?專題14 電學(xué)實驗
1.(2021·浙江紹興市高三二模)(1)小明同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,有一根導(dǎo)線處于斷路狀態(tài),如圖1所示。為了尋找這根導(dǎo)線,小明同學(xué)想先閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到某位置,把多用電表的黑表筆接在電路中的a點,再將紅表筆分別在圖中b、c、d點進(jìn)行測量,下列選檔中,符合操作規(guī)程的是______;
A.直流10V擋 B.直流0.5A擋
C.直流2.5V擋 D.歐姆擋×10

(2)在(1)中的測量結(jié)果如下表
接入點
b
c
d
表盤指針
無偏轉(zhuǎn)
有偏轉(zhuǎn)
有偏轉(zhuǎn)
則斷路的導(dǎo)線應(yīng)是______(填圖中導(dǎo)線的編號);
(3)排除故障后,小明分別描繪了采用電流表內(nèi)接法和電流表外接法兩種情況下的伏安特性曲線,如圖乙所示,則圖線I是采用電流表______(填“內(nèi)接法”或“外接法”),電流表內(nèi)阻約______Ω(保留2位有效數(shù)字)。
【答案】A ② 外接法 0.60±0.10
【解析】(1)[1]電路中電源的電動勢為3V,則需要選用電壓大于3V的直流檔位。故選A。
(2)[2]黑表筆接在電路中的a點,再將紅表筆接在b點,指針無偏轉(zhuǎn),則斷路的導(dǎo)線可能是④⑤⑥中的一根;再將紅表筆接在c點,指針有偏轉(zhuǎn),則斷路的導(dǎo)線應(yīng)該是②;再將紅表筆接在d點,指針有偏轉(zhuǎn),則斷路的導(dǎo)線應(yīng)該是②。
(3)[3][4]外接法測得電流比實際值大,故圖線I為外接法,當(dāng)電流表示數(shù)為0.2A時,內(nèi)接法電壓表示數(shù)比外接法大0.12V,為電壓表分壓,故
2.(2021·天津南開區(qū)高三一模)小明欲測量某段圓柱形樣品材料的電阻率,該材料電阻約為左右。現(xiàn)提供以下實驗器材
A.電壓表V(量程,內(nèi)阻約為)
B.電流表(量程,內(nèi)阻)
C.電流表(量程,內(nèi)阻約為)
D.滑動變阻器(,額定電流)
E.直流電源E(電動勢為,內(nèi)阻很小)
F.開關(guān)一只,導(dǎo)線若干
回答下列問題:
(1)用游標(biāo)卡尺測得該樣品的長度如圖甲所示,其示數(shù)______,用螺旋測微器測得該樣品的直徑如圖乙所示,其示數(shù)______;

(2)為盡可能精確地測量該樣品電阻率,在方框中畫出電路圖并標(biāo)明所選器材;______

(3)請寫出實驗還需測量物理量的名稱和符號______,并用所測得的物理量符號和已知物理量的符號表示這種材料的電阻率______。
【答案】5.015 4.700 電流表的示數(shù)、電流表的示數(shù)
【解析】(1)[1]樣品的長度為
[2]樣品的直徑為4.700
(2)[3]由于直流電源3V,而電壓表量程15V,量程太大,測量誤差較大,故不適用,由于電流表內(nèi)阻已知,可替代電壓表使用,電流表量程較大,測干路電流,滑動變阻器阻值較小,為方便調(diào)節(jié),提高測量精確度,故采用分壓式接法,電路如圖所示

(3)[4][5]由電阻定律及歐姆定律分別可得,,聯(lián)立可得,
故還需要測量的物理量有電流表的示數(shù)、電流表的示數(shù)。
3.(2021·濟南市歷城二中高三模擬)實驗小組用如圖(a)所示的實驗電路測定電源電動勢E和電壓表內(nèi)阻R,提供的器材如下:

A.待測電源E(電動勢約3V,內(nèi)阻可忽略)
B.待測電壓表V(量程0~3.0v,內(nèi)阻約3)
C.電阻箱(總阻值999.9)
D.電阻箱(總阻值9999)
(1)電阻箱應(yīng)選擇________(填序號);
(2)連接好實驗電路,調(diào)節(jié)R,測得系列對應(yīng)電壓U,在坐標(biāo)中描點作圖如圖(b),圖線在縱坐標(biāo)軸上的截距為a,某點坐標(biāo)為,則電源電動勢和電壓表內(nèi)阻的測量值分別為____________、____________;

(3)圖(c)中圖線1為實驗所得,若電源內(nèi)阻不能忽略,則實際圖線可能是圖(c)中的圖線_____________,由于忽略電源內(nèi)阻,導(dǎo)致電源電動勢的測量值____________(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。

【答案】D 2 小于
【解析】(1)[1]為了便于調(diào)節(jié)和讓電壓表讀數(shù)變化范圍較大,應(yīng)選擇阻值大于電壓表內(nèi)阻的,即選擇D;
(2)[2][3]由閉合電路歐姆定律得,所以有
在圖中圖線在縱軸上的截距,故電源電動勢;圖線斜率
解得
(3)[4][5]設(shè)電源內(nèi)阻為r,實際上,

圖線斜率不變,在縱坐標(biāo)上的截距增大,可能是圖線2;由于
忽略電源內(nèi)阻時的測量值
顯然,即小于。
4.(2021·湖南婁底市高三零模)某手機電池的電動勢約為4V左右,為精確測出該電池的電動勢和內(nèi)阻。除待測手機電池外,實驗室可供選用的器材有:
A.電流表A:(量程0.6A、內(nèi)阻)
B.電壓表V:(量程15V、內(nèi)阻約)
C.滑動變阻器:最大阻值5Ω
D.電阻箱:(0~9999.9Ω)
E.一個開關(guān)及導(dǎo)線若干
(1)為了能精確測量電池的電動勢和內(nèi)阻。請選用合適的器材設(shè)計電路,并把設(shè)計的電路畫在方框內(nèi)。(______)

(2)根據(jù)設(shè)計的電路。在用圖像法處理數(shù)據(jù)時,若縱軸為,為了保證得到的圖像為直線。則橫軸為______,得到圖像1,若圖像1與縱軸的截距為,斜率為,則電池的電動勢______,內(nèi)阻______;
(3)為了保證得到的圖像為直線,還可以以電流表的示數(shù)I為橫軸,以______為縱軸;得到圖像2;若圖像2與縱軸的截距為,斜率的絕對值為,則電池的電動勢______,內(nèi)阻______。(用題中給出的物理量符號表示)
【答案】 R [或] (或)
【解析】(1)[1]由實驗室給出的儀器可知,電壓表的量程太大,滑動變阻器的阻值太小,因而應(yīng)選用電流表與電阻箱的方式連接,電路如下圖所示。

(2)[2][3][4]由閉合電路歐姆定律,有
可知
若縱軸為,為了保證得到的圖像為直線。則橫軸為R。
[3][4]結(jié)合題意可知,
解得,
(3)[5][6][7]由閉合電路歐姆定律,有
可知
為了保證得到的圖像為直線,還可以以電流表的示數(shù)I為橫軸,以為[或]縱軸;
[6][7]結(jié)合題意有,
解得

則,
5.(2021·湖南衡陽市高三一模)(1)在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中,需要測出金屬絲的電阻,甲乙兩同學(xué)分別采用了不同的方法進(jìn)行測量:甲同學(xué)直接用多用電表測其電阻,所使用的多用電表歐姆擋共有“”“”“”“”四個擋,該同學(xué)選擇倍率,用正確的操作方法測量時,發(fā)現(xiàn)指針轉(zhuǎn)過角度太大。為了準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,進(jìn)行如下操作:

A.旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至歐姆擋___________
B.將兩表筆短接調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的零刻度
C.將兩表筆分別連接到的兩端,指針指在圖甲所示位置,的測量值為___________
D.旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至“”,并拔出兩表筆
(2)如圖乙所示為歐姆表表頭原理圖,已知電流計的量程為,電池電動勢為,則該歐姆表的內(nèi)阻是___________。

(3)為了較精確地測量另一定值電阻的阻值,乙同學(xué)采用如圖丙所示的電路。電源電壓恒定,電阻箱接入電路的阻值可調(diào)且能直接讀出。
①用多用電表測電路中的電流
②閉合電鍵,多次改變電阻箱阻值,記錄相應(yīng)的和多用電表讀數(shù),得到的關(guān)系如圖丁所示,不計此時多用電表的內(nèi)阻。則___________,電源電壓___________。
【答案】 22 15 240 12
【解析】(1)[1]用正確的操作方法測量時,發(fā)現(xiàn)指針轉(zhuǎn)過角度太大,說明該電阻為小電阻,故應(yīng)換用“×1”擋位。
[2]被測電阻的阻值為22 ×1Ω=22Ω。
(2)[3]歐姆表的內(nèi)阻為
(3)[4]由歐姆定律得
整理得
由圖線得截距得到
[5]圖線得斜率
6.(2021·山東濟南市高三一模)某興趣小組用如圖甲所示的電路測量待測電阻Rx的阻值(約為400Ω),圖中G(Rg=100Ω)為量程10mA的靈敏電流計,R0為定值電阻(R0=100Ω),R為滑動變阻器(阻值范圍0~10Ω)。

(1)按照圖甲所示的電路圖,在答題紙上將圖乙中的器材實物連線補充完整;______
(2)將滑動變阻器置于適當(dāng)位置后,閉合開關(guān)S1。將單刀雙擲開關(guān)S2接1端,改變滑動變阻器滑片位置,記錄此時電流計的示數(shù)I1;保持滑動變阻器滑片不動,將S2接2端,記錄此時電流計的示數(shù)I2。忽路電路中M、N兩點間的電壓變化,則待測電阻Rx的阻值的表達(dá)式為Rx=______;(用I1、I2、R0、Rx表示)
(3)改變滑動變阻器滑片位置,重復(fù)上述步驟,得到下表中4組數(shù)據(jù):

1
2
3
4
I1/mA
6.50
5.50
4.40
3.30
I2/mA
5.28
4.56
3.66
2.74

1.23
1.21
1.20
1.20
利用表中數(shù)據(jù),可以求得Rx=______Ω;(保留3位有效數(shù)字)
(4)若考慮電阻變化對電路的影響,Rx的測量值______(填“大于”、“小于”或“等于”)真實值。
【答案】 476 大于
【解析】(1)[1]按原理圖連接實物圖如圖所示

(2)[2]由實驗原理可知

(3)[3]由表格可知的平均值為1.21,代入可得
(4)[4]若考慮電阻變化對電路的影響,則有
則,由此可知,測量值比真實值偏大。
7.(2021·北京朝陽區(qū)高三一模)(1)通過實驗測量某金屬絲的電阻率。
①用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,測量示數(shù)如圖1所示,可得金屬絲直徑的測量值d =_____________ mm。


②將該金屬絲繞在陶瓷管上,電阻值約為25Ω。除了開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還提供了如表1所示的器材:
表1
器材名稱
規(guī)格
電壓表
量程0~3V(內(nèi)阻約為3kΩ)
0~15V(內(nèi)阻約為15kΩ)
電流表
量程0~0.6A(內(nèi)阻約為0.1Ω)
0~3A(內(nèi)阻約為0.02Ω)
滑動變阻器
總電阻為10Ω
直流電源
電動勢6V和12V


為較準(zhǔn)確測量該金屬絲的阻值,某同學(xué)用所給器材組成實驗電路,如圖2所示。圖中某個器材的連接有不當(dāng)之處,該器材是___________,理由是_________________________。
③若測得金屬絲的長度為L,直徑為d,電阻為R,則金屬絲的電阻率ρ=_____________。
(2)家庭裝修時需要根據(jù)用電功率的不同選擇相應(yīng)粗細(xì)的導(dǎo)線,表2是不同橫截面積的銅導(dǎo)線常溫下允許的負(fù)載電流范圍。小明家正在裝修,配備電器如表3所示,請你幫助他在安全、經(jīng)濟的原則下選擇粗細(xì)合適的總干路導(dǎo)線,其序號為_______________,寫出選擇依據(jù):__________。
表2
導(dǎo)線序號
橫截面積(mm2)
允許長期負(fù)載電流(A)
A
1.0
6~8
B
1.5
8~15
C
2.5
16~25
D
4.0
25~32
E
6.0
32~40
F
10.0
50~65
G
16.0
70~90
表3
電器名稱
電功率(W)
電器名稱
電功率(W)
空調(diào)機
2000-3000
抽油煙機
100
電冰箱
50-150
電熱水器
2000
洗衣機
400
吸塵器
800
電水壺
1000
電腦設(shè)備
200
電飯煲
800
電視機
100
微波爐
1000
其他常用
600

【答案】0.346~0.349 滑動變阻器 無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)且易發(fā)生短路 F 依據(jù)及家庭電路電壓可得干路電流約為50A
【解析】(1)①[1]金屬絲直徑的測量值0.01mm×34.7=0.347mm
②[2][3]圖中滑動變阻器應(yīng)該采用分壓電路,圖中的接法無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)且易發(fā)生短路;
③[4]若測得金屬絲的長度為L,直徑為d,電阻為R,則根據(jù),金屬絲的電阻率
(2)[5][6]家電總功率為P=10kW左右,則干路電流,接近50A,則應(yīng)該選用的導(dǎo)線是F;
8.(2021·山東高三一模)多用電表是實驗室中必備的儀器,用它的歐姆擋測電阻方便簡單,現(xiàn)某實驗小組對多用電表的歐姆擋進(jìn)行了以下研究。
(1)使用多用電表歐姆擋測電阻時,下列說法正確的是___________;
A.測量電路中某個電阻的阻值時,應(yīng)該把該電阻與電路斷開
B.測量電阻時,如果雙手手指與兩表筆金屬部分接觸,會導(dǎo)致測量值偏大
C.測電阻時,若指針偏轉(zhuǎn)角度較小,應(yīng)更換較大倍率、重新調(diào)零后,再進(jìn)行測量
D.多用電表長期使用后電池電動勢會變小,在仍能歐姆調(diào)零的情況下,會導(dǎo)致測量值偏小
(2)多用電表歐姆擋電路可以等效為一個直流電源、一個可變電阻和一個電流表串聯(lián)后與紅、黑表筆相接?,F(xiàn)有一個歐姆擋刻度盤中值附近刻度模糊不清的多用電表,某同學(xué)想通過實驗的方法測量該多用電表的歐姆“×1”擋刻度盤中值刻度對應(yīng)的阻值?,F(xiàn)有器材如下:
實驗器材:待測多用電表,電壓表V(量程6V,內(nèi)阻十幾千歐),電阻箱R,導(dǎo)線若干。
①在圖甲所給的器材上已完成部分連線,請你在答題卡上補充完整連線。(_____)

②該同學(xué)利用實驗中得到的數(shù)據(jù)以為縱坐標(biāo),為橫坐標(biāo),作出圖乙所示的圖象,該圖象對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式是___________,表達(dá)式須用歐姆擋電源電動勢E、“×1”擋刻度盤中值刻度對應(yīng)的電阻r表示。由圖像可求得該多用電表的歐姆“×1”擋刻度盤中值刻度對應(yīng)的阻值為___________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】AC 15
【解析】(1)[1]A.使用多用電表歐姆擋測電阻時,是通過表內(nèi)的電源對電阻供電,通過測量通過電阻的電流來間接測量其阻值,所以測量電路中某個電阻的阻值時,應(yīng)該把該電阻與電路斷開,否則會造成實驗結(jié)果錯誤,并有可能使歐姆表被燒壞,故A正確;B. 測量電阻時,如果雙手手指與兩表筆金屬部分接觸,相當(dāng)于在被測電阻兩端并聯(lián)了一個電阻,從而會導(dǎo)致測量值偏小,故B錯誤;C. 測電阻時,若指針偏轉(zhuǎn)角度較小,應(yīng)更換較大倍率、重新調(diào)零后,再進(jìn)行測量,故C正確;D. 設(shè)多用電表電池電動勢為E,歐姆擋內(nèi)阻為r,則電池電動勢未減小時進(jìn)行歐姆調(diào)零,回路中的電流為。測量時通過待測電阻Rx的電流為。若E變小,則歐姆調(diào)零時實際是將r調(diào)小,而表盤刻度是固定不變的,所以不變,因此I會減小,又因為待測電阻的阻值是根據(jù)通過其電流的大小間接反應(yīng)的,I的測量值偏小,說明Rx的測量值偏大,故D錯誤。故選AC。
(2)①[2]本實驗是用電壓表和電阻箱測量多用電表歐姆擋內(nèi)阻,電壓表用于測量外電壓,需要并聯(lián)在電阻箱兩端。無論是多用電表還是電壓表,電流都是從負(fù)接線柱流出,從正接線柱流入。實物連線如圖所示。

②[3][4]根據(jù)閉合電路歐姆定律有,整理得。將表達(dá)式與圖像擬合可得r=15 Ω。
9.(2021·廣東高三一模)為研究二極管的伏安特性曲線,某研究小組用:恒壓電源(電壓可調(diào)節(jié))、多用電表、滑動變阻器R(最大阻值為10Ω)、電壓表、靈敏電流計G、兩個規(guī)格相同的二極管(電學(xué)符號為“”)、導(dǎo)線若干和開關(guān)S1、S2連成如圖甲所示的電路圖。

實驗研究如下,請完成相關(guān)實驗內(nèi)容:
(1)判斷二極管的極性:斷開開關(guān)S1和S2,將多用電表選擇開關(guān)調(diào)至“×1Ω”歐姆檔,將紅、黑表筆分別接a、a'時發(fā)現(xiàn)多用指針偏角很??;將紅、黑表筆分別接b、b'時偏角很大。請在圖甲中的兩個虛框內(nèi)畫出二極管的示意圖。(____)
(2)結(jié)合(1)的研究結(jié)果,接著研究二極管的正向特性:調(diào)節(jié)電源輸出電壓至適當(dāng)值,閉合開關(guān)S1,將開關(guān)S2接在_______(選填“1”或“2”)端,由A向B緩慢移動滑動變阻器的滑片P,使二極管兩端的電壓由零逐漸增大;某次電壓表指針指示如圖乙所示,則此時的電壓值為_______V;記錄多組電壓表和對應(yīng)電流表的讀數(shù)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到該二極管的正向伏安特性曲線如圖丙所示。
(3)根據(jù)圖丙的伏安特性曲線,二極管兩端所加正向電壓大于0.5V后,其正向電阻怎樣隨電壓變化?________。二極管的正向電阻最終趨于________Ω。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
【答案】 2 0.80 其正向電阻隨電壓的增大而減小,當(dāng)電壓大于某值時,電阻趨于穩(wěn)定值 4.0(3.8~4.2均可)
【解析】(1)[1]因為在歐姆表內(nèi)部紅表筆接電源的負(fù)極,則將紅、黑表筆分別接a、a'時發(fā)現(xiàn)多用指針偏角很小,說明讀數(shù)較大,二極管上加了反向電壓,即a端為二極管的正極;將紅、黑表筆分別接b、b'時偏角很大,說明讀數(shù)較小,二極管上加了正向電壓,即b'端為二極管的正極;如圖;

(2)[2]因為研究二極管的正向特性,則需要將開關(guān)S2接在2端;
[3]由電壓表指針位置可知此時的電壓值為0.80V;
(3)[4]根據(jù)圖丙的伏安特性曲線,二極管兩端所加正向電壓大于0.5V后,其正向電阻隨電壓的增大而減小,當(dāng)電壓大于某值時,圖像趨近于直線,則電阻趨于穩(wěn)定值。
[5]二極管的正向電阻最終趨于
10.(2021·遼寧大連市高三一模)某研究小組要測量學(xué)校實驗室中一塊微安表(量程為500μA)的內(nèi)阻。
(1)首先用多用電表粗略測量該微安表的內(nèi)阻。
如圖甲所示,該小組同學(xué)將微安表與電阻箱串聯(lián)起來,將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”的電阻擋位置,進(jìn)行歐姆調(diào)零后,將多用電表的______(填“紅表筆”或“黑表筆”)接在電流表的“+”接線柱上,另一個表筆接在電阻箱的“a”接線柱上。調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)電阻箱的示數(shù)如圖乙所示時,多用電表的指針位置如圖丙所示,則微安表的內(nèi)阻約為______Ω。

(2)該小組的同學(xué)在實驗室中又利用如下器材進(jìn)一步準(zhǔn)確測量該微安表的內(nèi)阻:
A.待測微安表A1(量程500μA);
B.電流表A2(量程3mA,內(nèi)阻約為50Ω)
C.電阻箱R1(0~9999Ω);
D.滑動變阻器R2(最大阻值為20Ω);
E.一節(jié)干電池(電動勢1.5V);
F.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。
請在虛線框中畫出測量微安表內(nèi)阻r的實驗電路原理圖______,并在圖中標(biāo)明A1、A2兩電表,要求在實驗原理上沒有系統(tǒng)誤差。

(3)若實驗中電表A1、A2的示數(shù)分別為I1和I2,電阻箱的讀數(shù)為R,則計算微安表內(nèi)阻的表達(dá)式為r=______。
【答案】黑表筆 520
【解析】(1)[1]根據(jù)歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu),多用電表的黑表筆,接多用電表內(nèi)部電源的正極,所以測微安表的與電阻箱的電阻時,多用電表的黑表筆接在電流表的“+”接線柱上。
[2]微安表的內(nèi)阻約為。
(2)[3]由于滑動變阻器的阻值較小,則采用分壓式控制電路,由于沒有電壓表,只有兩只電流表,則采用安安法測電阻,利用電阻箱與待測微安表A1并聯(lián),則可以準(zhǔn)確測量待測微安表A1的電壓,再利用歐姆定律可以準(zhǔn)確測量出微安表內(nèi)阻,實驗電路原理圖如圖所示

(3)[4]微安表內(nèi)阻的表達(dá)式為
11.(2021·遼寧朝陽市高三一模)某中學(xué)生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的橙子制作了橙子電池。
(1)甲同學(xué)用多用表的直流電壓檔,選擇量程,直接測銅鋅兩金屬片之間的電壓時讀數(shù)為0.78V;用多用表的歐姆檔直接測橙子電池的兩極,讀得此時的讀數(shù)為;甲同學(xué)認(rèn)為該橙子電池的電動勢,內(nèi)阻。甲同學(xué)測量的主要錯誤是______。
(2)乙同學(xué)用如圖a所示的實驗電路測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r。實驗室提供備用的器材如下:
A.電流表:內(nèi)阻為,量程為
B.電流表:內(nèi)阻為,量程為
C.電阻箱()
D.電阻箱()
E.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干
實驗中,電流表應(yīng)選______,電阻箱應(yīng)選______。(填寫所給器材的序號)

(3)乙同學(xué)正確連接電路后,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,得到的測量數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的圖像如圖b所示,則從圖像中得出該橙子電池的電動勢為______V,內(nèi)阻為______(均保留兩位有效數(shù)字)。

9
8
7
6
5
4
3

92
102
115
131
152
180
220

(4)丙同學(xué)將四個這樣的水果電池串聯(lián)起來給“2.5V,0.5A”的小燈泡供電,燈泡仍不發(fā)光,檢查電路無故障,分析燈泡不亮的原因是:______。
【答案】因水果電池本身有電動勢,當(dāng)用歐姆表直接接水果電池的兩極時,歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯(lián),影響測量的結(jié)果,故測不準(zhǔn) B D 0.95 1.2 水果電池的內(nèi)阻太大,回路電流太小(或路端電壓過?。?
【解析】(1)[1] 因水果電池本身有電動勢,當(dāng)用歐姆表直接接水果電池的兩極時,歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯(lián),影響測量的結(jié)果,故測不準(zhǔn)。
(2)[2]水果電池電動勢很小,內(nèi)阻很大,則電流很小,小于0.6A,故電流表應(yīng)該選擇小量程的B。
[3]為了方便調(diào)節(jié),起到調(diào)節(jié)作用,電阻箱應(yīng)該與電源內(nèi)阻較為接近,故應(yīng)選擇大量程的電阻箱D。
(3)[4][5]由閉合電路的歐姆定律可知,變形得,故斜率表示內(nèi)阻大小,縱截距表示電動勢大小,故,。
(4)[6]水果電池的內(nèi)阻太大,回路中電流太小,路端電壓太小,所以燈泡不發(fā)光。
12.(2021·北京西城區(qū)高三一模)某同學(xué)通過實驗測量一個電阻的阻值。
(1)他先用多用電表對該電阻進(jìn)行了初步測量。
他用電阻×1擋進(jìn)行測量,指針位置如圖1所示,則該電阻的阻值約為___________W。

(2)在(1)基礎(chǔ)上,他想用電壓表和電流表更精確地測量這個電阻的阻值。
他找來如下器材:
電流表:量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1 W;
電壓表:量程0~3V,內(nèi)阻約3 kW;
滑動變阻器:最大阻值15 W,額定電流1.0 A;
電源:電動勢3V,內(nèi)阻約0.5 W;
開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。
①為了減小實驗誤差,電流表和電壓表的連接方法應(yīng)該選用圖2中的___________(選填“甲”或“乙”),采用這種方式測量的結(jié)果與真實值相比偏___________(選填“大”或“小”)。

②他在相關(guān)實驗手冊中,看到圖3所示的兩種滑動變阻器的連接方式,他選擇了其中一種,經(jīng)過實驗他得到下表中的數(shù)據(jù)。

電壓U/V
0.10
0.40
0.60
1.00
1.20
1.50
1.70
2.00
電流I/A
0.02
0.08
0.12
0.19
0.25
0.31
0.34
0.40
由數(shù)據(jù)可知,他選擇的滑動變阻器的連接方式是圖3中的___________(選填“甲”或“乙”)。你的判斷依據(jù)是:___________。
【答案】5 甲 小 乙 層級1:乙圖是分壓電路,采用分壓電路Rx的電壓可以從0開始變化。表中的數(shù)據(jù)U的最小值是0.10V,比較小,所以一定是采用了乙圖。
層級2:若采用甲圖,Rx的電壓的最小值約為;若采用乙圖,Rx的電壓可以從0開始變化。表中的數(shù)據(jù)U的最小值是0.10V,所以一定是采用了乙圖。
【解析】(1)[1]選用電阻×1擋進(jìn)行測量,根據(jù)指針位置知該電阻的阻值約為5W;
(2)①[2]電流表的內(nèi)阻約0.1W,比待測電阻小,而電壓表的內(nèi)阻約3 kW,遠(yuǎn)大于待測電阻,故選用圖甲電流表外接法相對誤差較小;
[3]采用電流表外接法,由于電壓表的分流作用,使得電流表的測量值大于真實值,因此可得測量的結(jié)果根據(jù)與真實值相比偏?。?br /> ②[4] [5]由數(shù)據(jù)可知,他選擇的滑動變阻器的連接方式是圖3中的“乙”圖分壓接法。依據(jù)如下:
層級1:乙圖是分壓電路,采用分壓電路Rx的電壓可以從0開始變化。表中的數(shù)據(jù)U的最小值是0.10V,比較小,所以一定是采用了乙圖。
層級2:若采用甲圖,Rx的電壓的最小值約為;若采用乙圖,Rx的電壓可以從0開變化。表中的數(shù)據(jù)U的最小值是0.10V,所以一定是采用了乙圖。
13.(2021·北京豐臺區(qū)高三一模)在“測量金屬絲的電阻率”實驗中,金屬絲的電阻約為5Ω;
(1)用螺旋測微器測量金屬絲直徑,示數(shù)如圖所示,則d= ___________ mm;


(2)實驗中能提供的器材有開關(guān)、若干導(dǎo)線及下列器材:
電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)
電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω;量程0~3A內(nèi)阻約0.02Ω)
滑動變阻器(0~5Ω)
電源(電動勢為3V)
甲同學(xué)為了使金屬絲兩端電壓調(diào)節(jié)范圍更大,并使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,應(yīng)選用下圖所示的哪個電路進(jìn)行實驗 ___________ ;
A.B.
C.D.
(3)實驗時電壓表量程應(yīng)選___________,電流表量程應(yīng)選___________;
(4)乙同學(xué)利用如圖所示的電路進(jìn)行實驗時想到:向左移動滑片,滑動變阻器兩端的電壓U和流過它的電流I均發(fā)生變化,請你判斷此過程的值___________(選填“增大”、“減小”或者“不變”),理由是___________。

【答案】0.184(讀數(shù)范圍0.183-0.185) A 0~3V 0~0.6A 不變 見詳解
【解析】(1)[1]金屬絲直徑
(2)[2]實驗中,為了使金屬絲兩端電壓調(diào)節(jié)范圍更大,應(yīng)選用分壓式電路供電;并且,為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,金屬絲的小電阻,故應(yīng)該采用電流表外接的方法測量。故選A。
(3)[3][4]由于電源的電動勢約為3V,故電壓表的量程選擇0~3V;而電阻約為5Ω,電路中的電流不會超過0.6A,故電流表的量程選擇0~0.6A;
(4)[5][6]因為滑動變阻器的兩端電壓為
所以
故,其大小是不變的。
14.(2021·天津紅橋區(qū)高三一模)用圖所示的電路,測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,電池的內(nèi)阻較?。ㄗ柚?Ω左右),為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路,電路中用一個定值電阻R起保護(hù)作用。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實驗器材還有:

(a)電流表(量程0.6A、3A)
(b)電壓表(量程3V、15V)
(c)定值電阻(阻值2Ω、額定功率2W)
(d)定值電阻(阻值10Ω,額定功率10W)
(e)滑動變阻器(陰值范圍0-10Ω、額定電流1A)
(f)滑動變阻器(阻值范圍0-100Ω、額定電流1A)
(1)要正確完成實驗,電壓表的量程應(yīng)選擇___________V,電流表的量程應(yīng)擇___________A;R0應(yīng)選擇___________Ω的定值電阻,R應(yīng)選擇阻值范圍是___________Ω的滑動變阻器。
(2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是___________;考慮系統(tǒng)誤差,一般會造成E測___________E真,r測___________r真(填大于,小于或等于)
【答案】3 0.6 2 0-10 電壓表分流使得安培表度數(shù)小于干路電流 小于 小于
【解析】(1)[1]一節(jié)干電池的電動勢大約為1.5V,所以電壓表的量程選3V。
[2]一般干電池允許通過的最大電流為0.5A,所以電流表的量程選0.6A。
[3]為了保證電源安全,保護(hù)電阻的阻值大約為,應(yīng)選2Ω。
[4]為了讓電流表有及以上的偏轉(zhuǎn),滑動變阻器的最大電阻大約為,
為了方便電路的調(diào)節(jié),滑動變阻器應(yīng)選0-10Ω。
(2)[5] 電壓表分流使得安培表度數(shù)小于干路電流。
[6]根據(jù) 可知,電壓表測量準(zhǔn)確,電流表測量結(jié)果偏小,所以電動勢測量偏小。
[7]當(dāng)外電路短路時,電壓表示數(shù)為零,此時電流表測量準(zhǔn)確,根據(jù)閉合電路的歐姆定律得。
因為電動勢偏小,所以內(nèi)阻偏小。
15.(2021·天津高三模擬)某同學(xué)利用下列實驗器材測量電源的電動勢和內(nèi)阻。
A.待測電源;
B.電阻箱R(最大電阻值為);
C.靈敏電流表G(內(nèi)阻不計);
D.定值電阻(電阻值為);
E.開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(1)該同學(xué)設(shè)計的實驗電路圖如圖甲所示,請你幫助該同學(xué)在圖乙中完成實物圖的連線________。

(2)該實驗可以近似認(rèn)為通過電源內(nèi)部的電流等于流過電阻箱的電流,則電阻箱的阻值R、靈敏電流表的示數(shù)I、電源的電動勢E、內(nèi)阻r和定值電阻之間的關(guān)系為______。
(3)多次改變電阻箱的阻值R,讀出對應(yīng)靈敏電流表的示數(shù)I,作出圖像如圖丙所示,則電源的電動勢_________V、內(nèi)阻______。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
【答案】 3.00 1.33
【解析】(1)[1]由原理圖連接實物圖如圖

(2)[2]由閉合電路歐姆定律可得
(3)[3][4]由
變形得
由圖線可得、
解得、
16.(2021·江蘇南京市高三二模)某研究性學(xué)習(xí)小組測量電阻的阻值過程如下
(1)用多用電表的歐姆擋粗測電阻,選用“”倍率的電阻擋測量,發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度過小,因此需選擇__________(選填“K”或“”)倍率的電阻檔,換擋后應(yīng)重新____________(選填“歐姆”或“機械”)調(diào)零,測量時多用電表的示數(shù)如圖所示,測量結(jié)果為________

(2)為了精確地測量待測電阻的阻值,實驗室提供了下列器材:
A.電流表(量程為,內(nèi)阻)
B.電流表(量程為1.5mA,內(nèi)阻)
C.滑動變阻器R(;額定電流1A)
D.定值電阻
E.定值電阻
F.電源(電動勢V,內(nèi)阻約2)
G.開關(guān)S、導(dǎo)線若干
①要求通過待測電阻的電流調(diào)節(jié)范圍盡量大,從而可測量多組實驗數(shù)據(jù),請將設(shè)計好的電路圖畫在虛線框中(要標(biāo)出器材的符號)。(______)

②按正確的電路連接,閉合開關(guān),記錄電流表、的示數(shù)、,移動滑動變阻器的滑片,記錄多組數(shù)據(jù),并做出圖線如圖所示,則待測電阻________(結(jié)果要保留3位有效數(shù)字)。

【答案】 歐姆 ()
【解析】(1)[1]用多用電表的歐姆擋粗測電阻,選用“”倍率的電阻擋測量,發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度過小,則電阻太大,其讀數(shù)太大誤差太大,要減小讀數(shù)需選擇大倍率的擋位所以選擇倍率的電阻檔。
[2]換擋后,歐姆表內(nèi)阻發(fā)生變化,所以應(yīng)重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。
[3]測量電阻為:19。
(2)①[4]由于滑動變阻器阻值比待測電阻阻值小的多,所以控制電路采用分壓式電路,由于采用伏安法測電阻,但沒有電壓表,所以用內(nèi)阻已知的電流表來改裝成電壓表,則需要串聯(lián)一個大電阻,由于電源的電動勢為3.0V,所以選擇定值電阻,利用安安法測電阻有。
采用這種方法測電阻時系統(tǒng)沒有誤差,則采用外接法,實驗電路圖如圖所示

②[5]根據(jù)安安法測電阻有,代入數(shù)據(jù)整理得,由圖像可得,解得。
17.(2021·天津和平區(qū)高三一模)某同學(xué)欲將電流表(量程0~100mA,內(nèi)阻為2.5)改裝為兩用電表,即“”擋的歐姆表及量程為0~12V的電壓表,實驗室可提供的器材有:
A.一節(jié)全新的5號干電池(V,內(nèi)阻不計)
B.滑動變阻器(0~30)
C.滑動變阻器(0~3)
D.定值電阻(117.5)
E.定值電阻(120)
H.單刀雙擲開關(guān)S,一對表筆及若干導(dǎo)線
(1)圖中A為___________(填“紅”或“黑”)表筆,測量電壓時應(yīng)將開關(guān)S扳向___________(填“1”或“2”)。
(2)滑動變阻器應(yīng)選用___________(填“”或“”),定值電阻R應(yīng)選___________(填“”或“”)。
(3)在正確選用器材的情況下,改裝后電流表75mA處在歐姆擋刻度盤上應(yīng)標(biāo)為___________(填寫具體數(shù)值)。

【答案】紅 1 5
【解析】(1)[1]從多用電表的表頭共用特征來看,結(jié)合歐姆表內(nèi)接電源特點,或者根據(jù)“紅進(jìn)黑出”的規(guī)律,可確定A表筆為紅接線柱。
[2]測電壓時,內(nèi)接電源不用,要將轉(zhuǎn)換開關(guān)接到1位置。
(2)[3]當(dāng)改裝成歐姆表時,接入一個調(diào)零電阻,當(dāng)接入滑動變阻器,電流表滿偏時,電路的電阻為歐姆表的內(nèi)阻,則有,故滑動變阻器選。
[4]當(dāng)改裝為量程為0~12V:的電壓表時,應(yīng)串聯(lián)一個電阻,其阻值為,故定值電阻選。
(3)[5]根據(jù)閉合電路歐姆定律可得,待測電阻為。
18.(2021·福建福州市高三二模)某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示電路圖測量電流表G1的內(nèi)阻;實驗室提供的實驗器有:
A.待測電流表G1(,內(nèi)阻約為)
B.電流表G2(,內(nèi)阻約為)
C.定值電阻R1(300Ω)
D.定值電阻R2(10Ω)
E.滑動變阻器R3(0~1000Ω)
F.滑動變阻器R4(0~20Ω)
G.干電池()2節(jié)
H.開關(guān)S及導(dǎo)線若干

(1)實驗電路中的定值電阻應(yīng)選______,滑動變阻器應(yīng)選______;(填所選擇儀器前的序號)
(2)請在圖乙中完成實物連接;______

(3)實驗中測出G1和G2電流表的示數(shù)和。圖丙為該組同學(xué)測出數(shù)據(jù)的圖線,則待測電流表G1的內(nèi)阻______;(保留3位有效數(shù)字);

(4)用該電路測量出的電流表內(nèi)阻值方法,______(填“存在”或“不存在”)系統(tǒng)誤差。
【答案】C F 見解析 320(310~330) 不存在
【解析】(1)[1]定值電阻應(yīng)選擇與待測電流表G1阻值接近的R1(300Ω),使待測電流表G1的示數(shù)基本為G2的一半,則可以使G1、G2的示數(shù)基本同時達(dá)到最大和最小,從而測得更多的數(shù)據(jù),故選C;
(1)[2] 電流表G1、G2和R1連接后的總電阻約為300Ω,能承受的最高電壓約為,選擇阻值較小的滑動變阻器R4(0~20Ω),更利于改變加在G1、G2和R1上的電壓大小,故選F;
(2)[3]根據(jù)電路圖,可連接出如下實物圖:

(3)[4]由部分電路的歐姆定律及串并、聯(lián)電路的電壓、電流關(guān)系可得
即圖像的斜率,解得。
(4)[5]電路中G1、G2測量的是流過其自身的電流和,不會引入系統(tǒng)誤差;計算中用到的定值電阻R1,其內(nèi)阻是已知的,也不會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差;所以該測量方案不存在系統(tǒng)誤差。
19.(2021·福建高三二模)某同學(xué)為了測量一根合金電阻絲的電阻率,設(shè)計了如圖甲所示的電路。所用器材有:電流表,電阻箱、滑動變阻器、待測合金電阻絲、電源、開關(guān)S及導(dǎo)線等。操作步驟如下:

①調(diào)節(jié)電阻箱阻值達(dá)到最大,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到正確位置;
②閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱的阻值,當(dāng)兩個電流表的示數(shù)滿足時,記錄此時電阻箱的讀數(shù)。
請回答以下問題:

(1)在圖乙中,用實線補充完整實驗電路實物圖。(______)
(2)用螺旋測微器測量該合金電阻絲的直徑,螺旋測微器的示數(shù)如圖丙所示,該合金電阻絲的直徑為____。
(3)已測得該合金電阻絲的長度,電阻箱的讀數(shù)為,根據(jù)上面測量的數(shù)據(jù)可計算出合金電阻絲的電阻率____(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(4)若電流表內(nèi)阻不能忽略,則合金電阻絲電阻率的測量值_____________真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 小于
【解析】(1)[1]根據(jù)原理圖連接實物如圖所示

(2)[2]螺旋測微器的示數(shù)為;
(3)[3]電阻絲的電阻為,
由電阻定律可得
(4)][4]若電流表內(nèi)阻不能忽略,則,電阻率為,則合金電阻絲電阻率的測量值小于真實值。
20.(2021·福建漳州市高三二模)用半偏法測量電流表G的內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示電路,器材如下:
A.待測電流表(量程);
B.干電池一節(jié),電動勢;
C.電阻箱:;
D.滑動變阻器:;
E.滑動變阻器:;
F.開關(guān)兩個,導(dǎo)線若干;

(1)連接電路時,圖甲中的應(yīng)選擇滑動變阻器________(選填“D”或“E”);
(2)用畫線代替導(dǎo)線,按圖甲電路在圖乙中把實物圖連接完整;(______)
(3)操作步驟如下:
①斷開、,將調(diào)到最大,連接好電路;
②閉合,調(diào)節(jié),使電流表G滿偏;
③保持的滑片不動,再閉合,調(diào)節(jié),使電流表G的示數(shù)為,此時,電阻箱示數(shù)如圖丙,由此可得出電流表G的內(nèi)阻________;
(4)為修正上述測量的系統(tǒng)誤差,該同學(xué)再找來量程為的電流表,將其串接在干路上,重復(fù)上述步驟①②,再閉合,調(diào)節(jié)________(選填“”、“”或“和”),使電流表G的示數(shù)為時,電流表的示數(shù)為,此時,由上述半偏法可更準(zhǔn)確得出的值。
【答案】D 242.7 和
【解析】(1)[1]待測電流表電流最大時,電路的最小電阻為,所以圖甲中的應(yīng)選擇滑動變阻器選D。
(2)[2]實物圖連接如圖所示

(3)③[3]根據(jù)電流半偏法特點,電阻箱的阻值與電流表G的內(nèi)阻相等,則。
(4)[4]根據(jù)歐姆定律可得,利用此法測電流表G的內(nèi)阻時,沒有系統(tǒng)誤差,測量的內(nèi)阻更準(zhǔn)確。則可以同時調(diào)節(jié)和,使電流表G的示數(shù)為時,電流表的示數(shù)為,此時,由上述半偏法可更準(zhǔn)確得出的值。
21.(2021·天津高三模擬)某實驗小組想組裝一個雙量程(、)的電壓表,提供的器材如下:

A.電流表G:滿偏電流為,內(nèi)阻未知;
B.干電池E:電動勢為,內(nèi)阻未知;
C.滑動變阻器:最大阻值約為,額定電流為;
D.滑動變阻器:最大阻值約為,額定電流為;
E.電阻箱:;
F.定值電阻:,額定電流為;
G.開關(guān)兩個,導(dǎo)線若干。
(1)若用圖示電路測量電流表G的電阻,則滑動變阻器R應(yīng)選用___________(選填“C”或“D”)。
(2)將開關(guān)、都斷開,連接好實物圖,將滑動變阻器的滑片P調(diào)到___________(選填“a”或“b”)端。接通開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表G的指針示數(shù)為;保持滑動變阻器的阻值不變,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為時電流表G的指針示數(shù)為,則電流表G的內(nèi)阻測量值為___________,該方法所測出的電流表的內(nèi)阻___________(選填“大于”“等于”“小于”)真實值。
(3)在虛線框中畫出雙量程電壓表的電路原理圖,并標(biāo)明所選的器材和改裝電壓表對應(yīng)的量程_______;若忽略(2)中電流表G內(nèi)阻的測量誤差,其中應(yīng)取值為___________。

【答案】D b 200 小于 9800
【解析】(1)[1]若用圖示電路測量電流表G的電阻,則閉合S1斷開S2后,電流計要達(dá)到滿偏,則
,則滑動變阻器R應(yīng)選用D;
(2)[2][3]將開關(guān)、都斷開,連接好實物圖,將滑動變阻器的滑片P調(diào)到 “b”端。接通開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表G的指針示數(shù)為;保持滑動變阻器的阻值不變,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為時電流表G的指針示數(shù)為,則通過電阻箱的電流為電流表G的內(nèi)阻等于R0阻值的2倍,即電流表G內(nèi)阻的測量值為200;
[4]事實上,當(dāng)S2閉合后,電路總電阻減小,總電流變大,則當(dāng)電流計讀數(shù)為100μA時,電阻箱R0上的電流大于200μA,則電流表G的內(nèi)阻大于R0阻值的2倍,即電流表的內(nèi)阻該方法所測出的電流表的內(nèi)阻小于真實值。
(3)[5][6]改裝成3V量程的電壓表需要串聯(lián)的電阻。
可用電阻箱與電流表串聯(lián);改裝成15V量程的電壓表需要串聯(lián)的電阻

只需再與定值電阻R3串聯(lián)即可,畫出雙量程電壓表的電路原理圖如圖;

若忽略(2)中電流表G內(nèi)阻的測量誤差,其中應(yīng)取值為。
22.(2021·河北高三一模)土壤的干濕狀態(tài)是影響植物生長的重要指標(biāo)。某同學(xué)為了實現(xiàn)智能澆水,準(zhǔn)備設(shè)計一個簡易土壤濕度計,實驗方案如圖所示:

(1)將兩電極以合適的間距和深度插入待測土壤。使用多用電表電阻擋測量不同土壤濕度下電極間的電阻,數(shù)據(jù)如下:
土壤干濕狀態(tài)
覆水
偏濕
濕度適中
偏干
干燥
R/kΩ
≈5
5~15
15~50
50~200
>200
(2)實驗室提供器材如下:
電源 (電動勢,內(nèi)阻不計)
電源 (電動勢,內(nèi)阻不計)
電流表 (量程,內(nèi)阻約)
定值電阻 (阻值)
定值電阻 (阻值)
開關(guān)和導(dǎo)線若干
為使土壤的干濕狀態(tài)在濕度計表盤上最優(yōu)顯示,應(yīng)選用電源________,定值電阻________。(填寫對應(yīng)的器材符號)
(3)請按照示例在電流表表盤上標(biāo)出與土壤“濕度適中”對應(yīng)的示數(shù)范圍。(________)

【答案】
【解析】(2)[1][2] 覆水狀態(tài)下,應(yīng)使電流表滿偏,則有

根據(jù)器材,應(yīng)選電源,應(yīng)選電阻。
(3)[3] “濕度適中”對應(yīng)的最大電流為,最小電流為,
如圖

23.(2021·廣東高三模擬)為了較準(zhǔn)確地測量某電子元件的電阻,某實驗小組做如下測量:
(1)用多用表測量該元件的電阻,選用“×10”倍率的電阻擋測量,發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)很小,因此需選擇________(填“×1”或“×100”)倍率的電阻擋,并____________,再進(jìn)行測量,若多用表中的電池舊了,用它測得的電阻值將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(2)若用多用表測得該元件的電阻大約為1500,現(xiàn)在要進(jìn)一步精確測量其電阻,有以下器材:
A.待測元件R(阻值約為1500)
B.電流表(量程5mA,內(nèi)阻約5)
C.電阻箱(9999.9,0.02A)
D.直流電源(電動勢約為20V,內(nèi)阻約0.5)
E.單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線若干
實驗小組有同學(xué)設(shè)計了如圖所示電路進(jìn)行測量.
在閉合S前,先把R調(diào)至________(填“最大值”或“最小值”),然后把K打到1,______,再把K打到2,____________,則Rx=____________(用實驗中獲得的物理量來表示)。
(3)兩只完全相同的表頭G,分別改裝成一只電流表和一只電壓表,一位同學(xué)不小心做實驗時誤將兩只表串起來連接在一閉合電路中,接通電路后兩只表的指針可能出現(xiàn)下列哪種現(xiàn)象(______)
A.電流表的指針偏轉(zhuǎn),電壓表的指針不偏轉(zhuǎn)
B.兩表指針偏轉(zhuǎn)角度相同
C.兩表指針都偏轉(zhuǎn),電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度比電流表大得多
D.兩表指針都偏轉(zhuǎn),電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度比電壓表大得多
【答案】×100 讓紅黑表筆短接,重新歐姆調(diào)零 偏大 最大值 調(diào)節(jié)R,當(dāng)其阻值為R1時,電流表示數(shù)為I0 調(diào)節(jié)R,當(dāng)其阻值為R2時,電流表示數(shù)為I0 R2-R1 C
【解析】(1)[1]用歐姆表測量電阻,若指針偏轉(zhuǎn)較小,則電阻較大,應(yīng)換大倍率的電阻擋,即×100。
[2]換擋后需重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,即讓紅黑表筆短接,重新歐姆調(diào)零。
[3]若電池用舊了,則電動勢變小,內(nèi)阻增大,測量相同電阻時,閉合電路中電流變小,指針偏轉(zhuǎn)角度變小,則歐姆表中電阻讀數(shù)增大。
(2)[4]電阻箱串聯(lián)接入電路,閉合開關(guān)前,應(yīng)使電阻箱的阻值達(dá)到最大。
[5][6] 把K打到1,調(diào)節(jié)R,當(dāng)其阻值為R1時,電流表示數(shù)為I0,再把K打到2,調(diào)節(jié)R,當(dāng)其阻值為R2時,電流表示數(shù)為I0。
[7]由于兩次電流相同,則Rx+R1=R2,解得Rx=R2-R1。
(3)[8]電流表為表頭G和小電阻并聯(lián),電壓表為表頭G和大電阻并聯(lián),當(dāng)兩者串聯(lián)時,流過電壓表表頭的電流約等于流過電流表表頭的電流與流過并聯(lián)電阻的電流之和,因此電壓表表頭指針偏轉(zhuǎn)角度大,所以C正確;ABD錯誤;故選C。
24.(2021·天津高三模擬)某興趣小組用如圖甲所示的電路測量待測電阻Rx的阻值(約為400Ω),圖中G(Rg=100Ω)為量程10mA的靈敏電流計,R0為定值電阻(R0=100Ω),R為滑動變阻器(阻值范圍0~10Ω)。

①按照圖甲所示的電路圖,在答題紙上將圖乙中的器材實物連線補充完整;(________)
②將滑動變阻器置于適當(dāng)位置后,閉合開關(guān)S1。將單刀雙擲開關(guān)S2接1端,改變滑動變阻器滑片位置,記錄此時電流計的示數(shù)I1;保持滑動變阻器滑片不動,將S2接2端,記錄此時電流計的示數(shù)I2。忽路電路中M、N兩點間的電壓變化,則待測電阻Rx的阻值的表達(dá)式為Rx=______;(用I1、I2、R0、 表示)
③改變滑動變阻器滑片位置,重復(fù)上述步驟,得到下表中4組數(shù)據(jù):

1
2
3
4
I1/mA
6.50
5.50
4.40
3.30
I2/mA
5.28
4.56
3.66
2.74

1.23
1.21
1.20
1.20
利用表中數(shù)據(jù),可以求得Rx=______Ω;(保留3位有效數(shù)字)
④若考慮電阻變化對電路的影響,Rx的測量值______(填“大于”、“小于”或“等于”)真實值。
【答案】 376 大于
【解析】①[1]按照圖甲所示的電路圖, 圖乙中的器材實物連線如圖所示

②[2]電路M、N間電壓保持不變,由串聯(lián)電路特點與歐姆定律得
解得
③[3]將表中實驗數(shù)據(jù)代入
解得 ;;;
則待測電阻阻值為
④[4]單刀雙開開關(guān)S2接2時,電路總電阻變大,由閉合電路的歐姆定律可知,干路電流變小,路端電壓變大,分壓電路分壓變大,即M、N間電壓變大, I2的測量值偏大,待測電阻阻值為
,電流I2值偏大,則待測電阻Rx測量值大于真實值。
25.(2021·遼寧錦州市高三一模)舉世矚目的嫦娥四號,其能源供給方式實現(xiàn)了新的科技突破:它采用同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術(shù)結(jié)合的方式供能,也就是用航天器兩面太陽翼收集的太陽能和月球車上的同位素?zé)嵩磧煞N能源供給探測器。圖甲中探測器兩側(cè)張開的是光伏發(fā)電板,光伏發(fā)電板在外太空將光能轉(zhuǎn)化為電能。

某同學(xué)利用圖乙所示電路,探究某光伏電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系,圖中定值電阻,設(shè)相同光照強度下光伏電池的電動勢不變,電壓表、電流表均可視為理想電表。

(1)實驗一:用一定強度的光照射該電池,閉合電鍵S,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值。通過測量得到該電池的曲線a(如圖?。?。由此可知,該電源內(nèi)阻是否為常數(shù)______(填“是”或“否”),某時刻電壓表示數(shù)如圖丙所示,讀數(shù)為______V,由圖像可知,此時電源內(nèi)阻為______(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)實驗二:在實驗一中當(dāng)滑動變阻器的電阻為某值時路端電壓為2.5V,減小實驗一光照的強度,重復(fù)實驗,測得曲線b(如圖?。瑒t在實驗二中滑動變阻器仍為該值時,滑動變阻器消耗的電功率為______W(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】否 1.50 5.6 (均算正確)
【解析】(1)[1]根據(jù)電源的U-I圖像表示電源的內(nèi)阻,由圖像可知,圖像的斜率不是定值,故電源的內(nèi)阻不是定值;
[2]由圖丙可知量程為0~3V,讀數(shù)要估讀一位,故此時電壓表的讀數(shù)為1.50V;
[3]由圖像a,知在路端電壓為1.5V時,此時電路中的電流為I=0.25A,根據(jù)閉合電路歐姆定律得,
可得。
(2)[4]在a圖線中,路端電壓為2.5V,則此時對應(yīng)的電流為I=0.1A,設(shè)滑動變阻器值阻值為R,由歐姆定律得,代入數(shù)據(jù)得。

圖線交點坐標(biāo)為,故R消耗的功率。
26.(2021·廣東高三模擬)某物理小組測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。除電池E(內(nèi)阻很小,約為0.4Ω)、開關(guān)K和導(dǎo)線外,實驗室提供的器材還有:
A.靈敏電流計G(量程為1mA,內(nèi)阻為100Ω)
B.電流表A1(量程為0.6A,內(nèi)阻為0.1Ω)
C.電流表A2(量程為0.6A,內(nèi)阻約為0.2Ω)
D.定值電阻R1(阻值為1.5Ω,額定功率為2W)
E。定值電阻R2(阻值為20Ω,額定功率為10W)
F。電阻箱R3(0~9999Ω)
G。滑動變阻器R4(最大阻值為15Ω,額定電流為2A)。
(1)實驗前,需要將靈敏電流計改裝成電壓表,若使電壓表量程為0~2V,應(yīng)將電阻箱的阻值設(shè)定為___________Ω。
(2)在下面的方框中已經(jīng)設(shè)計好了部分電路圖,請在此基礎(chǔ)上根據(jù)實驗器材補全合理的實驗電路圖,在電路圖中標(biāo)明所選器材的符號(不是前面的字母),要求電路原理正確、操作簡單、實驗結(jié)果能盡可能準(zhǔn)確___________。

(3)在器材選擇正確的情況下,按正確操作進(jìn)行實驗,調(diào)節(jié)滑動變阻器,通過測量得到靈敏電流計示數(shù)I1和電流表示數(shù)I的關(guān)系圖線如下圖所示,則該電池的電動勢E=___________V、內(nèi)阻r=___________Ω。E___________E真,r___________r真(填“”)。

【答案】1900 見解析 1.48 0.36 = =
【解析】(1)[1]將靈敏電流計改裝成電壓表要串聯(lián)分壓電阻,改裝后的電壓表量程為2V,所以有
,解得R=1900Ω,所以電阻箱要設(shè)置成1900Ω;
(2)[2]設(shè)計電路時要考慮將靈敏電流計改裝成電壓表,同時由于電源的內(nèi)阻很小,所以需要給電源串聯(lián)定值電阻R1保護(hù)電源同時減小測量誤差,由于兩塊電流表量程相同,但A1的內(nèi)阻準(zhǔn)確已知,所以采用電流表A1來消除電源內(nèi)阻測量的誤差,綜上所述,設(shè)計的電路圖如圖所示

(3)[3][4][5]圖線的縱軸表示的是靈敏電流計的示數(shù),通過圖像可以知道,縱軸實際反映的是滑動變阻器兩端的電壓的變化規(guī)律,所以電源的電動勢等于電流表示數(shù)為零時滑動變阻器兩端的電壓;圖像斜率的絕對值與改裝電壓表內(nèi)阻的積,等于滑動變阻器阻值為0時閉合回路的總電阻,即2000│k│=R1+RA1+r。結(jié)合圖像,求得E=1.48V,r=0.36Ω,二者均等于真實值。
27.(2021·浙江高三二模)某同學(xué)測量一根長直電阻絲的電阻率。按圖1所示的電路用等效替代方法測出一段電阻絲的電阻∶導(dǎo)線Ⅰ和Ⅱ先按圖1中的實線連接,后按圖1中的虛線連接在上述兩種情形下,當(dāng)電流計G的示數(shù)為零時導(dǎo)線I和Ⅱ中無電流流過,電壓,則,由此可測得P1P2段的電阻為R0。R0的阻值已知,P1P2的長度通過固定在電阻絲旁的刻度尺讀出。

(1)待測電阻絲的總電阻約20Ω,若有兩種阻值的定值電阻∶①10Ω;②30Ω,實驗中R0應(yīng)選用____________
(2)根據(jù)圖1中實線的電路,請用筆畫線代替導(dǎo)線,將滑動變阻器連入圖2所示的實物電路。(______)

(3)按圖1中實線連接好電路后,閉合開關(guān)S1和S2,接下來的正確操作順序是____________。
①將導(dǎo)線Ⅰ連接在B上
②記下P1位置在刻度尺上的讀數(shù)
③記下P2位置在刻度尺上的讀數(shù)
④調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭,使G的示數(shù)為零
⑤改變導(dǎo)線Ⅱ連接在電阻絲上的位置,使G的示數(shù)為零
(4)該同學(xué)多次更換定值電阻R0重復(fù)上述實驗。當(dāng)R0=15Ω時,記下P1的讀數(shù)為70.00cm,P2的讀數(shù)為20.00cm。用螺旋測微器測得電阻絲的直徑,并計算出電阻絲的橫截面積為0.500mm2。由此求得電阻絲的電阻率ρ=____________Ω·m。
(5)小明同學(xué)認(rèn)為與教材中“測量金屬絲的電阻率”的實驗方法相比,上述實驗測得電阻的誤差更小。你是否同意他的觀點?請簡要說明理由。(______)
【答案】① ②④①⑤③(或④②①⑤③) 1.5×10-5 同意,因為按教材的方法電表內(nèi)阻導(dǎo)致的實驗誤差更大
【解析】(1)[1]由于,則,所以實驗中R0應(yīng)選用①10Ω。
(2)[2]實線的電路,如圖所示

(3)[3]先連接導(dǎo)線Ⅰ在C點,調(diào)節(jié)滑動變阻器使G的示數(shù)為零,或者先記下P1位置在刻度尺上的讀數(shù),接著將導(dǎo)線Ⅰ連接在B上,改變導(dǎo)線Ⅱ連接在電阻絲上的位置,使G的示數(shù)為零,最后記下P2位置在刻度尺上的讀數(shù)。則正確操作順序是②④①⑤③(或④②①⑤③)。
(4)[4]由于 ,則。根據(jù),則有。
(5)[5]同意,因為按教材的方法電表內(nèi)阻導(dǎo)致的實驗誤差更大,該方法采用了等效替代的方法減小的電表內(nèi)阻導(dǎo)致的誤差問題。
28.(2021·重慶高三二模)為了測量某電源的電動勢E和內(nèi)阻r,實驗室準(zhǔn)備了以下器材:
a.待測電源(電動勢E約為1.5V,內(nèi)阻r約為1?);
b.量程為3V的電壓表V(具有一定的內(nèi)阻);
c.滿偏電流IG=100mA的電流計G(rG=0.6?);
d.定值電阻R1=0.1?,R2=0.15?,R3=0.2?,R4=0.3?,R5=2?;
e.滑動變阻器R(阻值變化范圍0~15.0?);
f.開關(guān)S一個;
g.導(dǎo)線若干。
(1)利用以上實驗器材,學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如題圖甲所示的實驗電路,若B是滑動變阻器R,D是定值電阻R2,則A是_______,C是__________;(填器材對應(yīng)的符號)

(2)在器材選擇、電路連接和實驗操作都正確的情況下,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,得到多組電表讀數(shù),作出如題圖乙所示的圖象,由圖象可知該電源的電動勢E=_________V,內(nèi)阻r=_______;(均保留三位有效數(shù)字)
(3)從實驗原理上看,電源電動勢的測量值__________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值,內(nèi)阻的測量值__________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
【答案】V G 1.50 1.21? 等于 等于
【解析】(1)[1]因?qū)嶒炛行枰獪y量電壓,其中A并聯(lián)在電路中,故A是電壓表V
[2]C和D是改裝后的電流表,其中D是定值電阻R2,則C是電流計G;
(2)[3][4]改裝后電流表的內(nèi)阻為
根據(jù)圖甲及閉合電路的歐姆定律,可得
由圖乙可知,電源的電動勢為
斜率絕對值為
解得
(3)[5][6]由及電路圖可知,電壓表測得的U,結(jié)合電流表兩端電壓可求得路端電壓,5IG為通過電源的真實電流,RA已知,則電動勢和內(nèi)阻的測量值均等于真實值。
29.(2021·山東高三模擬)用伏安法測定一個長度為90.00的電阻絲R的電阻率,實驗室提供的器材如下:
電流表A:量程1,內(nèi)阻
電池組E:電動勢6V,內(nèi)阻不計;
電壓表V:量程3V,內(nèi)阻約為5;
定值電阻
定值電阻
滑動變阻器:阻值范圍0~10Ω,額定電流2A;
開關(guān)S、導(dǎo)線若干。
(1)某實驗小組選用歐姆表“×1”擋進(jìn)行粗測,正確操作后,表盤指針如圖所示,則該電阻的測量值為 _________ Ω;

(2)實驗要求盡可能多的測量數(shù)據(jù),根據(jù)所提供的器材在方框內(nèi)畫出電路圖,要求在電路圖中標(biāo)出所選器材的符號。 (____)
(3)用螺旋測微器測量該金屬絲的直徑,結(jié)果如圖所示,則該金屬絲的直徑d為 ___________。
(4)連接實物圖,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到多組數(shù)據(jù),測量數(shù)據(jù)如下表所示,則金屬絲的電阻率_________(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
U/V
0.60
1.02
1.54
2.05
2.55
I/
0.20
0.34
0.51
0.68
0.85

【答案】30 0.680
【解析】(1)[1]歐姆表的讀數(shù)=刻度盤讀數(shù)×倍率,所以讀數(shù)為30 Ω。
(2)[2]實驗要求盡可能多的測量數(shù)據(jù),所以滑動變阻器采用分壓式接法。由于電流表的量程太小,所以需要對電流表進(jìn)行改裝。需要的電流表流程為。
根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律,電流表A應(yīng)和電阻R1串聯(lián)然后和R2并聯(lián),得到的量程剛好為100 mA。
由于電流表內(nèi)阻是已知的,因此電流表應(yīng)采用內(nèi)接法。電路圖如下所示

(3)[3]主尺讀數(shù)為0.5 mm,副尺讀數(shù)為0.01 mm×18.0=0.180 mm,所以金屬絲的直徑為0.680 mm。
(4)[4]通過表格數(shù)據(jù),根據(jù)公式計算出金屬絲的阻值為,再根據(jù)電阻的決定式,代入數(shù)據(jù),解得。
30.(2021·天津高三模擬)(1)在用如圖所示的裝置“驗證牛頓第二定律”的實驗中,保持小車質(zhì)量一定時,驗證小車加速度α與合力F的關(guān)系。
①為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力,以下操作正確的是________。
A.調(diào)整長木板上滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行
B.在調(diào)整長木板的傾斜度平衡摩擦力時,應(yīng)當(dāng)將砝碼和砝碼盤通過細(xì)線掛在小車上
②某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶,已知打點計時器的工作頻率為50Hz,由此得到小車加速度的大小a=_______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

③在本實驗中認(rèn)為細(xì)線的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力mg,由此造成系統(tǒng)誤差。設(shè)拉力的真實值為,小車的質(zhì)重為M,為了使,應(yīng)當(dāng)滿足的條件是_____。
(2)某同學(xué)想要較為精確的測量一只電流表G1(量程為、內(nèi)阻約為)的內(nèi)阻。實驗室中可供選擇的器材有:
電流表G2:量程為,內(nèi)阻約為;
電壓表V:量程為,內(nèi)阻約為;
定值電阻:阻值;
定值電阻:阻值;
滑動變阻器:最大電阻,額定電流;
直流電源:電動勢,內(nèi)阻;
開關(guān),導(dǎo)線若干。
①該同學(xué)選用其中的部分器材設(shè)計了如圖甲所示的電路進(jìn)行測量,你認(rèn)為該設(shè)計方案不合理的地方是__________。
②請用電流表G1、G2和某一定值電阻重新設(shè)計實驗,并在乙圖的方框中將正確的電路圖補充完整(圖中注明所選器材符號)______________。

③按照乙圖電路進(jìn)行實驗,測得電流表G1的示數(shù)為,電流表G2的示數(shù)為,則電流表G1內(nèi)阻的表達(dá)式為________________。
④根據(jù)測量數(shù)據(jù),做出的圖像如圖丙所示,則電流表G1的內(nèi)阻為______。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

【答案】A 1.50m/s2 電壓表量程太大 90
【解析】(1)①[1] A.調(diào)節(jié)長木板上滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行,這樣拉力大小和方向在小車運動過程中保持不變,故A正確;B.平衡的小車的摩擦力,所以不能掛上鉤碼但要拖著紙帶,輕推小車后讓其在長木板上恰恰能做勻速直線運動,故B錯誤。故選A。
②[2]由題意知,五個計數(shù)點兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為
把AE分成兩段,由逐差公式求速度

③[3]對整個系統(tǒng)求加速度
對小車的拉力 ,
代入得到
(2)①[4]電流表G1(量程為4mA、內(nèi)阻約為),滿偏電壓約為0.4V,而電壓表量程為4V,所以電壓表量程過大,無法準(zhǔn)確測量,故不能使用電壓表進(jìn)行測量。
②[5]實驗中只能選擇另一電流表進(jìn)行測量,可以將待測電流表與定值電阻并聯(lián),然后由電流表測出并聯(lián)電流,即可求出電流表內(nèi)阻;因電流表內(nèi)阻約為,故定值電阻應(yīng)選擇R2;故原理圖如圖所示

③[6]電流表G1的示數(shù)為I1,電流表G2的示數(shù)為I2,通過定值電阻的電流為
電流表G兩端的電壓
待測電流表內(nèi)阻
④[7]根據(jù)(3)中表達(dá)式可知
由圖象可知,圖象的斜率
解得
31.(2021·天津高三模擬)為了測量某電源的電動勢E和內(nèi)阻r,實驗室準(zhǔn)備了以下器材:
a.待測電源(電動勢E約為1.5V,內(nèi)阻r約為1?);
b.量程為3V的電壓表V(具有一定的內(nèi)阻);
c.滿偏電流IG=100mA的電流計G(rG=0.6?);
d.定值電阻R1=0.1?,R2=0.15?,R3=0.2?,R4=0.3?,R5=2?;
e.滑動變阻器R(阻值變化范圍0~15.0?);
f.開關(guān)S一個;
g.導(dǎo)線若干。
①利用以上實驗器材,學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如題圖甲所示的實驗電路,若B是滑動變阻器R,D是定值電阻R2,則A是_______,C是__________;(填器材對應(yīng)的符號)

②在器材選擇、電路連接和實驗操作都正確的情況下,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,得到多組電表讀數(shù),作出如題圖乙所示的圖像,由圖像可知該電源的電動勢E=_________V,內(nèi)阻r=_______;(均保留三位有效數(shù)字)
③從實驗原理上看,電源電動勢的測量值__________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值,內(nèi)阻的測量值__________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
【答案】V G 1.50 1.21? 等于 等于
【解析】(1)[1]因為實驗中需要測量路端電壓,其中A并聯(lián)在電路中,故A是電壓表V;
[2]因為電路中連入的電阻是R5,而連入電阻為R5時電流表的量程偏小,故需要改表。其中D是定值電阻R,則C就是電流表;
(2)[3][4]改裝后的電流表的內(nèi)阻為
根據(jù)圖甲及閉合電路歐姆定律可得
由圖乙可知,電源電動勢為
斜率絕對值為
解得
(3)[5][6]由及電路圖可知,電壓表測得的 U,結(jié)合電流表兩端電壓可求得路端電壓,5IG為通過電源的真實電流,RA已知,則電源電動勢和內(nèi)阻的測量值均等于真實值。


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