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期末复习总动员·高中
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1.(2010年山东理综-23-2)在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如下图所示。闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):

①若电流表示数为零,电压表示数为E,则发生故障的是      (填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)

②若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至   档(填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”)再将   (填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接bcd接线柱。若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是                   

解析:本题以测量金属丝的电阻率实验为背景,主要考查发现、排除电路故障的能力及多用电表的使用方法。

电路闭合后电流表示数为零,由于电流表串联在干路,说明干路断路;由于电压表示数等于电源电动势,说明从电压表的接线柱到电源正负、极的电路是连通的。故断路的肯定是待测金属丝。由于未切断电源,检查直流电路的故障,只能用直流电压档,应是电流从红表笔进入多用电表。由于断路的是滑动变阻器,故当黑表笔依次接bcd接线柱时的读数分别是0EE

【点评】电路的故障有短路、断路之分,判断故障首先是确定是断路还是短路,其次是寻找故障的部位。

2.(2012年北京理综-21) 在测定金属的电阻率实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm

1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为____________mm(该值接近多次测量的平均值)。

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2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R020 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干。

某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用下图中的______________(选填)。

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3)下图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。

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 4)这个小组的同学在坐标纸上建立UI坐标,如下图所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在下图中标出第246次测量数据的坐标点,并描绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值Rx=________Ω(保留两位有效数字)。

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5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)

A1×102 Ω·m    B1×103 Ω·m      C1×106 Ω·m    D1×108 Ω·m

6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是______________(有多个正确选项)。

A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差

B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差

D.用UI图像处理数据求金属线电阻可以减小偶然误差

解析:(1)测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出.测量值(mm=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01mm)。

2)从表格可以看出,电压表是从很小开始读数,所以采用分压式接法。

3)如下图

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4)如下图

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5)由公式可得,电阻率约为1×106Ω·mC项正确。

6)读数引起的误差为偶然误差,电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差,AB项错误;计算时,将电流表、电压表的内阻考虑在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差,C项正确;采用图像法,可以减小偶然误差,D项正确。

3.(2012年山东理综-21-2)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:

待测金属丝:Rx(阻值约4 Ω,额定电流约0.5 A);

电压表:V(量程3 V,内阻约3 kΩ);

电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω);

电流表:A2(量程3 A,内阻约0.05 Ω);

电源:E1(电动势3 V,内阻不计);

电源:E2(电动势12 V,内阻不计);

滑动变阻器:R(最大阻值约20 Ω);

螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。

用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如下图所示,读数为________mm

若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选________、电源应选________(均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图。

解析:因为待测金属丝的额定电流为0.5 A,所以流经电流表的电流最大值是0.5 A,所以电流表选择A1。本实验滑动变阻器采用限流法,所以滑动变阻器与待测电阻丝串联,如果选择电动势为12 V的电源,电路中的最小电阻为Ω24 Ω,滑动变阻器必须全部接入电路,不能得到多组数据,影响测量精度,所以电源选择E1。实验电路如下图所示。

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4.(2012年广东理综34-1)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。

分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如下图所示,长度为________cm,直径为________mm

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按下图连接电路后,实验操作如下:

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a)将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0

b)将电阻箱R2的阻值调至最________(填),S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280 Ω

由此可知,圆柱体的电阻为________Ω

解析:游标卡尺的读数=主尺上的读数+游标上的读数,本题主尺上的读数是5cm,游标上的读数是1×0.1 mm=0.01cm,故游标卡尺的读数为5.01cm;螺旋测微器的读数=固定尺的读数+可动尺的读数×0.01,即5mm31.5×0.01mm=5.315mm,最后一位是估计位,可以不同。

a)将滑动变阻器R1的阻值调至最大,可以起到保护电流表及电源的作用;(b) 将电阻箱RM2的阻值调至最大,目的也是为了保护电流表及电源;本题的实验方法为替代法。由得,Rx=R21280Ω

5.(2014年江苏物理-9)(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧下图(左)所示的部件    (选填“ A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为     mm

2)下图(右)所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断:电路中   (选填图中表示接线柱的数字)之间出现了  (选填短路断路)。

3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为 2.23V 38mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为 58.7Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进? 请写出两条建议。

解析:(1)螺旋测微器测量长度时,读数前先旋紧锁紧手柄”B,可防止读数时测微螺杆发生转动。由螺旋测微器固定刻度读出0mm,从可动刻度读出,因此,金属丝直径为0.410mm

2)合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,电压表示数保持3V(电池组电动势)不变,说明电压表两接接线柱与电源正、负极是接通的。电流表的示数几乎保持0不变,说明电路电阻很大。因此,图中“7”“9”之间发生了断路;

3)实验中电流表是外接法。比较电流表、电压表及待测电阻估计值可知,电流表电阻远小于待测电阻,为了更准确地测出合金丝的阻值,可将电流表代为内接,测量多组电流与对应电压值,取多次测量值的平均值作为最终测量结果,或者由多组测量数据建立待测电阻的U-I图线,由图线斜率求得待测电阻的测量值。

【点评】物理实验中,多次测量取平均值为测量结果,或者利用多组测量数据建立线性图像,由图像斜率或截距得出测量结果。可减小实验误差。