【物理】2019届一轮复习人教版测电源电动势和内阻学案 23页

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 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 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3 ）‎ E．电压表（量程0~15V，内阻15 ）‎ F．滑动变阻器（0~20，额定电流1A）‎ G．滑动变阻器（0~2000，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 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 ，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 Ω，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 Ω～80 Ω　　　 B．3 Ω～8 Ω C．300 Ω～800 Ω D．3000 Ω～8000 Ω 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 Ω左右读数最为准确，所以能准确测量的阻值范围为3 Ω～8 Ω.‎ ‎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   1 g  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 Ω)、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2016届高三第二次模拟考试理 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2016届高三下学期模拟考试（二）理 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 mm； 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3 Ω） 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2016届高三全国高校招生模拟考试理 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 Ω 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 ，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 、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=50 Ω，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．30 Ω～80 Ω B．3 Ω～8 Ω 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2016届高三预测密卷（新课标II卷）理 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3 Ω D．电压表（V2） 量程0﹣15V，内阻约15 Ω 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 ‎ 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2016届高三考前得分训练（四）理 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2 W）和V2（量程3V，内阻约为4 W）；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2016届高三第二次联考理综合物理试题】(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 Ω) 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2016届高三考前得分训练（三）理 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=6 Ω，‎ 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2016届高三考前得分训练（二）理 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。 ‎ ‎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．‎ ‎ ‎