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2016届高三二轮复*(衡水万卷)物理作业卷 电磁学实验2 Word版含解析

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2016 万卷作业卷(三十九)
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*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○ G 改装的电流表○ A ,○ V 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○ G 的满偏电流 Ig=100μ A、内阻 rg=2.0kΩ ,若要改装后的电流表满偏

? (保留一位小数)的定值电阻 R1; 电流为 200mA,应并联一只 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 电 压 表 V 读 数 U/ V 改 装 表 A 读 数 I/ mA

1

2

3

4

5

6

7

8

5.26

5.16

5.04

4.94

4.83

4.71

4.59

4.46

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 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) V,说明 正常(选

a

保险丝 ≌ 蓄电池

b 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 Q

P C 图3

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 PC 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 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 的立柱。 (选填:P 或 Q)点所在 cm,该曲线为 (选填:TP 或

③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力为 T0= 的关系 为 T0= 。

N,它与 L、D、m 和重力加速度 g

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

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 1 数 2 3 4 5 6

U
/ V 0.20 0.50 1.00 2.20 3.00 3.80

I
/ A 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) 0.100 0.124 0.160 0.238 0.278 0.310

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 (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 ,电压表应选用 , 滑动变阻器应选用

RX

的原理电路图.

0.2016 一 、实验题 1. 考点: 专题: 分析:

万卷作业卷(三十九)答案解析

解答:

伏安法测电阻.. 实验题. (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. (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:

v
RX

A2

R 。 E K
(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

点评:

故答案为: (1)ACDFH; (2)如图; (3)0.48; 2. 20; 小; (4)3.205; 50. 15. 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 I

= Ig +

Igr R

R=

Igr I-I g

=1.0Ω

(2)对照电路图,逐个回路连接即可,如图所示

U 5 - U1 U 6 - U 2 U 7 - U 3 U 8 - U 4 + + + I 5-I1 I 6-I 2 I 7-I 3 I 8-I 4 (3) r = =1.66Ω 4
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,

mgL 2 L2 ? D 2

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 Tp sin ?1 ? TQ sin ?2 ? mg ,水*方向 Tp cos?1 ? TQ cos?2 。当

TP ? TQ 时, cos?1 ? cos?2 ,即 ?1 ? ?2 ,若 C 点左移即 PC 减小,则 ?1 增大, cos ?1 减
小, ?2 减小, cos?2 增大, 曲线。

Tp TQ

?

cos?2 ? 1 ,即 TP ? TQ ,故Ⅱ为 TP 的曲线,Ⅰ为 TQ 的 cos?1

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 T0 为 4.30 N。 此时满足关系: TP ? TQ ? T0

TP sin ?1 ? TQ sin ?2 ? mg TP cos?1 ? TQ cos?2
L2 ? D2 sin ?2 ? L
解得: ?1 ? ?2 4.【答案】(1) 如下图所示

T0 ?

mgL L2 ? D 2 2 ? L2 ? D 2 ?
(2)

(3) 12.3 5.【答案】 (1)C、D、F (2)见右图



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