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  • 2021-05-13 发布

高考物理测电源电动势和内阻辅导讲义

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高考物理测电源电动势和内阻辅导讲义 授课主题 测电源电动势和内阻 教学目的 ‎1、掌握多用表 ‎2、会求电源电动势和内阻 ‎3、会计算功率 教学重难点 多用表、电源电动势和内阻、功率 教学内容 本节知识点讲解 测电源电动势和内阻 ‎1.伏安法:实验电路如图①‎ 本实验用电压表和电流表同时测电压和电流,称为“伏安法”.但这里被测对象是电源,一般电源(如干电池)的内阻较小,与电流表内阻相差不大,而电压表的内阻远大于电源内阻,也远大于测量电路中的外电阻,所以为减小实验误差,本实验采用电流表外接法,而不能采用图②的电路.‎ 误差分析 ‎1.偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不是很准确.‎ ‎2.系统误差:系统误差来源于未计电压表分流,近似地将电流表的示数看作干路电流.实际上电流表的示数比干路电流略小.如果由实验得到的数据作出下图中实线(a)所示的图像,那么考虑到电压表的分流后,得到的U-I图像应是图中的虚线(b),由此可见,按图所示的实验电路测出的电源电动势E测<E真,电源内电阻r测<r真.‎ 说明 ①外电路短路时,电流表的示数(即干路电流的测量值)I测等于干路电流的真实值,所以图中(a)、(b)两图线交于短路电流处.②‎ 当路端电压(即电压表示数)为U1时,由于电流表示数I1测小于干路电流I1真,所以(a)、(b)两图线出现了图所示的差异.‎ 注意事项 ‎1.电流表要与变阻器靠近,即电压表直接测量电源的路端电压.‎ ‎2.选用内阻适当大一些的电压表.‎ ‎3.两表应选择合适的量程,使测量时指针偏转角大些,以减小读数的相对误差.‎ ‎4.尽量多测几组U、I数据(一般不少于6组),且数据变化范围要大些.‎ ‎5.做U-I图像时,让尽可能多的点落在直线上,不落在直线上的点均匀分布在直线两侧.‎ 典型例题:某同学用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻,实验采用的电路如图21-1所示。‎ ‎(1)下列给出的器材中,应该选用 (填代号)‎ A.待测干电池(2节串联,电动势约3V);‎ A V R l a b c d e f g h i j k 图21-1‎ B.电流表(量程0~3A,内阻0.025)‎ C.电流表(量程0~0.6A,内阻0.125)‎ D.电压表(量程0~3V,内阻3k)‎ E.电压表(量程0~15V,内阻15k)‎ F.滑动变阻器(0~20,额定电流1A)‎ G.滑动变阻器(0~2019,额定电流0.3A)‎ H.开关、导线。‎ ‎(2)图21-2给出了做实验所需要的各种仪器。请你按电路图把它们连成实验电路。‎ ‎+‎ ‎-‎ 图21-2‎ ‎(3)连好电路,闭合开关后,该同学发现电流表和电压表都没有示数。则下列判断正确图21-3‎ I/A U/V ‎0.00‎ ‎0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ ‎1.50‎ 的是 A.可能是导线ab断路 B.可能是导线bc断路 C.可能是导线de断路 D.可能是导线gh断路 (4) 该同学处理完电路故障后进行实验。记录了5组数据,并根据这些数据在坐标图中画出U-I图线,如图21-3所示。根据图线求出两节干电池串联的电动势E=______V,内阻______。‎ ‎(1)ACDFH (4分) (2)略  (4分)‎ ‎(3)A  (4分) (4)2.75 约1.90 (6分)‎ 变式训练:1.为了测定一节干电池的电动势和内阻,在下图给出的两种实验电路图,由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多,与电流表的内阻相差不多).所以为使测量结果比较准确,应选用__________图所示的电路.‎ 若实验台上备有下列实验器材:‎ A.电流表(0~0.6 A)‎ B.电流表(0~3 A)‎ C.电压表(0~3 V)‎ D.电压表(0~15 V)‎ E.滑动变阻器(1750 Ω,0.3 A)‎ F.滑动变阻器(10 Ω,2 A)‎ G.开关 H.导线 应该选用的器材是________________.(填字母代号)‎ 解析 通过电池的电流不能太大(1 A以下),故选A,由电源电动势可以知道选C;滑动变阻器E电流太小,电阻太大,使用不方便,故选F.‎ 答案 甲 A、C、F、G、H 课堂小结:‎ ‎2.用电阻箱和电流表测定 如图③,改变电阻箱的阻值,记录R和I,应用E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),求得E和r.‎ 典型例题:听说水果也能做电池,某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池.他们猜想水果电池内阻可能较大,从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻.实验中他们多次改变电阻箱的电阻值,记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数,并算出电流的倒数,将数据填在如下的表格中.‎ ‎(1)利用图像法处理数据可以减小实验误差.在讨论作图方案时,甲同学认为应作R-I图,而乙同学认为应该作图,你认为哪个同学的想法更科学?____(填“甲”或“乙”),其简单理由是: .‎ ‎(2)按照(1)中你选择的方案,在给出的坐标纸上作出图象.‎ ‎(3)利用你作出的图象,可求出该柠檬电池的电动势为 V,内阻为 Ω.‎ ‎(4)完成实验后,该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是:‎ ‎0‎ R×103/Ω ‎5‎ ‎10‎ ‎-10‎ ‎-5‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎ .‎ 外电阻R(Ω)‎ 电流 I(mA)‎ 电流倒数(mA-1)‎ ‎9000 ‎ ‎0.0502‎ ‎19.92 ‎ ‎8000 ‎ ‎0.0528‎ ‎18.93‎ ‎6000 ‎ ‎0.0594‎ ‎16.84 ‎ ‎5000 ‎ ‎0.0633‎ ‎15.80 ‎ ‎4000 ‎ ‎0.0680‎ ‎14.71 ‎ ‎(1)乙同学(1分);‎ 画出的图线是一条直线,容易求出电池的电动势和内电阻(2分)‎ ‎ (2)如下图所示(3分)‎ ‎(3)0.75~1.2 (2分);9000~11000(2分)‎ ‎(4)电源内阻过大(2分)‎ 课堂小结:‎ ‎3.用电阻箱和电压表测定 如图④改变电阻箱的阻值,记录R和U,应用 求出E和r.‎ 典型例题:现有一种特殊的电池,它的电动势E和内阻r都比较大,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,测得的数据如下表所示.‎ 试验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ U/V ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ U -1/×10-2V-1‎ ‎10.0‎ ‎5.0‎ ‎3.3‎ ‎2.5‎ ‎2.0‎ R/Ω ‎5.55‎ ‎12.50‎ ‎21.43‎ ‎33.33‎ ‎50.00‎ ‎18.0‎ ‎8.0‎ ‎4.7‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ 该同学想通过作图的方法来求电动势和内阻,并且纵轴取为U -1/×10-2V-1.‎ ‎2.0‎ ‎10.0‎ o ‎/×10-2V-1‎ ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ ‎(b)‎ R S V E r ‎(a)‎ ‎(1)为了得到有关物理量的线性图象,横轴应取为 ,并请在图(b)上作出相应的图象.‎ (2) 根据所作出的图象求得该电池的电动势E为 V,内阻r为 Ω.‎ ‎(1) R-1/×10-2Ω-1 (2分) 正确作出图(3分) (2) 100±2 (2分) 50±2 (2分) ‎ 变式训练:现有一特殊的电池,其电动势E约为9V,内阻r在35~55Ω范围,最大允许电流为50mA。为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲的电路进行实验。图中电压表的内电阻很大,对电路的影响可以不计;R为电阻箱,阻值范围为0~9999Ω;R0是定值电阻。‎ ‎⑴实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:‎ A.10Ω,2.5W B.50Ω,1.0W C.150Ω,1.0W D.1500Ω,5.0W 本实验应选用 ,其作用是 。‎ ‎⑵该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U,再改变电阻箱阻值,取得多组数据,作出了如图乙的图线。则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示 。‎ ‎⑶根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为 V,内电阻r为 Ω。‎ ‎(1)C,保护电路 (2)电流 (3)10,48‎ 课堂小结:‎ 多用电表 多用电表的原理.‎ ‎(1)多用电表内部构造及测量原理.‎ 上图是简化的多用电表电路图.它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成.其中1、2为电流测量端,3、4为电压测量端,5为电阻测量端.测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入与待测量相应的测量端.使用时,电路只有一部分起作用.‎ ‎(2)测直流电流和直流电压的原理,就是电阻的分流和分压原理,其中转换开关接1或2时测直流电流;接3或4时测直流电压;转换开关接5时,测电阻.‎ ‎(2)量程选择.‎ 在原理上,利用欧姆挡可测量从0~∞的电阻阻值,由于其刻度线分度的变化是非线性的,且高阻区的刻度较密电阻值不易读准,误差大;而接近零欧姆处虽然刻度较稀,读数误差小,但乘上相应的大倍率,误差同样会变大.所以,测量时必须选择合适的挡,使表头指针尽可能停在中心值R中的附近,一般在0.1R中~10R中的刻度范围内,读数较为准确.若发现指针偏转角较小,应换大倍率的挡;反之,则换小倍率的挡.‎ 测电压、电流时,则应使指针偏角尽可能大,这样相对误差较小.‎ ‎(3)欧姆调零.‎ 对于不同的欧姆挡,其内阻都是不相同的,因此用它测电阻时,每次换挡后和测量前都必须将两表笔短接,进行一次欧姆调零(注意:电阻挡的零位在刻度的右端)以防止测量时产生零误差.若调零时,发现指针总调不到零位,说明电池的电能不足,应调换电池.否则会因电池电动势变小,内阻增大,使测量结果不准确.‎ ‎(6)读数.‎ 指针稳定后才能读数,且应将表针示数乘以选择开关所指的倍数,如转换开关对准的位置是R×1 K,示数应×1000,方是被测电阻的欧姆数.电压、电流的读数同样要看清选择开关选择的量程.‎ ‎(7)注意表笔极性.‎ 在测量一些有极性元件的等效电阻时(如晶体管电解电容等)必须注意表笔的极性.插入正插孔的红表笔与欧姆挡内电池的负极相连,为负表笔;插入负插孔的黑表笔与欧姆挡内电池的正极相连,为正表笔.若用多用电表来测电流、电压时,表盘上的“+”、“-”号相当于电流表、电压表的正、负接线柱.‎ ‎(8)选择开关的安全位置.‎ 多用电表在使用完毕后,应将挡位选择开关旋至交流电压最高挡,使多用电表相当于一个阻值较大的电阻(或OFF挡),或者拔出表笔,以防止在欧姆挡时两表笔短接而白白消耗电池.‎ ‎(9)长期不用时,应取出电池,以防止电池漏电;安装电池时,应注意电池极性和额定值,确保安装正确.‎ 欧姆表工作原理.‎ 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的,它的原理如图所示,G是电流表(表头),内阻为Rg,满偏电流Ig,电池电动势E,内阻为r,电阻R是可变电阻,也叫调零电阻.‎ 当红、黑表笔接入被测电阻Rx时(如图③所示),通过表头的电流I=,改变Rx,电流I随之改变,每个Rx都对应一个电流值.在刻度盘上直接标出与I值相对应的Rx,就可以从刻度盘直接读出被测电阻的阻值.‎ 当Rx=Rg+r+R时,I=,指针半偏,令欧姆表内阻R内=Rg+R+r,则当指针半偏时表盘的中值电阻R中=R内=Rg+R+r.‎ ‎2.欧姆表的读数.‎ ‎(1)当欧姆表未接入电阻,处于断路状态,即Rx→∞时,电路中没有电流,指针不偏转,故刻度盘最左端为∞处,故当电路接入电阻后如偏转角度很小,表明被测电阻较大.‎ ‎(2)当欧姆表表笔直接相连,即Rx=0时,电路中电流最大,指针满偏,故电阻零刻度在最右端满偏电流处.‎ 典型例题:1、如图为多用电表欧姆挡的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300 μA,内阻rg=100 Ω,调零电阻最大值R=50 kΩ,串联的固定电阻R0=50 Ω,电池电动势E=1.5 V,用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是(  )‎ A.30 kΩ~80 kΩ    B.3 kΩ~8 kΩ C.300 kΩ~800 kΩ D.3000 kΩ~8000 kΩ 解析 当红、黑表笔短接调零时Ig=,R+Rg+R0== Ω=5000Ω.使用欧姆表读数时在中值电阻5 kΩ左右读数最为准确,所以能准确测量的阻值范围为3 kΩ~8 kΩ.‎ ‎2、某实验小组为了测定某一标准圆柱形导体的电阻率,进行如下实验:‎ ‎ ①首先用多用电表进行了电阻测量,主要实验步骤如下:‎ ‎ A.把选择开关扳到“×10”的欧姆挡上;‎ B.把表笔插入测试插孔中,先把两根表笔相接触,旋转欧姆调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上;‎ ‎ C.把两根表笔分别与圆柱形导体的两端相接,发现这时指针偏转较大;‎ ‎ D.换用“×100”的欧姆挡进行测量,随即记下欧姆数值;‎ ‎ E.把表笔从测试笔插孔中拔出后,将选择开关旋至OFF,把多用电表放回原处.‎ ‎ 上述实验中有二处操作错误:‎ ‎ 错误一:______________________________________________.‎ ‎ 错误二:______________________________________________.‎ ‎ ②分别用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱形导体的长度L和直径d进行测量,结果如图所示,其读数分别是L=________mm,d=_________mm.‎ ‎③为使实验更准确,又采用伏安法进行了电阻测量,右上图两个电路方案中,应选择 图___________.用实验中读取电压表和电流表的示数U、I和②中读取的L、d,计算电阻率的表达式为ρ=_________.‎ ‎1、 ① Ⅱ   ②   1kg  1N   (每空2分)‎ ‎2、①换用“×1”的欧姆档 (1分) 没有重新欧姆调零(1分)‎ ‎②23.7mm (2分) 2.795(2,792mm~2.796mm) (2分)‎ ‎③乙 (2分) (2分)‎ 变式训练:‎ ‎1.若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA,内装一节干电池,电动势1.5 V,那么欧姆表的内阻为____________ Ω,待测电阻接入红、黑表笔之间时,指针指在满刻度的处,则待测电阻的阻值为____________ Ω.‎ 解析 将红黑表笔短接,调整调零电阻的阻值,当电流满偏时,Ig=,欧姆表的内阻R内=Rg+r+R0==Ω=300 Ω.‎ 当电流为Ig时,有Ig= 解得Rx=100 Ω.‎ ‎2.某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。‎ ‎①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆档测量,示数如图1(a)所示,读数为________Ω。据此应选择图中的 ________(填“b”或“c”)电路进行实验。‎ ‎②连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验。‎ ‎③图(a)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。‎ ‎④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21 Ω的定值电阻,测量待测电池的电动势E和内阻r,电路如图2(b)所示。闭合S1和S2,电压表读数为3.00 V;断开S2,读数为1.00 V,利用图2(a)可算得E=________V,r=________Ω(结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表)。‎ 课堂小结:‎ 闭合电路中的几种电功率 闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路中的反映.‎ 由E=U+U′可得 EI=UI+U′I 或 EIt= UIt+U′It ‎(1)电源的总功率:‎ P= EI=I(U+U′)‎ 若外电路是纯电阻电路,还有 P=I2(R+r)=‎ ‎(2)电源内部消耗的功率:‎ P内=‎ ‎(3)电源的输出功率:‎ P出= P总-P内= EI-I2r= UI 若外电路为纯电阻电路,还有P出=I2R.‎ ‎●疑难突破 电源的输出功率为P出=I2R===,当R=r时,P出有最大值,即Pm==.P出与外电阻R的这种函数关系可用如图定性地表示.由图象还可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2.由图象还可知:当R<r时,若R增加,则P出增大;当R>r时,若R增大,则P出减小.值得注意的是,上面的结论都是在电源的电动势和内电阻r不变的情况下适用.‎ 图10-2-2‎ 电源的效率η===,所以当R增大时,效率η提高.当R=r,电源有 最大输出功率时,效率仅为50%,效率并不高.‎ 典型例题:如右图所示的电路中,E=3 V,r=0.5 Ω,R0=1.5 Ω,电阻箱的最大阻值Rm=10 Ω.‎ ‎(1)当电阻箱的阻值R=________ Ω时,它消耗的功率最大,为________ W.‎ ‎(2)当电阻箱的阻值R=________ Ω时,电阻R0消耗的功率最大,为________ W.‎ ‎【反思总结】 干路中的电流是联系内、外电路的桥梁,是求解闭合电路问题的关键.一般来说,干路中电流可以由闭合电路欧姆定律I=求得,也可以从外电路和内电路上分别由欧姆定律I=或I=求得,还可以由电源的总功率、输出功率、内部发热功率求得,这应视具体情况而定.‎ 变式训练:‎ ‎1、如下图所示,电源的电动势为30 V,内电阻为1 Ω,一个“6 V,12 W”的电灯与一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联.已知电路中的电灯正常发光,则电动机输出的机械功率为(  )‎ A.36 W    B.44 W C.48 W D.60 W ‎2、当外电路的电阻分别为8 Ω和2 Ω时,单位时间内在外电路上产生的热量正好相等,则该电源的内电阻是(  )‎ A.1 Ω B.2 Ω C.4 Ω D.6 Ω ‎3、如下图所示,电源的电动势是6 V,内电阻是0.5 Ω,小电动机M的线圈电阻为0.5 Ω,限流电阻R0为3 Ω.若理想电压表的示数为3 V,试求:‎ ‎(1)电源的功率和电源的输出功率;‎ ‎(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率 ‎4.如图所示,某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极,沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”,若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场,磁感应强度为B=0.1T,玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m,电源的电动势为E=3V,内阻r=0.1Ω,限流电阻R0=4.9Ω,玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9Ω,闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5V,则( )‎ A.由上往下看,液体做顺时针旋转 B.液体所受的安培力大小为 C.闭合开关10s,液体具有的热能是4.5J D.闭合开关后,液体电热功率为0.081W 课堂小结:‎ 巩固练习 ‎1【宁夏六盘山高级中学2019届高三第二次模拟考试理科综合试题】.(9分)现要测量一个未知电阻Rx 的阻值,除Rx外可用的器材有:‎ 多用电表(仅可使用欧姆挡);‎ 一个电池组E(电动势6V);‎ 一个滑动变阻器R(0…20Ω,额定电流1A);‎ 两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA);‎ 两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω);‎ 一个电键S、导线若干.‎ ‎①(4分)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断的做法正确的是________(填字母代号).‎ A.这个电阻很小,估计只有几欧姆 B.这个电阻很大,估计有几千欧姆 C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量 D.如需进一步测量可换“×100”挡,调零后测量 ‎②(5分)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.‎ ‎【答案】①AC ②如图;‎ 试题分析:(1)用多用电表的欧姆档粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,此时的刻度盘示数较小,故总阻值较小,故A正确,B错误.应改用小倍率档位,选档位后,重新欧姆调零进行测量,故C正确,D错误.故选AC; (2)利用提供的器材R2和G改装成电流表,用R1和G改装成电压表;要求电路能耗较小,结合电阻较小特点,故采用限流接法,电路如图: ‎ ‎2【西藏日喀则地区第一高级中学2019届高三下学期模拟考试(二)理科综合·物理试题】某同学要分别测量一小灯泡(3.8V、1.5W)在常温下和正常工作时的电阻,方法如下:‎ ‎(1)用欧姆表测量小灯泡常温下的电阻 ‎①应先____________后________________(填写正确答案标号)‎ A、将选择开关置于×1档 B、将选择开关置于×10档 C、将红黑表笔短接调零 ‎②测量示数如图甲,读数小灯泡常温下的电阻为______Ω。‎ ‎(2)用图乙所示电路测量小灯泡正常工作时的电阻,图中为滑动变阻器,为电阻箱,电源电动势为E=6V,‎ ‎①请在答题纸上将实物图连接补充完整 ‎②为检查电路连接是否有断接处,该同学进行了如下操作:将的滑动触头P移至C处,只闭合,发现电压表示数接近6V,若仪器都完好,则没有连接好的区间是__________‎ A、ab段 B、cd段 C、eP段 ‎③排除故障后,将拨向接点1,接通,调节__________,使电压表示数达到3.8V;之后拨向接点2,调节_______________,使___________,的读数即为小灯泡正常工作时的电阻。‎ ‎【答案】:(1)①A;C;②3.7;(2)如图所示;②B;③R1,R2,电压表示数再次达到3.8V 试题分析:(1)因为小灯泡的电阻非常小,所以使用×1档测量,在换档后需要先进行欧姆调零,即将红黑表笔短接调零,故AC正确;欧姆表的读数为 ‎3、有一根细长而均匀的金属管线样品,长约60cm,电阻大约为6Ω,横截面积如图所示①用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图2所示,金属管线的外径为 1.125mm; ②现有如下器材 A.电流表(量程0.6A,内阻约0.1Ω) B.电流表(量程3A,内阻约0.03Ω) C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ) D.滑动变阻器(1750Ω,0.3A) E.滑动变阻器(15Ω,3A) F.蓄电池(6V,内阻很小) G.开关一个,带夹子的导线若干 要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选 A,滑动变阻器应选 E(只填代号字母). ③请将图3所示的实际测量电路补充完整. ④已知金属管线样品材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是 管线长度L 计算中空部分截面积的表达式为S= 。‎ ‎【答案】①1.125;②A;E ③见答图;④管线长度L;‎ 试题分析:①螺旋测微器的读数等于1mm+0.01×12.5mm=1.125mm. ‎ ‎②电路中的电流大约为,所以电流表选择A.待测电阻较小,若选用大电阻滑动变阻器,测量误差角度,所以滑动变阻器选择E. ③待测电阻远小于电压表内阻,属于小电阻,所以电流表采取外接法.滑动变阻器可以采用限流式接法,也可以采用分压式接法.④还需要测量的物理量是管线长度L,根据,则,则中空部分的截面积.‎ 当堂检测 ‎1【山西省阳泉市2019届高三全国高校招生模拟考试理科综合物理试题】(9分)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻.‎ A.待测干电池两节,每节电池电动势约为1.5 V,内阻约几欧姆 B.直流电压表V1、V2,量程均为3 V,内阻约为3 kΩ C.定值电阻R0未知 D.滑动变阻器R,最大阻值Rm E.导线和开关 ‎(1) 根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图 ‎ ‎图丙 图甲 图乙 ‎(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻R0,方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm,再闭合开关,电压表V1和V2的读数分别为U10、U20,则R0= (用U10、U20、Rm表示)‎ ‎(3)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图象如图丙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a ,则两节干电池的总电动势E= ,总内阻r = (用k、a、R0表示).‎ ‎【答案】(1)如图;(2)(3);‎ 试题分析:(1)由实物图可知电路的连接方式,得出的实物图如图所示;‎ ‎ ‎ ‎2、(1)如图1游标卡尺的读数为 cm,图2螺旋测微器的读数为 mm.‎ ‎(2)如图为多用表欧姆档的原理图,其中电流表的满偏电流为300μA,内阻rg=100Ω,调零电阻的最大阻值R=50kΩ,串联的固定电阻R0=50Ω,电池电动势E=1.5V.用它测量电阻Rx,能准确测量的范围是 ( )‎ A.30kΩ~80kΩ B.3kΩ~8KΩ C.300Ω~800Ω D.30Ω~80Ω ‎【答案】0.97;0.398.(2)B ‎(2)欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀,读数误差最小;欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内电阻R总,根据闭合电路欧姆定律,满偏时:半偏时,‎ 联立解得:‎ ‎3【贵州省贵阳市第一中学2019届高三预测密卷(新课标II卷)理科综合物理试题】(10‎ 分)小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而变大,某同学利用实验探究这一现象.所提供的器材有:‎ A.电流表(A1) 量程0﹣0.6A,内阻约0.125Ω B.电流表(A2) 量程0﹣3A,内阻约0.025Ω C.电压表(V1) 量程0﹣3V,内阻约3kΩ D.电压表(V2) 量程0﹣15V,内阻约15kΩ E.滑动变阻器(R1)总阻值约10Ω F.滑动变阻器(R2)总阻值约200Ω G.电池(E)电动势3.0V,内阻很小 H.导线若干,电键K 该同学选择仪器,设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据:‎ I/A ‎0‎ ‎0.12‎ ‎0.21‎ ‎0.29‎ ‎0.34‎ ‎0.38‎ ‎0.42‎ ‎0.45‎ ‎0.47‎ ‎0.49‎ ‎0.50‎ U/V ‎0‎ ‎0.20‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.80‎ ‎1.00‎ ‎1.20‎ ‎1.40‎ ‎1.60‎ ‎1.80‎ ‎2.00‎ ‎(1)请你推测该同学选择的器材是:电流表为 ,电压表为 ,滑动变阻器为 (以上均填写器材前面字母).‎ ‎(2)请你推测该同学设计的实验电路图并画在图甲的方框中.‎ ‎(3)若将该小灯泡直接接在电动势是 1.5V,内阻是 2.0Ω的电池两端,小灯泡的实际功率为 W.‎ ‎【答案】(1)A,C,E;(2)电路图如图所示;(3)0.28W ‎ ‎ ‎ ‎(3)在灯泡的U﹣I图象坐标系内作出电源的U﹣I图象如图所示,它与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标就是小灯泡的工作点,由图象可知,小灯泡的实际电流为0.34A(0.33﹣0.35A均正确),电压为0.81A,(0.80﹣0.82V均正确),功率P=IU=0.34×0.81≈0.28W.‎ 六、课堂总结 七、家庭作业 ‎1【黑龙江省大庆实验中学2019届高三考前得分训练(四)理科综合物理试题】(9分) 图(a)为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图,其中虚线框内是用毫安表改装成双量程电流表的改装电路.‎ ‎(1) 已知毫安表表头的内阻为10W,满偏电流为100mA;R1和R2为固定电阻,阻值分别为R1 = 0.5W,R2 = 2.0W;由此可知,若使用a和b两个接线柱,电表的量程为_______A;若使用a和c两个接线柱,电表的量程为_______A;‎ ‎ ‎ ‎(2) 电压表有两种规格,V1(量程1.5V,内阻约为2kW)和V2(量程3V,内阻约为4kW);滑动变阻器有两种规格,最大阻值分别为20W和500W. 则电压表应选用_____(填“V1”或“V2”),R应选用最大阻值为 ‎________W的滑动变阻器.‎ ‎(3)实验步骤如下:‎ ‎①开关S2拨向b,将滑动变阻器R的滑动片移到______端(选填“左”或“右”),闭合开关S1;‎ ‎②多次调节滑动变阻器的滑动片,记下电压表的示数U和毫安表的示数I;某次测量时毫安表的示数如图(b)所示,其读数为_________mA。‎ ‎③以U为纵坐标,I为横坐标,作U - I图线(用直线拟合),如图(c)所示;‎ ‎④根据图线求得电源的电动势E = ________V(结果保留三位有效数字),内阻r = ________W(结果保留两位有效数字)。‎ ‎【答案】(1)0.5 ;2.5;(2)V1 ; 20 ; (3)①右; ②58.0;④1.48; 0.50‎ ‎【解析】‎ ‎(3)①为了让电流由最小开始调节,开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置;故应滑到右端; ②由图可知,电流表最小分度为1mA; 故读数为58.0mA; ④由U=E-Ir可知,图象中与纵坐标的交点表示电源的电动势;故E=1.48V;图象的斜率表示内阻; 由于指针指向b,故量程为0.5A,内阻为rA=2Ω;则 ‎2【江西省重点中学协作体2019届高三第二次联考理科综合物理试题】(9分) 某同学为了研究一个小灯泡的U-I曲线,进行了如下操作.‎ ‎(1)他先用多用电表的欧姆挡“×1”挡测量,在正确操作的情况下,表盘指针如图甲所示,可读得该小灯泡的灯丝电阻的阻值Rx=________ Ω.‎ ‎(2)实验中所用的器材有:‎ 电压表(量程3 V,内阻约为2 kΩ) 电流表(量程0.6 A,内阻约为0.2 Ω)‎ 滑动变阻器(0~5 Ω,1 A) 电源、待测小灯泡、电键、导线若干 请在方框中画出该实验的电路图.‎ ‎(3)该同学将测量数据描点如图乙所示,如果把这个小灯泡直接接在一个电动势为1.5 V、内阻为2.0 Ω的电池两端,则小灯泡的实际功率是________________ W(结果保留两位有效数字).‎ ‎【答案】(1)2;(2)如图所示;(3)0.28(0.25~0.32都正确) ‎ ‎【解析】‎ 试题分析:(1)欧姆表的读数为:2×1=2Ω; (2)滑动变阻器较小,并且本实验要求从零开始调节,故采用滑动变阻器分压接法;由于灯泡内阻较小,电流表采用外接法; (3)在U-I图中作出对应的电源的伏安特性曲线,两线的交点为灯泡的工作点,则由图可知;电压值为0.85V;电流值为0.4A;则功率为P=UI=0.80×0.4=0.32W;‎ ‎3【黑龙江省大庆实验中学2019届高三考前得分训练(三)理科综合试题】(9分)某同学要测量量程为3V 电压表的内阻值,他的步骤如下:‎ ‎(1)先用多用电表的欧姆挡测量量程为3V电压表的内阻值,红表笔接电压表的 ‎ (填“正”或“负)”接线柱,用欧姆“×100”挡测量,表盘示数如图所示,则阻值约为 Ω,电压表示数为 V,‎ ‎(2)要进一步精确测量电压表其阻值,实验室中可提供的器材有:‎ 电阻箱R,最大电阻为9999.9Ω,定值电阻r=6kΩ,‎ 电动势约为12V,内阻不计的电源E,‎ 开关、导线若干.‎ 实验的电路图如图所示,先正确连好电路,再调节电阻箱R的电阻值,使得电压表的指针半偏,记下此时电阻箱R有电阻值R1;然后调节电阻箱R的值,使电压表的指针满偏,记下此时电阻箱R的电阻值R2.‎ ①此实验计算电压表内阻RV的表达式为RV=_____________________(用字母表示).‎ ②若电源的内阻不能忽略,则电压表内阻RV的测量值将_____________.‎ A.偏大 B.不变 C.偏小 D.不能确定,要视电压表内阻的大小而定 ‎【答案】(1)负;2200;2.20;(2)①R1-2R2-r;②A ‎②若电源的内阻不能忽略,由闭合电路欧姆定律可知,电流增大,电源的路端电压减小,则②式中应满足:,解得:RV<R1-2R2-r,所以测量值偏大,故A正确,故选:A;‎ ‎4【黑龙江省大庆实验中学2019届高三考前得分训练(二)理科综合物理试题】‎ 一种测量电流表内阻的实验电路原理图如图甲所示,实验所使用的器材如图乙所示。‎ ‎(1)根据图甲将实物图乙用连线代替导线补画完整实验电路(图中已经画出几条连线)。‎ ‎(2)完成下列实验步骤中的填空:‎ ‎①将电阻箱A的阻值调至 (填“最大”或“最小”)。‎ ‎②闭合S1,断开S2,调整电阻箱A,使电流表G满偏,记下此时电阻箱A的读数R1。[来源:学.科.网Z.X.X.K]‎ ‎③保持S1闭合,再闭合S2,将电阻箱B的阻值调至__ __(填“最大”或“最小”),将电阻箱A的读数调整为R1的一半,然后调整电阻箱B,使电流表G的读数重新达到满偏,记下此时电阻箱B的读数R2。若电源内阻不计,则由此可知电流表G的内阻为Rx= 。‎ ‎【答案】(1) 如图所示;(2 )①最大;②最小;③R2‎ 试题分析:(1)根据电路图,连接实物图,注意电表的正负极,关注电表的量程,同时使开关处于断开状态,电阻箱处于最大阻值.实物连接图如右图所示;‎ ‎ (2)根据题意可知,结合电路图,可知:电阻箱A的阻值调至最大值;闭合S1,断开S2,调整电阻箱A,使电流表G满偏,记下此时电阻箱A的读数R1,保持S1闭合,再闭合S2,将电阻箱B的阻值调至最小,将电阻箱A的读数调整为R1的一半,然后调整电阻箱B,使电流表G的读数重新达到满偏,记下此时电阻箱B的读数R2.则此时电流表的内阻为Rg为R2.‎