【物理】2020届二轮复习专题六第15讲电学实验学案

【物理】2020届二轮复习专题六第15讲电学实验学案

‎ 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 ‎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)。‎ ‎(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。‎ ‎(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，‎ 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。‎ 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：‎ 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。‎ ‎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。‎ 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。‎ ‎(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 ‎2.多用电表的原理及使用 ‎(1)多用电表的读数 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。‎ ‎(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。‎ ‎(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，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)‎ ‎(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。‎ ‎(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 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。‎ ‎(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：‎ ＝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。‎ ‎(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＝________。‎ ‎(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 ℃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＝________ 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。‎ ‎(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。‎ ‎(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。‎ 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>，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_____________________________________________________________。‎ ‎(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：‎ 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)‎ ‎(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；‎ ‎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。‎ ‎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：‎ ‎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 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；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 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。‎ ‎(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________。‎ ‎(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 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“－”“＋”‎ 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；‎ 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。‎