2025鲁教版高中物理选必修第三册
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
综合拔高练
五年高考练
考点1 闭合电路欧姆定律
1.(多选)(2020江苏单科,6)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时 ( )
A.车灯的电流变小
B.路端电压变小
C.电路的总电流变小
D.电源的总功率变大
2.(2020北京,12)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是 ( )
A.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
B.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
C.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
D.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
3.(2019江苏单科,3)如图所示的电路中,电阻R=2 Ω。断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为 ( )
A.1 Ω B.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω
考点2 伏安法测干电池的电动势和内阻
4.(2023浙江6月选考,16-Ⅱ)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
(1)部分连线如图1所示,导线a端应连接到 (选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上。正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图2所示,其示数为 V。
(2)测得的7组数据已标在如图3所示U-I坐标系上,用作图法求干电池的电动势E= V和内阻r= Ω。(计算结果均保留两位小数)
5.(2023湖北,12)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:
电压表(量程0~3 V,内阻很大);
电流表(量程0~0.6 A);
电阻箱(阻值0~999.9 Ω);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线。
(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示,则干电池的电动势为 V(保留3位有效数字)、内阻为 Ω(保留2位有效数字)。
(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出-R 图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距,结合(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为 Ω(保留2位有效数字)。
(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值 (填“偏大”或“偏小”)。
6.[2020天津,9(2)]某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻,要求测量结果尽量准确。
电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ )
电流表(量程0~0.6 A,内阻约为1 Ω)
滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A )
待测电池组(电动势约为3 V,内阻约为1 Ω )
开关、导线若干
①该小组连接的实物电路如图所示,经仔细检查,发现电路中有一条导线连接不当,这条导线对应的编号是 。
②改正这条导线的连接后开始实验,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的 端。(填“a”或者“b”)
③实验中发现调节滑动变阻器时,电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题,在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 Ω的电阻,之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I,并作出U-I图像,如图所示。根据图像可知,电池组的电动势为 V,内阻为 Ω。(结果均保留两位有效数字)
考点3 其他方法测干电池的电动势和内阻
7.(2021全国乙,23)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)。图中电压表量程为1 V,内阻RV=380.0 Ω;定值电阻R0=20.0 Ω;电阻箱R,最大阻值为999.9 Ω;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 Ω(填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图(a)所示电路,用R、R0、RV、E和r表示,得= ;
(4)利用测量数据,作 -R图线,如图(b)所示;
(5)通过图(b)可得E= V(保留2位小数),r= Ω(保留1位小数);
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为E',由此产生的误差为×100%= %。
8.(2021湖南,12)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:
(1)将器材如图(a)连接;
(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的 端(填“a”或“b”);
(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I,得到多组数据;
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图(b)所示,图线斜率为k,与纵轴截距为d,设单位角度对应电阻丝的阻值为r0,该电池电动势和内阻可表示为E= ,r= ;(用R0、RA、k、d、r0表示)
(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示);
(6)利用测出的r0,可得该电池的电动势和内阻。
9.(2020北京,16)用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1 Ω)。其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1 Ω,电压表的内电阻约为3 kΩ。
(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势E'和内电阻r'。若电流表内电阻用RA表示,请你用E、r和RA表示出E'、r',并简要说明理由。
(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:I=)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。
在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是: ;对应图乙电路分析的U-I图像是: 。
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的 (填“甲”或“乙”)。
考点4 多用电表的原理及使用
10.(2023湖南,12)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置,其电路如图(a)所示,R1、R2、R3为电阻箱,RF为半导体薄膜压力传感器,C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。
(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值,示数如图(b)所示,对应的读数是 Ω;
(2)适当调节R1、R2、R3,使电压传感器示数为0,此时,RF的阻值为 (用R1、R2、R3表示);
(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小),读出电压传感器示数U,所测数据如下表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压U/mV 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图(c)上描点,绘制U-m关系图线;
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0,电压传感器示数为200 mV,则F0大小是 N(重力加速度取9.8 m/s2,保留2位有效数字);
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1,此时非理想毫伏表读数为200 mV,则F1 F0(填“>”“=”或“<”)。
11.(2022湖南,12)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R0为调零电阻(最大阻值为R0m),Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs+R0m
(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为 (填“×1”或“×10”);
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该 调节(填“向上”或“向下”);
(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的;取走R1,在①②间接入待测电阻Rx,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的,则Rx= Ω。
12.(2021广东,12)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。
(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔 ,调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“0 Ω”处。测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而 。
(2)再按图连接好电路进行测量。
①闭合开关S前,将滑动变阻器R1的滑片滑到 端(选填“a”或“b”)。
将温控室的温度设置为T,电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S,调节滑动变阻器R1,使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S。
再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端,闭合开关S。反复调节R0和R1,使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值R02。断开开关S。
②实验中记录的阻值R01 R02(选填“大于”“小于”或“等于”)。此时热敏电阻阻值RT= 。
13.(2021福建,11)某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00 cm电阻丝的电阻率,该电阻丝的电阻值约为100~200 Ω,材料未知。实验过程如下:
(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为 mm。
(2)对多用电表进行机械调零。
(3)将多用电表的选择开关旋至 倍率的电阻挡(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
(4)将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻挡零刻度线。
(5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端,多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为 Ω。
(6)测量完成之后,将表笔从插孔拔出,并将选择开关旋到“OFF”位置。
(7)实验测得的该电阻丝电阻率为 Ω·m(结果保留3位有效数字)。
14.(2022河北,12)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图1所示。选用的器材有:限温开关S1(手动将其按下,开始持续加热煮饭,当锅内温度高于103 ℃时自动断开,之后不能自动闭合);保温开关S2(当锅内温度高于80 ℃时自动断开,温度低于70 ℃时自动闭合);电饭煲的框架(结构如图2所示)。自备元件有:加热电阻丝R(阻值为60 Ω,用于加热煮饭);限流电阻R1和R2(阻值均为1 kΩ);指示灯L1和L2(2.5 V,0.6 W,当电流低于30 mA时可视为熄灭);保险丝T。
(1)按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 (多选)。
A.按下S1,L1和L2均发光
B.当锅内温度高于103 ℃时,S1自动断开,L1和L2均发光
C.保温过程中,S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D.当锅内温度低于70 ℃时,S2自动闭合,L1发光,L2熄灭
(2)简易电饭煲制作完成后,试用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常。在不拆卸元件的前提下,断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是 (填写各步骤前的字母)。
A.将选择开关旋转到“×100”位置
B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯L1两端的阻值
E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时,将多用电表两表笔与L1两端接触,若指针如图3所示,可判断是 断路损坏;若指针如图4所示,可判断是 断路损坏。(用电路中的元件符号表示)
三年模拟练
应用实践
1.(2024山东聊城期中)如图所示是一种风速测定装置,其中风速表是由电压表改装而成,电源电动势不变,R为定值电阻,R1为滑动变阻器。T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞,活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连,S闭合后,当风速增大时(活塞上方气压变小),下列说法中正确的是 ( )
A.活塞上移,风速表的示数变小
B.活塞上移,风速表的示数变大
C.活塞上移,滑动变阻器R1两端的电压变大
D.活塞上移,风速表的示数不变
2.(2024湖北期中联考)热敏电阻是一种能随温度变化而改变电阻值的电学元件,被广泛用于温度测量、温度控制和电子设备保护等领域。如图甲所示是某实验小组设计的家用热水器的控制电路,R0=50 Ω,R1的阻值随温度的升高而减小,其阻值随温度变化曲线如图乙所示。R2为调温电阻,信号模块通过监测R1和R2两端总电压从而控制加热电路通断,r=10 Ω,则下列说法正确的是 ( )
A.当R2短路,信号模块监测电压数值增大
B.当R2短路,R1和R2消耗总功率一定增大
C.当信号模块临界电压不变时,要使热水器内水温维持一个较高数值,则R2的阻值应调大一点
D.当R2阻值不变时,要使热水器内水温维持一个较高数值,应增大信号模块临界电压
3.(2024山东日照联考)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,R0为定值电阻,R1、R2为滑动变阻器,R1的最大阻值为2R0。四个电表A1、A2、A3和V的示数分别为I1、I2、I3和U,下列说法正确的是 ( )
A.开关S1拨向1时,将R1的滑片从b端滑至a端的过程中,I1先变小后变大
B.开关S1拨向1时,将R1的滑片从b端滑至a端的过程中,U一直变大
C.断开S2,再把开关S1拨向2,将R2的滑片从d端滑至c端的过程中,I2一直变大,I3一直变大
D.断开S2,再把开关S1拨向2,保持R2的滑片处于c、d间某个位置不动,再闭合S2,闭合S2后,I3变小,灯泡L1变暗
4.(2024山东烟台联考)如图甲所示,当滑动变阻器R的滑片P从一端滑到另一端的过程中,两个电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示。已知电流表示数小于0.2 A时,电动机不发生转动,各电表均视为理想电表,电动机电阻不随温度变化而改变。则滑动变阻器R接入电路的最大阻值为 ( )
A.30 Ω B.34 Ω C.36 Ω D.40 Ω
5.(2024重庆南开中学校考)小南按下面图甲所示电路图去测量某金属丝的电阻率,实验过程如下:
(1)用多用电表欧姆“×1”挡粗略测量金属丝电阻,其示数如图乙所示,读数为 Ω。
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,测量结果如图丙所示,读数为d= mm。
(3)通过实验测得金属丝的阻值为4.8 Ω,若用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,则金属丝的电阻率约为 Ω·m(计算结果保留两位有效数字)。
(4)在不损坏电表的前提下,按照图甲所示电路图,将滑动变阻器滑片P从最右端向左滑动,随着滑片P移动距离x的增加,金属丝两端的电压U也随之增加,则在图丁中能正确反映U-x关系的是图线 (选填“a”“b”“c”或“d”)。
6.(2022山东潍坊模拟预测)某科技活动中想利用如图甲所示电路研究某玩具电池的内阻,同时还打算测出某未知电阻Rx的阻值。提供的器材如下:
A.待测电源(电动势E约为6 V)
B.待测电阻Rx
C.电阻箱R(0~999.9 Ω)
D.电压表V1(量程为0~6 V,内阻约为2 Ω)
E.电压表V2(量程为0~3 V,内阻约为1 Ω)
该同学实验过程如下(所有结果均保留两位有效数字):
①按图甲连接好电路。
②合上开关,调节电阻箱的阻值R,读出电压表V1和V2的读数分别为U1和U2,并将R、U1和U2的值填在设计好的表格中(表格未画出)。
③多次重复实验步骤②。
(1)如果纵坐标表示U1,横坐标表示,获得图像如图乙所示,则电源内阻为 Ω。
(2)如果纵坐标表示,横坐标表示R,实验结果的图像如图丙所示,则待测电阻Rx= Ω。由于电压表均不是理想电表,待测电阻的测量值比真实值 (填“大”“小”或“不变”)。
(3)为消除(2)中的系统误差,实验时可以引入辅助电源E',如图丁所示,闭合开关S1和S2,调节电路中的两个滑动变阻器,使灵敏电流计G的示数为0,读出电压表读数为1.78 V,电流表读数为0.22 A,则待测电阻的阻值为 Ω。
7.(2022山东济南一中期中)小杜家里新装修时使用了一批照明卤钨灯泡,如图甲所示,小杜利用多用电表测量该灯泡的电阻。
(1)小杜拿到多用电表后,选好欧姆“×100”挡,红黑表笔短接后指针位置如图乙所示,则他应该调节 (填“S”或“T”或“K”)。
(2)校准之后,用红黑表笔分别接触卤钨灯泡的两脚,发现指针偏角太大,为了使测量结果更准确,则需要更换 (填“×1 k”或“×10”)挡位,正确操作后,指针位置如图丙所示,则该灯泡电阻为 Ω。
丙
(3)小杜翻阅了该产品的说明书,说明书上写着“额定电压220 V,额定功率65 W”,小杜根据计算得知其电阻约为745 Ω,该计算结果与实际测量结果相差较大的主要原因可能是
。
8.(2023河北张家口部分学校阶段测试)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
(1)如图甲所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能。关于此多用电表,下列说法中正确的是 。(选填选项前面的字母)
甲
A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
B.当S接触点2时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
C.当S接触点2时,多用电表处于测量电阻的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
D.当S接触点3时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是红表笔
(2)用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图乙所示。
a.若所选挡位为直流50 mA挡,则示数为 mA。
b.若所选挡位为电阻“×10”挡,则示数为 Ω。
(3)用表盘为图乙所示的多用电表正确测量了一个约15 Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2 kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选择以下必需的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号: 。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“×100”位置
C.把选择开关旋转到“×1 k”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(4)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻线不均匀,分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系,他们分别画出了如图所示的几种图像,其中可能正确的是 。
9.(2022山西太原期中)为测量一段由新材料制成的合金丝的电阻率ρ,小李同学进行了实验,其主要步骤如下:
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径D,结果如图甲所示,则D= mm。
(2)用多用电表的“×10”电阻挡测此合金丝的电阻,发现指针偏转角度过大,则应将选择开关置于 (选填“×1”“×100”或“×1 k”)挡。重新测量前,必须进行的操作是 。
(3)为比较精确地测量合金丝的电阻,该同学设计了图乙所示的电路。根据多用电表的测量结果,他发现其电阻更接近电流表的内阻,故测量时应将a接 (选填“b”或“c”)。
(4)正确连接电路后,调节滑动变阻器触头的位置,发现当电流表的示数为I时,电压表的示数为U,则合金丝电阻的表达式为R= (用物理量的符号表示)。
(5)已知合金丝的长度为L,则其电阻率的表达式为ρ= (用物理量的符号表示)。
10.(2022福建龙岩连城一中月考)某课外兴趣小组利用如图甲所示电路测量多用电表内电池的电动势和欧姆挡“×1”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:多用电表;电流表(量程0~200 mA,内阻为几欧);滑动变阻器(最大阻值30 Ω);导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到欧姆挡“×1”挡,再将红表笔和黑表笔 ,进行欧姆调零。
(2)将图甲中多用电表的黑表笔和 (填“1”或“2”)端相连,红表笔和另一端相连。
(3)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电流表的读数分别为5.0 Ω和150.0 mA。从测量数据可知,电流表的内阻为 Ω。
(4)将滑动变阻器滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图乙所示,这时电流表的示数如图丙所示。多用电表和电流表的读数分别为 Ω和 mA。
(5)多用电表欧姆挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个滑动变阻器串联而成的电路,如图丁所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为 V,将挡位调到欧姆挡“×1”挡时,内部电路的总电阻为 Ω。(结果保留两位有效数字)
迁移创新
11.(2024山东烟台阶段练习)小嘉同学为了探究某充电宝是否像干电池一样有确定的电动势和内阻,设计了如图1所示电路图,R0=0.5 Ω。实验过程中该同学使用了两个数字多用电表。
(1)请按电路图用实线代替导线完成实物图2的连接。
(2)充电宝电量达到100%后,小嘉同学按电路图正确连接电路后进行实验,操作无误后得到6组数据并在坐标纸上描点,请结合数据点在图3上拟合U-I关系图像。该充电宝的电动势E= V,内阻r= Ω。(均保留三位有效数字)
答案与分层梯度式解析
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
综合拔高练
五年高考练
1.ABD 2.B 3.A
1.ABD 开关S闭合后外电路增加了一个并联支路,则通过电源的总电流增大,由U=E-Ir可知路端电压减小,再由I灯=可知通过车灯的电流减小,由P=IE可知电源的总功率增大,故A、B、D项正确,C项错误。
2.B 根据题意,温度计的示数与电流存在一一对应的关系,由欧姆定律可知,I=,由电阻R与温度t的图像关系可知R=kt+b,两式联立可知,I=,即t=-,由此判断,温度t与电流I是非线性关系,且tA应对应较大的电流,故B正确。
3.A 若断开S,则电压表的示数等于电源电动势E,则E=3 V。若闭合S,据串联电路电压分配关系可得=,且U=2 V,R=2 Ω,得出r=1 Ω,故选项A正确。
4.答案 (1)B 1.20 (2)1.50 1.04
解析 (1)电压表测量路端电压,开关需要控制所有元件,则导线a端应该接B接线柱;电压表分度值为0.1 V,读数为1.20 V。
(2)根据已知数据连线作图,根据闭合电路欧姆定律知U=E-Ir,则E=1.50 V,r= Ω≈1.04 Ω。
5.答案 (1)如图所示
(2)1.58 0.64(0.63~0.65均可) (3)2.4 (4)偏小
解析 (1)根据电路图连接实物图,如答案图所示。
(2)根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,由图线与纵轴的交点知E=1.58 V,由图线斜率知内阻r== Ω=0.64 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律得E=I(R+RA+r),因此=R++,由题图(d)知,图线纵轴截距为+=1.9 A-1,解得RA≈2.4 Ω。
(4)本实验测得的干电池内阻值为干电池实际内阻与电压表内阻的并联值,故测量值偏小。
6.答案 ①5 ②a ③2.9 0.80
解析 ①由题意可知,电流表内阻与待测电池组内阻接近,因此电压表应测电路的路端电压,故导线5一端应连接电源正极。
②要保障电路安全,开关闭合时,滑动变阻器接入电路中的电阻应最大,故闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的a端。
③由闭合电路欧姆定律可知,E=U+Ir,可得U=E-Ir,可知电源电动势即图线纵截距2.9 V;电源内阻为图线斜率k的绝对值减去串联电阻阻值(5 Ω),即r=|k|-5 Ω=-5 Ω=0.80 Ω。
7.答案 (1)15.0 (3)R+ (5)1.54 0.7 (6)5
解析 (1)由串、并联电路特点及闭合电路欧姆定律可得,电压表满偏时,电阻箱接入电路的电阻值R=-r= Ω-r>7.5 Ω,可选用15.0 Ω。
(3)E=(R+r)+U
整理可得:
=·R+
(5)图(b)中图线的斜率k=0.034 V-1·Ω-1,即·=0.034 V-1·Ω-1
解得E=1.54 V
图(b)中图线与R=0轴线交点的纵坐标约为b=0.673 V-1,即=0.673 V-1
解得r=0.7 Ω
(6)若电压表为理想电表,同理可得
=R++
即=k,解得E'=1.47 V
由此产生误差×100%≈5%
8.答案 (2)b (4) -(R0+RA)
(5)如图所示
解析 (2)为保护电路,开关闭合前应使电阻丝接入电路中的阻值最大,即金属夹应夹在电阻丝的b端。
(4)由闭合电路欧姆定律,结合电路结构有E=I(r+RA+θr0+R0),整理可得 = θ+ ,故可得k=,d= ,联立解得E= ,r= -(R0+RA)。
(5)现有器材中只有一只电流表,但有一只单刀双掷开关和阻值已知的定值电阻,故考虑采用替代法测电阻,设计电路如答案图,操作步骤为:先将开关置于1,记录下电流表示数I,再将开关置于2,调节金属夹位置,使电流表示数仍为I,记录下电阻丝接入电路部分对应的圆心角θ,则有r0=R0/θ。
9.答案 (1)见解析 (2)C A (3)乙
解析 (1)如果不考虑电表内电阻的影响,则
考虑电表内电阻的影响,则真实情况是
综上解得E'=E,r'=r+RA
(2)图甲电路中,电动势测量准确,而内电阻测量值偏大,故选C;
图乙电路中,电动势、内电阻测量值均偏小,故选A。
(3)电源内电阻r远小于电压表内电阻RV,故选乙。
10.答案 (1)1 000 (2) (3)如图所示
(4)0.018 (5)>
解析 (1)欧姆表的读数为10×100 Ω=1 000 Ω。
(2)当电压传感器示数为0时,根据电桥原理可知
=,得RF=。
(3)利用表格数据描点作图,如答案图所示。
(4)在答案图中找到U=200 mV时,对应的质量m=1.79 g,故压力F0=mg≈0.018 N。
(5)非理想毫伏表测得的电压偏小,即要达到相同的电压,所需压力偏大,则F1>F0。
11.答案 (1)大于 (2)×10 (3)向上 (4)400
解析 (1)因Rm
(2)电源总电压一定时,内阻越大,中值电阻越大,挡位越大,因此S接n时为“×10”挡位。
(3)挡位由“×1”挡位切换至“×10”挡位时,中值电阻变大,电流变小,为使得电流表重新满偏,需增大左侧并联部分等效电阻,根据电阻并联特点,结合各处电阻大小可知,调零电阻的滑片应向上移动。
(4)设电流计满偏时干路电流为I干,欧姆调零时=R内,接入阻值为100 Ω的电阻时=R内+100 Ω,接入Rx时=Rx+R内,解得Rx=400 Ω。
12.答案 (1)短接 减小 (2)①b ②大于 R01-R02
解析 (1)多用电表使用前,需进行欧姆调零,调零时需将红黑表笔短接;多用电表表盘最右侧为电阻零刻度线,故当指针向右侧偏转越大时,代表所测电阻越小。
(2)①对于滑动变阻器的限流式接法,为保护电路,闭合开关前要使其接入电路的阻值最大,故应将滑动变阻器R1的滑片滑到b端。
②根据闭合电路欧姆定律,导线接C端时有I=,U=IR01;导线接D端时有I=,U=I(R02+RT)。两次操作中电压表和电流表的示数分别相等,则有R01=R02+RT,故R01大于R02,RT=R01-R02。
13.答案 (1)1.414 (3)×10 (5)160 (7)3.14×10-4
解析 (1)该电阻丝的直径为d=1 mm+41.4×0.01 mm=1.414 mm;
(3)使用多用电表欧姆挡测电阻时,为了减小误差,应尽可能使指针偏转至刻度盘中央附近,由于该电阻丝的阻值约为100~200 Ω,而表盘中央刻度为15,所以应选择×10倍率的电阻挡;
(5)15~20之间的分度值为1,该电阻丝的电阻值为R=16×10 Ω=160 Ω;
(7)根据电阻定律有R=ρ=ρ,解得该电阻丝的电阻率为ρ=≈3.14×10-4 Ω·m。
14.答案 (1)CD (2)CABDE L1 R1
解析 (1)RL== Ω≈10.4 Ω,S1闭合时,L2与R2串联部分被短路,通过L1的电流I1=≈218 mA>30 mA,故电路中只有L1会发光,故A错误;当锅内温度高于103 ℃时,S1自动断开,此时,电路结构为L2与R2串联在干路中,R1、L1串联后与加热电阻R并联,R并== Ω≈56.6 Ω,此时U并=·U≈11.7 V,流过L1的电流I1=≈11.6 mA<30 mA,流过L2的电流I2=≈206 mA>30 mA,故此时L1不发光,L2发光,故B错误;保温过程中,当温度低于70 ℃,S2自动闭合,电路处于加热状态,当温度达到80 ℃,S2自动断开,故C正确;当温度低于70 ℃时,S2自动闭合,电路结构与S1闭合时情况相同,故D正确。
(2)多用电表使用时,先进行机械调零,使用欧姆挡时,应先选择倍率,再进行欧姆调零,然后开始测电阻,最后将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡,故正确步骤为CABDE。题图3所示阻值为1 060 Ω左右,接近R1与R串联后的阻值,故可判断是L1断路;题图4所示阻值非常小,应该是L1的阻值,又因电饭煲加热和保温功能正常,则可判断是R1断路。
归纳总结 电路故障检测判断方法
(1)判断电路故障常用多用电表的电压挡,因为操作既简便又安全,但要注意量程的选取。可分以下三种情况做出判断。
①如果电压表读数为零,说明在和电压表并联的路段之外有断路,或该并联路段内有短路。
②如果电压表有示数,说明在和电压表并联的电路之外无断路或该并联路段内无短路。
③如果电压表示数等于电源电动势,可能和电压表并联的电路间有断路,而该并联路段之外的电路无断路。
(2)若用电流表判断,则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程,否则会损坏电流表或电源等。
(3)利用欧姆挡检测时要谨慎,必须在确认无电源的情况下使用,而且要将待测元件与电路断开。
三年模拟练
1.B 2.C 3.C 4.A
1.B 由电路图可知,电阻R和R1串联,电压表测R两端的电压,当风速增大时,活塞上方空气的流速变大,大于下方空气的流速,活塞上方压强小,滑片P随活塞上移,R1接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由闭合电路欧姆定律可知I=,则电路中电流变大,由U=IR可知,R两端的电压变大,即电压表(风速表)的示数变大,滑动变阻器R1两端的电压变小。故选B。
2.C 当R2短路,阻值减小为零,信号模块监测电压数值减小,A错误;将R0等效为电源内阻,当R2短路,外电路阻值减小,但无法判断其与电源等效内阻的大小关系,R1和R2消耗总功率变化情况无法判断,B错误;当信号模块临界电压不变时,要使热水器内水温维持一个较高数值,则到临界电压时R1的阻值较小,则R2的阻值应调大一点,C正确;当R2阻值不变时,要使热水器内水温维持一个较高数值,则到临界电压时R1的阻值较小,应减小信号模块临界电压,D错误。故选C。
3.C S1拨向1时,将R1的滑片从b端滑至a端的过程中,I1一直变大,故A错误;S1拨向1时,将R1的滑片从b端滑至a端的过程中,U先变大后变小,故B错误;断开S2,把开关S1拨向2,将R2的滑片从d端滑至c端的过程中,总电阻值一直变小,I2一直变大,I3一直变大,故C正确;断开S2,再把开关S1拨向2,保持R2的滑片处于c、d间某个位置不动,再闭合S2,闭合S2后,I3变大,灯L1两端电压减小,变暗,故D错误。故选C。
4.A 由闭合电路欧姆定律U2=E-Ir,结合图像可知3.4 V=E-0.1 A·r,3.0 V=E-0.3 A·r,联立可得E=3.6 V,r=2 Ω。由图像可知,当电动机不转动时RM= Ω=4 Ω,当电路中电流最小时滑动变阻器R接入电路的电阻最大,Imin=,解得Rmax=30 Ω,故选A。
5.答案 (1)5 (2)0.400 (3)1.0×10-6 (4)d
解析 (1)多用电表读数为5 Ω。
(2)螺旋测微器读数为
d=0+40.0×0.01 mm=0.400 mm
(3)由电阻的决定式R=ρ,又S=π,联立解得ρ=1.0×10-6 Ω·m
(4)根据闭合电路欧姆定律,可得U=IRx=Rx
随着滑片P移动距离x的增加,金属丝两端的电压U也随之增加,但不是线性关系,且增加得越来越快。能正确反映U-x关系的是图线d。
6.答案 (1)6.0 (2)8.0 小 (3)8.1
解析 (1)由电路图结合欧姆定律可知=I,即图乙图线反映的是电源的特性,图线斜率的绝对值表示电源内阻,则内阻r= Ω=6.0 Ω。
(2)根据串联电路的分压原理可知=,整理得==1+,所以纵轴截距为1,图像斜率k== Ω-1= Ω-1,解得Rx=8.0 Ω。电压表V2的分流使得测量的电流偏大,所以待测电阻Rx的测量值比真实值偏小。
(3)实验时可以引入辅助电源E',当辅助回路和测量回路的电流相等时,灵敏电流计G中无电流,利用这一特点,在测量电路中没有电流表的情况下,仍然测得其回路中的电流,从而消除由于电流表的内阻带来的误差,则Rx== Ω=8.1 Ω。
7.答案 (1)T (2)×10 240 (3)见解析
解析 (1)红黑表笔短接后指针没有满偏,说明需要欧姆调零,即调节T旋钮即可。
(2)指针偏角太大,说明挡位选择过大,则应该换用“×10”挡位,根据多用电表读数方法,测量结果为24×10 Ω=240 Ω。
(3)灯泡正常工作时温度很高,使得灯丝电阻率变大,因此其电阻计算结果比测量结果大很多。
8.答案 (1)AC (2)a.21.0 b.2.0×102 (3)BAD (4)AC
解析 (1)由欧姆挡自带电源可知开关在接触点2时为欧姆挡位,电流从红表笔进入电表,从黑表笔流出电表,所以B接的是黑表笔。开关在接触点1时,表头G和R1并联,多用电表处于测量电流的挡位。开关在接触点3时,表头G和R2串联,多用电表处于测量电压的挡位。
(2)50 mA挡的分度值为1 mA,按估读法可读得结果为21.0 mA。欧姆挡的表盘示数为20 Ω,选用倍率为“×10”,故测量结果为2.0×102 Ω。
(3)测量2 kΩ的电阻时需换用“×100”倍率,每换一次倍率均需进行一次欧姆调零,故操作顺序为BAD。
(4)由闭合电路欧姆定律有I=,Rx趋向于无穷大时,电流趋近于0,C正确,D错误。由上式变形得=Rx+,可知-Rx图线是一条直线,且纵截距大于0,A正确,B错误。
9.答案 (1)0.860 (2)×1 欧姆调零 (3)b
(4) (5)
解析 (1)螺旋测微器读数为
0.5 mm+36.0×0.01 mm=0.860 mm
(2)指针偏转角度过大,说明所选倍率偏大,所以应换成“×1”挡。换挡后要重新进行欧姆调零,才能进行测量。
(3)合金丝的电阻与电流表内阻相近,故电流表分压明显,应采用电流表外接法,故应将a接b。
(4)根据欧姆定律,合金丝电阻的表达式为R=
(5)合金丝长度为L,直径为D,阻值为R,由
R=ρ,S=πD2,可得ρ=。
10.答案 (1)短接 (2)2 (3)5.0 (4)10 128 (5)4.4 24
解析 (1)使用多用电表测电阻前,应首先将开关旋至合适倍率的欧姆挡,再将红、黑表笔短接进行欧姆调零。
(2)多用电表电流为“红进黑出”,题图甲中外电路电流由2到1,所以黑表笔应连2端。
(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,多用电表所测电阻为电流表内阻,所以电流表内阻为5.0 Ω。
(4)根据表盘最上面的刻度线读数可知,结果为10×1 Ω=10 Ω,由图丙知电流表读数为128 mA。
(5)由闭合电路欧姆定律得E=I1(rA+R内),E=I2(R外+R内),代入数据解得E≈4.4 V,R内≈24 Ω。
11.答案 (1)见解析 (2)图见解析 5.00 0.370
解析 (1)如图所示
(2)拟合U-I关系图像如图所示
根据闭合电路的欧姆定律可得
U=E-I(R0+r)
结合U-I图像可得
E=5.00 V
r=|k|-R0= Ω-0.5 Ω=0.370 Ω
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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