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专题分层突破练17
电学实验
A 组基础巩固练
1.(2023 福建漳州三模)某物理小组欲探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,提供的实验器材有:
学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
甲
图甲为实验原理图,在原线圈A、B 两端连接上电源,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,测量
数据如表所示。
实验
序号
原线圈匝数n1=400,原线圈两端电
压U1/V
副线圈匝数n2=200,副线圈两端电
压U2/V
副线圈匝数n3=1 400,副线圈两端电
压U3/V
1
5.8
2.9
20.3
2
8.0
4.0
28.0
3
12.6
6.2
44.0
请回答下列问题:
(1)在图乙中,应将A、B 分别与 (选填“a、b”或“c、d”)连接。
乙
丙
(2)根据表中数据得出的实验结论:在实验误差允许的范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于
。
(3)在实验序号为2 的测量中,若把图丙中的可移动铁芯取走,副线圈匝数n2=200,则副线圈两端电压
。
A.一定小于4.0 V
B.一定等于4.0 V
C.一定大于4.0 V
2
2.(2023 辽宁卷)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一
根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电
路图,实验步骤如下:
图(a)
a.测得样品截面的边长a=0.20 cm;
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁
间左右移动;
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R 的阻值,使电流表示数I=0.40 A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;
e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L 和U,作出U-L 图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。
图(b)
回答下列问题:
(1)L 是丙到 (选填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
(2)写出电阻率的表达式ρ= (用k、a、I 表示);
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ= Ω·m(保留2 位有效数字)。
3.(2023 山东济宁高三一模)某实验小组要测定一节蓄电池的电动势及内阻,要求测量结果尽量准确,
实验器材如下:
电流表A1(量程0~200 μA,内阻为800 Ω);
电流表A2(量程0~300 mA,内阻为0.3 Ω);
定值电阻R1(阻值为4.0 Ω);
定值电阻R2(阻值为9 200 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为50 Ω);
待测蓄电池一节(电动势约为2 V);
开关S 一个,导线若干。
3
甲
(1)该实验小组利用所学知识正确连接实物电路如图甲所示,图中虚线框内的电流表应选 (选
填“A1”或“A2”),虚线框内的定值电阻应选 (选填“R1”或“R2”);
(2)电流表A1示数用I1表示,电流表A2示数用I2表示,该实验小组通过改变滑动变阻器滑片的位置,得
到了多组I1、I2数据,并作出I1-I2图像,如图乙所示。根据I1-I2图像可知,该蓄电池的电动势为
V,内阻为 Ω。(结果均保留2 位有效数字)
乙
(3)从实验设计原理来看,该蓄电池电动势的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真
实值。
4.(2023 山东潍坊高三一模)某同学测量一量程为0~500 mV 的电压表的内阻。实验所提供的器材有:
待测电压表、滑动变阻器R1(0~20 Ω)、电阻箱R2、定值电阻R3(阻值20 Ω)、电池(电动势约1.5 V,内
阻可忽略不计)、导线和两个开关。
甲
该同学设计了如图甲所示的电路图,正确连接电路后进行了如下操作:
①把滑动变阻器R1的滑片滑到a 端,闭合开关S2,并将电阻箱R2的阻值调到适当阻值;
②闭合开关S1,调节滑动变阻器R1滑片的位置,使电压表的指针指到满刻度;
③保持开关S1闭合、滑动变阻器R1滑片的位置不变,断开开关S2,调整电阻箱R2的阻值,当电阻箱R2
调节旋钮位置如图乙所示时,电压表的指针指在满刻度的2
3
处。
4
乙
请回答下列问题:
(1)用笔画线代替导线将实物图丙补充完整;
丙
(2)图乙中电阻箱R2接入电路的阻值为 Ω;
(3)该电压表内阻为 Ω;
(4)在操作无误的情况下,实际测出的电压表内阻的测量值R 测 (选填“大于”“小于”或
“等于”)真实值RV。在其他条件不变的情况下,若RV越大测量误差就越 (选填“大”或
“小”)。
B 组素能提升练
5.(2022 河北卷)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图甲所示。
选用的器材有:限温开关S1(手动将其按下,开始持续加热煮饭,当锅内温度高于103 ℃时自动断开,之
后不能自动闭合);保温开关S2(当锅内温度高于80 ℃时自动断开,温度低于70 ℃时自动闭合);电饭煲
的框架(结构如图乙所示)。自备元件有:加热电阻丝R(阻值为60 Ω,用于加热煮饭);限流电阻R1和
R2(阻值均为1 kΩ);指示灯L1和L2(2.5 V,0.6 W,当电流低于30 mA 时可视为熄灭);保险丝T。
甲
5
乙
(1)按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 (多选)。
A.按下S1,L1和L2均发光
B.当锅内温度高于103 ℃时,S1自动断开,L1和L2均发光
C.保温过程中,S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D.当锅内温度低于70 ℃时,S2自动闭合,L1发光,L2熄灭
(2)简易电饭煲制作完成后,试用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下,
断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是 (填写各步
骤前的字母)。
A.将选择开关旋转到“×100”位置
B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯L1两端的阻值
E.将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡
丙
丁
操作时,将多用电表两表笔与L1两端接触,若指针如图丙所示,可判断是 断路损坏;若指针如
图丁所示,可判断是 断路损坏。(用电路中的元件符号表示)
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6.(2023 山东泰安一模)某实验小组欲将内阻Rg=40 Ω、量程为0~100 μA 的电流表改装成欧姆表,供
选择的器材有:
定值电阻R0(阻值为14 kΩ);
滑动变阻器R1(最大阻值为1 500 Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω);
电阻箱(0~9 999.9 Ω);
干电池(E=1.5 V,r=2 Ω);
红、黑表笔各一只,开关,导线若干。
(1)为了保证改装后欧姆表能正常使用,滑动变阻器选 (选填“R1”或“R2”)。请用笔画线代替
导线将图甲中的实物连接组成欧姆表。
甲
乙
(2)欧姆表改装好后,将红、黑表笔短接进行调零,此时滑动变阻器接入电路的电阻应为 Ω;
电流表表盘的50 μA 刻度对应改装后的欧姆表的刻度为 kΩ。
(3)利用改装后的欧姆表进行电阻测量,小组同学发现当被测电阻的阻值为几百欧姆时,电流表指针偏
转角太大,不能进行读数,他们利用电阻箱和开关,对电路进行了改进,使中值电阻为1 500 Ω,他们改进
后的电路如图乙所示,图乙中电阻箱的阻值应调为 Ω。若用该表测量一阻值为1 000 Ω 的
电阻时,则电流表指针对应的电流是 μA。
7
专题分层突破练17 电学实验
1.答案 (1)c、d (2)原、副线圈的匝数之比 (3)A
解析 (1)在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验中,原线圈两端应接入交变电流,故
应将A、B 分别与c、d 连接。
(2)根据题表中数据可得,在实验误差允许的范围内U 1
U 2
= n1
n2
, U 1
U 3
= n1
n3
,得出结论:在实验误差允许
的范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比。
(3)若把题图丙中的可移动铁芯取走,磁损耗变大,原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率
大,根据法拉第电磁感应定律知,副线圈两端电压一定小于4.0 V。
2.答案 (1)乙 (2)k a
2
I
(3)6.5×10-5
解析 (1)由题图(b)可知,电压表示数U 与L 成正比例关系,随L 的增大而增大,由串联分压关系可
知,L 是丙到乙的距离。
(2)由电阻定律R=ρ L
S
可得,ρ=RS
L
,根据欧姆定律可得R=U
I
,由题中条件可得S=a2,所以ρ=U a
2
LI
,
由图(b)可得图线斜率k=U
L
,所以电阻率的表达式为ρ=k a
2
I
。
(3)样品截面边长a=0.20 cm,电流I=0.40 A,斜率k=0.13V
2.0cm
,代入电阻率表达式计算得ρ=6.5×10-
5 Ω·m。
3.答案 (1)A2 R2 (2)1.9 1.0 (3)等于
解析 (1)图中虚线框内电流表通过的电流比较大,应选择量程大的电流表A2,A1用来改装成电压
表;蓄电池的电动势为2 V,改装后电压表量程为2 V,所以串联电阻大小为R=U
I g
-RA1=9 200 Ω,故
选R2。
(2)如图所示延长I1-I2图像与两坐标轴相交。根据闭合电路欧姆定律可得E=I1(R2+RA1)+(I1+I2)
(r+R1),整理得I1=
E
R2+ R A 1+r + R1
-I2
r + R1
R2+ R A 1+r + R1
,由图像可得
E
R2+ R A 1+r + R1
=190×10-6 A,
r + R1
R2+ R A 1+r + R1
=(190-50)×10
-6
(280-0)×10
-3 ,解得E=1.9 V,r=1.0 Ω。
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(3)因为考虑到电表内阻,对电压表分流的影响进行了修正,电动势和内阻的测量值均等于真实值。
4.答案 (1)见解析 (2)596.0 (3)1 192.0 (4)大于 小
解析 (1)根据电路图将实物图补充如图所示。
(2)电阻箱的读数为0×10 000 Ω+0×1 000 Ω+5×100 Ω+9×10 Ω+6×1 Ω+0×0.1 Ω=596.0 Ω。
(3)根据串联电路的分压特点有RV
R =
2
3 U
1
3 U
=2,代入数据解得RV=2R=1 192.0 Ω。
(4)实验中在断开S2,调整电阻箱接入电路的阻值时,滑动变阻器R1与电阻箱R2、电压表并联部分
电路总电阻增大,根据串联电路的分压特点,滑动变阻器R1的左边部分电压增大,则电压表的指针
指在满刻度的2
3
处时,电阻箱R2两端的电压大于1
3
U,则有RV 真
R
<
2
3 U
1
3 U
=2,得RV 真<2R=RV 测,则实际
测出的电压表内阻的测量值大于真实值;若RV越大,滑动变阻器R1的左边部分电压变化小,电阻
箱R2两端的电压越接近满偏电压的三分之一,测量误差就越小。
5.答案 (1)CD (2)CABDE L1 R1
解析 (1)按下S1后L2支路被短路,则L2不会发光,A 错误;当锅内温度高于103 ℃时,S1断开,而要
温度降到70 ℃以下时S2才会闭合,此时电路中R1和L1串联后再与R 并联,R 并=( R1+ RL) R
R1+ RL+ R
=56.64 Ω,此并联支路再与R2和L2串联,回路总电阻R 总=R 并+R2+RL=1 067.06 Ω,回路总电流I 总
=220V
R总
=0.21 A,因为I 总>30 mA,则L2一定发光,此时并联的整体的电压为U 并 = I 总R 并 = 11.89
V,则流过L1的电流为IL1=
U 并
RL1+ R1
=
11.89
1 000+10.42
A=0.012 A,因为流过L1的电流小于30 mA,
则L1熄灭,B 错误;由题知,保温过程中,S2在锅内温度高于80 ℃时自动断开,锅内温度降到70 ℃
以下时S2自动闭合,C 正确;当锅内温度低于70 ℃时,S2自动闭合,L2支路被短路,则L2不会发光,
此时电路中R1和L1串联后再与R 并联,则流过L1的电流为IL1'=
E
RL1+ R1
=
220
1 000+10.42
A=0.218 A,因为流过L1的电流大于30 mA,则L1发光,D 正确。
(2)多用电表的操作步骤:调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度——机械调零;将选择开关旋
转到欧姆挡“×100”挡位置——选挡;将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向
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欧姆零点——欧姆调零;测量指示灯L1两端的阻值——测量;将选择开关置于OFF 位置或交流电
压最高挡——关闭多用电表,故正确顺序为CABDE;由于使用时L1始终不亮,但加热和保温功能
均正常,则说明R、L2、R2、T 均正常,由图丙可知L1两端有1 090 Ω 左右的电阻,则说明L1始终
不亮的原因是L1断路损坏;由于使用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常,则说明R、L2、
R2、T 均正常,由图丁可知欧姆表的示数几乎为零,但由于RL = 10.42 Ω,此时选用的是“×100”挡,
则说明灯泡L1正常,故L1始终不亮的原因是R1断路损坏。
6.答案 (1)R1 实物连接见解析 (2)958 15 (3)1 560 60
解析 (1)为了保证改装后欧姆表能正常使用,欧姆调零时,有Ig= E
R欧
,解得欧姆调零时欧姆表内阻
为R 欧= E
I g
=
1.5
100×10
-6 Ω=15 000 Ω,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R 滑=R 欧-R0-Rg-r=(15
000-14 000-40-2) Ω=958 Ω,则滑动变阻器应选R1;欧姆表黑表笔应接电源的正极,实物连接如图所
示。
(2)由(1)分析可知欧姆调零时滑动变阻器接入电路的阻值为958 Ω;设电流表表盘的50 μA 刻度
对应改装后的欧姆表的刻度为Rx,由闭合电路欧姆定律有I=
E
R欧+ Rx
,解得Rx= E
I
-R 欧=
1.5
50×10
-6
Ω-15 000 Ω=15 000 Ω=15 kΩ。
(3)设欧姆表改装后干路的最大电流为Im,则欧姆调零时有Im= E
R欧'
,对电路进行了改进,使中值电
阻为1 500 Ω,则有1
2
Im=
E
R欧'+1 500Ω
,联立解得R 欧'=1 500 Ω,Im=1 mA=1 000 μA,图乙中电阻
箱的阻值应调为R 箱= I g( R0+ Rg)
I m- I g
=1 560 Ω;若用该表测量一阻值为1 000 Ω 的电阻时,此时干路
电流为I 总=
E
R欧'+1 000Ω
=0.6 mA=600 μA,则电流表指针对应的电流是I1=
R箱
R箱+ R0+ Rg
I 总=
1 560
1 560+14 000+ 40
×600 μA=60 μA。
