实验精练 02 电学实验-备考2025年高考物理题型突破讲练
一、实验要注意的几个要点 1.欧姆表的使用注意点
1.(2022高二上·德州期中)欧姆表的内部电路如图所示,已知电流计的电阻为Rg,滑动变阻器接入电路的阻值为R0,电源的电动势和内阻分别为E、r.下列说法正确的是( )
A.欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律
B.电路图中左侧的表笔为黑表笔
C.欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度
D.欧姆表表盘的中间刻度值为
2.(2023高二上·成都期中)如图甲是多用电表内部结构示意图,图乙是刻度盘,通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连,以改变电路结构,分别成为电流表、电压表和欧姆表,下列说法正确的是( )
A.A是黑表笔、B是红表笔
B.作电流表时1比2量程大,作电压表时6比5量程小
C.当选择开关与3或4相连是欧姆表,测量电阻之前需欧姆调零
D.如图乙所示的指针位置,若选择的电阻×10挡,读数为180;若选择的直流电压10V挡,读数为6.20V
3.(2022高二上·安丘期中)用多用电表测电阻,其欧姆挡的四个挡位分别为“×1”“×10”“×100”“×1k”,某同学把选择开关旋到“×100”挡,进行欧姆调零后测量一未知电阻,发现指针偏转角很小,为了减小误差,他应该( )
A.换用“×1k”挡,不必重新进行欧姆调零
B.换用“×10”挡,不必重新进行欧姆调零
C.换用“×1k”挡,必须重新进行欧姆调零
D.换用“×10”挡,必须重新进行欧姆调零
4.(2022高二上·辽宁期中)欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的,有关欧姆表的使用和连接,正确的叙述是( )
A.测电阻前要使红黑表笔相接,进行机械调零,使表头的指针指欧姆零刻度处
B.实验结束,拔出红黑表笔,选择开关可以停在任意位置
C.测电阻时,表针偏转角度越大,待测电阻值越大
D.红表笔与表内电池的负极相接,黑表笔与表内电池的正极相接
二、实验要注意的几个要点 2.测定金属的电阻率的实验
5.(2024高三上·平凉月考)海口市高中生学习小组设计了一个测量金属棒电阻率的实验方案:
(1)利用螺旋测微器和游标卡尺分别测量金属棒的直径和长度,测量结果分别如图(a)和(b)所示,则该金属棒的直径d= mm,金属棒的长度为L= cm。
(2)用多用电表粗测金属棒的阻值:将多用电表的功能旋钮调至“100Ω”挡并进行一系列正确操作后,指针静止时如图所示,则金属棒的阻值约为 Ω。
(3)用伏安法精确地测量金属棒的阻值,实验室提供器材如下:
A.金属棒
B.两节干电池:电源电压3V
C.电流表A1:满偏电流6mA,内阻为50Ω
D.电压表V1:量程0~3V,内阻约为22kΩ
E.滑动变阻器R:阻值范围为0~50Ω
F开关、导线若干
为减小测量误差,实验电路应采用下列电路方案 (选填“甲”,“乙”“丙”“丁”)更合理。
若此时电压表的读数为2.50V,电流表的示数为3.125mA,根据你选择的电路图可得:金属棒的电阻R= Ω,测量金属棒的电阻 具有系统误差(选填“有”或者“没有”),由此可以求得金属棒电阻率。
6.(2024高三上·越秀月考)要测量一电源的电动势略小于和内阻约,现有下列器材:电压表、电阻箱,定值电阻,开关和导线。某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电路。
(1)实验小组同学计划用作图法处理数据,同学们多次调节电阻箱阻值,读出电压表对应的数据,建立坐标系并描点连线得出了如图乙所示的图像,图像纵坐标表示,图像的横坐标表示电压表读数的倒数。若所得图像的斜率为,图像的延长线在纵轴上的截距为,则该电源的电动势 ,内阻 。用和表示
(2)利用上述方法测出的测量值和真实值相比, , 填“大于”等于”或“小于”
某同学又用这个电源设计了测量一元硬币电阻率的实验。
(3)先用螺旋测微器测量硬币的厚度,然后用游标卡尺测量硬币的直径,螺旋测微器和游标卡尺的示数如图和图所示,则硬币的厚度 ,直径
(4)将硬币的正反两面连入电路,并与一阻值为的定值电阻串联,利用伏安法测量电阻,若测得流经硬币的电流为,硬币和两端的总电压为,则硬币材料的电阻率 结果用、、、、表示。
7.(2024高三上·贵港月考)物理兴趣探究小组想对学校生活区的直饮水水质进行检测,通过搜索发现直饮水的标准与电导率有关。电导率与水中溶解的离子浓度有关,电导率越低,导电粒子越少,表明水的纯净度越高,高品质直饮水的电导率()应满足10微西门子每厘米()以下。已知:电导率()和电阻率()都是衡量水导电能力的一个指标,它们之间的关系是倒数关系,国际单位中,电导率的单位是西门子每米(S/m),而电阻率的单位是欧姆米(Ω·m)。小组将采集的水样注满绝缘性能良好的圆柱形容器,容器两端用金属圆片电极密封,测得该容器两电极间长度为15cm,内径圆面积为,除待测水样外,实验室还提供如下器材:
A.电流表A(量程,内阻约为100Ω)
B.电压表V(量程0~6V,内阻为10kΩ)
C.滑动变阻器,阻值范围0~20Ω,允许的最大电流2A
D.滑动变阻器,阻值范围0~100kΩ,允许的最大电流0.5A
E.电阻箱
F.电源E(电动势为20V,内阻约2Ω)
G.开关和导线若干
(1)实验小组用多用电表的欧姆挡估测水样的电阻,选择挡位,如图甲所示,读数为 kΩ;
(2)实验小组设计如图乙的电路准确测量水样电阻,根据实验要求,要将电压表V量程扩大为原来的3倍,应把电阻箱的阻值调为 kΩ,其中滑动变阻器选择 (填“”或“”);
(3)将实验中测得的电压表V的读数U和电流表A的读数I,在坐标系中描点连线,结果如图丙所示,则水样的电阻 kΩ;
(4)为了判断该水样是否符合高品质直饮水的电导率指标,计算出该水样的电导率 。
8.(2024高三上·金华模拟)某实验小组准备利用图乙中的电路测量某圆柱体合金的电阻率,实验步骤如下。
(1)测量合金的直径和长度。其中,游标卡尺测量合金长度的情况如图甲所示,读数为 cm。
(2)如图乙是本次实验部分电路,为了准确测出合金的阻值,需要先测出电压表的内阻,选择将导线c和 (选填“a”或“b”)点相连。断开开关,闭合开关,电流表、电压表示数如图丙所示,读出此时电流表示数为 mA,可知电压表的内阻为 Ω(保留四位有效数字) 。
(3)实验小组在选择滑动变阻器时,用阻值为10Ω和500Ω的两个滑动变阻器分别进行实验,并测出电压表示数U和滑片到变阻器左端距离x,绘制成图丁表格,图中a线代表的是最大阻值为 (选填“10”或“500”)Ω的滑动变阻器U-x图。
(4)若实验测出的合金直径为d,长度为l,电压表内阻为。导线c与导线a相连,闭合开关,并记录电压表示数U和电流表示数I,合金电阻率ρ= (用题中字母和π表示)。
三、实验要注意的几个要点 3.测定电源的电动势和内阻常用的方法
9.(2025·河南模拟)现测量电源的电动势约为和内阻。可以选用的器材有:滑动变阻器最大阻值为,定值电阻阻值,电压表量程,内阻很大,电流表量程和量程,开关,导线若干等。电路原理图如图所示。
(1)将图中的实物图连接完整 ,其中电流表应选择 。填“”或“”
(2)实验中将滑动变阻器滑片置于两个不同位置时,电压表和电流表的示数分别为,则电源电动势 ,内阻 用和表示
10.(2025·四川模拟) 某实验小组欲测量某化学电池的电动势,实验室提供器材如下:
待测化学电池(电动势1~1.5V,内阻较小);
微安表(量程100μA),内阻约1500Ω);
滑动变阻器R0(最大阻值25Ω);
电阻箱R1(0~9999Ω);
电阻箱R2(0~999.9Ω);
开关S、导线若干。
(1)该小组设计的实验方案首先需要扩大微安表的量程。在测量微安表内阻时,该小组连接实验器材,如图1所示闭合S前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“a”或“b”);闭合S,滑动P至某一位置后保持不动,调节电阻箱R1,记录多组R1的阻值和对应微安表示数,微安表示数用国际单位制表示为I1后,绘制图像,拟合直线,得出,可知微安表内阻为 Ω;
(2)为将微安表量程扩大为25mA,把微安表与电阻箱R2并联,并调整R2的阻值为 Ω(保留1位小数);
(3)微安表量程扩大后,按图2所示电路图连接实验器材。保持电阻箱 (选填“R1”或“R2”)的阻值不变,闭合S,调节电阻箱 (选填“R1”或“R2”)的阻值R,记录多组R和对应微安表示数,计算得出干路电流I2后,作图像,如图3所示可知化学电池的电动势为 V(保留2位小数)。
11.(2024高二上·四川期末)某课外小组在参观工厂时,看到一不再使用被回收的电池,同学们想用物理课上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻,为了方便读数和作图,他们给电池串联了一个阻值为R0=5.0Ω的定值电阻。
(1)按如图甲所示的电路进行连接后,发现aa'、bb'和cc'三条导线中有一条内部断开的导线。现将开关S闭合,用多用电表的电压挡先测量ab'间的电压,读数不为零,再测量aa'间的电压,发现读数仍不为零,则导线 (填“aa'”“bb'”或“cc'”)是断开的。
(2)排除故障后,通过多次改变滑动变阻器滑片的位置,得到电压表V和电流表A的多组U、I数据,作出图像如图乙所示由图像可得电池的电动势E= V,内阻r= Ω。(均保留2位有效数字)
(3)把小灯泡L和R=8.1Ω的定值电阻与此电池串联,连接成如图丙所示的电路,已知小灯泡L的伏安特性曲线如图丁所示,闭合开关S,则小灯泡的功率约为 W(保留2位小数)。
12.(2024高二上·靖远期末)用电流表和电压表测量某干电池组的电动势和内阻,电路图如图甲所示。
(1)根据所给实物器材在图丙中连线 。
(2)由图乙知,该电池组的电动势为 V,电源内阻为 Ω。(结果均保留2位小数)
(3)由于上述实验存在系统误差,测出的电池组的电动势 ,内阻 。(均选填“偏大”或“偏小”)
13.(2024高三上·广州模拟)某同学制作“橘子电池”后,设计了图(a)电路测量其电动势E和内阻r。电压传感器可视为理想电压表。
(1)根据图(a)完成图(b)实物连线 ;
(2)闭合开关S,多次调节电阻箱,记录电阻箱阻值R和相应的电压传感器读数U;
①某次实验电阻箱的示数如图(c),其电阻大小为 Ω;
②根据实验数据作出的图像如图(d),则“橘子电池”电动势E = V,内阻r = kΩ。(结果均保留三位有效数字)
(3)若仅提供如下规格的电表:
电压表V1(量程3 V,内阻约为3 kΩ);
电压表V2(量程15 V,内阻约为10 kΩ);
电流表A1(量程0.6 A,内阻约为0.5 Ω):
微安表A2(量程300 μA,内阻约为100 Ω);
为了较为准确地测出“橘子电池”的电动势和内阻,下列电路中最合适的是_______
A. B.
C. D.
四、保护电阻的应用技巧
14.(2025·内蒙古模拟) 某同学为测量待测电阻的阻值,设计了如图(a)所示的电路。所用器材有:毫安表(量程0~100mA)、定值电阻(阻值25Ω)、滑动变阻器R、电源E、开关和导线若干。
(1)图(b)是该同学的实物连接图,只更改一根导线使之与图(a)相符,该导线是 (填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)将电路正确连接后,该同学进行了如下操作:
①将滑动变阻器的滑片置于变阻器的 (填“左”或“右”)端,闭合开关;
②调节滑动变阻器滑片至某一位置,此时毫安表示数为80mA;
③断开,此时毫安表示数为60mA;
④再断开,此时毫安表示数为52mA。
根据以上数据,求得的阻值为 Ω(结果保留1位小数)。
(3)根据上述实验方案,毫安表内阻对的测量值 (填“有”或“无”)影响。
15.(2024高三下·潍坊月考) 某实验小组为测量电流表内阻和蓄电池的电动势及内阻,设计了如图甲所示电路,所用器材如下:
电流表(量程0~120mA,内阻未知);电流表(量程0~0.6A,内阻约1Ω);
定值电阻;定值电阻;
电阻箱(阻值0~99.99Ω);蓄电池(电动势约为6V,内阻约1Ω);
开关两个和导线若干。
(1)调节电阻箱到最大阻值,断开,闭合。逐次减小电阻箱的电阻,观察并记录电流表和示数及电阻箱的读数,某同学发现两表指针偏转角度总是相同,则的内阻为 Ω;
(2)闭合开关。重新测量并纪录了多组电流表读数与电阻箱阻值R,并作出图像如图乙,则电源的电动势为 V,内阻为 Ω(结果均保留2位有效数字);
(3)测出电源电动势和内阻后,该同学根据闭合前记录的数据,作出电流表的电流的倒数与电阻箱电阻R的图像(图像),则该同学 (填“能”或“不能”)计算出电流表的内阻。
16.(2024高三下·安徽模拟)某同学为了测量一根粗细均匀的金属丝的电阻率,设计了如图甲所示的电路,电路中的ab是一段金属丝。
除金属丝外,实验室提供的器材还有:
A.电源(电动势,内阻未知)
B.电流表(量程0~0.6A,内阻未知)
C.定值电阻(阻值5Ω)
D.定值电阻(阻值100Ω)
E.开关、导线若干
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,应该在 (填“同一”或“不同”)位置测量3次,取平均值。某次示数如图乙所示,则金属丝的直径为 mm;
(2)为了准确、方便的测量电路中的电流,定值电阻应选择 (填“”或“”);
(3)闭合开关S,将金属夹从金属丝的最左端a逐渐向右移动,依次记下相应的滑片到a端的距离和对应的电流表的示数,利用测量的多组、,做出图像,测得图像直线的斜率为k,若不考虑温度的变化,则金属丝电阻率的测量值 (用d、E、k表示);
(4)若图像的纵截距已知,为测出电流表的内阻,还需要测量 。(用文字表述)
17.(2024高三下·蚌埠模拟) 某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表(量程为,内阻约为2500Ω)的内阻。可使用的器材有:滑动变阻器R(最大阻值为20Ω);电阻箱(最大阻值为9999.99Ω);电源E(电动势约为1.5V);定值电阻(的阻值为250Ω,的阻值为2500Ω);定值电阻(阻值为2500Ω),灵敏电流计G(电流从+接线柱流入时,指针正向偏转),开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)应选 (填“”或“”)。
(2)闭合开关前,应将R的滑片移至 (填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S,将R的滑片置于适当位置,再反复调节,使 ,则微安表的内阻与 (填“”“”或“”)的阻值相等。
(4)若发现灵敏电流计G指针位于乙图所示位置,应 (填“增大”或“减小”)电阻箱的阻值。
18.(2023高二上·吕梁期中)兴趣小组要测量两节干电池组成的电池组的电动势和内阻,实验室提供了以下实验器材:
A.两节干电池组成的电池组
B.电流表:量程,内阻
C.电流表:量程,内阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.定值电阻
G.滑动变阻器
H.导线与开关
(1)实验时设计了如图甲所示电路,需要先将电流表改装成量程为的电压表,将电流表量程扩大为,另一定值电阻作为保护电阻,则三个定值电阻选择为: ; ; (均填器材前面的字母).
(2)在图示乙器材中按照电路图连接成测量电路 .
(3)电路连接准确无误后,闭合开关,移动滑动变阻器,得到多组电流表的示数,作出了图像如图丙所示,则电池组电动势 V;内阻 .(小数点后保留两位)
(4)用本实验电路进行测量,仅从系统误差方面分析,电动势及内阻的测量值均 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值.
五、电流表内、外接法的区分与选择
19.(2024高二上·拱墅期中)如图所示,某同学测量未知电阻R时,让电压表的一端接在A点,另一端先后接到B点和C点,他发现电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,则下列说法中正确的是( )
A.应选择电流表内接电路,测量值等于真实值
B.应选择电流表内接电路,测量值大于真实值
C.应选择电流表外接电路,测量值大于真实值
D.应选择电流表外接电路,测量值小于真实值
20.(2024高二上·月考) 用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻,电路图如图甲所示,由实验中测得的数据描绘的图像如图乙所示,以下说法正确的是( )
A.电池的电动势约为,内阻约为
B.考虑电表内阻对实验的影响,由图甲可知,误差来源于电压表有分流作用
C.滑动变阻器滑片滑至最左端时,流过电流表的电流为
D.考虑电表内阻对实验的影响,由图甲可知,所测电池的内阻应偏大
21.(2024高二下·衡阳开学考)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中有如下器材:
在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中。
①备有如下器材:
A.干电池1节;
B.滑动变阻器(0~20Ω);
C.滑动变阻器(0~1kΩ);
D.电压表
E.电流表
F.开关、导线若干
(1)其中滑动变阻器应选 ;选填器材前的字母
(2)请根据甲电路图完成乙实物图的连接;
(3)某同学根据实验数据画出的图像如图丙所示,由图像可得电池的电动势为 ,内电阻为 ;
(4)本实验产生系统误差的主要原因是 。
22.(2024高二上·十堰月考)利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内电阻,要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路图是图中的 (填“甲”或“乙”)。
(2)现有电压表(0-3V)、电流表(0-0.6A)、滑动变阻器()、开关和导线若干,某位同学完成实验,记录了6组数据,并画出了图线如图丙所示,根据此图可得出干电池的电动势 ,内阻 。(结果均保留2位有效数字)。
(3)若采用另外一种接法,内阻的测量值 真实值,电动势的测量值 (填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
23.(2024高二上·常德期末)用电流表和电压表测一个电阻值约为、额定功率为的电阻的阻值,备用器材有:
量程,内阻约为的电流表
量程,内阻约为的电流表
量程,内阻约为的电压表
量程,内阻约为的电压表
量程,内阻约为的电压表
直流稳压电源两端的输出电压为
滑动变阻器,阻值范围,允许最大电流
待测电阻,开关和导线若干
(1)为了测量准确,电压表应选__,电流表应选__填写仪器前的序号
(2)在下图方框内画出实验电路图 .
(3)若测量值为测,真实值为真,那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下,测 真选填“大于”、“等于”或“小于”。
六、破鼎提升
24.(2024高二上·黑龙江期中)实验“测电源电动势和内阻”。如图所示,图1和图2为测电源电动势和内阻的两种电路,图3和图4为误差分析图像,由于电流表和电压表都不是理想电表,所以测量结果存在系统误差。
(1)测量电源电动势和内阻,为了减小系统误差,应采用 (填写“图1”或“图2”)所示电路。
(2)关于图1和图2所示的电路,下列说法正确的是
A.图1,原理上电动势和内阻的测量值都偏小
B.图1,产生系统误差的原因是电流表的分压作用
C.图2,原理上电动势和内阻的测量值都偏大
D.图2,产生系统误差的原因是电流表的分压作用
(3)图3是用 (填写“图1”或“图2”)电路处理的结果,其中图线 (填写“①”、或“②”、或 “③”、或“④”)表示真实图线;
(4)图4是用 (填写“图1”或“图2”)电路处理的结果,其中图线 (填写“①”、或“②”、或 “③”、或“④”)表示测量图线。综合利用图3与图4,可消除因电表不理想而引起的系统误差。
25.(2024高三上·丰城月考)某实验小组为了测量一个量程为3V的电压表的内电阻RV,设计了以下实验方案,甲图为实验电路图,图中电压表为待测电压表,R为电阻箱。
(1)小明实验步骤如下:先将电阻箱电阻调至0,闭合开关S,电压表读数如图乙所示,读出此时电压U1= V;然后调节电阻箱的阻值至适当值,读出电阻箱阻值R和此时电压表的电压U2,忽略电源内阻,则电压表电阻的测量结果Rv= (用符号U1、U2和R表示);如果考虑电源内阻,则测量结果RV与真实值比较 (选填“偏大”或“偏小”)。
(2)小李实验步骤如下:闭合开关S,多次调节电阻箱,读出电阻箱阻值R及对应电压表的电压U,作出图象如图丙所示,不考虑电源内阻,从图象可知电压表内阻的测量值为 Ω;如果已知电源内电阻为r(Ω),则电压表内阻的真实值为 Ω。
26.(2024高三下·黄冈模拟)某学习小组在研究“测量干电池的电动势和内阻”和“测量金属丝电阻率”两个实验时,先设计如图甲所示电路, MN 为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝,横截面积为 S。调节滑片P,记录电压表示数 U、及对应的PN长度x,绘制出图乙所示的图像,图像与纵轴截距为,斜率绝对值为。用同一根金属丝MN和同一个电源又设计了如图丙所示电路,调节滑片P,记录电流表示数I、及对应的PN长度x,绘制出图丁所示的图像,图像与纵轴截距为,斜率绝对值为。
(1)若不考虑电表内阻影响,则电池的电动势 ,内阻 ,金属丝的电阻率 均选用,、、S表示
(2)实验中因电压表内阻的影响,电动势测量值 填“大于”“等于”或“小于”真实值;本实验电流表内阻对电源内阻的测量 填“有”或“没有”影响。
27.(2024高三下·金华模拟) 某同学想要测量一新材料制成的粗细均匀电阻丝的电阻率,设计了如下的实验。
(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,示数如图甲所示,测得其直径 mm。
(2)用多用电表粗测电阻丝的阻值。选择旋钮打在“×100”挡,进行欧姆调零后测量,指针静止时位置如图乙所示,此测量值为 Ω。
(3)为了精确地测量电阻丝的电阻,实验室提供了下列器材:
A.电流表(量程500μA,内阻)
B.电流表(量程10mA,内阻约为0.1Ω)
C.滑动变阻器(,额定电流0.5A)
D.滑动变阻器(,额定电流1A)
E.电阻箱R(阻值范围为)
F.电源(电动势3.0V,内阻约0.2Ω)
G.开关S、导线若干
①实验小组设计的实验电路图如图丙所示,开关闭合前,滑动变阻器滑片应位于 端(选填“最左”、“最右”或“居中”)。由于没有电压表,需要把电流表串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值 Ω。滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
②正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器测得电流表的示数为,电流表的示数为,测得电阻丝接入电路的长度为L,则电阻丝的电阻率 (用题中所给或所测得的物理量的符号表示)。
28.(2024高三下·成都模拟) 某校物理实验小组要测一未知电阻的阻值,要求尽可能精确测量。
(1)为便于设计电路,该实验小组先用多用电表粗测的阻值,选用欧姆表×10倍率测量,发现指针偏转过小,为了较准确地进行测量,应该选择 倍率(选填“×100”、“×1”),并重新进行欧姆调零,正确操作并读数,若这时刻度盘上的指针位置如图所示,则测量结果是 ;
(2)实验室提供了如下实验器材:
A.电源E(电动势为12V,内阻不计);
B.电压表V(量程为15V,内阻约为);
C.电流表(量程为30mA,内阻约为);
D.电流表(量程为20mA,内阻约为);
E.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流为1A);
F.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流为0.5A);
G.开关及导线若干。
为尽可能准确测量的阻值,实验小组设计了如图所示的电路,实验过程如下:
①正确连接实验电路后,调节滑动变阻器、的滑片至适当位置:
②断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器、的滑片,使电流表的示数恰好为电流表示数的三分之二,记录此时电压表V的示数和电流表的示数;
③保持滑动变阻器不变,再闭合开关,记录电压表V的示数和电流表的示数;
④根据以上测量数据可得 。该实验也可测得电流表的内阻 (用、、、表示)。
⑤该方案测得的阻值和真实值相比 。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
七、直击高考
29.(2024·山东)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为 mm;
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 (填“1”或“2”)端;
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯图像如图丙所示,求得电阻 Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率 (填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
30.(2023·北京)
(1)用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法,已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V,在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直径 。
(2)采用图1所示的电路图来测量金属丝的电阻率。
实验时,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应处在 (填“M”或“N”)端。
(3)按照图1连接实物图,如图2所示。闭合开关前检查电路时,发现有一根导线接错,该导线为 (填“a”“b”或“c”)。若闭合开关,该错误连接会带来的问题有 。
31.(2023·全国乙卷)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻(阻值)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:
⑴实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。
⑵将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流I= ,金属丝的电阻 。(结果均用、、表示)
⑶继续微调R,重复⑵的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:
() 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
() 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
⑷利用上述数据,得到金属丝的电阻。
⑸用米尺测得金属丝长度。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为 mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与d相等。
⑹由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 。(保留2位有效数字)
32.(2022·全国甲卷)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E(电动势 ,内阻很小),电流表 (量程 ,内阻约 ),微安表 (量程 ,内阻 待测,约 ),滑动变阻器R(最大阻值 ),定值电阻 (阻值 ),开关S,导线若干。
(1)在答题卡上将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图
(2)某次测量中,微安表的示数为 ,电流表的示数为 ,由此计算出微安表内阻 Ω.
33.(2022·北京)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)用电压表(内阻约为)和电流表(内阻约为)测量一个电阻的阻值(约为)。要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值,下列实验步骤正确的操作顺序为 (填各实验步骤前的字母)。
A .将选择开关置于“”位置
B .将选择开关置于“”位置
C .将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开
D .将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”
(3)图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找故障,在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d 时,电压表没有示数。若电路中仅有一处故障,则______________(选填选项前的字母)。
A.导线断路 B.滑动变阻器断路
C.导线断路 D.滑动变阻器短路
34.(2022·福建)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像
单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时 V。
(3)根据测得数据,作出和图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势 ,内阻 。(结果均保留两位小数)
(4)由图丁可知 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得电源内阻更接近真实值。
(5)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。
35.(2022·湖北)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。
(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为 mm。再用游标卡尺测得其长度L。
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,实验数据见下表。
R/Ω I/A /A-1
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据,在图丙中绘制出 -R图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得Rx= Ω(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ= 得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示) 。
(3)该小组根据图乙的电路和图丙的 -R图像,还可以求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留2位有效数字)
(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
36.(2022·山东)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材:
干电池E(电动势 ,当阻未知);
电流表 (量程 ,内阻为 );
电流表 (量程 ,内阻为 );
定值电阻 (阻值为 );
滑动变阻器R(最大阻值为 );
待测电阻 ;
开关S,导线若干。
测量电路如图所示。
(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到值最大一端。将定值电阻 接入电路;闭合开关,调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的 处。该同学选到电流表为 (填“ ”或“ ”);若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 。
(2)断开开关,保持滑片的位置不变。用 替换 ,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的 处,则 的测量值为 。
(3)本实验中未考虑电池内阻,对 的测量值 (填“有”或“无”)影响
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的,A符合题意;
B.电流从红表笔进,黑表笔出,B不符合题意;
C.“∞”刻度在刻度盘的最左端,C不符合题意;
D.当欧姆表指针指在中间位置时
所以
即中间刻度值为
D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成,电流从红表笔进,黑表笔出,结合闭合电路欧姆定律得出中间刻度值。
2.【答案】C
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】AC、当选择开关与3、4相连时,多用电表是欧姆表,测量电阻之前需欧姆调零。内置电源的正极应与黑表笔相连,电源的负极应与红表笔相连,所以A为红表笔,B为黑表笔。故A错误,C正确;
B、当选择开关与1、2相连时,多用电表是电流表,接1时并联电阻较小,电流表的量程较大;当选择开关与5、6相连时,多用电表是电压表,接6时串联电阻较大,电压表的量程较大。故B错误;
D、如图乙所示的指针位置,若选择的电阻×10Ω挡,读数为180Ω;若选择直流电压10V挡,最小分度为0.2V,根据读数规则可知,指针读数为4.60V。故D错误。
故答案为:C。
【分析】掌握多用电表的工作原理以及使用方法和操作步骤。内置电源的正极应与黑表笔相连,电源的负极应与红表笔相连。
3.【答案】C
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】欧姆表的零刻度在最右边,指针偏转角小,说明被测电阻大,因此,要换大挡位×1k,且要重新欧姆调零。
故答案为:C。
【分析】根据欧姆表的读数原理得出偏角太小说明倍率太小,每次调节倍率后都要欧姆调零。
4.【答案】D
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】A.测电阻前要使红黑表笔相接,进行欧姆调零,使表头的指针指欧姆零刻度处,A不符合题意;
B.实验结束,拔出红黑表笔,选择开关可以OFF档或者交流最大档位,B不符合题意;
C.欧姆表零刻度在右侧,从右向左刻度增大,测电阻时,表针偏转角度越大,表示指针偏向右侧小刻度处,则待测电阻值越小,C不符合题意;
D.多用电表的电压档、电流档、欧姆档共用同一个表头,电流只允许从红表笔流入黑表笔流出,故红表笔与表内电池的负极相接,黑表笔与表内电池的正极相接,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】测量电阻前应该进行欧姆调零;实验结束选择开关应该停止OFF挡或交流电压的最大挡位;测量电阻时,表针的偏转角度越大待测电阻越小。
5.【答案】(1)1.848;5.015
(2)700
(3)丙;750;没有
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】本题考查了螺旋测微器、游标卡尺和欧姆表的读数规则,考查电阻率的测量,要明确实验的原理,能够根据实验原理选择实验器材,掌握欧姆定律的运用,能够正确分析实验误差。
(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,金属棒的直径
游标卡尺为20分度,其精确度为0.05mm,
金属棒的长度为
(2)欧姆表盘可知,金属棒的阻值
(3)由于电流表内阻已知,因此采用电流表内接法,由于滑动变阻器阻值小于待测电阻,故才用分压式解法,故选丙图;
根据
由于消除了电流表的影响,因此没有系统误差。
【分析】(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,根据螺旋测微器的读数规则读数;20分度的游标卡尺的精确度为0.05mm,根据游标卡尺的读数规则读数;
(2)根据欧姆表的读数规则读数;
(3)根据电动势的值选择电压表,根据欧姆定律估算电路中的电流,选择电流表;由于电流表内阻已知,因此电流表采用内接法,滑动变阻器的阻值较小,因此采用分压式接法;根据欧姆定律求解待测电阻;根据实验原理结合得到待测电阻的表达式分析实验误差。
(1)[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm,金属棒的直径
[2]游标卡尺为20分度,其精确度为0.05mm,
金属棒的长度为
(2)欧姆表盘可知,金属棒的阻值
(3)[1]由于电流表内阻已知,因此采用电流表内接法,由于滑动变阻器阻值小于待测电阻,故才用分压式解法,故选丙图;
[2]根据
[3]由于消除了电流表的影响,因此没有系统误差。
6.【答案】;;小于;小于;1.840;2.500;
【知识点】导体电阻率的测量;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】
(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律,可得
整理得
所以结合图像可得
,
所以
,
(2)
[1][2]根据题意可知,实验误差来源于电压表内阻分流的影响,根据等效电源的知识可知
,
故
,
(3)
[1]螺旋测微器读数为
[2]游标卡尺读数为
(4)
根据
则
【分析】
(1)根据闭合电路欧姆定律得出电动势与路端电压和外电路电阻间的关系式,变形为图乙所示函数表达式,结合数学知识求解电动势与内阻;
(2)根据等效电源的知识,将电压表与电源看成一个新的电源,电动势测量值即为电压表的示数即偏小,内阻测量值即为电压表内阻与电源内阻并联值即偏小。
(3)根据螺旋测微器读数和游标卡尺读数规则读出硬币的厚度与直径,根据电阻定律求出其电阻率。
7.【答案】(1)190
(2)20;
(3)200
(4)15
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据指针示数以及所选档位,用多用电表的欧姆挡估测水样的电阻19×10kΩ=190kΩ;
(2) 根据实验要求,要将电压表V量程扩大为原来的3倍,则电阻箱的分压等于电压表量程的两倍,即电阻箱的阻值为电压表内阻的2倍,即电阻箱的阻值调为20kΩ;
其中滑动变阻器要接成分压电路,则应该选择阻值较小的;
(3)根据欧姆定律求解水样的电阻
(4)根据电阻定律
解得该水样的电导率
【分析】(1)读数等于档位乘以指针示数;
(2)电阻箱的阻值为电压表内阻的2倍,滑动变阻器应该选择阻值较小的变阻器;
(3)根据欧姆定律求解水样的电阻 ;
(4)根据电阻定律计算出电导率的大小,并分析出水样的合格与否。
(1)用多用电表的欧姆挡估测水样的电阻19×10kΩ=190kΩ;
(2)[1][2]要将电压表V量程扩大为原来的3倍,则电阻箱的分压等于电压表量程的两倍,即电阻箱的阻值为电压表内阻的2倍,即电阻箱的阻值调为20kΩ;
其中滑动变阻器要接成分压电路,则应该选择阻值较小的;
(3)水样的电阻
(4)根据
解得该水样的电导率
8.【答案】(1)2.325
(2)a;0.90;2667
(3)10
(4)
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】 本题考查电学实验的分压接法使用及电表的读数等,考查比较全面,要从实验原理和注意事项以及数据处理等各方面全面把握。
(1) 游标卡尺为20个小刻度,精度为0.05mm,主尺读出地整数mm,游标尺上第5个格与主尺刻度线重合,游标卡尺读数
游标卡尺读数不用估读。
(2)先测出电压表的内阻,需要知道通过电压表的电流,所以将电流表与电压表串联,选择将导线c和a点相连。读出此时电流表示数为
电压表的内阻为
(3)图线a随滑片移动过程中,电压表示数变化较大,说明定值电阻与滑动变阻器左侧部分并联变化较大,说明滑动变阻器阻值较小,即最大阻值为的滑动变阻器。
(4)由电阻定律可知
根据电阻的决定式可知
联立解得
【分析】(1)游标卡尺读数不用估读,但要注意主尺读数的单位;
(2)根据伏安法求解电压表的内阻;
(3)采用小阻值变阻器,滑片移动过程中,电表示数变化比较均匀;
(4)根据电阻的决定式即电阻定律分析。
(1)游标卡尺读数
(2)[1]先测出电压表的内阻,需要知道通过电压表的电流,所以将电流表与电压表串联,选择将导线c和a点相连。
[2]读出此时电流表示数为
[3]电压表的内阻为
(3)图线a随滑片移动过程中,电压表示数变化较大,说明定值电阻与滑动变阻器左侧部分并联变化较大,说明滑动变阻器阻值较小,即最大阻值为的滑动变阻器。
(4)由电阻定律可知
根据电阻的决定式可知
联立解得
9.【答案】(1);
(2);
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】在测定电源电动势和内阻实验中作图处理数据时,由于干电池内阻较小使得路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,由此描点绘图,如图甲所示,这样图线未布满整个坐标纸,斜率的计算误差大.为作图方便,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,
(1)根据电路图可得实物连接图如图所示
电路中的最大电流
为了减小误差,电流选择量程为0~0.6A的。
(2)根据闭合电路欧姆定律有
联立可得
【分析】(1)根据电路图进行实物连线,结合估算的最大电流选择电流表;
(2)根据闭合电路的欧姆定律列式联立求解电源电动势和内电阻。
10.【答案】(1)a;1619
(2)6.5
(3)R2;R1;1.16
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1) 如图1所示滑动变阻器采用的是分压式接法,为保护电路,闭合S前滑动变阻器的滑片P应置于a端。因微安表内阻内阻约1500Ω,而滑动变阻器R0的最大阻值为25Ω,即微安表与电阻箱R1串联的总电阻远大于滑动变阻器R0的a端与滑片P之间的电阻,故可近似认为微安表与电阻箱R1串联后,再与滑动变阻器a端与滑片P之间的电阻并联后的总电阻保持不变,则可近似认为微安表与电阻箱R1所在支路的电压U1保持不变。设微安表内阻为微Rg,根据欧姆定律可得:
可得
结合
可知微安表内阻为
(2)为将微安表量程扩大为25mA,把微安表与电阻箱R2并联,则有
解得
(3)保持电阻箱R2的阻值不变,闭合S,调节电阻箱R1的阻值R;
设改装后电流表的内阻为,待测化学电池内阻为,根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的斜率为
【分析】(1)根据滑动变阻器采用的接法,从保护电路的角度分析闭合S前滑动变阻器的滑片P应置于哪一端。因微安表与电阻箱串联的总电阻远大于滑动变阻器的a端与滑片P之间的电阻,故可近似认为微安表与电阻箱所在支路的电压保持不变。根据欧姆定律,结合图像的表达式求解微安表内阻。
(2)根据电表改装原理求解R2的阻值。
(3)电阻箱R2作为扩大微安表量程的分流电阻,其阻值要保持不变。需要调节电阻箱R1的阻值。根据闭合电路欧姆定律,结合图像的斜率求解化学电池的电动势。
11.【答案】(1)
(2)2.8;1.9
(3)0.18
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 在测定电源电动势和内阻实验中作图处理数据时,由于干电池内阻较小使得路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,由此描点绘图,如图甲所示,这样图线未布满整个坐标纸,斜率的计算误差大.为作图方便,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流I短,不过图线与纵轴的截距仍为电动势,直线斜率的绝对值仍是电源的内阻 。
(1)一根良好的导线上任何两点都不会存在电势差,若一根导线两端存在电势差,则该导线是断开的。ab'间的电压不为零,则说明aa'或bb'间有一处是断开的,aa'间的电压仍不为零,说明aa'是断开的,则bb'和cc'是良好的。
(2)根据闭合电路欧姆定律有
解得
由图像可知,图线纵截距表示电源的电动势,所以
图线斜率的大小等于,所以
解得
(3)
由(2)可知电源的电动势E=2.8V,内阻r=1.9Ω,定值电阻R=8.1Ω,由闭合电路欧姆定律可得
代入数据可得
所以
该图线的横截距和纵截距分别为2.8V和280mA,在小灯泡L的伏安特性曲线图中画出该图线,如下图,两图线的交点为(1.05,175),所以小灯泡的功率约为
【分析】(1)根据电路故障现象分析电路故障原因。
(2)应用闭合电路的欧姆定律求出图像的函数解析式,根据图示图像求出电池电动势与内阻。
(3)在灯泡I-U坐标系内作出电源的I-U图像,求出灯泡的工作电压与工作电流,由P=UI求出灯泡实际功率。
(1)一根良好的导线上任何两点都不会存在电势差,若一根导线两端存在电势差,则该导线是断开的。ab'间的电压不为零,则说明aa'或bb'间有一处是断开的,aa'间的电压仍不为零,说明aa'是断开的,则bb'和cc'是良好的。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
解得
由图像可知,图线纵截距表示电源的电动势,所以
E=2.8V
图线斜率的大小等于,所以
解得
r≈1.9Ω
(3)由(2)可知电源的电动势E=2.8V,内阻r=1.9Ω,定值电阻R=8.1Ω,由闭合电路欧姆定律可得
代入数据可得
所以
该图线的横截距和纵截距分别为2.8V和280mA,在小灯泡L的伏安特性曲线图中画出该图线,如下图,两图线的交点为(1.05,175),所以小灯泡的功率约为
P=1.05×175×10-3W≈0.18W
12.【答案】(1)
(2)1.40;0.91
(3)偏小;偏小
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)根据电路图连接实物连线如图所示
(2) 由
可知,图像的纵截距表示干电池电动势,斜率的绝对值表示内阻,
故有
(3)由电路图可知,电流表测量值小于流经电源的真实值,这是由于电压表的分流作用导致的,当外电路短路时,电压表电流接近零,短路电路测量值等于真实值。电源的测量图像与理论图像如图所示
由图像纵截距可知,测出的电池组的电动势偏小,由图线斜率可知,测出的电池组的内阻偏小。
【分析】(1)根据原理图连接实物图;
(2)根据图像的斜率绝对值分析出电池的内阻,结合纵截距得出电池的电动势;
(3)根据电路构造和欧姆定律分析出实验的误差来源和电流表的电流。
(1)根据电路图连接实物连线如图所示
(2)[1]图像与纵坐标的交点表示电动势,故有;
[2]图像斜率的绝对值表示内阻,有
(3)[1][2]由电路图可知,由于电压表的分流作用,电流表测量值小于流经电源的真实值,当外电路短路时,短路电路测量值等于真实值。电源的测量图像与理论图像如图所示,
由图像纵截距可知,测出的电池组的电动势偏小,由图线斜率可知,测出的电池组的内阻偏小。
13.【答案】(1)
(2)11323.5;1.00;3.33
(3)D
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 本题考查了测量“橘子电池”的电动势和内阻的实验,实验原理为闭合电路欧姆定律,掌握利用图像处理数据的方法。
(1)根据电路图连接实物图如图
(2)
①根据电阻箱的刻度及挡位可知读数为11323.5 Ω;
②根据闭合电路欧姆定律有
变形可得
根据图像的斜率与截距可知
,
解得
,
(3)AB.两选项中测量得到的电源的内阻实际是电压表内阻与电源内阻的并联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻与电压表内阻相差不多,故测量得到的电源的内阻相对误差较大,而“橘子电池”的电动势约为1 V,电压表的量程均太大,故AB错误;
CD.两选项测量得到的电源的内阻实际是电流表内阻与电源内阻的串联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻远大于电流表A1和微安表A2的内阻,故测量得到的电源的内阻相对误差较小,并且此方法测量电源的电动势无系统误差,由(2)的结果可知电路的最大电流约为300 μA,故选用微安表A2进行测量误差较小,故C错误,D正确。
故选D。
【分析】(1)根据图(a)完成图(b)实物图的连线。
(2)①根据电阻箱的读数方法可得其电阻大小;
②根据闭合电路欧姆定律,结合图像的斜率与纵截距求解。
(3)选项AB的电路图采用的是伏阻法,选项CD的电路图采用的是安阻法,根据两种方法的存在的系统误差,以及电表的量程分析解答。
(1)根据电路图连接实物图如图
(2)①[1]根据电阻箱的刻度及挡位可知读数为11323.5 Ω;
②[2][3]根据闭合电路欧姆定律有
变形可得
根据图像的斜率与截距可知
,
解得
,
(3)AB.两选项中电路图采用的是伏阻法,测量得到的电源的内阻实际是电压表内阻与电源内阻的并联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻与电压表内阻相差不多,故测量得到的电源的内阻相对误差较大,而“橘子电池”的电动势约为1 V,电压表的量程均太大,故AB错误;
CD.两电路图采用的是安阻法,测量得到的电源的内阻实际是电流表内阻与电源内阻的串联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻远大于电流表A1和微安表A2的内阻,故测量得到的电源的内阻相对误差较小,并且此方法测量电源的电动势无系统误差,由(2)的结果可知电路的最大电流约为300 μA,故选用微安表A2进行测量误差较小,故C错误,D正确。
故选D。
14.【答案】(1)d
(2)右;15.4
(3)无
【知识点】闭合电路的欧姆定律;伏安法测电阻
【解析】【解答】本题考查伏安法测电阻,要去学生熟练掌握实验原理、实验器材、实验操作、数据处理和误差分析。
(1)根据图(b)可知S2并联在了Rx和R0两端,图(a)中只并联在Rx两端,故应该是导线d连接错误;
(2)闭合开关前,为了保护电路,应该要将滑动变阻器的阻值调到最大,所以应该调到最右端;
设毫安表内阻为rA,电源内阻为r,滑动变阻器接入电路的阻值为R,依题意断开有
断开时有
代入数据联立解得
(3)根据前面的解析可知毫安表内阻,电源内阻,滑动变阻器接入电路的阻值,可以整体体代换,所以毫安表内阻对的测量值无影响。
【分析】 (1)根据电路图对应实物图分析;
(2)滑动变阻器起保护电路作用,根据闭合电路欧姆定律分析解答。;
(3)虽然表达式有点复杂,未知数较多,但是可以利用消元法抵消掉。
15.【答案】(1)5
(2)5.9;0.75
(3)能
【知识点】电池电动势和内阻的测量;测定电压表或电流表的内阻
【解析】【解答】(1)电流表A1的量程0~120mA,电流表A2的量程0~0.6A;两表指针偏转角度总是相同,则两电流表示数的关系为
根据并联电路的电流特点可知
则
根据欧姆定律和并联电路的电压特点
解得电流表A1的内阻
(2)闭合开关S2后,电流表A2被短路;电流表的读数为I1时,干路电流
根据闭合电路的欧姆定律
代入数据整理得
结合图像解得电动势
电源内阻
(3)电流表A1、电阻R1与电阻R2的并联电阻
开关S2断开,根据闭合电路的欧姆定律
变形得
图像的纵截距
由于电源的电动势、内阻以及并联电阻R并均为已知,因此能够根据图像的纵截距求解电流表A2的内阻RA2。
【分析】根据两表指针偏转角度相同,结合两电表的量程确定两电流表示数的关系。再根据欧姆定律和并联电路的确定电流表的内阻。确定电路图的连接方式,再根据电路图确定图像的函数表达式,再根据表达式确定图像斜率及截距的物理意义,再结合图像进行数据处理。
16.【答案】(1)不同;2.000
(2)
(3)
(4)电源的内阻
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,应该在不同的位置测量3次,取平均值;由于螺旋测微器的精度为0.01mm,所以金属丝的直径为
(2)由于电流表的量程为0-6A,电源的电动势E为3V,为了移动金属夹时,电路中电流变化明显,所以保护电阻选R1;
(3)设电流表内阻为RA,电源内阻为r,根据电阻定律以及闭合电路欧姆定律,可知金属丝接入电路的电阻
其中
又
整理得
结合图像斜率解得
(4) 图像的纵截距
所以为了测出电流表的内阻RA,还需要测量电源的内阻r。
【分析】读数时注意仪器的分度值及是否需要估读。熟练掌握电路元件选择的方法。根据电路图及闭合电路的欧姆定律及电阻定律确定图像的函数表达式,再结合图像斜率及截距的物理意义进行数据处理和分析。
17.【答案】(1)
(2)a
(3)灵敏电流计G指针指向0刻度;
(4)增大
【知识点】特殊方法测电阻
【解析】【解答】(1)灵敏电流计G指针不发生偏转时,两端电势相等,则有
若选,则,微安表的内阻等于电阻箱的电阻,由此可直接测出微安表的内阻,所以选。
(2)为了保证电路安全,闭合开关前,应将R的滑片移至a端。
(3)闭合开关S,将R的滑片置于适当位置,再反复调节,使灵敏电流计G指针指向0刻度,则微安表的内阻与的阻值相等。
(4)若发现灵敏电流计G指针位于乙图所示位置,说明灵敏电流计G下端电势较高,分压过小,应增大电阻箱的阻值。
【分析】(1)根据电桥法测电阻的原理分析求解;(2)闭合开关时,要确保电表不被烧毁;(3)结合(1)中分析,得出微安表内阻的测量过程;(4)根据灵敏电流计G指针的偏转方向,确定电流计正负接线柱电势的高低关系,得出调整方法。
18.【答案】(1)F;D;E
(2)
(3)2.91;1.35
(4)等于
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)将电流表改装成3V的电压表,应串联一个电阻,可得,解得,即电阻a应选F;
电流表改装成0.5A电流表,应并联一个电阻,可得,解得,故b应选D;
保护电阻c应选E。
(2)实物连线如图所示
(3)扩大量程后电压表内阻为,电流表内阻为,由闭合电路欧姆定律可得,整理可得,根据图像可纵轴截距和斜率可得
,,解得,。
(4)因为实验中所用的电流表的内阻都已知,所有两表的测量值没有系统误差,故用本实验电路测量,测量电动势和内阻测量值与真实值相等。
【分析】(1)根据电表的改装原理和改装量程,选择电阻;(2)根据电路图连接实物电路;(3)由闭合电路欧姆定律推导的关系式,再结合图像的纵轴截距和斜率,求出电源电动势和内阻;(4)根据实验原理和实验仪器分析实验误差。
19.【答案】B
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】让电压表的一端接在A点,另一端先后接到B点和C点,他发现电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,则说明电流表分压作用比较小,电压表的分流作用比较大,由于电流表分压作用比较小,所以电流表应该使用内接法,根据欧姆定律,由于电压表的测量值为电阻和电流表的电压之比,根据欧姆定律可知待测电阻的测量值大于真实值。故选B。
【分析】根据电流表的分压作用比较小,则电流表可以使用内接法,结合欧姆定律可以判别电阻的测量值大于真实值。
20.【答案】B
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】A.内阻值对应斜率绝对值应为0.8Ω,A错误;
B.流过电池的电流为干路电流,电流表测量的为支路电流,比干路电流小,小的数值为电压表支路的电流,B正确;
C. 滑动变阻器滑片滑至最左端时,流过电流表的电流为短路电流,即电压为零时的电流,C错误;
D. 考虑电表内阻对实验的影响,由图甲可知,所测电池的内阻应偏小,测量值为电池内阻与电压表阻值并联的总阻值 ,D错误。
故正确答案为:B
【分析】一定看清纵轴电压轴的起点是否为零,本题中起始电压为1.0V,所以计算斜率时是(1.5-1.0)/0.5=0.8Ω。纵轴交点约等于电动势,比电动势真实值略小,是电压表阻值与电池内阻串联分压值。
21.【答案】(1)
(2)
(3);
(4)电压表的分流作用
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)由于电源内阻一般较小,为方便实验操作,滑动变阻器选择小电阻,故应选B
(2)根据电路图连接实物图如图所示:
;
(3)图像与纵轴交点为电源电动势即 ,
图像斜率绝对值为电源内阻即 ;
(4)由实验原理图可知,电压表测的是路端电压,但电流表测的并不是流过电源的电流,电流表示数与电压表分流之和等于流过电源的电流,则本实验产生系统误差的主要原因是电压表的分流作用。
故答案为:(1);(2)如图所示:
;
(3);;(4)电压表的分流作用。
【分析】本题考查了实验器材的选择、实物电路的连接、求电源电动势与内阻、误差分析等;要注意明确实验数据处理的基本方法,明确电源图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值是电源内阻。
(1)为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器。
(2)根据电路图连接实物图;
(3)图象和纵坐标的交点为电源的电动势,由图象的斜率可以求出内阻;
(4)根据电压表的分流分析。
22.【答案】(1)甲
(2)1.5;1.0
(3)大于;等于
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 本题考查了实验电路选择、实验数据处理,知道实验原理是解题的前提与关键,应用闭合电路欧姆定律即可解题。
(1)根据
测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压和干路电流,电压表和电流表内阻影响会造成实验误差。电源内阻较小,所以乙电路中的电流表分压影响较大,因此应选择甲电路。
(2) 由
可知U-I图象的截距就是电源电动势,所以
内电阻
(3)若采用另外一种接法,可以把电流表看作一个等效电源,根据闭合电路欧姆定律
可知电动势测量值等于真实值,由于内阻的测量值包括电源内阻与电流表内阻,则测量值大于真实值。
【分析】(1)根据实验器材与实验原理选择实验电路图;
(2)根据电路中的最大电流选择电流表,为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器;
(3)根据实验电路应用闭合电路的欧姆定律求出图线的函数表达式,然后求出电源电动势与内阻。
(1)根据测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压和干路电流,电压表和电流表内阻影响会造成实验误差。电源内阻较小,所以乙电路中的电流表分压影响较大,因此应选择甲电路。
(2)[1][2]根据
由图线可知,电源电动势为
V
内电阻
(3)[1][2] 若采用另外一种接法,可以把电流表看作一个等效电源,根据闭合电路欧姆定律
可知电动势测量值等于真实值,由于内阻的测量值包括电源内阻与电流表内阻,则测量值大于真实值。
23.【答案】(1) |
(2)
(3)大于
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】(1)因为电源的电压只有16V,因此电压表选择④,由电压表的量程可知电流表的电流为
因此电流表选择②
(2)本实验待测电阻阻值偏大,分流能力比较强,因此选用内接法,为调节明显滑动变阻器选用分压式,因此电路图为
(3)内接法测得的电压表的电压偏大,而电流准确,因此测量值偏大。
【分析】根熟悉掌握仪器选择的方法及原则。熟悉掌握电流表内接法和外接法的判定方法及滑动变阻器分压式接法和限流式接法的选择方法。误差的来源主要由于电流表的分压造成的。
24.【答案】(1)图1
(2)A;D
(3)图1;①
(4)图2;④
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)图1电路,电动势和内阻测量值均偏小;图2,电动势测量值无系统误差,但是内阻测量值偏大,内阻测量值为电源内阻和电流表内阻之和,显然系统误差太大,不可取。故采用图1;
(2)A.采用图1的方法,由于电压表的分流使电流表读数偏小,当外电路短路时,电压表分流为0,即图1方法中测量图线和真实图线与横轴交点相同。则图3是用图1电路处理的结果,其中图线②表示测量图线,图线①表示真实图线。故A正确;
B.由于电表不是理想电表,则电流表存在电阻,电压表内阻不是无穷大。采用图1的方法,由于电压表的分流导致电流表读数小于干路电流,引入系统误差的原因是电压表的分流作用。采用图2的方法,由于电流表的分压导致电压表读数小于路端电压,引入系统误差的原因是电流表的分压作用,造成电源内阻测量值偏大,但电动势测量值等于真实值, 故B错误;
C.采用图2的方法,由于电流表的分压使电压表读数偏小,当外电路断路时,电流表的分压为0,即图2方法中测量图线和真实图线与纵轴交点相同,则图4是图2电路处理的结果,其中图线③表示真实图线,图线④表示测量图线。原理上电动势测量值无系统误差,是准确的,内阻测量值偏大,故C错误;
D.以上分析可知,采用图2的方法,由于电流表的分压导致电压表读数小于路端电压,故D正确。
(3)采用图1的方法,由于电压表的分流使电流表读数偏小,当外电路短路时,电压表分流为0,即图1方法中测量图线和真实图线与横轴交点相同。则图3是用图1电路处理的结果;
结合以上分析可知,图线②表示测量图线,图线①表示真实图线。
(4)采用图2的方法,由于电流表的分压使电压表读数偏小,当外电路断路时,电流表的分压为0,即图2方法中测量图线和真实图线与纵轴交点相同,则图4是图2电路处理的结果;
结合以上分析可知,图线③表示真实图线,图线④表示测量图线。原理上电动势测量值无系统误差,是准确的,内阻测量值偏大。
答案:(1)第1空:图1 (2)第1空:AD 第2空:① (3)第1空:图2 第2空:④
【分析】1.知道电流表内阻与电源内阻差不多,采用电流表外接法,系统误差较大。
2.能够根据电路图分析系统误差的来源。
3.知道U-I关系图中的理论图线和实际图线对应的电路图。
25.【答案】2.95(2.93~2.98);;偏大;a;a-r
【知识点】闭合电路的欧姆定律;特殊方法测电阻
【解析】【解答】(1)电压表的量程是 3V,观察图乙所示的表盘可以得知,其分度值为 0.1V,此时示数是 2.97V。若忽略电源内阻,依据图甲所示电路图,根据闭合电路欧姆定律可得
由题意知
,
从而解得电压表内阻
当考虑电源内阻时
解得
由此可见,在考虑电源内阻的情况下,电压表内阻的测量值偏大。
(2)不考虑电源内阻时,依据图甲所示电路图,按照闭合电路欧姆定律可得
整理后得到
从图丙所示图像可知,图像的斜率
纵轴截距
进而解得电压表内阻
若考虑电源内阻,依据图甲所示电路图,根据闭合电路欧姆定律
整理后得到
从图丙所示图像能够看出,图像的斜率
纵轴截距
,
解得
故答案为:(1)2.95(2.93~2.98);;偏大(2)a;a-r
【分析】 首先分别分析不考虑和考虑电源内阻两种情况。不考虑电源内阻时,根据电路图和欧姆定律推导出公式,再结合图像的斜率和纵轴截距求解电压表内阻。考虑电源内阻时,同样根据电路图和欧姆定律推导公式,然后结合图像特征求解电压表内阻,并得出考虑电源内阻时测量值偏大的结论。因为图像的斜率和纵轴截距在不同情况下与电源电动势、电压表内阻及电源内阻有特定关系,通过这些关系进行分析求解。
26.【答案】(1);;
(2)小于;没有
【知识点】导体电阻率的测量;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)解析由图甲,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
由图丙,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
结合图乙和图丁可得
解得
(2)若考虑电压表内阻的影响,由图甲,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
则
即
所以电动势测量值小于真实值; 若考虑电流表内阻的影响,由图丙,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
对比(1),所以本实验电流表内阻对电源内阻的测量没有影响。
【分析】(1)结合图像以及闭合电路欧姆定律进行分析;
(2)根据闭合电路的欧姆定律可得路端电压与电动势以及内阻关系,求出电动势以及内阻表达式进行分析。
27.【答案】(1)2.150
(2)600
(3)最左;5000;;
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)如图所示,其螺旋测微器的主尺读数为2mm,所以其读数为
(2)由题意可知,其倍率为,所以其读数为
(3)①由题图可知,滑动变阻器采取分压式接法,开关闭合前,滑动变阻器滑片应位于最左端。
电流表串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,由
解得
由于滑动变阻器采用分压式接法,所以为了减少实验误差,滑动变阻器应该选择
②电阻丝两端的电压为
流过电阻丝的电流为
由于欧姆定律有
由电阻定律有
整理有
【分析】 (1)根据螺旋测微器的精确度读数;
(2)根据多用电表的挡位读数;
(3)根据电表改装原理结合欧姆定律与电阻定律解答。
28.【答案】(1);1100
(2);;不变
【知识点】练习使用多用电表;特殊方法测电阻
【解析】【解答】(1),指针偏转过小,说明欧姆表表盘刻度值大,所以选择大倍率档,可以让欧姆表表盘刻度小,指针尽量打在表盘中间,所以选择倍率,测量结果
(2) ④ 断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器、的滑片,使电流表的示数恰好为电流表示数的三分之二, 说明
保持滑动变阻器不变,再闭合开关,记录电压表V的示数和电流表的示数 ,说明
由以上三式联立解得
⑤ 结合上述解题过程, 该方案测得的阻值和真实值 相比是不变的。
【分析】本题考查电学实验,测量电阻的阻值,(1)利用欧姆表进行粗测,要求学生能够理解电阻阻值的读法及选择正确的倍率挡。(2)通过电路的电流与电压关系列出相应的关系式即可求解,注意,看成一个电阻即可。(3)该电路的设计能够得出RX两端的实际电压,也能得出流经RX的实际电流,所以测量结果与真实值相比是不变的。
29.【答案】(1)2.450
(2)1
(3)1.91
(4)大于
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数为
(2)由于电压表示数变化更明显,说明电流表分压较多,因此电流表应采用外接法,即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端;
(3)根据图丙的图像,结合欧姆定律有
(4)根据电阻定律可得
两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知
故答案为:(1)2.450;(2)1;(3)1.92;(4)大于。
【分析】 (1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,测量值=固定刻度对应示数(mm)+可得刻度对齐格数(估读一位)×精确度;
(2)根据电压表和电流表示数变化的明显程度判断电流表的内外接法;
(3)根据欧姆定律求解I-U函数,结合图像斜率含义求电阻;
(4)根据电阻定律求解作答 。
30.【答案】(1)
(2)M
(3)b;移动滑片时,电压表和电流表的示数不变
【知识点】导体电阻率的测量;用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】(1)纯油酸的体积为V,在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直径:;
(2)由电路图可知,滑动变阻器为分压式接法,闭合开关时被测电阻电压从零开始增加,滑动变阻器滑片应置于M端;
(3)由实物图可知,应该为导线b连接错误,若闭合开关,导线b使电路发生短路,没有电流流过被测电阻丝,电流表无读数,电压表有读数。
【分析】(1)油酸分子直径为油酸体积与油膜面积的比值;
(2)根据分压式供电方式,闭合开关时被测电阻电压从零开始增加,滑动变阻器滑片应置于M端;
(3)分析实物图b导线使得被测电路短路,被测电阻丝上没有电流,电流表无读数,电压表测电源输出电压。
31.【答案】;;0.150;5.0
【知识点】导体电阻率的测量;特殊方法测电阻
【解析】【解答】⑵根据串并联电路的特点,开关S接1时电压表读数为金属丝上的电压,开关接2S时电压表读数为 定值电阻 和金属丝上的总电压,由欧姆定律可得:,;
(5)螺旋测微器读数:0+15.0×0.01mm=0.150mm;
(6)利用电阻定律:得:.
【分析】根据串并联电路的特点,利用欧姆定律计算电流和金属丝电阻;螺旋测微器度数为主尺读数加旋钮读数乘以分度值,有估读位;应用电阻定律计算电阻率。
32.【答案】(1)
(2)990
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)根据实验器材和实验原理,作出实验电路图如图所示
(2)由于微安表的示数为 ,电流表的示数为 ,所以流过 的电流为8.91mA,故微安表两端的电压为V,所以微安表内阻 .
【分析】(1)根据实验器材和实验原理,即可作出实验电路图,滑动变阻器是分压接法;
(2)首先算出流过定值电阻 的电流,然后算出微安表两端的电压,最后算出微安表内阻。
33.【答案】(1)甲
(2)ADCB
(3)C
【知识点】电阻的测量;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)根据电表内、外接法判断依据,待测电阻R=5,,R<,应采用外接法,故选甲;
(2)测量过程中应该先选择合适挡位,根据题意选择挡位,然后进行欧姆调零,再进行测量,测量完成后要将开关置于OFF挡,故顺序为ADCB;
(3) 无论怎么移动滑动变阻器的滑片, 电流表始终没有示数,说明电路中有断路故障;电压表有示数且不变说明电压表串联在电路中 ,则电压表没示数的一段即为断路段,故答案为:C
【分析】(1)根据电表内外接法依据:R<选择外接法,R>选择内接法,R= 选择外、外接法都可以(大内结果偏大,小外结果偏小),判断实验电路的选择;
(2)根据多用电表欧姆档的使用规范,确定操作步骤;
(3)根据电表有无示数,判断电路故障。
34.【答案】(1)
(2)1.30
(3)1.80;2.50
(4)接法Ⅱ
(5)接法Ⅱ
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)
(2)电压表接的量程,所以电压表的读数为:;
(3)s接1,当电流表示数为0时,相当于外电路断路,电压表的示数为电源电动势,即E=1.80V;s接2,当电压表的示数为0时,相当于外电路短路,电流表示数为外电路短路时的电流,则。根据闭合电路欧姆定律有:,解得:;
(4)图像的斜率表示电源的内阻。接法 Ⅰ:,接法Ⅱ :,可见接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值;
(5)若只能选择一种接法,应选择接法Ⅱ测量更合适
故答案为:(1)见解答;(2)1.30;(3)1.80 2.50;(4)接法Ⅱ;(5)接法Ⅱ
【分析】(1)根据电路图连接实物图;
(2)看准量程,再读数;
(3)根据s接1时,相当于外电路断路,电压表示数为电源电动势,s接2时,外电路相当于短路,电流表示数为外电路短路时的电流,再根据闭合电路欧姆定律求解;
(4)根据图像的斜率表示电源内电阻,求解两种情况下得到的电源内阻的值进行分析;
(5)根据(5)的分析进行选择。
35.【答案】(1)3.70
(2)6.0;
(3)12;3.0
(4)偏小
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)螺旋测微器固定刻度读数3毫米,半毫米刻度线露出,可动刻度20。
所以最终读数为:
(2)由闭合电路欧姆定律可得,
E为斜率倒数,斜率= ,得 E=12伏。
,将电流0.400A代入
,
(3)由(2)分析得 E=12伏,。
(4)根据表达式
因电源电动势变小,内阻变大,则当安培表由相同读数时,得到的Rx的值偏小,即电阻测量值偏小。
【分析】(1)螺旋测微器读数要估读到千分之一毫米。
(2)根据全电路欧姆定律,代入物理量化简即可
(3)结合电阻定律,代入题中已知条件即可求解。
(4)结合电阻表达式进行分析。
36.【答案】(1)A1;60
(2)100
(3)无
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)当选择电流表时,调节滑动变阻器,使其半偏,,解得,符合题意;
当选择电流表时,调节滑动变阻器,使其半偏,,解得,不合题意;
故该同学选到电流表为,若不考虑电池内阻,滑动变阻器接入电路的电阻值应为60Ω;
(2)当接时,,当接时,,
联立解得;
(3)根据(2)计算可知,本实验中不考虑电池内阻,对的测量值无影响。
【分析】(1)先分类谈论,根据闭合电路欧姆定律算出电阻的大小,然后根据题意选择符合题意的电流表合滑动变阻器的阻值;
(2)首先分别计算接入两个电阻时电流的大小,然后联立两式算出待测电阻的大小;
(3)根据(2)中的计算,可以判断出不考虑电池内阻,对的测量值无影响。
实验精练 02 电学实验-备考2025年高考物理题型突破讲练
一、实验要注意的几个要点 1.欧姆表的使用注意点
1.(2022高二上·德州期中)欧姆表的内部电路如图所示,已知电流计的电阻为Rg,滑动变阻器接入电路的阻值为R0,电源的电动势和内阻分别为E、r.下列说法正确的是( )
A.欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律
B.电路图中左侧的表笔为黑表笔
C.欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度
D.欧姆表表盘的中间刻度值为
【答案】A
【知识点】闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的,A符合题意;
B.电流从红表笔进,黑表笔出,B不符合题意;
C.“∞”刻度在刻度盘的最左端,C不符合题意;
D.当欧姆表指针指在中间位置时
所以
即中间刻度值为
D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成,电流从红表笔进,黑表笔出,结合闭合电路欧姆定律得出中间刻度值。
2.(2023高二上·成都期中)如图甲是多用电表内部结构示意图,图乙是刻度盘,通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连,以改变电路结构,分别成为电流表、电压表和欧姆表,下列说法正确的是( )
A.A是黑表笔、B是红表笔
B.作电流表时1比2量程大,作电压表时6比5量程小
C.当选择开关与3或4相连是欧姆表,测量电阻之前需欧姆调零
D.如图乙所示的指针位置,若选择的电阻×10挡,读数为180;若选择的直流电压10V挡,读数为6.20V
【答案】C
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】AC、当选择开关与3、4相连时,多用电表是欧姆表,测量电阻之前需欧姆调零。内置电源的正极应与黑表笔相连,电源的负极应与红表笔相连,所以A为红表笔,B为黑表笔。故A错误,C正确;
B、当选择开关与1、2相连时,多用电表是电流表,接1时并联电阻较小,电流表的量程较大;当选择开关与5、6相连时,多用电表是电压表,接6时串联电阻较大,电压表的量程较大。故B错误;
D、如图乙所示的指针位置,若选择的电阻×10Ω挡,读数为180Ω;若选择直流电压10V挡,最小分度为0.2V,根据读数规则可知,指针读数为4.60V。故D错误。
故答案为:C。
【分析】掌握多用电表的工作原理以及使用方法和操作步骤。内置电源的正极应与黑表笔相连,电源的负极应与红表笔相连。
3.(2022高二上·安丘期中)用多用电表测电阻,其欧姆挡的四个挡位分别为“×1”“×10”“×100”“×1k”,某同学把选择开关旋到“×100”挡,进行欧姆调零后测量一未知电阻,发现指针偏转角很小,为了减小误差,他应该( )
A.换用“×1k”挡,不必重新进行欧姆调零
B.换用“×10”挡,不必重新进行欧姆调零
C.换用“×1k”挡,必须重新进行欧姆调零
D.换用“×10”挡,必须重新进行欧姆调零
【答案】C
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】欧姆表的零刻度在最右边,指针偏转角小,说明被测电阻大,因此,要换大挡位×1k,且要重新欧姆调零。
故答案为:C。
【分析】根据欧姆表的读数原理得出偏角太小说明倍率太小,每次调节倍率后都要欧姆调零。
4.(2022高二上·辽宁期中)欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的,有关欧姆表的使用和连接,正确的叙述是( )
A.测电阻前要使红黑表笔相接,进行机械调零,使表头的指针指欧姆零刻度处
B.实验结束,拔出红黑表笔,选择开关可以停在任意位置
C.测电阻时,表针偏转角度越大,待测电阻值越大
D.红表笔与表内电池的负极相接,黑表笔与表内电池的正极相接
【答案】D
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】A.测电阻前要使红黑表笔相接,进行欧姆调零,使表头的指针指欧姆零刻度处,A不符合题意;
B.实验结束,拔出红黑表笔,选择开关可以OFF档或者交流最大档位,B不符合题意;
C.欧姆表零刻度在右侧,从右向左刻度增大,测电阻时,表针偏转角度越大,表示指针偏向右侧小刻度处,则待测电阻值越小,C不符合题意;
D.多用电表的电压档、电流档、欧姆档共用同一个表头,电流只允许从红表笔流入黑表笔流出,故红表笔与表内电池的负极相接,黑表笔与表内电池的正极相接,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】测量电阻前应该进行欧姆调零;实验结束选择开关应该停止OFF挡或交流电压的最大挡位;测量电阻时,表针的偏转角度越大待测电阻越小。
二、实验要注意的几个要点 2.测定金属的电阻率的实验
5.(2024高三上·平凉月考)海口市高中生学习小组设计了一个测量金属棒电阻率的实验方案:
(1)利用螺旋测微器和游标卡尺分别测量金属棒的直径和长度,测量结果分别如图(a)和(b)所示,则该金属棒的直径d= mm,金属棒的长度为L= cm。
(2)用多用电表粗测金属棒的阻值:将多用电表的功能旋钮调至“100Ω”挡并进行一系列正确操作后,指针静止时如图所示,则金属棒的阻值约为 Ω。
(3)用伏安法精确地测量金属棒的阻值,实验室提供器材如下:
A.金属棒
B.两节干电池:电源电压3V
C.电流表A1:满偏电流6mA,内阻为50Ω
D.电压表V1:量程0~3V,内阻约为22kΩ
E.滑动变阻器R:阻值范围为0~50Ω
F开关、导线若干
为减小测量误差,实验电路应采用下列电路方案 (选填“甲”,“乙”“丙”“丁”)更合理。
若此时电压表的读数为2.50V,电流表的示数为3.125mA,根据你选择的电路图可得:金属棒的电阻R= Ω,测量金属棒的电阻 具有系统误差(选填“有”或者“没有”),由此可以求得金属棒电阻率。
【答案】(1)1.848;5.015
(2)700
(3)丙;750;没有
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】本题考查了螺旋测微器、游标卡尺和欧姆表的读数规则,考查电阻率的测量,要明确实验的原理,能够根据实验原理选择实验器材,掌握欧姆定律的运用,能够正确分析实验误差。
(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,金属棒的直径
游标卡尺为20分度,其精确度为0.05mm,
金属棒的长度为
(2)欧姆表盘可知,金属棒的阻值
(3)由于电流表内阻已知,因此采用电流表内接法,由于滑动变阻器阻值小于待测电阻,故才用分压式解法,故选丙图;
根据
由于消除了电流表的影响,因此没有系统误差。
【分析】(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,根据螺旋测微器的读数规则读数;20分度的游标卡尺的精确度为0.05mm,根据游标卡尺的读数规则读数;
(2)根据欧姆表的读数规则读数;
(3)根据电动势的值选择电压表,根据欧姆定律估算电路中的电流,选择电流表;由于电流表内阻已知,因此电流表采用内接法,滑动变阻器的阻值较小,因此采用分压式接法;根据欧姆定律求解待测电阻;根据实验原理结合得到待测电阻的表达式分析实验误差。
(1)[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm,金属棒的直径
[2]游标卡尺为20分度,其精确度为0.05mm,
金属棒的长度为
(2)欧姆表盘可知,金属棒的阻值
(3)[1]由于电流表内阻已知,因此采用电流表内接法,由于滑动变阻器阻值小于待测电阻,故才用分压式解法,故选丙图;
[2]根据
[3]由于消除了电流表的影响,因此没有系统误差。
6.(2024高三上·越秀月考)要测量一电源的电动势略小于和内阻约,现有下列器材:电压表、电阻箱,定值电阻,开关和导线。某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电路。
(1)实验小组同学计划用作图法处理数据,同学们多次调节电阻箱阻值,读出电压表对应的数据,建立坐标系并描点连线得出了如图乙所示的图像,图像纵坐标表示,图像的横坐标表示电压表读数的倒数。若所得图像的斜率为,图像的延长线在纵轴上的截距为,则该电源的电动势 ,内阻 。用和表示
(2)利用上述方法测出的测量值和真实值相比, , 填“大于”等于”或“小于”
某同学又用这个电源设计了测量一元硬币电阻率的实验。
(3)先用螺旋测微器测量硬币的厚度,然后用游标卡尺测量硬币的直径,螺旋测微器和游标卡尺的示数如图和图所示,则硬币的厚度 ,直径
(4)将硬币的正反两面连入电路,并与一阻值为的定值电阻串联,利用伏安法测量电阻,若测得流经硬币的电流为,硬币和两端的总电压为,则硬币材料的电阻率 结果用、、、、表示。
【答案】;;小于;小于;1.840;2.500;
【知识点】导体电阻率的测量;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】
(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律,可得
整理得
所以结合图像可得
,
所以
,
(2)
[1][2]根据题意可知,实验误差来源于电压表内阻分流的影响,根据等效电源的知识可知
,
故
,
(3)
[1]螺旋测微器读数为
[2]游标卡尺读数为
(4)
根据
则
【分析】
(1)根据闭合电路欧姆定律得出电动势与路端电压和外电路电阻间的关系式,变形为图乙所示函数表达式,结合数学知识求解电动势与内阻;
(2)根据等效电源的知识,将电压表与电源看成一个新的电源,电动势测量值即为电压表的示数即偏小,内阻测量值即为电压表内阻与电源内阻并联值即偏小。
(3)根据螺旋测微器读数和游标卡尺读数规则读出硬币的厚度与直径,根据电阻定律求出其电阻率。
7.(2024高三上·贵港月考)物理兴趣探究小组想对学校生活区的直饮水水质进行检测,通过搜索发现直饮水的标准与电导率有关。电导率与水中溶解的离子浓度有关,电导率越低,导电粒子越少,表明水的纯净度越高,高品质直饮水的电导率()应满足10微西门子每厘米()以下。已知:电导率()和电阻率()都是衡量水导电能力的一个指标,它们之间的关系是倒数关系,国际单位中,电导率的单位是西门子每米(S/m),而电阻率的单位是欧姆米(Ω·m)。小组将采集的水样注满绝缘性能良好的圆柱形容器,容器两端用金属圆片电极密封,测得该容器两电极间长度为15cm,内径圆面积为,除待测水样外,实验室还提供如下器材:
A.电流表A(量程,内阻约为100Ω)
B.电压表V(量程0~6V,内阻为10kΩ)
C.滑动变阻器,阻值范围0~20Ω,允许的最大电流2A
D.滑动变阻器,阻值范围0~100kΩ,允许的最大电流0.5A
E.电阻箱
F.电源E(电动势为20V,内阻约2Ω)
G.开关和导线若干
(1)实验小组用多用电表的欧姆挡估测水样的电阻,选择挡位,如图甲所示,读数为 kΩ;
(2)实验小组设计如图乙的电路准确测量水样电阻,根据实验要求,要将电压表V量程扩大为原来的3倍,应把电阻箱的阻值调为 kΩ,其中滑动变阻器选择 (填“”或“”);
(3)将实验中测得的电压表V的读数U和电流表A的读数I,在坐标系中描点连线,结果如图丙所示,则水样的电阻 kΩ;
(4)为了判断该水样是否符合高品质直饮水的电导率指标,计算出该水样的电导率 。
【答案】(1)190
(2)20;
(3)200
(4)15
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据指针示数以及所选档位,用多用电表的欧姆挡估测水样的电阻19×10kΩ=190kΩ;
(2) 根据实验要求,要将电压表V量程扩大为原来的3倍,则电阻箱的分压等于电压表量程的两倍,即电阻箱的阻值为电压表内阻的2倍,即电阻箱的阻值调为20kΩ;
其中滑动变阻器要接成分压电路,则应该选择阻值较小的;
(3)根据欧姆定律求解水样的电阻
(4)根据电阻定律
解得该水样的电导率
【分析】(1)读数等于档位乘以指针示数;
(2)电阻箱的阻值为电压表内阻的2倍,滑动变阻器应该选择阻值较小的变阻器;
(3)根据欧姆定律求解水样的电阻 ;
(4)根据电阻定律计算出电导率的大小,并分析出水样的合格与否。
(1)用多用电表的欧姆挡估测水样的电阻19×10kΩ=190kΩ;
(2)[1][2]要将电压表V量程扩大为原来的3倍,则电阻箱的分压等于电压表量程的两倍,即电阻箱的阻值为电压表内阻的2倍,即电阻箱的阻值调为20kΩ;
其中滑动变阻器要接成分压电路,则应该选择阻值较小的;
(3)水样的电阻
(4)根据
解得该水样的电导率
8.(2024高三上·金华模拟)某实验小组准备利用图乙中的电路测量某圆柱体合金的电阻率,实验步骤如下。
(1)测量合金的直径和长度。其中,游标卡尺测量合金长度的情况如图甲所示,读数为 cm。
(2)如图乙是本次实验部分电路,为了准确测出合金的阻值,需要先测出电压表的内阻,选择将导线c和 (选填“a”或“b”)点相连。断开开关,闭合开关,电流表、电压表示数如图丙所示,读出此时电流表示数为 mA,可知电压表的内阻为 Ω(保留四位有效数字) 。
(3)实验小组在选择滑动变阻器时,用阻值为10Ω和500Ω的两个滑动变阻器分别进行实验,并测出电压表示数U和滑片到变阻器左端距离x,绘制成图丁表格,图中a线代表的是最大阻值为 (选填“10”或“500”)Ω的滑动变阻器U-x图。
(4)若实验测出的合金直径为d,长度为l,电压表内阻为。导线c与导线a相连,闭合开关,并记录电压表示数U和电流表示数I,合金电阻率ρ= (用题中字母和π表示)。
【答案】(1)2.325
(2)a;0.90;2667
(3)10
(4)
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】 本题考查电学实验的分压接法使用及电表的读数等,考查比较全面,要从实验原理和注意事项以及数据处理等各方面全面把握。
(1) 游标卡尺为20个小刻度,精度为0.05mm,主尺读出地整数mm,游标尺上第5个格与主尺刻度线重合,游标卡尺读数
游标卡尺读数不用估读。
(2)先测出电压表的内阻,需要知道通过电压表的电流,所以将电流表与电压表串联,选择将导线c和a点相连。读出此时电流表示数为
电压表的内阻为
(3)图线a随滑片移动过程中,电压表示数变化较大,说明定值电阻与滑动变阻器左侧部分并联变化较大,说明滑动变阻器阻值较小,即最大阻值为的滑动变阻器。
(4)由电阻定律可知
根据电阻的决定式可知
联立解得
【分析】(1)游标卡尺读数不用估读,但要注意主尺读数的单位;
(2)根据伏安法求解电压表的内阻;
(3)采用小阻值变阻器,滑片移动过程中,电表示数变化比较均匀;
(4)根据电阻的决定式即电阻定律分析。
(1)游标卡尺读数
(2)[1]先测出电压表的内阻,需要知道通过电压表的电流,所以将电流表与电压表串联,选择将导线c和a点相连。
[2]读出此时电流表示数为
[3]电压表的内阻为
(3)图线a随滑片移动过程中,电压表示数变化较大,说明定值电阻与滑动变阻器左侧部分并联变化较大,说明滑动变阻器阻值较小,即最大阻值为的滑动变阻器。
(4)由电阻定律可知
根据电阻的决定式可知
联立解得
三、实验要注意的几个要点 3.测定电源的电动势和内阻常用的方法
9.(2025·河南模拟)现测量电源的电动势约为和内阻。可以选用的器材有:滑动变阻器最大阻值为,定值电阻阻值,电压表量程,内阻很大,电流表量程和量程,开关,导线若干等。电路原理图如图所示。
(1)将图中的实物图连接完整 ,其中电流表应选择 。填“”或“”
(2)实验中将滑动变阻器滑片置于两个不同位置时,电压表和电流表的示数分别为,则电源电动势 ,内阻 用和表示
【答案】(1);
(2);
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】在测定电源电动势和内阻实验中作图处理数据时,由于干电池内阻较小使得路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,由此描点绘图,如图甲所示,这样图线未布满整个坐标纸,斜率的计算误差大.为作图方便,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,
(1)根据电路图可得实物连接图如图所示
电路中的最大电流
为了减小误差,电流选择量程为0~0.6A的。
(2)根据闭合电路欧姆定律有
联立可得
【分析】(1)根据电路图进行实物连线,结合估算的最大电流选择电流表;
(2)根据闭合电路的欧姆定律列式联立求解电源电动势和内电阻。
10.(2025·四川模拟) 某实验小组欲测量某化学电池的电动势,实验室提供器材如下:
待测化学电池(电动势1~1.5V,内阻较小);
微安表(量程100μA),内阻约1500Ω);
滑动变阻器R0(最大阻值25Ω);
电阻箱R1(0~9999Ω);
电阻箱R2(0~999.9Ω);
开关S、导线若干。
(1)该小组设计的实验方案首先需要扩大微安表的量程。在测量微安表内阻时,该小组连接实验器材,如图1所示闭合S前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“a”或“b”);闭合S,滑动P至某一位置后保持不动,调节电阻箱R1,记录多组R1的阻值和对应微安表示数,微安表示数用国际单位制表示为I1后,绘制图像,拟合直线,得出,可知微安表内阻为 Ω;
(2)为将微安表量程扩大为25mA,把微安表与电阻箱R2并联,并调整R2的阻值为 Ω(保留1位小数);
(3)微安表量程扩大后,按图2所示电路图连接实验器材。保持电阻箱 (选填“R1”或“R2”)的阻值不变,闭合S,调节电阻箱 (选填“R1”或“R2”)的阻值R,记录多组R和对应微安表示数,计算得出干路电流I2后,作图像,如图3所示可知化学电池的电动势为 V(保留2位小数)。
【答案】(1)a;1619
(2)6.5
(3)R2;R1;1.16
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1) 如图1所示滑动变阻器采用的是分压式接法,为保护电路,闭合S前滑动变阻器的滑片P应置于a端。因微安表内阻内阻约1500Ω,而滑动变阻器R0的最大阻值为25Ω,即微安表与电阻箱R1串联的总电阻远大于滑动变阻器R0的a端与滑片P之间的电阻,故可近似认为微安表与电阻箱R1串联后,再与滑动变阻器a端与滑片P之间的电阻并联后的总电阻保持不变,则可近似认为微安表与电阻箱R1所在支路的电压U1保持不变。设微安表内阻为微Rg,根据欧姆定律可得:
可得
结合
可知微安表内阻为
(2)为将微安表量程扩大为25mA,把微安表与电阻箱R2并联,则有
解得
(3)保持电阻箱R2的阻值不变,闭合S,调节电阻箱R1的阻值R;
设改装后电流表的内阻为,待测化学电池内阻为,根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的斜率为
【分析】(1)根据滑动变阻器采用的接法,从保护电路的角度分析闭合S前滑动变阻器的滑片P应置于哪一端。因微安表与电阻箱串联的总电阻远大于滑动变阻器的a端与滑片P之间的电阻,故可近似认为微安表与电阻箱所在支路的电压保持不变。根据欧姆定律,结合图像的表达式求解微安表内阻。
(2)根据电表改装原理求解R2的阻值。
(3)电阻箱R2作为扩大微安表量程的分流电阻,其阻值要保持不变。需要调节电阻箱R1的阻值。根据闭合电路欧姆定律,结合图像的斜率求解化学电池的电动势。
11.(2024高二上·四川期末)某课外小组在参观工厂时,看到一不再使用被回收的电池,同学们想用物理课上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻,为了方便读数和作图,他们给电池串联了一个阻值为R0=5.0Ω的定值电阻。
(1)按如图甲所示的电路进行连接后,发现aa'、bb'和cc'三条导线中有一条内部断开的导线。现将开关S闭合,用多用电表的电压挡先测量ab'间的电压,读数不为零,再测量aa'间的电压,发现读数仍不为零,则导线 (填“aa'”“bb'”或“cc'”)是断开的。
(2)排除故障后,通过多次改变滑动变阻器滑片的位置,得到电压表V和电流表A的多组U、I数据,作出图像如图乙所示由图像可得电池的电动势E= V,内阻r= Ω。(均保留2位有效数字)
(3)把小灯泡L和R=8.1Ω的定值电阻与此电池串联,连接成如图丙所示的电路,已知小灯泡L的伏安特性曲线如图丁所示,闭合开关S,则小灯泡的功率约为 W(保留2位小数)。
【答案】(1)
(2)2.8;1.9
(3)0.18
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 在测定电源电动势和内阻实验中作图处理数据时,由于干电池内阻较小使得路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,由此描点绘图,如图甲所示,这样图线未布满整个坐标纸,斜率的计算误差大.为作图方便,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流I短,不过图线与纵轴的截距仍为电动势,直线斜率的绝对值仍是电源的内阻 。
(1)一根良好的导线上任何两点都不会存在电势差,若一根导线两端存在电势差,则该导线是断开的。ab'间的电压不为零,则说明aa'或bb'间有一处是断开的,aa'间的电压仍不为零,说明aa'是断开的,则bb'和cc'是良好的。
(2)根据闭合电路欧姆定律有
解得
由图像可知,图线纵截距表示电源的电动势,所以
图线斜率的大小等于,所以
解得
(3)
由(2)可知电源的电动势E=2.8V,内阻r=1.9Ω,定值电阻R=8.1Ω,由闭合电路欧姆定律可得
代入数据可得
所以
该图线的横截距和纵截距分别为2.8V和280mA,在小灯泡L的伏安特性曲线图中画出该图线,如下图,两图线的交点为(1.05,175),所以小灯泡的功率约为
【分析】(1)根据电路故障现象分析电路故障原因。
(2)应用闭合电路的欧姆定律求出图像的函数解析式,根据图示图像求出电池电动势与内阻。
(3)在灯泡I-U坐标系内作出电源的I-U图像,求出灯泡的工作电压与工作电流,由P=UI求出灯泡实际功率。
(1)一根良好的导线上任何两点都不会存在电势差,若一根导线两端存在电势差,则该导线是断开的。ab'间的电压不为零,则说明aa'或bb'间有一处是断开的,aa'间的电压仍不为零,说明aa'是断开的,则bb'和cc'是良好的。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
解得
由图像可知,图线纵截距表示电源的电动势,所以
E=2.8V
图线斜率的大小等于,所以
解得
r≈1.9Ω
(3)由(2)可知电源的电动势E=2.8V,内阻r=1.9Ω,定值电阻R=8.1Ω,由闭合电路欧姆定律可得
代入数据可得
所以
该图线的横截距和纵截距分别为2.8V和280mA,在小灯泡L的伏安特性曲线图中画出该图线,如下图,两图线的交点为(1.05,175),所以小灯泡的功率约为
P=1.05×175×10-3W≈0.18W
12.(2024高二上·靖远期末)用电流表和电压表测量某干电池组的电动势和内阻,电路图如图甲所示。
(1)根据所给实物器材在图丙中连线 。
(2)由图乙知,该电池组的电动势为 V,电源内阻为 Ω。(结果均保留2位小数)
(3)由于上述实验存在系统误差,测出的电池组的电动势 ,内阻 。(均选填“偏大”或“偏小”)
【答案】(1)
(2)1.40;0.91
(3)偏小;偏小
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)根据电路图连接实物连线如图所示
(2) 由
可知,图像的纵截距表示干电池电动势,斜率的绝对值表示内阻,
故有
(3)由电路图可知,电流表测量值小于流经电源的真实值,这是由于电压表的分流作用导致的,当外电路短路时,电压表电流接近零,短路电路测量值等于真实值。电源的测量图像与理论图像如图所示
由图像纵截距可知,测出的电池组的电动势偏小,由图线斜率可知,测出的电池组的内阻偏小。
【分析】(1)根据原理图连接实物图;
(2)根据图像的斜率绝对值分析出电池的内阻,结合纵截距得出电池的电动势;
(3)根据电路构造和欧姆定律分析出实验的误差来源和电流表的电流。
(1)根据电路图连接实物连线如图所示
(2)[1]图像与纵坐标的交点表示电动势,故有;
[2]图像斜率的绝对值表示内阻,有
(3)[1][2]由电路图可知,由于电压表的分流作用,电流表测量值小于流经电源的真实值,当外电路短路时,短路电路测量值等于真实值。电源的测量图像与理论图像如图所示,
由图像纵截距可知,测出的电池组的电动势偏小,由图线斜率可知,测出的电池组的内阻偏小。
13.(2024高三上·广州模拟)某同学制作“橘子电池”后,设计了图(a)电路测量其电动势E和内阻r。电压传感器可视为理想电压表。
(1)根据图(a)完成图(b)实物连线 ;
(2)闭合开关S,多次调节电阻箱,记录电阻箱阻值R和相应的电压传感器读数U;
①某次实验电阻箱的示数如图(c),其电阻大小为 Ω;
②根据实验数据作出的图像如图(d),则“橘子电池”电动势E = V,内阻r = kΩ。(结果均保留三位有效数字)
(3)若仅提供如下规格的电表:
电压表V1(量程3 V,内阻约为3 kΩ);
电压表V2(量程15 V,内阻约为10 kΩ);
电流表A1(量程0.6 A,内阻约为0.5 Ω):
微安表A2(量程300 μA,内阻约为100 Ω);
为了较为准确地测出“橘子电池”的电动势和内阻,下列电路中最合适的是_______
A. B.
C. D.
【答案】(1)
(2)11323.5;1.00;3.33
(3)D
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 本题考查了测量“橘子电池”的电动势和内阻的实验,实验原理为闭合电路欧姆定律,掌握利用图像处理数据的方法。
(1)根据电路图连接实物图如图
(2)
①根据电阻箱的刻度及挡位可知读数为11323.5 Ω;
②根据闭合电路欧姆定律有
变形可得
根据图像的斜率与截距可知
,
解得
,
(3)AB.两选项中测量得到的电源的内阻实际是电压表内阻与电源内阻的并联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻与电压表内阻相差不多,故测量得到的电源的内阻相对误差较大,而“橘子电池”的电动势约为1 V,电压表的量程均太大,故AB错误;
CD.两选项测量得到的电源的内阻实际是电流表内阻与电源内阻的串联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻远大于电流表A1和微安表A2的内阻,故测量得到的电源的内阻相对误差较小,并且此方法测量电源的电动势无系统误差,由(2)的结果可知电路的最大电流约为300 μA,故选用微安表A2进行测量误差较小,故C错误,D正确。
故选D。
【分析】(1)根据图(a)完成图(b)实物图的连线。
(2)①根据电阻箱的读数方法可得其电阻大小;
②根据闭合电路欧姆定律,结合图像的斜率与纵截距求解。
(3)选项AB的电路图采用的是伏阻法,选项CD的电路图采用的是安阻法,根据两种方法的存在的系统误差,以及电表的量程分析解答。
(1)根据电路图连接实物图如图
(2)①[1]根据电阻箱的刻度及挡位可知读数为11323.5 Ω;
②[2][3]根据闭合电路欧姆定律有
变形可得
根据图像的斜率与截距可知
,
解得
,
(3)AB.两选项中电路图采用的是伏阻法,测量得到的电源的内阻实际是电压表内阻与电源内阻的并联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻与电压表内阻相差不多,故测量得到的电源的内阻相对误差较大,而“橘子电池”的电动势约为1 V,电压表的量程均太大,故AB错误;
CD.两电路图采用的是安阻法,测量得到的电源的内阻实际是电流表内阻与电源内阻的串联的等效电阻,因“橘子电池”的内阻远大于电流表A1和微安表A2的内阻,故测量得到的电源的内阻相对误差较小,并且此方法测量电源的电动势无系统误差,由(2)的结果可知电路的最大电流约为300 μA,故选用微安表A2进行测量误差较小,故C错误,D正确。
故选D。
四、保护电阻的应用技巧
14.(2025·内蒙古模拟) 某同学为测量待测电阻的阻值,设计了如图(a)所示的电路。所用器材有:毫安表(量程0~100mA)、定值电阻(阻值25Ω)、滑动变阻器R、电源E、开关和导线若干。
(1)图(b)是该同学的实物连接图,只更改一根导线使之与图(a)相符,该导线是 (填“a”“b”“c”或“d”)。
(2)将电路正确连接后,该同学进行了如下操作:
①将滑动变阻器的滑片置于变阻器的 (填“左”或“右”)端,闭合开关;
②调节滑动变阻器滑片至某一位置,此时毫安表示数为80mA;
③断开,此时毫安表示数为60mA;
④再断开,此时毫安表示数为52mA。
根据以上数据,求得的阻值为 Ω(结果保留1位小数)。
(3)根据上述实验方案,毫安表内阻对的测量值 (填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)d
(2)右;15.4
(3)无
【知识点】闭合电路的欧姆定律;伏安法测电阻
【解析】【解答】本题考查伏安法测电阻,要去学生熟练掌握实验原理、实验器材、实验操作、数据处理和误差分析。
(1)根据图(b)可知S2并联在了Rx和R0两端,图(a)中只并联在Rx两端,故应该是导线d连接错误;
(2)闭合开关前,为了保护电路,应该要将滑动变阻器的阻值调到最大,所以应该调到最右端;
设毫安表内阻为rA,电源内阻为r,滑动变阻器接入电路的阻值为R,依题意断开有
断开时有
代入数据联立解得
(3)根据前面的解析可知毫安表内阻,电源内阻,滑动变阻器接入电路的阻值,可以整体体代换,所以毫安表内阻对的测量值无影响。
【分析】 (1)根据电路图对应实物图分析;
(2)滑动变阻器起保护电路作用,根据闭合电路欧姆定律分析解答。;
(3)虽然表达式有点复杂,未知数较多,但是可以利用消元法抵消掉。
15.(2024高三下·潍坊月考) 某实验小组为测量电流表内阻和蓄电池的电动势及内阻,设计了如图甲所示电路,所用器材如下:
电流表(量程0~120mA,内阻未知);电流表(量程0~0.6A,内阻约1Ω);
定值电阻;定值电阻;
电阻箱(阻值0~99.99Ω);蓄电池(电动势约为6V,内阻约1Ω);
开关两个和导线若干。
(1)调节电阻箱到最大阻值,断开,闭合。逐次减小电阻箱的电阻,观察并记录电流表和示数及电阻箱的读数,某同学发现两表指针偏转角度总是相同,则的内阻为 Ω;
(2)闭合开关。重新测量并纪录了多组电流表读数与电阻箱阻值R,并作出图像如图乙,则电源的电动势为 V,内阻为 Ω(结果均保留2位有效数字);
(3)测出电源电动势和内阻后,该同学根据闭合前记录的数据,作出电流表的电流的倒数与电阻箱电阻R的图像(图像),则该同学 (填“能”或“不能”)计算出电流表的内阻。
【答案】(1)5
(2)5.9;0.75
(3)能
【知识点】电池电动势和内阻的测量;测定电压表或电流表的内阻
【解析】【解答】(1)电流表A1的量程0~120mA,电流表A2的量程0~0.6A;两表指针偏转角度总是相同,则两电流表示数的关系为
根据并联电路的电流特点可知
则
根据欧姆定律和并联电路的电压特点
解得电流表A1的内阻
(2)闭合开关S2后,电流表A2被短路;电流表的读数为I1时,干路电流
根据闭合电路的欧姆定律
代入数据整理得
结合图像解得电动势
电源内阻
(3)电流表A1、电阻R1与电阻R2的并联电阻
开关S2断开,根据闭合电路的欧姆定律
变形得
图像的纵截距
由于电源的电动势、内阻以及并联电阻R并均为已知,因此能够根据图像的纵截距求解电流表A2的内阻RA2。
【分析】根据两表指针偏转角度相同,结合两电表的量程确定两电流表示数的关系。再根据欧姆定律和并联电路的确定电流表的内阻。确定电路图的连接方式,再根据电路图确定图像的函数表达式,再根据表达式确定图像斜率及截距的物理意义,再结合图像进行数据处理。
16.(2024高三下·安徽模拟)某同学为了测量一根粗细均匀的金属丝的电阻率,设计了如图甲所示的电路,电路中的ab是一段金属丝。
除金属丝外,实验室提供的器材还有:
A.电源(电动势,内阻未知)
B.电流表(量程0~0.6A,内阻未知)
C.定值电阻(阻值5Ω)
D.定值电阻(阻值100Ω)
E.开关、导线若干
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,应该在 (填“同一”或“不同”)位置测量3次,取平均值。某次示数如图乙所示,则金属丝的直径为 mm;
(2)为了准确、方便的测量电路中的电流,定值电阻应选择 (填“”或“”);
(3)闭合开关S,将金属夹从金属丝的最左端a逐渐向右移动,依次记下相应的滑片到a端的距离和对应的电流表的示数,利用测量的多组、,做出图像,测得图像直线的斜率为k,若不考虑温度的变化,则金属丝电阻率的测量值 (用d、E、k表示);
(4)若图像的纵截距已知,为测出电流表的内阻,还需要测量 。(用文字表述)
【答案】(1)不同;2.000
(2)
(3)
(4)电源的内阻
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,应该在不同的位置测量3次,取平均值;由于螺旋测微器的精度为0.01mm,所以金属丝的直径为
(2)由于电流表的量程为0-6A,电源的电动势E为3V,为了移动金属夹时,电路中电流变化明显,所以保护电阻选R1;
(3)设电流表内阻为RA,电源内阻为r,根据电阻定律以及闭合电路欧姆定律,可知金属丝接入电路的电阻
其中
又
整理得
结合图像斜率解得
(4) 图像的纵截距
所以为了测出电流表的内阻RA,还需要测量电源的内阻r。
【分析】读数时注意仪器的分度值及是否需要估读。熟练掌握电路元件选择的方法。根据电路图及闭合电路的欧姆定律及电阻定律确定图像的函数表达式,再结合图像斜率及截距的物理意义进行数据处理和分析。
17.(2024高三下·蚌埠模拟) 某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表(量程为,内阻约为2500Ω)的内阻。可使用的器材有:滑动变阻器R(最大阻值为20Ω);电阻箱(最大阻值为9999.99Ω);电源E(电动势约为1.5V);定值电阻(的阻值为250Ω,的阻值为2500Ω);定值电阻(阻值为2500Ω),灵敏电流计G(电流从+接线柱流入时,指针正向偏转),开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)应选 (填“”或“”)。
(2)闭合开关前,应将R的滑片移至 (填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S,将R的滑片置于适当位置,再反复调节,使 ,则微安表的内阻与 (填“”“”或“”)的阻值相等。
(4)若发现灵敏电流计G指针位于乙图所示位置,应 (填“增大”或“减小”)电阻箱的阻值。
【答案】(1)
(2)a
(3)灵敏电流计G指针指向0刻度;
(4)增大
【知识点】特殊方法测电阻
【解析】【解答】(1)灵敏电流计G指针不发生偏转时,两端电势相等,则有
若选,则,微安表的内阻等于电阻箱的电阻,由此可直接测出微安表的内阻,所以选。
(2)为了保证电路安全,闭合开关前,应将R的滑片移至a端。
(3)闭合开关S,将R的滑片置于适当位置,再反复调节,使灵敏电流计G指针指向0刻度,则微安表的内阻与的阻值相等。
(4)若发现灵敏电流计G指针位于乙图所示位置,说明灵敏电流计G下端电势较高,分压过小,应增大电阻箱的阻值。
【分析】(1)根据电桥法测电阻的原理分析求解;(2)闭合开关时,要确保电表不被烧毁;(3)结合(1)中分析,得出微安表内阻的测量过程;(4)根据灵敏电流计G指针的偏转方向,确定电流计正负接线柱电势的高低关系,得出调整方法。
18.(2023高二上·吕梁期中)兴趣小组要测量两节干电池组成的电池组的电动势和内阻,实验室提供了以下实验器材:
A.两节干电池组成的电池组
B.电流表:量程,内阻
C.电流表:量程,内阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.定值电阻
G.滑动变阻器
H.导线与开关
(1)实验时设计了如图甲所示电路,需要先将电流表改装成量程为的电压表,将电流表量程扩大为,另一定值电阻作为保护电阻,则三个定值电阻选择为: ; ; (均填器材前面的字母).
(2)在图示乙器材中按照电路图连接成测量电路 .
(3)电路连接准确无误后,闭合开关,移动滑动变阻器,得到多组电流表的示数,作出了图像如图丙所示,则电池组电动势 V;内阻 .(小数点后保留两位)
(4)用本实验电路进行测量,仅从系统误差方面分析,电动势及内阻的测量值均 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值.
【答案】(1)F;D;E
(2)
(3)2.91;1.35
(4)等于
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)将电流表改装成3V的电压表,应串联一个电阻,可得,解得,即电阻a应选F;
电流表改装成0.5A电流表,应并联一个电阻,可得,解得,故b应选D;
保护电阻c应选E。
(2)实物连线如图所示
(3)扩大量程后电压表内阻为,电流表内阻为,由闭合电路欧姆定律可得,整理可得,根据图像可纵轴截距和斜率可得
,,解得,。
(4)因为实验中所用的电流表的内阻都已知,所有两表的测量值没有系统误差,故用本实验电路测量,测量电动势和内阻测量值与真实值相等。
【分析】(1)根据电表的改装原理和改装量程,选择电阻;(2)根据电路图连接实物电路;(3)由闭合电路欧姆定律推导的关系式,再结合图像的纵轴截距和斜率,求出电源电动势和内阻;(4)根据实验原理和实验仪器分析实验误差。
五、电流表内、外接法的区分与选择
19.(2024高二上·拱墅期中)如图所示,某同学测量未知电阻R时,让电压表的一端接在A点,另一端先后接到B点和C点,他发现电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,则下列说法中正确的是( )
A.应选择电流表内接电路,测量值等于真实值
B.应选择电流表内接电路,测量值大于真实值
C.应选择电流表外接电路,测量值大于真实值
D.应选择电流表外接电路,测量值小于真实值
【答案】B
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】让电压表的一端接在A点,另一端先后接到B点和C点,他发现电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,则说明电流表分压作用比较小,电压表的分流作用比较大,由于电流表分压作用比较小,所以电流表应该使用内接法,根据欧姆定律,由于电压表的测量值为电阻和电流表的电压之比,根据欧姆定律可知待测电阻的测量值大于真实值。故选B。
【分析】根据电流表的分压作用比较小,则电流表可以使用内接法,结合欧姆定律可以判别电阻的测量值大于真实值。
20.(2024高二上·月考) 用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻,电路图如图甲所示,由实验中测得的数据描绘的图像如图乙所示,以下说法正确的是( )
A.电池的电动势约为,内阻约为
B.考虑电表内阻对实验的影响,由图甲可知,误差来源于电压表有分流作用
C.滑动变阻器滑片滑至最左端时,流过电流表的电流为
D.考虑电表内阻对实验的影响,由图甲可知,所测电池的内阻应偏大
【答案】B
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】A.内阻值对应斜率绝对值应为0.8Ω,A错误;
B.流过电池的电流为干路电流,电流表测量的为支路电流,比干路电流小,小的数值为电压表支路的电流,B正确;
C. 滑动变阻器滑片滑至最左端时,流过电流表的电流为短路电流,即电压为零时的电流,C错误;
D. 考虑电表内阻对实验的影响,由图甲可知,所测电池的内阻应偏小,测量值为电池内阻与电压表阻值并联的总阻值 ,D错误。
故正确答案为:B
【分析】一定看清纵轴电压轴的起点是否为零,本题中起始电压为1.0V,所以计算斜率时是(1.5-1.0)/0.5=0.8Ω。纵轴交点约等于电动势,比电动势真实值略小,是电压表阻值与电池内阻串联分压值。
21.(2024高二下·衡阳开学考)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中有如下器材:
在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中。
①备有如下器材:
A.干电池1节;
B.滑动变阻器(0~20Ω);
C.滑动变阻器(0~1kΩ);
D.电压表
E.电流表
F.开关、导线若干
(1)其中滑动变阻器应选 ;选填器材前的字母
(2)请根据甲电路图完成乙实物图的连接;
(3)某同学根据实验数据画出的图像如图丙所示,由图像可得电池的电动势为 ,内电阻为 ;
(4)本实验产生系统误差的主要原因是 。
【答案】(1)
(2)
(3);
(4)电压表的分流作用
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)由于电源内阻一般较小,为方便实验操作,滑动变阻器选择小电阻,故应选B
(2)根据电路图连接实物图如图所示:
;
(3)图像与纵轴交点为电源电动势即 ,
图像斜率绝对值为电源内阻即 ;
(4)由实验原理图可知,电压表测的是路端电压,但电流表测的并不是流过电源的电流,电流表示数与电压表分流之和等于流过电源的电流,则本实验产生系统误差的主要原因是电压表的分流作用。
故答案为:(1);(2)如图所示:
;
(3);;(4)电压表的分流作用。
【分析】本题考查了实验器材的选择、实物电路的连接、求电源电动势与内阻、误差分析等;要注意明确实验数据处理的基本方法,明确电源图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值是电源内阻。
(1)为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器。
(2)根据电路图连接实物图;
(3)图象和纵坐标的交点为电源的电动势,由图象的斜率可以求出内阻;
(4)根据电压表的分流分析。
22.(2024高二上·十堰月考)利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内电阻,要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路图是图中的 (填“甲”或“乙”)。
(2)现有电压表(0-3V)、电流表(0-0.6A)、滑动变阻器()、开关和导线若干,某位同学完成实验,记录了6组数据,并画出了图线如图丙所示,根据此图可得出干电池的电动势 ,内阻 。(结果均保留2位有效数字)。
(3)若采用另外一种接法,内阻的测量值 真实值,电动势的测量值 (填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)甲
(2)1.5;1.0
(3)大于;等于
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 本题考查了实验电路选择、实验数据处理,知道实验原理是解题的前提与关键,应用闭合电路欧姆定律即可解题。
(1)根据
测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压和干路电流,电压表和电流表内阻影响会造成实验误差。电源内阻较小,所以乙电路中的电流表分压影响较大,因此应选择甲电路。
(2) 由
可知U-I图象的截距就是电源电动势,所以
内电阻
(3)若采用另外一种接法,可以把电流表看作一个等效电源,根据闭合电路欧姆定律
可知电动势测量值等于真实值,由于内阻的测量值包括电源内阻与电流表内阻,则测量值大于真实值。
【分析】(1)根据实验器材与实验原理选择实验电路图;
(2)根据电路中的最大电流选择电流表,为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器;
(3)根据实验电路应用闭合电路的欧姆定律求出图线的函数表达式,然后求出电源电动势与内阻。
(1)根据测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压和干路电流,电压表和电流表内阻影响会造成实验误差。电源内阻较小,所以乙电路中的电流表分压影响较大,因此应选择甲电路。
(2)[1][2]根据
由图线可知,电源电动势为
V
内电阻
(3)[1][2] 若采用另外一种接法,可以把电流表看作一个等效电源,根据闭合电路欧姆定律
可知电动势测量值等于真实值,由于内阻的测量值包括电源内阻与电流表内阻,则测量值大于真实值。
23.(2024高二上·常德期末)用电流表和电压表测一个电阻值约为、额定功率为的电阻的阻值,备用器材有:
量程,内阻约为的电流表
量程,内阻约为的电流表
量程,内阻约为的电压表
量程,内阻约为的电压表
量程,内阻约为的电压表
直流稳压电源两端的输出电压为
滑动变阻器,阻值范围,允许最大电流
待测电阻,开关和导线若干
(1)为了测量准确,电压表应选__,电流表应选__填写仪器前的序号
(2)在下图方框内画出实验电路图 .
(3)若测量值为测,真实值为真,那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下,测 真选填“大于”、“等于”或“小于”。
【答案】(1) |
(2)
(3)大于
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】(1)因为电源的电压只有16V,因此电压表选择④,由电压表的量程可知电流表的电流为
因此电流表选择②
(2)本实验待测电阻阻值偏大,分流能力比较强,因此选用内接法,为调节明显滑动变阻器选用分压式,因此电路图为
(3)内接法测得的电压表的电压偏大,而电流准确,因此测量值偏大。
【分析】根熟悉掌握仪器选择的方法及原则。熟悉掌握电流表内接法和外接法的判定方法及滑动变阻器分压式接法和限流式接法的选择方法。误差的来源主要由于电流表的分压造成的。
六、破鼎提升
24.(2024高二上·黑龙江期中)实验“测电源电动势和内阻”。如图所示,图1和图2为测电源电动势和内阻的两种电路,图3和图4为误差分析图像,由于电流表和电压表都不是理想电表,所以测量结果存在系统误差。
(1)测量电源电动势和内阻,为了减小系统误差,应采用 (填写“图1”或“图2”)所示电路。
(2)关于图1和图2所示的电路,下列说法正确的是
A.图1,原理上电动势和内阻的测量值都偏小
B.图1,产生系统误差的原因是电流表的分压作用
C.图2,原理上电动势和内阻的测量值都偏大
D.图2,产生系统误差的原因是电流表的分压作用
(3)图3是用 (填写“图1”或“图2”)电路处理的结果,其中图线 (填写“①”、或“②”、或 “③”、或“④”)表示真实图线;
(4)图4是用 (填写“图1”或“图2”)电路处理的结果,其中图线 (填写“①”、或“②”、或 “③”、或“④”)表示测量图线。综合利用图3与图4,可消除因电表不理想而引起的系统误差。
【答案】(1)图1
(2)A;D
(3)图1;①
(4)图2;④
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)图1电路,电动势和内阻测量值均偏小;图2,电动势测量值无系统误差,但是内阻测量值偏大,内阻测量值为电源内阻和电流表内阻之和,显然系统误差太大,不可取。故采用图1;
(2)A.采用图1的方法,由于电压表的分流使电流表读数偏小,当外电路短路时,电压表分流为0,即图1方法中测量图线和真实图线与横轴交点相同。则图3是用图1电路处理的结果,其中图线②表示测量图线,图线①表示真实图线。故A正确;
B.由于电表不是理想电表,则电流表存在电阻,电压表内阻不是无穷大。采用图1的方法,由于电压表的分流导致电流表读数小于干路电流,引入系统误差的原因是电压表的分流作用。采用图2的方法,由于电流表的分压导致电压表读数小于路端电压,引入系统误差的原因是电流表的分压作用,造成电源内阻测量值偏大,但电动势测量值等于真实值, 故B错误;
C.采用图2的方法,由于电流表的分压使电压表读数偏小,当外电路断路时,电流表的分压为0,即图2方法中测量图线和真实图线与纵轴交点相同,则图4是图2电路处理的结果,其中图线③表示真实图线,图线④表示测量图线。原理上电动势测量值无系统误差,是准确的,内阻测量值偏大,故C错误;
D.以上分析可知,采用图2的方法,由于电流表的分压导致电压表读数小于路端电压,故D正确。
(3)采用图1的方法,由于电压表的分流使电流表读数偏小,当外电路短路时,电压表分流为0,即图1方法中测量图线和真实图线与横轴交点相同。则图3是用图1电路处理的结果;
结合以上分析可知,图线②表示测量图线,图线①表示真实图线。
(4)采用图2的方法,由于电流表的分压使电压表读数偏小,当外电路断路时,电流表的分压为0,即图2方法中测量图线和真实图线与纵轴交点相同,则图4是图2电路处理的结果;
结合以上分析可知,图线③表示真实图线,图线④表示测量图线。原理上电动势测量值无系统误差,是准确的,内阻测量值偏大。
答案:(1)第1空:图1 (2)第1空:AD 第2空:① (3)第1空:图2 第2空:④
【分析】1.知道电流表内阻与电源内阻差不多,采用电流表外接法,系统误差较大。
2.能够根据电路图分析系统误差的来源。
3.知道U-I关系图中的理论图线和实际图线对应的电路图。
25.(2024高三上·丰城月考)某实验小组为了测量一个量程为3V的电压表的内电阻RV,设计了以下实验方案,甲图为实验电路图,图中电压表为待测电压表,R为电阻箱。
(1)小明实验步骤如下:先将电阻箱电阻调至0,闭合开关S,电压表读数如图乙所示,读出此时电压U1= V;然后调节电阻箱的阻值至适当值,读出电阻箱阻值R和此时电压表的电压U2,忽略电源内阻,则电压表电阻的测量结果Rv= (用符号U1、U2和R表示);如果考虑电源内阻,则测量结果RV与真实值比较 (选填“偏大”或“偏小”)。
(2)小李实验步骤如下:闭合开关S,多次调节电阻箱,读出电阻箱阻值R及对应电压表的电压U,作出图象如图丙所示,不考虑电源内阻,从图象可知电压表内阻的测量值为 Ω;如果已知电源内电阻为r(Ω),则电压表内阻的真实值为 Ω。
【答案】2.95(2.93~2.98);;偏大;a;a-r
【知识点】闭合电路的欧姆定律;特殊方法测电阻
【解析】【解答】(1)电压表的量程是 3V,观察图乙所示的表盘可以得知,其分度值为 0.1V,此时示数是 2.97V。若忽略电源内阻,依据图甲所示电路图,根据闭合电路欧姆定律可得
由题意知
,
从而解得电压表内阻
当考虑电源内阻时
解得
由此可见,在考虑电源内阻的情况下,电压表内阻的测量值偏大。
(2)不考虑电源内阻时,依据图甲所示电路图,按照闭合电路欧姆定律可得
整理后得到
从图丙所示图像可知,图像的斜率
纵轴截距
进而解得电压表内阻
若考虑电源内阻,依据图甲所示电路图,根据闭合电路欧姆定律
整理后得到
从图丙所示图像能够看出,图像的斜率
纵轴截距
,
解得
故答案为:(1)2.95(2.93~2.98);;偏大(2)a;a-r
【分析】 首先分别分析不考虑和考虑电源内阻两种情况。不考虑电源内阻时,根据电路图和欧姆定律推导出公式,再结合图像的斜率和纵轴截距求解电压表内阻。考虑电源内阻时,同样根据电路图和欧姆定律推导公式,然后结合图像特征求解电压表内阻,并得出考虑电源内阻时测量值偏大的结论。因为图像的斜率和纵轴截距在不同情况下与电源电动势、电压表内阻及电源内阻有特定关系,通过这些关系进行分析求解。
26.(2024高三下·黄冈模拟)某学习小组在研究“测量干电池的电动势和内阻”和“测量金属丝电阻率”两个实验时,先设计如图甲所示电路, MN 为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝,横截面积为 S。调节滑片P,记录电压表示数 U、及对应的PN长度x,绘制出图乙所示的图像,图像与纵轴截距为,斜率绝对值为。用同一根金属丝MN和同一个电源又设计了如图丙所示电路,调节滑片P,记录电流表示数I、及对应的PN长度x,绘制出图丁所示的图像,图像与纵轴截距为,斜率绝对值为。
(1)若不考虑电表内阻影响,则电池的电动势 ,内阻 ,金属丝的电阻率 均选用,、、S表示
(2)实验中因电压表内阻的影响,电动势测量值 填“大于”“等于”或“小于”真实值;本实验电流表内阻对电源内阻的测量 填“有”或“没有”影响。
【答案】(1);;
(2)小于;没有
【知识点】导体电阻率的测量;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)解析由图甲,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
由图丙,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
结合图乙和图丁可得
解得
(2)若考虑电压表内阻的影响,由图甲,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
则
即
所以电动势测量值小于真实值; 若考虑电流表内阻的影响,由图丙,根据闭合电路的欧姆定律得
整理得
对比(1),所以本实验电流表内阻对电源内阻的测量没有影响。
【分析】(1)结合图像以及闭合电路欧姆定律进行分析;
(2)根据闭合电路的欧姆定律可得路端电压与电动势以及内阻关系,求出电动势以及内阻表达式进行分析。
27.(2024高三下·金华模拟) 某同学想要测量一新材料制成的粗细均匀电阻丝的电阻率,设计了如下的实验。
(1)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,示数如图甲所示,测得其直径 mm。
(2)用多用电表粗测电阻丝的阻值。选择旋钮打在“×100”挡,进行欧姆调零后测量,指针静止时位置如图乙所示,此测量值为 Ω。
(3)为了精确地测量电阻丝的电阻,实验室提供了下列器材:
A.电流表(量程500μA,内阻)
B.电流表(量程10mA,内阻约为0.1Ω)
C.滑动变阻器(,额定电流0.5A)
D.滑动变阻器(,额定电流1A)
E.电阻箱R(阻值范围为)
F.电源(电动势3.0V,内阻约0.2Ω)
G.开关S、导线若干
①实验小组设计的实验电路图如图丙所示,开关闭合前,滑动变阻器滑片应位于 端(选填“最左”、“最右”或“居中”)。由于没有电压表,需要把电流表串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值 Ω。滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
②正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器测得电流表的示数为,电流表的示数为,测得电阻丝接入电路的长度为L,则电阻丝的电阻率 (用题中所给或所测得的物理量的符号表示)。
【答案】(1)2.150
(2)600
(3)最左;5000;;
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)如图所示,其螺旋测微器的主尺读数为2mm,所以其读数为
(2)由题意可知,其倍率为,所以其读数为
(3)①由题图可知,滑动变阻器采取分压式接法,开关闭合前,滑动变阻器滑片应位于最左端。
电流表串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,由
解得
由于滑动变阻器采用分压式接法,所以为了减少实验误差,滑动变阻器应该选择
②电阻丝两端的电压为
流过电阻丝的电流为
由于欧姆定律有
由电阻定律有
整理有
【分析】 (1)根据螺旋测微器的精确度读数;
(2)根据多用电表的挡位读数;
(3)根据电表改装原理结合欧姆定律与电阻定律解答。
28.(2024高三下·成都模拟) 某校物理实验小组要测一未知电阻的阻值,要求尽可能精确测量。
(1)为便于设计电路,该实验小组先用多用电表粗测的阻值,选用欧姆表×10倍率测量,发现指针偏转过小,为了较准确地进行测量,应该选择 倍率(选填“×100”、“×1”),并重新进行欧姆调零,正确操作并读数,若这时刻度盘上的指针位置如图所示,则测量结果是 ;
(2)实验室提供了如下实验器材:
A.电源E(电动势为12V,内阻不计);
B.电压表V(量程为15V,内阻约为);
C.电流表(量程为30mA,内阻约为);
D.电流表(量程为20mA,内阻约为);
E.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流为1A);
F.滑动变阻器(最大阻值为,额定电流为0.5A);
G.开关及导线若干。
为尽可能准确测量的阻值,实验小组设计了如图所示的电路,实验过程如下:
①正确连接实验电路后,调节滑动变阻器、的滑片至适当位置:
②断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器、的滑片,使电流表的示数恰好为电流表示数的三分之二,记录此时电压表V的示数和电流表的示数;
③保持滑动变阻器不变,再闭合开关,记录电压表V的示数和电流表的示数;
④根据以上测量数据可得 。该实验也可测得电流表的内阻 (用、、、表示)。
⑤该方案测得的阻值和真实值相比 。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
【答案】(1);1100
(2);;不变
【知识点】练习使用多用电表;特殊方法测电阻
【解析】【解答】(1),指针偏转过小,说明欧姆表表盘刻度值大,所以选择大倍率档,可以让欧姆表表盘刻度小,指针尽量打在表盘中间,所以选择倍率,测量结果
(2) ④ 断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器、的滑片,使电流表的示数恰好为电流表示数的三分之二, 说明
保持滑动变阻器不变,再闭合开关,记录电压表V的示数和电流表的示数 ,说明
由以上三式联立解得
⑤ 结合上述解题过程, 该方案测得的阻值和真实值 相比是不变的。
【分析】本题考查电学实验,测量电阻的阻值,(1)利用欧姆表进行粗测,要求学生能够理解电阻阻值的读法及选择正确的倍率挡。(2)通过电路的电流与电压关系列出相应的关系式即可求解,注意,看成一个电阻即可。(3)该电路的设计能够得出RX两端的实际电压,也能得出流经RX的实际电流,所以测量结果与真实值相比是不变的。
七、直击高考
29.(2024·山东)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为 mm;
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 (填“1”或“2”)端;
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯图像如图丙所示,求得电阻 Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率 (填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
【答案】(1)2.450
(2)1
(3)1.91
(4)大于
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数为
(2)由于电压表示数变化更明显,说明电流表分压较多,因此电流表应采用外接法,即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端;
(3)根据图丙的图像,结合欧姆定律有
(4)根据电阻定律可得
两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知
故答案为:(1)2.450;(2)1;(3)1.92;(4)大于。
【分析】 (1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,测量值=固定刻度对应示数(mm)+可得刻度对齐格数(估读一位)×精确度;
(2)根据电压表和电流表示数变化的明显程度判断电流表的内外接法;
(3)根据欧姆定律求解I-U函数,结合图像斜率含义求电阻;
(4)根据电阻定律求解作答 。
30.(2023·北京)
(1)用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法,已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V,在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直径 。
(2)采用图1所示的电路图来测量金属丝的电阻率。
实验时,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应处在 (填“M”或“N”)端。
(3)按照图1连接实物图,如图2所示。闭合开关前检查电路时,发现有一根导线接错,该导线为 (填“a”“b”或“c”)。若闭合开关,该错误连接会带来的问题有 。
【答案】(1)
(2)M
(3)b;移动滑片时,电压表和电流表的示数不变
【知识点】导体电阻率的测量;用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】(1)纯油酸的体积为V,在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直径:;
(2)由电路图可知,滑动变阻器为分压式接法,闭合开关时被测电阻电压从零开始增加,滑动变阻器滑片应置于M端;
(3)由实物图可知,应该为导线b连接错误,若闭合开关,导线b使电路发生短路,没有电流流过被测电阻丝,电流表无读数,电压表有读数。
【分析】(1)油酸分子直径为油酸体积与油膜面积的比值;
(2)根据分压式供电方式,闭合开关时被测电阻电压从零开始增加,滑动变阻器滑片应置于M端;
(3)分析实物图b导线使得被测电路短路,被测电阻丝上没有电流,电流表无读数,电压表测电源输出电压。
31.(2023·全国乙卷)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻(阻值)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:
⑴实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。
⑵将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流I= ,金属丝的电阻 。(结果均用、、表示)
⑶继续微调R,重复⑵的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:
() 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
() 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
⑷利用上述数据,得到金属丝的电阻。
⑸用米尺测得金属丝长度。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为 mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与d相等。
⑹由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 。(保留2位有效数字)
【答案】;;0.150;5.0
【知识点】导体电阻率的测量;特殊方法测电阻
【解析】【解答】⑵根据串并联电路的特点,开关S接1时电压表读数为金属丝上的电压,开关接2S时电压表读数为 定值电阻 和金属丝上的总电压,由欧姆定律可得:,;
(5)螺旋测微器读数:0+15.0×0.01mm=0.150mm;
(6)利用电阻定律:得:.
【分析】根据串并联电路的特点,利用欧姆定律计算电流和金属丝电阻;螺旋测微器度数为主尺读数加旋钮读数乘以分度值,有估读位;应用电阻定律计算电阻率。
32.(2022·全国甲卷)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E(电动势 ,内阻很小),电流表 (量程 ,内阻约 ),微安表 (量程 ,内阻 待测,约 ),滑动变阻器R(最大阻值 ),定值电阻 (阻值 ),开关S,导线若干。
(1)在答题卡上将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图
(2)某次测量中,微安表的示数为 ,电流表的示数为 ,由此计算出微安表内阻 Ω.
【答案】(1)
(2)990
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)根据实验器材和实验原理,作出实验电路图如图所示
(2)由于微安表的示数为 ,电流表的示数为 ,所以流过 的电流为8.91mA,故微安表两端的电压为V,所以微安表内阻 .
【分析】(1)根据实验器材和实验原理,即可作出实验电路图,滑动变阻器是分压接法;
(2)首先算出流过定值电阻 的电流,然后算出微安表两端的电压,最后算出微安表内阻。
33.(2022·北京)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)用电压表(内阻约为)和电流表(内阻约为)测量一个电阻的阻值(约为)。要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值,下列实验步骤正确的操作顺序为 (填各实验步骤前的字母)。
A .将选择开关置于“”位置
B .将选择开关置于“”位置
C .将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开
D .将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”
(3)图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找故障,在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d 时,电压表没有示数。若电路中仅有一处故障,则______________(选填选项前的字母)。
A.导线断路 B.滑动变阻器断路
C.导线断路 D.滑动变阻器短路
【答案】(1)甲
(2)ADCB
(3)C
【知识点】电阻的测量;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)根据电表内、外接法判断依据,待测电阻R=5,,R<,应采用外接法,故选甲;
(2)测量过程中应该先选择合适挡位,根据题意选择挡位,然后进行欧姆调零,再进行测量,测量完成后要将开关置于OFF挡,故顺序为ADCB;
(3) 无论怎么移动滑动变阻器的滑片, 电流表始终没有示数,说明电路中有断路故障;电压表有示数且不变说明电压表串联在电路中 ,则电压表没示数的一段即为断路段,故答案为:C
【分析】(1)根据电表内外接法依据:R<选择外接法,R>选择内接法,R= 选择外、外接法都可以(大内结果偏大,小外结果偏小),判断实验电路的选择;
(2)根据多用电表欧姆档的使用规范,确定操作步骤;
(3)根据电表有无示数,判断电路故障。
34.(2022·福建)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像
单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时 V。
(3)根据测得数据,作出和图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势 ,内阻 。(结果均保留两位小数)
(4)由图丁可知 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得电源内阻更接近真实值。
(5)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。
【答案】(1)
(2)1.30
(3)1.80;2.50
(4)接法Ⅱ
(5)接法Ⅱ
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)
(2)电压表接的量程,所以电压表的读数为:;
(3)s接1,当电流表示数为0时,相当于外电路断路,电压表的示数为电源电动势,即E=1.80V;s接2,当电压表的示数为0时,相当于外电路短路,电流表示数为外电路短路时的电流,则。根据闭合电路欧姆定律有:,解得:;
(4)图像的斜率表示电源的内阻。接法 Ⅰ:,接法Ⅱ :,可见接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值;
(5)若只能选择一种接法,应选择接法Ⅱ测量更合适
故答案为:(1)见解答;(2)1.30;(3)1.80 2.50;(4)接法Ⅱ;(5)接法Ⅱ
【分析】(1)根据电路图连接实物图;
(2)看准量程,再读数;
(3)根据s接1时,相当于外电路断路,电压表示数为电源电动势,s接2时,外电路相当于短路,电流表示数为外电路短路时的电流,再根据闭合电路欧姆定律求解;
(4)根据图像的斜率表示电源内电阻,求解两种情况下得到的电源内阻的值进行分析;
(5)根据(5)的分析进行选择。
35.(2022·湖北)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。
(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为 mm。再用游标卡尺测得其长度L。
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,实验数据见下表。
R/Ω I/A /A-1
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据,在图丙中绘制出 -R图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得Rx= Ω(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ= 得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示) 。
(3)该小组根据图乙的电路和图丙的 -R图像,还可以求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留2位有效数字)
(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)3.70
(2)6.0;
(3)12;3.0
(4)偏小
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)螺旋测微器固定刻度读数3毫米,半毫米刻度线露出,可动刻度20。
所以最终读数为:
(2)由闭合电路欧姆定律可得,
E为斜率倒数,斜率= ,得 E=12伏。
,将电流0.400A代入
,
(3)由(2)分析得 E=12伏,。
(4)根据表达式
因电源电动势变小,内阻变大,则当安培表由相同读数时,得到的Rx的值偏小,即电阻测量值偏小。
【分析】(1)螺旋测微器读数要估读到千分之一毫米。
(2)根据全电路欧姆定律,代入物理量化简即可
(3)结合电阻定律,代入题中已知条件即可求解。
(4)结合电阻表达式进行分析。
36.(2022·山东)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材:
干电池E(电动势 ,当阻未知);
电流表 (量程 ,内阻为 );
电流表 (量程 ,内阻为 );
定值电阻 (阻值为 );
滑动变阻器R(最大阻值为 );
待测电阻 ;
开关S,导线若干。
测量电路如图所示。
(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到值最大一端。将定值电阻 接入电路;闭合开关,调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的 处。该同学选到电流表为 (填“ ”或“ ”);若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 。
(2)断开开关,保持滑片的位置不变。用 替换 ,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的 处,则 的测量值为 。
(3)本实验中未考虑电池内阻,对 的测量值 (填“有”或“无”)影响
【答案】(1)A1;60
(2)100
(3)无
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)当选择电流表时,调节滑动变阻器,使其半偏,,解得,符合题意;
当选择电流表时,调节滑动变阻器,使其半偏,,解得,不合题意;
故该同学选到电流表为,若不考虑电池内阻,滑动变阻器接入电路的电阻值应为60Ω;
(2)当接时,,当接时,,
联立解得;
(3)根据(2)计算可知,本实验中不考虑电池内阻,对的测量值无影响。
【分析】(1)先分类谈论,根据闭合电路欧姆定律算出电阻的大小,然后根据题意选择符合题意的电流表合滑动变阻器的阻值;
(2)首先分别计算接入两个电阻时电流的大小,然后联立两式算出待测电阻的大小;
(3)根据(2)中的计算,可以判断出不考虑电池内阻,对的测量值无影响。