届高三物理一轮复习 第七章恒定电流 课时提升练73doc.docx

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届高三物理一轮复习第七章恒定电流课时提升练73doc

课时提升练　电学设计性实验

（限时：

45分钟）

1．（2014·滁州模拟）有一根圆台状匀质合金棒如图7312甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验：

甲

图7312

（1）测量该合金棒电阻的实物电路如图7312乙所示（相关器材的参数已在图中标出），该合金棒的电阻约为几欧姆．图中有一处连接不当的导线是________（用标注在导线旁的数学表示）．

乙

图7312

（2）改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R＝5.72Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆台状合金棒的电阻分别为Rd＝13.3Ω、RD＝3.38Ω.他发现：

在误差允许范围内，电阻R满足R2＝Rd·RD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R＝________.

【解析】　

（1）合金棒的电阻为几欧，所以

<

，

应外接，故⑥连接不当

（2）Rd＝

　RD＝

R＝

＝

【答案】　　

（1）⑥　

（2）

2．欲测量一个电流表的内阻，根据以下要求来选择器材并设计电路：

a．无论怎样调节变阻器，电流表都不会超量程；

b．有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．

现备有如下器材：

A．待测电流表A1（量程3mA，内阻约为50Ω）

B．电压表V（量程3V，内阻未知）

C．电流表A2（量程15mA，内阻为10Ω）

D．保护电阻R＝120Ω

E．直流电源E（电动势2V，内阻忽略不计）

F．滑动变阻器（总阻值10Ω，额定电流0.5A）

G．开关一个，导线若干

（1）在以上提供的器材中，除A、E、F、G以外，还应选择________、________（填字母代号）．

（2）请画出符合要求的实验电路图．

【解析】　根据题中给出的备用器材，选择内阻已知的电流表A2作为电压表，选择保护电阻R与并联的两个电流表串联．由于电流表两端电压最大只有0.15V，滑动变阻器最大电阻只有10Ω，所以选择分压电路，电路图如图所示．

【答案】　

（1）C　D　

（2）见解析

3．如图7313甲所示的电路中，A、V均为理想电表，R0为阻值未知的定值电阻．改变滑动变阻器R的阻值，将得到的A、V示数绘制成UI图线如图7313乙．图象中U轴的初始坐标为U0，I轴的初始坐标为零；图线与U轴的交点为U1，与I轴的交点为I1.实验中电流表的最大示数为Im.回答下列问题：

　　　　甲　　　　　　　　　　　乙

图7313

（1）电源的电动势E＝__________，内阻r＝__________.

（2）当滑动变阻器的阻值R＝__________，定值电阻R0消耗的功率最大，最大值为__________．

（3）定值电阻的阻值为R0＝__________.

【解析】　结合电路图和闭合电路欧姆定律，U＝E－Ir，在UI图象中，图线与U轴的交点即为电动势；图线斜率的绝对值即为电源内阻的大小．定值电阻R0消耗的功率P＝I2R0，当R＝0时，I最大，P最大为ImU1－I

.根据闭合电路欧姆定律E＝Im（r＋R0），整理得R0＝

－

.

【答案】　

（1）U1　

（2）0　ImU1－I

　（3）

－

4．当小灯泡发光时其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而变化．某同学为研究这一现象，按照自己设计的实验电路图测量小灯泡的电流I和电压U，得到如下表所示的数据.

I（A）

0.12

0.22

0.29

0.34

0.38

0.42

0.45

0.47

0.49

0.50

U（V）

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

（1）请你根据上表数据的特点，在虚线框中画出实验电路图．可用的器材有：

电压表、电流表、滑动变阻器（0～10Ω）、电源、小灯泡、开关和导线若干．

（2）在图7314所示坐标纸上画出小灯泡的UⅠ曲线，并定性分析灯丝的电阻与灯泡发光亮度的变化关系：

_______________

（3）如果将上面实验中使用的小灯泡接在电动势为1.5V、内阻为2.0Ω的电源两端，利用上面的UⅠ曲线可求出小灯泡的实际功率是________________W，电源效率为________．（结果保留2位有效数字）

图7314

【解析】　电压取值范围大，应采用分压式接法，灯丝电阻较小，采用电流表外接法．由图象得灯丝电阻随发光亮度的增加而增大．在UⅠ图象中作电动势为1.5V、内阻为2.0Ω的伏安特性图线，两图线交点为（0.35A,0.8V），故P＝UI＝0.8×0.35W＝0.28W，η＝

×100%＝53%.

【答案】　

（1）如图甲所示　

（2）如图乙所示　灯丝电阻随发光亮度的增加而增大

（3）0.28　53%

　　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙

5．某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一待测电阻的阻值．可选用的器材的代号和规格如下：

甲

图7315

电流表A1（量程250mA，内阻r1＝5Ω）

电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω）

待测电阻Rx（阻值约为100Ω）

滑动变阻器R（最大阻值10Ω）

蓄电池E（电动势为6V，内阻r约为1Ω）

单刀单掷开关S，导线若干

（1）小组同学根据实验器材所设计的实验电路原理图如图7315甲所示，但两只电流表的代号没有明确．请用笔画线代替导线，将图乙中的实验器材按电路原理图连成实验电路，并在电流表下方的虚线框内标明两只电流表的代号．

乙

图7315

（2）他们需要直接测量的物理量是________，用所测物理量表示待测电阻的计算式为Rx＝________.

【解析】　

（1）题中没给电压表，而是给了两只电流表，可将已知阻值的电流表A1作为电压表使用，因此与Rx并联的电流表为A1，右侧的电流表为A2，实验器材连线如图所示．

（2）实验中读出电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，则电阻Rx两端的电压为U＝I1r1，电流为I＝I2－I1，所以Rx＝

＝

.

【答案】　

（1）见解析图　

（2）电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2　

6．某实验小组要测量一个用电器L的额定功率（额定电压为10V、额定功率在12W～15W之间），测量电路的部分导线已经接好（如图7316所示），实验室有下列器材可供选用：

图7316

直流电源：

E1（电动势为3V，内阻很小）

E2（电动势为15V，内阻很小）

直流电流表：

A1（量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω）

A2（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）

直流电压表：

V（量程为3V、内阻为3kΩ）

滑动变阻器：

R1（阻值范围0～20Ω）

R2（阻值范围0～200Ω）

定值电阻：

R3＝3kΩ、R4＝9kΩ、R5＝25kΩ

开关一个，导线若干

为使测量尽可能准确、方便，请回答：

（1）电源应该选择________（填“E1”或“E2”）；

（2）电流表应该选择________（填“A1”或“A2”）；

（3）滑动变阻器应该选择________（填“R1”或“R2”）；

（4）由于电压表的量程不够，要利用一个定值电阻进行改装．请选择合适的定值电阻，在图7316中用笔画线代替导线连接好测量电路的剩余部分．

【解析】　由于额定电压为10V，所以直流电源选择电动势为15V的E2.其额定电流为1.2A～1.5A，所以直流电流表选择A2.根据已有的电路结合使实验结果更为精确的要求，采用限流电路，所以利用滑动变阻器R1作为限流电阻．若要将电压表改装为量程更大的电压表，需要与其串联一个定值电阻，根据串联电路特点知，若串联R3，则量程为6V，若串联R4，则量程为12V，若串联R5，则量程为28V，因此串联R4比较合适．

【答案】　

（1）E2　

（2）A2　（3）R1　（4）如图所示

7．（2014·江西重点中学联盟第二次联考）某同学要测量一节干电池的电动势和内阻．他根据老师提供的以下器材画出了如图7317所示的原理图．

图7317

A．电压表V（15V,10kΩ）

B．电流表G（量程3.0mA，内阻Rg为10Ω）

C．电流表A（量程0.6A，内阻约为0.5Ω）

D．滑动变阻器R1（0～20Ω，10A）

E．滑动变阻器R2（0～100Ω，1A）

F．定值电阻R3＝990Ω

G．开关S和导线若干

（1）该同学没有选用电压表是因为________；

（2）该同学将电流表G与定值电阻R3串联，实际上是进行了电表的改装．则他改装的电压表对应的量程是________V；

（3）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是________（填写器材前的字母编号）；

（4）该同学利用上述实验原理图测得以下数据，并根据这些数据绘出了如图7318所示的图线，根据图线可求出干电池的电动势E＝________V（保留3位有效数字）．干电池的内阻r＝________Ω（保留2位有效数字）．

图7318

序号

1

2

3

4

5

6

电流表G

（I1/mA）

1.37

1.35

1.26

1.24

1.18

1.11

【解析】　

（1）测量一节干电池的电动势大约在1.5V左右，而电压表的量程却达到0到15V，读数不到刻度盘十分之一，无法准确读数．

（2）电流表G与定值电阻R3串联，串联后的最大电压Um＝Im（R3＋Rg）＝3V，所以改装的电压表量程是0～3V.

（3）由于电源电压只有1.5V左右，若选用滑动变阻器R2（0～100Ω，1A），电流最小只会有

＝0.015A远小于电流表量程，读数不准确，所以选择较小的滑动变阻器R1（0～20Ω，10A）．

（4）改装后电压表示数U＝I1（R3＋Rg），根据路端电压和电流的关系有1000I1＝E－I2r，图象纵轴截距即为电动势，所以电动势E＝1.47V，斜率即内阻r＝0.82Ω.

【答案】　

（1）量程太大　

（2）0～3V　（3）D　（4）1.47　0.82

8．某同学用如图7319甲所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势（把欧姆表看成一个电源），实验器材的规格如下：

电流表A1：

200μA,300Ω

电流表A2：

30mA,5Ω

定值电阻R0：

9700Ω

滑动变阻器R：

0～50Ω

甲

图7319

①闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动触头的位置，得到的数据为

I1（μA）

120

125

130

135

140

145

I2/（mA）

20.0

16.7

13.2

10.0

6.7

3.3

乙

图7319

在图7319乙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标，画出所对应的I1I2曲线；

②利用所得曲线求得欧姆表内电源的电动势E＝__________V，欧姆表内阻r＝__________Ω；

③将该欧姆表两个表笔短接，欧姆表的电流为I＝______A.

【解析】　把R1和A1整体等效为一个电压表，测量路端电压．根据闭合电路欧姆定律，I1（R1＋R0）＝E－（I1＋I2）r，即I1＝

－

I2，结合图象可以求得E＝1.50V．r＝15.0Ω.短路电流为0.1A.

【答案】　①如图；②1.50（1.48～1.51）；15.0（14.0～

16．0）；③0.1（0.09～0.11）