内容正文:
专题13 电学基本实验(二)
考点一多用电表的使用
1.(24-25高三上·江苏镇江·开学考试)关于多用电表的使用,选择合适的挡位后,下列连接方式正确的是( )
A.甲图,测量小灯泡两端电压 B.乙图,测量小灯泡工作电流
C.丙图,测量电阻的阻值 D.丁图,测量二极管正向导通电阻
2.(24-25高三上·云南昆明·开学考试)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A.甲图是用多用电表直流电压档测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确
B.乙图是用多用电表直流电流档测量电路中的电流,黑表笔电势高于红表笔
C.丙图中用的是多用电表电阻档测量二极管的电阻,黑表笔电势高于红表笔
D.丙图、丁图中用的是多用电表电阻档测量同一个二极管的电阻,丙图中测量值较大
3.(23-24高一下·江苏无锡·阶段练习)多用电表表盘指针指在如图所示的位置,下列说法正确的是( )
A.若该读数是选用电阻档“”倍率得到的,应该更换“”倍率,欧姆调零后再测
B.若选用的是直流电压“”量程,则指针读数为
C.测直流电压时,必须让黑表笔接外电路的正极,红表笔接外电路负极
D.测二极管的正向电阻时,必须让黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极
4.(24-25高二上·上海·随堂练习)如图为利用欧姆表测量电阻Rx的电阻值的电路,欧姆表内部表头的满偏电流为Ig=3×10-4A、内阻rg=100Ω,电源的电动势为E=1.5V,电源的内阻不计,保护电阻的阻值为R0=50Ω,滑动变阻器的全值电阻为。若用该欧姆表较精确地测量电阻Rx,则Rx的范围为( )
A. B.3~8kΩ
C.300~800Ω D.30~80Ω
5.(24-25高二上·上海·随堂练习)某同学组装完成的简易多用电表的电路图如图所示。图中E是电池,R1、R2、R4、R5是固定电阻,R3是可变电阻,G是表头,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位。下列说法正确的是( )
A.图中的B端与黑表笔相连
B.直流电流挡的“1”挡比“2”挡量程小
C.只有当R5>R4时,才会有直流电压挡“5”比“4”挡量程大
D.“3”挡测电阻时,更换倍率需要重新欧姆调零,即调整R3
6.(24-25高二上·上海·随堂练习)以下是欧姆表原理的电路示意图,正确的是( )
A. B.
C. D.
7.(22-23高二上·江苏南京·期中)用多用电表进行测量时,表盘指针在左图中位置,右图是多用电表选择开关示意图。那么:
(1)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(2)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(3)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 。
8.(23-24高二下·浙江·期中)某实验小组为了测量某一段特殊金属丝的电阻率,采用如下操作步骤开展实验:
(1)先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻,显示结果如图甲所示,粗测其电阻阻值为 Ω;用螺旋测微器测量其直径;再用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为 cm。
(2)为了减小实验误差,实验过程中要求电流表示数从零开始记录多组数据,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电流表 ,量程为 ,内阻
B.电流表 ,量程为 ,内阻约为1Ω
C.电压表 ,量程为 内阻约为1kΩ
D.定值电阻。
E.定值电阻。
F.滑动变阻器。,最大阻值为10Ω
G.电源(电动势约为15V)
H.开关一只, 导线若干
回答下列问题:
①有实验小组选择采用的电路设计如图所示,为提高实验测量的准确度,与电流表 串联的电阻R应选择 (选填“R1”或“R2”),左端导线a应接 (选填“b”或“c”)触点;
②实验时测得。示数为 ,示数为 ,由此可测得该金属丝的电阻。 (用、 、或表示)。
9.(23-24高二下·山西·期中)某实验小组的同学在探究变压器原、副线圈的电压与匝数关系中。
(1)下列所给的实验器材中,没有必要的是______。
A.2.0V的蓄电池 B.直流电压表
C.低压交流电源 D.多用电表
E.变压器和导线若干
(2)下列操作正确的是______。
A.用电表测电压时,先用小量程粗测,再选用适当的量程
B.在研究电压与原线圈匝数的关系时,应保证副线圈的匝数不变
C.为了安全,应保证副线圈的匝数大于原线圈的匝数
(3)某次实验时,变压器原线圈两端所接电压为22V,副线圈的输出电压用10V量程的交流电压挡测量时,读数如图所示,则副线圈的输出电压为 V;则原、副线圈的匝数比可能为 。
A. B. C. D.
10.(23-24高二下·北京·期中)物理兴趣小组为了测量金属丝的电阻率,除了待测金属丝、刻度尺、螺旋测微器、开关和导线之外,还备有下列器材:
A.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
B.电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
C.电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)
F.滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流2A)
G.滑动变阻器R2(阻值0~2kΩ,额定电流0.5A)
H.电源E(输出电压约4V,内阻可忽略)
(1)取一段均匀的电阻丝接在木板的两接线柱上,用刻度尺测量两接线柱间金属丝的长度L=50.0cm,用螺旋测微器测量金属丝的直径示数如图a所示,直径d= mm。
(2)为了选择合适的测量电路,先用多用电表的欧姆“×1”挡粗测金属丝的电阻,示数如图b所示,其读数为 Ω。
(3)小组成员准备测量多组数据,描绘U-I图像,根据图像求出电阻,其中电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(填器材前字母)请完善图c所示的电路图 。
11.(23-24高二下·湖南长沙·期中)某个演示用多用电表只有两个挡位,其内部电路如图甲所示,其中为定值电阻,表盘如图乙所示。
(1)这个多用电表内部电流表G的右侧为 (填“正”或“负”)接线柱,表笔应为 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)若多用电表置于欧姆挡,其倍率为“”挡,测某电阻的阻值时,多用电表指针如图乙所示,则其示数为 。
(3)由表盘刻度可知,作为欧姆表使用时其内部总电阻为 ,该多用电表内部所使用的电池电动势为 。
(4)当多用电表置于欧姆挡时,指针指在位置,待测电阻 。
12.(23-24高二下·湖南·期中)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)测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程。当S旋到位置 时,电表可测量直流电流,且量程较小。
(2)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”)。
(3)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300μA,内阻99Ω);
C.可变电阻器R;
D.定值电阻R0=1Ω;
E.导线若干,红黑表笔各一只。
①表盘上100μA刻度线对应的电阻刻度值是 Ω;
②如果将R0与电流计并联,如图丙所示,这相当于欧姆表换挡,则换挡前、后倍率之比为 。
考点二 测量电源的电动势和内阻
13.(23-24高二上·江苏连云港·期中)某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻,在是否可忽略电流表内阻这种情况下,以电阻箱读数R为横坐标,电流表读数的倒数为纵坐标。下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况,虚线代表电流表内阻不可忽略的情况,这四幅图中,能正确反映相关物理量之间关系的是( )
A. B.
C. D.
14.(23-24高二上·辽宁朝阳·阶段练习)某实验小组通过图甲所示的实验电路图测量一节干电池的电动势和内电阻,根据测得的数据作出了如图乙所示的图线,以下结论正确的是( )
A.干电池内阻的测量值为 B.干电池内阻的测量值偏大
C.干电池电动势的测量值 D.实验误差来源于电流表分压
15.(22-23高二上·江苏扬州·期中)某兴趣小组用如图甲所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻,由实验测得的数据描绘的图像如图乙所示,下列说法中不正确的是( )
A.电池的电动势约为1.4V,内阻为0.8
B.考虑电表内阻对实验的影响,电池内阻的测量值大于真实值
C.考虑电表内阻对实验的影响,电池电动势的测量值小于真实值
D.滑动变阻器滑片滑至最左端时流过电流表的电流一定大于0.5A
16.(22-23高二上·广西南宁·期中)利用如图(甲)所示电路进行“测定电源的电动势和内阻”的实验中,某学习小组测出多组数据,并根据实验数据作出图像,如图(乙)所示,电源电动势E和内阻r分别为( )
A., B.,
C., D.,
17.(2023·北京通州·一模)某同学利用实验器材设计了如图所示的测量电路,电阻R的阻值以及电源的电动势和内阻均未知,电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱,都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,获得多组数据,描绘出关系图像(U、I分别为电压表和电流表的示数)。下列说法正确的是( )
A.若接a,利用该电路可测量电阻R的阻值,且测量值偏大
B.若接a,利用该电路可测量电源的电动势和内阻,且内阻测量值偏大
C.若接b,利用该电路可测量电阻R的阻值,且测量值偏大
D.若接b,利用该电路可测量电源的电动势和内阻,且电动势测量值偏大
18.(22-23高三上·江苏·期末)在探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻实验中,提供的实验器材除电源和开关以外,有以下四种组合,其中不可取的一组器材是( )
A. B.
19.某同学利用DIS定值电阻、电阻箱等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值,用电压传感器测得路端电压,并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图乙中的图线b,由图线可知( )
A., B.,
C., D.,
20.(22-23高三上·江苏南京·期中)要测量一电源的电动势(略小于3V)和内阻(约),现有下列器材:电压表、电阻箱,定值电阻,开关和导线。某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电路。
(1)实验小组同学计划用作图法处理数据,同学们多次调节电阻箱阻值,读出电压表对应的数据,建立坐标系并描点连线得出了如图乙所示的图线,图线纵坐标表示,图线的横坐标表示电压表读数的倒数。若所得图线的斜率为,图线的延长线在纵轴上的截距为,则该电源的电动势 ,内阻 。(用和表示)
(2)从实验中取两组数据,电阻箱阻值时,对应电压表读数;电阻箱阻值时,电压表读数。由这两组数据可求得电源的电动势为 V。(结果保留两位有效数字)
(3)利用图甲所示电路测得的电动势与真实值相比, , (填“大于”“等于”或“小于”)
21.(23-24高二上·湖北十堰·期中)某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻,实验室提供的器材有:
A.待测锂电池(电动势E约3.9V,内阻r约2Ω,最大电流=0.6A);
B.理想电压表(量程0~3V);
C.电阻箱R1(0∼99.9Ω);
D.定值电阻R0=4.5Ω;
E.开关S一个,导线若干。
(1)课题小组设计了如图1和图2所示的两套方案,若要求电压表能够达到满偏,你认为合理的是图 (填“1”或“2”),原因是 。
(2)若某同学在实验过程中,发现调节电阻箱时电压表有示数,但示数不变,则可能的原因是______(填选项序号)。
A.连接定值电阻的导线断开
B.连接电阻箱的导线将电阻箱短路
C.电阻箱调节旋钮失效,调节过程中其电阻恒定不变
(3)故障排除后,多次改变电阻箱的阻值R1,读出对应的电压U,根据测得的数据作出图像,如图3所示,则电源电动势 ,内阻 (结果均保留2位有效数字)。
22.(22-23高二上·广西柳州·期中)现有一特殊电池,它的电动势E约为9V,内阻r约为40Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50mA。为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验,图中电流表的内阻RA为8Ω,R为电阻箱,阻值范围为0~999.9Ω,R0为定值电阻,对电路起保护作用。
(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格,本实验选用哪一种规格的定值电阻最好( )
A.8Ω B.40Ω C.150Ω D.1000Ω
(2)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,读取电流表的示数,记录多组数据,作出图乙所示的图线,则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
23.(23-24高二下·四川宜宾·期中)某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表:量程0∼0.6A,内阻
C.电流表:量程0∼0.6A,内阻约为
D.电压表:量程0∼3V,内阻未知
E.电压表:量程0∼15V,内阻未知
F.滑动变阻器:0∼10Ω,2A
G.滑动变阻器:0∼100Ω,1A
H.开关、导线若干
在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
(1)在上述器材中请选择适当的器材: (填写选项前的字母);
(2)实验电路图应选择图中的 (填“甲”或“乙”);
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像,则在修正了实验系统误差后,干电池的电动势 V,内电阻 Ω(结果均保留2位有效数字)。
24.(23-24高二下·贵州·期中)小陈同学学习了闭合电路的欧姆定律后,想到可以设计实验测定两节干电池的电动势和内阻,他根据实验设计已将部分实验仪器进行了连接,如图甲所示。
电压表V(量程3V,15V,内阻很大);
电流表A(量程0.6A,3A,内阻很小);
滑动变阻器;
(1)请用笔画线代替导线将实物图补充完整 。
(2)实验时发现电流表不能用,于是移去电流表,并用电阻箱替换滑动变阻器,重新连接电路,请在图乙方框图中画出重新设计的电路图 。
(3)改变电阻箱的阻值得出多组电阻和对应电压,做出的图像如图丙所示,图像的截距为,斜率为。则电源电动势 ,电源内阻 ,(用表示)
(4)由于电压表的分流作用,电动势的测量值 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)
25.(23-24高二下·安徽·期中)一实验小组为了完成“测电源的电动势和内阻”的实验,准备了以下材料:电池组(由两节干电池组成)电流表(量程0~0.6A)、电阻箱、开关、导线若干。
(1)若要完成实验,请将下面图1中的实物图的连接进行完善 。
(2)完成电路连接后,改变电阻箱阻值R,记录电流表对应的示数Ⅰ,某次电流表示数如图2,此时,电流表读数为 ;
(3)若不考虑电流表内阻影响,根据图3可得,电池组的电动势为E= V,内阻r= Ω(结果均保留两位有效数字)。
(4)若考虑电流表内阻影响,电池组的电动势测量值 真实值(不考虑偶然误差,选填“大于”“小于”或“等于”)。
26.如图所示为多用电表欧姆挡的内部电路,a、b为表笔插孔。下列说法中正确的是( )
A.a孔插黑表笔
B.欧姆挡的刻度线是不均匀的,欧姆值越大,刻度线越密
C.测量时发现指针偏转角度过大,则必须减小倍率,重新欧姆调零后再进行测量
D.在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,要用双手捏紧两表笔的金属杆
27.(23-24高二上·广东·期中)下图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; 和 是固定电阻,R6是可变电阻:表头G的满偏电流为250μA,内阻为600Ω。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1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆100Ω挡,下列选项正确的是( )
A.图中的A端与黑色表笔相连接
B.关于 的用法为,使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.根据题给条件可得
D.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“3”相连的,则读数为110Ω
28.(23-24高二上·湖北·期中)如图所示,某同学将量程为100mA、内阻为的表头G改装成电压量程为3V、电流量程为0.6A的“双用电表”,则( )
A.图中表笔A应为黑色
B.图中表笔A应为红色
C.电阻R1为2Ω
D.电阻R2为20Ω
29.(23-24高二上·山东枣庄·期中)实验小组设计了如图所示的欧姆表电路和对应表盘,欧姆表表盘正中央的刻线为“15”。通过开关S和调节电阻箱R2,能实现“×1”和“×10”双倍率量程。已知电源电动势E=1.5V,毫安表内阻,电源内阻不计。则( )
A.表笔 A 为红表笔
B.定值电阻 R1的阻值为 10Ω
C.表头的满偏电流为100mA
D.从“×1”挡换至“×10”挡, R2阻值需要增大
30.如图甲所示,定值电阻,闭合开关S,改变电阻箱R阻值,得到多组R、I值,并作出了如图乙所示的图线,则( )
A.电源电动势为5.0V
B.电源内阻为2.5Ω
C.从系统误差角度看,利用该装置测得的电动势大于其真实值
D.从系统误差角度看,利用该装置测得的内阻大于其真实值
31.两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据,另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条U—I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )
A.滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B.电源的输出功率最大
C.定值电阻R0消耗的功率为0.5W D.电源的效率达到最大值
32.用如图所示的电路来测量电池电动势和内电阻,根据测得的数据作出了如图所示的U-I图线,由图可知( )
A.电池电动势的测量值为1.40V
B.电池内阻的测量值为3.50Ω
C.电压表的示数为1.20V时,电流表的示数I`=0.20A
D.外电路发生短路时的电流为0.40A
33.(23-24高二下·广西南宁·期中)热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。
(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。如图乙所示,选择适当的 “”倍率的欧姆挡,先将红黑表笔 ,调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“0Ω”处,再进行读数Rt= Ω(结果保留两位有效数字)。
可供选择的器材有:
待测热敏电阻 Rt(实验温度范围内,阻值约几百欧到几手欧);
电源E(电动势3V,内阻r约为1.00Ω;
电阻箱R(阻值范围0~9999.99Ω);
滑动变阻器 R1(最大阻值20.00Ω):
滑动变阻器 R2(最大阻值 2000Ω);
微安表(量程100μA,内阻RA等于2500.00Ω);
开关两个,温控装置一套,导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:
①按图示连接电路;
②闭合S1、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,调节电阻箱,使微安表指针半偏;
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(2)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
(3)请用笔画线代替导线,将实物图丙(不含温控装置)连接成完整电路 。
(4)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为 5000.00Ω,该温度下热敏电阻的测量值为Rt= Ω(结果保留两位小数),该测量值 (填“大于”或“小于”)真实值。
34.(23-24高二下·福建福州·期中)某同学想用一支新HB 铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性。
(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻,先把选择开关调至欧姆“×10”挡,经过正确的操作后,发现指针偏转角度过大,此时应将选择开关调至欧姆 (填“×1”或“×100”)挡,并重新进行 调零,最终测量结果如图甲所示,则该铅笔笔芯的电阻为 Ω。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻,他从实验室找到如下器材:
A、电源E:电动势约为3.0V;
B、电流表A₁:量程为0~10mA。内阻:r₁=20Ω;
C、电流表 A₂:量程为0~100mA,内阻:
D、滑动变阻器R最大阻值为5Ω;
E、电阻箱R₀:最大阻值为999.9Ω;
F、开关S、导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻Rx的阻值,根据实验室提供的仪器,他设计图乙所示的电路,其中图中电流表a应选用 ,电流表b则选用另外一只。(填“A₁”或“A₂”)
(3)要将电流表a与电阻箱R₀改装为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值应调至= 。
(4)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录电流表A₁的示数I₁和电流表的示数I₂,根据测得的多组数据描绘出图像,如图丙所示,则笔芯电阻的阻值 。
35.(23-24高三下·陕西西安·期中)实验室购买了一捆标称长度为1000m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度是否达标,查得铜的电阻率,他想设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案,要求测量结果尽量准确,该同学进行了如下实验步骤:
(1)用螺旋测微器测得铜导线头上导体部分横截面的直径d如图(a)所示,则测量值为 mm。
(2)用多用电表粗测导线的电阻值:该同学选择“”挡位,用正确的操作步骤测量时,发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量,应该选择 挡位(选填“”、“”),并重新欧姆调零,正确操作并读数,此时刻度盘上的指针位置如图(b)所示,测量值为 。
(3)设计了如图(c)所示电路精确测量导线的电阻值,除待测导体件外,实验室还提供了下列器材:
A.电流表A1(量程为20mA,内阻)
B.电流表A2(量程为50mA,内阻未知)
C.滑动变阻器
D.定值电阻
E.定值电阻
F.电源(电动势E=0.5V,内阻可以忽略)
G.开关S、导线若干
根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知,电路中定值电阻应选择 (选填器材前面的字母代号);为了减小误差,改变滑动变阻器滑动触头的位置,多测几组、的值,作出关系图如图(d)所示,根据图像中的数据可求得铜导线电阻的测量值为 (结果保留两位有效数字),通过计算可得导线的实际长度为 m(结果保留两位有效数字),即可知道实际长度是否达标。
36.(23-24高二下·浙江·期中)在“导体电阻率的测量”实验中,某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。
(1)该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻,示数如图所示,金属丝电阻 。
(2)该同学再次设计电路开展测量,并多次测量金属丝直径,要使测量结果准确到0.01mm,应选用的仪器是 。(填写器材的名称)
(3)该同学选取的电压表和电流表,内阻分别约为6kΩ和0.1Ω。则下列图中符合实验要求且连线正确的是( )
A. B. C. D.
(4)设计的电路中电流表的接法,主要是为了减小电表内阻对测量结果引起的 误差(填“系统”或“偶然”)。
(5)将金属丝替换为小灯泡,改用电流传感器测得小灯泡的电流随时间变化的图线,会是哪个图(填“甲”、“乙”或“丙”) 。
37.(22-23高二上·北京海淀·期中)为了测量一个精密金属丝的电阻率,某同学进行了如下实验:
(1)如图所示,该同学先用多用电装×1Ω挡粗测其电阻为 Ω,然后用螺旋测微器测其直径是 mm,用游标卡尺测其长度是 mm。
(2)该同学进一步设计实验测量其电阻,除待测金属丝外还备有如下实验器材:
A.电压表V1(量程3V,内阻约为15kΩ)
B.电压表V2(量程15V。内阻约为75kΩ)
C.电流表A1(量程3A,内阻约为0.2Ω)
D.电流表A2(量程600mA,内阻约为1Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5Ω,0.6A)
F.滑动变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)
G.输出电压为3V的直流电源E
H.开关S,导线若干
①为了使测量结果尽量准确,电压表应选用 ,电流表应选用 滑动变阻器应选用 (填写仪器的字母代号)。
②用所选的器材,在对应的方框中画出电路图,并完成下面的实物图连线 。
③用该电路进行测量,电阻的测量值 真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”)。如果金属丝直径为D,长度为L,所测电压为U,电流为I,写出电阻率的计算公式 (用题目所给物理量的符号表示)。
38.(23-24高三下·重庆沙坪坝·阶段练习)某学习小组通过学习欧姆表的原理,开展了用电压表进行简易欧姆表设计的探究活动。实验室所提供的器材如下:
A.电源E(电动势为12V,内阻忽略不计)
B.电源E(电动势为3V,内阻忽略不计)
C.开关S一个,导线若干
D.微安表G()
E.电阻箱()
F.滑动变阻器R()
(1)小组同学首先进行了电压表的改装,小南同学负责测量微安表G的内阻,他通过如图甲所示电路图。连接好电路后,闭合开关,调节R的阻值,使微安表G满偏;随后闭合,调节的阻值,使微安表G的示数为,此时的示数为,则微安表的内阻为 ;为使得内阻测量结果更准确,电源应选择 (填器材前的字母)。
(2)按照测量的微安表G的内阻,将其改装成量程为3V的电压表需要将串联的电阻箱的阻值调整为 。
(3)将改装后的电压表接入如图乙所示的电路图,两端接上红、黑表笔,就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表。
(4)为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度,进行了如下操作:将两表笔断开,闭合开关S,调节滑动变阻器,使指针指在“3V”处,此处刻度应标阻值为;再保持滑动变阻器阻值不变,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“1.5V”处对应的电阻刻度为 。
39.(23-24高二下·海南海口·期中)(1)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中。
①备有如下器材:干电池1节,量程合适的电压表和电流表,开关、导线若干,另外还有可供选择的滑动变阻器:
A.滑动变阻器(0~1kΩ,额定电流2A)
B.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流2A)
某同学按甲图原理进行实验,其中滑动变阻器应选 ;(只填器材前的序号)
②根据实验数据画出的图像如图乙所示,由图像可得电池的电动势为 V,内电阻为 Ω;
(2)在“多用电表的使用”实验中
①如图1所示为一正在测量中的多用电表表盘,如果用电阻挡“× 100”测量,则读数为 ;
如果用“直流5 V”挡测量,则读数为 V。
②甲同学利用多用电表测量电阻,他用电阻挡“× 100”测量时发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,操作顺序为 (填写选项前的字母)。
A.将选择开关旋转到电阻挡“× 1k”的位置
B.将选择开关旋转到电阻挡“× 10”的位置
C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量
D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 ”
40.(23-24高二下·湖南·期中)某同学利用如图(a)所示的电路测量未知电阻的阻值与电源电动势E和内阻r,R为电阻箱,电流表可视为理想电流表。操作步骤如下:
(1)测量的阻值。先闭合开关和,调节电阻箱,当电阻箱的阻值R为11Ω时,电流表示数为I;接着断开,调节电阻箱,当电阻箱的阻值R为5Ω时,电流表示数仍为I,此时则的阻值为 Ω;若电流表为非理想电流表,则按照该方法实际测量得到的的阻值将 (选填“偏大”“偏小”或者“不变”)。
(2)保持闭合、断开,多次调节电阻箱的阻值,记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I。为了直观地得到I与R的关系,该同学以电阻箱的阻值R为纵轴,以x为横轴作出了如图(b)的图像,则横轴x为 , (均选用字母E、I、和r表示)。
(3)若图(b)中横轴x所表示的物理量的单位为国际单位,由图像可求得电源的电动势 V,内阻 (结果均保留2位有效数字)。
(4)设想用该电源和理想电流表以及无数个电阻构成一个电路,则电流的示数为 A。(结果保留2位有效数字)
41.(23-24高二下·河北邯郸·期中)太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,又称为“太阳能芯片”或“光电池”,只要光照达到一定的强度,瞬间就可输出电压。某物理兴趣小组想利用下面所给器材测量某光电池的电动势和内阻,已知相同光照强度下该光电池的电动势不变。
待测光电池(电动势约为3V、内阻约为10Ω);
电流表(量程为0~3mA、内阻);
电流表(量程为0~600mA、内阻可忽略);
定值电阻;定值电阻;
滑动变阻器R(0~200Ω);开关S,导线若干。
(1)根据所给器材设计最合理的实验电路,如图甲所示,其中定值电阻应选 (填“”或“”)。
(2)该同学用一定强度的光照射该电池,闭合开关S,调节滑动变阻器R的阻值,读出电流表的读数和电流表的读数,得到该电池的曲线如图所示。由图可知,该电池的电动势为 V(保留三位有效数字),当的示数为2.30mA时,电池内阻为 Ω(保留两位有效数字)。
(3)现将一电阻为12Ω的定值电阻与上述光电池串联 ,定值电阻上消耗的电功率为 W(保留两位有效数字)。
42.(2024·河南·二模)某同学利用实验室已有的器材设计了如下电路测量某一太阳能电池的电动势和内电阻,已知电源的电动势大约为5.8V,内电阻大约为几十欧,实验中用到的其他器材有:
A.电压表V1(量程为3V,内阻约为5000Ω)
B.电压表V2(量程为15V,内阻约为10000Ω)
C.表头G(量程10mA,内阻rg待测量)
D.定位电阻R0=200Ω
E.保护电阻R1=100Ω
F.电阻箱(量程0~99.99Ω)
G.开关两个,导线若干
(1)为了使电压表在实验的过程中有更大的变化范围,电压表应选择 (选填选项字母);
(2)将电阻调整调整到最大值,闭合开关S1、S2,缓慢调节电阻箱大小,使表头的示数为4mA。此时电压表示数为满偏的,则表头的电阻rg= Ω;
(3)断开开关S2,多次改变电阻箱的阻值,记录阻值大小为R,同时记录对应的表头的电流值为I,建立图像,描点连线得到如图线性图像。根据图中的效据,可得该太阳能电池的电动势E= ,内电阻r= Ω(结果均保留两位有效数字)。
43.(23-24高二下·江苏盐城·期中)某同学利用如图甲所示的电路,测量某电源的电动势和内阻,所用器材如图乙所示.请回答下列问题:
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的实物连线补充完整 ;
(2)将滑动变阻器滑片滑到最左端,单刀双掷开关S2与“1”连通,再闭合开关S1,调节滑动变阻器滑片记录下多组电压表和电流表数据,断开开关S1.作出U-I图像如图丙中的“I”所示,纵截距为U1,横截距为I1;
(3)将滑动变阻器滑片滑到最左端,S2与“2”连通,再闭合开关S1,调节滑动变阻器滑片,记录下多组电压表和电流表数据,断开开关S1,作出U-I图像如图丙中的“II”所示,纵截距为U2,横截距为I2;
(4)只考虑电表内阻所引起的误差:
①由图线“I”得到的电池内阻的测量值 (选填“偏大”或“偏小”);
②由图线“II”得到的电池电动势的测量值 (选填“偏大”或“偏小”);
③综合图线“I”和“II”计算可得:电源内阻的真实值为 ;
④图线“I”和“II”相交于P(I0,U0)点,当电路工作于P点所示的状态时,若S2与“2”连通,则滑动变阻器连入电路的阻值为 .
44.(23-24高二下·四川成都·期中)小明想用实验室的器材设计一个测力计,可供选择的器材如下:
A.两节完全相同的干电池(电动势E、内阻r均未知);
B.电流表(量程为0~3mA,内阻为);
C.电流表(量程为0~0.6A,内阻为);
D.电压表(量程为0~3V,内阻未知);
E.电压表(量程为0~15V,内阻未知);
F.滑动变阻器(0~10Ω,允许通过的最大电流为2A);
G.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流为1A);
H.电阻箱R(0~999.9Ω);
I.压敏电阻,其阻值随所加压力大小F变化的图像如图丙所示;
J.开关S及导线若干。
(1)测量一节干电池的电动势和内阻,为使测量结果尽可能准确,本实验采用如图甲所示的电路,电流表应选 (填“B”或“C”),电压表应选 (填“D” 或“E”),滑动变阻器应选 (填“F”或“G”)。
(2)根据实验中电压表和电流表的示数得到了如图乙所示的图像,则该干电池的电动势为E= V,内阻为r= Ω。
(3)将压敏电阻设计成量程为0~100N的测力计,需将压敏电阻与上述两节干电池、电流表、电阻箱R串联成如图丁所示的电路。闭合开关S,为使压敏电阻所受压力大小为100N时电流表指针满偏,电阻箱接入电路的阻值为R= Ω,通过电流表的电流I随压力大小F变化的函数关系式为I= A(电阻箱接入电路的阻值R保持不变)。
45.(2024·北京海淀·一模)某实验小组用电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S 后调节电阻箱,记录电阻箱阻值R 和电压表示数 U,并计算对应的电流值I。
(1)在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请作出U-I 图像。( )
(2)根据作出的 U-I 图像得出该电 池电动势E= V, 内阻 r = Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)若只考虑电压表内阻的影响,图1中,通过电源的电流为I1,通过电阻箱的电流为I2,图3中实 线表示 U与I1的关系,虚线表示 U 与I2 的关系,则图3中所示图像可能正确的是 _________。
A. B. C. D.
(4)除了电动势和内阻,电池的另一个重要参数是容量。电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量。如图4所示,甲、乙两节锂电池所标参数真实可靠,对这两节充满电的电池进行比较,填写表格。(选填“大于”“等于”或“小于”)
电池的容量
电池储存的能量
甲 乙
甲 乙
46.(22-23高二上·北京海淀·期中)实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务,被测电池的电动势约为1.5V,内阻约为1.0Ω。
(1)某小组同学计划利用下图的电路进行实验,已知实验室除待测电池、开关、导线外,还提供下列器材:
电流表A:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω
电压表V:量程0~3V,内阻约3kΩ
滑动变阻器R:0~20Ω,额定电流2A
①如图是该组同学根据所获得的6组实验数据,在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U-I图线,请据此图线判断被测干电池的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留到小数点后两位)
②若仅考虑电表内阻的影响,图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差,请根据实验中该同学测得的数据,以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为 。
A.10²A B.10⁴A C.10-²V D.10-⁴V
③为了研究电表内阻对测量结果的影响,我们用U和I的函数关系来分析这一个问题。若字母Rv、RA分别表示电压表和电流表的内阻,U、I分别表示电压表和电流表的示数,E、r分别表示电池的电动势和内阻的真实值。考虑到电表内阻的影响,请选择相关的字母写出反映U和I实际关系的函数表达式U= 。
(2)另一小组同学在实验过程中发现电压表出了故障,因此设计用一个电流表和一个电阻箱进行实验,实验电路如右图所示。他们发现用这种方法进行实验误差较大,因此尝试利用图像进行误差分析。下图中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像,虚线是没有电表内电阻影响的理想情况,对应如图电路设计的U-I图像是______。
A. B.
C. D.
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专题13 电学基本实验(二)
考点一多用电表的使用
1.(24-25高三上·江苏镇江·开学考试)关于多用电表的使用,选择合适的挡位后,下列连接方式正确的是( )
A.甲图,测量小灯泡两端电压 B.乙图,测量小灯泡工作电流
C.丙图,测量电阻的阻值 D.丁图,测量二极管正向导通电阻
【答案】B
【详解】A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,但表笔接法错误,故A错误;
B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,表笔接法正确,故B正确;
C.丙图是用多用电表直流电压挡测量电阻两端的电压,表笔接法正确,若测量电阻的阻值,需要断开回路中的开关,故C错误;
D.丁图中黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,多用电表测二极管反向电阻,故D错误。
故选B。
2.(24-25高三上·云南昆明·开学考试)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A.甲图是用多用电表直流电压档测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确
B.乙图是用多用电表直流电流档测量电路中的电流,黑表笔电势高于红表笔
C.丙图中用的是多用电表电阻档测量二极管的电阻,黑表笔电势高于红表笔
D.丙图、丁图中用的是多用电表电阻档测量同一个二极管的电阻,丙图中测量值较大
【答案】C
【详解】A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔的红黑表笔接错,电流应从红表笔流进,黑表笔流出,故A错误;
B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,电流从红表笔流入,从黑表笔流出,黑表笔电势低于红表笔,故B错误;
CD.欧姆表内置电源正极与黑表笔相连,负极与红表笔相连,由图丙所示电路图可知,黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极,多用电表测二极管正向电阻,由图丁所示电路图可知,黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,多用电表测二极管反向电阻,测量值较大,故C正确,D错误。
故选C。
3.(23-24高一下·江苏无锡·阶段练习)多用电表表盘指针指在如图所示的位置,下列说法正确的是( )
A.若该读数是选用电阻档“”倍率得到的,应该更换“”倍率,欧姆调零后再测
B.若选用的是直流电压“”量程,则指针读数为
C.测直流电压时,必须让黑表笔接外电路的正极,红表笔接外电路负极
D.测二极管的正向电阻时,必须让黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极
【答案】D
【详解】A.欧姆表的读数为倍率×指针示数,该图指针所示位置电阻读数小,说明倍率选大了,应该改用的倍率,欧姆调零后再测,故A错误;
B.若使用直流电压10V量程,最小分度为0.2V,读数应该为9.0V左右,故B错误;
C.测直流电压或直流电流时,应该让电流从红表笔流进,从黑表笔流出,以保证表盘指针能够正偏,必须让红表笔接外电路的正极,黑表笔接外电路负极,故C错误。
D.测二极管的正向电阻时,应该让电流从红表笔流进,从黑表笔流出,黑表笔应接二极管正极,红表笔应接二极管负极,故D正确。
故选D。
4.(24-25高二上·上海·随堂练习)如图为利用欧姆表测量电阻Rx的电阻值的电路,欧姆表内部表头的满偏电流为Ig=3×10-4A、内阻rg=100Ω,电源的电动势为E=1.5V,电源的内阻不计,保护电阻的阻值为R0=50Ω,滑动变阻器的全值电阻为。若用该欧姆表较精确地测量电阻Rx,则Rx的范围为( )
A. B.3~8kΩ
C.300~800Ω D.30~80Ω
【答案】B
【详解】欧姆表在中值电阻附近测量是较准确的。设中值电阻为R中,欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内阻R内;根据闭合电路欧姆定律,满偏时
半偏时
联立解得
欧姆表的中值电阻为5kΩ,欧姆表能准确测量的阻值范围在5kΩ附近即为3~8kΩ,故选B。
5.(24-25高二上·上海·随堂练习)某同学组装完成的简易多用电表的电路图如图所示。图中E是电池,R1、R2、R4、R5是固定电阻,R3是可变电阻,G是表头,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位。下列说法正确的是( )
A.图中的B端与黑表笔相连
B.直流电流挡的“1”挡比“2”挡量程小
C.只有当R5>R4时,才会有直流电压挡“5”比“4”挡量程大
D.“3”挡测电阻时,更换倍率需要重新欧姆调零,即调整R3
【答案】D
【详解】A.当B端接3时,回路中有电源,此时为欧姆挡,根据电流“红进黑出”的原则可知,B端应与红表笔相连,故A错误;
B.直流电流挡“1”挡表头并联的电阻小于“2”挡,并联电阻越小,分流越大,故直流电流挡的“1”挡比“2”挡量程大,故B错误;
C.直流电压挡“5”挡比“4”挡串联的电阻大,串联电阻越大,分压越大,故直流电压挡“5”挡一定比“4”挡量程大,故C错误;
D.“3”挡为欧姆挡,测电阻时,更换倍率需要重新欧姆调零,即调整R3,使两表笔短接时,流过表头的电流为满偏电流,故D正确。
故选D。
6.(24-25高二上·上海·随堂练习)以下是欧姆表原理的电路示意图,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】AD.电流表的负极接到了电源的正极,故AD错误;
B.欧姆表中没有可调电阻,故B错误;
C.红表笔应接电源的负极,黑表笔应接电源的正极,故C正确,
故选C。
7.(22-23高二上·江苏南京·期中)用多用电表进行测量时,表盘指针在左图中位置,右图是多用电表选择开关示意图。那么:
(1)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(2)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(3)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 。
【答案】(1)0.88/0.87/0.89
(2)3.5
(3)/2.8k
【详解】(1)如果选择开关指在“”位置时,则中间刻度中最小刻度为0.05V,估读到0.01V,则此时电表的读数为0.88V(0.87、0.89);
(2),如果选择开关指在“”位置时,则中间刻度中最小刻度为0.2mA, 估读到0.1mA,则此时电表的读数为3.5mA;
(3)如果选择开关指在“”位置时,电阻的读数为28,测量结果为
8.(23-24高二下·浙江·期中)某实验小组为了测量某一段特殊金属丝的电阻率,采用如下操作步骤开展实验:
(1)先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻,显示结果如图甲所示,粗测其电阻阻值为 Ω;用螺旋测微器测量其直径;再用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为 cm。
(2)为了减小实验误差,实验过程中要求电流表示数从零开始记录多组数据,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电流表 ,量程为 ,内阻
B.电流表 ,量程为 ,内阻约为1Ω
C.电压表 ,量程为 内阻约为1kΩ
D.定值电阻。
E.定值电阻。
F.滑动变阻器。,最大阻值为10Ω
G.电源(电动势约为15V)
H.开关一只, 导线若干
回答下列问题:
①有实验小组选择采用的电路设计如图所示,为提高实验测量的准确度,与电流表 串联的电阻R应选择 (选填“R1”或“R2”),左端导线a应接 (选填“b”或“c”)触点;
②实验时测得。示数为 ,示数为 ,由此可测得该金属丝的电阻。 (用、 、或表示)。
【答案】(1) 26 10.006
(2)
【详解】(1)[1]由图甲可知,多用电表×1Ω挡,粗测电阻阻值为26Ω。
[2]由图乙可知,用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为
10cm+3×0.02mm=10.006cm
(2)①[1]由实验电路可知,与电流表串联的电阻R,组成电压表,为提高实验测量的准确度,电源电动势约为15V,因此电阻R应选择R2,由欧姆定律可得
[2]因待测电阻约为26Ω,则有
因此左端导线a应接c。
②[3]由实验电路图和欧姆定律可得
解得
9.(23-24高二下·山西·期中)某实验小组的同学在探究变压器原、副线圈的电压与匝数关系中。
(1)下列所给的实验器材中,没有必要的是______。
A.2.0V的蓄电池 B.直流电压表
C.低压交流电源 D.多用电表
E.变压器和导线若干
(2)下列操作正确的是______。
A.用电表测电压时,先用小量程粗测,再选用适当的量程
B.在研究电压与原线圈匝数的关系时,应保证副线圈的匝数不变
C.为了安全,应保证副线圈的匝数大于原线圈的匝数
(3)某次实验时,变压器原线圈两端所接电压为22V,副线圈的输出电压用10V量程的交流电压挡测量时,读数如图所示,则副线圈的输出电压为 V;则原、副线圈的匝数比可能为 。
A. B. C. D.
【答案】(1)AB
(2)B
(3) 8.8 A
【详解】(1)本实验必须用低压交流电源,C必须;需要用多用电表测量交流电压,D必须;本实验还需要变压器和导线,E必须;综上所述,没有必要的是A、B;
(2)A.为了电表的安全,使用交流电压挡测电压时,应先用最大量程挡试测,再选用恰当的挡位进行测量,故A错误;
B.要研究原线圈匝数对副线圈电压的影响,应该保持原线圈的电压不变.副线圈匝数不变,改变原线圈的匝数,进而测得副线圈电压.找出相应关系,故B正确;
C.为确保实验安全.应该降低输出电压,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,故C错误。
故选B。
(3)[1] 由图可知该多用电表的读数为8.8V,即副线圈的输出电压为8.8V;
[2] 若变压器为理想变压器,则原、副线圈的匝数比为
考虑到变压器有电能的损失,则变压器原副线圈的匝数比小于。
故选A。
10.(23-24高二下·北京·期中)物理兴趣小组为了测量金属丝的电阻率,除了待测金属丝、刻度尺、螺旋测微器、开关和导线之外,还备有下列器材:
A.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
B.电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
C.电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω)
D.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)
F.滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流2A)
G.滑动变阻器R2(阻值0~2kΩ,额定电流0.5A)
H.电源E(输出电压约4V,内阻可忽略)
(1)取一段均匀的电阻丝接在木板的两接线柱上,用刻度尺测量两接线柱间金属丝的长度L=50.0cm,用螺旋测微器测量金属丝的直径示数如图a所示,直径d= mm。
(2)为了选择合适的测量电路,先用多用电表的欧姆“×1”挡粗测金属丝的电阻,示数如图b所示,其读数为 Ω。
(3)小组成员准备测量多组数据,描绘U-I图像,根据图像求出电阻,其中电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(填器材前字母)请完善图c所示的电路图 。
【答案】(1)0.516/0.517/0.518
(2)30
(3) A C F
【详解】(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径示数
d=0.5mm+0.01mm×1.7=0.517mm
(2)欧姆表读数为30×1Ω=30Ω。
(3)[1][2][3]电源电压为4V,则电压表选择A;电路中电流不超过
可知电流表选择C;滑动变阻器要接成分压电路,则应选阻值较小的F;
[4]因RV>>Rx,则应该采用安培表外接电路,电路如图:
11.(23-24高二下·湖南长沙·期中)某个演示用多用电表只有两个挡位,其内部电路如图甲所示,其中为定值电阻,表盘如图乙所示。
(1)这个多用电表内部电流表G的右侧为 (填“正”或“负”)接线柱,表笔应为 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)若多用电表置于欧姆挡,其倍率为“”挡,测某电阻的阻值时,多用电表指针如图乙所示,则其示数为 。
(3)由表盘刻度可知,作为欧姆表使用时其内部总电阻为 ,该多用电表内部所使用的电池电动势为 。
(4)当多用电表置于欧姆挡时,指针指在位置,待测电阻 。
【答案】(1) 负 黑
(2)15
(3) 15 1.5
(4)10
【详解】(1)根据红入黑出可知,表笔应为黑表笔,电流表G的右侧是负接线柱。
(2)多用电表置于欧姆挡,其倍率为“”挡,指针指向位置为15,则其示数为。
(3)根据欧姆表的原理,可知中值电阻等于欧姆表的内阻,所以作为欧姆表使用时其内部总电阻为,该多用电表内部所使用的电池电动势
(4)根据闭合电路欧姆定律,有
,
解得
12.(23-24高二下·湖南·期中)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)测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程。当S旋到位置 时,电表可测量直流电流,且量程较小。
(2)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”)。
(3)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300μA,内阻99Ω);
C.可变电阻器R;
D.定值电阻R0=1Ω;
E.导线若干,红黑表笔各一只。
①表盘上100μA刻度线对应的电阻刻度值是 Ω;
②如果将R0与电流计并联,如图丙所示,这相当于欧姆表换挡,则换挡前、后倍率之比为 。
【答案】(1)2
(2)偏大
(3) 2×104 100:1
【详解】(1)由图甲所示电路图可知,当S旋到位置2时与表头G并联的电阻阻值较大,此时电流表量程较小。
(2)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
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
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。
(3)[1] 欧姆表内阻为
;
又因为
解得
R=2×104Ω;
[2] 电流表内阻为99Ω,给电流表并联1Ω的电阻,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,欧姆表换挡前、后倍率之比等于100:1。
考点二 测量电源的电动势和内阻
13.(23-24高二上·江苏连云港·期中)某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻,在是否可忽略电流表内阻这种情况下,以电阻箱读数R为横坐标,电流表读数的倒数为纵坐标。下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况,虚线代表电流表内阻不可忽略的情况,这四幅图中,能正确反映相关物理量之间关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】若不考虑电流表的内阻则
则
考虑电流表的内阻
则
两种情况斜率相同,截矩不同,电流表内阻不可忽略时截矩大,虚线在实线的上方。
故选B。
14.(23-24高二上·辽宁朝阳·阶段练习)某实验小组通过图甲所示的实验电路图测量一节干电池的电动势和内电阻,根据测得的数据作出了如图乙所示的图线,以下结论正确的是( )
A.干电池内阻的测量值为 B.干电池内阻的测量值偏大
C.干电池电动势的测量值 D.实验误差来源于电流表分压
【答案】C
【详解】AC.根据闭合电路欧姆定律可得
根据图像可知,干电池电动势的测量值为
干电池内阻的测量值为
故A错误,C正确;
BD.实验误差来源于电压表分流,设电压表内阻为,根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
则有
故BD错误。
故选C。
15.(22-23高二上·江苏扬州·期中)某兴趣小组用如图甲所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻,由实验测得的数据描绘的图像如图乙所示,下列说法中不正确的是( )
A.电池的电动势约为1.4V,内阻为0.8
B.考虑电表内阻对实验的影响,电池内阻的测量值大于真实值
C.考虑电表内阻对实验的影响,电池电动势的测量值小于真实值
D.滑动变阻器滑片滑至最左端时流过电流表的电流一定大于0.5A
【答案】B
【详解】A.根据图像可得电源电动势等于纵轴截距,图线的斜率绝对值表示内阻大小,即
E=1.4V,
故A正确,不符合题意;
B.由于电压表的分流作用,当电流表示数为零时,实际干路中的电流并不为零,所以此时电源的内电压不为零,可得真实的图像纵轴截距应比题中的大,而当电压表示数为零时,干电池的路端电压实际值就是零,可得图中的横轴截距等于真实值,所以可得真实图线的斜率大于图中图线的斜率,即电池内阻的测量值小于真实值,B错误,符合题意;
C.考虑电表内阻对实验的影响,由于电压表有分流作用,当电流表示数为0时,实际通过干电池的电流并不为0,所以此时干电池的内电压不为0,从而导致图像的截距比干电池的实际电动势偏小,故C正确,不符合题意;
D.根据图像可知当路端电压为1.0V时,流过电流表的电流为0.5A,若滑动变阻器滑片滑至最左端时,此时变阻器接入电路中的电阻为零,路端电压为零,则可知此时流过电流表的电流必定大于0.5A,故D正确,不符合题意。
故选B。
16.(22-23高二上·广西南宁·期中)利用如图(甲)所示电路进行“测定电源的电动势和内阻”的实验中,某学习小组测出多组数据,并根据实验数据作出图像,如图(乙)所示,电源电动势E和内阻r分别为( )
A., B.,
C., D.,
【答案】C
【详解】根据
U=E-Ir
可知,电源电动势
内阻
故选C。
17.(2023·北京通州·一模)某同学利用实验器材设计了如图所示的测量电路,电阻R的阻值以及电源的电动势和内阻均未知,电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱,都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,获得多组数据,描绘出关系图像(U、I分别为电压表和电流表的示数)。下列说法正确的是( )
A.若接a,利用该电路可测量电阻R的阻值,且测量值偏大
B.若接a,利用该电路可测量电源的电动势和内阻,且内阻测量值偏大
C.若接b,利用该电路可测量电阻R的阻值,且测量值偏大
D.若接b,利用该电路可测量电源的电动势和内阻,且电动势测量值偏大
【答案】C
【详解】A.若接a,此时电压表并联在滑动变阻器和定值电阻两端,电压表测量滑动变阻器和定值电阻两端的电压,无法测出定值电阻阻值,故A错误;
B.若接a,电压表测量滑动变阻器和定值电阻两端的电压,即电源路端电压,根据作出的图象可求电源电动势和内阻,且测量值均偏小,故B错误;
C.若接b,此时电压表并联在定值电阻两端,电压表测量定值电阻两端的电压,根据欧姆定律可求出定值电阻的阻值,但由于电流表分压作用,测量值会偏大,故C正确;
D.若接b,电压表并联在定值电阻两端,滑动变阻器视为电源内阻的一部分,作出的图象无法可得到电源的电动势和内阻,故D错误。
故选C。
18.(22-23高三上·江苏·期末)在探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻实验中,提供的实验器材除电源和开关以外,有以下四种组合,其中不可取的一组器材是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.用一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器做实验可以测出多组U、I值,根据闭合回路欧姆定律可得
E=U+Ir
可测量多组数据到式求解,故A可取;
B.用一个伏特表和多个定值电阻做实验,可以测出多组U、R值,根据欧姆定律可得
可以列方程组求出E、r,故B可取;
C.用一个安培表和一个电阻箱,可以测出多组I、R值,根据欧姆定律可得
E=I(r+R)
可以列方程组求出E、r,故C可取;
D.两个安培表和一个滑动变阻器,由于不知道滑动变阻器电阻,故无法测量,故D不可取。
故选D。
19.某同学利用DIS定值电阻、电阻箱等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值,用电压传感器测得路端电压,并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图乙中的图线b,由图线可知( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【详解】由图,根据全电路欧姆定律
关系图线中
,
由图乙
所以
,
故选B。
20.(22-23高三上·江苏南京·期中)要测量一电源的电动势(略小于3V)和内阻(约),现有下列器材:电压表、电阻箱,定值电阻,开关和导线。某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电路。
(1)实验小组同学计划用作图法处理数据,同学们多次调节电阻箱阻值,读出电压表对应的数据,建立坐标系并描点连线得出了如图乙所示的图线,图线纵坐标表示,图线的横坐标表示电压表读数的倒数。若所得图线的斜率为,图线的延长线在纵轴上的截距为,则该电源的电动势 ,内阻 。(用和表示)
(2)从实验中取两组数据,电阻箱阻值时,对应电压表读数;电阻箱阻值时,电压表读数。由这两组数据可求得电源的电动势为 V。(结果保留两位有效数字)
(3)利用图甲所示电路测得的电动势与真实值相比, , (填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】(1)
(2)2.8
(3) 小于 小于
【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
可得
整理得
所以结合图像可得
,
所以电源的电动势和内阻为
,
(2)根据
代入数据可得
,
(3)[1][2]根据题意可知,实验误差来源于电压表内阻分流的影响,根据等效电源的知识可知
故
,
21.(23-24高二上·湖北十堰·期中)某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻,实验室提供的器材有:
A.待测锂电池(电动势E约3.9V,内阻r约2Ω,最大电流=0.6A);
B.理想电压表(量程0~3V);
C.电阻箱R1(0∼99.9Ω);
D.定值电阻R0=4.5Ω;
E.开关S一个,导线若干。
(1)课题小组设计了如图1和图2所示的两套方案,若要求电压表能够达到满偏,你认为合理的是图 (填“1”或“2”),原因是 。
(2)若某同学在实验过程中,发现调节电阻箱时电压表有示数,但示数不变,则可能的原因是______(填选项序号)。
A.连接定值电阻的导线断开
B.连接电阻箱的导线将电阻箱短路
C.电阻箱调节旋钮失效,调节过程中其电阻恒定不变
(3)故障排除后,多次改变电阻箱的阻值R1,读出对应的电压U,根据测得的数据作出图像,如图3所示,则电源电动势 ,内阻 (结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1) 1 见解析
(2)C
(3) 4.0 1.9
【详解】(1)[1][2]采用图1方案,当电压表接近满偏时,回路内的电流约为
可以使用;采用方案2,电压表示数最大值为
不可以使用,故合理的是1方案。
(2)A.若连接定值电阻的导线断开,则电压表不会有示数,故A错误;
B.若连接电阻箱的导线将电阻箱短路,则电压表亦被短路,电压表没有示数,故B错误;
C.若电阻箱调节旋钮失效,调节过程中其电阻恒定不变,则电阻箱两端的电压一定,电压表的示数即为电阻箱两端的电压,即此时调节电阻箱时电压表有示数,且示数不变,故C正确。
故选C。
(3)[1]根据欧姆定律
整理得
图像的纵截距为
解得
[2]图像的斜率为
解得
22.(22-23高二上·广西柳州·期中)现有一特殊电池,它的电动势E约为9V,内阻r约为40Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50mA。为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验,图中电流表的内阻RA为8Ω,R为电阻箱,阻值范围为0~999.9Ω,R0为定值电阻,对电路起保护作用。
(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格,本实验选用哪一种规格的定值电阻最好( )
A.8Ω B.40Ω C.150Ω D.1000Ω
(2)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,读取电流表的示数,记录多组数据,作出图乙所示的图线,则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
【答案】(1)C
(2) 10 42
【详解】(1)把电阻箱的阻值调为零,则电路中的电流最大
代入数据得
故选C。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律得
所以
结合图线可得
所以
,
23.(23-24高二下·四川宜宾·期中)某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表:量程0∼0.6A,内阻
C.电流表:量程0∼0.6A,内阻约为
D.电压表:量程0∼3V,内阻未知
E.电压表:量程0∼15V,内阻未知
F.滑动变阻器:0∼10Ω,2A
G.滑动变阻器:0∼100Ω,1A
H.开关、导线若干
在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
(1)在上述器材中请选择适当的器材: (填写选项前的字母);
(2)实验电路图应选择图中的 (填“甲”或“乙”);
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像,则在修正了实验系统误差后,干电池的电动势 V,内电阻 Ω(结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1)ABDFH
(2)甲
(3) 1.5 0.60
【详解】(1)实验时需要选择被测干电池一节,开关、导线若干,为了便于调节,使测量数据的连续性强,应选择总阻值小一些的滑动变阻器;由于一节电池的电动势约为1.5V,为了电压测量值的精确度,应选量程小一些的电压表;为了尽可能准确地测量电池的电动势和内阻,应选择内阻已知的电流表。因此,实验中需要选择的器材为ABDFH。
(2)因电流表内阻已知,则可精确知道电流表的分压值,为了精确测量,应使电流表直接测量干路电流,从而修正电流表分压引起的系统误差,故实验电路图应选择图甲。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
可知U-I图像的纵截距表示电动势,斜率的绝对值表示干电池与电流表的内阻之和,则
24.(23-24高二下·贵州·期中)小陈同学学习了闭合电路的欧姆定律后,想到可以设计实验测定两节干电池的电动势和内阻,他根据实验设计已将部分实验仪器进行了连接,如图甲所示。
电压表V(量程3V,15V,内阻很大);
电流表A(量程0.6A,3A,内阻很小);
滑动变阻器;
(1)请用笔画线代替导线将实物图补充完整 。
(2)实验时发现电流表不能用,于是移去电流表,并用电阻箱替换滑动变阻器,重新连接电路,请在图乙方框图中画出重新设计的电路图 。
(3)改变电阻箱的阻值得出多组电阻和对应电压,做出的图像如图丙所示,图像的截距为,斜率为。则电源电动势 ,电源内阻 ,(用表示)
(4)由于电压表的分流作用,电动势的测量值 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)偏小
【详解】(1)根据电路图连接实物图
(2)电路图如下
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
可得
即图像的斜率
纵轴截距
故电源电动势
电源内阻
(4)测得的电源内阻应等于电压表内阻RV与电源内阻r并联后的阻值,即
故电动势的测量值小于真实值。
25.(23-24高二下·安徽·期中)一实验小组为了完成“测电源的电动势和内阻”的实验,准备了以下材料:电池组(由两节干电池组成)电流表(量程0~0.6A)、电阻箱、开关、导线若干。
(1)若要完成实验,请将下面图1中的实物图的连接进行完善 。
(2)完成电路连接后,改变电阻箱阻值R,记录电流表对应的示数Ⅰ,某次电流表示数如图2,此时,电流表读数为 ;
(3)若不考虑电流表内阻影响,根据图3可得,电池组的电动势为E= V,内阻r= Ω(结果均保留两位有效数字)。
(4)若考虑电流表内阻影响,电池组的电动势测量值 真实值(不考虑偶然误差,选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)见解析
(2)0.34
(3) 3.0/2.9/3.1 1.1/1.0/1.2
(4)等于
【详解】(1)由于没有电压表,所以采用安阻法测电动势和内阻,实物连线如图所示
(2)图中电流表的量程为,分度值为,由图可知电流表读数为。
(3)[1][2]根据欧姆定律可得
可得
结合题中图像可得
,
解得
,
(4)若考虑电流表内阻影响,设电流表的内阻为,根据欧姆定律可得
可得
则图像的斜率为
可知电池组的电动势测量值等于真实值。
26.如图所示为多用电表欧姆挡的内部电路,a、b为表笔插孔。下列说法中正确的是( )
A.a孔插黑表笔
B.欧姆挡的刻度线是不均匀的,欧姆值越大,刻度线越密
C.测量时发现指针偏转角度过大,则必须减小倍率,重新欧姆调零后再进行测量
D.在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,要用双手捏紧两表笔的金属杆
【答案】BC
【详解】A.由图示可知,a插孔与内置电源负极相连,则a插孔是“+”插孔,a孔应插红表笔,故A错误;
B.欧姆表刻度盘不均匀,右侧稀疏左侧密集,欧姆值越大,刻度线越密,故B正确;
C.若测量时发现指针偏转角度过大,则说明所选档位太大,则必须减小倍率,重新调零后再进行测量,故C正确;
D.在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,若用双手捏紧两表笔的金属杆,由于人体电阻的影响,会使测量值有误差,故D错误。
故选BC。
27.(23-24高二上·广东·期中)下图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; 和 是固定电阻,R6是可变电阻:表头G的满偏电流为250μA,内阻为600Ω。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1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆100Ω挡,下列选项正确的是( )
A.图中的A端与黑色表笔相连接
B.关于 的用法为,使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.根据题给条件可得
D.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“3”相连的,则读数为110Ω
【答案】AB
【详解】A.根据欧姆表原理可知,内部电源的正极应接黑表笔,这样才能保证在测电阻时电流“红进黑出”,即图(a)中的A端与黑色表笔相连接,故A正确;
B.是可变电阻,只在测量电阻时才接入电路,故其作用只能进行欧姆调零,也就是使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,故B正确;
C.由图(a)可知,换挡开关接2时,对应量程为直流电流,则有
求得
换挡开关接4时,对应量程为直流电压,这时表头与、并联组成新表头,新表头的内阻为
新表头的量程是,则有
解得
故C错误;
D.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“3”相连的,则多用电表为欧姆“”挡,读数为
故D错误。
故选AB。
28.(23-24高二上·湖北·期中)如图所示,某同学将量程为100mA、内阻为的表头G改装成电压量程为3V、电流量程为0.6A的“双用电表”,则( )
A.图中表笔A应为黑色
B.图中表笔A应为红色
C.电阻R1为2Ω
D.电阻R2为20Ω
【答案】BC
【详解】AB.电流总是由红表笔流入黑表笔流出多用电表,由图示电路图可知,电流从表笔A流入从表笔B流出,由此可知,表笔A为红色、表笔B为黑色,故A错误,B正确;
C.改装成电流量程为0.6A的电流表,则通过的电流
则
解得
故C正确;
D.改装成电压量程为3V的电压表,则
故D错误。
故选BC。
29.(23-24高二上·山东枣庄·期中)实验小组设计了如图所示的欧姆表电路和对应表盘,欧姆表表盘正中央的刻线为“15”。通过开关S和调节电阻箱R2,能实现“×1”和“×10”双倍率量程。已知电源电动势E=1.5V,毫安表内阻,电源内阻不计。则( )
A.表笔 A 为红表笔
B.定值电阻 R1的阻值为 10Ω
C.表头的满偏电流为100mA
D.从“×1”挡换至“×10”挡, R2阻值需要增大
【答案】BD
【详解】A.表笔 A 与电源正极连接,为黑表笔,故A错误;
BC.由表盘可知,“×1”、“×10”倍率时,欧姆表内阻分别为15Ω、150Ω,且根据串并联电阻关系可知,S断开时为大倍率,根据闭合电路欧姆定律可知,S断开时表头通过满偏电流,为
S闭合时,表头仍通过满偏电流,而干路电流为
由分流原理可知
故B正确,C错误;
D.“×1”挡时,S闭合,此时
得
“×10”挡时,S断开,此时
得
所以从“×1”挡换至“×10”挡, R2阻值需要增大,故D正确。
故选BD。
30.如图甲所示,定值电阻,闭合开关S,改变电阻箱R阻值,得到多组R、I值,并作出了如图乙所示的图线,则( )
A.电源电动势为5.0V
B.电源内阻为2.5Ω
C.从系统误差角度看,利用该装置测得的电动势大于其真实值
D.从系统误差角度看,利用该装置测得的内阻大于其真实值
【答案】AD
【详解】AB.根据闭合电路欧姆定律
解得
根据图像
解得
A正确,B错误;
C.该装置电流表内阻位置,实际的欧姆定律可得
整理
因此可发现斜率不变则测量的电动势和真实电动势一样,C错误;
D.该装置测得的内阻是定值电阻、电源内阻、电流表内阻的串联值,由于电流表内阻未知,所以内阻测量值大于真实值,D正确。
故选AD。
31.两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据,另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条U—I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )
A.滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B.电源的输出功率最大
C.定值电阻R0消耗的功率为0.5W D.电源的效率达到最大值
【答案】BC
【详解】图象中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等,即滑动变阻器的阻值为0,
A.滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端,故A错误;
B.由图象可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻,滑动变阻器的阻值减小,电源的输出功率增大,两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0,即电源的输出功率最大,故B正确;
C.定值电阻R0消耗功率为
故C正确;
D.电源的效率为
U越大,效率越大,故D错误。
故选BC。
32.用如图所示的电路来测量电池电动势和内电阻,根据测得的数据作出了如图所示的U-I图线,由图可知( )
A.电池电动势的测量值为1.40V
B.电池内阻的测量值为3.50Ω
C.电压表的示数为1.20V时,电流表的示数I`=0.20A
D.外电路发生短路时的电流为0.40A
【答案】AC
【详解】
A.由图示图象可知,电源U-I图象与纵轴交点坐标值为1.40,则电源的电动势测量值为E=1.40V
故A正确;
B.电源的内阻大小等于图象斜率的绝对值,为
故B错误;
C.当电压表示数为1.20V时,电流表的示数
I′=A=0.20A
故C正确;
D.外电路发生短路时的电流为
I短==1.40A
故D错误。
故选AC。
33.(23-24高二下·广西南宁·期中)热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。
(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。如图乙所示,选择适当的 “”倍率的欧姆挡,先将红黑表笔 ,调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“0Ω”处,再进行读数Rt= Ω(结果保留两位有效数字)。
可供选择的器材有:
待测热敏电阻 Rt(实验温度范围内,阻值约几百欧到几手欧);
电源E(电动势3V,内阻r约为1.00Ω;
电阻箱R(阻值范围0~9999.99Ω);
滑动变阻器 R1(最大阻值20.00Ω):
滑动变阻器 R2(最大阻值 2000Ω);
微安表(量程100μA,内阻RA等于2500.00Ω);
开关两个,温控装置一套,导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:
①按图示连接电路;
②闭合S1、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,调节电阻箱,使微安表指针半偏;
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(2)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
(3)请用笔画线代替导线,将实物图丙(不含温控装置)连接成完整电路 。
(4)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为 5000.00Ω,该温度下热敏电阻的测量值为Rt= Ω(结果保留两位小数),该测量值 (填“大于”或“小于”)真实值。
【答案】(1) 短接 2.0×103
(2)R1
(3)
(4) 5000.00 大于
【详解】(1)[1][2]先将红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“0Ω”处,再进行读数
Rt=20×100Ω=2.0×103Ω
(2)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器接成了分压电路,则应选用阻值较小的R1。
(3)电路连线如图
(4)[1]由步骤②到步骤③可知,某温度下微安表半偏时,说明接入电路的电阻箱的电压等于热敏电阻的电压,二者阻值相等,电阻箱的读数为 5000.00Ω,则该温度下热敏电阻的测量值为Rt=5000.00Ω;
[2]断开S2时,与滑动变阻器并联的电阻变大,则电压变大,则电阻箱的阻值大于热敏电阻的阻值,即该测量值大于真实值。
34.(23-24高二下·福建福州·期中)某同学想用一支新HB 铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性。
(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻,先把选择开关调至欧姆“×10”挡,经过正确的操作后,发现指针偏转角度过大,此时应将选择开关调至欧姆 (填“×1”或“×100”)挡,并重新进行 调零,最终测量结果如图甲所示,则该铅笔笔芯的电阻为 Ω。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻,他从实验室找到如下器材:
A、电源E:电动势约为3.0V;
B、电流表A₁:量程为0~10mA。内阻:r₁=20Ω;
C、电流表 A₂:量程为0~100mA,内阻:
D、滑动变阻器R最大阻值为5Ω;
E、电阻箱R₀:最大阻值为999.9Ω;
F、开关S、导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻Rx的阻值,根据实验室提供的仪器,他设计图乙所示的电路,其中图中电流表a应选用 ,电流表b则选用另外一只。(填“A₁”或“A₂”)
(3)要将电流表a与电阻箱R₀改装为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值应调至= 。
(4)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录电流表A₁的示数I₁和电流表的示数I₂,根据测得的多组数据描绘出图像,如图丙所示,则笔芯电阻的阻值 。
【答案】(1) ×1 欧姆 28
(2)A1
(3)280
(4)30
【详解】(1)[1]指针偏角过大,说明倍率选择过大,因此应换用更小倍率进行测量,则应把选择开关调至欧姆的“×1”挡;
[2]每次换挡后都必须让红、黑表笔短接进行欧姆调零,然后再进行笔芯电阻的测量;
[3]欧姆表盘为多用电表最上面弧线所示刻度,根据图甲中表盘示数可读得该铅笔笔芯的电阻为
(2)通过电流表a的电流小于通过电流表b的电流,为使金属电阻阻值的测量结果尽量准确,图中a应选用量程小的A1,b应选用量程大的A2。
(3)根据电压表的改装原理,即串联分压的原理,有
可得
(4)根据串、并联电路特点和欧姆定律可得
整理得
图像的斜率为k,则
解得金属电阻的阻值为
35.(23-24高三下·陕西西安·期中)实验室购买了一捆标称长度为1000m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度是否达标,查得铜的电阻率,他想设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案,要求测量结果尽量准确,该同学进行了如下实验步骤:
(1)用螺旋测微器测得铜导线头上导体部分横截面的直径d如图(a)所示,则测量值为 mm。
(2)用多用电表粗测导线的电阻值:该同学选择“”挡位,用正确的操作步骤测量时,发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量,应该选择 挡位(选填“”、“”),并重新欧姆调零,正确操作并读数,此时刻度盘上的指针位置如图(b)所示,测量值为 。
(3)设计了如图(c)所示电路精确测量导线的电阻值,除待测导体件外,实验室还提供了下列器材:
A.电流表A1(量程为20mA,内阻)
B.电流表A2(量程为50mA,内阻未知)
C.滑动变阻器
D.定值电阻
E.定值电阻
F.电源(电动势E=0.5V,内阻可以忽略)
G.开关S、导线若干
根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知,电路中定值电阻应选择 (选填器材前面的字母代号);为了减小误差,改变滑动变阻器滑动触头的位置,多测几组、的值,作出关系图如图(d)所示,根据图像中的数据可求得铜导线电阻的测量值为 (结果保留两位有效数字),通过计算可得导线的实际长度为 m(结果保留两位有效数字),即可知道实际长度是否达标。
【答案】(1)(1.202~1.207)
(2) /14.0
(3) E 15
【详解】(1)螺旋测微器不动尺精度为0.5mm,可动尺精度为0.01mm,读数时需要估读一位,根据图示可得螺旋测微器读数为
(2)[1]发现指针偏转角度太大,说明指针所指数字过小,所达量程过大,故应换较小倍率“”挡,再进行测量;
[2]由图知,指针所指数字为14,乘以倍率后,可得测量值为
。
(3)[1]当两电流表同时满偏时流过这段导体的电流约为
导体两端的电压为
小于电源电动势,再根据并联电路的特点有
解得
所以定值电阻应选择E;
[2]根据串并联电路的特点可得
数学变换可得
结合图像的斜率有
解得该导电元件电阻为
[3]根据电阻定律有
导线的横截面积
联立解得导线的长度
即达到要求。
36.(23-24高二下·浙江·期中)在“导体电阻率的测量”实验中,某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。
(1)该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻,示数如图所示,金属丝电阻 。
(2)该同学再次设计电路开展测量,并多次测量金属丝直径,要使测量结果准确到0.01mm,应选用的仪器是 。(填写器材的名称)
(3)该同学选取的电压表和电流表,内阻分别约为6kΩ和0.1Ω。则下列图中符合实验要求且连线正确的是( )
A. B. C. D.
(4)设计的电路中电流表的接法,主要是为了减小电表内阻对测量结果引起的 误差(填“系统”或“偶然”)。
(5)将金属丝替换为小灯泡,改用电流传感器测得小灯泡的电流随时间变化的图线,会是哪个图(填“甲”、“乙”或“丙”) 。
【答案】(1)6
(2)螺旋测微器/千分尺
(3)D
(4)系统
(5)丙
【详解】(1)由欧姆表读数可知金属丝电阻为6Ω;
(2)要使测量结果准确到0.01mm,应选用的仪器是螺旋测微器或者千分尺;
(3)电压表内阻远大于待测电阻,则应该用电流表外接电路;滑动变阻器接成分压电路,故选D。
(4)设计的电路中电流表的接法,主要是为了减小电表内阻对测量结果引起的系统误差。
(5)由于灯丝的电阻随温度的升高而变大,刚闭合开关时,灯丝温度较低,电阻较小,电流较大;随着灯丝温度升高,灯丝电阻逐渐增大,电流逐渐减小;当灯丝发热与散热平衡时,温度保持不变,电阻不变,电流保持不变,故图像为图丙。
37.(22-23高二上·北京海淀·期中)为了测量一个精密金属丝的电阻率,某同学进行了如下实验:
(1)如图所示,该同学先用多用电装×1Ω挡粗测其电阻为 Ω,然后用螺旋测微器测其直径是 mm,用游标卡尺测其长度是 mm。
(2)该同学进一步设计实验测量其电阻,除待测金属丝外还备有如下实验器材:
A.电压表V1(量程3V,内阻约为15kΩ)
B.电压表V2(量程15V。内阻约为75kΩ)
C.电流表A1(量程3A,内阻约为0.2Ω)
D.电流表A2(量程600mA,内阻约为1Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5Ω,0.6A)
F.滑动变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)
G.输出电压为3V的直流电源E
H.开关S,导线若干
①为了使测量结果尽量准确,电压表应选用 ,电流表应选用 滑动变阻器应选用 (填写仪器的字母代号)。
②用所选的器材,在对应的方框中画出电路图,并完成下面的实物图连线 。
③用该电路进行测量,电阻的测量值 真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”)。如果金属丝直径为D,长度为L,所测电压为U,电流为I,写出电阻率的计算公式 (用题目所给物理量的符号表示)。
【答案】(1) 6 2.093/2.094/2.095/2.096/2.097 35.2
(2) A D E 小于
【详解】(1)[1]该同学先用多用电装×1Ω挡粗测其电阻为6Ω
[2]用螺旋测微器测其直径是
2mm+0.01mm×9.5=2.095mm
[3]用游标卡尺测其长度是
35mm+0.1mm×2=35.2mm
(2)①[1][2][3] 电源输出电压为3V,则电压表选择量程为3V的A;电路中的最大电流
电流表选择量程为600mA的D;
滑动变阻器要接成分压电路,则选择阻值较小的E;
②[4]电压表内阻远大于待测电阻,则用电流表外接,则电路及实物连线如图:
③[5][6]用该电路进行测量,电流的测量值偏大,电阻的测量值小于真实值。
如果金属丝直径为D,长度为L,所测电压为U,电流为I,则
解得电阻率的计算公式
38.(23-24高三下·重庆沙坪坝·阶段练习)某学习小组通过学习欧姆表的原理,开展了用电压表进行简易欧姆表设计的探究活动。实验室所提供的器材如下:
A.电源E(电动势为12V,内阻忽略不计)
B.电源E(电动势为3V,内阻忽略不计)
C.开关S一个,导线若干
D.微安表G()
E.电阻箱()
F.滑动变阻器R()
(1)小组同学首先进行了电压表的改装,小南同学负责测量微安表G的内阻,他通过如图甲所示电路图。连接好电路后,闭合开关,调节R的阻值,使微安表G满偏;随后闭合,调节的阻值,使微安表G的示数为,此时的示数为,则微安表的内阻为 ;为使得内阻测量结果更准确,电源应选择 (填器材前的字母)。
(2)按照测量的微安表G的内阻,将其改装成量程为3V的电压表需要将串联的电阻箱的阻值调整为 。
(3)将改装后的电压表接入如图乙所示的电路图,两端接上红、黑表笔,就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表。
(4)为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度,进行了如下操作:将两表笔断开,闭合开关S,调节滑动变阻器,使指针指在“3V”处,此处刻度应标阻值为;再保持滑动变阻器阻值不变,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“1.5V”处对应的电阻刻度为 。
【答案】 2000 A
【详解】(1)[1][2]图甲采用等效替代实验思想测微安表的内阻,所以微安表的内阻为。因为电路的电阻阻值比较大,若采用3V电源,电路的电流过小,误差很大,所以电源应选择电动势为12V。
(2)[3]由闭合欧姆定律有
(4)[4]当指针指在“3V”处,由电路连接
当指针指在“1.5V”处
可得此时阻值为。
39.(23-24高二下·海南海口·期中)(1)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中。
①备有如下器材:干电池1节,量程合适的电压表和电流表,开关、导线若干,另外还有可供选择的滑动变阻器:
A.滑动变阻器(0~1kΩ,额定电流2A)
B.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流2A)
某同学按甲图原理进行实验,其中滑动变阻器应选 ;(只填器材前的序号)
②根据实验数据画出的图像如图乙所示,由图像可得电池的电动势为 V,内电阻为 Ω;
(2)在“多用电表的使用”实验中
①如图1所示为一正在测量中的多用电表表盘,如果用电阻挡“× 100”测量,则读数为 ;
如果用“直流5 V”挡测量,则读数为 V。
②甲同学利用多用电表测量电阻,他用电阻挡“× 100”测量时发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,操作顺序为 (填写选项前的字母)。
A.将选择开关旋转到电阻挡“× 1k”的位置
B.将选择开关旋转到电阻挡“× 10”的位置
C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量
D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 ”
【答案】(1) B 1.5 1.0
(2) 6×102 3.60 ADC
【详解】(1)[1]由于干电池电动势为1.5V左右,由乙图可知最大电流为0.6A,因此为了测量方便,故选20Ω的滑动变阻器即可。
(2)[2][3]由图乙可知,电池电动势为纵轴的截距,故电动势为1.5V,由闭合电路欧姆定律,电源内阻
(1)[1][2]多用电表测电阻选取最上端的欧姆表刻度,根据挡位可知阻值为6×102 ;测电压时,由于精度为0.1 V,需要估读一位,根据量程“50”的刻度可知电压为3.60 V。
(2)[3]欧姆挡测电阻时指针偏转角度过小是由于挡位过小,需选取大挡位,进行欧姆调零后再测阻值,故顺序为:ADC。
40.(23-24高二下·湖南·期中)某同学利用如图(a)所示的电路测量未知电阻的阻值与电源电动势E和内阻r,R为电阻箱,电流表可视为理想电流表。操作步骤如下:
(1)测量的阻值。先闭合开关和,调节电阻箱,当电阻箱的阻值R为11Ω时,电流表示数为I;接着断开,调节电阻箱,当电阻箱的阻值R为5Ω时,电流表示数仍为I,此时则的阻值为 Ω;若电流表为非理想电流表,则按照该方法实际测量得到的的阻值将 (选填“偏大”“偏小”或者“不变”)。
(2)保持闭合、断开,多次调节电阻箱的阻值,记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I。为了直观地得到I与R的关系,该同学以电阻箱的阻值R为纵轴,以x为横轴作出了如图(b)的图像,则横轴x为 , (均选用字母E、I、和r表示)。
(3)若图(b)中横轴x所表示的物理量的单位为国际单位,由图像可求得电源的电动势 V,内阻 (结果均保留2位有效数字)。
(4)设想用该电源和理想电流表以及无数个电阻构成一个电路,则电流的示数为 A。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1) 6 不变
(2)
(3) 3.1 3.3
(4)0.12
【详解】(1)[1]先闭合开关和,调节电阻箱,当电阻箱的阻值R为时,电流表示数为I,根据闭合电路欧姆定律有
断开,调节电阻箱,当电阻箱的阻值R为时,电流表示数仍为I,根据闭合电路欧姆定律有
解得
[2]根据上述结论可知,待测电阻的阻值与电流表的内阻无关,则若电流表为非理想电流表,则按照该方法实际测量得到的R的阻值将不变。
(2)[1][2]保持闭合、断开,多次调节电阻箱的阻值,根据闭合电路欧姆定律有
整理得
则横轴x为,纵轴y为
.
(3)[1][2]根据上述图像函数表达式可知,图像斜率表示电动势,则有
根据图像截距有
解得
(4)设虚线框内电阻为R,则
解得
则电流表读数为
41.(23-24高二下·河北邯郸·期中)太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,又称为“太阳能芯片”或“光电池”,只要光照达到一定的强度,瞬间就可输出电压。某物理兴趣小组想利用下面所给器材测量某光电池的电动势和内阻,已知相同光照强度下该光电池的电动势不变。
待测光电池(电动势约为3V、内阻约为10Ω);
电流表(量程为0~3mA、内阻);
电流表(量程为0~600mA、内阻可忽略);
定值电阻;定值电阻;
滑动变阻器R(0~200Ω);开关S,导线若干。
(1)根据所给器材设计最合理的实验电路,如图甲所示,其中定值电阻应选 (填“”或“”)。
(2)该同学用一定强度的光照射该电池,闭合开关S,调节滑动变阻器R的阻值,读出电流表的读数和电流表的读数,得到该电池的曲线如图所示。由图可知,该电池的电动势为 V(保留三位有效数字),当的示数为2.30mA时,电池内阻为 Ω(保留两位有效数字)。
(3)现将一电阻为12Ω的定值电阻与上述光电池串联 ,定值电阻上消耗的电功率为 W(保留两位有效数字)。
【答案】(1)R1
(2) 2.88/2.89/2.90/2.91/2.92 7.5(7.3~8.0)
(3)0.26/0.27/0.28
【详解】(1)待测光电池的电动势约为3V,则将电流表改装成3V的电压表,则
故选;
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
得
有
解得
电动势计算结果在2.88V~2.92V范围内均可;当的示数为2.30mA时,由题图知电流表的读数80mA,根据闭合电路欧姆定律
代入数据得电池内阻为
电池内阻阻值在7.3Ω~8.0Ω范围内均可;
(3)将12Ω的定值电阻的图像画到电源的图像中,如图所示
可知此的示数为1.80mA,电流表的读数150mA,则定值电阻上消耗的电功率为
电功率在0.26W~0.28W范围内均可。
42.(2024·河南·二模)某同学利用实验室已有的器材设计了如下电路测量某一太阳能电池的电动势和内电阻,已知电源的电动势大约为5.8V,内电阻大约为几十欧,实验中用到的其他器材有:
A.电压表V1(量程为3V,内阻约为5000Ω)
B.电压表V2(量程为15V,内阻约为10000Ω)
C.表头G(量程10mA,内阻rg待测量)
D.定位电阻R0=200Ω
E.保护电阻R1=100Ω
F.电阻箱(量程0~99.99Ω)
G.开关两个,导线若干
(1)为了使电压表在实验的过程中有更大的变化范围,电压表应选择 (选填选项字母);
(2)将电阻调整调整到最大值,闭合开关S1、S2,缓慢调节电阻箱大小,使表头的示数为4mA。此时电压表示数为满偏的,则表头的电阻rg= Ω;
(3)断开开关S2,多次改变电阻箱的阻值,记录阻值大小为R,同时记录对应的表头的电流值为I,建立图像,描点连线得到如图线性图像。根据图中的效据,可得该太阳能电池的电动势E= ,内电阻r= Ω(结果均保留两位有效数字)。
【答案】(1)A
(2)300
(3) 6.0 60
【详解】(1)电源电动势约为5.8V,保护电阻为100Ω,电阻箱总阻值99.99Ω,因此电压表电压变化范围最大为3V左右,故电压表应选择A。
(2)由于电压表示数为满偏的,即电压为2V,根据欧姆定律可得
解得
(3)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
整理可得
代入数据有
结合图像可得
联立解得
,
43.(23-24高二下·江苏盐城·期中)某同学利用如图甲所示的电路,测量某电源的电动势和内阻,所用器材如图乙所示.请回答下列问题:
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的实物连线补充完整 ;
(2)将滑动变阻器滑片滑到最左端,单刀双掷开关S2与“1”连通,再闭合开关S1,调节滑动变阻器滑片记录下多组电压表和电流表数据,断开开关S1.作出U-I图像如图丙中的“I”所示,纵截距为U1,横截距为I1;
(3)将滑动变阻器滑片滑到最左端,S2与“2”连通,再闭合开关S1,调节滑动变阻器滑片,记录下多组电压表和电流表数据,断开开关S1,作出U-I图像如图丙中的“II”所示,纵截距为U2,横截距为I2;
(4)只考虑电表内阻所引起的误差:
①由图线“I”得到的电池内阻的测量值 (选填“偏大”或“偏小”);
②由图线“II”得到的电池电动势的测量值 (选填“偏大”或“偏小”);
③综合图线“I”和“II”计算可得:电源内阻的真实值为 ;
④图线“I”和“II”相交于P(I0,U0)点,当电路工作于P点所示的状态时,若S2与“2”连通,则滑动变阻器连入电路的阻值为 .
【答案】 偏大 偏小
【详解】(1)[1]由电路图可得实物图为
(4)①[2]由图线“I”得到的图线主要是因为电流表分压导致电压测不准引起的误差,把电流表和电源看成等效电源,等效电源内电路为电流表和电源串联, E、r的测量值即 为等效电源的电动势和内阻,则有
,由图线“I”得到的电池内阻的测量值偏大
②[3]由图线“II”得到的图线主要是因为电压表分流导致电流测不准引起的误差,将电压表和电源看成等效电源,等效电源内电路为电压表和电源并联,当外电路断开时,电压表两端的电压即为等效电源的电动势,也即为电源电动势的测量值,即
所以由图线“II”得到的电池电动势的测量值偏小。
③[4]由图线“I”分析可知
图线“II”中短路电流为
根据闭合回路欧姆定律可知
④[5]由上式知
由题意得,当电路工作于P点所示的状态时,若S2与“2”连通, 则滑动变阻器连入电路的阻值为
44.(23-24高二下·四川成都·期中)小明想用实验室的器材设计一个测力计,可供选择的器材如下:
A.两节完全相同的干电池(电动势E、内阻r均未知);
B.电流表(量程为0~3mA,内阻为);
C.电流表(量程为0~0.6A,内阻为);
D.电压表(量程为0~3V,内阻未知);
E.电压表(量程为0~15V,内阻未知);
F.滑动变阻器(0~10Ω,允许通过的最大电流为2A);
G.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流为1A);
H.电阻箱R(0~999.9Ω);
I.压敏电阻,其阻值随所加压力大小F变化的图像如图丙所示;
J.开关S及导线若干。
(1)测量一节干电池的电动势和内阻,为使测量结果尽可能准确,本实验采用如图甲所示的电路,电流表应选 (填“B”或“C”),电压表应选 (填“D” 或“E”),滑动变阻器应选 (填“F”或“G”)。
(2)根据实验中电压表和电流表的示数得到了如图乙所示的图像,则该干电池的电动势为E= V,内阻为r= Ω。
(3)将压敏电阻设计成量程为0~100N的测力计,需将压敏电阻与上述两节干电池、电流表、电阻箱R串联成如图丁所示的电路。闭合开关S,为使压敏电阻所受压力大小为100N时电流表指针满偏,电阻箱接入电路的阻值为R= Ω,通过电流表的电流I随压力大小F变化的函数关系式为I= A(电阻箱接入电路的阻值R保持不变)。
【答案】(1) C D F
(2) 1.5 0.8
(3) 938.4
【详解】(1)[1][2][3]一节干电池的电动势约左右,内阻约左右,为使测量结果尽可能准确,电流表应选量程为的C,电压表应选量程为的D,滑动变阻器应选阻值范围为的F。
(2)[1][2]根据
结合图像可知,则该干电池的电动势为
E=1.5V
内阻为
(3)[1][2]当压敏电阻所受压力大小为时,其阻值,此时电流表指针满偏,由闭合电路欧姆定律可知
其中,,解得
令,则
又因为
可得
由压敏电阻阻值随所加压力大小变化的图像可知
代入解得
45.(2024·北京海淀·一模)某实验小组用电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S 后调节电阻箱,记录电阻箱阻值R 和电压表示数 U,并计算对应的电流值I。
(1)在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请作出U-I 图像。( )
(2)根据作出的 U-I 图像得出该电 池电动势E= V, 内阻 r = Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)若只考虑电压表内阻的影响,图1中,通过电源的电流为I1,通过电阻箱的电流为I2,图3中实 线表示 U与I1的关系,虚线表示 U 与I2 的关系,则图3中所示图像可能正确的是 _________。
A. B. C. D.
(4)除了电动势和内阻,电池的另一个重要参数是容量。电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量。如图4所示,甲、乙两节锂电池所标参数真实可靠,对这两节充满电的电池进行比较,填写表格。(选填“大于”“等于”或“小于”)
电池的容量
电池储存的能量
甲 乙
甲 乙
【答案】(1)
(2) 0.77
(3)A
(4) 小于 小于
【详解】(1)描点画图,让更多的点在直线上,偏离太多的点舍去,如图
(2)[1][2]图像中纵轴截距表示电源电动势,斜率的绝对值表示电源的阻,所以有
(3)根据
且
有
根据
可知,短路电流不变。
故选A。
(4)对于甲,为能量单位,即
电量为
对于乙,为电量的单位,即
能量为
所以电池的容量有甲小于乙,电池储存的能量甲小于乙。
46.(22-23高二上·北京海淀·期中)实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务,被测电池的电动势约为1.5V,内阻约为1.0Ω。
(1)某小组同学计划利用下图的电路进行实验,已知实验室除待测电池、开关、导线外,还提供下列器材:
电流表A:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω
电压表V:量程0~3V,内阻约3kΩ
滑动变阻器R:0~20Ω,额定电流2A
①如图是该组同学根据所获得的6组实验数据,在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U-I图线,请据此图线判断被测干电池的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留到小数点后两位)
②若仅考虑电表内阻的影响,图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差,请根据实验中该同学测得的数据,以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为 。
A.10²A B.10⁴A C.10-²V D.10-⁴V
③为了研究电表内阻对测量结果的影响,我们用U和I的函数关系来分析这一个问题。若字母Rv、RA分别表示电压表和电流表的内阻,U、I分别表示电压表和电流表的示数,E、r分别表示电池的电动势和内阻的真实值。考虑到电表内阻的影响,请选择相关的字母写出反映U和I实际关系的函数表达式U= 。
(2)另一小组同学在实验过程中发现电压表出了故障,因此设计用一个电流表和一个电阻箱进行实验,实验电路如右图所示。他们发现用这种方法进行实验误差较大,因此尝试利用图像进行误差分析。下图中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像,虚线是没有电表内电阻影响的理想情况,对应如图电路设计的U-I图像是______。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 1.48 0.83 D
(2)C
【详解】(1)①根据
U=E-Ir
可知,被测干电池的电动势
E=1.48V
内阻
②电流表采用相对电源的外接法,由于电压表的分流作用,电流的测量值小于真实值,实验误差来源与电压表的分流,偏差的数量级
故选D;
③电压表带来误差
I真=I+Iv
整理得
(2)由电路可知
E=I(R+RA+r)=U-I(RA+r)
电路产生误差的原因主要是电流表的分压作用,此时电动势测量值准确,内阻测量值
r测= RA+r真
即考虑电流表内阻影响时,U-I图像斜率变大,故选C。
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