衡水万卷2021届高三物理二轮复习作业卷三十九电磁学实验2含解析.doc

电磁学实验2
一 、实验题（本大题共5小题 ）
1.欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3V，内阻1Ω）B．电流表（0～3A，内阻0.0125Ω）
C．电流表（0～0.6A，内阻0.125Ω）D．电压表（0～3V，内阻3kΩ）
E．电压表（0～15V，内阻15kΩ）F．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）
G．滑动变阻器（0～2000Ω，额定电流0.3A） H．开关、导线
（1）上述器材中应选用的是　 　；（填写各器材的字母代号）
（2）为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5A范围内改变请按要求在图1方框内画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图．

（3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如图所2示，图示中I=　 　A，U=　 　V．实验测得的金属导线电阻值比真实值　 　（填“偏大”、“偏小”或“相同”）
（4）某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如图3所示，则该金属丝的直径d=　___ 　mm．另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图4所示，则该工件的长度L=　 mm．

2.（1）（6分）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为 cm和 mm．

(2)(12分)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表，为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0Ω的定值电阻。
①已知灵敏电流计的满偏电流Ig=100μA、内阻rg=2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只 （保留一位小数）的定值电阻R1；
②根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路；

③某次实验的数据如下表所示：
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
电压表V读数U/V
5.26
5.16
5.04
4.94
4.83
4.71
4.59
4.46
改装表A读数I/mA
20
40
60
80
100
120
140
160
该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法（逐差法），计算出电池组的内阻r= Ω(保留两位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 。
④该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是 。（填选项前的字母）
A．电压表内阻的影响 B．滑动变阻器的最大阻值偏小
C．R1的实际阻值比计算值偏小 D．R0的实际阻值比标称值偏大
3.（1）某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。
①断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图2所示，读数为 V，说明 正常（选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯）。
②红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图2相同，可判断发生故障的器件是 。（选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯）
≌
a
b
蓄电池
保险丝
开关
小灯
c
图1
图2

（2）为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图3所示的实验装置。他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不计质量及长度）固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L（L>PQ）。
D
图3
Q
C
P

他们首先在绳上距离P点10cm处（标记为C）系上质量为m的重物（不滑动），由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP、TQ。随后，改变重物悬挂点C的位置，每次将P到C的距离增加10cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长的关系曲线如题6图4所示。由实验可知：
①曲线Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为 cm，该曲线为 （选填：TP或TQ）的曲线。
②在重物从P移到Q的整个过程中，受到最大拉力的是 （选填：P或Q）点所在的立柱。
③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力为T0= N，它与L、D、m和重力加速度g的关系
为T0= 。

图4
Ⅰ
Ⅱ
T/N
PC(cm)
0
80
100
40
20
60
160
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
120
140

4.某同学用电压表、电流表和滑动变阻器等常规器材研究标有额定电压为3.8 V字样（额定功率字迹不清）的小灯泡的伏安特性，测得的实验数据如下表所示
次数
1
2
3
4
5
6
U／V
0.20
0.50
1.00
2.20
3.00
3.80
I／A
0.100
0.124
0.160
0.238
0.278
0.310
请你根据上表数据：
（1）在如图所示虚线框中画出实验电路图。
（2）在如图所示的坐标系中，选取适当的标度，画出小灯泡的伏安特性曲线．
（3）实验中小灯泡两端的电压从零变化到额定电压的过程中，小灯泡的最大电阻约为 Ω（保留三位有效数字）

5.欲用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3V，内阻1）
B．电流表（0～3A，内阻0.0125）
C．电流表（0～0.6A，内阻0.125）
D．电压表（0～3V，内阻3k）
E．电压表（0～15V，内阻15k）
F．滑动变阻器（0～20，额定电流1A）
G．滑动变阻器（0～2 000，额定电流0.3A）
H．开关、导线
（1）上述器材中电流表应选用 ，电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 （填写各器材的字母代号）
（2）为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5A范围内改变，请按要求在方框里画出测量待测金属导线的电阻的原理电路图．

0.2016万卷作业卷（三十九）答案解析
一 、实验题
1.
考点：
伏安法测电阻．.
专题：
实验题．
分析：
（1）用伏安法测定电阻的原理是电阻定义式R=．根据电源的电动势，选择电压表的量程．由电源的电动势与测电阻的大约值，估算电流的最大值，选择电流表的量程．根据待测电阻与变阻器总阻值的大小，选择变阻器的规格．
（2）根据两电表内阻与待测电阻的大小关键，选择电流表的内接法或外接法．
（3）电流表的量程是0.6A，最小分度是0.02A，电压表的量程是3V，最小分度是0.1V．
（4）螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
解答：
（1）必选器材有：A、H．电池组的电动势是3V，电压表的量程选3V，即选择电压表D．由题，金属导线的电阻约为5Ω左右，则通过导线的电流最大值约Imax==0.6A．故电流表选C．变阻器F的电阻大于待测电阻，可选择该变阻器作为即流器．
故答案为：A、C、D、F、H；
（2）由题得，=600，而=40，则＞，则采用电流表外接法，可减小误差．故电路图如图：

（3）电流表的读数为I=0.48A，电压表的读数为U=2.20V．由于电压表的分流电流测量值偏大，根据欧姆定律则电阻测量值偏小；
（4）螺旋测微器的固定刻度读数为3mm．可动刻度读数为0.01×20.5mm=0.205mm，所以最终读数为3.205mm；
游标卡尺的读数为：50mm+3×=50.15mm
故答案为：（1）ACDFH； （2）如图；（3）0.48； 2. 20； 小；（4）3.205； 50. 15．
点评：
本题是伏安法测量电阻，从实验原理出发选择器材、设计电路、连接实物图等等，都是实验的基本技能，要加强培训，提高能力．

2.【答案】（1）①60.10 4.20
【解析】刻度尺的最小刻度为1mm，所以读数时需要估读，根据图甲可知，金属杆的长度为：60.10mm；游标卡尺是不需要估读的，此卡尺为分度值是0.02mm，所以金属杆的直径为4mm＋10×0.02mm＝4.20mm．
【答案】（2）① 1.0 ②参见下图 ③ 1.66 充分利用已测得数据 ④CD
【解析】（1）改装电流表扩大量程
=1.0Ω
（2）对照电路图，逐个回路连接即可，如图所示
（3）=1.66Ω
这样做的优点可以利用每一组数据
（4）电压表的读数等于路端电压，所以电压表内阻对测量结果没有影响，选项A错误；滑动变阻器用来改变路端电压，对测量结果没有影响，选项B错误；若R1的实际阻值偏小，则电流表的实际量程偏大，电流表的读数比实际值偏小，电池组的内阻测量值偏大，选项C正确；R0的实际阻值偏大时，电池组的实际内阻比测量值偏小，选项D正确。
3.【答案】（1）①11.5V（11.2.V～11.8V之间的值均可），蓄电池；②小灯。
（2）①60，TP；②Q；③4.30，
解析(1)①由题图2可知，直流50V挡的最小分度为lV，故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5V左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值，说明a、c两点与电源之间是通路，只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障，但故障的具体位置不能确定。②同理可知，两表笔
接c、b时测得结果仍等于电源电动势，说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路，故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。
(2)①由题图4可读出，Ⅱ中拉力最大时，c与p点的距离为60 cm。此时以C点为研究对象，如图所示，竖直方向,水平方向。当时，，即，若C点左移即减小，则增大，减小，减小，增大，，即,故Ⅱ为的曲线，Ⅰ为的曲线。

②由题图4可知图线I对应的极值最大，故受到最大拉力的是Q点所在的立柱。
③曲线I、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力 为4.30 N。
此时满足关系：

解得：
4.【答案】(1) 如下图所示 （2）

(3) 12.3
5.【答案】（1）C、D、F
（2）见右图

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