1、20202020 年高考物理年高考物理电学实验电学实验专题训练专题训练 1下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为 50 分度，图乙为 20 分度游标卡尺，图丙为 10 分度游标卡尺，它们的读数分别为_；_； _. 【解析】在图甲中，主尺读数为 42 mm，游标尺上第 5 条刻度线与主尺上的一条刻度线 对齐，由于卡尺是 50 分度的，所以读数为 42 mm50.02 mm42.10 mm；在图乙中，主 尺读数为 63 mm，游标尺上第 6 条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是 20 分度 的，所以读数为 63 mm60.05 mm63.30 mm；在图丙中，主尺读数为 2
2、9 mm，游标尺上 第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐， 由于卡尺是10分度的， 所以读数为29 mm80.1 mm29.8 mm. 【答案】42.10 mm 63.30 mm 29.8 mm 2.如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示 (1)若使用的是 03 V 量程的电压表，读数为_V若使用的是 015 V 量程的 电压表，读数为_V. (2)若使用的是 00.6 A 量程的电流表，读数为_A若使用的是 03 A 量程的 电流表，读数为_A. 【解析】对于电压表，当选取 03 V 量程时，每小格为 0.1 V，读数为 1.68 V，当选 取 015 V 量程时
3、，每小格为 0.5 V，读数为 8.4 V；对于电流表，当选取 00.6 A 量程时， 每小格为 0.02 A，读数为 0.46 A，当选取 03 A 量程时，每小格为 0.1 A，读数为 2.30 A. 【答案】(1)1.68 8.4 (2)0.46 2.30 3.某同学用以下器材接成如图甲所示的电路， 并将原微安表盘改成如图乙所示的欧姆表 盘，成功地改装了一个简易的“R1 k”的欧姆表，使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在 1020 k 范围内的电阻时精确度令人满意，表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一 半处.所供器材如下： A.满偏电流Ig100 A 的微安表一个 B.电动势E1.5
4、V，电阻可忽略不计的电池 C.阻值调至 14 k 的电阻箱R D.红、黑测试表笔和导线若干 (1)根据题中信息可知原微安表的内阻Rg_ . (2)在图甲电路的基础上，不换微安表和电池，图乙的刻度也不改变，仅增加 1 个电阻， 就能改装成“R1”的欧姆表.要增加的电阻应接在_之间(填a、b、c)，电阻阻值 为_.(保留两位有效数字) (3)画出改装成“R1”的欧姆表后的电路图. 【答案】(1)1 k (2)a、c 15 (3)见解析图 【解析】 (1)根据“使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在 1020 k 范围内的电阻时 精确度令人满意”说明在测阻值在1020 k的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中
5、间附近， 由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻，即表内总电阻约为R总15 k.当表笔短接时，电 流满偏，根据欧姆定律有：Ig E RRg，代入 E、R、Ig的值可得Rg1 k. (2)要把原表改装成“R1”的欧姆表，就要减少表的内阻，依题意，显然只有在ac 之间并联一个小电阻R，才能使表内总电阻等于中值电阻R并15 .根据R并 R(RRg) RRRg，代入 R以及Rg的数值可计算得R15 . (3)画出改装成“R1”的欧姆表后的电路图如图所示. 4.某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为 20 )材料的电阻率他们首 先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上， 在电阻丝上
6、夹上一个与接 线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改 变接入电路中电阻丝的长度可供选择的器材还有： 电池组E(电动势为 3.0 V，内阻约 1 )； 电流表 A1(量程 0100 mA，内阻约 5 )； 电流表 A2(量程 00.6 A，内阻约 0.2 )； 电阻箱R(0999.9 )； 开关、导线若干 他们的实验操作步骤如下： A用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d； B根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路； C调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关 S； D将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电
7、流表满偏， 记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L； E改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再 次满偏重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L. F断开开关，拆除电路并整理好器材 (1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值 d_mm； (2)实验中电流表应选择_(选填“A1”或“A2”)； (3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘 出了如图丙所示的RL关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测 出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率_
8、(用给定的物理量符号和 已知常数表示) 【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是 0.5 mm， 可动刻度是 22.60.01 mm0.226 mm，金属丝直径d0.5 mm0.226 mm0.726 mm. (2)电路中最大电流约为I E R电阻丝r 3 201 A0.14 A，不到 0.6 A 的四分之一，如 果使用电流表 A2实验误差较大，因此电流表应选 A1. (3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R总RR 电阻丝RL SR L (d 2)2 R 4L d 2， 由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R总R0， 则R 4L d 2R
9、0，RR0 4L d 2，图象斜率的绝对值|k|R 0 L0 4 d 2，则电阻率 d 2R 0 4L0 . 【答案】(1)0.726(0.7250.727) (2)A1 (3)d 2R 0 4L0 5.一只小灯泡，额定功率为 0.75 W，额定电压值已模糊不清.A 小组的同学想测定其额 定电压值，于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为 3 ，然后根据公式计算出该灯泡的额 定电压UPR1.5 V.B 小组同学认为 A 小组测量方法有误，他们利用下面可供选择的器 材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压，并根据测量数据来绘制灯泡的U I图线，进而找到灯泡的额定电压. A.电压表 V(量程 3
10、 V，内阻约 3 k) B.电流表 A1(量程 1 500 mA，内阻约 0.02 ) C.电流表 A2(量程 500 mA，内阻约 0.6 ) D.滑动变阻器R1(010 ) E.滑动变阻器R2(0100 ) F.电源E(电动势 4.0 V，内阻不计) G.开关 S 和导线若干 H.待测灯泡 L(额定功率 0.75 W，额定电压未知) (1)在实验过程中，B 小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，在下面所给的虚 线框中画出实验的电路原理图.上述器材中， 电流表选_(选填“A1”或“A2”)； 滑动 变阻器选_(选填“R1”或“R2”). (2)当电压达到 1.23 V 时，发现灯泡亮度很
11、暗，当达到 2.70 V 时，灯泡功率已超过额 定功率，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面表格中. 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70 I/mA 80 155 195 227 255 279 310 请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的UI图线. (3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_ V；显然这一结果大于 1.5 V，究其原 因是_. 【答案】(1)见解析图 A2 R1 (2)见解析图 (3)2.5(2.42.6 均可) 灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度 升高而变大) 【解析】(1)题目表格中
12、电流最大 310 mA，考虑测量的精确度，故电流表选择 A2； 要描绘小灯泡的UI图象，电压要从零开始连续调节，故滑动变阻器用分压式接法， 选择小量程的变阻器方便操作，故变阻器选择R1；电路如图所示. (2)小灯泡的UI图象如图所示： (3)小灯泡的额定功率为 0.75 W；当电压为 2.5 V 时，电流为 0.3 A，此时电功率为：P UI2.50.3 W0.75 W，恰好等于额定功率，故额定电压为 2.5 V；显然这一结果大于 1.5 V，究其原因是灯泡电阻随着温度的升高而变大. 6.待测电阻Rx的阻值约为 20 ，现要测量其阻值，实验室提供器材如下： A电流表 A1(量程为 150 mA
13、，内阻约为 10 ) B电流表 A2(量程为 20 mA，内阻r230 ) C电压表 V(量程为 15 V，内阻约为 3 000 ) D定值电阻R0100 E滑动变阻器R1，最大阻值为 5 ，额定电流为 1.0 A F滑动变阻器R2，最大阻值为 5 ，额定电流为 0.5 A G电源，电动势E4 V(内阻不计) H电键 S 及导线若干 (1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不小于其量程的三分之一， 请从所给的器材中选择合适的实验器材：_(均用器材前对应的 序号字母填写)； (2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件 符号； (3)待测电阻的表
14、达式为Rx_，式中各符号的物理意义为 _ 【解析】(1)由于电源电动势为 4 V，电压表 V 量程为 15 V，测量中电压表示数达不到 其量程的三分之一，故电压表不能使用；可将电流表 A2与定值电阻R0串联当作电压表与电 流表 A1配合使用，用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表 A1 采用外接法，改装的电压表量程为 20 mA130 2.6 V，两个滑动变阻器最大阻值均为 5 ，无法 起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为 0.8 A， 故滑动变阻器只能选择R1，经过估算当电流表 A1满偏时，电流表 A2也正好满偏，非常匹配， 满足电表读数
15、不小于其量程的三分之一故器材选择 ABDEGH. (2)如图所示 (3)待测电阻RxI 2(r2R0) I1I2 ，其中，I1、I2分别为 A1和 A2的示数，R0与r2分别为定值 电阻和 A2内阻的阻值 【答案】(1)ABDEGH (2)见解析图 (3) I 2(r2R0) I1I2 I1、I2分别为 A1和 A2的示数，R0 与r2分别为定值电阻和 A2内阻的阻值 7.某同学利用如图所示的电路， 测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL， 实验室 提供下列器材： 待测线圈L，阻值约为 2 ，额定电流为 2 A 电流表 A1量程为 0.6 A，内阻r1为 0.2 电流表 A2量程为 3 A
16、，内阻r2约为 0.2 变阻器R1阻值为 010 ，变阻器R2阻值为 01 k 电池 E，电动势为 9 V，内阻很小 定值电阻 R310 ，R41 000 开关 S1、S2 要求实验时，改变变阻器的阻值，待电路稳定时，可使在尽可能大的范围内测得多组 A1表、A2表的读数I1、I2，利用I2I1的图象，求出电感线圈的电阻. (1)实验中定值电阻应选用_，变阻器应选用_.(填代号) (2)I2I1对应的函数关系式为_.(选用题干所给出的物理符号表示) (3)实验结束时应先断开开关_，后断开开关_. (4)由I2I1图象得出I 2 I1的平均值为 6.0， 则电感线圈的直流电阻为_.(结果保留 3
17、位有效数字) 【答案】(1)R3 R1 (2)I2R LR3r1 RL I1 (3)S2 S1 (4)2.04 【解析】(1)采用已知内阻的小量程电流表 A1替代电压表测量电压，需要串联一个大于 等于R22 0.6 0.2 6.5 的定值电阻，所以实验中定值电阻应选用阻值为 10 的R3， 要用分压电路，选择较小的滑动变阻器，滑动变阻器应选用阻值为 010 的R1. (2)由I1(R3r1)(I2I1)RL，得：I 2 I1 RLR3r1 RL ，所以：I2R LR3r1 RL I1 (3)实验结束时为防止烧坏电路，应先断开开关 S2 ，将电感线圈与 A1断开，然后再断开 S1. (4)由I2
18、R LR3r1 RL I1，代入数据得：RLR 3r1 5 100.2 5 2.04 . 8.某同学利用右图所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)， 可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值 99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值 50 )， 滑动变阻器R2(最大阻值 5 k)，直流电源E(电动势 3 V)，开关 1 个，导线若干 实验步骤如下 按电路原理图连接线路； 将电阻箱阻值调节为 0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合 开关 S； 调节滑动变阻器，使电压表满偏； 保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为 2.00 V
19、，记 下电阻箱的阻值 回答下列问题： (1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”) (2)根据电路图将下图中实物图连线 (3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为 630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的 分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位) (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为 _(填正确答案标号) A100 A B250 A C500 A D1 mA 【解析】(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电 路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差 (2)滑动变阻器为分压式
20、接法，连接实物电路如图所示： (3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为 2.00 V 和 0.50 V，则RV4R2 520 . (4)电压表的满偏电流IgU RV 2.5 2 520 A1 mA，故选项 D 正确 【答案】(1)R1 (2)见解析图 (3)2 520 (4)D 9.某同学为了测量金属热电阻在不同温度下的阻值，设计了如图甲所示的电路，其中 R0为电阻箱，Rx为金属热电阻，电压表可看做理想电表，电源使用的是稳压学生电源(内阻 不计)，实验步骤如下： 按照电路图连接好电路 记录当前温度t 将单刀双掷开关 S 与 1 闭合，记录电压表读数U，电阻箱阻值R1 将单刀双掷开关 S 与 2
21、 闭合，调节变阻箱使电压表读数仍为U，记录电阻箱阻值R2 改变温度，重复 的步骤 (1)则该金属热电阻在某一温度下的阻值表达式为：Rx _，根据测量数据画 出其电阻Rx随温度t变化的关系如图乙所示； (2)若调节电阻箱阻值，使R0 120 ，则可判断，当环境温度为_时，金属 热电阻消耗的功率最大. 【答案】(1)R1R2 (2)20 【解析】(1)设电源电压为E，则将单刀双掷开关 S 与 1 闭合时，U Rx EU R1 ；单刀双掷开 关 S 与 2 闭合时：EU Rx U R2；联立解得：R xR1R2；(2)金属热电阻消耗的功率最大时，此 时金属热电阻的值等于电阻箱的阻值，即RxR0 12
22、0 ，根据电阻时间关系可知：Rx t100，当Rx120 时，t20 . 10.某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为 3 V 的某电源的电动势和内阻，实 验室可供选择的实验器材如下 A电压表 V1(03 V，RV110 k) B电压表 V2(015 V，RV250 k) C电流表 A1(03 mA，Rg100 ) D电流表 A2(03 A，内阻约为 0.5 ) E滑动变阻器R1(010 ) F滑动变阻器R2(01 000 ) G定值电阻R30.5 H定值电阻R410 I开关 S 以及导线若干 回答下列问题： (1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选_(填器材前的序号)，为了 操
23、作方便，滑动变阻器应选_(填器材前的序号)，通过分析可知电流表 A1的量程太 小、电流表 A2的量程太大，该小组的同学想将电流表 A1改装成量程合适的电流表，则应将 电流表 A1与定值电阻_(填器材前的序号)_(填“串”或“并”)联，改装后 的电流表的量程应为_A； (2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图甲所示的虚线框内； (3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表 A1的示数为横坐标、 电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的UI图象如 图乙所示，则该电源的电动势E_V，内阻r_.(结果保留两位小数) 【解析】(1)电源的电动势
24、约为 3 V，电压表应选 A，为方便实验操作，滑动变阻器应选 E，它的阻值范围是 010 ，电路中最小电流约为 0.3 A，为了扩大电流表 A1的量程，应 与 A1并联一个小电阻R3，改装电流表的满偏电流IIgI gRg R3 0.003 A310 3100 0.5 A 0.603 A； (2)电路图如图所示； (3)分析可知，改装后电流表的量程是电流表 A1量程的 201 倍，图线在纵轴上的截距等 于电源的电动势，由题图乙读出电源的电动势为E2.96 V，图线斜率的绝对值表示电源内 阻r，故r 2.962.12 2012.510 3 1.67 . 【答案】(1)A E G 并 00.603
25、(2)见解析图 (3)2.96 1.67 11.某同学用如图所示电路进行实验， 测定电源电动势、 电压表内阻及电流表量程.器材 如下： 电源E(电动势大小、内阻未知)； 电流表 G(总刻度 30 小格，量程未知，内阻不计)； 电阻箱R(09 999.9 )； 电压表 V(03 V)； 单刀双掷开关 S 及导线若干. 实验步骤如下： a.单刀双掷开关 S 接 1，调节电阻箱阻值，使电流表满偏(指针偏转 30 格)，读出此时 电阻箱阻值为 800.0 . b.继续调节电阻箱阻值， 当电流表半偏(指针偏转 15 格)时， 读出电阻箱阻值为 1 800.0 . c.开关 S 接 2， 把电阻箱阻值调为
26、 0， 读出此时电流表指针偏转 10 格， 电压表示数 2.80 V. 请回答下列问题： (1)开关 S 闭合前应把电阻箱阻值调为_；(填“最大值”或“最小值”) (2)由以上测量数据可推算得到电压表内阻RV_ ，电流表量程为_ mA，电源电动势E_ V； (3)若电流表和电阻箱中只有一个断路；该同学利用电路中的电压表来检查故障，具体 做法为：开关 S 断开，用一根导线一端连接 2，则另一端应接电路_点(填“a”或 “b”).判断依据是_. 【答案】(1)最大值 (2)2 800 3.0 3.0 (3)b 若电压表有读数，则故障为电阻箱 断路；若电压表无读数，则故障为电流表断路 【解析】(1)
27、为了让电流由最小值开始调节，故应将电阻箱的阻值调为最大值； (2)设每一格代表电流为I，当开关接 1 时，电流表满偏时有：30I E r800 半偏时有：15I E r1 800 而电阻箱电阻为零时有：10I E RVr，U10IR V 联立解得：RV2 800 ；I110 4 A；E3.0 V； 则可知电流表量程为 30I3.0 mA. (3)电路断开，一根导线一端连接 2，则另一端应接电路b点，可将电压表与 G 串联接 到电源两端，若电压表有读数，则故障为电阻箱断路；若电压表无读数，则故障为电流表断 路. 12.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系，已知该金属电 阻在
28、常温下的阻值约 10 ，R随t的升高而增大，实验电路如图所示，控温箱用以调节金 属电阻的温度 实验时闭合 S， 先将开关 K 与 1 端闭合，调节金属电阻的温度， 分别记下温度t1、t2、 和电流表的相应示数I1、I2、.然后将开关 K 与 2 端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再 次为I1、I2、，分别记下电阻箱相应的示数R1、R2、. (1)有以下两种电流表，实验电路中应选用_ A量程 0100 mA，内阻约 2 B量程 00.6 A，内阻可忽略 (2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由 9.9 调节至 10.0 ，需旋转图中电阻箱的旋 钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是_ 将旋钮a由“
29、0”旋转至“1” 将旋钮b由“9”旋转至“0” 将旋钮c由“9”旋转至“0” (3)实验记录的t和R的数据见下表 温度t() 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 阻值R() 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8 请根据表中数据，在下图的方格纸上作出Rt图线 由图线求得R随t的变化关系为R_. 【解析】(1)电路中电源电动势为 1.5 V，金属电阻的阻值约为 10 ，滑动变阻器的最 大阻值为 10 ，电流在 0.0750.15 A，则电流一般在 0.1 A 以内调整，为使电流读数更 准确，应选用量程 0100 mA 的电流表 (2)调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，
30、旋转各旋钮的正确操作顺序是(或 ) (3)Rt图象如图所示 由Rt图象知，R0.04t8.8 . 【答案】(1)A (2)(或) (3) 0.04t8.8 13.某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系， 可用的器材如下： 电源(电动势为 3 V，内阻为 1 )、电键、滑动变阻器(最大阻值为 20 )、电压表、电流表、小灯泡、导 线若干.(电压表和电流表均视为理想电表) (1)实验中得到了小灯泡的UI图象如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而 _.(选填“增大”“减小”或“不变”) (2)根据图甲，在图乙中把缺少的导线补全，连接成实验的电路. (3)若某次连接时，把AB间的导线误接在AC
31、之间，合上电键，任意移动滑片发现都不 能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡获得的最小功率是_ W.(计算结果保 留 2 位有效数字) 【答案】(1)增大 (2)见解析图 (3)0.33 【解析】(1)根据欧姆定律RU I知，小灯泡的电阻随电压增大而增大. (2)由图甲可知，电压从零开始调节的，因此滑动变阻器采用的是分压式接法，由于灯 泡电阻较小，因此电流表需要外接，由此可正确连接实物图如图所示： (3)由电路图可知，把AB间的导线误接在AC之间时，滑动变阻器左右两部分电阻丝并 联然后与灯泡串联，当滑动变阻器并联电阻最大，即滑片位于中点时，电路总电阻最大，通 过灯泡的电流最小，灯泡功率最小
32、，此时滑动变阻器并联阻值为 5 ，此时等效电源内阻 为 6 ，在同一坐标系内作出电源的UI图象如图所示，由图象可知，灯泡两端电压U 0.95 V，电流I0.35 A，灯泡实际功率PUI0.950.35 W0.33 W. 14.某校进行实验电路设计比赛，实验台上备有下列器材： A电压表 V1(量程约 2 V，内阻约 1 k) B电压表 V2(量程为 6 V，内阻为 2 k) C电流计 G(量程为 3 mA，内阻约 500 ) D电流表 A(量程为 0.6 A，内阻为 0.5 ) E滑动变阻器R1(015 ，0.5 A) F滑动变阻器R2(01 k，0.1 A) G电阻箱R3(0999.9 ，0.
33、1 A) H电阻箱R4(09 999.9 ，0.2 A) I电源(6 V,0.5 A) J开关、导线若干 (1)利用以上器材在下图中虚线框内设计最佳测量电路， 要求既能确定电压表V1的量程， 又能尽量准确地测定其内阻，在图中标明选用器材的符号图中滑动变阻器R应选择 _(填写元件符号). (2)(多选)若已知电压表 V1量程为 2 V，则下列实验小组设计的电路图中，能用来测定 电压表 V1的内阻且设计合理的是_ 【解析】(1)分压电路中，在额定电流允许的前提下选择阻值较小的滑动变阻器更方便 调节，因此选择R1. 给定器材中电阻箱R4的最大阻值约为电压表 V1内阻的 10 倍， 因此最简测量电路为
34、半偏 法电路，如图所示 由于待测电压表 V1量程未知，不能读数，要确定 V1的量程，需在半偏法电路两端并联 电压表 V2以便读取总电压U，这样既不影响半偏法实验测量，同时又可以测出测量电路两端 电压，保证此电压在调整电阻箱和滑动变阻器时保持不变，以减小实验误差 (2)若电压表 V1量程已知，则可采用伏安法直接测量，电压表额定电流约为IV 2 1 000 A2 mA，可用电流计 G 测量电流，电压则由 V1读取，滑动变阻器阻值R1远小于测量电路总 电阻，应采用分压电路，选项 A 中电路图设计合理；选项 B 中，滑动变阻器用R2接成限流 电路，R2接入电路中的阻值最大时，每 1 k 电阻的电压约为
35、 6 2.5 V2.4 V，超过 V 1量程， 不合理；选项 C 中 V2与 V1串联，可将 V2当电流表使用，满偏电流IV2 6 2 000 A3 mA，与 电流计 G 量程相同，且R2接入电路中的阻值最大时，每 1 k 电阻的电压约为6 4 V1.5 V， 设计合理；同理，选项 D 中 V2与 V1并联，V2多余且只能测量电压，不能计算 V1内阻，设计 不合理 【答案】(1)设计电路如图所示 R1 (2)AC 15.某探究活动小组自主设计了实验装置来测量物体的带电量。如图所示是一个外表面 镀有金属膜的空心带电小球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方 向角度的量角器，M、
36、N是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板(金属板间电场可 看做匀强电场).另外还要用到的器材有天平、 刻度尺、 电压表、 电流表(已知内阻rA1 )、 开关、滑动变阻器R及导线若干.已知重力加速度为g。 根据题意回答下列问题： (1)实验电路如图甲已接好，在实验中能够准确读出多组相应的电压表示数U、电流表 示数I和丝线偏离竖直方向的角度；探究小组同学以电压U为纵坐标，以 tan 为横坐 标，建立直角坐标系.通过绘制图线得到一条倾斜直线(题中未画出)，得出斜率为k.为了求 出小球所带电荷量q，该小组同学还必须测量的物理量有_、_(写出物理量 名称及其符号)，则小球的带电荷量q_(用题目中给出的
37、和测量的物理量符号表 示)； (2)实验探究过程中，有同学提出用此电路可以测电源电动势和内阻，通过改变滑动变 阻器的位置，从而改变电表的示数，他设计出以电压U为纵坐标，以电流I为横坐标，建立 直角坐标系，作出UI图线如图乙所示，由此可求得电动势为E_，内阻r的准 确测量值为_. 【答案】(1)小球的质量m 金属板间距离d mgd k (2)2.8 V 1 【解析】(1) 小球在电场力、 拉力以及重力作用下保持静止状态， 则可知电场力与拉力的合力等于重 力；受力分析如图所示； 则有：Eqmgtan 根据板间电压与场强间的关系有：UEd 联立可得：Umgdtan q 则由数学规律可知，画出的Utan 图象中，图象的斜率kmgd q ； 则可知qmgd k ；实验中需要测量的物理量有：小球的质量m、金属板间距离d. (2)根据闭合电路欧姆定律可知：UEIr 由图象可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故E2.8 V； 因电路图采用相对电源内接法， 故图象的斜率表示电源内阻与电流表内阻之和， 则可知 电源内阻与电流表内阻之和r2.8 1.4 2 ； 则电源内阻rrrA2 1 1 .
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