一、以核心和主干知識為重點。構建知識結構體系,在教學中突出知識的內(nèi)在聯(lián)系與綜合。
二、注重情景與過程的理解與分析。善于構建物理模型,情景是考查物理知識的載體。
三、加強能力的提升與解題技巧的歸納總結。能力提升要通過對知識的不同角度、不同層面的訓練來實現(xiàn)。
四、精選訓練題目,使訓練具有實效性、針對性。
五、把握高考熱點、重點和難點。
熱點題型·實驗題攻略
專題10 電學實驗
目錄
01.題型綜述 PAGEREF _Tc32423 \h 1
02.解題攻略 PAGEREF _Tc32423 \h 1
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc29665" 題組01 以測電阻為核心的實驗 PAGEREF _Tc29665 \h 1
\l "_Tc3578" 題組02 測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的電學實驗 PAGEREF _Tc3578 \h 3
\l "_Tc18902" 題組03 創(chuàng)新型實驗 PAGEREF _Tc18902 \h 10
03.高考練場
近幾年高考實驗題基本沿用“一力一電”的模式,考查內(nèi)容廣泛,考法靈活,注重考查實驗原理的理解和實驗方法的遷移。許多電學實驗題創(chuàng)設實際生活情景,以問題為導向,考查同學們科學思維、科學探究等物理學科的核心素養(yǎng)。電學創(chuàng)新實驗題通常從實驗情境、實驗方法、實驗器材、數(shù)據(jù)處理等方面進行創(chuàng)新,其實驗原理大多是從教材實驗中遷移過來的,關鍵是從題中獲取有用信息,明確思路,構建模型。
題組01 以測電阻為核心的實驗
【提分秘籍】
【典例剖析】
【例1-1】采用圖甲所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率。
(1)實驗時,閉合開關S前,滑動變阻器的滑片P應處在__________(填“M”或“N”)端。
(2)按照圖甲連接實物圖,如圖乙所示。閉合開關前檢查電路時,發(fā)現(xiàn)有一根導線接錯,該導線為__________(填“a”“b”或“c”)。若閉合開關,該錯誤連接會帶來的問題有__________。
【答案】 (1)M (2)b 移動滑片時,電壓表和電流表的示數(shù)不變
【解析】 (1)實驗時,閉合開關S前,為保護電路,滑動變阻器滑片P應處在使并聯(lián)部分電壓為零處,滑動變阻器的滑片P應處在M端。
(2)滑動變阻器采用分壓式接法,滑動變阻器下端兩接線柱與電源相連,故b導線接錯;該錯誤帶來的問題是移動滑片的過程中電壓表和電流表的示數(shù)不變。
【變式演練】
【變式1-1】導電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導電的噴涂油漆?,F(xiàn)有一根用導電漆制成的截面為正方形的細長樣品(固態(tài)),某同學欲測量其電阻率,設計了如圖(a)所示的電路圖,實驗步驟如下:
a.測得樣品截面的邊長a = 0.20 cm;
b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動;
c.將丙調(diào)節(jié)至某位置,測量丙和某探針之間的距離L;
d.閉合開關S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數(shù)I=0.40 A,讀出相應的電壓表示數(shù)U,斷開開關S;
e.改變丙的位置,重復步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k。
回答下列問題:
(1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距離;
(2)寫出電阻率的表達式ρ =________(用k、a、I表示);
(3)根據(jù)圖像計算出該樣品的電阻率ρ =________ Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】 (1)乙 (2)eq \f(ka2,I) (3) 6.5 × 10-5
【解析】 (1)由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓,則L是丙到乙的距離。
(2)根據(jù)電阻定律有R=ρeq \f(L,a2)
再根據(jù)歐姆定律有R=eq \f(U,I)
聯(lián)立有U=eq \f(ρI,a2)L
則ρ=eq \f(ka2,I)
(3)根據(jù)圖像可知k=6.5 V/m
則根據(jù)(2)代入數(shù)據(jù)有
ρ=6.5×10-5 Ω·m
題組02 測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的電學實驗
【提分秘籍】
一、電源電動勢和內(nèi)阻的測量
1.伏安法
2.伏阻法和安阻法
二、歐姆表原理(多用電表測電阻原理)
1.構造
歐姆表由電流表G、電源、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成。
(1)如圖,紅表筆接“+”插孔,黑表筆接“-”插孔,即紅“+”,黑“-”。
(2)電流方向為從紅表筆流進歐姆表,從黑表筆流出歐姆表,即“紅進黑出”。
(3)黑表筆與歐姆表內(nèi)部電源正極相連,紅表筆與負極相連。
2.工作原理
閉合電路歐姆定律:I=eq \f(E,Rg+R+r+Rx)。
三、多用電表的內(nèi)部電路結構與刻度盤
1.內(nèi)部電路結構示意圖
2.多用電表刻度盤
四、傳感器的使用
1.常見的傳感器
光電傳感器、溫度傳感器、力電傳感器、電容式傳感器等。
2.光敏電阻與熱敏電阻
(1)光敏電阻:隨著光照強度的增大,光敏電阻的阻值變小。
(2)金屬熱電阻:電阻隨溫度的升高而增大。
(3)熱敏電阻:
①正溫度系數(shù)熱敏電阻:電阻隨溫度的升高而增大。
②負溫度系數(shù)熱敏電阻:電阻隨溫度的升高而減小。
【典例剖析】
【例2-1】在測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,某同學先用多用電表的直流電壓擋直接去測量電池兩端的電壓,把測量值作為電動勢時,其主要誤差是___________________。為減小實驗誤差,他用如圖所示的電路,并通過作圖法得到電池的電動勢和內(nèi)阻。
(1)下列實驗器材中,電阻箱應選__________;由同一表頭改裝的電流表應選__________(均選填選項前的字母)
A.電阻箱(調(diào)節(jié)范圍0~9 999 Ω)
B.電阻箱(調(diào)節(jié)范圍0~999.9 Ω)
C.電流表(量程0.6 A)
D.電流表(量程50 mA)
(2)根據(jù)歐姆定律,有E=IR+Ir,通過改變電阻箱電阻,測得若干組電阻值和相應的電流值,以R為橫軸,eq \f(1,I)為縱軸,得到eq \f(1,I)-R曲線,求得斜率為a,縱軸截距為b,則電動勢E=__________,內(nèi)阻r=__________。這樣得到的電動勢與電流表的內(nèi)阻__________(選填“有關”“無關”或“不確定”),電池內(nèi)阻與電流表的內(nèi)阻__________(選填“有關”“無關”或“不確定”)。
【答案】 電池內(nèi)阻分壓 (1)B C (2)eq \f(1,a) eq \f(b,a) 無關 有關
【解析】 電壓表和電池串聯(lián),電池內(nèi)阻分壓,電動勢測量值小于真實值;
(1)由同一表頭改裝的電流表,是由表頭和電阻并聯(lián)改裝的,由并聯(lián)分流特點可知量程越大并聯(lián)的電阻越小,改裝后的電流表內(nèi)阻越小,在電源內(nèi)阻測量時誤差越小,故電流表應選擇量程為0.6 A的電流表,故選C;
采用量程為0.6 A的電流表,電路的最小電阻約為
Rmin=eq \f(E,Imax)=eq \f(1.5,0.6) Ω=2.5 Ω
電阻箱應選調(diào)節(jié)范圍在0~999.9 Ω的電阻箱,故選B;
(2)根據(jù)歐姆定律,有E=IR+Ir
解得eq \f(1,I)=eq \f(1,E)R+eq \f(r,E)
eq \f(1,I)-R圖像斜率和縱軸截距分別為eq \f(1,E)=a,eq \f(r,E)=b
解得E=eq \f(1,a),r=eq \f(b,a)
將電流表的內(nèi)阻看作電池內(nèi)阻一部分,根據(jù)閉合電路歐姆定律有
U=E-I(RA+r)
路端電壓和電流的測量值等于真實值,故電動勢的測量值與電流表的內(nèi)阻無關,測出的電池內(nèi)阻實際是電池內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和,故電池內(nèi)阻測量值與電流表內(nèi)阻有關。
【例2-2】如圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池,R1、R2、R3、R4和R5是定值電阻,R6是可變電阻。虛線方框內(nèi)為換擋開關,A和B兩接線柱分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位,5個擋位分別為直流電壓1 V擋和5 V擋、直流電流1 mA擋和2.5 mA擋、歐姆×100 Ω擋。改裝多用電表表盤如圖(b)所示。

(1)測量時,接線柱A接的是________(選填“紅”或“黑”)表筆;若開關接到觸點“1”,則此時多用電表的擋位為________擋,若開關接到觸點“5”,則此時多用電表的擋位為________擋;(擋位填寫要求具體到量程)
(2)若開關接到觸點“1”,進行相關測量時,多用電表指針指示位置如圖(b)所示,則此時多用電表的讀數(shù)為________;
(3)若電池E的電動勢為1.5 V,當把開關接到觸點“3”,短接兩表筆進行歐姆調(diào)零后,再用該擋測量一個未知電阻阻值,指針偏轉(zhuǎn)到表頭G滿偏刻度的eq \f(1,4)處,則該電阻的阻值為______ Ω。
(4)若電池E由于長時間使用后,電動勢由1.5 V下降到1.2 V,但仍可調(diào)零。用重新調(diào)零后的歐姆表測得某待測電阻阻值為500 Ω,則這個待測電阻阻值的真實值為________ Ω。
【答案】 (1)黑 2.5 mA 5 V (2)1.50 mA (3)4 500 (4)400
【解析】 (1)根據(jù)歐姆表內(nèi)部結構可知,黑表筆接電源正極,紅表筆接電源負極,所以與A接線柱相連的是黑表筆;
若開關接“1”,則此時應為量程較大的電流表,所以多用電表的擋位為2.5 mA;
若開關接“5”,則此時應為量程較大的電壓表,所以多用電表的擋位為5 V;
(2)此時多用電表的讀數(shù)為1.50 mA;
(3)當把開關B端接到位置3,短接兩表筆,有I=1 mA,根據(jù)E=IR內(nèi)
其中R內(nèi)=1 500 Ω,用該擋測量一個未知電阻阻值,指針偏轉(zhuǎn)到電流表G滿偏刻度的eq \f(1,4)處,有E=eq \f(1,4)I(R+R內(nèi))
聯(lián)立解得R=4 500 Ω
(4)若電池電動勢變?yōu)镋′=1.2 V,那么R內(nèi)′=eq \f(E′,I)=1 200 Ω
而指針所指處的電流為I′=eq \f(E,R內(nèi)+Rx)
當電動勢降低后有I′=eq \f(E′,R內(nèi)′+Rx′)
聯(lián)立解得Rx′=400 Ω
【變式演練】
【變式2-1】如圖所示,圖甲為多用電表中歐姆表的電路圖,已知靈敏電流計表頭內(nèi)阻Rg=900 Ω,滿偏電流Ig=100 μA,電源電動勢E=1.5 V,內(nèi)阻r=1 Ω。定值電阻R1=10 Ω,R2=90 Ω。圖乙為多用電表的表盤,請回答下列問題:
(1)電源的__________端為負極(填“左”或“右”)。
(2)當開關撥至1時,歐姆表的倍率是________(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
(3)某同學把開關撥至1后,進行歐姆調(diào)零,當調(diào)零完畢時,滑動變阻器接入電路的電阻應為________ Ω。接著測量某一電阻,電表指針指示位置如圖乙所示,則該電阻阻值為________ Ω。
【答案】 (1)左 (2)×100 (3)1 409 1 400
【解析】 (1)在多用電表當歐姆表使用的過程中,電流從紅表筆流入,從黑表筆流出,所以黑表筆接著內(nèi)部電源正極,所以電源的左端為負極。
(2)當開關撥至1時,這時候電流表等效的量程為I1=Ig+eq \f(IgRg,R1+R2)=1 mA,所以這時候的中值電阻為R內(nèi)=R中=eq \f(E,I1)=1 500 Ω,所以當開關撥至1時,歐姆表的倍率是“×100”。
(3)電流計與R1、R2的合電阻為RA1=eq \f(Rg?R1+R2?,Rg+R1+R2)=90 Ω,滑動變阻器接入電路的電阻為R=(1 500-90-1) Ω=1 409 Ω。該電阻阻值為R′=14×100 Ω=1 400 Ω。
【變式2-2】某實驗小組為測量干電池的電動勢和內(nèi)阻,設計了如圖(a)所示電路,所用器材如下:
電壓表(量程0~3 V,內(nèi)阻很大);
電流表(量程0~0.6 A);
電阻箱(阻值0~999.9 Ω);
干電池一節(jié)、開關一個和導線若干。
(1)根據(jù)圖(a),完成圖(b)中的實物圖連線。
(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值,閉合開關。逐次改變電阻箱的電阻,記錄其阻值R、相應的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U-I圖像如圖(c)所示,則干電池的電動勢為________ V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為________ Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(3)該小組根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進一步探究,作出eq \f(1,I)-R圖像如圖(d)所示。利用圖(d)中圖像的縱軸截距,結合(2)問得到的電動勢與內(nèi)阻,還可以求出電流表內(nèi)阻為______ Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大,本實驗干電池內(nèi)阻的測量值______(填“偏大”或“偏小”)。
【答案】 (1)見解析圖 (2)1.58 0.64 (3)2.5 (4) 偏小
【解析】 (1)實物連線如圖:
(2)由電路結合閉合電路的歐姆定律可得
U=E-Ir
由圖像可知E=1.58 V
內(nèi)阻r=eq \f(1.58-1.37,0.33) Ω≈0.64 Ω
(3)根據(jù)E=I(R+RA+r)
可得eq \f(1,I)=eq \f(1,E)·R+eq \f(RA+r,E)
由圖像可知eq \f(RA+r,E)=2 A-1
解得RA≈2.5 Ω
(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大,則實驗測得的是電壓表內(nèi)阻與干電池內(nèi)阻的并聯(lián)值,即實驗中測得的干電池內(nèi)阻偏小。
題組03 創(chuàng)新型實驗
【提分秘籍】
1.測量電阻創(chuàng)新方案對比
2.傳感器的應用


【典例剖析】
【例3-1】用如圖所示的電路測量一個量程為100 μA,內(nèi)阻約為2 000 Ω的微安表頭的內(nèi)阻,所用電源的電動勢約為12 V,有兩個電阻箱可選,R1(0~9 999.9 Ω),R2(0~99 999.9 Ω)
(1)RM應選________,RN應選________;
(2)根據(jù)電路圖,請把實物連線補充完整;
(3)下列操作順序合理排列是________:
①將變阻器滑動頭P移至最左端,將RN調(diào)至最大值;
②閉合開關S2,調(diào)節(jié)RM,使微安表半偏,并讀出RM阻值;
③斷開S2,閉合S1,調(diào)節(jié)滑動頭P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿偏;
④斷開S1、S2,拆除導線,整理好器材
(4)如圖是RM調(diào)節(jié)后面板,則待測表頭的內(nèi)阻為________,該測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
(5)將該微安表改裝成量程為2 V的電壓表后,某次測量指針指在圖示位置,則待測電壓為________ V(保留3位有效數(shù)字)。
(6)某次半偏法測量表頭內(nèi)阻的實驗中,S2斷開,電表滿偏時讀出RN值,在滑動頭P不變,S2閉合后調(diào)節(jié)電阻箱RM,使電表半偏時讀出RM,若認為OP間電壓不變,則微安表內(nèi)阻為________(用RM、RN表示)
【答案】 (1)R1 R2 (2)見解析圖 (3) ①③②④ (4)1 998.0 Ω 小于 (5)1.28 (6)eq \f(RNRM,RN-RM)
【解析】 (1)根據(jù)半偏法的測量原理可知,RM與RA相當,當閉合S2之后,滑動變阻器上方的電流應基本不變,就需要RN較大。故RM應選R1,RN應選R2。
(2)根據(jù)電路圖連接實物圖有
(3)半偏法的實驗步驟應為
①將變阻器滑動頭P移至最左端,
將RN調(diào)至最大值;
③斷開S2,閉合S1,調(diào)節(jié)滑動頭P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿偏;
②閉合開關S2,調(diào)節(jié)RM,使微安表半偏,并讀出RM阻值;
④斷開S1、S2,拆除導線,整理好器材。
(4)RM調(diào)節(jié)后面板讀數(shù)為1 998.0 Ω,即待測表頭的內(nèi)阻為199 8.0 Ω。
閉合S2后,RM與RA的并聯(lián)阻值小于RA的阻值,則流過RN的電流大于原來的電流,則流過RM的電流大于eq \f(I原,2),故待測表頭的內(nèi)阻的測量值小于真實值。
(5)將該微安表改裝成量程為2 V的電壓表,則需要串聯(lián)一個電阻R0,則有
U=Ig(Rg+R0)
此時的電壓讀數(shù)有U′= I′(Rg+R0)
其中U=2 V,Ig=100 μA,I′=64 μA
聯(lián)立解得U′ =1.28 V
(6)根據(jù)題意OP間電壓不變,可得I(RA+RN)=(eq \f(I,2)+eq \f(\f(I,2)RA,RM))RN+eq \f(I,2)·RA
解得RA=eq \f(RNRM,RN-RM)
【例3-2】某同學要準確測量某型號電池的電動勢和內(nèi)阻,該電池的電動勢E1約為3 V,內(nèi)阻r1約為2 Ω,實驗室里還備有下列實驗器材:
A.另一電池(電動勢E2約為4.5 V,內(nèi)阻r2約為3 Ω)
B.電壓表(量程為1 V,內(nèi)阻約為3 000 Ω)
C.電壓表(量程為3 V,內(nèi)阻約為5 000 Ω)
D.電流表(量程為0.3 A,內(nèi)阻約為0.5 Ω)
E.電流傳感器(內(nèi)阻未知)
F.滑動變阻器(最大阻值為10 Ω)
G.滑動變阻器(最大阻值為40 Ω)
H.滑動變阻器(最大阻值為60 Ω)
I.開關兩個,導線若干
根據(jù)所提供的實驗器材,該同學設計了如圖甲所示測量電路。
實驗步驟如下:
①將R1、R2調(diào)至適當阻值,閉合開關S1;
②閉合開關S2,再調(diào)節(jié)R1、R2,使電流傳感器的示數(shù)為零;
③多次改變R1阻值,相應調(diào)節(jié)R2阻值,使電流傳感器的示數(shù)仍然為零,并讀取多組電壓表、電流表的示數(shù);
④根據(jù)測得數(shù)據(jù)描繪出電壓表示數(shù)U隨電流表示數(shù)I變化的U-I圖像。
請回答下列問題:
(1)按所設計的實驗電路,請在圖乙中用筆畫線代替導線將實物圖連接補畫完整;
(2)在實驗中,電壓表應選擇________,若滑動變阻器R1選G,則滑動變阻器R2應選______;(選填器材前面的字母代號)
(3)作出的U-I圖像如圖丙所示,則電動勢E1=________ V,內(nèi)阻r1=________ Ω;(結果均保留2位有效數(shù)字)
(4)請從實驗誤差角度簡要評價該實驗方案:
________________________________________________________________________。
【答案】 (1)見解析圖 (2)C H (3)2.9 2.0 (4)避免了電壓表的分流作用或電流表的分壓作用,消除了系統(tǒng)誤差
【解析】 (1)根據(jù)電路圖,連線如下
(2)根據(jù)題意,要使電流傳感器的示數(shù)為零,則電流傳感器兩端電勢差為零,則R1兩端電壓應滿足U=E1-Ir1,E1約為3 V,故電壓表選擇C;
要使電流傳感器的示數(shù)為零,則R1兩端電壓應接近E1,R2兩端電壓應接近E2,而E2大約是E1的1.5倍,且流過R1與R2電流相同,則R2應該比R1大一些,故R2應選H;
(3) U=E1-Ir1,將U-I圖像中的點代入知E1=2.9 V,r1=2.0 Ω;
(4) 電流傳感器的示數(shù)為零,整個電路等效為串聯(lián)回路,流過兩電源的電流相等,電流表所測電流為流過待測電源的真實值,電壓表所測電壓是待測電源兩端的真實路端電壓,避免了電壓表的分流作用或電流表的分壓作用,消除了系統(tǒng)誤差。
【變式演練】
【變式2-1】某同學用伏安法測量一阻值約為幾歐姆的電阻Rx,所用電壓表內(nèi)阻為1.00×103 Ω,電流表內(nèi)阻為0.50 Ω。該同學采用兩種測量方案,方案一是將電壓表跨接在圖甲所示電路的O、P兩點之間,方案二是將電壓表跨接在圖甲所示電路的O、Q兩點之間。
測量數(shù)據(jù)如下列表格:
方案一表格(電壓表跨接在圖甲所示電路的O、P兩點之間)
方案二表格(電壓表跨接在圖甲所示電路的O、Q兩點之間)
回答下列問題:
(1)在如圖乙所示的坐標系中,畫出兩種方案分別對應的U-I圖線,并標注。
(2)根據(jù)所用實驗器材和圖乙可判斷出:把電壓表跨接在________(選填“O、P”或“O、Q”)兩點得到的結果更接近待測電阻的真實值,結果為________ Ω(結果保留2位小數(shù))。
(3)考慮到實驗中電表內(nèi)阻的影響,需對問題(2)中得到的結果進行修正,修正后待測電阻的阻值為________ Ω(結果保留2位小數(shù))。
【答案】 (1)見解析圖 (2)O、P 5.00 (3)5.03
【解析】 (1)如圖所示
(2)由于待測電阻阻值只有幾歐姆,可知待測電阻遠小于電壓表內(nèi)阻,則電流表采用外接法時,電阻測量值更接近真實值,即把電壓表跨接在O、P之間得到的結果更接近待測電阻的真實值,結果為Rx=eq \f(U,I)=eq \f(3.00,0.60) Ω=5.00 Ω
(3) 考慮到實驗中電表內(nèi)阻的影響,問題(2)中電流表采用外接法,誤差來源于電壓表的分流,電阻測量值為待測電阻與電壓表并聯(lián)后的阻值,則有R測=eq \f(R真RV,R真+RV)=5.00 Ω
代入RV=1.00×103 Ω,可得R真≈5.03 Ω。
【變式2-2】學校物理課外學習小組要測量一節(jié)干電池的電動勢(約1.5 V)和內(nèi)阻(小于1 Ω),選用的實驗器材如下:
A.電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω);
B.微安表G(量程0~400 μA,內(nèi)阻為100 Ω);
C.滑動變阻器R′(0~20 Ω);
D.電阻箱R(0~9 999.9 Ω);
E.定值電阻R1(阻值為2.50 Ω);
F.定值電阻R2(阻值為10.00 Ω);
G.開關、導線若干。
(1)給定的兩個定值電阻,選用________(選填“R1”或“R2”)最合適;
(2)將微安表G改裝量程為2 V的電壓表,該小組應將電阻箱調(diào)到阻值為________ Ω。
(3)根據(jù)選用的實驗器材,請在圖甲中虛線框內(nèi)完善實驗電路。
(4)該小組根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),作出微安表G的示數(shù)I1隨電流表A的示數(shù)I2變化的圖像如圖乙所示,則該節(jié)干電池的電動勢E=_____ V,內(nèi)阻r=________ Ω。(結果均保留3位有效數(shù)字)
【答案】 (1)R1 (2)4 900.0 (3)見解析圖 (4)1.44 0.502
【解析】 (1)依題意,可知定值電阻在該電路中主要用于控制干路電流,從而起到保護電流表的作用,若選用定值電阻R1,當滑動變阻器的阻值調(diào)到零時,此時干路中的最大電流為 Imax=eq \f(1.5,1+2.50) A≈0.4 A
指針最大偏角超過滿偏刻度的eq \f(1,3),讀數(shù)較為準確,誤差較?。蝗暨x用定值電阻R2,當滑動變阻器的阻值調(diào)到零時,此時干路中的最大電流為Imax′=eq \f(1.5,1+10.00) A≈0.14 A
指針最大偏角未超過滿刻度的eq \f(1,3),不利于讀數(shù),誤差較大,所以定值電阻應選用R1
(2)將微安表G改裝成量程為2 V的電壓表,則有2 V=Ig(R+Rg),可得電阻箱調(diào)到的阻值為 R=eq \f(2,400×10-6) Ω-100 Ω=4 900.0 Ω
(3)由于電源內(nèi)阻較小,為了減小實驗誤差,電流表應相對于電源外接,則根據(jù)選用的實驗器材,完善實驗電路如圖所示
(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=I1(R+Rg)+(I1+I2)(r+R1)
整理得I1=eq \f(E,R+Rg+r+R1)-eq \f(r+R1,R+Rg+r+R1)I2,結合圖像可知eq \f(E,R+Rg+r+R1)=288×10-6 A ,eq \f(r+R1+r+R1,R+Rg)=0.6×10-3
聯(lián)立解得該節(jié)干電池的電動勢E=1.44 V ,內(nèi)阻r=0.502 Ω。
1.(2024·福建·高考真題)某實驗小組探究不同電壓下紅光和藍光發(fā)光元件的電阻變化規(guī)律,并設計一款彩光電路。所用器材有:紅光和藍光發(fā)光元件各一個、電流表(量程30mA)、電壓表(量程3V)、滑動變阻器(最大阻值20Ω,額定電流1A)、5號電池(電動勢1.5V)兩節(jié)、開關、導線若干。
(1)圖(a)為發(fā)光元件的電阻測量電路圖,按圖接好電路;
(2)滑動變阻器滑片先置于 (填“a”或“b”)端,再接通開關S,多次改變滑動變阻器滑片的位置,記錄對應的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U;
(3)某次電流表示數(shù)為10.0mA時,電壓表示數(shù)如圖(b)所示,示數(shù)為 V,此時發(fā)光元件的電阻為 Ω(結果保留3位有效數(shù)字);
(4)測得紅光和藍光發(fā)光元件的伏安特性曲線如圖(c)中的Ⅰ和Ⅱ所示。從曲線可知,電流在1.0~18.0mA范圍內(nèi),兩個發(fā)光元件的電阻隨電壓變化的關系均是: ;
(5)根據(jù)所測伏安特性曲線,實驗小組設計一款電路,可使紅光和藍光發(fā)光元件同時在10.0mA的電流下工作。在圖(d)中補充兩條導線完成電路設計。
【答案】 a 2.82 282 電阻隨電壓增大而減小
【詳解】(2)[1]實驗電路中滑動變阻器采用分壓式接法,為了保護用電器,開關S閉合前應將滑動變阻器的滑片置于a端,使測量部分電路兩端電壓為0;
(3)[2]電壓表量程為3V,分度值為0.1V,所以圖(b)所示電壓表示數(shù)為2.82V;
[3]根據(jù)歐姆定律可知,發(fā)光元件的電阻為
(4)[4]根據(jù)歐姆定律可知,電流在1.0~18.0mA范圍內(nèi),兩個發(fā)光元件的電阻隨電壓增大而減?。?br>(5)[5]由圖(c)可知,電流為10.0mA時藍光發(fā)光元件的電壓大于紅光發(fā)光元件,因此可將滑動變阻器R2與紅光發(fā)光元件串聯(lián)后再與藍光發(fā)光元件并聯(lián)后接入電路,如圖所示
2.(2024·河北·高考真題)某種花卉喜光,但陽光太強時易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強報警器,以便在光照過強時提醒花農(nóng)。該實驗用到的主要器材如下:學生電源、多用電表、數(shù)字電壓表、數(shù)字電流表、滑動變阻器R(最大阻值)、白熾燈、可調(diào)電阻、發(fā)光二極管、光敏電阻型三極管、開關和若干導線等。
(1)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“”歐姆擋測量二極管的電阻。如圖1所示,當黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時,多用電表指針位于表盤中a位置(見圖2);對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(見圖(2),由此判斷M端為二極管的 (填“正極”或“負極”)。
(2)研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性
①采用圖3中的器材進行實驗,部分實物連接已完成。要求閉合開關后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始。導線和的另一端應分別連接滑動變阻器的 、 、 接線柱(以上三空選填接線柱標號“A”“B”“C”或“D”)。
②圖4為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性圖3曲線,圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對應光敏電阻受到的光照由弱到強。由圖像可知,光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而 (填“增大”或“減小”)。
(3)組裝光強報警器電路并測試其功能圖5為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管(當b、e間電壓達到一定程度后,三極管被導通)等元件設計的電路。組裝好光強報警器后,在測試過程中發(fā)現(xiàn),當照射到光敏電阻表面的光強達到報警值時,發(fā)光二極管并不發(fā)光,為使報警器正常工作,應 (填“增大”或“減小”)可調(diào)電阻的阻值,直至發(fā)光二極管發(fā)光。
【答案】(1)負極
(2) A A D/C 減小
(3)增大
【詳解】(1)根據(jù)歐姆表結構,使用時歐姆表黑表筆接內(nèi)部電源正極,故當黑表筆接M端,電阻無窮大,說明二極管反向截止即連接電源負極。
(2)[1][2][3]題干要求電壓表、電流表讀數(shù)從零開始,所以滑動變阻器采用分壓式接法連接電路,故接滑動變阻器A接線柱,必須接在金屬桿兩端接線柱任意一個,即C或D。
另若接金屬桿兩端接線柱任意一個,即C或D,接接滑動變阻器A接線柱,接滑動變阻器B接線柱也符合題意。
[4]由圖像可知,隨光照強度增加,I-U圖像斜率增大,所以電阻減小。
(3)三極管未導通時,與串聯(lián)。隨著光強增強,電阻減小,此時三極管仍未導通,說明分壓小,故需要增大。
3.(2024·山東·高考真題)某學習小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進行測量。實驗器材如下:
學生電源(輸出電壓0~16V)
滑動變阻器(最大阻值10Ω,額定電流2A);
電壓表V(量程3V,內(nèi)阻未知);
電流表A(量程3A,內(nèi)阻未知);
待測鉛筆芯R(X型號、Y型號);
游標卡尺,螺旋測微器,開關S,單刀雙擲開關K,導線若干。
回答以下問題:
(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑,某次測量結果如圖甲所示,該讀數(shù)為 mm;
(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路,閉合開關S后,將滑動變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置,將單刀雙擲開關K分別擲到1、2端,觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯,則測量鉛筆芯電阻時應將K擲到 (填“1”或“2”)端;
(3)正確連接電路,得到Y型號鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示,求得電阻RY= Ω(保留3位有效數(shù)字);采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70Ω;
(4)使用游標卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68mm、60.78mm,使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等,則X型號鉛筆芯的電阻率 (填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。
【答案】(1)2.450
(2)1
(3)1.91
(4)大于
【詳解】(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知,其讀數(shù)為
(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯,說明電流表分壓較多,因此電流表應采用外接法,即測量鉛筆芯電阻時應將K擲到1端;
(3)根據(jù)圖丙的I-U圖像,結合歐姆定律有
(4)根據(jù)電阻定律
可得
兩種材料的橫截面積近似相等,分別代入數(shù)據(jù)可知
4.(2024·湖南·高考真題)某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規(guī)律,搭建了如圖(a)所示的裝置。電阻測量原理如圖(b)所示,E是電源,V為電壓表,A為電流表。
(1)保持玻璃管內(nèi)壓強為1個標準大氣壓,電流表示數(shù)為100mA,電壓表量程為3V,表盤如圖(c)所示,示數(shù)為 V,此時金屬絲阻值的測量值R為 Ω(保留3位有效數(shù)字);
(2)打開抽氣泵,降低玻璃管內(nèi)氣壓p,保持電流I不變,讀出電壓表示數(shù)U,計算出對應的金屬絲阻值;
(3)根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制R—p關系圖線,如圖(d)所示;
(4)如果玻璃管內(nèi)氣壓是0.5個標準大氣壓,保持電流為100mA,電壓表指針應該在圖(c)指針位置的 側(cè)(填“左”或“右”);
(5)若電壓表是非理想電壓表,則金屬絲電阻的測量值 真實值(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 1.23 12.3 右 小于
【詳解】(1)[1]電壓表量程為0—3V,分度值為0.1V,則電壓表讀數(shù)需估讀一位,讀數(shù)為1.23V,[2]根據(jù)歐姆定律可知,金屬絲的測量值
(4)[3]根據(jù)圖(d)可知氣壓越小電阻越大,再根據(jù)
U = IR
可知壓強p減小,則電阻R增大,故電壓增大,電壓表的指針位置應該在題圖(c)中指針位置的右側(cè)。
(5)[4]電流表采用外接法會導致電壓表分流,即
,
即I測偏大,故R測 < R真。
5.(2024·新疆河南·高考真題)學生實驗小組要測量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻??蛇x用的器材有:多用電表,電源E(電動勢5V),電壓表V1(量程5V,內(nèi)阻約3kΩ),定值電阻(阻值為800Ω),滑動變阻器(最大阻值50Ω),滑動變阻器(最大阻值5kΩ),開關S,導線若干。
完成下列填空:
(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應 (把下列實驗步驟前的字母按正確操作順序排列);
A.將紅、黑表筆短接
B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆
C.將多用電表選擇開關置于歐姆擋“×10”位置
再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的 (填“正極、負極”或“負極、正極”)相連,歐姆表的指針位置如圖(a)中虛線Ⅰ所示。為了減少測量誤差,應將選擇開關旋轉(zhuǎn)到歐姆擋 (填“×1”“×100”或“”)位置,重新調(diào)節(jié)后,測量得到指針位置如圖(a)中實線Ⅱ所示,則組測得到的該電壓表內(nèi)阻為 kΩ(結果保留1位小數(shù));
(2)為了提高測量精度,他們設計了如圖(b)所示的電路,其中滑動變阻器應選 (填“”或“”),閉合開關S前,滑動變阻器的滑片應置于 (填“a”或“b”)端;
(3)閉合開關S,滑動變阻器滑片滑到某一位置時,電壓表,待測電壓表的示數(shù)分別為、,則待測電壓表內(nèi)阻 (用、U和表示);
(4)測量得到,則待測電壓表內(nèi)阻 (結果保留3位有效數(shù)字)。
【答案】(1) CAB 負極、正極 ×100 1.6
(2) a
(3)
(4)1.57
【詳解】(1)[1]利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應選擇歐姆擋即C選項:將多用電表選擇開關置于歐姆擋“×10”位置;接著將紅、黑表筆短接即A選項;進行歐姆調(diào)零即B選項:調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆。
故首先操作順序為CAB。
[2]多用電表使用時電流“紅進黑出”的規(guī)則可知:測量電阻時電源在多用電表表內(nèi),故將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的“負極、正極”相連。
[3]讀數(shù)時歐姆表的指針位置如圖(a)中虛線Ⅰ所示,偏轉(zhuǎn)角度較小即倍率選擇過小,為了減少測量誤差,應將選擇開關旋轉(zhuǎn)到歐姆擋倍率較大處,而根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知選擇“”倍率又過大,故應選擇歐姆擋“×100”的位置;
[4]測量得到指針位置如圖(a)中實線Ⅱ所示,則組測得到的該電壓表內(nèi)阻為
(2)[1]圖(b)所示的電路,滑動變阻器采用的是分壓式連接,為了方便調(diào)節(jié),應選最大阻值較小的滑動變阻器即;
[2]為保護電路,且測量電路部分電壓從零開始條件,閉合開關S前,滑動變阻器的滑片應置于a端。
(3)通過待測電壓表的電流大小與定值電阻電流相同為
根據(jù)歐姆定律得待測電壓表的阻值為
(4)測量得到,帶入待測電壓表的阻值表達式則待測電壓表內(nèi)阻
6.(2024·遼寧·高考真題)某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻??衫玫钠鞑挠校弘妷罕?、電阻絲、定值電阻(阻值為)、金屬夾、刻度尺、開關S、導線若干。他們設計了如圖所示的實驗電路原理圖。
(1)實驗步驟如下:
①將電阻絲拉直固定,按照圖(a)連接電路,金屬夾置于電阻絲的 。(填“A”或“B”)端;
②閉合開關S,快速滑動金屬夾至適當位置并記錄電壓表示數(shù)U,斷開開關S,記錄金屬夾與B端的距離L;
③多次重復步驟②,根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖(c)中圖線Ⅰ;
④按照圖(b)將定值電阻接入電路,多次重復步驟②,再根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖(c)中圖線Ⅱ。
(2)由圖線得出縱軸截距為b,則待測電池的電動勢 。
(3)由圖線求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為、,若,則待測電池的內(nèi)阻 (用和表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【詳解】(1)為了保護電路,閉合開關前,金屬夾置于電阻絲的最大阻值處,由圖可知,應該置于端。
(2)對于電路圖(a),根據(jù)閉合電路歐姆定律有
設金屬絲的電阻率為,橫截面積為,結合歐姆定律和電阻定律
聯(lián)立可得
整理可得
對于電路圖(b),根據(jù)閉合電路歐姆定律有
結合歐姆定律和電阻定律
聯(lián)立后整理
可知圖線的縱軸截距
解得
(3)由題意可知

聯(lián)立解得
7.(2023·河北·高考真題)某實驗小組測量繞制滑動變阻器電阻絲的電阻率,實驗器材:電源E(,內(nèi)阻很小)、電壓表(量程為,內(nèi)阻很大)、待測滑動變阻器(最大阻值幾十歐姆)、電阻箱(最大阻值)、滑動變阻器(最大阻內(nèi)值)、毫米刻度尺、開關S以及導線若干。實驗電路如圖。
第一步:按圖連好電路。將滑動變阻器和的滑片均置于最左端,電阻箱阻值調(diào)為零。閉合開關S,調(diào)整滑片的位置,使電壓表的示數(shù)為。
第二步:斷開開關S,保持滑片的位置不動,將的阻值調(diào)為。
第三步:閉合開關S,向右移動的滑片P,使電壓表的示數(shù)仍為,記錄的阻值R以及的滑片P到左端點a之間的距離l。
第四步:斷開開關S,保持滑片的位置不動,調(diào)節(jié)的阻值分別為…,重復第三步。
第五步:實驗結束,整理儀器。
實驗記錄的部分數(shù)據(jù)見下表。
(1)上表中不合理的一組數(shù)據(jù)為 (填組次序號)。
(2)當l為時,的滑片P到a之間電阻絲的匝數(shù)為133,電阻絲的半徑 mm(保留2位有效數(shù)字)。
(3)用擬合上表數(shù)據(jù),得k近似為,測得單匝電阻絲周長為,則電阻絲的電阻率 (保留2位有效數(shù)字)
(4)若電阻率的測量值與參考值相比偏大,產(chǎn)生誤差的原因可能是 。
A.未考慮電壓表內(nèi)阻 B.未考慮電阻絲絕緣層厚度 C.未考慮電源內(nèi)阻
【答案】 3 0.30 B
【詳解】(1)[1]根據(jù)實驗原理可知,待測電阻接入電路中的電阻阻值與電阻箱阻值之和應保持不變,而根據(jù)電阻定律有
即電阻箱阻值增加多少,相應的待測電阻的阻值應減小多少,根據(jù)電阻定律可知,待測電阻的減少量與其接入電路中長度的減小少量成正比,即在誤差允許范圍內(nèi),減少相同的量則長度的減少量也應基本相同,則滑片P到a端長度的增加量應基本相同,根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,電阻箱每增加,滑片P到a端長度的增加量分別是、、、,由此可知第3組數(shù)據(jù)不合理。
(2)[2]當l為時,的滑片P到a之間電阻絲的匝數(shù)為133,則有
因此可得電阻絲的半徑
其中
代入解得
(3)[3]用擬合上表數(shù)據(jù),得k近似為,而電阻箱的阻值等于待測電阻滑片P到a端電阻阻值的大小,即
而根據(jù)擬合公式有
而單匝電阻絲長度為
單匝電阻絲周長
聯(lián)立可得
(4)[4]A.由于待測電阻接入電路中的電阻與電阻箱串聯(lián),而二者之和始終保持不變,因此電壓表內(nèi)阻不會對該實驗產(chǎn)生影響,故A錯誤;
B.根據(jù)該實驗中電阻率的計算公式可知,若未考慮電阻絲絕緣層厚度,則會造成測量值偏大,故B正確;
C.由于該實驗采用分壓式接法,而與滑動變阻器右邊所串聯(lián)的并聯(lián)部分的電路的總電阻始終不變因此回路中的總電阻始終不變,則電源內(nèi)阻對該實驗不產(chǎn)生影響,故C錯誤。
故選B。
8.(2023·廣東·高考真題)某興趣小組設計了測量鹽水電導率的實驗。所用器材有:電源(電動勢恒定,內(nèi)阻可忽略);毫安表mA(量程,內(nèi)阻可忽略);電阻(阻值)、(阻值)、(阻值)和(阻值);開關和;裝有耐腐蝕電極板和溫度計的有機玻璃樣品池;導線若干。請完成下列實驗操作和計算。
(1)電路連接
圖(a)為實驗原理圖.在圖(b)的實物圖中,已正確連接了部分電路,只有一端的導線還未連接,該導線應接到的 (填“左”或“右”)端接線柱

(2)鹽水電導率和溫度的測量
①測量并記錄樣品池內(nèi)壁的長寬高.在樣品池中注滿待測鹽水
②閉合開關, 開關,毫安表的示數(shù)為,記錄此時毫安表的示數(shù);計算得到流過樣品池的電流為
③ 開關,毫安表的示數(shù)為,記錄此時毫安表的示數(shù);計算得到流過樣品池的電流為
④斷開開關,測量并記錄鹽水的溫度
(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù),計算得到樣品池兩電極板間待測鹽水的電阻為 ,進而可求得該溫度時待測鹽水的電導率。
【答案】 右 斷開 40.0 閉合 60.0 100
【詳解】(1)[1]根據(jù)圖(a)為電路可知,一端的導線應接到的右端接線柱;
(2)②[2][3]閉合開關,斷開開關,毫安表的示數(shù)為, 則通過電阻的電流為
根據(jù)電路構造可知,流過樣品池的電流為
③[4][5]閉合開關,毫安表的示數(shù)為,則流過的電流為
流過樣品池的電流為
(3)[6]設待測鹽水的電阻為,根據(jù)閉合電路歐姆定律,開關斷開時
開關閉合時
代入數(shù)據(jù)解得
9.(2023·山東·高考真題)電容儲能已經(jīng)在電動汽車,風、光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應用。某同學設計圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過程,器材如下:

電容器C(額定電壓,電容標識不清);
電源E(電動勢,內(nèi)阻不計);
電阻箱(阻值);
滑動變阻器(最大阻值,額定電流);
電壓表V(量程,內(nèi)阻很大);
發(fā)光二極管,開關,電流傳感器,計算機,導線若干。
回答以下問題:
(1)按照圖甲連接電路,閉合開關,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器滑片應向 端滑動(填“a”或“b”)。
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表表盤如圖乙所示,示數(shù)為 V(保留1位小數(shù))。

(3)繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表示數(shù)為時,開關擲向1,得到電容器充電過程的圖像,如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中估算油膜面積的方法,根據(jù)圖像可估算出充電結束后,電容器存儲的電荷量為 C(結果保留2位有效數(shù)字)。

(4)本電路中所使用電容器的電容約為 F(結果保留2位有效數(shù)字)。
(5)電容器充電后,將開關擲向2,發(fā)光二極管 (填“”或“”)閃光。
【答案】 b
6.5
【詳解】(1)[1]滑動變阻器分壓式接法,故向b端滑動充電電壓升高;
(2)[2]量程15 V,每個小格0.5 V,估讀,故6.5 V;
(3)[3]圖像所圍的面積,等于電容器存儲的電荷量,38個小格,故電容器存儲的電荷量為C;
(4)[4]由電容的定義式得:F;
(5)[5]開關擲向2,電容器放電,故閃光。
10.(2024·貴州·高考真題)某實驗小組根據(jù)熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律,探測溫度控制室內(nèi)的溫度。選用的器材有:
熱敏電阻;
電流表G(內(nèi)阻為,滿偏電流為);
定值電阻R(阻值為);
電阻箱(阻值);
電源E(電動勢恒定,內(nèi)阻不計);
單刀雙擲開關、單刀單擲開關;導線若干。
請完成下列步驟:
(1)該小組設計了如圖(a)所示的電路圖。根據(jù)圖(a),在答題卡上完成圖(b)中的實物圖連線。
(2)開關斷開,將電阻箱的阻值調(diào)到 (填“最大”或“最小”)。開關接1,調(diào)節(jié)電阻箱,當電阻箱讀數(shù)為時,電流表示數(shù)為。再將改接2,電流表示數(shù)為,斷開。得到此時熱敏電阻的阻值為 Ω。
(3)該熱敏電阻阻值隨溫度t變化的曲線如圖(c)所示,結合(2)中的結果得到溫度控制室內(nèi)此時的溫度約為 ℃。(結果取整數(shù))
(4)開關接1,閉合,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表示數(shù)為。再將改接2,如果電流表示數(shù)為,則此時熱敏電阻 (用k表示),根據(jù)圖(c)即可得到此時溫度控制室內(nèi)的溫度。
【答案】(1)
(2) 最大
(3)9
(4)
【詳解】(1)由圖(a)所示的電路圖,圖(b)中的實物圖連線如圖所示。
(2)[1]由圖(a)可知,電阻箱起到保護電路的作用,因此開關閉合前,將電阻箱的阻值調(diào)到最大。
[2]開關接1時,由歐姆定律可得
接2時,則有
聯(lián)立解得
(3)由圖(c)可知,時,對應的溫度約為9℃。
(4)開關接1,閉合,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表示數(shù)為。由并聯(lián)電路的分流作用,結合
,可得干路電流為,則有并聯(lián)部分的電阻
由歐姆定律可得
結合
解得
接2時,電流表示數(shù)為,同理可得干路電流可為,由歐姆定律可得
結合
其中
解得
11.(2024·寧夏四川·高考真題)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下,通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓,建立電壓與氧氣含量之間的對應關系,這一過程稱為定標。一同學用圖(a)所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標。實驗器材有:裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器(工作電流)、毫安表(內(nèi)阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關、導線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為、、、、)。
(1)將圖(a)中的實驗器材間的連線補充完整 ,使其能對傳感器定標;
(2)連接好實驗器材,把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口;
(3)把滑動變阻器的滑片滑到 端(填“a”或“b”),閉合開關;
(4)緩慢調(diào)整滑動變阻器的滑片位置,使毫安表的示數(shù)為,記錄電壓表的示數(shù)U;
(5)斷開開關,更換氣瓶,重復步驟(3)和(4);
(6)獲得的氧氣含量分別為、、和的數(shù)據(jù)已標在圖(b)中;氧氣含量為時電壓表的示數(shù)如圖(c),該示數(shù)為 V(結果保留2位小數(shù))。
現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體,將氣瓶接到氣體入口,調(diào)整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為,此時電壓表的示數(shù)為1.50V,則此瓶氣體的氧氣含量為 (結果保留整數(shù))。
【答案】 1.40 17
【詳解】(1)[1]為了保持流過傳感器的電流恒定,電阻型氧氣傳感器兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍較大,所以滑動變阻器采用分壓式接法,由于毫安表內(nèi)阻可忽略,所以電流表采用內(nèi)接法,實物連接圖如圖所示
(3)[2]為了保護電路,閉合開關前,需要電阻型氧氣傳感器兩端的電壓為零,故滑動變阻器的滑片滑到端口;
(6)[3]由圖可知,電壓表的分度值為0.1V,需要估讀到分度值下一位,其讀數(shù)為1.40V;
[4]當瓶氣體的氧氣含量為時,電壓為1.40V,在圖(b)中描出該點,用平滑的曲線將各點連接起來,如圖所示
可知電壓表的示數(shù)為1.50V時,此瓶氣體的氧氣含量為。
伏安法測電阻
R測=eq \f(U測,I測)=Rx+RA>Rx,適合測量大電阻
R測=eq \f(U測,I測)=eq \f(RxRV,Rx+RV)

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