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  • 2021-06-01 发布

2020届高考物理二轮复习第一部分专题六实验第15讲电学实验练习含解析

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高考物理总复习 第15讲 电学实验 构建网络·重温真题 ‎1.电学实验知识框架 ‎2.洞悉重要电学实验的考点 - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎1.(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。‎ ‎(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是________ mm。‎ ‎(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100 Ω,画出实验电路图,并标明器材代号。‎ 电源E(电动势10 V,内阻约为10 Ω)‎ 电流表A1(量程0~250 mA,内阻R1=5 Ω)‎ 电流表A2(量程0~300 mA,内阻约为5 Ω)‎ 滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流2 A)‎ 开关S及导线若干 ‎(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=________。从设计原理看,其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。‎ 答案 (1)0.200(0.196~0.204均可) (2)图见解析 ‎ ‎(3) 相等 解析 (1)d=20.0×0.01 mm=0.200 mm。‎ ‎(2)本题要测量金属丝的电阻,无电压表,故用已知内阻的电流表A1充当电压表,由于电流表A1的满偏电压UA1=ImR1=1.25 V,比电源电动势小得多,故电路采用分压式接法,电路图如图所示。‎ ‎(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时,通过Rx的电流为I=I2-I1,Rx两端电压U=I1·R1,故Rx==。不考虑读数误差,从设计原理看,测量值等于真实值。‎ ‎2.(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200 Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图a所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(1)根据图a和题给条件,将图b中的实物连线。‎ ‎(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图c所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是________。(填正确答案标号)‎ A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA ‎(3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号)‎ A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200 Ω B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200 Ω C.R值计算错误,接入的电阻偏小 D.R值计算错误,接入的电阻偏大 ‎(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=________。‎ 答案 (1)图见解析 (2)C (3)AC (4) 解析 (1)微安表改装为大量程的电流表,应并联电阻R,实物连线如图所示。‎ ‎(2)串联电路中电流处处相等,毫安表示数为16.0 mA时,对应微安表的示数为160 μA,根据比例关系得,当微安表指针指到满量程250 μA时,毫安表的示数应为25 mA,即为改装后电表的量程,C正确。‎ ‎(3)根据IgRg=(I-Ig)R,得I=+Ig。产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200 Ω,或者并联的电阻R值计算错误,接入的电阻偏小,A、C正确。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(4)设微安表的满偏电压为U,则对并联的电阻R有 U=(25-0.25)×10-3 A×R 对并联的电阻kR有 U=(20-0.25)×10-3 A×kR 解得k=。‎ ‎3.(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图a所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中和为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 Ω);S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图b是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管Ut关系曲线。回答下列问题:‎ ‎(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 μA,应调节滑动变阻器R,使电压表的示数为U1=________ mV;根据图b可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”),电压表示数________(填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动,以使示数仍为U1。‎ ‎(2)由图b可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为=________×10-3 V/℃(保留2位有效数字)。‎ 答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8‎ 解析 (1)、是理想电压表,则R0与硅二极管串联,电流相等,‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 R0两端电压U1=IR0=50.0×10-6×100 V=5.00×10-3 V=5.00 mV。‎ 由Ut图象知,当控温炉内温度t升高时,U变小,又I=50.0 μA不变,故硅二极管正向电阻变小;当控温炉内温度升高时,硅二极管电阻变小,反过来影响电路中电流,由闭合电路欧姆定律知,电路中电流增大,示数增大;要保持示数不变,需增大滑动变阻器的阻值,即将滑片向B端移动。‎ ‎(2)由Ut图象的斜率可知:= V/℃=2.8×10-3 V/℃。‎ ‎4.(2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14 kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω),电阻箱(0~99999.9 Ω),干电池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),红、黑表笔和导线若干。‎ ‎(1)欧姆表设计 将图a中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为________ Ω;滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。‎ ‎(2)刻度欧姆表表盘 通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图b所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为________、________。‎ ‎(3)校准 红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向________ kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图c所示,则电阻箱接入的阻值为________ Ω。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 答案 (1)如图所示 900 R1‎ ‎(2)45 5 (3)0 35000.0‎ 解析 (1)欧姆表内各元件串联,且红表笔接电源负极,黑表笔接电源正极。欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻,即R内=r+R0+RA+R=15 kΩ,解得R=900 Ω。由于滑动变阻器R2的最大阻值为500 Ω,所以滑动变阻器选R1。‎ ‎(2)根据闭合电路欧姆定律,得Ia=和Ib=,代入数据解得Ra=45 kΩ,Rb=5 kΩ。‎ ‎(3)使用欧姆表测量电阻时,首先要进行电阻调零,此时应将红、黑表笔短接,调整滑动变阻器,使欧姆表指针指向0 kΩ处。电阻箱的阻值为(0.1×0+1×0+10×0+100×0+1000×5+10000×3) Ω=35000.0 Ω。‎ ‎5.(2018·江苏高考)一同学测量某干电池的电动势和内阻。‎ ‎(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处____________;____________。‎ ‎(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表:‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 R/Ω ‎8.0‎ ‎7.0‎ ‎6.0‎ ‎5.0‎ ‎4.0‎ I/A ‎0.15‎ ‎0.17‎ ‎0.19‎ ‎0.22‎ ‎0.26‎ /A-1‎ ‎6.7‎ ‎6.0‎ ‎5.3‎ ‎4.5‎ ‎3.8‎ 根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R关系图象,由图象可计算出该干电池的电动势为________V;内阻为________Ω。‎ ‎(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势应为________V;内阻应为________Ω。‎ 答案 (1)开关未断开 电阻箱阻值为零 ‎(2)图象如图所示。‎ ‎1.37(1.30~1.44都算正确) 1.20(1.0~1.4都算正确)‎ ‎(3)1.37(结果与(2)问第一个空格一致) 1.00(结果比(2)问第二个空格小0.2)‎ 解析 (1)连接电路时电源应与电路断开,所以开关要断开;另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零,这样容易烧坏电流表和电源。‎ ‎(2)将数据描点连线,作出一条倾斜的直线。根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)得R=E·-r,所以图线的斜率表示电源电动势,E= V=1.37 V,截距绝对值表示电源内阻:r=0.4×3.0 Ω=1.20 Ω。‎ ‎(3)用电压表与电流表并联,可测得电流表的内阻RA== Ω=0.20 Ω,考虑电表内阻对实验的影响,则E=I(R+RA+r),得R=E·-(RA+r),所以图线的斜率仍表示电动势,电动势的准确值为1.37 V,图线的截距绝对值表示(RA+r),所以内阻精确值为r=(1.20-0.20) Ω=1.00 Ω。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎6.(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A);电压表(量程3 V,内阻3 kΩ);电流表(量程0.5 A,内阻0.5 Ω);固定电阻R0(阻值1000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。‎ ‎(1)实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。‎ ‎(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图a所示。‎ 由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图b所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为________W,最大功率为________W。(结果均保留2位小数)‎ 答案 (1)实验电路原理如图所示。‎ ‎(2)增大 增大 (3)0.39 1.17‎ 解析 (1)小灯泡的电压要求从0开始调节,滑动变阻器采用分压式接法,小灯泡的额定电压超出电压表的量程,需与R0串联后接入电路。电路图如图所示。‎ ‎(2)IU图象中随着电流的增大,图线的斜率变小,小灯泡的电阻增大。根据电阻定律R=ρ,得灯丝的电阻率增大。‎ ‎(3)当R=0时,电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示。此时小灯泡功率有最大值。‎ 当R=9 Ω时,将R看作电源内阻,则等效电源内阻为10 Ω,其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示。此时小灯泡功率有最小值。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点:‎ U1=3.66 V,I1=0.319 A,‎ 小灯泡的最大功率P1=U1I1≈1.17 W。‎ 取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点:‎ U2=1.77 V,I2=0.222 A,‎ 小灯泡的最小功率P2=U2I2≈0.39 W。‎ 命题特点:1.分析近几年的高考,考查的方向基本不变,主要体现在:(1)基本仪器的使用及读数。(2)电表的改装、仪器的选择。(3)以测量电阻、电源电动势为核心的电学实验。(4)实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计。‎ ‎2.基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点,同时注重对实验操作过程的考查和创新设计实验的考查。‎ ‎ 思想方法:等效替代法、半偏法、控制变量法、累积法、图象法。‎ 滑动变阻器的接法:分压式、限流式。‎ 电流表的接法:内接法、外接法。‎ 高考考向1 电表的改装、多用电表的原理与使用 例1 (2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可用的器材有:微安表头(量程100 μA,内阻900 Ω);电阻箱R1(阻值范围0~999.9 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~99999.9 Ω);导线若干。‎ 要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(2)电阻箱的阻值R1=________ Ω;R2=________ Ω。(保留到个位)‎ ‎(1)如何将表头改装成大量程电流表?‎ 提示:给表头并联电阻。‎ ‎(2)如何将电流表改装成电压表?‎ 提示:给电流表串联电阻。‎ ‎[解析] (1)R1的电阻比较小,所以R1与表头并联构成大量程的电流表,R2的阻值比较大,与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表,设计电路图如图所示。‎ ‎(2)改装电流表需要并联一个电阻,要改装1 mA的电流表需要并联的电阻R1== Ω=100 Ω;要改装3 V电压表需要串联电阻,串联电阻的阻值为R2== Ω=2910 Ω。‎ ‎[答案] (1)见解析图 ‎(2)100 2910‎ ‎ 1.电表改装 - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎2.多用电表的原理及使用 ‎(1)多用电表的读数 - 42 -‎ 高考物理总复习 电流表、电压表的刻度是均匀的,读数时应注意量程;欧姆表的刻度是不均匀的,读数时应乘以倍率。‎ ‎(2)多用电表使用的几个注意事项 ‎①电流的流向:使用多用电表时不管测量电阻还是测量电流或电压,多用电表的红表笔都连内部电流表的正接线柱,黑表笔连负接线柱,电流都是从红表笔进黑表笔出。‎ ‎②要区分“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,用表盘下边中间的指针定位螺丝调整;“欧姆零点”在表盘右侧电阻刻度“0”位置,用欧姆调零旋钮调整。‎ ‎③测电阻时每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零。‎ ‎④选倍率:测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡的刻度不均匀,使用欧姆挡测电阻时,指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间的一段刻度范围。‎ 如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大),应该适当增大倍率重新欧姆调零后再测量;如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小),应该适当减小倍率重新欧姆调零后再测量。‎ ‎⑤测电阻时要将电阻与其他元件断开。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。‎ ‎⑥多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。‎ ‎(3)欧姆表刻度不均匀的原因 当红、黑表笔短接时,调节滑动变阻器R0(即欧姆调零),使灵敏电流计满偏,Ig=,中值电阻(欧姆表内阻)R中=Rg+R0+r,当两表笔接入电阻Rx时,I=,电阻Rx与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆表刻度不均匀。‎ ‎1.(2017·全国卷Ⅲ)图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω挡。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(1)图a中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。‎ ‎(2)关于R6的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号)。‎ A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ‎(3)根据题给条件可得R1+R2=__________Ω,R4=__________Ω。‎ ‎(4)某次测量时该多用电表指针位置如图b所示。若此时B端是与“1”连接的,则多用电表读数为________;若此时B端是与“3”连接的,则读数为________;若此时B端是与“5”连接的,则读数为________。(结果均保留3位有效数字)‎ 答案 (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA 1.10 kΩ 2.95 V 解析 (1)当B端与“3”连接时,内部电源与外部电路形成闭合回路,电流从A端流出,故A端与黑色表笔相连接。‎ ‎(2)在使用多用电表之前,调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,选项A错误;使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,选项B正确;使用电流挡时,电阻R6不在闭合电路中,调节无效,选项C错误。‎ ‎(3)根据题给条件可知:当B端与“2”连接时,表头与R1、R2组成的串联电路并联,此时为量程1 mA的电流挡,由并联电路两支路电流与电阻成反比知,==,解得R1+R2=160 Ω。‎ 当B端与“4”连接时,表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联,此时为量程1 V的电压挡,表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 Ω,两端电压为0.12 V,由串联电路中电压与电阻成正比知:R4两端电压为0.88 V,则R4电阻为880 Ω。‎ ‎(4)若此时B端是与“1”连接的,多用电表作为直流电流表使用,量程2.5 mA,读数为1.47 mA。‎ 若此时B端是与“3”连接的,多用电表作为欧姆表使用,读数为11×100 Ω=1.10 kΩ。‎ 若此时B端是与“5”连接的,多用电表作为直流电压表使用,量程为5 V,读数为2.95 V。‎ ‎2.(2019·四川南充三诊)如图甲为一个多用电表的表盘,图中S、K、T为三个可调节部件,该多用电表用作欧姆表的原理如图乙。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(1)现用此多用表测量一个阻值约为十几欧的定值电阻,主要操作步骤如下:‎ ‎①调节可调节部件________,使电表指针停在表盘左侧零位置;‎ ‎②调节可调节部件________,选择“×1”挡;‎ ‎③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调节部件________,使表笔指针指向右侧零位置;‎ ‎④将红、黑表笔的笔尖分别接触电阻的两端,由表头指针示数则得电阻值。‎ ‎(2)选择欧姆表的“×1 k”挡,两表笔笔尖相互接触且调零时,图乙中电源电动势和内阻分别为E、r,表头G的内阻为Rg,滑动变阻器的阻值为R,则表头G的满偏电流Ig=________(用题给符号表示);再把表笔的笔尖和某电阻接触,欧姆表的示数如图丙,若电源电动势E=6 V,则通过表头G的电流I=________ mA。‎ 答案 (1)①S ②K ③T (2) 0.2‎ 解析 (1)①多用电表在使用时应首先进行机械调零:调节可调部件S,使电表指针停在表盘左边的零刻度位置;‎ ‎②调节可调部件K选择合适的挡位:因电阻约为十几欧,为使指针指在中央刻度附近,应选择欧姆“×1 ”挡。‎ ‎③欧姆表选好挡后要进行欧姆调零,将红、黑表笔短接,调节T,使得电表指针指向右边的零刻度位置。‎ ‎(2)两表笔笔尖相互接触且调零时Rx=0 Ω,此时电流为满偏电流Ig - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎,由闭合电路的欧姆定律得:E=Ig(r+R+Rg),则可得Ig=;欧姆表选择“×1 k”挡,则中值电阻为15000 Ω,即R Ω=Rg+R+r=15000 Ω,而E=6 V,则Ig== A=0.4 mA,现接待测电阻后指针所在位置读得Rx=15×1000 Ω,则I==0.2 mA。‎ 高考考向2 以测电阻为核心的实验 例2 (2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图a所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0 Ω);可视为理想电压表。S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关,E为电源,R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:‎ ‎(1)按照实验原理线路图a,将图b中实物连线;‎ ‎(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置,闭合S1;‎ ‎(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表的示数U2;‎ ‎(4)待测电阻阻值的表达式Rx=________(用R0、U1、U2表示);‎ ‎(5)重复步骤(3),得到如下数据:‎ ‎(6)利用上述5次测量所得的平均值,求得Rx=________ Ω。(保留一位小数)‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(1)Rx两端的电压U如何表示?‎ 提示:U=U2-U1。‎ ‎(2)通过Rx的电流I如何表示?‎ 提示:I=。‎ ‎[解析] 开关S2掷于1端,由欧姆定律可得通过Rx的电流I=,将开关S2掷于2端,R0和Rx串联电路电压为U2,Rx两端电压为U=U2-U1,由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx==R0=R0。5次测量所得的平均值为(3.44+3.43+3.39+3.40+3.39)=3.41,故Rx=R0=(3.41-1)×20.0 Ω=48.2 Ω。‎ ‎[答案] (1)图见解析 (4)R0 (6)48.2‎ ‎ 测电阻实验时仪表的选择及接法 ‎(1)仪表选择的三个主要原则:安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。‎ ‎(2)选择电流表内外接法的口诀:“大内偏大,小外偏小”(大电阻适合电流表内接法,测量值比实际值偏大;小电阻适合电流表外接法,测量值比实际值偏小)。若<,Rx为大电阻,若>,Rx为小电阻。‎ ‎(3)选择滑动变阻器接法的口诀:以小控大用分压,相差无几用限流。即当滑动变阻器的阻值较小时,常采用分压电路;当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时,常采用限流电路。‎ 另外,必须采用分压电路的情况有三种:①要求电压从零开始变化;②滑动变阻器太小,不能起到限流的作用;③限流电路不能获取有区分度的多组数据。若两种电路均可,则采用限流式,因为限流式损耗功率小。‎ ‎(4)电表有时可反常规使用:已知内阻的电压表可当电流表使用,已知内阻的电流表可当电压表使用。‎ ‎(5)定值电阻的常见用途:保护电路、改装电压表或电流表。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(6)电压表量程的选择:比电源电动势略大或相差不多。‎ ‎(7)电流表量程的选择:和电压表量程与被测电阻的比值相差不多。‎ ‎3.(2019·四川省成都市高三模拟)(1)某同学用多用电表欧姆挡粗测一电阻Rx的阻值。选择“×1”挡时,指针指示如图甲所示,则示数为________ Ω。(取一位有效数字)‎ ‎(2)为精确测量Rx的阻值,现取来两节干电池(总电动势为3 V,总内阻为0.4 Ω)、开关和若干导线及下列器材:‎ A.电压表(0~3 V,内阻约10 kΩ)‎ B.电流表(0~0.6 A,内阻很小,可不计)‎ C.电流表(0~3 A,内阻很小,可不计)‎ D.滑动变阻器(0~5 Ω,额定电流为0.5 A)‎ E.滑动变阻器(0~10 Ω,额定电流为1 A)‎ ‎(ⅰ)电流表应选________;(填序号字母)‎ ‎(ⅱ)要求滑动变阻器分压连接,滑动变阻器应选________;(填序号字母)‎ ‎(ⅲ)实验中该同学的实物连线如图乙所示,其中有一处不妥,不妥处为________。(填①至⑧的序号)‎ ‎(3)该同学将(2)中的错误纠正并测出Rx的阻值后,又进行了以下实验:将导线③连接在电池负极的一端改为连接在开关的右端,闭合开关,当滑片P移到某位置c(图乙中未标出)时,读出电压表示数为2.2 V,电流表示数为0.4 A,则变阻器的ca与cb段的电阻之比Rca∶Rcb=________。‎ 答案 (1)6 (2)(ⅰ)B (ⅱ)E (ⅲ)⑦ (3)4∶1或1∶4‎ 解析 (1)由表盘读出指针示数为6,又因为挡位选择“×1”挡,故电阻的大小为Rx=6×1‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎ Ω=6 Ω。‎ ‎(2)(ⅰ)利用欧姆定律,测量电路最大电流约为 A=0.5 A,故电流表应选B;‎ ‎(ⅱ)要求滑动变阻器分压连接,通过滑动变阻器的电流要超过0.5 A,故滑动变阻器应选E;‎ ‎(ⅲ)因为电流表内阻可以不计,故测量电路电流表应选择内接法,故⑦处连接不妥。‎ ‎(3)设滑动变阻器连入电路的电阻为R,则由闭合电路欧姆定律,得:E=U+I(r+R),滑动变阻器两部分并联连入电路,由并联电路电阻关系,有:R= ①,且Rca+Rcb=10 Ω ②,联立①②并代入数据解得:Rca=2 Ω,Rcb=8 Ω或Rca=8 Ω,Rcb=2 Ω,故Rca∶Rcb=1∶4或Rca∶Rcb=4∶1。‎ ‎4.(2019·江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下:‎ ‎(1)螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝的直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动________(选填“A”“B”或“C”),直到听到“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。‎ ‎(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径。‎ ‎(3)图2中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图3实物电路中的正确位置。‎ ‎(4)为测量Rx,利用图2所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1I1关系图象如图4所示。接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:‎ U2/V ‎0.50‎ ‎1.02‎ ‎1.54‎ ‎2.05‎ ‎2.55‎ I2/mA ‎20.0‎ ‎40.0‎ ‎60.0‎ ‎80.0‎ ‎100.0‎ 请根据表中的数据,在方格纸上作出U2I2图象。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(5)由此,可求得电阻丝的Rx=________ Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。‎ 答案 (1)C (2)不同 (3)见图甲 (4)见图乙 ‎(5)23.5(23.0~24.0都算对)‎ 解析 (1)旋转微调旋钮C。‎ ‎(2)电阻丝的粗细不一定均匀,为减小测量误差,应在不同位置测直径,然后取平均值作为测量值。‎ ‎(3)滑动变阻器采用分压式接入电路,注意线不能交叉,如答案图甲所示。‎ ‎(4)根据所给的5组数据在UI图象中描点,用过原点的直线把它们连在一起,让尽可能多的点在直线上,如答案图乙所示。‎ ‎(5)由题意知:‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 =Rx+RA+R0,由U1I1图线的斜率可得=49.0 Ω。‎ =RA+R0,由作出的U2I2图线的斜率可得=25.5 Ω。‎ 故Rx=(49.0-25.5) Ω=23.5 Ω。‎ 高考考向3 以测电源电动势和内阻为核心的实验 例3 (2019·黑龙江省大庆实验中学高三适应性考试)两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻。‎ ‎(1)方案一:用内阻为3 kΩ、量程为1 V的电压表、保护电阻R0、电阻箱R、定值电阻R1、开关S测量一节干电池的电动势和内阻。‎ ‎①由于一节干电池的电动势约为1.5 V,需要把量程为1 V的电压表扩大量程。若定值电阻R1可供选择的阻值有1 kΩ、1.5 kΩ、2 kΩ,其中最合适的是________。‎ ‎②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图,并完成图a中剩余的连线。‎ ‎(2)方案二:按照图b的电路测量电源电动势和内阻,已知电流表内阻为RA,R1=RA,保护电阻的阻值为R0,若电流表读数为I,则通过电源的电流为________。根据测得的数据作出R图象,图线的斜率为k,纵截距为b,则电源电动势E=________,内阻r=________。‎ ‎(1)题中电压表V的量程改成多少最合适?‎ 提示:电源电动势为1.5 V,电压表量程改成1.5 V最合适。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(2)如何得到R图象的解析式?‎ 提示:根据闭合电路欧姆定律列出关系式,将关系式变形得到R图象的解析式。‎ ‎[解析] (1)①若将电压表改装为量程为1.5 V的电压表,则需串联的分压电阻两端的电压为0.5 V,因电压表内阻为3 kΩ,则需串联的定值电阻为1.5 kΩ;‎ ‎②电路原理图以及实物连线如下图所示:‎ ‎[答案] (1)①1.5 kΩ ②图见解析 (2)2I  -R0-RA ‎5.(2019·黑龙江哈尔滨三中二模)(1)某同学根据如图1所示的装置测量某电源的电动势和内阻,测得电压表的读数为U1时电阻箱的读数为R1;当电压表的读数为U2时电阻箱的读数为R2,则电源的电动势E=________。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(2)为减小电压表读数带来的实验误差,该同学结合实验室的器材对原电路稍作了改进如图2所示:请根据电路图将图3所示器材连接成电路。‎ ‎(3)闭合开关后,调节电阻箱接入电路的阻值,得到多组电阻箱接入电路的阻值R和对应的电压表的示数U,为了比较准确地得出实验结论,该同学准备用直线图象来处理实验数据,根据测得的多组电阻箱的阻值R和记录的对应电压表的读数U,作出图象如图4所示,图 线与横、纵坐标轴的截距分别为-0.2 Ω-1和0.5 V-1,定值电阻的阻值R0=4.5 Ω。则可得该电源的电动势为________,内阻为________。‎ 答案 (1) (2)图见解析 (3)2 V 0.5 Ω 解析 (1)根据闭合电路欧姆定律:E=U1+r,E=U2+r,联立可得:E=。‎ ‎(2)连接电路如图所示:‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律:E=U+(r+R0),变形可得:=+·,由图可知斜率为:k=,即=,截距为:0.5=,解得:E=2 V,r=0.5 Ω。‎ 高考考向4 传感器及创新实验 例4 (2018·全国卷Ⅱ)某实验小组利用如图a所示的电路探究在25 ℃~80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎ ℃时的阻值)为900.0 Ω;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表(量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9 Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。‎ 实验时,先按图a连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2t数据见下表。‎ t/℃‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ R2/Ω ‎900.0‎ ‎680.0‎ ‎500.0‎ ‎390.0‎ ‎320.0‎ ‎270.0‎ ‎240.0‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)在闭合S1前,图a中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端;‎ ‎(2)在图b的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2t曲线;‎ ‎(3)由图b可得到RT在25 ℃~80 ℃范围内的温度特性。当t=44.0 ℃时,可得RT - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎=________ Ω;‎ ‎(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图c所示,该读数为________ Ω,则手心温度为________ ℃。‎ ‎(1)开关S2接2端并调节R2后,电路中的电流变化吗?‎ 提示:因为R0两端的电压始终为U0,所以电流不变。‎ ‎(2)热敏电阻RT的阻值等于什么?‎ 提示:R2。‎ ‎[解析] (1)图a的电路滑动变阻器采用限流接法,在闭合S1前,R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大,使电路中电流最小,即图a中的R1的滑片应移到b端。‎ ‎(2)将t=60 ℃和t=70 ℃对应的两组数据对应画在坐标图上,然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2t图象,如图所示。‎ ‎(3)根据题述实验过程可知,测量的R2数据等于热敏电阻RT对应温度的电阻值。由画出的R2t图象可知,当t=44.0 ℃时,对应的RT=450 Ω。‎ ‎(4)由画出的R2t图象可知,RT=620.0 Ω,则手心温度t=33.0 ℃。‎ ‎[答案] (1)b (2)见解析图 (3)450 (4)620.0 33.0‎ ‎ 电学实验创新一般是基于教材中的基础实验,对实验目的、实验器材、实验原理进行创新,有时也结合传感器进行命题。这类题目千变万化,解题关键是掌握基本电学规律和几个基本实验,多加练习。‎ ‎6.(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图a所示的电路测量一微安表(量程为100 μA,内阻大约为2500 Ω)的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω,另一个阻值为2000 Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99999.9 Ω);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(1)按原理图a将图b中的实物连线。‎ ‎(2)完成下列填空:‎ ‎①R1的阻值为________Ω(填“20”或“2000”)。‎ ‎②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。‎ ‎③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0 Ω,接通S1。将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)。‎ ‎④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0 Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位)。‎ ‎(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:__________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ 答案 (1)见解析图 ‎(2)①20 ②左 ③相等 ④2550‎ ‎(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程 解析 (1)根据原理图a,将图b中的实物连线如图所示。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(2)①滑动变阻器R1在实验中为控制电路,且为分压接法,应选总阻值小的滑动变阻器,故R1的阻值为20 Ω。‎ ‎②为了保护微安表,S1闭合时,微安表上的电压为零,故开始时应将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端。‎ ‎③接通S2前后,微安表的示数保持不变,说明S2闭合后,没有电流流过S2,故B、D两点的电势相等。‎ ‎④实验过程中,由于测量电路,即由Rz、、R2组成的电路的阻值很大,可认为测量电路两端的电压不变,故与Rz互换后通过R2、Rz和的电流不变,电路如图所示。‎ 由于B、D两点的电势相等,对于图甲,I1RμA=I2R′‎ I1Rz1=I2R,即= 对于图乙,I1Rz2=I2R′‎ I1RμA=I2R,即= 所以= 所以RμA== Ω=2550 Ω。‎ ‎(3)提高测微安表内阻的精度,可减小系统误差,如调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程。‎ ‎7.(2019·陕西咸阳三模)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)。正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx(常温下阻值约为10.0 Ω)的电流随其两端电压变化的特点。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 A.电流表A1(量程100 mA,内阻约1 Ω)‎ B.电流表A2(量程0.6 A,内阻约0.3 Ω)‎ C.电压表V1(量程3.0 V,内阻约3 kΩ)‎ D.电压表V2(量程15.0 V,内阻约10 kΩ)‎ E.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)‎ F.滑动变阻器R′(最大阻值为500 Ω)‎ G.电源E(电动势15 V,内阻忽略)‎ H.开关、导线若干 ‎(1)实验中改变滑动变阻器滑片的位置,使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,请在所提供的器材中选择必需的器材,应选择的器材为:电流表________;电压表________;滑动变阻器________。(只需填写器材前面的字母即可)‎ ‎(2)请在所提供的器材中选择必需的器材,在如图虚线框内画出该小组设计的电路图。‎ ‎(3)该小组测出热敏电阻R1的UI图线如图2曲线Ⅰ所示,请分析说明该热敏电阻是________(填“PTC”或“NTC”)热敏电阻。‎ ‎(4)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的UI图线如图2曲线Ⅱ所示。然后又将热敏电阻R1、R2分别与某电池组连成电路如图3所示。测得通过R1和R2的电流分别为0.30 A和0.60 A,则该电池组的电动势为________ V,内阻为________ Ω。(结果均保留三位有效数字)‎ 答案 (1)B D E (2)图见解析 (3)PTC ‎(4)10.0(9.60~10.4) 6.67(6.00~8.00)‎ 解析 (1)电压从零开始逐渐增大,故滑动变阻器采用分压接法,为方便实验操作,滑动变阻器应选阻值较小的E;电源电压为15 V,故电压表选D;为了使电流表指针偏转幅度较大,电流表选择B。‎ ‎(2)加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,滑动变阻器应采用分压接法;由于> - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎,所以电流表应用外接法,电路图如图所示。‎ ‎(3)由图2曲线Ⅰ所示图线可知,随电压增大,电流增大,电阻实际功率增大,温度升高,电压与电流的比值增大,电阻阻值增大,该电阻是正温度系数(PTC)热敏电阻。‎ ‎(4)在闭合电路中,电源电动势:E=U+Ir,由图2曲线可知,电流为0.30 A时,电阻R1两端电压为8 V,电流为0.60 A时,电阻R2两端电压为6.0 V,则有:E=8+0.30r,E=6+0.60r,解得:E=10.0 V,r=6.67 Ω。‎ 易错警示 求非线性元件的实际电阻和功率 例 (2019·广西钦州市4月测试)某同学想要描绘标有“3.8 V 0.3 A”字样的小灯泡L的伏安特性曲线,要求实验尽量准确。可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外,还有:‎ 电压表V:量程0~5 V,内阻约5 kΩ 电流表A1:量程0~500 mA,内阻约0.5 Ω 电流表A2:量程0~100 mA,内阻约4 Ω 滑动变阻器R1:最大阻值10 Ω,额定电流2.0 A 滑动变阻器R2:最大阻值100 Ω,额定电流1.0 A 直流电源E:电动势约6 V,内阻可忽略不计 ‎(1)上述器材中,电流表应选________,滑动变阻器应选________。(填写所选器材的字母符号)‎ ‎(2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路,为保证实验顺利进行,并使误差尽量小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的两项问题:‎ ‎①______________________________________________________________;‎ ‎②_____________________________________________________________。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(3)该同学正确连接电路后,经过正确的实验操作和数据记录,描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而________(选填“不变”“增大”或“减小”)。‎ ‎(4)该同学完成实验后又进行了以下探究:把两只这样的小灯泡并联,直接接在电动势为4 V、内阻为8 Ω的电源上组成闭合回路。请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为__________ W(结果保留两位有效数字)。‎ 分析与解 (1)灯泡额定电流为0.3 A,故电流表应选择A1;由于本实验中描绘小灯泡的伏安特性曲线,要求电压从零开始,滑动变阻器必须采用分压接法,因此滑动变阻器应选择总阻值较小的R1。‎ ‎(2)由于灯泡内阻较小,即>,为了减小实验误差,故电流表只能采用外接法,描绘小灯泡的伏安特性曲线,要求电压从零开始,滑动变阻器必须采用分压接法。‎ ‎(3)IU图象中图象某点与原点的连线的斜率表示电阻的倒数,则可知,灯泡电阻随电压的增大而增大。‎ ‎(4)设每只灯泡两端的电压为U,通过的电流为I,则两灯泡并联接在电源两端,由闭合电路欧姆定律可得:U=E-2Ir,代入数据可得:U=4.0-16I,在原伏安特性曲线图象中作函数U=4.0-16I的图线,交点代表每个灯泡两端的电压和流过每个灯泡的电流,如图所示:‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 则由图可知,每只灯泡两端的电压为1.05 V,电流为0.185 A,则灯泡的功率P=UI=1.05×0.185 W≈0.19 W。‎ 答案 (1)A1 R1 (2)①电流表应采用外接的方法 ②滑动变阻器应采用分压的接法 (3)增大 ‎(4)0.19(0.17~0.21均可)‎ 易错警示 对于非线性元件的实际电阻和电功率,只能根据伏安特性曲线求解,如果同时给出电动势和内阻确定的电源,应该先根据电路结构结合闭合电路欧姆定律列出电源的UI关系式,然后在非线性元件的UI图中画图,两图线的交点即电路的工作点,根据此状态点的横、纵坐标即可计算出所求电阻和电功率。参见2017年全国卷Ⅰ电学实验。‎ 配套作业 ‎  限时:80分钟   满分:100分 实验题(本题共10小题,每小题10分,共100分)‎ ‎1.(2018·天津高考)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:‎ A.电压表(量程0~1 V,内阻约为10 kΩ)‎ B.电压表(量程0~10 V,内阻约为100 kΩ)‎ C.电流表(0~1 mA,内阻约为30 Ω)‎ D.电流表(0~0.6 A,内阻约为0.05 Ω)‎ E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)‎ F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)‎ G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)‎ ‎(1)为使测量尽量准确,电压表选用________,电流表选用________,电源选用________。(均填器材的字母代号)‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。‎ ‎(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ 答案 (1)B C F ‎(2)‎ ‎(3)大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)‎ 解析 (1)若选用电源1.5 V,由于被测电阻很大,电路中电流非常小,不利于实验,即电源选用电动势为12 V的,即F;则电压表就应该选取B;电路中的最大电流为I= A=1.2 mA,故选用电流表C。‎ ‎(2)因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 Ω,若采用滑动变阻器的限流接法,则电路中电流和电压变化不明显,故采用滑动变阻器的分压接法;由于<,所以采用电流表内接法,电路图如答案所示。‎ ‎(3)由于电流表的分压,导致电压测量值偏大,而电流的测量值是准确的,根据Rx=可知测量值偏大。‎ ‎2.(2019·河北唐山三模)某实验小组,通过实验测量某种电阻丝材料的电阻率,可供使用的器材有:‎ A.一段长1 m左右、电阻约为20 Ω的电阻丝;‎ B.带有刻度尺的长木板及金属夹;‎ C.电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω);‎ D.电压表V(量程0~3.0 V,内阻约3 kΩ);‎ E.定值电阻R0=15 Ω;‎ F.电阻箱R(0~999.9 Ω);‎ G.开关、导线若干。‎ 实验操作步骤如下:‎ ‎①将电阻丝固定在长木板上,金属夹夹在电阻丝的不同位置改变电阻丝连入电路的长度;‎ ‎②用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎③将实验器材按照图甲所示电路连接,并将电阻箱阻值调至最大;‎ ‎④将金属夹夹在电阻丝上某位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,并记录电压表示数U,然后断开开关。记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;‎ ‎⑤改变金属夹位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电压表示数再次为U,重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;‎ ‎⑥断开开关,整理好器材。‎ ‎(1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图乙所示,则d=________ mm,实验时电压表示数如图丙所示,则U=________ V。‎ ‎(2)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,描绘出了如图丁所示的RL关系图线,结合图中所标数据及测出的电阻丝直径d,电阻丝的电阻率表达式为ρ=________。‎ ‎(3)本实验中,电压表不是理想电表,对电阻率的测量结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。‎ 答案 (1)1.196 2.00 (2) (3)无影响 解析 (1)由图乙可知螺旋测微器的固定刻度为1 mm,‎ 可动刻度为19.6×0.01 mm=0.196 mm,故电阻丝直径为1 mm+0.196 mm=1.196 mm;‎ 电压表量程为0~3 V,其分度值为0.1 V,读数要估读到0.01 V,故电压表读数为2.00 V。‎ ‎(2)设电阻丝电阻为RL,则由题意并结合RL图象可知,电阻丝电阻和电阻箱电阻之和为一定值a,故当电阻丝连入电路长为b时,电阻丝的电阻为a,根据电阻定律,得a=ρ,整理得:ρ=。‎ ‎(3)由电阻丝电阻率表达式可知,电阻丝的电阻率与电压表是否为理想电表无关,故电压表不是理想电表对电阻率的测量结果无影响。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎3.(2019·吉林省吉林市三模)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:‎ 待测电压表(量程3 V,内阻约为3000 Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω,额定电流2 A),电源E(电动势6 V,内阻不计),开关两个,导线若干。‎ ‎(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。‎ ‎(2)根据设计的电路进行的实验步骤是:移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在的支路分压________(填“最大”或“最小”);闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针________(填“满偏”或“半偏”);保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针________(填“满偏”或“半偏”);读取电阻箱所示的电阻值,此值即为测得的电压表内阻。‎ ‎(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′,与电压表内阻的真实值RV相比,RV′________(填“>”“=”或“<”)RV。‎ 答案 (1)图见解析 (2)最小 满偏 半偏 (3)>‎ 解析 (1)待测电压表电阻(3000 Ω)远大于滑动变阻器R1的电阻值(100 Ω),故滑动变阻器R1采用分压式接法;电路图如图所示。‎ ‎(2)为了保护电路,移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在的支路分压最小;根据半偏法测电阻的原理,闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,此值即为测得的电压表内阻。‎ ‎(3)本实验电压表串联电阻箱后认为该支路电压不变,而实际该支路电阻变大,分得的电压变大,则电阻箱分得的电压大于计算值,则会引起测量值偏大,故RV′>RV。‎ ‎4.(2019·甘肃靖远一中高三下学期二模)如图甲是用高电阻放电法测电容的实验电路图,其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q,从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下:‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎①按电路图甲接好实验电路;‎ ‎②接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使微安表的指针接近满刻度,记下这时的电压表读数U0=6.2 V和微安表读数I0=490 μA;‎ ‎③断开开关S并同时开始计时,每隔5 s读一次微安表的读数i,将读数记录在预先设计的表格中;‎ ‎④根据表格中的12组数据,以t为横坐标,i为纵坐标,在坐标纸上描点(如图乙中用“×”表示),则:‎ ‎(1)根据图乙中的描点作出图线。‎ ‎(2)图乙中it图线与t轴所围的“面积”所表示的物理意义是:____________________________________________。‎ ‎(3)根据以上实验结果和图线,估算当电容器两端电压为U0时所带的电量Q0=________,并计算电容器的电容C=________。(两空均保留两位小数)‎ 答案 (1)图见解析 (2)电容器两端电压为U0时所带电量Q (3)8.25×10-3 C 1.33×10-3 F 解析 (1)根据坐标系内所描出的点,用平滑的曲线把各点连接起来,作出图象,如图所示。‎ ‎(2)由ΔQ=i·Δt知,电荷量为it图线与t轴所包围的面积,则it图线与t轴所围的“面积”为电容器在刚开始放电时所带的电荷量,即电容器两端电压为U0时所带电量Q。‎ ‎(3)由图象可知,“面积”格数约33格,每个小格所代表的电量q=50×5×10-6 C=2.5×10-4 C,则电容器电压为U0时,所带的电荷量Q=33×2.5×10-4 C=8.25×10-3‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎ C。电容器的电容C== F≈1.33×10-3 F。‎ ‎5.(2019·吉林省长春市二模)现要较准确地测量量程为0~3 V、内阻大约为3 kΩ的电压表V1的内阻RV,实验室提供的器材如下:‎ 电流表A1(量程0~0.6 A,内阻约0.1 Ω);‎ 电流表A2(量程0~1 mA,内阻约100 Ω);‎ 电压表V2(量程0~15 V,内阻约15 kΩ);‎ 定值电阻R1(阻值200 Ω);‎ 定值电阻R2(阻值2 kΩ);‎ 滑动变阻器R3(最大阻值100 Ω,最大电流1.5 A);‎ 电源E1(电动势6 V,内阻约0.5 Ω);‎ 电源E2(电动势3 V,内阻约0.5 Ω);‎ 开关S,导线若干。‎ ‎(1)选用上述的一些器材,甲、乙两个同学分别设计了图甲、乙两个电路。‎ 在图甲的电路中,电源选择E1,则定值电阻R应该选择________;在图乙的电路中,电源选择E2,电流表应该选择________。(填写对应器材的符号)‎ ‎(2)根据图甲电路,多次测量得到多组电压表V1和V2的读数U1、U2,用描点法得到U1U2图象,若图象的斜率为k1,定值电阻的阻值为R,则电压表V1的内阻RV=________;根据图乙电路,多次测量得到多组电压表V1和电流表A的读数U1′、I,用描点法得到U1′I图象,若图象的斜率为k2,则电压表V1的内阻RV′=________。(用题中所给字母表示)‎ ‎(3)从实验测量精度的角度分析,用图________电路较好,原因是________________________。‎ 答案 (1)R2 A2 (2)R k2 (3)乙 图甲中V2的读数相对误差较大 解析 (1)在图甲的电路中,由于电源电动势为6 V,电阻R起到串联分压的作用,则应该选择阻值为2 kΩ的定值电阻R2;图乙中,电源电动势为3 V,通过电压表的最大电流约为1 mA,所以电流表应选择量程为0~1 mA的A2。‎ ‎(2)在图甲的电路中,定值电阻两端的电压为U2-U1,通过定值电阻的电流为:I=,根据欧姆定律有RV==,变形得:U1=U2,则=k1,整理可得:RV=R - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎;在图乙中根据欧姆定律可得:U1′=IRV′,即RV′=k2。‎ ‎(3)两个电路都没有由于仪器引起的系统误差,但用甲图测量时,电压表V2的电压变化范围约为0~5 V,用量程为0~15 V的电压表V2读数时,相对误差较大,所以用乙图较好。‎ ‎6.(2019·江西九校重点中学协作体高三第一次联考)某同学用化学课所学的知识,用柠檬自制了一个水果电池,用万用表粗测得知它的电动势E约为3 V,内阻r约为40 Ω,假设该电池允许输出的最大电流为20 mA。为了测定该电池的电动势和内阻,某同学准备了如下器材:‎ A.待测电池;‎ B.电压表V:量程0~15 V,内阻RV≈15 kΩ;‎ C.电流表A:量程0~1 mA,内阻RA=38 Ω;‎ D.电阻箱R:0~999.9 Ω;‎ E.定值电阻R1=2 Ω;‎ F.定值电阻R2=19 Ω;‎ G.定值电阻R3=72 Ω;‎ H.定值电阻R4=108 Ω;‎ I.开关、导线若干。‎ ‎(1)该同学设计的部分电路如图甲所示,图中保护电阻R0应选择器材中的________。(填写器材前的选项字母)‎ ‎(2)选择合适的器材,将虚线框中的电路补充完整,并在电路中注明所选器材的符号。‎ ‎(3)将电阻箱的阻值调整到最大,闭合开关。‎ ‎(4)调节电阻箱的电阻,使所选电表指针指到某一位置,记录此时电阻箱的阻值R和所选电表的读数x,电表读数用国际单位(A或V)作单位。‎ ‎(5)重复步骤(4)获取多组R和x的值。‎ ‎(6)断开开关,整理器材。‎ ‎(7)根据所得数据在R坐标系中描点连线,如图乙所示。‎ 根据图线可求得该电池的电动势E=________ V,内阻r=________ Ω。(结果均保留一位小数)‎ 答案 (1)H (2)图见解析 (7)3.2 42.1‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 解析 (1)本实验中,当电阻箱接入电路的阻值为0时,电池输出的电流最大,则电路中的最小固定电阻值约为=150 Ω,因电池内阻约为40 Ω,故保护电阻约为110 Ω,所以该保护电阻应选器材中的H。‎ ‎(2)因本实验中给定的电压表量程太大,故不可以使用;又因为给定电流表的量程太小,故需要将量程扩大到接近20 mA,设并联电阻的阻值为R′,则(20 mA-1 mA)·R′=1 mA·38 Ω,则需要并联的电阻阻值为:R′= Ω=2 Ω,所以选定值电阻R1与电流表A并联,就可改装成一个量程为20 mA的电流表。将虚线框中的电路补充完整后电路图如图所示。‎ ‎(7)由以上分析可知,题目中提到的x,指的是电流表读数I,‎ 根据闭合电路欧姆定律可得:‎ E=IRA+20I(R0+R+r),‎ 整理方程得:=R+,‎ 代入数值并整理得:=R+ 结合R图象可得:= =950,‎ 解得:E=3.2 V,r=42.1 Ω。‎ ‎7.(2019·江西高三九校3月联考)某同学欲将一量程为3 V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表。‎ ‎(1)先用如图甲所示电路测量该电压表的内阻,图中电源内阻可忽略不计,闭合开关,将电阻箱阻值调到3 kΩ时,电压表恰好满偏;将电阻箱阻值调到12 kΩ时,电压表指针指在如图乙所示位置,则电压表的读数为________ V,由以上数据可得电压表的内阻RV=________ kΩ。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(2)将图甲的电路稍作改变,在电压表两端接上两个表笔,就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表,如图丙所示。为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度,进行了如下操作:闭合开关,将两表笔断开,调节电阻箱,使指针指在“3.0 V”处,此处刻度应标阻值为________(选填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻,找出对应的电压刻度,则“1 V”处对应的电阻刻度为________ kΩ。‎ ‎(3)若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻不能忽略且变大,电动势不变,但将两表笔断开时调节电阻箱,指针仍能满偏,按正确使用方法再进行测量,其测量结果将________。‎ A.偏大 B.偏小 C.不变 D.无法确定 答案 (1)1.50 6 (2)∞ 1 (3)C 解析 (1)由图乙所示电压表表盘可知,其分度值为0.1 V,故电压表读数为1.50 V;电源内阻不计,由图甲所示电路图可知,电源电动势E=U+IR=U+R,由题意可知:E=3+×3000 ①,E=1.5+×12000 ②,联立①②解得RV=6000 Ω=6 kΩ,E=4.5 V。‎ ‎(2)电压表的示数为3 V,则与之并联部分相当于断路,此处刻度应标阻值为∞。电压表示数为1 V时,电压表与外接电阻Rx构成并联电路,并联总电阻为R并=。因并联部分电压为1 V,电源电动势为4.5 V,则此时电阻箱分压为3.5 V,此时电阻箱电阻为3 kΩ,根据=,解得Rx=1 kΩ。‎ ‎(3)考虑电池内阻r,调节电阻箱使电压表指针满偏(即电压表示数达到Ug),则有E=Ug+(R+r),当内阻r变大、电动势不变时,由此式可知(R+r)不变。设测量电阻Rx时电压表示数为U,则有=,虽然r增大,但(R+r)不变,由此式可知Rx不变,即r的增大不影响测量结果,C正确。‎ ‎8.(2019·天津南开区二模)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,需测量一个“2.5 V 0.3 A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流。现有如下器材:‎ 直流电源(电动势3.0 V,内阻不计)‎ 电流表A1(量程3 A,内阻约0.1 Ω)‎ 电流表A2(量程600 mA,内阻约5 Ω)‎ 电压表V1(量程3 V,内阻约3 kΩ)‎ 电压表V2(量程15 V,内阻约15 kΩ)‎ 滑动变阻器R1(阻值0~10 Ω,额定电流1 A)‎ 滑动变阻器R2(阻值0~1 kΩ,额定电流300 mA)‎ ‎(1)在该实验中,电流表应选择________,电压表应选择________,滑动变阻器应选择________。‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎(2)为了减小实验误差,应选择以下哪个实验电路进行实验________。‎ ‎(3)下表是某同学在实验中测出的数据,该同学根据表格中的数据在方格纸上已画出除了第6组数据的对应点,请你在IU图象上画出第6组数据的对应点,并作出该小灯泡的伏安特性曲线。‎ ‎(4)实验中,如果把这个小灯泡和一个阻值为9 Ω的定值电阻串联在电动势为3 V、内阻为1 Ω的直流电源上,则小灯泡消耗的实际功率约为________ W。‎ 答案 (1)A2 V1 R1 (2)C (3)图见解析 ‎(4)0.20(0.20±0.02)‎ 解析 (1)由于该实验需要测量“2.5 V 0.3‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 ‎ A”的小灯泡的伏安特性曲线,故通过小灯泡的最大电流为0.3 A,故需要选用量程为600 mA的电流表A2;电压表应选用量程为3 V的V1;该实验需要小灯泡两端的电压从0开始调起,故供电部分要用分压式电路,滑动变阻器应选用阻值较小的R1。‎ ‎(2)由于>,故测量时采用电流表外接会减小误差,供电电路采用分压式连接,故采用C电路进行实验。‎ ‎(3)描出该点,并用平滑的曲线将各点连接起来即可,如图所示。‎ ‎(4)小灯泡相当于与一个电动势为3 V、内阻为10 Ω的电源连接,我们可以在小灯泡的伏安特性曲线的坐标图中再作出该电源的IU图线,如图所示,则两个图线交点的坐标就是电路中小灯泡的电压和电流,即灯泡两端的电压为1.0 V,电流为0.20 A,故小灯泡消耗的实际功率约为PL=ULIL=1.0×0.20 W=0.20 W。‎ ‎9.(2019·湖南衡阳三模)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,请回答下列问题:‎ ‎(1)在使用多用电表测量时,若选择开关置于“25 V”挡,指针的位置如图a所示,则测量结果为________ V。‎ ‎(2)用多用电表测量未知电阻阻值的电路如图b所示,电源的电动势为E,R0为调零电阻。某次将待测电阻用电阻箱代替时,电路中电流I与电阻箱的阻值Rx的关系图象如图c所示,则此时多用电表的内阻为________ Ω,该电池的电动势E=________ V。‎ ‎(3)下列判断正确的是________。‎ A.在图b中,电表的左、右插孔处分别标注着“-”“+”‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 B.由图c中图线的特点可知,欧姆表的刻度盘上的数字左小右大 C.欧姆表调零的实质是通过调节R,使Rx=0时电路中的电流达到满偏电流 D.电阻Rx的变化量相同时,Rx越小,则对应的电流变化量就越小 ‎(4)如果随着使用时间的增长,该多用电表内部的电源电动势减小,内阻增大,但仍然能够欧姆调零,如仍用该表测电阻,则测量结果是________。(填“偏大”“偏小”或“不变”)‎ 答案 (1)11.5 (2)1.5×104 12 (3)AC (4)偏大 解析 (1)选择开关置于“25 V”挡时,选择表盘第二排刻度进行读数,分度值为0.5 V,对应刻度示数为:11.5 V。‎ ‎(2)根据闭合电路的欧姆定律得:Ig=,I= 由题图可得Ig=0.8 mA,当I=0.4 mA时,Rx=15 kΩ,解得R内=15 kΩ=1.5×104 Ω,E=12 V。‎ ‎(3)根据在多用电表中电流“红进黑出”,以及红表笔接“+”,黑表笔接“-”,故在题图b中,电表的左、右插孔处分别标注着“-”“+”,故A正确;欧姆表的刻度盘上的示数左大右小,这是由外电阻增大,电路电流减小造成的,故B错误;欧姆表调零通过调节滑动变阻器R0,使待测电阻Rx为零(即两表笔短接)时,电流表满偏,对应欧姆表示数为零,故C正确;欧姆表刻度不均匀的原因是待测电阻和电路中电流呈非线性关系,而且IRx图线切线的斜率大小随待测电阻值Rx的增大而减小,即电阻Rx的变化量相同时,Rx越小,则对应的电流变化量越大,故D错误。故选A、C。‎ ‎(4)测量原理为闭合电路欧姆定律,当电源电动势变小、内阻变大时,欧姆表得重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R中得调小,I===,因R中变小,则通过同一电阻Rx的电流要变小,对应电阻的刻度值偏大。‎ ‎10.(2019·武汉三模)为制作电子吊秤,物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变),它的电阻也随之发生变化,其阻值R随拉力F变化的图象如图a所示。小组按图b所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E=3 V,内阻r=1 Ω;灵敏毫安表量程为10 mA,内阻Rg=50 Ω;R1是可变电阻器,A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环,将其两端接在A、B两接线柱上,通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,不计敏感电阻丝重力,具体步骤如下:‎ 步骤a:滑环下不吊重物时,闭合开关,调节可变电阻R1,使毫安表指针满偏;‎ 步骤b:滑环下吊已知重力的重物G,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;‎ 步骤c:保持可变电阻R1接入电路电阻不变,读出此时毫安表示数I;‎ 步骤d:换用不同已知重力的重物,挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值;‎ - 42 -‎ 高考物理总复习 步骤e:将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。‎ ‎(1)写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F=________。‎ ‎(2)若图a中R0=100 Ω,图象斜率k=0.5 Ω/N,测得θ=60°,毫安表指针半偏,则待测重物重力G=________ N。‎ ‎(3)改装后的重力刻度盘,其零刻度线在电流表________(填“零刻度”或“满刻度”)处,刻度线________(填“均匀”或“不均匀”)。‎ ‎(4)若电源电动势不变,内阻变大,其他条件不变,用这台“吊秤”称重前,进行了步骤a操作,则测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。‎ 答案 (1) (2)600 (3)满刻度 不均匀 ‎(4)不变 解析 (1)由受力情况及平行四边形定则可知,G=2Fcosθ,解得:F=。‎ ‎(2)由图a可知,当待测重力为G时,敏感电阻丝电阻R=R0+k;由实验步骤可知,当没有挂重物时,电流为满偏电流,即:E=Ig(r+R1+Rg+R0) ①,当电流为半偏时,E=(r+Rg+R1+R0+k) ②,联立①②并代入数据解得:G=600 N。‎ ‎(3)当待测重力为G时,电路中的电流 I=,可知电流值I与待测重力G不是线性关系,故其刻度盘不均匀;待测重力越小,电阻越小,电流表示数越大,故重力刻度盘的零刻度线应在电流表满刻度处。‎ ‎(4)根据操作步骤a可知,当内阻增大时,仍使得电流表满偏,则电阻R1会变小,但r+R1之和不变,即测量结果也不变。‎ - 42 -‎