2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题19电学实验含解析.pdf

专题 19 电学实验专题 19 电学实验 第一部分名师综述第一部分名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规 律。 考纲要求 1、掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法；掌握多用表的使用方 法。 2、掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法，会用伏安法测电阻。 3、能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会 记录、处理实验数据，并得出结论。 命题规律 1、与电阻测量有关的电学实验仍是 2015 年高考命题的热点，同进伴随对基本仪器的读数能力的考查。 2、命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等。 3、重视对实验操作能力的考查；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择。 第二部分精选试题第二部分精选试题 1太阳能电池帆板可以给卫星、宇宙飞船提供能量。如图甲，太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为 电能，在没有光照时，可以视为一个电动势为零的电学器件。 探究一：实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，用图乙电路探究太阳能电池被不透光黑纸包住 时的 I-U 特性曲线。 (1)图乙中虚线处_（填“需要” 、“不需要 ）连接导线：滑动变阻器如图丙所示，开关闭合前，滑 片应移至_（填“A” 、“B” ）端。 (2)通过实验，在图上作出被黑纸包住的太阳能电池的 I-U 特性曲线如图，将其与一个电动势为 3V（内阻忽 略不计） 的电源和阻值为 5k 的定值电阻串联在一起， 它消耗的电功率约为_W（结果保留两位有效数字） 探究二：在稳定光照环境中，取下太阳能电池外黑纸，并按图丁电路丁测量金属丝的电阻率” 。 (3)该小组用螺旋测微器测量金属丝直径时读数如图戊所示，其直径为_ mm (4)实验中测得电压表示数为 U，电流表示数 I，金属丝直径为 D、长度为l,则金属丝电阻率为_（用上 述测量量表示） 。 (5)考虑电压表与电流表内阻对测量结果的影响， 金属丝电阻的测量值_（填 “大于” 、 “等于” 、 “小于” ） 真实值。 【答案】需要 A4.2×10-4W（3.8×10-44.6×10-4都行）0.790小于 D2U 4LI 【解析】 【详解】 （1）为了使电压调节范围尽量大，滑动变阻器应采用分压式接法，则图乙中虚线处需要连接导线；实验前 应使待测元件的分压为零，滑片应移至 A 端。 （2）将其与一个电动势为 3V（内阻忽略不计）的电源和阻值为 5k 的定值电阻串联在一起时，可等效为 将其接在电动势为 3V、内阻为 5k 的电源上，将等效电源的IU图象画在元件的IU图象上，交点处电 压与电流的乘积即为它消耗的电功率（如图） ，即 I=210uA，U=1.9V，则 P=IU=4.0×10-4W。 （3）螺旋测微器测量金属丝直径为：0.5mm+0.01mm×29.0=0.790mm； （4）由电阻定律，以及,可得。R = l s R = U I = D2U 4LI （5）由于电压表的分流作用，使得电阻上电流的测量值偏大，则电阻测量值偏小. 2某研究性实验小组为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素，进行了模拟 实验研究。如图为测定风力的实验装置图。其中 CD 是一段水平放置的长为 L 的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻 值较大；一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于 O 点，另一端悬挂小球 P，无风时细金属丝竖直， 恰与电阻丝在 C 点接触， OC=H； 有风时细金属丝将偏离竖直方向， 与电阻丝相交于某一点(如图中虚线所示， 细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触)。 (1)已知电源电动势为 E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与 O 点和 C 点相连，球 P 的质童为m，重力 加速度为g，由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系为F=_。 (2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关，于是他们进行了实验 后获得了如下数据：(下表中风速v的单位为 m/s，电压U的单位为 V，球半径r的单位为 m)根据表中数据 可知，风力大小F与风速大小v和球半径r的关系是_(比例系数用 k 表示)。 【答案】 mgUL EH F = kvr 【解析】 【详解】 (1)以小球为研究对象，对小球受力分析，设金属丝与竖直方向的夹角为，由平衡条件可得，风力F = 。金属丝与电阻丝交点与 C 点间长度为，电阻；由串联分压规律可知电压表mgtanx = HtanRx= Htan L R 示数。联立解得：。U = Rx RE = Htan L EF = mgL EHU (2)由表中数据可得，在球半径一定的情况下，电压表示数与风速成正式，则风力大小与风速成正比，即F 与 成正比。v 由球的体积公式、密度公式和可得，；在风速一定的情况下，球半径增大F = mgL EHU F = mgL EHU = gL EH 4 3r 3U 到原来的两倍，电压表示数减小为原来的 ，可得风速一定的条件下，风力与半径的关系为 与 成正比。 1 4 Fr 综上，风力大小 与风速大小 和球半径 的关系是。FvrF = kvr 3图甲为欧姆表的电路原理图，可将欧姆表内部（图中虚线框内）等效为一电源。设计图乙电路测量欧姆 表某挡位的电动势与内阻，具体操作如下： A.将欧姆表的_旋至某挡位，a、b 两表笔短接，调节调零旋钮进行_； B.将毫安表与滑动变阻器R1按图乙连接； C.调节消动变阻器R1滑片的位置，读出亳安表的示数 I 和对应的欧姆表示数R，将多组数据填入表中。 123456 R/k0.51.01.52.02.53.0 I/mA1.481.201.030.860.740.67 1/I/mA-10.680.830.971.161.351.49 完成下列内容： （1）填写操作 A 中横线上的内容： （2）图甲中 a 为_（选填“红” 、“黑” ）表笔； （3）根据表中数据描点（第四组数据）并画出关系图象_； 1 I - R （4） 由图象可得欧姆表该档位的电动势为_V， 内阻为_k。（结果均保留两位有效数字） 【答案】 （1）选择开关；欧姆调零（2）红（3）见解析；（4）3.0V；1.5k 【解析】 【详解】 A、将欧姆表的选择开关旋至某挡位，a、b两表笔短接，调节调零旋钮进行欧姆调零； （2）图甲中a为红表笔； （3）画出关系图象如图； 1 I - R （4）设等效电源的电动势为E，内阻为r，则，即由图像可知 ：E = I(R + r) 1 I = 1 ER + r E 1 E = (1.5 - 0.5) × 103 3 × 103 ；，解得E=3.0V；r=1.5k= 1 3 r E = 0.5 × 103 4某同学要测量额定电压为 3 V 的某圆柱体电阻R的电阻率。 (1)用游标卡尺测量其长度,如图所示,则其长度L=_ mm。 (2)为精确测量R的阻值,该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻。他将红黑表笔分别插入 “+”“-”插孔中,将选择开关置于“×1”挡位置,然后将红、黑表笔短接调零,此后测阻值时发现指针偏 转角度如图甲所示。试问: 为减小读数误差,该同学应将选择开关置于“_”挡位置。 再将红、黑表笔短接,此时发现指针并未指到右边的“0 ”处,如图乙所示,那么他该调节_直至指针 指在“0 ”处再继续实验,结果看到指针指在如图丙所示位置。 现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材: A.灵敏电流计 G(量程 200 A,内阻 300 ) B.电流表 A(量程 0.6 A,内阻约 0.3 ) C.电压表 V1(量程 3 V,内阻约 3 k) D.电压表 V2(量程 15 V,内阻约 5 k) E.滑动变阻器R1(最大阻值为 10 ) F.最大阻值为 99.99 的电阻箱R2 以及电源E(电动势 4 V,内阻可忽略)、开关、导线若干 若为了提高测量精确度并且使电阻R两端电压调节范围尽可能大,除电源、开关、导线以外还应选择的最恰 当器材(只需填器材前面的字母)有_。请画出你设计的电路图。 【答案】(1)30.75(2)×10欧姆调零旋钮ACEF 电路图如图所示 【解析】 【详解】 （1）游标卡尺的读数为30mm + 15 × 0.05mm = 30.75mm （2） 欧姆表的零刻度是在表的右侧， 指针偏转角度过小， 说明阻值大， 挡数小， 应该换到更高一档， 即 “×10” 档。 调节档位后需要再次将黑红笔短接，调节欧姆调零旋钮。 由图丙可看出电阻阻值大约为，电阻额定电压为 3V，所以选用电压表 V1，电路电流约为150 3 150 = 0.02 ，器材 B 电流表量程过大，应该选取灵敏电流计和R2并联改造成电流表使用，同时需要滑动变阻器改变电A 压多次测量，故需要的器材为 ACEF；题目要求电阻 R 两端电压调节范围尽可能大，则滑动变阻器采用分压 接法，被测电阻阻值较大，所以采用电流表内接法，综合以上因素可画出电路图如图所示： 5小明和小亮想利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为 20。长度 约 50cm， a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数如图，则其直径为_mm。 b.小明首先用如下电路测量， 他把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱 8 和 9 上， 连接好电路， 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” 或“断路” ） 。 c.小亮想用另外的方法测量电阻丝的电阻。他又找来一个电阻箱 R（09999） 、一个小金属夹，按照如图 所示连接电路，在电阻丝上夹上一个与接线柱 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。然后进行了如下操作： A调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关； B将金属夹夹在电阻丝最右端，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L； C改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，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； D断开开关； E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，绘出了如图所示的 R-L 关系 图线，图线在 R 轴的截距为 R0，在 L 轴的截距为 L0。 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 =_（用给定的物理量符号和已知常数 表示） 。 d.若小亮在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，对电阻率的测量结果 是否会产生影响？答：_。 （选填“偏大、偏小、没有影响” ） 【答案】0.2607-9 断路没有影响 d2R0 4L0 【解析】 【详解】 a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数为：0.01mm×26.0=0.260mm。 b.电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化， 电压表示数很大， 电流表示数为零。 由此可以推断 ： 电路中 7-9 之间出现了断路。 c.由题意可知，每次电流表都调到满偏位置，可知每次调节电路的总电阻相同，则： R+ =R总（定值） ，即 R =R总- L，则 R总=R0；，解得； L S S S = R0 L0 = R0 L0S = R0 L0 1 4d 2 = R0d2 4L0 d.此实验中，若考虑电流表的内阻 RA，则表达式为 R+ +RA=R总，则 R =(R总-RA)- L，则 R-L 图像的斜率 L S S 不变，即电流表内阻对实验无影响. 6某同学设计了一个简易的多用表，内部电路如图，其中G为灵敏电流计，S为单刀多掷电键(功能键). （1）当S置于 1 或 2 位置时用于测_，且S置于_时其量程较大；将功能键置于 5 位置时用于测_； （2）测电压时，电流从_端流入多用表(选填“红”或“黑”)； （3）如图乙和丙是另一位同学设计的两种欧姆表的内部电路，改装后的表盘如图丁，倍率分别为×10 和 ×100则设计合理的是图_(选填“乙”或“丙”)的电路，原因是：_； (4)若电源E1的内阻不计，灵敏电流计表 G 内阻 Rg=10，该多用电表功能选择开关 S 接“1”时测电阻的倍 率为“×10” ，其中R1=_ 【答案】电流 1 电阻红丙表头满偏电流一定，只有不同电源才能实现倍率的变换 140 【解析】 【详解】 （1）多用电阻若测电流，应让表头与电阻并联，即当 S 置于 1 或 2 位置时用于测电流，且 S 置于 1 时其量 程较大，将功能键置于 5 位置时用于测电阻； （2）多用电表测电压与电流时，电流从红表笔流入； （3）图乙中电源为 E1，表头满偏电流一定，则欧姆表的内阻为定值，无法实现倍率的变换，所以选择图丙， 原因为表头满偏电流一定，只有不同电源才能实现倍率的变换 （4）根据丁图可知，欧姆表的内阻为 15×10=150，则 R1=150-10=140. 7 要测量一节内阻较大的干电池的电动势和内阻， 某同学设计了如图所示的实验电路， 电路中的定值电阻R1 8 . （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到最右端.闭合开关后，调节滑动变阻器，记录多组电压表的 示数U1、U2，填在下表中，请根据表格数据在图下所示的坐标系中作出U2U1的_图象. U1/V0.100.200.300.400.500.60 U2/V1.050.900.750.700.450.30 根据作出的图象可得到电池的电动势E_ V，电池的内阻r_ . (2)由于电压表 V1内阻的存在，测得的干电池电动势_(填“大于”“等于”或“小于”)电动势的真 实值，测得的干电池内阻_(填“大于”“等于”或“小于”)内阻的真实值. 【答案】(1 )如图所示 1.204.0(2)等于大于 【解析】 【详解】 （1）由表中数据采用描点法得出对应的图象如图所示； 由闭合电路欧姆定律可知：，E = U1+ U2+ U1 Rr 解得：，U2= E - R + r R U1 由图可知，电动势 E=1.20V； 图像斜率；k = R + r R = 1.2 0.8 解得：r=4.0 （3）由以上公式可得，由于 V1内阻的影响，干路电流应大于 ，故题目中出现误差； U1 R 当外电路断路时，电阻的影响可以忽略；故对电动势的测量没有影响；故电动势的测量值等于真实值；但 如果考虑电压表内阻，表达式应为： ,因 RR，故内阻的测量值大于真实值；U2= E - R'+ r R' U1 故答案为：（1）1.20；4.0；（2）V1；等于；大于。 【点睛】 根据闭合电路欧姆定律得出对应的表达式，从而明确电源的电动势和内电阻； 根据实验原理及表达式分析误差来源，并根据电表带来的影响明确误差情况 8在练习使用多用表时，某同学将选择开关拨至“”档时，欧姆表的内部结构可简化成图甲中虚× 10 线框内的电路，其中定值电阻与电流表 的内阻之比，电流表 的量程已知，故能正确读出流R0GR0:Rg= 1:4G 过电流表 的电流值欧姆表示已经进行了必要的调零该同学想用一个电阻箱较精确的测出倍率下电路GRx 中电源的电动势 和欧姆表的总内阻，他的操作步骤是：ER内 a将欧姆表与电阻箱连成图甲所示的闭合回路Rx b改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数和与之对应的电流表 的示数；RxGI0 c将记录的各组、的数据描点在乙图中，得到图线如图乙所示；RxIG I IG - Rx d根据乙图作得的图线，求出电源的电动势 和欧姆表的总内阻IG- RxER内 图甲中,a表笔的颜色是_，电源的电动势 为_ ，欧姆表总内阻 内为_电流表 的量EVRG 程是_ A 【答案】黑 91800.01 【解析】 【详解】 由图甲所示可以知道，a 与电源正极相连，根据电流“红进黑出”可知，a 表笔是黑色的； 由图甲所示， 在闭合电路中， 电源电动势， 而又因， 则， 则， 故E = I(R内+ Rx)R0:Rg= 1:4I = 5IgE = 5Ig(R内+ Rx) 1 Ig = ，由图乙所示图象可以知道，图象纵轴截距，图像斜率， 5 ERx + 5R内 E b = 5R内 E = 100k = 5 E = 300 - 100 360 = 5 9 计算得出:，内阻，电流表 G 的满偏电流为，则电流表E = 9VR内= 180Ig= E R内 × 1 5 = 9 180 × 1 5A = 0.01A 量程为。0.01A 9某型号多用电表欧姆档的电路原理图如图甲所示。微安表 是欧姆表表头，其满偏电流，内Ig= 500A 阻.电源电动势，内阻。电阻箱和电阻箱的阻值调节范围均为.Rg= 950E = 1.5Vr = 1R1R20 9999 (1)甲图中的 端应与_（红或黑）表笔连接.a (2)某同学将图甲中的 、 端短接，为使微安表 满偏，则应调节_；然后在 、 端之间接入一abR1=ab 电阻后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为_.RxRx = (3)如图乙所示，该同学将微安表 与电阻箱并联，利用该电路图组装一个“×100 倍率”的欧姆表，要求R2 欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15” ，则该同学应调节_ ； 用此欧姆表R2= 测量一个阻值约 2000 的电阻，测量前应调节_。R1= 【答案】红 204930009501024 【解析】 【分析】 (1)根据对多用电表结构的掌握分析答题； (2)根据闭合电路欧姆定律分析答题； (3)根据电路图应用闭合电路欧姆定律求出改装欧姆表的表达式，利用电流表的改装原理求解并联电阻 【详解】 (1)根据万用表的流向和偏转规律可知电流从红表笔进黑表笔出向右偏，则a端接红表笔. (2)欧姆调零时根据闭合电路的欧姆定律， 解得 ：； 当接入Rx后，Ig= E Rg+ r + R1 R1= E Ig - (Rg+ r) = 2049 电流为满偏的一半，则，可得. Ig 2 = E Rg+ r + R1+ Rx Rx= Rg+ r + R1= 3000 (3)因欧姆表的中央刻度为 15，倍率为“×100” ，则欧姆表的内阻，故调零时R= 15 × 100 = 1500 的满偏电流为，表头和 R2 并联改装为电流表，由并联分流电压相等I = E R = 1 × 10 - 3A IgRg= (I - Ig) ，解得;改装后的欧姆表需要进行欧姆调零，则，解得：R2R2= 950R= 1500 = Rg R 2 Rg+ R2 + R1+ rR1 .= 1024 【点睛】 欧姆表刻度盘中央刻度值是中值电阻，欧姆表中值电阻阻值等于欧姆表内阻；知道欧姆表的工作原理即可 正确解题 10某同学想测定某节干电池的电动势和内阻,实验室提供了合适的实验器材,甲同学按电路图 进行测量实a 验,其中 R0=1.0，则: (1)由电压表的读数 U 和电流表的读数 I,画出 U-I 图线如图 b 所示,可得电源的电动势 E=_V,内电阻 r=_，(结果保留 2 位有效数字)； (2)在上述实验过程中存在系统误差，在下图所绘图象中,虚线代表没有误差情况下,电压表两端电压的直实 值与通过电源电流直实值关系的图象,实线是根据测量数据绘出的图象,则下图中能正确表示二者关系的是 _ (3)乙同学将测量电路连接成如图 c 所示,其他操作正确,由电压表的读数 U 和电流表的读数 I,画出 U-I 图线 如图 d 所示,可得电源的电动势 E=_V,内电阻 r=_(结果保留 2 位有效数字). 【答案】 （1）3.0V；0.33（2）A（3）2.9V0.50； 【解析】 【分析】 （1）根据闭合电路欧姆定律进行分析，根据图象即可得出电源的电动势和内电阻； （2）明确实验误差原因，根据测量值和真实值之间的关系确定正确的图象； （3）明确电路结构，知道滑动变阻左右两端并联接入电路，则根据串并联电路的规律和图象结合可求得电 动势和内电阻。 【详解】 （1）电源 U-I 图象与纵轴交点坐标值为电源电动势，由图示图象可知，电源电动势：E=3.0V， 电源内阻：；r = U I = 2.40 - 1.60 1.00 - 0.40 - R0 1.33 - 1 = 0.33 （2）本实验采用相对电源的电流表外接法，由于电压表不是理想电表，故存在分流现象，导致电流表示数 偏小 ； 而当外电路短路时，电压表的分流可以忽略，故真实图象和测量图象在横轴上的交点相同，故 A 正确， BCD 错误，故选 A. （3）由乙同学的电路接法可知，R 左右两部分并联后与 R0串联，则可知，在滑片移动过程中，滑动变阻器 接入电阻先增大后减小， 则路端电压先增大后减小， 所以出现图d所示的图象， 则由图象可知， 当电压为2.40V 时，电流为 0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为 I1=1A；而当电压为 2.30V 时，电流分别对应 0.33A 和 0.87A，则说明当电压为 2.4V 时，干路电流为 I2=0.33+0.87=1.2A； 则根据闭合电路欧姆定律可得：2.40=E-r，2.30=E-1.2r，解得：E=2.9V，r=0.50； 【点睛】 本题考查电源电动势和内电阻的测量实验，用伏安法测量电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律， 要注意掌握数据处理的基本方法以及误差分析的方法 11如图甲所示是一个多量程多用电表的简化电路图，请完成下列问题。 （1）多用电表的红表笔应是图甲中的_端（填“A”或“B” ） 。 （2） 测量直流电流、 直流电压和电阻各有两个量程。 当选择开关S旋到位置 5、 6 时， 电表用来测量_ ； 当S旋到位置_时，电表可测量直流电流，且量程较大。 （3）某同学用此多用表测量某电学元件的电阻，选用“×10”倍率的欧姆挡测量，发现多用表指针偏转很 小，因此需选择_（填“×1”或“×100” ）倍率的欧姆挡。若该多用表使用一段时间后，电池电 动势变小， 内阻变大， 但此表仍能欧姆调零， 用正确使用方法再测量同一个电阻， 则测得的电阻值将_ （填“偏大” 、“偏小”或“不变” ） 。 （4）某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理，组装如图乙所示的简易欧姆表。实验器材如下 ： A干电池（电动势E为 3.0V，内阻r不计） ； B电流计G（量程 300 A，内阻 99） ； C可变电阻器R； D定值电阻R0=1； E导线若干，红黑表笔各一只。 表盘上 100 A 刻度线对应的电阻刻度值是_； 如果将R0与电流计并联，如图丙所示，这相当于欧姆表换挡，则换挡后可变电阻器R阻值应调为 _，换挡前、后倍率之比为_。 【答案】 （1）A（2）直流电压 1（3）×100 偏大（4）2×10499.01100：1 【解析】 【分析】 （1）多用电表的红表笔应该接欧姆档的内部电源的负极；（2）灵敏电流计与分压电阻串联可以改装成电 压表，灵敏电流计与分流电阻并联可以改装成电流表，并联电阻阻值越小电流表量程越大；（3）用欧姆表 测电阻，要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近 （4）欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律， 应用闭合电路欧姆定律可以求出电阻阻值。 【详解】 （1）多用电表的红表笔应该接欧姆档的内部电源的负极，则应是图甲中的 A 端。 （2）由图甲所示可知，当转换开关 S 旋到位置 5、6 时，表头 G 与电阻串联，此时可用来测量直流电压； 由图甲所示电路图可知，当 S 旋到位置 1 时与表头 G 并联的电阻阻值较小，此时电流表量程较大 （3）测 量某电学元件的电阻，选用“×10”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转很小，说明所选挡位太小， 为准确测量电阻阻值，需选择×100 倍率的电阻挡，重新欧姆调零后再测量 当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流 Ig不变，由公式 ：，欧姆表内阻 RIg= E R内 内得调小， 待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的， 由 ， 可知当 R内变小时， II = E R内+ Rx = Ig 1 + RX R内 变小，指针跟原来的位置相比偏左了，故欧姆表的示数变大了，测得的电阻值将偏大 （4） 欧姆表中值电阻等于其内阻， 则中间刻度值对应示数为 ：；R中= R内= E Ig = 3 300 × 10 -6 = 1 × 104 有：，Ig= E R内 1 3Ig = E R内+ R 解得：R=2×104； 电流表内阻为 99，给电流表并联 1 的电阻，则电流计满偏时两端的电压为300 × 10 - 6 × 99V ，此时变阻器电流为； 则变阻器的阻值为= 2.97 × 10 - 2V 300 × 10 - 6A + 2.97 × 10 - 2 1 A = 3 × 10 - 2A ；因电流表量程扩大 100 倍，用该电流表改装成欧姆表，同一刻度对应的电阻 3 - 2.97 × 10 - 2 3 × 10 - 2 = 99.01 值变为原来的，欧姆表换挡前、后倍率之比等于 100：1； 1 100 【点睛】 欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律，知道欧姆表的工作原理是解题的关键；欧姆表中值电阻等于其 内阻；应用闭合电路欧姆定律可以解题 12某同学用伏安法测量电阻Rx(约为 100)的阻值。准备的实验器材除了导线和开关外，还有下列器材： A电源(电动势 E 约为 10V，内阻未知) B电流表 A1(0200mA，内阻 r=10) C电流表 A2(0300mA，内阻约为 15) D电阻箱 R(最大阻值 999.9，符号) E滑动变阻器 R1(010，额定电流 5A) F滑动变阻器 R2(01k，额定电流 0.5A) (1)由于准备的器材中没有电压表，需要用电流表改装一个量程为 10V 的电压表，应选电流表 _(填写器材前的字母序号)，将选定的电流表与电阻箱_(填“并联”或“串联”)，并把 电阻箱的阻值调至_。 (2)实验要求待测电阻两端的电压能够从零开始变化，滑动变阻器应选_(填写器材前的字母序号)。 (3)在答题卡的虚线框内画出电路图，并标上所用器材的代号，要求尽量减小误差_。 (4)某一次实验读出电流表 A1的示数I1=146mA，电流表 A2的示数I2=218mA，待测电阻Rx=_ (结果保 留一位小数)。 【答案】 （1）B；串联；40；（2）E；（3）电路图如图所示； （4）101.4 【解析】 【分析】 （1）选择内阻确切已知的电流表作为改装的表用，根据电表的改装原理结合欧姆定律即可分析求解； （2）因为要求待测电阻两端的电压能够从零开始变化，故选择分压式电路，在保证安全的前提下，为方便 实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器； （3）合理选择内外接，作出实验电路图。 （4）根据欧姆定律结合串并联电路特点，即可计算出待测电阻 Rx。 【详解】 （1） 改装用的电流表内阻必须确定， 故选择 B， 改装电压表需要将电流表与电阻箱串联， 改装电压表的量程 ： Umax=10V，电流表的内阻：r=10，满偏电流：I1=200mA=0.2A；根据欧姆定律可得：Umax=I1（r+R）=10V； 可得电阻箱的阻值：R=40； （2）实验要求待测电阻两端的电压能够从零开始变化，故选择分压式电路，滑动变阻器应选最大阻值较小 的 E。 （3）因为改装后的电压表内阻已知，故选择将电流表 A2外接，故画出电路图，如图所示： （4）电流表 A1的示数 I1=146mA=0.146A，电流表 A2的示数 I2=218mA=0.218A， 根据欧姆定律结合串并联电路特点可得：Rx= I1(R + r) I2- I1 = 0.146 × (40 + 10) 0.218 - 0.146 101.4 【点睛】 本题考查了实验器材选择、实验电路设计、实验数据处理，要掌握实验器材的选择原则，认真审题、理解 题意与实验步骤、知道实验原理是解题的关键。 13实验室有一破损的双量程电压表，两量程分别是 3V 和 15V，其内部电路如图所示，因电压表的表头 G 已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻 R1、R2完好，测得 R1=2.9k，R2=14.9k现有两个表头， 外形都与原表头G相同， 已知表头G1的满偏电流为1mA， 内阻为50 ； 表头G2的满偏电流0.5mA， 内阻为200， 又有三个精密定值电阻 r1=100，r2=150，r3=200若保留 R1、R2的情况下，对电压表进行修复，根据 所给条件回答下列问题： （1）原表头 G 满偏电流 I=_，内阻 r=_ （2）在虚线框中画出修复后双量程电压表的电路_（标识出所选用的相应器材符号） （3）某学习小组利用修复的电压表，再加上可以使用的以下器材，测量一未知电阻 Rx的阻值： 电流表 A 量程 05mA，内阻未知； 最大阻值约为 100 的滑动变阻器； 电源 E（电动势约 3V） ； 开关 S、导线若干 由于不知道未知电阻的阻值范围，学习小组为精确测出未知电阻的阻值，选择合适的电路，请你帮助他们 补充完整电路连接_，正确连线后读得电压表示数为 2.40V，电流表示数为 4.00mA，则未知电 阻阻值 Rx为_ 【答案】 ;100 ;750;1mA 【解析】 【分析】 （1）根据串联电路特点与欧姆定律求出表头的满偏电流与内阻 （2）应用串联电路特点与欧姆定律选择实验器材根据电压表的改装原理作出电路图 （3）根据伏安法测电阻的实验要求明确对应的接法，并由欧姆定律求解电阻 【详解】 （1）由图示电路图可知，电压表量程： Ig（rg+R1）=3V，Ig（rg+R2）=15V， 代入数据解得：Ig=1mA，rg=100； （2） 修复电压表， 表头满偏电流为， Ig=1mA， 电阻应为 ： rg=100， 需要的实验器材为 ： 表头的满偏电流 0.5mA， 内阻为 200 的表头以及 r3，即将表头和 r3并联在电路中使用，电路图如图所示： （3）根据题意可明确实验中应采用分压接法，电流表采用外接法，故实物图如图所示：电压表量程为 3V， 则其内阻RV3000，根据欧姆定律可知 3 0.001 R = U I 2.4 4 × 10 -3 - 2.4 3000750 【点睛】 在“伏安法”测电阻实验中，要注意明确实验原理，正确选择实验电路的接法，并能准确连接实物图，同 时能根据对应的欧姆定律分析数据；找出实验误差 14现有电压表 V1(量程为 3V，内阻约为 5000)，要准确测出 V1的内阻 R0，提供的器材有： 电流表 A(量程 100mA，内阻约为 10)； 电压表 V2(量程为 6V，内阻 Rv约为 20k)； 滑动变阻器 R1(阻值范围为 010000)； 电阻箱 R2(9999.9)； 电源 E(电动势约为 6V，内阻可忽略不计) 单刀单掷开关 S 一个，导线若干。 现在需要设计测量电压表 V1的内阻 R0以及电源电动势 E 的实验电路图。要求各电表的示数超过其满刻度的 一半以上。 (1)王玉良等四位同学设计了如图所示的四个电路，其中最合适的是_ (2)王玉良同学根据测量记录的实验数据，坐标轴纵轴为变化的电阻 R，描绘在实验纸上，画出了一条不过 原点的直线，则选_为坐标轴横轴。已知图像的斜率为 a，纵截距为 b，被测电压表内阻为 R0=_，电源电动势为 E=_。 【答案】B； ；-b； 1 U - a b 【解析】 【分析】 （1）根据电路的结构以及实验的要求分析电路；（2）根据电路图以及闭合电路的欧姆定律建立 R 和 U 的 函数关系，通过斜率和截距求解电动势 E 和电压表的内阻 R0. 【详解】 （1）A 电路中：应使电流表偏转一半时的电流为 0.05A，此时滑动变阻器的电阻约为，因滑 3 0.05 = 60 动变阻器总电阻为 10000，则不方便使用，电路 A 不可选；电路 B：因电阻箱和电压表的阻值相当，则可 以用两者串联接入电路测量电压表内阻和电源的电动势，电路 B 可选；电路 C 中两个电压表内阻阻值相差 很大，指针偏转相差很大，不可选；电路 D 中电流表的内阻对电动势的测量影响较大，不可选；故选 B. （2）由闭合电路的欧姆定律可知：，即，则选 为坐标轴横轴。已知图像的斜E = U + U R0R R = ER0 1 U - R0 1 U 率为 a，纵截距为 b，则； -R0=b,则被测电压表内阻为 R0=-b，电源电动势为 E=;ER0= a- a b 15如图所示的电路可测出电阻丝的电阻率,同时还可附带测量出电源的内电阻。图中被测电阻丝就是已经 测量出直径的那段电阻丝。R是阻值为 2 的保护电阻,电源电动势E=6V,电流表内阻不计。闭合开关S,鳄 鱼夹夹在电阻丝的不同部位,用刻度尺测量接入电路部分的长度L,记录下L和对应的电流表示数I的多组数 据,然后据此作出 -L图像如图。已知被测金属丝直径d=0.9mm。 1 I (1)如果电阻丝单位长度的电阻用 R0表示,写出 -L图像所对应的物理原理表达式,式中涉及的相关物理量用 1 I 字母表示(E、r、R、R0)：_。 (2)根据画出的 -L 图像,该电阻丝单位长度的电阻 R0=_,电阻丝的电阻率 =_·m,电源内阻 1 I r=_。 【答案】; 9.6; ;0.1; 1 I = r + R E + R0 EL 6.36 × 10 - 6 【解析】 【分析】 （1）根据闭合电路欧姆定律，并整理即可求解； （2）根据图象的斜率，即可求解单位长度的电阻，再根据电阻定律，求得电阻率，最后依据纵轴截距，即 可求得电源内电阻 【详解】 （1）将被测金属丝接在电动势恒为 E 的电源上，通过改变金属丝的长度 L，测得流过导线的电流 I，由闭 合电路欧姆定律，E=I（R+r+R0L） 可解得：； 1 I r + R E + R0 EL （2）以 为纵坐标，金属丝长度 L 为横坐标，作出 -L 图象，图象是一条直线，该直线的斜率为 1 I 1 I k = R0 E = ，解得：R0=9.6； 1.15 - 0.35 0.5 = 8 5 根据R0，代入数据，解得：=6.36×10-6m l ( d 2) 2 3.14 × 092× 10 -6 × 9.6 4 纵轴截距为 0.35=，解得：r=0.1； r +