内容正文:
专题11 电路及其应用
目 录
第一部分 明晰学考要求·精准复习
第二部分 基础知识梳理·全面提升
第三部分 考点精讲精练·对点突破
考点一:电路及其应用
考点二:导体的电阻
考点三:实验测定金属电阻率
考点四:串联电路和并联电路
考点五:实验练习使用多用电表
第四部分 实战能力训练·满分必刷
知识点
考点要求
1.电源和电流
1.了解形成电流的条件,知道电源的作用和导体中的恒定电场.
2.理解电流的定义,知道电流的单位和方向.
3.会推导电流的微观表达式,了解表达式中各量的意义.
2.导体的电阻
1.理解电阻的定义,进一步体会比值定义法;
2.会利用欧姆定律分析电流、电压与电阻之间的关系
3.掌握电阻定律,知道影响电阻率大小的因素;
3.实验:导体电阻率的测量
1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法;
2.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法;
3.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法;
4.串联电路和并联电路
1.掌握串、并联电路的电流、电压和电阻关系,并能进行有关计算;
2.掌握小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理,并能根据串、并联电路的知识进行有关计算.
5.实验:练习使用多用表
1.了解多用电表的基本结构,知道多用电表的测量功能.
2.会使用多用电表测量电压、电流和电阻,并能测量二极管的正、反向电阻.
知识点一:电路及其应用
一.电源
定义
能够把电子从正极搬运到负极的装置
作用
(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。
(2)使电路中的电流能够持续存在
二.恒定电流
恒定电场
由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场
自由电荷定向移动的平均速率
在恒定电场的作用下,自由电荷定向加速运动,但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化
恒定电流
大小、方向都不随时间变化的电流
物理意义
表示电流强弱程度的物理量
公式
单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流就越大。如果用I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量,则由I=
注意:此处的电荷量指净电荷量,如果每一秒有1C的正电荷向右通过截面,同时有2C的负电荷向左通过截面。则该截面有相当于3C的正电荷向右通过该截面。
单位
在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
1mA=10-3A,1μA=10-6A。
方向
正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
产生电流的条件
①有电压;②形成闭合回路
三.电流的微观表达式
电流的微观表达式
I=nqvS.式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动速率,S为导体的横截面积
三种速率的比较
(1)电子定向移动速率:电子在金属导体中的平均运动速率,也是公式I=neSv中的v,大小约为10-5m/s
(2)电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3×108m/s.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同时定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流
(3)电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流
知识点二:导体的电阻
1. 电阻与线性元件
(1)电阻
电阻
导体对电流有阻碍作用
定义
导体两端的电压与导体中电流的比值
定义式
R=
物理意义
反映导体对电流的阻碍作用的物理量,电阻值越大,对电流的阻碍作用就越大
(2)线性元件的UI图象与IU图象的比较
UI图象
IU图象
图象举例
坐标轴含义
纵坐标表示电压U
横坐标表示电流I
纵坐标表示电流I
横坐标表示电压U
图线斜率含义
斜率表示电阻,图中R1<R2
斜率表示电阻的倒数,图中R1>R2
二.影响导体电阻的因素
在温度不变的情况下,导体的电阻与通过的电流无关,与导体的长度、横截面积、材料、等因素有关。
三.导体的电阻率
导体的电阻
同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比,导体电阻还与构成它的材料有关
电阻定律
R=ρ
电阻率ρ的相关因素
(1)与导体材料有关:纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。
(2)与导体的温度有关
(1)金属的电阻率随温度升高而增大。
(2)绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而减小,并且变化不是线性的。
(3)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作标准电阻。
(4)当温度降到-273℃附近时,有些材料的电阻率突然减小到零成为超导体。
知识点三:实验测定金属电阻率
实验目的
1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。
3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。
实验原理
用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝的电流,根据Rx=计算金属丝的电阻Rx,然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l,用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出金属丝的横截面积S;根据电阻定律Rx=ρ,得出计算金属丝电阻率的公式ρ==。
实验器材
被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻器(50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺
实验步骤
1.用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。
2.按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内,断开电键S,求出导线电阻Rx的平均值。
5.整理仪器。
电流表内外接的选择
1.阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。
2.临界值计算法
Rx<时,用电流表外接法;
Rx>时,用电流表内接法.
3.实验试探法:按如图所示电路图接好电路,让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法.
数据处理
1.在求Rx的平均值的两种方法
(1)第一种是用Rx=算出各次的数值,再取平均值。
(2)第二种是用U-I图线的斜率求出。
2.计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ=Rx=
误差分析
1.金属丝直径、长度的测量带来误差。
2.若为内接法,电流表分压,若为外接法,电压表分流。
注意事项
1.测量直径应在导线连入电路前进行,测量金属丝的长度,应在连入电路后拉直的情况下进行。
2.本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。
3.电流不宜太大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高。
知识点四:串联电路和并联电路
一.电阻的串联
1.串联电路中的电流处处相等,即I=I1=I2=…=In。
2.串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和,即U=U1+U2+…+Un,各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。
3.串联电路的总电阻等于电路中各部分电阻之和,即R=R1+R2+…+Rn。
二.电阻的并联
1.并联电路的总电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+…+In,通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比。
2.并联电路的总电压与各支路两端电压相等,即U=U1=U2=…=Un。
3.并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
4.串联电路、并联电路总电阻的比较
串联电路的总电阻R总
并联电路的总电阻R总
不同点
n个相同电阻R串联,总电阻R总=nR
n个相同电阻R并联,总电阻R总=
R总大于任一电阻阻值
R总小于任一电阻阻值
一个大电阻和一个小电阻串联时,总电阻接近大电阻
一个大电阻和一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻
相同点
多个电阻无论串联还是并联,其中任一电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小
三.电流表和电压表
表头
小量程的电流表,符号为G。
工作原理:磁场对通电导线的作用
表头的三个参数
满偏电流Ig、满偏电压Ug、内阻Rg,根据欧姆定律,三个参数之间的关系是Ug=IgRg
改装原因
由于表头内部导线较细,电阻大,只能通过较小的电流。电流或电压过大时很容易烧坏表头,因此表头的量程都很小,不能满足日常所需
改装
(1)电压表改装:测量较大的电压时,将表头上串联一个较大的电阻,就改装成了电压表,串联的电阻起分压作用
(2)电流表改装:测量较大的电流时,将表头上并联一个较小的电阻,就改装成了量程较大的电流表,并联的电阻起分流作用。
比较项目
小量程的表头G(Ig,Rg)改装成电压表
小量程的表头G(Ig,Rg)改装成电流表
内部电路
扩大后量程
U=Ig(R+Rg)
I=+Ig
R的作用
分压
分流
R的阻值
R=-Rg
R=
电表的
总内阻
RV=Rg+R或RV=
RA=或RA=
校准
知识点五:实验练习使用多用电表
1.多用电表的使用
实验目的
1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法。
2.会使用多用电表测电压、电流及电阻。
3.会使用多用电表探索黑箱中的电学元件。
实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个
实验步骤
1.观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程。
2.机械调零:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。
3.将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。
4.测量小灯泡的电压和电流
(1)按如图甲所示的电路图连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压。
(2)按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。
5.测量定值电阻
(1)根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆表的调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;
(2)将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;
(3)读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果;
(4)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
2.多用电表对电路故障的检测
电压档检验断路故障
①将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。
②在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表的示数为零,则说明该部分电路完好,若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点
电流档检验断路故障
将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路
欧姆档检验断路故障
将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路,不能用欧姆表检测电源的情况。
短路故障的检测方法
(1)将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
(2)用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路
五.使用多用电表的注意事项
1.表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔,注意电流的实际方向。
2.区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋扭。
3.测电压时,多用电表应与被测元件并联;测电流时,多用电表应与被测元件串联。
4.测量电阻时,每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。
5.由于欧姆表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应量程的倍率。
6.使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。
7.测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表。
8.如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出。
六.欧姆表测电阻的误差分析
1.电池旧了电动势下降,会使电阻测量值偏大。
2.欧姆表挡位选择不当,导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常使表针指在中央刻度附近,即表盘的~范围内,误差较小。
练
考点一:电路及其应用
【典型例题1】(2023高二下·河北·学业考试)在国际单位制中,电荷量的单位是库仑,符号为C, 1C等于( )
A.1V·s B.1A·s C.1W·s D.1V·A
【答案】B
【详解】根据
可知
故选B。
【典型例题2】(多选)(2021高二下·河北·学业考试)如图所示的电路中,M、N为小灯泡灯座的两接线柱,闭合开关后,小灯泡正常发光,若2.0s内通过小灯泡的电荷量为0.4C,则( )
A.通过小灯泡的电流方向由M到N B.通过小灯泡的电流方向由N到M
C.通过小灯泡的电流为0.2A D.通过小灯泡的电流为0.8A
【答案】BC
【详解】AB.电源外部,电流从电源正极流出,负极流入,由图可知,通过小灯泡的电流方向由N到M,故B正确,A错误;
CD.根据
代入数据
故C正确,D错误。
故选BC。
1.(2023高二·湖北·学业考试)若通过一导线的电流为,则在内通过该导线横截面的电荷量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】通过该导线横截面的电荷量为
故选A。
2.(2021高二上·浙江·学业考试)玻璃容器中盛放的是K2SO4溶液,若在2s内有1.0×1016个SO42-离子和2.0×1016个K+通过一截面,如图所示,其中K+向右移动,通过这个截面的电流大小和方向是( )
A.1.6mA,向右 B.1.6mA,向左 C.0 D.3.2mA,向右
【答案】D
【详解】根据电流的定义可知通过这个截面的电流方向向右,大小为
故选D。
3.(2021高二上·山东·学业考试)如图所示,在水平放置的金属导体中,内有的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向,以下判断正确的是( )
A. 向右 B. 向左 C. 向右 D. 向左
【答案】D
【详解】单位时间内通过导体横截面电荷量的多少为电流大小,则电路大小为
以正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的反方向为电流的方向,则电路方向向左。故ABC错误,D正确。
故选D。
考点二:导体的电阻
【典型例题1】(2023高二下·辽宁·学业考试)在探究影响电阻的因素时,对三个电阻进行了测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在平面直角坐标系中描点,得到了A、B、C三个点,如图所示,下列关于三个电阻的大小关系正确的是( )
A.RB<RC B.RA=RC C.RA>RC D.RA=RB
【答案】C
【详解】由欧姆定律知图线的斜率表示导体的电阻,分别作A、B、C三个点与原点的连线,可知
故选C。
【典型例题2】(2023高二下·新疆·学业考试)材料相同、粗细均匀的两导体棒A、B,它们的横截面积相同。将导体棒A、B串联后接入电路中,导体棒A、B两端的电压之比为,则它们的长度之比为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】将导体棒A、B串联后接入电路中,电流相同,导体棒A、B两端的电压之比为,根据欧姆定律可知,他们的电阻之比
根据电阻定律,则
故选A。
【典型例题3】(2023高二·湖南·学业考试)某纯电阻元件的U-I图像如图所示,电流为I1时元件的阻值为R1,电流为I2时元件的阻值为R2。则R1、R2的大小关系为( )
A.R1>R2 B.R1=R2 C.R1<R2 D.无法确定
【答案】C
【详解】图线上某点与原点连线的斜率等于电阻,由图可知,R1、R2的大小关系为
R1<R2
故选C。
1.(2023高二上·浙江·学业考试)以下有关物理量的表达式中属于比值法定义式的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.公式为电阻的决定式,不属于比值法定义式,故A错误;
B.公式为加速度的决定式,不属于比值法定义式,故B错误;
C.公式为速度的定义式,属于比值法定义式,故C正确;
D.公式为匀强电场电势差与场强关系,不属于比值法定义式,故D错误。
故选C。
2.(2022高二上·甘肃·学业考试)如图所示的电路中,A、B之间电压U保持不变,R是定值电阻,两端电压为UR,R1是滑动变阻器。下列说法正确的是( )
A.R1与R是并联关系 B.滑片在最上端时电流表示数最大
C.滑片向下滑动时电压UR增大 D.改变滑片位置UR的最小值可以为0
【答案】C
【详解】A.R1与R是串联关系,故A错误;
B.滑片在最上端时,滑动变阻器接入电路阻值最大,电路电流最小,即电流表示数最小,故B错误;
C.滑片向下滑动时,滑动变阻器接入电路阻值减小,电路电流增大,根据
可知电压UR增大,故C正确;
D.改变滑片位置,电路电流不可能为0,则UR的最小值不可以为0,故D错误。
故选C。
3.(2023高二·湖北·学业考试)现有两根材料和粗细均相同的金属丝a、b,其图像如图所示,则a、b的电阻、以及长度、的关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【详解】根据
可知U-I图像的斜率等于电阻,可知
根据
因ρ和S相同,则
故选D。
4.(2022高二·海南·学业考试)以下图像中,表示导体电阻不变的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据欧姆定律
可知图像上的点与原点连线的斜率表示电阻,可知A选项表示电阻不变。
故选A。
5.(多选)(2023高二下·河北·学业考试)如图所示, a、b、c、d为滑动变阻器的四个接线柱。滑片P 向右滑动时( )
A.a和b之间的电阻增大 B.a和c之间的电阻增大
C.c和d之间的电阻增大 D.b和c之间的电阻减小
【答案】BD
【详解】滑片P 向右滑动时,a和b之间、c和d之间的电阻不变,a和c之间的电阻增大,b和c之间的电阻减小。
故选BD。
考点三:实验测定金属电阻率
【典型例题1】(2024高二下·广东·学业考试)在用伏安法“测金属丝的电阻率”的实验中,远小于电压表的内阻,在各电表安全使用的前提下,正确选用的电路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】根据伏安法测电阻,电流表应与待测电阻串联,电压表应与待测电阻并联;由于远小于电压表的内阻,则电压表的分流几乎可以忽略不计,所以电流表应采用外接法。
故选B。
【典型例题2】(2024高二下·广东·学业考试)用螺旋测微器测量金属电阻丝的直径,示数如图所示,该读数为( )
A.0.390mm B.0.410mm C.0.890mm
【答案】C
【详解】金属电阻丝的直径为
故选C。
【典型例题3】(2024高二下·湖南娄底·学业考试)在“导体电阻率的测量”实验中
(1)某同学利用 (选填“刻度尺”或“秒表”)测得圆柱形金属丝接入电路的有效长度为l=27.00cm,利用螺旋测微器测得其直径为d=0.240mm。
(2)某次测量得到这段金属丝两端电压如图所示,电压表的量程0~3V,读得电压U= V(选填“2.60”或“13.0”)。测出多组电压、电流值,通过U-I图像的斜率求得电阻R。
(3)实验中需多次测量取平均值,并将R、l和d的测量值代入公式可计算出该金属丝所用材料的电阻率。
【答案】 刻度尺 2.60
【详解】(1)[1]用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度),故选填“刻度尺”。
(2)[2]由题知,电压表的量程0~3V,最大量程为3V,故电压表读数为2.60。
【典型例题4】(2023高二·湖北·学业考试)如图所示为伏安法测电阻阻值的部分电路,由于电表内阻的影响,的测量值 (填“偏大”或“偏小”),引起误差的原因是 (填“电压表分流”或“电流表分压”)。
【答案】 偏小 电压表分流
【详解】[1][2]该电路中由于电表内阻的影响,的测量值偏小,引起误差的原因是电压表分流,使得电流的测量值偏大,根据
可知,电阻测量值偏小。
1.(2024高二上·湖北·学业考试)下列图片展示的实验仪器中,可以直接用于测量细铜丝直径的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】打点计时器测量时间与距离,电压表测量电压,验电器测量物体是否带电,螺旋测微器可测量细铜丝直径。
故选C。
2.(多选)(2023高二下·广东·学业考试)某兴趣小组进行“测量金属丝的电阻率”实验,他们用伏安法测得长为1.00 m电阻丝的阻值为0.50Ω,用螺旋测微器测量金属丝直径,读数如图所示。关于电阻丝的测量和计算结果正确的有( )
A.直径为1.600mm
B.直径为2.100mm
C.电阻率约1.0×10-6 Ω·m
D.电阻率约1.0×10-9 Ω·m
【答案】AC
【详解】AB.螺旋测微器的精确度为0.01mm,转动刻度估读到0.1格,则直径为
故A正确,B错误;
CD.由电阻定律,可得
故C正确,D错误。
故选AC。
3.(2023高二上·河北·学业考试)如图所示,甲,乙为测同一未知电阻阻值的两个电路,其中电压表内阻约为,电流表内阻约为,阻值约为。下列说法正确的是( )
A.甲电路测得阻值比真实值偏小 B.乙电路测得阻值比真实值偏大
C.测量阻值应选用乙电路 D.测量阻值应选用甲电路
【答案】C
【详解】A.甲电路中,电流表采用内接法,由于电流表的分压使得电压表的示数大于的真实电压,根据欧姆定律
可知甲电路测得阻值比真实值偏大,故A错误;
B.乙电路中,电流表采用外接法,由于电压表的分流使得电流表的示数大于的真实电流,根据欧姆定律
可知乙电路测得阻值比真实值偏小,故B错误;
CD.根据
可知待测电阻相对较小,为了减小误差,电流表应采用外接法,则测量阻值应选用乙电路,故C正确,D错误。
故选C。
4.(2024高二下·北京·学业考试)如图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。在某次测量中,电压表的示数为3.00V,电流表的示数为0.30A,根据测量数据可计算出电阻 。若仅考虑电表内阻的影响,实验中电阻的测量值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】 10 偏小
【详解】[1]由欧姆定律可得
[2]若仅考虑电表内阻的影响,则电压表测量的是真实值,电流表的测量值大于真实值,则有
即实验中电阻的测量值比真实值偏小。
5.(2023高二上·广西·学业考试)在“导体电阻率的测量”实验中
(1)某同学利用 (选填“刻度尺”“秒表”)测得圆柱形金属丝接入电路的有效长度为,利用螺旋测微器测得其直径为。
(2)某次测量得到这段金属丝两端电压如图所示,电压表的量程,读得电压 V(选填“2.60”“13.0”)。测出多组电压、电流值,通过图像的斜率求得 (选填“电阻R”“速度v”);
(3)实验中需多次测量取平均值,目的是减少 (选填“偶然误差”“系统误差”),将R、l和d的测量值代入公式可计算出该金属丝所用材料的电阻率。
【答案】 刻度尺 2.60/2.61/2.59 电阻R 偶然误差
【详解】(1)[1]用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度),故选填“刻度尺”。
(2)[2]由题知,电压表的量程,最大量程为,故选填“2.60”。
[3]由公式知
故通过图像的斜率可求得电阻,故选填“电阻”。
(3)[4]偶然误差可通过多次测量的避免。故选填“偶然误差”。
考点四:串联电路和并联电路
【典型例题1】(2023高二上·河北·学业考试)如图所示,a、b两条直线分别表达、两个电阻的图像。则下列说法对的是( )
A.与的电阻之比等于
B.把和串联接入电路中,流过两电阻电流之比是
C.把和串联接入电路中,电阻两端电压与电阻两端电压之比是
D.把和并联接入电路中,流过电阻的电流与流过电阻的电流之比是
【答案】D
【详解】A.根据图像可得、两个电阻的阻值分别为
,
则有
故A错误;
BC.把和串联接入电路中,流过两电阻电流相等,则电阻两端电压与电阻两端电压之比为
故BC错误;
D.把和并联接入电路中,和两端电压相等,根据欧姆定律可知,流过电阻的电流与流过电阻的电流之比为
故D正确。
故选D。
【典型例题2】(2023高二下·新疆·学业考试)如图所示是有两个量程的某种电表,该电表是( )
A.电压表,接a、b两个端点时量程较小 B.电压表,接a、c两个端点时量程较小
C.电流表,接a、b两个端点时量程较小 D.电流表,接a、c两个端点时量程较小
【答案】A
【详解】表头与定则电阻串联,则为电压表;
串联的阻值越大,能够测量的电压范围越大,量程越大,即接a、b两个端点时量程较小。
故选A。
1.(2023高二·湖北·学业考试)如图所示,电阻为,为,为,当通过电阻的电流为时,通过的电流为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】的两端电压为
故通过的电流为
故选B。
2.(2022高二上·广西·学业考试)如图所示,电压表有三个量程,所对应的满偏电压分别为UAB、UAC、UAD,下列关系正确的是( )
A.UAB=UAC=UAD B.UAB<UAD<UAC
C.UAC<UAD<UAB D.UAB<UAC<UAD
【答案】D
【详解】设表头满偏时的电流为,根据欧姆定律得
故选D。
3.(多选)(2024高二下·广东·学业考试)曹冲称象用到了“等效替代”的方法,下列研究中也用到此方法的有( )
A.研究两个力的合力 B.研究串并联电路的总电阻
C.研究点电荷形成的电场 D.研究两个分运动的合运动
【答案】ABD
【详解】A.研究两个力的合力用到了“等效替代”的方法,故A正确;
B.研究串并联电路的总电阻用到了“等效替代”的方法,故B正确;
C.点电荷用到了理想模型法,故C错误;
D.研究两个分运动的合运动用到了“等效替代”的方法,故D正确。
故选ABD。
考点五:实验练习使用多用电表
【典型例题1】(2024高二下·广东·学业考试)多用电表表盘指针如图所示,下列读数正确的是( )
A.若选用100mA电流挡,示数为110mA B.若选用10V直流电压挡,示数为2.2V
C.若选用“×10”欧姆挡,示数为190Ω D.若选用“×100”欧姆挡,示数为1905Ω
【答案】C
【详解】A.若选用100mA电流挡,示数为,故A错误;
B.若选用10V直流电压挡,示数为,故B错误;
C.若选用“×10”欧姆挡,示数为
故C正确;
D.若选用“×100”欧姆挡,示数为
故D错误。
故选C。
【典型例题2】(2023高二下·河北·学业考试)使用多用电表的欧姆挡测电阻时,下列说法正确的是( )
A.测电阻前要先使红、黑表笔相接触,才可以调整指针定位螺丝
B.更换倍率时,必须调整指针定位螺丝进行调零
C.用欧姆挡同一倍率测电阻时,指针偏转角度越大,读数越大
D.测量结束后,选择开关应旋转到OFF位置
【答案】D
【详解】A.测电阻前要先使红、黑表笔相接触,才可以调整欧姆调零旋钮,而万用表使用前首先要调节指针定位螺丝,此时不需要两表笔接触,选项A错误;
B.更换倍率时,必须调节欧姆调零旋钮进行欧姆调零,选项B错误;
C.用欧姆挡同一倍率测电阻时,指针偏转角度越大,读数越小,选项C错误;
D.测量结束后,选择开关应旋转到OFF位置,选项D正确。
故选D。
1.(2024高二下·湖南·学业考试)关于多用电表的使用,下列说法正确的有( )
A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压
B.甲图是用多用电表直流电流挡测量通过小灯泡的电流
C.乙图是用多用电表的欧姆挡测小灯泡的电阻
D.乙图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压
【答案】A
【详解】AB.甲图中用多用电表与小灯泡并联,且与电源构成回路,所以是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,故A正确,B错误;
CD.乙图中用多用电表与小灯泡串联,且与电源构成回路,所以是用多用电表直流电流挡测量通过小灯泡的电流,故CD错误。
故选A。
2.(多选)(2023高二上·浙江·学业考试)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A.可以用欧姆表测量发光小灯泡的电阻
B.测电阻时要先进行欧姆调零,再进行档挡选择,比如“”
C.测电流时,红黑表笔分别插正负极,且电流必须红进黑出
D.使用完毕,要将选择开关打到OFF档或交流电压最高档
【答案】CD
【详解】A.由于多用电表调到欧姆挡时会接通电表内部电源,因此测电阻时不能在电路中直接测量,需将电阻从电路中取下再进行测量,故A错误;
B.测电阻时要先进行档挡选择,比如“”,再进行欧姆调零,故B错误;
C.测电流时,红黑表笔分别插正负极,且电流必须红进黑出,故C正确;
D.使用完毕,要将选择开关打到OFF档是为了断开内部电源,同时与表笔断开,防止无用,调到交流电压最高档是为了防止误用低压档或其它档误测高压,都是为了保护电表,故D正确。
故选CD。
3.(2023高二上·广西·学业考试)在“练习使用多用电表”的实验中
(1)前两次测量时,表盘指针如图中a、b所示。请据此完成记录表中的①和②;
所测物理量
量程或倍率
指针
读数
第1次
直流电压
0~50V
① (选填“a”“b”)
34.0V
第2次
直流电流
0~10mA
② (选填“a”“b”)
4.4mA
第3次
电阻
c
(2)第3次测量时,用“”欧姆挡测量电阻,表盘指针如图中c所示,为了更准确测量需要换成 (选填“”“”)挡进行重新测量;
(3)多用电表改变不同倍率的欧姆挡后,测量电阻前 (选填“需要”“不需要”)重新调零。
【答案】 b a 需要
【详解】(1)[1]多用电表表盘刻度线有三条,上为电阻专用,中间为电流、直流电压、交流电压共用,下面为交流电压2.5V专用。由表格知,测量直流电压,且读数为34.0V,应选量程范围,观察中间刻度线三个指针刻度,b指针刻度读数满足要求,故选填“b”。
[2]由表格知,测量直流电流,且读数为4.4mA,由[1]知,应选量程范围,观察中间刻度线三个指针刻度,a指针刻度读数满足要求,用故选填“a”。
(2)[3]欧姆挡测量电阻,指针偏角太小,换大倍率挡;指针偏角太大,换小倍率挡。由图知应选小倍率挡,故选填“”。
(3)[4]将电阻挡,由低档逐次变换到高档挡时,其表头电压也逐次降低,电流逐次减小,指针偏转就会不到欧姆零位,这将造成很大的测量误差。所以必须调整调零旋钮使表头线圈电流维持不变,使指针重新在欧姆零位上,以保证各档在测量时的准确性,故选填“需要”。
4.(2023高二·湖南·学业考试)在“练习使用多用电表”的实验中,使用多用电表的电压挡测量小灯泡的工作电压,需将多用电表与小灯泡 (填“并联”或“串联”);使用“Ω”挡测量一个阻值约为2000Ω的电阻,正确操作后,指针位置如图所示,则此次测量前选择开关旋至“Ω”挡的 (填“100”或“1K”)位置。
【答案】 并联 ×100
【详解】[1]根据电压表的使用规则可知,电压表应该并联在被测灯泡两端,所以使用多用电表的电压挡测量小灯泡的工作电压,需将多用电表与小灯泡并联;
[2]因为被测电阻约为2000Ω,根据指针位置可知此时指针指在20左右,所以可知测量前选择开关旋至“Ω”挡的“100”位置。
一、单选题
1.如图所示,游标卡尺显示的测量长度是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】10分度的游标卡尺精确度是,图中游标卡尺显示的测量长度为
故选B。
2.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它沿中点对折,则该导线的( )
A.电阻率变为原来的 B.电阻率变为原来的
C.电阻变为原来的 D.电阻变为原来的
【答案】C
【详解】AB.金属丝的电阻率由材料自身的性质决定,所以不会随着金属丝的长度改变而改变,故AB错误;
CD.根据
将它沿中点对折,金属丝长度变为原来的,其横截面积变为原来的2倍,可得
故C正确,D错误。
故选C。
3.一个小灯泡上标有“3V 0.3A”,它在正常发光时的电阻是( )
A.10Ω B.0.9Ω C.0.1Ω D.0.01Ω
【答案】A
【详解】根据欧姆定律可知小灯泡正常发光时的电阻为
故选A。
4.如图所示,A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱,要求滑片P向接线柱C移动时滑动变阻器接入电路的电阻增大,则连接的接线柱可以是( )
A.B和C B.A和C C.A和B D.C和D
【答案】A
【详解】滑片P向接线柱C移动时,则滑动变阻器接入电路中的电阻变大,所以接入电路的接线柱是B和C或B和D。
故选A。
5.一块智能手机电池外壳上的部分数据如图所示,电池的容量为“”,即“2000毫安时”,这里的“毫安时”是( )
A.电流的单位 B.电荷量的单位 C.能量的单位 D.电容的单位
【答案】B
【详解】根据q=It,可知“毫安时”是电荷量的单位。
故选B。
6.如图所示是由表头Rg改装的有两个量程的电表,则关于该电表下列说法正确的是( )
A.改装的是电压表,接A、C两点量程大
B.改装的是电压表,接A、B'两点量程大
C.改装的是电流表,接A、C两点量程大
D.改装的是电流表,接A、B两点量程大
【答案】D
【详解】由图可知,电流计与分流电阻并联,改装的是电流表,且接A、B两点时,分流电阻阻值较小,电流较大,量程较大。
故选D。
7.三个相同的电阻串联起来总电阻为,则将它们并联起来的总电阻为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设这三个相同的电阻的阻值为,串联后的阻值
得
设将它们并联起来的总电阻为,则
得
故选B。
8.如图所示是通有恒定电流的某段导体,在5s内有0.5C的负电荷向右通过横截面A,则导体内电流的大小和方向分别是( )
A.0.1A、向右 B.0.1A、向左 C.2.5A、向右 D.2.5A、向左
【答案】B
【详解】根据电流的定义式,可得电流的大小为
电流方向规定为正电荷定向移动的方向,因移动的是负电荷,电流方向与定向移动的方向相反,故电流向左。
故选B。
9.如图所示,将一个内阻为1500Ω、量程为1V的电压表与定值电阻R1串联,改装成为一个量程为3V的电压表,则R1的阻值为( )
A.2000Ω B.3000Ω
C.4500Ω D.6000Ω
【答案】B
【详解】根据
得
R1=3000Ω
故选B。
二、多选题
10.电容器是一种常用的电学元件,在电工、电子技术中有着广泛的应用,心室纤颤是一种可危及生命的疾病,如图所示为一种叫作心脏除颤器的仪器,若该心脏除颤器中电容器的电容是50μF,充电至电压为8kV以后与电源断开,如果电容器在4ms时间内完成放电,则下列说法正确的是( )
A.电容器的击穿电压为8kV
B.电容器充电后的电量为0.4C
C.当电容器放电完毕后,电容变小
D.电容器放电过程的平均电流强度大小为100A
【答案】BD
【详解】A.电容器的击穿电压应该大于8kV,选项A错误;
B.电容器充电后的电量为
选项B正确;
C.电容器的电容由本身决定,与是否带电无关,选项C错误;
D.电容器放电过程的平均电流强度大小为
选项D正确。
故选BD。
11.关于使用多用电表欧姆挡测电阻的操作中,下列说法中正确的是( )
A.测量前应检查指针是否停在“”刻度线的“”处
B.测量不同阻值的电阻时都必须重新欧姆调零
C.为测量准确,应该用两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起,保证表笔与待测电阻接触良好
D.使用完毕应当拔出表笔,并把选择开关旋到“OFF”挡或交流电压最高挡
【答案】AD
【详解】A.欧姆表测电阻前应进行机械调零,检查指针是否停在“”刻度线的“”处,A正确;
B.不改变倍率不需要重新欧姆调零,B错误;
C.两手不能与电阻直接接触,会影响测量值,C错误;
D.测量结束后,应把选择开关旋到“OFF”挡或交流电压最高挡,D正确。
故选AD。
12.关于电流,下列说法中不正确的是( )
A.电荷的运动形成电流
B.在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极
C.在国际单位制中,电流的单位是安培
D.金属中电流的方向与电子定向移动的实际方向相同
【答案】AD
【详解】A.电荷的定向移动形成电流。故A错误,与题意相符;
B.在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极。故B正确,与题意不符;
C.在国际单位制中,电流的单位是安培。故C正确,与题意不符;
D.金属中电流的方向与电子定向移动的实际方向相反。故D错误,与题意相符。
故选AD。
三、填空题
13.如图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。该同学采用的是电流表的 (填“内接法”或“外接法”),在某次测量中,电压表的示数为,电流表的示数为,根据测量数据可计算出电阻, 。
【答案】 外接法 20
【详解】[1]该同学采用的是电流表的外接法;
[2]根据测量数据可计算出电阻
14.某导体的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示,由图可知,当导体两端电压为3V时,通过它的电流是 A,此时导体的电阻为 Ω。
【答案】 0.1 30
【详解】[1]由图可知,当导体两端电压为3V时,通过它的电流是
[2]当导体两端电压为3V时,导体的电阻为
四、实验题
15.小明同学在做“测量金属丝的电阻率”实验时,滑动变阻器采用分压式电路接法,实物接线如图所示,其中第 根导线接线存在错误。
【答案】8
【详解】滑动变阻器采用分压式电路接法,滑动变阻器应该如下图
所以是第8跟导线接错了。
16.现用多用电表测量一个阻值约为的待测电阻,测量步骤如下:
(1)调节指针定位螺丝,使指针停在 。
(2)将选择开关旋转到“”挡的 位置。(填“”“”“”或“”)
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准 。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图所示,则该电阻的阻值为 。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“ ”位置。
【答案】 电流零刻度线 电阻零刻度线 220 挡或交流电压最高挡
【详解】(1)[1]调节指针定位螺丝,使指针停在电流零刻度线。
(2)[2]待测电阻约为,根据
可知将选择开关旋转到“”挡的位置。
(3)[3]将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻零刻度线。
(4)[4]将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图所示,则该电阻的阻值为
(5)[5]测量完毕,将选择开关旋转到挡或交流电压最高挡位置。
17.用多用电表粗略测量该导电材料的电阻约为,为了更精确地测量电阻,某同学用伏安法测其阻值,除了开关和导线外,还有下列器材:
A.电压表(量程,内阻约)
B.电流表(量程,内阻约)
C.电源(电动势,额定电流,内阻不计)
D.滑动变阻器(阻值范围,额定电流)
①图丙中已连接了部分实验器材,为精确、方便的测电阻,最优的连线应选 (填选项)。
A.①连接a,②连接c B.①连接a,②连接d
C.①连接b,②连接c D.①连接b,②连接d
②正确接线测得实验数据,作出图像如图丁,并求得图像的斜率为,圆柱体的直径和长度分别用和表示,则该圆柱体电阻率的测量值为 (用、和表示)。
【答案】 D
【详解】①[1]因为
宜采用电流表内接法,①连接b;由于提供的滑动变阻器总电阻远小于待测材料电阻,故需要将滑动变阻器接成分压式电路,②连接d;
故选D。
②[2]根据图像斜率代表电阻可知电阻测量值为
电阻率的测量值为
18.某同学用实验测定某种材料的电阻率,现有一个用该材料制成的圆柱体,他先用游标卡尺测量圆柱体的直径d,读数如图甲所示,该圆柱体直径d= mm。之后将圆柱体按乙图接入电路,电流表示数为0.42A,电压表示数为2.20V,则金属圆柱体的电阻测量值为 Ω(结果保留三位有效数字)。用这一电路测出的电阻值比真实值偏 (选填“大”或“小”)。
【答案】 3.7 5.24 小
【详解】[1]10分度游标卡尺的精确值为,由图可知圆柱体的直径为
[2]电流表示数为0.42A,电压表示数为2.20V,则金属圆柱体的电阻测量值为
[3]由图乙可知,电流表采用外接法,由于电压表的分流使得电流表的示数大于待测电阻的真实电流,则测出的电阻值比真实值偏小。
19.如图(a)所示,一陶瓷圆筒表面有一层很薄的半导体材料,某同学打算测量该半导体层的厚度,查阅资料知该半导体的电阻率为。
(1)测得该圆筒的长度为,用螺旋测微器测量圆筒的外径,如图(b)所示,则外径 。
(2)用多用电表欧姆“”挡粗测该半导体层的电阻,测量结果如图(c)所示,阻值为 。
(3)该同学欲准确测量该半导体层的阻值,实验室有以下器材。
A.电流表(,内阻约为)
B.电压表(,内阻为)
C.电压表(,内阻为)
D.定值电阻、
E.滑动变阻器(最大阻值为)
F.电源(电动势,内阻约)
G.单刀单掷开关S一只,导线若干
①请在方框中画出最佳电路图,并标明所选器材符号。( )
②若某次测量时电压表的示数为1.65V,电流表的示数为5.5mA,则该半导体层的电阻为 ,结合以上信息可知该半导体层的厚度约为 mm。
【答案】(1)1.300
(2)8.5/8.4/8.6
(3) 10 0.05
【详解】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知,外径为
(2)使用的是欧姆“”挡,半导体层阻值为
(3)[1]半导体层的电阻约为,电流表具体阻值未知,所以电流表应外接,因半导体层的阻值较小,电压表直接并联在其两端时电压表示数较小,所以应将稍大的定值电阻与其串联,串联后的阻值与电流表内阻相差不多,根据电源电动势可知电压表应选,又滑动变阻器的最大阻值较小,应采用分压式接法。电路图如图所示。
[2]结合电压表内阻可知此时通过电压表的电流为,根据并联分流可知通过半导体层的电流为,根据欧姆定律有
可得
[3]根据电阻定律有
又
联立解得
20.用欧姆表粗测一合金电阻丝的电阻约为,实验小组通过以下实验测量其电阻率。
(1)该实验小组用游标卡尺测量电阻丝的长度,用螺旋测微器测量直径,某次直径测量结果如图甲所示: 。
(2)用10分度的游标卡尺测其长度为 (如图乙所示)。
(3)本实验使用的滑动变阻器的阻值为,电流表阻值约为,电压表阻值约为,请补充完整下面电路图 。
(4)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (填“”或“”)端。
(5)某次实验时,电压表的示数为,电流表的示数为,用实验测量的物理量表示电阻率,则表达式为 。
【答案】 3.205/3.204/3.206 20.4
【详解】(1)[1]直径为
(2)[2]长度为
(3)[3]电阻丝阻值较小,滑动变阻器采用限流式接法。由于
则电流表外接,电路图如图
(4)[4]闭合开关前,滑动变阻器阻值应最大,滑片应置于a端。
(5)[5]由
,
得
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专题11 电路及其应用
目 录
第一部分 明晰学考要求·精准复习
第二部分 基础知识梳理·全面提升
第三部分 考点精讲精练·对点突破
考点一:电路及其应用
考点二:导体的电阻
考点三:实验测定金属电阻率
考点四:串联电路和并联电路
考点五:实验练习使用多用电表
第四部分 实战能力训练·满分必刷
知识点
考点要求
1.电源和电流
1.了解形成电流的条件,知道电源的作用和导体中的恒定电场.
2.理解电流的定义,知道电流的单位和方向.
3.会推导电流的微观表达式,了解表达式中各量的意义.
2.导体的电阻
1.理解电阻的定义,进一步体会比值定义法;
2.会利用欧姆定律分析电流、电压与电阻之间的关系
3.掌握电阻定律,知道影响电阻率大小的因素;
3.实验:导体电阻率的测量
1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法;
2.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法;
3.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法;
4.串联电路和并联电路
1.掌握串、并联电路的电流、电压和电阻关系,并能进行有关计算;
2.掌握小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理,并能根据串、并联电路的知识进行有关计算.
5.实验:练习使用多用表
1.了解多用电表的基本结构,知道多用电表的测量功能.
2.会使用多用电表测量电压、电流和电阻,并能测量二极管的正、反向电阻.
知识点一:电路及其应用
一.电源
定义
能够把电子从正极搬运到负极的装置
作用
(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。
(2)使电路中的电流能够持续存在
二.恒定电流
恒定电场
由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场
自由电荷定向移动的平均速率
在恒定电场的作用下,自由电荷定向加速运动,但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化
恒定电流
大小、方向都不随时间变化的电流
物理意义
表示电流强弱程度的物理量
公式
单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流就越大。如果用I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量,则由I=
注意:此处的电荷量指净电荷量,如果每一秒有1C的正电荷向右通过截面,同时有2C的负电荷向左通过截面。则该截面有相当于3C的正电荷向右通过该截面。
单位
在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
1mA=10-3A,1μA=10-6A。
方向
正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
产生电流的条件
①有电压;②形成闭合回路
三.电流的微观表达式
电流的微观表达式
I=nqvS.式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动速率,S为导体的横截面积
三种速率的比较
(1)电子定向移动速率:电子在金属导体中的平均运动速率,也是公式I=neSv中的v,大小约为10-5m/s
(2)电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3×108m/s.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同时定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流
(3)电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流
知识点二:导体的电阻
1. 电阻与线性元件
(1)电阻
电阻
导体对电流有阻碍作用
定义
导体两端的电压与导体中电流的比值
定义式
R=
物理意义
反映导体对电流的阻碍作用的物理量,电阻值越大,对电流的阻碍作用就越大
(2)线性元件的UI图象与IU图象的比较
UI图象
IU图象
图象举例
坐标轴含义
纵坐标表示电压U
横坐标表示电流I
纵坐标表示电流I
横坐标表示电压U
图线斜率含义
斜率表示电阻,图中R1<R2
斜率表示电阻的倒数,图中R1>R2
二.影响导体电阻的因素
在温度不变的情况下,导体的电阻与通过的电流无关,与导体的长度、横截面积、材料、等因素有关。
三.导体的电阻率
导体的电阻
同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比,导体电阻还与构成它的材料有关
电阻定律
R=ρ
电阻率ρ的相关因素
(1)与导体材料有关:纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。
(2)与导体的温度有关
(1)金属的电阻率随温度升高而增大。
(2)绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而减小,并且变化不是线性的。
(3)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作标准电阻。
(4)当温度降到-273℃附近时,有些材料的电阻率突然减小到零成为超导体。
知识点三:实验测定金属电阻率
实验目的
1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。
3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。
实验原理
用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝的电流,根据Rx=计算金属丝的电阻Rx,然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l,用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出金属丝的横截面积S;根据电阻定律Rx=ρ,得出计算金属丝电阻率的公式ρ==。
实验器材
被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻器(50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺
实验步骤
1.用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。
2.按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内,断开电键S,求出导线电阻Rx的平均值。
5.整理仪器。
电流表内外接的选择
1.阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。
2.临界值计算法
Rx<时,用电流表外接法;
Rx>时,用电流表内接法.
3.实验试探法:按如图所示电路图接好电路,让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法.
数据处理
1.在求Rx的平均值的两种方法
(1)第一种是用Rx=算出各次的数值,再取平均值。
(2)第二种是用U-I图线的斜率求出。
2.计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ=Rx=
误差分析
1.金属丝直径、长度的测量带来误差。
2.若为内接法,电流表分压,若为外接法,电压表分流。
注意事项
1.测量直径应在导线连入电路前进行,测量金属丝的长度,应在连入电路后拉直的情况下进行。
2.本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。
3.电流不宜太大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高。
知识点四:串联电路和并联电路
一.电阻的串联
1.串联电路中的电流处处相等,即I=I1=I2=…=In。
2.串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和,即U=U1+U2+…+Un,各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。
3.串联电路的总电阻等于电路中各部分电阻之和,即R=R1+R2+…+Rn。
二.电阻的并联
1.并联电路的总电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+…+In,通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比。
2.并联电路的总电压与各支路两端电压相等,即U=U1=U2=…=Un。
3.并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
4.串联电路、并联电路总电阻的比较
串联电路的总电阻R总
并联电路的总电阻R总
不同点
n个相同电阻R串联,总电阻R总=nR
n个相同电阻R并联,总电阻R总=
R总大于任一电阻阻值
R总小于任一电阻阻值
一个大电阻和一个小电阻串联时,总电阻接近大电阻
一个大电阻和一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻
相同点
多个电阻无论串联还是并联,其中任一电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小
三.电流表和电压表
表头
小量程的电流表,符号为G。
工作原理:磁场对通电导线的作用
表头的三个参数
满偏电流Ig、满偏电压Ug、内阻Rg,根据欧姆定律,三个参数之间的关系是Ug=IgRg
改装原因
由于表头内部导线较细,电阻大,只能通过较小的电流。电流或电压过大时很容易烧坏表头,因此表头的量程都很小,不能满足日常所需
改装
(1)电压表改装:测量较大的电压时,将表头上串联一个较大的电阻,就改装成了电压表,串联的电阻起分压作用
(2)电流表改装:测量较大的电流时,将表头上并联一个较小的电阻,就改装成了量程较大的电流表,并联的电阻起分流作用。
比较项目
小量程的表头G(Ig,Rg)改装成电压表
小量程的表头G(Ig,Rg)改装成电流表
内部电路
扩大后量程
U=Ig(R+Rg)
I=+Ig
R的作用
分压
分流
R的阻值
R=-Rg
R=
电表的
总内阻
RV=Rg+R或RV=
RA=或RA=
校准
知识点五:实验练习使用多用电表
1.多用电表的使用
实验目的
1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法。
2.会使用多用电表测电压、电流及电阻。
3.会使用多用电表探索黑箱中的电学元件。
实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个
实验步骤
1.观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程。
2.机械调零:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。
3.将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。
4.测量小灯泡的电压和电流
(1)按如图甲所示的电路图连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压。
(2)按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。
5.测量定值电阻
(1)根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆表的调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;
(2)将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;
(3)读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果;
(4)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
2.多用电表对电路故障的检测
电压档检验断路故障
①将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。
②在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表的示数为零,则说明该部分电路完好,若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点
电流档检验断路故障
将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路
欧姆档检验断路故障
将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路,不能用欧姆表检测电源的情况。
短路故障的检测方法
(1)将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
(2)用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路
五.使用多用电表的注意事项
1.表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔,注意电流的实际方向。
2.区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋扭。
3.测电压时,多用电表应与被测元件并联;测电流时,多用电表应与被测元件串联。
4.测量电阻时,每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。
5.由于欧姆表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应量程的倍率。
6.使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。
7.测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表。
8.如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出。
六.欧姆表测电阻的误差分析
1.电池旧了电动势下降,会使电阻测量值偏大。
2.欧姆表挡位选择不当,导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常使表针指在中央刻度附近,即表盘的~范围内,误差较小。
练
考点一:电路及其应用
【典型例题1】(2023高二下·河北·学业考试)在国际单位制中,电荷量的单位是库仑,符号为C, 1C等于( )
A.1V·s B.1A·s C.1W·s D.1V·A
【典型例题2】(多选)(2021高二下·河北·学业考试)如图所示的电路中,M、N为小灯泡灯座的两接线柱,闭合开关后,小灯泡正常发光,若2.0s内通过小灯泡的电荷量为0.4C,则( )
A.通过小灯泡的电流方向由M到N B.通过小灯泡的电流方向由N到M
C.通过小灯泡的电流为0.2A D.通过小灯泡的电流为0.8A
1.(2023高二·湖北·学业考试)若通过一导线的电流为,则在内通过该导线横截面的电荷量为( )
A. B. C. D.
2.(2021高二上·浙江·学业考试)玻璃容器中盛放的是K2SO4溶液,若在2s内有1.0×1016个SO42-离子和2.0×1016个K+通过一截面,如图所示,其中K+向右移动,通过这个截面的电流大小和方向是( )
A.1.6mA,向右 B.1.6mA,向左 C.0 D.3.2mA,向右
3.(2021高二上·山东·学业考试)如图所示,在水平放置的金属导体中,内有的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向,以下判断正确的是( )
A. 向右 B. 向左 C. 向右 D. 向左
考点二:导体的电阻
【典型例题1】(2023高二下·辽宁·学业考试)在探究影响电阻的因素时,对三个电阻进行了测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在平面直角坐标系中描点,得到了A、B、C三个点,如图所示,下列关于三个电阻的大小关系正确的是( )
A.RB<RC B.RA=RC C.RA>RC D.RA=RB
【典型例题2】(2023高二下·新疆·学业考试)材料相同、粗细均匀的两导体棒A、B,它们的横截面积相同。将导体棒A、B串联后接入电路中,导体棒A、B两端的电压之比为,则它们的长度之比为( )
A. B. C. D.
【典型例题3】(2023高二·湖南·学业考试)某纯电阻元件的U-I图像如图所示,电流为I1时元件的阻值为R1,电流为I2时元件的阻值为R2。则R1、R2的大小关系为( )
A.R1>R2 B.R1=R2 C.R1<R2 D.无法确定
1.(2023高二上·浙江·学业考试)以下有关物理量的表达式中属于比值法定义式的是( )
A. B. C. D.
2.(2022高二上·甘肃·学业考试)如图所示的电路中,A、B之间电压U保持不变,R是定值电阻,两端电压为UR,R1是滑动变阻器。下列说法正确的是( )
A.R1与R是并联关系 B.滑片在最上端时电流表示数最大
C.滑片向下滑动时电压UR增大 D.改变滑片位置UR的最小值可以为0
3.(2023高二·湖北·学业考试)现有两根材料和粗细均相同的金属丝a、b,其图像如图所示,则a、b的电阻、以及长度、的关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
4.(2022高二·海南·学业考试)以下图像中,表示导体电阻不变的是( )
A. B.
C. D.
5.(多选)(2023高二下·河北·学业考试)如图所示, a、b、c、d为滑动变阻器的四个接线柱。滑片P 向右滑动时( )
A.a和b之间的电阻增大 B.a和c之间的电阻增大
C.c和d之间的电阻增大 D.b和c之间的电阻减小
考点三:实验测定金属电阻率
【典型例题1】(2024高二下·广东·学业考试)在用伏安法“测金属丝的电阻率”的实验中,远小于电压表的内阻,在各电表安全使用的前提下,正确选用的电路图是( )
A. B.
C. D.
【典型例题2】(2024高二下·广东·学业考试)用螺旋测微器测量金属电阻丝的直径,示数如图所示,该读数为( )
A.0.390mm B.0.410mm C.0.890mm
【典型例题3】(2024高二下·湖南娄底·学业考试)在“导体电阻率的测量”实验中
(1)某同学利用 (选填“刻度尺”或“秒表”)测得圆柱形金属丝接入电路的有效长度为l=27.00cm,利用螺旋测微器测得其直径为d=0.240mm。
(2)某次测量得到这段金属丝两端电压如图所示,电压表的量程0~3V,读得电压U= V(选填“2.60”或“13.0”)。测出多组电压、电流值,通过U-I图像的斜率求得电阻R。
(3)实验中需多次测量取平均值,并将R、l和d的测量值代入公式可计算出该金属丝所用材料的电阻率。
【典型例题4】(2023高二·湖北·学业考试)如图所示为伏安法测电阻阻值的部分电路,由于电表内阻的影响,的测量值 (填“偏大”或“偏小”),引起误差的原因是 (填“电压表分流”或“电流表分压”)。
1.(2024高二上·湖北·学业考试)下列图片展示的实验仪器中,可以直接用于测量细铜丝直径的是( )
A. B.
C. D.
2.(多选)(2023高二下·广东·学业考试)某兴趣小组进行“测量金属丝的电阻率”实验,他们用伏安法测得长为1.00 m电阻丝的阻值为0.50Ω,用螺旋测微器测量金属丝直径,读数如图所示。关于电阻丝的测量和计算结果正确的有( )
A.直径为1.600mm
B.直径为2.100mm
C.电阻率约1.0×10-6 Ω·m
D.电阻率约1.0×10-9 Ω·m
3.(2023高二上·河北·学业考试)如图所示,甲,乙为测同一未知电阻阻值的两个电路,其中电压表内阻约为,电流表内阻约为,阻值约为。下列说法正确的是( )
A.甲电路测得阻值比真实值偏小 B.乙电路测得阻值比真实值偏大
C.测量阻值应选用乙电路 D.测量阻值应选用甲电路
4.(2024高二下·北京·学业考试)如图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。在某次测量中,电压表的示数为3.00V,电流表的示数为0.30A,根据测量数据可计算出电阻 。若仅考虑电表内阻的影响,实验中电阻的测量值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
5.(2023高二上·广西·学业考试)在“导体电阻率的测量”实验中
(1)某同学利用 (选填“刻度尺”“秒表”)测得圆柱形金属丝接入电路的有效长度为,利用螺旋测微器测得其直径为。
(2)某次测量得到这段金属丝两端电压如图所示,电压表的量程,读得电压 V(选填“2.60”“13.0”)。测出多组电压、电流值,通过图像的斜率求得 (选填“电阻R”“速度v”);
(3)实验中需多次测量取平均值,目的是减少 (选填“偶然误差”“系统误差”),将R、l和d的测量值代入公式可计算出该金属丝所用材料的电阻率。
考点四:串联电路和并联电路
【典型例题1】(2023高二上·河北·学业考试)如图所示,a、b两条直线分别表达、两个电阻的图像。则下列说法对的是( )
A.与的电阻之比等于
B.把和串联接入电路中,流过两电阻电流之比是
C.把和串联接入电路中,电阻两端电压与电阻两端电压之比是
D.把和并联接入电路中,流过电阻的电流与流过电阻的电流之比是
【典型例题2】(2023高二下·新疆·学业考试)如图所示是有两个量程的某种电表,该电表是( )
A.电压表,接a、b两个端点时量程较小 B.电压表,接a、c两个端点时量程较小
C.电流表,接a、b两个端点时量程较小 D.电流表,接a、c两个端点时量程较小
1.(2023高二·湖北·学业考试)如图所示,电阻为,为,为,当通过电阻的电流为时,通过的电流为( )
A. B. C. D.
2.(2022高二上·广西·学业考试)如图所示,电压表有三个量程,所对应的满偏电压分别为UAB、UAC、UAD,下列关系正确的是( )
A.UAB=UAC=UAD B.UAB<UAD<UAC
C.UAC<UAD<UAB D.UAB<UAC<UAD
3.(多选)(2024高二下·广东·学业考试)曹冲称象用到了“等效替代”的方法,下列研究中也用到此方法的有( )
A.研究两个力的合力 B.研究串并联电路的总电阻
C.研究点电荷形成的电场 D.研究两个分运动的合运动
考点五:实验练习使用多用电表
【典型例题1】(2024高二下·广东·学业考试)多用电表表盘指针如图所示,下列读数正确的是( )
A.若选用100mA电流挡,示数为110mA B.若选用10V直流电压挡,示数为2.2V
C.若选用“×10”欧姆挡,示数为190Ω D.若选用“×100”欧姆挡,示数为1905Ω
【典型例题2】(2023高二下·河北·学业考试)使用多用电表的欧姆挡测电阻时,下列说法正确的是( )
A.测电阻前要先使红、黑表笔相接触,才可以调整指针定位螺丝
B.更换倍率时,必须调整指针定位螺丝进行调零
C.用欧姆挡同一倍率测电阻时,指针偏转角度越大,读数越大
D.测量结束后,选择开关应旋转到OFF位置
1.(2024高二下·湖南·学业考试)关于多用电表的使用,下列说法正确的有( )
A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压
B.甲图是用多用电表直流电流挡测量通过小灯泡的电流
C.乙图是用多用电表的欧姆挡测小灯泡的电阻
D.乙图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压
2.(多选)(2023高二上·浙江·学业考试)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A.可以用欧姆表测量发光小灯泡的电阻
B.测电阻时要先进行欧姆调零,再进行档挡选择,比如“”
C.测电流时,红黑表笔分别插正负极,且电流必须红进黑出
D.使用完毕,要将选择开关打到OFF档或交流电压最高档
3.(2023高二上·广西·学业考试)在“练习使用多用电表”的实验中
(1)前两次测量时,表盘指针如图中a、b所示。请据此完成记录表中的①和②;
所测物理量
量程或倍率
指针
读数
第1次
直流电压
0~50V
① (选填“a”“b”)
34.0V
第2次
直流电流
0~10mA
② (选填“a”“b”)
4.4mA
第3次
电阻
c
(2)第3次测量时,用“”欧姆挡测量电阻,表盘指针如图中c所示,为了更准确测量需要换成 (选填“”“”)挡进行重新测量;
(3)多用电表改变不同倍率的欧姆挡后,测量电阻前 (选填“需要”“不需要”)重新调零。
4.(2023高二·湖南·学业考试)在“练习使用多用电表”的实验中,使用多用电表的电压挡测量小灯泡的工作电压,需将多用电表与小灯泡 (填“并联”或“串联”);使用“Ω”挡测量一个阻值约为2000Ω的电阻,正确操作后,指针位置如图所示,则此次测量前选择开关旋至“Ω”挡的 (填“100”或“1K”)位置。
一、单选题
1.如图所示,游标卡尺显示的测量长度是( )
A. B. C. D.
2.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它沿中点对折,则该导线的( )
A.电阻率变为原来的 B.电阻率变为原来的
C.电阻变为原来的 D.电阻变为原来的
3.一个小灯泡上标有“3V 0.3A”,它在正常发光时的电阻是( )
A.10Ω B.0.9Ω C.0.1Ω D.0.01Ω
4.如图所示,A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱,要求滑片P向接线柱C移动时滑动变阻器接入电路的电阻增大,则连接的接线柱可以是( )
A.B和C B.A和C C.A和B D.C和D
5.一块智能手机电池外壳上的部分数据如图所示,电池的容量为“”,即“2000毫安时”,这里的“毫安时”是( )
A.电流的单位 B.电荷量的单位 C.能量的单位 D.电容的单位
6.如图所示是由表头Rg改装的有两个量程的电表,则关于该电表下列说法正确的是( )
A.改装的是电压表,接A、C两点量程大
B.改装的是电压表,接A、B'两点量程大
C.改装的是电流表,接A、C两点量程大
D.改装的是电流表,接A、B两点量程大
7.三个相同的电阻串联起来总电阻为,则将它们并联起来的总电阻为( )
A. B. C. D.
8.如图所示是通有恒定电流的某段导体,在5s内有0.5C的负电荷向右通过横截面A,则导体内电流的大小和方向分别是( )
A.0.1A、向右 B.0.1A、向左 C.2.5A、向右 D.2.5A、向左
9.如图所示,将一个内阻为1500Ω、量程为1V的电压表与定值电阻R1串联,改装成为一个量程为3V的电压表,则R1的阻值为( )
A.2000Ω B.3000Ω
C.4500Ω D.6000Ω
二、多选题
10.电容器是一种常用的电学元件,在电工、电子技术中有着广泛的应用,心室纤颤是一种可危及生命的疾病,如图所示为一种叫作心脏除颤器的仪器,若该心脏除颤器中电容器的电容是50μF,充电至电压为8kV以后与电源断开,如果电容器在4ms时间内完成放电,则下列说法正确的是( )
A.电容器的击穿电压为8kV
B.电容器充电后的电量为0.4C
C.当电容器放电完毕后,电容变小
D.电容器放电过程的平均电流强度大小为100A
11.关于使用多用电表欧姆挡测电阻的操作中,下列说法中正确的是( )
A.测量前应检查指针是否停在“”刻度线的“”处
B.测量不同阻值的电阻时都必须重新欧姆调零
C.为测量准确,应该用两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起,保证表笔与待测电阻接触良好
D.使用完毕应当拔出表笔,并把选择开关旋到“OFF”挡或交流电压最高挡
12.关于电流,下列说法中不正确的是( )
A.电荷的运动形成电流
B.在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极
C.在国际单位制中,电流的单位是安培
D.金属中电流的方向与电子定向移动的实际方向相同
三、填空题
13.如图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。该同学采用的是电流表的 (填“内接法”或“外接法”),在某次测量中,电压表的示数为,电流表的示数为,根据测量数据可计算出电阻, 。
14.某导体的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示,由图可知,当导体两端电压为3V时,通过它的电流是 A,此时导体的电阻为 Ω。
四、实验题
15.小明同学在做“测量金属丝的电阻率”实验时,滑动变阻器采用分压式电路接法,实物接线如图所示,其中第 根导线接线存在错误。
16.现用多用电表测量一个阻值约为的待测电阻,测量步骤如下:
(1)调节指针定位螺丝,使指针停在 。
(2)将选择开关旋转到“”挡的 位置。(填“”“”“”或“”)
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准 。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图所示,则该电阻的阻值为 。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“ ”位置。
17.用多用电表粗略测量该导电材料的电阻约为,为了更精确地测量电阻,某同学用伏安法测其阻值,除了开关和导线外,还有下列器材:
A.电压表(量程,内阻约)
B.电流表(量程,内阻约)
C.电源(电动势,额定电流,内阻不计)
D.滑动变阻器(阻值范围,额定电流)
①图丙中已连接了部分实验器材,为精确、方便的测电阻,最优的连线应选 (填选项)。
A.①连接a,②连接c B.①连接a,②连接d
C.①连接b,②连接c D.①连接b,②连接d
②正确接线测得实验数据,作出图像如图丁,并求得图像的斜率为,圆柱体的直径和长度分别用和表示,则该圆柱体电阻率的测量值为 (用、和表示)。
18.某同学用实验测定某种材料的电阻率,现有一个用该材料制成的圆柱体,他先用游标卡尺测量圆柱体的直径d,读数如图甲所示,该圆柱体直径d= mm。之后将圆柱体按乙图接入电路,电流表示数为0.42A,电压表示数为2.20V,则金属圆柱体的电阻测量值为 Ω(结果保留三位有效数字)。用这一电路测出的电阻值比真实值偏 (选填“大”或“小”)。
19.如图(a)所示,一陶瓷圆筒表面有一层很薄的半导体材料,某同学打算测量该半导体层的厚度,查阅资料知该半导体的电阻率为。
(1)测得该圆筒的长度为,用螺旋测微器测量圆筒的外径,如图(b)所示,则外径 。
(2)用多用电表欧姆“”挡粗测该半导体层的电阻,测量结果如图(c)所示,阻值为 。
(3)该同学欲准确测量该半导体层的阻值,实验室有以下器材。
A.电流表(,内阻约为)
B.电压表(,内阻为)
C.电压表(,内阻为)
D.定值电阻、
E.滑动变阻器(最大阻值为)
F.电源(电动势,内阻约)
G.单刀单掷开关S一只,导线若干
①请在方框中画出最佳电路图,并标明所选器材符号。( )
②若某次测量时电压表的示数为1.65V,电流表的示数为5.5mA,则该半导体层的电阻为 ,结合以上信息可知该半导体层的厚度约为 mm。
20.用欧姆表粗测一合金电阻丝的电阻约为,实验小组通过以下实验测量其电阻率。
(1)该实验小组用游标卡尺测量电阻丝的长度,用螺旋测微器测量直径,某次直径测量结果如图甲所示: 。
(2)用10分度的游标卡尺测其长度为 (如图乙所示)。
(3)本实验使用的滑动变阻器的阻值为,电流表阻值约为,电压表阻值约为,请补充完整下面电路图 。
(4)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (填“”或“”)端。
(5)某次实验时,电压表的示数为,电流表的示数为,用实验测量的物理量表示电阻率,则表达式为 。
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