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专题19 电学实验第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。考纲要求1、掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法；掌握多用表的使用方法。2、掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法，会用伏安法测电阻。3、能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。命题规律1、与电阻测量有关的电学实验仍是2015年高考命题的热点，同进伴随对基本仪器的读数能力的考查。2、命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等。3、重视对实验操作能力的考查；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择。第二部分精选试题1太阳能电池帆板可以给卫星、宇宙飞船提供能量。如图甲，太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电动势为零的电学器件。探究一：实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，用图乙电路探究太阳能电池被不透光黑纸包住时的I-U特性曲线。(1)图乙中虚线处_（填“需要”、“不需要）连接导线：滑动变阻器如图丙所示，开关闭合前，滑片应移至_（填“A”、“B”）端。(2)通过实验，在图上作出被黑纸包住的太阳能电池的I-U特性曲线如图，将其与一个电动势为3V（内阻忽略不计）的电源和阻值为5k的定值电阻串联在一起，它消耗的电功率约为_W（结果保留两位有效数字）探究二：在稳定光照环境中，取下太阳能电池外黑纸，并按图丁电路丁测量金属丝的电阻率”。(3)该小组用螺旋测微器测量金属丝直径时读数如图戊所示，其直径为_ mm(4)实验中测得电压表示数为U，电流表示数I，金属丝直径为D、长度为l,则金属丝电阻率为_（用上述测量量表示）。(5)考虑电压表与电流表内阻对测量结果的影响，金属丝电阻的测量值_（填“大于”、“等于”、“小于”）真实值。【答案】需要A4.210-4W（3.810-44.610-4都行）0.790D2U4LI小于【解析】【详解】（1）为了使电压调节范围尽量大，滑动变阻器应采用分压式接法，则图乙中虚线处需要连接导线；实验前应使待测元件的分压为零，滑片应移至A端。（2）将其与一个电动势为3V（内阻忽略不计）的电源和阻值为5k的定值电阻串联在一起时，可等效为将其接在电动势为3V、内阻为5k的电源上，将等效电源的IU图象画在元件的IU图象上，交点处电压与电流的乘积即为它消耗的电功率（如图），即I=210uA，U=1.9V，则P=IU=4.010-4W。（3）螺旋测微器测量金属丝直径为：0.5mm+0.01mm29.0=0.790mm；（4）由电阻定律R=ls，以及R=UI,可得=D2U4LI。（5）由于电压表的分流作用，使得电阻上电流的测量值偏大，则电阻测量值偏小.2某研究性实验小组为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素，进行了模拟实验研究。如图为测定风力的实验装置图。其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大；一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于O点，另一端悬挂小球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在C点接触，OC=H；有风时细金属丝将偏离竖直方向，与电阻丝相交于某一点(如图中虚线所示，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触)。(1)已知电源电动势为E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连，球P的质童为m，重力加速度为g，由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系为F=_。(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关，于是他们进行了实验后获得了如下数据：(下表中风速v的单位为m/s，电压U的单位为V，球半径r的单位为m)根据表中数据可知，风力大小F与风速大小v和球半径r的关系是_(比例系数用k表示)。【答案】mgULEHF=kvr【解析】【详解】(1)以小球为研究对象，对小球受力分析，设金属丝与竖直方向的夹角为，由平衡条件可得，风力F=mgtan。金属丝与电阻丝交点与C点间长度为x=Htan，电阻Rx=HtanLR；由串联分压规律可知电压表示数U=RxRE=HtanLE。联立解得：F=mgLEHU。(2)由表中数据可得，在球半径一定的情况下，电压表示数与风速成正式，则风力大小与风速成正比，即F与v成正比。由球的体积公式、密度公式和F=mgLEHU可得，F=mgLEHU=gLEH43r3U；在风速一定的情况下，球半径增大到原来的两倍，电压表示数减小为原来的14，可得风速一定的条件下，风力与半径的关系为F与r成正比。综上，风力大小F与风速大小v和球半径r的关系是F=kvr。3图甲为欧姆表的电路原理图，可将欧姆表内部（图中虚线框内）等效为一电源。设计图乙电路测量欧姆表某挡位的电动势与内阻，具体操作如下：A.将欧姆表的_旋至某挡位，a、b两表笔短接，调节调零旋钮进行_；B.将毫安表与滑动变阻器R1按图乙连接；C.调节消动变阻器R1滑片的位置，读出亳安表的示数I和对应的欧姆表示数R，将多组数据填入表中。123456R/k0.51.01.52.02.53.0I/mA1.481.201.030.860.740.671/I/mA-10.680.830.971.161.351.49完成下列内容：（1）填写操作A中横线上的内容：（2）图甲中a为_（选填“红”、“黑”）表笔；（3）根据表中数据描点（第四组数据）并画出1I-R关系图象_；（4）由图象可得欧姆表该档位的电动势为_V，内阻为_k。（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）选择开关；欧姆调零（2）红（3）见解析；（4）3.0V；1.5k【解析】【详解】A、将欧姆表的选择开关旋至某挡位，a、b两表笔短接，调节调零旋钮进行欧姆调零；（2）图甲中a为红表笔；（3）画出1I-R关系图象如图；（4）设等效电源的电动势为E，内阻为r，则E=I(R+r)，即1I=1ER+rE由图像可知：1E=(1.5-0.5)1033103=13；rE=0.5103，解得E=3.0V；r=1.5k4某同学要测量额定电压为3 V的某圆柱体电阻R的电阻率。(1)用游标卡尺测量其长度,如图所示,则其长度L=_ mm。(2)为精确测量R的阻值,该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻。他将红黑表笔分别插入“+”“-”插孔中,将选择开关置于“1”挡位置,然后将红、黑表笔短接调零,此后测阻值时发现指针偏转角度如图甲所示。试问:为减小读数误差,该同学应将选择开关置于“_”挡位置。再将红、黑表笔短接,此时发现指针并未指到右边的“0 ”处,如图乙所示,那么他该调节_直至指针指在“0 ”处再继续实验,结果看到指针指在如图丙所示位置。现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:A.灵敏电流计G(量程200 A,内阻300 )B.电流表A(量程0.6 A,内阻约0.3 )C.电压表V1(量程3 V,内阻约3 k)D.电压表V2(量程15 V,内阻约5 k)E.滑动变阻器R1(最大阻值为10 )F.最大阻值为99.99 的电阻箱R2以及电源E(电动势4 V,内阻可忽略)、开关、导线若干若为了提高测量精确度并且使电阻R两端电压调节范围尽可能大,除电源、开关、导线以外还应选择的最恰当器材(只需填器材前面的字母)有_。请画出你设计的电路图。【答案】(1)30.75(2)10欧姆调零旋钮ACEF 电路图如图所示【解析】【详解】（1）游标卡尺的读数为30mm+150.05mm=30.75mm（2）欧姆表的零刻度是在表的右侧，指针偏转角度过小，说明阻值大，挡数小，应该换到更高一档，即“10”档。调节档位后需要再次将黑红笔短接，调节欧姆调零旋钮。由图丙可看出电阻阻值大约为150，电阻额定电压为3V，所以选用电压表V1，电路电流约为3150=0.02A，器材B电流表量程过大，应该选取灵敏电流计和R2并联改造成电流表使用，同时需要滑动变阻器改变电压多次测量，故需要的器材为ACEF；题目要求电阻R两端电压调节范围尽可能大，则滑动变阻器采用分压接法，被测电阻阻值较大，所以采用电流表内接法，综合以上因素可画出电路图如图所示：5小明和小亮想利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20。长度约50cm，a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数如图，则其直径为_mm。b.小明首先用如下电路测量，他把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱8和9上，连接好电路，合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中_（选填图中表示接线柱的数字）之间出现了_（选填“短路”或“断路”）。c.小亮想用另外的方法测量电阻丝的电阻。他又找来一个电阻箱R（09999）、一个小金属夹，按照如图所示连接电路，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。然后进行了如下操作：A调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；B将金属夹夹在电阻丝最右端，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；C改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏。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；D断开开关；E用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图所示的R-L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0。结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率=_（用给定的物理量符号和已知常数表示）。d.若小亮在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，对电阻率的测量结果是否会产生影响？答：_。（选填“偏大、偏小、没有影响”）【答案】0.2607-9断路d2R04L0没有影响【解析】【详解】a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数为：0.01mm26.0=0.260mm。b.电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化，电压表示数很大，电流表示数为零。由此可以推断：电路中7-9之间出现了断路。c.由题意可知，每次电流表都调到满偏位置，可知每次调节电路的总电阻相同，则：R+LS=R总（定值），即R =R总-SL，则R总=R0；S=R0L0，解得=R0L0S=R0L014d2=R0d24L0；d.此实验中，若考虑电流表的内阻RA，则表达式为R+LS+RA=R总，则R =(R总-RA)-SL，则R-L图像的斜率不变，即电流表内阻对实验无影响.6某同学设计了一个简易的多用表，内部电路如图，其中G为灵敏电流计，S为单刀多掷电键(功能键).（1）当S置于1或2位置时用于测_，且S置于_时其量程较大；将功能键置于5位置时用于测_；（2）测电压时，电流从_端流入多用表(选填“红”或“黑”)；（3）如图乙和丙是另一位同学设计的两种欧姆表的内部电路，改装后的表盘如图丁，倍率分别为10和100则设计合理的是图_(选填“乙”或“丙”)的电路，原因是：_；(4)若电源E1的内阻不计，灵敏电流计表G内阻Rg=10，该多用电表功能选择开关S接“1”时测电阻的倍率为“10”，其中R1=_【答案】电流1电阻红丙表头满偏电流一定，只有不同电源才能实现倍率的变换140【解析】【详解】（1）多用电阻若测电流，应让表头与电阻并联，即当S置于1或2位置时用于测电流，且S置于1时其量程较大，将功能键置于5位置时用于测电阻；（2）多用电表测电压与电流时，电流从红表笔流入；（3）图乙中电源为E1，表头满偏电流一定，则欧姆表的内阻为定值，无法实现倍率的变换，所以选择图丙，原因为表头满偏电流一定，只有不同电源才能实现倍率的变换（4）根据丁图可知，欧姆表的内阻为1510=150，则R1=150-10=140.7要测量一节内阻较大的干电池的电动势和内阻，某同学设计了如图所示的实验电路，电路中的定值电阻R18 .（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到最右端.闭合开关后，调节滑动变阻器，记录多组电压表的示数U1、U2，填在下表中，请根据表格数据在图下所示的坐标系中作出U2U1的_图象.U1/V0.100.200.300.400.500.60U2/V1.050.900.750.700.450.30根据作出的图象可得到电池的电动势E_ V，电池的内阻r_ .(2)由于电压表V1内阻的存在，测得的干电池电动势_(填“大于”“等于”或“小于”)电动势的真实值，测得的干电池内阻_(填“大于”“等于”或“小于”)内阻的真实值.【答案】(1 )如图所示1.204.0(2)等于大于【解析】【详解】（1）由表中数据采用描点法得出对应的图象如图所示；由闭合电路欧姆定律可知：E=U1+U2+U1Rr，解得：U2=E-R+rRU1，由图可知，电动势E=1.20V；图像斜率k=R+rR=1.20.8；解得：r=4.0（3）由以上公式可得，由于V1内阻的影响，干路电流应大于U1R，故题目中出现误差；当外电路断路时，电阻的影响可以忽略；故对电动势的测量没有影响；故电动势的测量值等于真实值；但如果考虑电压表内阻，表达式应为：U2=E-R+rRU1 ,因RR，故内阻的测量值大于真实值；故答案为：（1）1.20；4.0；（2）V1；等于；大于。【点睛】根据闭合电路欧姆定律得出对应的表达式，从而明确电源的电动势和内电阻；根据实验原理及表达式分析误差来源，并根据电表带来的影响明确误差情况8在练习使用多用表时，某同学将选择开关拨至“10”档时，欧姆表的内部结构可简化成图甲中虚线框内的电路，其中定值电阻R0与电流表G的内阻之比R0:Rg=1:4，电流表G的量程已知，故能正确读出流过电流表G的电流值欧姆表示已经进行了必要的调零该同学想用一个电阻箱Rx较精确的测出倍率下电路中电源的电动势E和欧姆表的总内阻R内，他的操作步骤是：a将欧姆表与电阻箱Rx连成图甲所示的闭合回路b改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数Rx和与之对应的电流表G的示数I0；c将记录的各组Rx、IG的数据描点在乙图中，得到IIG-Rx图线如图乙所示；d根据乙图作得的IG-Rx图线，求出电源的电动势E和欧姆表的总内阻R内图甲中,a表笔的颜色是_，电源的电动势E为_V，欧姆表总内阻R内为_电流表G的量程是_A【答案】黑91800.01【解析】【详解】由图甲所示可以知道，a与电源正极相连，根据电流“红进黑出”可知，a表笔是黑色的；由图甲所示，在闭合电路中，电源电动势E=IR内+Rx，而又因R0:Rg=1:4，则I=5Ig，则E=5IgR内+Rx，故1Ig=5ERx+5R内E，由图乙所示图象可以知道，图象纵轴截距b=5R内E=100，图像斜率k=5E=300-100360=59，计算得出:E=9V，内阻R内=180，电流表G的满偏电流为Ig=ER内15=918015A=0.01A，则电流表量程为0.01A。9某型号多用电表欧姆档的电路原理图如图甲所示。微安表是欧姆表表头，其满偏电流Ig=500A，内阻Rg=950.电源电动势E=1.5V，内阻r=1。电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为09999.(1)甲图中的a端应与_（红或黑）表笔连接.(2)某同学将图甲中的a、b端短接，为使微安表满偏，则应调节R1=_；然后在a、b端之间接入一电阻Rx后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为Rx=_.(3)如图乙所示，该同学将微安表与电阻箱R2并联，利用该电路图组装一个“100倍率”的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节R2=_；用此欧姆表测量一个阻值约2000的电阻，测量前应调节R1=_。【答案】红204930009501024【解析】【分析】(1)根据对多用电表结构的掌握分析答题；(2)根据闭合电路欧姆定律分析答题；(3)根据电路图应用闭合电路欧姆定律求出改装欧姆表的表达式，利用电流表的改装原理求解并联电阻【详解】(1)根据万用表的流向和偏转规律可知电流从红表笔进黑表笔出向右偏，则a端接红表笔.(2)欧姆调零时根据闭合电路的欧姆定律Ig=ERg+r+R1，解得：R1=EIg-(Rg+r)=2049；当接入Rx后，电流为满偏的一半，则Ig2=ERg+r+R1+Rx，可得Rx=Rg+r+R1=3000.(3)因欧姆表的中央刻度为15，倍率为“100”，则欧姆表的内阻R=15100=1500，故调零时的满偏电流为I=ER=110-3A，表头和R2并联改装为电流表，由并联分流电压相等IgRg=(I-Ig)R2，解得R2=950;改装后的欧姆表需要进行欧姆调零，则R=1500=RgR2Rg+R2+R1+r，解得：R1=1024.【点睛】欧姆表刻度盘中央刻度值是中值电阻，欧姆表中值电阻阻值等于欧姆表内阻；知道欧姆表的工作原理即可正确解题10某同学想测定某节干电池的电动势和内阻,实验室提供了合适的实验器材,甲同学按电路图a进行测量实验,其中R0=1.0，则:(1)由电压表的读数U和电流表的读数I,画出U-I图线如图b所示,可得电源的电动势E=_V,内电阻r=_，(结果保留2位有效数字)；(2)在上述实验过程中存在系统误差，在下图所绘图象中,虚线代表没有误差情况下,电压表两端电压的直实值与通过电源电流直实值关系的图象,实线是根据测量数据绘出的图象,则下图中能正确表示二者关系的是_(3)乙同学将测量电路连接成如图c所示,其他操作正确,由电压表的读数U和电流表的读数I,画出U-I图线如图d所示,可得电源的电动势E=_V,内电阻r=_(结果保留2位有效数字).【答案】（1）3.0V；0.33（2）A（3）2.9V0.50；【解析】【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律进行分析，根据图象即可得出电源的电动势和内电阻；（2）明确实验误差原因，根据测量值和真实值之间的关系确定正确的图象；（3）明确电路结构，知道滑动变阻左右两端并联接入电路，则根据串并联电路的规律和图象结合可求得电动势和内电阻。【详解】（1）电源U-I图象与纵轴交点坐标值为电源电动势，由图示图象可知，电源电动势：E=3.0V，电源内阻：r=UI=2.40-1.601.00-0.40-R01.33-1=0.33；（2）本实验采用相对电源的电流表外接法，由于电压表不是理想电表，故存在分流现象，导致电流表示数偏小；而当外电路短路时，电压表的分流可以忽略，故真实图象和测量图象在横轴上的交点相同，故A正确，BCD错误，故选A.（3）由乙同学的电路接法可知，R左右两部分并联后与R0串联，则可知，在滑片移动过程中，滑动变阻器接入电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，所以出现图d所示的图象，则由图象可知，当电压为2.40V时，电流为0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为I1=1A；而当电压为2.30V时，电流分别对应0.33A和0.87A，则说明当电压为2.4V时，干路电流为I2=0.33+0.87=1.2A；则根据闭合电路欧姆定律可得：2.40=E-r，2.30=E-1.2r，解得：E=2.9V，r=0.50；【点睛】本题考查电源电动势和内电阻的测量实验，用伏安法测量电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，要注意掌握数据处理的基本方法以及误差分析的方法11如图甲所示是一个多量程多用电表的简化电路图，请完成下列问题。（1）多用电表的红表笔应是图甲中的_端（填“A”或“B”）。（2）测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程。当选择开关S旋到位置5、6时，电表用来测量_；当S旋到位置_时，电表可测量直流电流，且量程较大。（3）某同学用此多用表测量某电学元件的电阻，选用“10”倍率的欧姆挡测量，发现多用表指针偏转很小，因此需选择_（填“1”或“100”）倍率的欧姆挡。若该多用表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能欧姆调零，用正确使用方法再测量同一个电阻，则测得的电阻值将_（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。（4）某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理，组装如图乙所示的简易欧姆表。实验器材如下：A干电池（电动势E为3.0V，内阻r不计）；B电流计G（量程300 A，内阻99）；C可变电阻器R；D定值电阻R0=1；E导线若干，红黑表笔各一只。表盘上100 A刻度线对应的电阻刻度值是_；如果将R0与电流计并联，如图丙所示，这相当于欧姆表换挡，则换挡后可变电阻器R阻值应调为_，换挡前、后倍率之比为_。【答案】（1）A（2）直流电压1（3）100偏大（4）210499.01100：1【解析】【分析】（1）多用电表的红表笔应该接欧姆档的内部电源的负极；（2）灵敏电流计与分压电阻串联可以改装成电压表，灵敏电流计与分流电阻并联可以改装成电流表，并联电阻阻值越小电流表量程越大；（3）用欧姆表测电阻，要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近（4）欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律，应用闭合电路欧姆定律可以求出电阻阻值。【详解】（1）多用电表的红表笔应该接欧姆档的内部电源的负极，则应是图甲中的A端。（2）由图甲所示可知，当转换开关S旋到位置5、6时，表头G与电阻串联，此时可用来测量直流电压；由图甲所示电路图可知，当S旋到位置1时与表头G并联的电阻阻值较小，此时电流表量程较大（3）测量某电学元件的电阻，选用“10”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转很小，说明所选挡位太小，为准确测量电阻阻值，需选择100倍率的电阻挡，重新欧姆调零后再测量当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式：Ig=ER内，欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由I=ER内+Rx=Ig1+RXR内，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，故欧姆表的示数变大了，测得的电阻值将偏大（4）欧姆表中值电阻等于其内阻，则中间刻度值对应示数为：R中=R内=EIg=330010-6=1104；有：Ig=ER内，13Ig=ER内+R，解得：R=2104；电流表内阻为99，给电流表并联1的电阻，则电流计满偏时两端的电压为30010-699V=2.9710-2V，此时变阻器电流为30010-6A+2.9710-21A=310-2A；则变阻器的阻值为3-2.9710-2310-2=99.01；因电流表量程扩大100倍，用该电流表改装成欧姆表，同一刻度对应的电阻值变为原来的1100，欧姆表换挡前、后倍率之比等于100：1；【点睛】欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律，知道欧姆表的工作原理是解题的关键；欧姆表中值电阻等于其内阻；应用闭合电路欧姆定律可以解题12某同学用伏安法测量电阻Rx(约为100)的阻值。准备的实验器材除了导线和开关外，还有下列器材：A电源(电动势E约为10V，内阻未知)B电流表A1(0200mA，内阻r=10)C电流表A2(0300mA，内阻约为15)D电阻箱R(最大阻值999.9，符号)E滑动变阻器R1(010，额定电流5A)F滑动变阻器R2(01k，额定电流0.5A)(1)由于准备的器材中没有电压表，需要用电流表改装一个量程为10V的电压表，应选电流表_(填写器材前的字母序号)，将选定的电流表与电阻箱_(填“并联”或“串联”)，并把电阻箱的阻值调至_。(2)实验要求待测电阻两端的电压能够从零开始变化，滑动变阻器应选_(填写器材前的字母序号)。(3)在答题卡的虚线框内画出电路图，并标上所用器材的代号，要求尽量减小误差_。(4)某一次实验读出电流表A1的示数I1=146mA，电流表A2的示数I2=218mA，待测电阻Rx=_ (结果保留一位小数)。【答案】（1）B；串联；40；（2）E；（3）电路图如图所示；（4）101.4【解析】【分析】（1）选择内阻确切已知的电流表作为改装的表用，根据电表的改装原理结合欧姆定律即可分析求解；（2）因为要求待测电阻两端的电压能够从零开始变化，故选择分压式电路，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器；（3）合理选择内外接，作出实验电路图。（4）根据欧姆定律结合串并联电路特点，即可计算出待测电阻Rx。【详解】（1）改装用的电流表内阻必须确定，故选择B，改装电压表需要将电流表与电阻箱串联，改装电压表的量程：Umax=10V，电流表的内阻：r=10，满偏电流：I1=200mA=0.2A；根据欧姆定律可得：Umax=I1（r+R）=10V；可得电阻箱的阻值：R=40；（2）实验要求待测电阻两端的电压能够从零开始变化，故选择分压式电路，滑动变阻器应选最大阻值较小的E。（3）因为改装后的电压表内阻已知，故选择将电流表A2外接，故画出电路图，如图所示：（4）电流表A1的示数I1=146mA=0.146A，电流表A2的示数I2=218mA=0.218A，根据欧姆定律结合串并联电路特点可得：Rx=I1R+rI2-I1=0.14640+100.218-0.146101.4【点睛】本题考查了实验器材选择、实验电路设计、实验数据处理，要掌握实验器材的选择原则，认真审题、理解题意与实验步骤、知道实验原理是解题的关键。13实验室有一破损的双量程电压表，两量程分别是3V和15V，其内部电路如图所示，因电压表的表头G已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻R1、R2完好，测得R1=2.9k，R2=14.9k现有两个表头，外形都与原表头G相同，已知表头G1的满偏电流为1mA，内阻为50；表头G2的满偏电流0.5mA，内阻为200，又有三个精密定值电阻r1=100，r2=150，r3=200若保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，根据所给条件回答下列问题：（1）原表头G满偏电流I=_，内阻r=_（2）在虚线框中画出修复后双量程电压表的电路_（标识出所选用的相应器材符号）（3）某学习小组利用修复的电压表，再加上可以使用的以下器材，测量一未知电阻Rx的阻值：电流表A量程05mA，内阻未知；最大阻值约为100的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干由于不知道未知电阻的阻值范围，学习小组为精确测出未知电阻的阻值，选择合适的电路，请你帮助他们补充完整电路连接_，正确连线后读得电压表示数为2.40V，电流表示数为4.00mA，则未知电阻阻值Rx为_【答案】1mA ;100 ;750;【解析】【分析】（1）根据串联电路特点与欧姆定律求出表头的满偏电流与内阻（2）应用串联电路特点与欧姆定律选择实验器材根据电压表的改装原理作出电路图（3）根据伏安法测电阻的实验要求明确对应的接法，并由欧姆定律求解电阻【详解】（1）由图示电路图可知，电压表量程：Ig（rg+R1）=3V，Ig（rg+R2）=15V，代入数据解得：Ig=1mA，rg=100；（2）修复电压表，表头满偏电流为，Ig=1mA，电阻应为：rg=100，需要的实验器材为：表头的满偏电流0.5mA，内阻为200的表头以及r3，即将表头和r3并联在电路中使用，电路图如图所示：（3）根据题意可明确实验中应采用分压接法，电流表采用外接法，故实物图如图所示：电压表量程为3V，则其内阻RV30.0013000，根据欧姆定律可知R=UI2.4410-3-2.43000750【点睛】在“伏安法”测电阻实验中，要注意明确实验原理，正确选择实验电路的接法，并能准确连接实物图，同时能根据对应的欧姆定律分析数据；找出实验误差14现有电压表V1(量程为3V，内阻约为5000)，要准确测出V1的内阻R0，提供的器材有：电流表A(量程100mA，内阻约为10)；电压表V2(量程为6V，内阻Rv约为20k)；滑动变阻器R1(阻值范围为010000)；电阻箱R2(9999.9)；电源E(电动势约为6V，内阻可忽略不计)单刀单掷开关S一个，导线若干。现在需要设计测量电压表V1的内阻R0以及电源电动势E的实验电路图。要求各电表的示数超过其满刻度的一半以上。(1)王玉良等四位同学设计了如图所示的四个电路，其中最合适的是_(2)王玉良同学根据测量记录的实验数据，坐标轴纵轴为变化的电阻R，描绘在实验纸上，画出了一条不过原点的直线，则选_为坐标轴横轴。已知图像的斜率为a，纵截距为b，被测电压表内阻为R0=_，电源电动势为E=_。【答案】B；1U；-b；-ab【解析】【分析】（1）根据电路的结构以及实验的要求分析电路；（2）根据电路图以及闭合电路的欧姆定律建立R和U的函数关系，通过斜率和截距求解电动势E和电压表的内阻R0.【详解】（1）A电路中：应使电流表偏转一半时的电流为0.05A，此时滑动变阻器的电阻约为30.05=60，因滑动变阻器总电阻为10000，则不方便使用，电路A不可选；电路B：因电阻箱和电压表的阻值相当，则可以用两者串联接入电路测量电压表内阻和电源的电动势，电路B可选；电路C中两个电压表内阻阻值相差很大，指针偏转相差很大，不可选；电路D中电流表的内阻对电动势的测量影响较大，不可选；故选B.（2）由闭合电路的欧姆定律可知：E=U+UR0R，即R=ER01U-R0，则选1U为坐标轴横轴。已知图像的斜率为a，纵截距为b，则ER0=a； -R0=b,则被测电压表内阻为R0=-b，电源电动势为E=-ab;15如图所示的电路可测出电阻丝的电阻率,同时还可附带测量出电源的内电阻。图中被测电阻丝就是已经测量出直径的那段电阻丝。R是阻值为2的保护电阻,电源电动势E=6V,电流表内阻不计。闭合开关S,鳄鱼夹夹在电阻丝的不同部位,用刻度尺测量接入电路部分的长度L,记录下L和对应的电流表示数I的多组数据,然后据此作出1I-L图像如图。已知被测金属丝直径d=0.9mm。(1)如果电阻丝单位长度的电阻用R0表示,写出1I-L图像所对应的物理原理表达式,式中涉及的相关物理量用字母表示(E、r、R、R0)：_。(2)根据画出的1I-L图像,该电阻丝单位长度的电阻R0=_,电阻丝的电阻率=_m,电源内阻r=_。【答案】1I=r+RE+R0EL; 9.6;6.3610-6 ;0.1;【解析】【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律，并整理即可求解；（2）根据图象的斜率，即可求解单位长度的电阻，再根据电阻定律，求得电阻率，最后依据纵轴截距，即可求得电源内电阻【详解】（1）将被测金属丝接在电动势恒为E的电源上，通过改变金属丝的长度L，测得流过导线的电流I，由闭合电路欧姆定律，E=I（R+r+R0L）可解得：1Ir+RE+R0EL；（2）以1I为纵坐标，金属丝长度L为横坐标，作出1I-L图象，图象是一条直线，该直线的斜率为k=R0E=1.15-0.350.5=85，解得：R0=9.6；根据R0l(d2)2，代入数据，解得：=3.1409210-69.646.3610-6m纵轴截距为0.35=r+RE，解得：r=0.1；【点睛】考查闭合电路欧姆定律的应用，掌握通过图象的斜率，求解单位长度的电阻，是解题的关键，并理解电阻定律的内容16某学生用如图a所示电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线ab,电阻约10,导线允许流过的最大电流0.8A,稳恒电源E,电源输出电压恒为E=12V,电压表V,量程为3V,内阻约5K,保护电阻：R1=l0,R2=30,R3=200.刻度尺、螺旋测微器，开关S，导线若干等.实验时的主要步骤如下：用刻度尺量出导线ab的长度l，用螺旋测微器测出导线的直径d.按如图a所示电路将实验所需器材用导线连接好。闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U.描点作出Ux曲线求出金属导线的电阻率.完成下列填空：(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图b所示，该金属导线的直径d=_mm.(2)如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R应选_，(3)根据多次实验测出的ap长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U给出的Ux图线如图c所示,其中图线的斜率为K,则金属导线的电阻率=_.(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示)【答案】0.870R2kR2d24E-kl【解析】【详解】（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：0.5mm+37.00.01mm=0.870mm.（2）电路中最大电流为0.8A，则最小电阻REI120.815，要保证安全，又要测量误差较小，则保护电阻选R2.（3）设金属导线的电阻为R，根据欧姆定律得：UxlR(R+R2)E解得：U=ER(R+R2)lx，则U-x图线的斜率K=ER(R+R2)l，解得：R=KR2lE-Kl根据RLS，其中S=14d2，得：=Rd24L解得：KR2d24(E-Kl)【点睛】本题考查了实验器材的选择、螺旋测微器读数以及图象的分析，要掌握常用器材的使用及读数方法，读数时视线要与刻度线垂直，第三问有点难度17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。（1）虚线框内是用毫安表改装成电流表的电路。已知毫安表表头的内阻为10，满偏电流为100mA，电阻R1=2.5，由此可知，改装后电流表的量程为_A。（2）实验步骤如下，请完成相应的填空：将滑动变阻器R的滑片移到_端（选填A或B），闭合开关S；多次调节滑动变阻器的滑片，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。以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线，如图（c）所示；根据图线求得电源的电动势E=_V，内阻r=_。（结果均保留到小数点后两位）【答案】0.5；B；68；1.48；0.45；【解析】【详解】（1）根据并联电路基本原理可知，改装后的量程为：I=IgrgR1+Ig=0.1102.5+0.1=0.5A；内阻R=102.510+2.5=2（2）实验中应让电阻由最大值开始调节，所以开始时滑片应滑到B端；电流表量程为100mA，故读数为68mA；根据改装原理可知，实际电流为电流表读数的5倍，由闭合电路欧姆定律可知：U=E-5I（r+R）由图可知，电源的电动势E=1.48V；r+R=1.48-0.58010-35=2.45故r=2.45-2=0.45；【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验，注意明确实验原理，能根据给出的实验步骤分析实验方法；同时根据图象分析实验数据，明确电表的改装原理的应用。18测量电压表V1的内阻RV1（量程为1.5V，内阻约为1600）。以下是可供选用的实验器材：电源E，电动势约为3V，内阻不计；电压表V2，量程为3V；电阻R1=200；电阻R2=500；电阻R3=800；滑动变阻器R，最大阻值约为20；滑动变阻器R，最大阻值约为2k；单刀单掷开关S一个，导线若干。(1)请在方框中画出实验电路的原理图_，要求电路简捷，电压表的读数不得小于量程的三分之二，图中的元件必须用题中相应的字母标注。(2)若电压表V1和V2读数分别用U1和U2表示，则由已知量表示电压表内阻RV1的表达式是_，且电压表V2的读数应控制在_V的范围之内。【答案】U1R3U2-U122.25【解析】【详解】（1）由于待测电压表V1量程为电压表V2量程的一半，所以应扩大待测电压表的量程，根据串并联规律可知，应将待测电压表与定值电阻R3串联作为一新的电压表，然后将其与电压表V2并联即可；由于待测电压表内阻较大，变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器R以方便调节，电路图如图所示：（2）根据串并联规律和欧姆定律应有：RV1=U1U2-U1R3=U1R3U2-U1；由于题中要求电压表读数不能小于量程的 2/3，但不能超过量程的3/4 ，即电压表V2最小电压为：Umin233V2V，最大电压：Umax343V2.25V，所以电压表V2的读数应控制在22.5V以内【点睛】若遇到电表量程较小时应考虑将电表较小改装，电压表扩大量程时需要将电压表与分压电阻串联，电流表扩大量程时需要将电流表与分流电阻并联.19某同学为了测量电流表的内阻（G1量程0100 mA，内阻约为50），实物连接如图所示(1)实验可选器材如下：A电流表量程0500 mAB电流表量程0200 mAC滑动变阻器010D滑动变阻器01 000E定值电阻阻值R0=50 电源、开关、导线若干上述器材中，电流表应选_(选填“A”或“B”)；滑动变阻器应选_(选填“C”或“D”)(2)他的实验步骤如下：闭合电键S，移动滑动变阻器的滑片P至某一位置，记录电流表和的读数，分别记为I1和I2多次移动滑动变阻器的滑片P，记录每次和的读数I1和I2以I1为纵坐标，I2为横坐标，作出I1I2图线请根据他连接的电路及实验步骤，以r表示电流表的内阻，则I1随I2变化的函数关系式为_；若作出的I1I2图线是一过原点的直线，直线的斜率为k，则待测电流表的内阻r_（均用题中物理量符号表示）【答案】BCI1R0R0+rI2(1k1)R0【解析】(1)根据实物图可知用的是比较法测电流表的内阻，G1的最大电流为100mA，与它并联的R0阻值和它相差不大，则两并联的总电流最大约为200mA，故G2选B(200mA)能保证安全。滑动变阻器采用的是分压式接法，则选择小控大操作方便和得到电流表的尽量多的数据，应选C(10)(2)根据并联分流电压相等，可得(I2-I1)R0=I1r，解得I1=R0R0+rI2.根据I1-I2的函数关系为一正比例函数关系，则斜率k=R0R0+r，解得G1的内阻r=R0k-R0=(1k-1)R0.【点睛】常见的测电阻的方法有：伏安法、替代法、半偏法、比较法；对于图象分析问题，要注意根据物理规律确定公式，结合图象的性质分析斜率以及截距的意义20现要测量电压表V1、电压表V2的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源（电动势约为6V，内阻不计），电压表V1（量程2.5V，内阻约为2.5k），电压表V2（量程3V，内阻约为10k），电阻箱R0（最大阻值为9999.9），滑动变阻器R1（最大阻值为3k），滑动变阻器R2（最大阻值为500），开关一个，导线若干。（1）在图1中完成测量原理电路图的连线_；（2）电路中应选用滑动变阻器_（选填“R1”或“R2”）；（3）按照下列实验步骤进行实验：闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；闭合开关，将电阻箱调到6k，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60V，电压表V2的示数为2.40V；保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2k，此时电压表V1的示数如图2，其示数为_V、电压表V2的示数为1.40V。（4）根据实验数据，计算得到电源的电动势为_V，电压表VI的内阻为_k，电压表V2的内阻为_k。【答案】（1）原理电路图的连线如图所示；（2）R1（3）2.10（4）5.602.510【解析】（1）由题意可知，本实验需要测量电压表内阻和电源的电动势，故应采用电阻箱与电压表组合进行测量；电源的电动势为6V，而两电压表量程均较小，因此采用电压表V2与电阻箱并联，再与电压表V1串联的方式进行测量；电路图如图所示；（2）因电压表内阻以及电阻箱使用电阻均较大，所以变阻器应采用总阻值较大的R1；（3）电压表量程为2.5V，最小分度为0.1V，故电压表示数为2.10V；（4）根据（3）中数据可知：U2R+U2Rv2U1Rv1U2R+U2Rv2=U1Rv1代入数据可得：2.406000+2.40RV2=1.60Rv1；1.402000+1.40RV2=2.10Rv1联立解得：RV1=2500=2.5K；RV2=10K利用闭合电路欧姆定律可知，U1+U2=E-U1Rv1（Rr+r）U1+U2=E-U1Rv1（Rr+r）代入数据联立解得：E=5.60V；点睛：本题考查测量电动势和内电阻的实验，同时加入了电压表内阻的实验，属于探究性的实验，要求能准确分析实验电路，明确实验原理，从而确定对应的电路图，同时注意明确闭合电路欧姆定律以及串并联电路的规律的应用21一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:根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出关系图像_由图像可计算出该干电池的电动势为_V；内阻为_R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8（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_【答案】（1）开关未断开电阻箱阻值为零（2）图像如图所示：1.4（1.301.44都算对）1.2（1.01.4都算对）（3）1.4（结果与（2）问第一个空格一致） 1.0（结果比（2）问第二个空格小0.2）【解析】本题考查测量电源电动势和内电阻实验，意在考查考生的实验数据处理能力和误差分析能力。（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，做出一条倾斜的直线。根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)得，所以图线的斜率表示电源电动势V=1.37V，截距绝对值表示r=0.43.0=1.20；用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻，考虑电表内阻对实验的影响，则E=I(R+RA+r)，得，所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37V，图线的截距表示（RA+r），所以内阻精确值为r=（1.20-0.20）=1.00。点睛：本题考查应用电流表和电阻箱测量电源电动势和内电阻实验，本题创新之处在于用一个电压表并联在电流表的两端测出电流表的电阻，从而提高测量电源内阻的精确度。22一课外实验小组用如图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 ）；V可视为理想电压表。S1为单刀开关，S2位单刀双掷开关，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，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表V的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表V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：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39（6）利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得Rx=_。（保留1位小数）【答案】如图所示：U2U1-1R048.2【解析】【命题意图】本题主要考查电阻测量、欧姆定律、电路连接研及其相关的知识点。【解题思路】开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I=U1/R0，将开关S2掷于2
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