第3章 素养拓展课(二) 实验器材选取及电路图的设计（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

素养拓展课(二)　实验器材选取及电路图的设计 [对应学生用书P77] 拓展点一　伏安法测电阻的两种电路 两种接法的比较和电路的选择 1．两种接法的比较 接法 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数UV＝UR＋UA>UR 电流表示数IA＝IR R测＝>＝R真 电压表示数UV＝UR 电流表示数IA＝IR＋IV>IR R测＝<＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 真实值的计算 R测＝RA＋R真 R测＝R并＝＝ 2.电流表内、外接的选择方法 (1)直接比较：当R≫RA时，采用内接法；当R≪RV时，采用外接法，即“大电阻用内接，小电阻用外接”． (2)当<，即当R>时，采用电流表内接法； 当>，即当R<时，采用电流表外接法； 当R＝时，两种接法效果相同． (3)当电流表的内阻已知时，无论待测电阻多大，均采用电流表内接法；当电压表内阻已知时，无论待测电阻多大，均采用电流表外接法． (4)试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接a、b两点，观察两电表的示数变化，若电压表示数有明显变化，即<，说明电流表的分压作用比较明显，应采用电流表外接法；若电流表示数有明显变化，即>，说明电压表的分流作用比较明显，应采用电流表内接法． 在做“金属丝电阻率的测量”的实验时，需要对金属丝的电阻进行测量，已知某金属丝的电阻值Rx约为20 Ω.一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量，假如这位同学想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能大．他可选用的器材有： 直流电源(电动势为8 V)； 电流表A(量程0～0.6 A，内阻约为0.50 Ω)； 电压表V(量程0～10 V，内阻约为10 kΩ)； 滑动变阻器R(最大电阻值为5.0 Ω)； 开关一个，导线若干． (1)根据上述条件，测量时电流表应采用________． (填“外接法”或“内接法”) (2)在方框内画出实验电路原理图． (3)若在上述实验中，电流表的示数为I，电压表的示数为U，用测得的物理量表示金属丝电阻值Rx＝________，测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，如果已知电流表内阻RA与电压表内阻RV，金属丝电阻值的准确值为________． 解析　(1)待测电阻约为20 Ω，是电流表内阻的40倍，但电压表内阻是待测电阻的500倍，故电阻Rx为小电阻，采用外接法． (2)因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能大，所以滑动变阻器要采用分压式，原理图如图所示． (3)根据电阻定义式可得R＝，其中电压表的示数为金属丝两端的电压，而电流表的示数为通过金属丝和电压表的电流之和，大于通过金属丝的电流的实际数值，故测得的电阻小于真实值；电压表分得的电流为IV＝，所以，Rx中的电流Ix＝I－IV＝I－，则Rx＝＝＝. 答案　(1)外接法　(2)见解析图　(3)　小于　 [训练1]　(多选)用如图所示的电路测量待测电阻Rx的阻值时，下列关于电表产生误差的说法中正确的是(　　) A．电压表的内阻越小，测量越精确 B．电流表的内阻越小，测量越精确 C．电压表的读数大于Rx两端真实电压，Rx的测量值大于真实值 D．由于电流表的分压作用，Rx的测量值小于真实值 BC　[该电路中电流表的读数为通过Rx的电流的真实值，电压表的读数为Rx两端的电压与电流表的分压之和，大于Rx两端的真实电压值，C正确，D错误；该电路中Rx的测量值实际上为R测＝Rx＋RA，故电流表的内阻越小，测量越精确，A错误，B正确．] 拓展点二　滑动变阻器的两种接法 1．滑动变阻器两种接法的比较 接法 限流式接法 分压式接法 电路图 变阻器接入电路 的特点 采用“一上一下” 采用“两下一上” 闭合开关前滑片 的位置 滑片在最左端(保证滑动变阻器接入电路的阻值最大) 滑片在最左端，开始时“待测元件”两端电压为零 负载两端的电压 调节范围 U～U 0～U 通过负载的电流 调节范围 ～ 0～ 适用情况 负载电阻的阻值R与滑动变阻器的总电阻R0相差不多，或R0稍大，且电压、电流的变化不要求从零开始 (1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续调节 (2)负载电阻的阻值R远大于滑动变阻器的总电阻R0 2.(1)两种接法的优缺点 ①限流式接法： 优点：电路结构简单；操作方便；耗能少． 缺点：电压或电流不能从0开始；调节范围小． ②分压式接法： 优点：电压或电流能从0开始；调节范围大． 缺点：电路结构复杂；操作不方便；耗能多． (2)两种接法的选择 ①以下3种情况必须用分压式接法： a．要求电压或电流从0开始调节时； b．当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时； c．当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时． ②当两种接法均可时，一般采用限流式接法． (3)滑动变阻器的选择 ①当采用限流接法时，选择滑动变阻器总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个． ②当采用分压接法时，选择滑动变阻器总电阻小而额定电流大的那一个． 在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用的电流表内阻为几欧，电压表内阻为十几千欧．实验中得到了多组数据，通过描点连线在I­U坐标系中得到了图甲所示的图线． 在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路． 甲　　　　　　　　　乙 解析　图中电压、电流从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法，又由于灯泡的电阻与电流表内阻相差不大，与电压表内阻相差较大，所以电流表采用外接法，电路原理图、实物图分别如图1、2所示． 图1　　　　　　　　图2 答案　解析见图 [训练2]　一探究小组要测量2B铅笔芯的电阻率，所用的实验器材有：电源(9 V)，铅笔芯(最大阻值约为6 Ω)，滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，电流表A(量程为0～0.3 A，内阻约为0.5 Ω)，电压表V(量程为0～3 V，内阻约为1 000 Ω)，开关S. (1)将虚线框内测量铅笔芯电阻的实验电路原理图补充完整； (2)实验中，改变连入电路的铅笔芯长度L，测出对应的电阻值R，测得的5组实验数据已在如图2所示的R­L坐标系中描点，请画出R­L图线． 图1　　　　　　　　图2 解析　(1)由于待测电阻R<，所以采用电流表的外接法，若滑动变阻器采用限流式接法，Imin>0.3 A，所以滑动变阻器应采用分压式接法，完成电路原理图如图a所示； (2)把坐标系中给出的点用一条直线连接，尽可能让更多的点落在直线上，如图b所示． 图a 图b 答案　(1)见解析图　(2)见解析图 拓展点三　器材选择 1．器材选择的原则 (1)安全性原则：电压表与电流表不能超过量程． (2)精确性原则：电压表与电流表的指针偏角不能过小，应使其指针偏角不小于满偏的. (3)方便性原则：在分压式接法中，在安全的情况下，滑动变阻器的阻值越小越好；在限流式接法中，滑动变阻器的阻值不要超过待测阻值的10倍． (4)经济性原则：在分压、限流都可以的情况下，优先选择限流． 2．器材的选择 (1)待测元件有限制条件：电压表、电流表根据待测元件的限制条件进行选择． (2)待测元件没有限制条件：根据所提供的电源、待测元件的大约阻值综合衡量选择电压表和对应的电流表(两表指针的偏转幅度均要超过满偏的)． 在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材： A．待测电阻Rx，阻值约为10 Ω B．电压表V1，量程0～6 V，内阻约2 kΩ C．电压表V2，量程0～15 V，内阻约10 kΩ D．电流表A1，量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω E．电流表A2，量程0～3 A，内阻约0.02 Ω F．电源：电动势E＝12 V G．滑动变阻器R1，最大阻值10 Ω，最大电流为2 A H．滑动变阻器R2，最大阻值50 Ω，最大电流为0.2 A I．导线、开关若干 (1)为了较精确地测量电阻阻值，需要尽可能多测几组数据，且实现两表指针偏角大于满偏的.除A、F、I以外，还要在上述器材中选出该实验所用器材________(填器材前面的字母代号)． (2)在虚线框内画出该实验电路原理图． 解析　(1)根据题意，两表指针偏角大于满偏的，由欧姆定律知估算最大电流为：I＝＝ A＝0.6 A，故电流表选D，电压表选B.滑动变阻器采用分压式接法，因此应选择电阻小、额定电流大的，故选择G. (2)因待测电阻远小于电压表内阻，故电流表应采用外接法，为了尽可能多测几组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，电路如图所示． 答案　(1)B、D、G　(2)解析见图 [训练3]　为了精确测量一阻值约为6 Ω的金属丝的电阻率，实验小组需先精确测量其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有如下的实验器材： A．电压表V1(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ) B．电压表V2(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ) C．电流表A1(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω) D．电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω) E．滑动变阻器R1(0～5 Ω，0.6 A) F．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A) G．输出电压为3 V的直流稳压电源E H．电阻箱 I．开关S，导线若干 (1)为了测得多组实验数据，则上述器材中应选用的实验器材有________(填代号)． (2)请在虚线框内设计最合理的电路图并将实物图连线． 解析　(1)实验需要器材有电源G、开关与导线I，而电源电动势为3 V，因此电压表应选V1(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)；又通过金属丝的最大电流约为I＝＝A＝0.5 A，则电流表应选A2(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)；为保证电路安全方便实验操作，滑动变阻器应选R1(0～5 Ω，0.6 A)，故需要的实验器材是：A、D、E、G、I. (2)为了测得多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，＝＝6，＝＝2 500，>，电流表应采用外接法，实验电路图如图1所示，根据实验电路图连接实物电路图，如图2所示． 图1 图2 答案　(1)A、D、E、G、I　(2)见解析 课时作业(12)　实验器材选取及电路图的设计 [对应学生用书P178] 1．如图电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，已知电流表的内阻为0.2 Ω，下列说法正确的是(　　) A．电路的连接方法是外接法 B．Rx的真实值为100 Ω C．Rx的真实值为99.8 Ω D．Rx的真实值为100.2 Ω C　[根据电路图可知，该电路采用的是电流表内接法，则Rx的真实值为Rx＝－RA＝ Ω－0.2 Ω＝99.8 Ω.故选C.] 2．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝Rx(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)； 电压表V(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)； 电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.05 Ω)； 电源E1(电动势3 V，内阻不计)； 电源E2(电动势12 V，内阻不计)； 滑动变阻器R(最大阻值约20 Ω)； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线． 若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________．(均填器材代号) 在虚线框内画出电路原理图． 解析　金属丝的额定电流约为0.5 A，所以电流表应选A1；又因为金属丝额定电压约为U＝IR＝0.5×4 V＝2.0 V，所以电源应选E1.电路原理图如图所示． 答案　A1　E1　见解析图 3．有一待测电阻Rx，其阻值在1 000～1 100 Ω之间，实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有： 电压表V(量程0～15 V，内电阻约20 kΩ) 电流表A1(量程0～30 mA，内电阻约20 Ω) 电流表A2(量程0～300 mA，内电阻约40 Ω) 滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A) 滑动变阻器R2(最大阻值为300 Ω，额定电流为0.1 A) 直流电源E(电动势为9 V、内电阻约为0.5 Ω) 开关及导线若干 甲　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　丁 实验要求电表读数从零开始变化，并能多测几组电流、电压值，以便画出电流—电压的关系图线，为了实验能正常进行，减小测量误差，还要求滑动变阻器便于调节． (1)电流表应选用________(填实验器材的代号)． (2)滑动变阻器应选用________(填实验器材的代号)． (3)甲、乙、丙、丁四个电路图中符合要求的电路图是________图． 解析　本题考查了电阻的测量实验． (1)本实验中的电流不会超过I＝＝A＝9 mA，为了测量的精确，电流表应选择A1. (2)为方便调节，滑动变阻器应选阻值小的，选R1. (3)本实验要求电流表读数从零开始变化，所以滑动变阻器应选用分压接法；＝＝20，＝＝50，所以<，故采用电流表的内接法．故选择丙图． 答案　(1)A1　(2)R1　(3)丙 4．用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法，若所用电压表内阻为5 000 Ω，电流表内阻为0.5 Ω. 甲　　　　　　乙 (1)当测量100 Ω左右的电阻时，宜采用________(选填“甲”或“乙”)电路． (2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10 V、0.5 A，则此电阻的测量值为________Ω，真实值为________Ω. 解析　(1)＝ Ω＝50 Ω<Rx，Rx为大电阻，故电流表采用内接法误差较小，应采用甲电路． (2)采用乙电路，则有： R测＝＝ Ω＝20 Ω， ＋＝I 解得Rx≈20.1 Ω. 答案　(1)甲　(2)20　20.1 5．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(量程0～1 mA，内阻约为30 Ω) D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约为0.05 Ω) E．电源(电动势为1.5 V，额定电流为0.5 A，内阻不计) F．电源(电动势为12 V，额定电流为2 A，内阻不计) G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流为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请在虚线框中画出测量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________． 解析　①由于Rx的阻值约为10 kΩ，所以电压表内阻应远大于10 kΩ，故电压表应选B；电路电流最大值约为1 mA，故电流表应选C；电源应选F. ②因Rx>，属于大电阻，故电流表采用内接法，而滑动变阻器R0的阻值远小于Rx，则滑动变阻器R0采用分压式接法，答案如图所示． ③由于电压表的读数为电阻Rx和电流表内阻的分压和，而电流表的读数是流过Rx的实际电流，故待测电阻测量值会大于其真实值． 答案　①B　C　F　②如图所示　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) 6．用以下器材测量待测电阻Rx的阻值． 待测电阻Rx，阻值约为100 Ω； 电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计； 电流表A1，量程为0～50 mA，内阻R1约为20 Ω； 电流表A2，量程为0～300 mA，内阻R2约为4 Ω； 定值电阻R0，阻值为20 Ω； 滑动变阻器R，最大阻值为10 Ω； 单刀单掷开关S，导线若干． (1)现测量中要求两电流表的读数都不小于其量程的，且可以测量多组数据，试在方框中画出测量电阻Rx的实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注)． (2)若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx＝________. 解析　(1)在尝试设计电路时，很容易设计出图甲所示的测量电路，而通过代入已知数据估算可得，此时电流表A2的最大电流值只能是70 mA，远小于其量程的三分之一，所以不满足实验要求． 另一种测量电路如图乙所示，其中电流表A1和待测电阻的串联阻值约是120 Ω，该等效电阻和定值电阻R0的比是6∶1，通过电流表A2的最大电流值接近量程最大值，所以这个电路符合要求，由于实验要测量多组数据，故滑动变阻器应用分压式，最终的电路图如图丙所示． (2)用字母表示待测电阻阻值可得Rx＝R0－R1. 答案　(1)见解析图丙　(2)R0－R1 7．实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联．测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示．现可供选择的仪器如下： ①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)， ②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)， ③定值电阻R1(300 Ω)， ④定值电阻R2(10 Ω)， ⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)， ⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)， ⑦干电池(1.5 V)， ⑧开关S及导线若干． (1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________．(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图： (3)补全实验步骤： ①按电路图连接电路，________________； ②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置．记录G1、G2的读数I1、I2； ③________________________________________________________________________； ④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示． (4)根据I2­I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式________． 解析　(1)定值电阻R1阻值与待测电流表内阻大约相同，实验中两电流表可同时达到满偏，读数误差较小；滑动变阻器为分压式接法，R4阻值小，调节方便． (2)如图所示： (3)为保证开关S闭合前待测电流表的电压为零，应将滑动变阻器滑动触头移至最左端；实验中要多次测量，减小偶然误差． (4)由串并联规律：I2＝I1＋＝I1(1＋)，所以I2­I1图线斜率k＝1＋，r1＝(k－1)R1. 答案　(1)③　⑥　(2)见解析图　(3)①将滑动触头移至最左端　③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2的读数I1、I2　(4)r1＝(k－1)R1 8．如图所示是用半偏法测量电压表内阻的电路图．以下是备用仪器： A．待测电压表(3 V，内阻1 500 Ω左右) B．电源E(4 V,2 A，内阻很小) C．电阻箱(0～999.9 Ω) D．电阻箱(0～9 999.9 Ω) E．滑动变阻器(0～20 Ω，3 A) F．滑动变阻器(0～2 000 Ω，2 A) G．开关两个，导线若干 (1)为保证测量精度，电阻箱应选________；滑动变阻器应选________．(填代号) (2)完善下列实验步骤： a．闭合开关K2并将滑动变阻器的滑片调至________，然后闭合开关K1； b．调节滑动变阻器使电压表恰好满偏； c．________，使电压表的指针恰好指在中间刻度(半偏)，此时电阻箱的示数为R.那么，该电压表内阻的测量值为________． 解析　(1)在半偏法测电阻的实验中，电阻箱的阻值应与待测电压表的阻值相近，故电阻箱应选D，而滑动变阻器采用分压式接法，为了调节方便，故滑动变阻器应选最大阻值较小的E. (2)a.在测量数据时，电压要从较小数值开始变化，因而滑动变阻器的滑片开始时应在最左端．c.由于采用半偏法测量，因而应断开开关K2，调节电阻箱的阻值，使电压表的指针恰好指在中间刻度，即半偏，由串联电路知识可知，电压表与电阻箱电压近似相等、电流相等，因而电压表的内阻的测量值为R. 答案　(1)D　E　(2)a.最左端　c．断开开关K2，调节电阻箱的阻值　R 9．有一电流表A，量程为1 mA，内阻rg约为100 Ω，要求测量其内阻．可选用的器材有：电阻箱R1，最大阻值为99 999.9 Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10 kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2 kΩ；电源E1，电动势约为2 V，内阻不计；电源E2，电动势约为6 V，内阻不计；开关2个，导线若干． 实验采用的测量电路图如图所示， 步骤如下： a．断开S1和S2，将R调到最大； b．闭合S1，调节R使电流表A满偏； c．闭合S2，调节R1使电流表A半偏，此时可以认为电流表A的内阻rg＝R1. 试问： (1)为了使测量尽量精确，滑动变阻器R应该选择______；电源E应该选择________． (2)认为内阻rg＝R1，此结果与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)． 解析　(1)为减小误差，电流表的电阻应远远小于滑动变阻器的电阻，因而要求R的阻值很大，故R应选滑动变阻器甲，电源选择电动势较大的E2，此时误差较小． (2)根据闭合电路的欧姆定律及电路特点可得：闭合S1，调节R使电流表满偏，Ig＝；闭合S2，调节R1使电流表半偏，电路中的总电流I＝，故I>Ig.通过电阻箱的电流I1>Ig，根据并联电路的特点知rg>R1，若认为内阻rg＝R1，则结果比真实值偏小． 答案　(1)滑动变阻器甲　E2　(2)偏小 章末强化练(三)　恒定电流 (时间：90分钟　满分：100分) [对应学生用书P182] 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．) 1．鸟儿落在110 kV的高压输电线上，虽然通电的高压线是裸露导线，但鸟儿仍然安然无恙，这是因为(　　) A．鸟有耐高压的本领 B．鸟脚是干燥的，所以鸟的身体不导电 C．鸟两脚间的电压几乎为零 D．鸟身体的电阻极大，所以无电流通过 C　[鸟两脚间导线的电阻非常小，故两脚间电压几乎为零．] 2．将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示．其中阻值最接近的两个电阻是(　　) A．a和b B．b和d C．a和c D．c和d A　[根据R＝知，定值电阻的U­I图线的斜率表示定值电阻的阻值．在U­I图中分别连接O与4个点，根据它们的倾斜度可知，a和b的阻值最接近，故选A.] 3．在“测量金属丝的电阻率”的实验中，某同学用电流表外接法测电阻时，误将两表位置互换，则造成的结果为(　　) A．金属丝烧坏 B．电流表烧坏 C．电压表示数几乎为零 D．电流表示数几乎为零 D　[两表互换位置后，如图所示 此时电路中的电流为：I＝，因为电压表的内阻很大，电流很小，几乎为零，所以电流表的示数几乎为零，电压表的示数接近U，电表不会被烧坏．] 4．如图所示的电路中，U＝12 V，若电压表的示数也是12 V，这说明可能(　　) A．灯泡L开路 B．电阻R1、R2中有开路发生 C．电阻R1、R2中有短路发生 D．灯泡L和电阻R1都发生了开路 B　[若灯泡L开路，则电路不通，电压表示数为0；若R1、R2中有开路，则电压表测电源两端电压，示数为U，选项B正确；若R1、R2中有短路，则电压表测R1、R2两端的电压，示数小于电源电压12 V；若灯泡L和电阻R1都开路，则电路不通，电压表示数为0.] 5．一个电流表，刻度盘的每1小格代表1 μA，内阻为Rg，如果把它改装成量程较大的电流表，刻度盘的每一小格代表n μA，则可以(　　) A．给它串联一个电阻，阻值为nRg B．给它串联一个电阻，阻值为(n－1)Rg C．给它并联一个电阻，阻值为 D．给它并联一个电阻，阻值为 D　[因Ig＝，量程扩大n倍即nIg，则应有(n－1)Ig被分流，故应并联一个分流电阻，阻值R＝＝.] 6．在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，理想电压表和理想电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障(　　) A．R1短路 B．R2短路 C．R3短路 D．R1断路 A　[若R1短路，则外部电路的电阻只有R3，故总电阻减小，总电流变大，电流表的示数变大，电压表的示数变大，A正确；若R2短路，电流表的示数为零，故B错误；若R3短路，电压表的示数为零，故C错误；若R1断路，电流表的示数为零，D错误．] 7．灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大．加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低；加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温度较高．已知一只灯泡两端的电压为1 V时，通过灯泡的电流为0.5 A，灯泡两端的电压为3 V时，通过灯泡的电流为1 A，则灯泡两端电压为2 V时，通过灯泡的电流可能是(　　) A．0.5 A　　 B．0.6 A　　 C．0.8 A　　 D．1 A C　[灯泡两端的电压为1 V时，灯泡的电阻为2 Ω；灯泡两端的电压为3 V时，灯泡的电阻为3 Ω，所以灯泡两端的电压为2 V时，电阻2 Ω<R<3 Ω，由I＝得此时的电流 A<I<1 A，故C正确．] 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．) 8．下列图示中图甲是用来观察灯泡亮度变化的实验电路，图乙是滑动变阻器的构造示意图，则下列说法错误的是(　　) A．a接M、c 接N，P向b 移动灯泡变亮 B．b接M、d 接N，P向b 移动灯泡变暗 C．c接M、d 接N，P向b 移动灯泡一直最亮 D．a接M、b 接N，P向b移动灯泡一直最暗 AB　[当a接M、c接N时，接入电路的部分是aP，P向b滑动时，电路中的电阻变大，灯泡变暗，故A错误，同理B错误．] 9．如图所示，图线1、2、3分别表示导体A、B、C的I­U图线(其中导体C为非线性电阻)．当三个导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时，它们的电阻分别为R1、R2、R3，则下列说法正确的是(　　) A．此时流过三个导体的电流均为1 A B．R1∶R2∶R3＝1∶3∶2 C．若将三个导体串联后改接在3 V的直流电源上，则三导体的阻值之比不变 D．若将三个导体并联后接在3 V的直流电源上，则通过它们的电流之比为I1∶I2∶I3＝3∶2∶1 AB　[由题图可知，R1为1 Ω，R2为3 Ω，当三个导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时，通过各个导体的电流相等，由图可知，此时三个导体中的电流均为1 A，对应电压分别为1 V、3 V、2 V，电阻之比R1∶R2∶R3＝1∶3∶2，故A、B正确；若将三个导体串联接在3 V的电源上，两定值电阻R1、R2阻值不变，而C由于电压变化，则电阻R3变化，三导体的阻值之比变化，C错误；若将三个导体并联在3 V的电源上，由图可知，三导体的电流分别为：3 A、1 A、2.3 A，D错误．] 10．如图所示电路，将两个相同的表头分别改装成电流表A1(0～3 A)和电流表A2(0～0.6 A)，把这两个电流表并联接入电路中测量电流．则下列说法中正确的是(　　) A．A1的指针半偏时，A2的指针也半偏 B．A1的指针还没有满偏，A2的指针已经满偏 C．A1的读数为1 A时，A2的读数为0.6 A D．A1的读数为1 A时，干路中的电流为1.2 A AD　[电流表是由电流计(表头)并联一个电阻改装而成，因为两电流表并联，所以两表头也并联，流过两表头的电流相等，当A1的指针半偏时，A2的指针也半偏，故A正确，B错误；又两电流表的内阻之比为1∶5，则电流之比为5∶1，A1的读数为1 A时，A2的读数为0.2 A，干路中的电流为1.2 A，故C错误，D正确．] 三、非选择题(本题共5小题，共54分．) 11．(7分)在“测定金属的电阻率”实验中，用螺旋测微器测量金属直径时的刻度位置如图所示，现用米尺测出金属丝的长L，再用伏安法测出金属丝的电阻R，金属丝的电阻大约为5 Ω，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率． (1)从图中读出金属丝的直径为________mm. (2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A．电压表(0～3 V，内阻10 kΩ) B．电压表(0～15 V，内阻50 kΩ) C．电流表(0～0.6 A，内阻0.05 Ω) D．电流表(0～3 A，内阻0.01 Ω) E．滑动变阻器(0～10 Ω) F．滑动变阻器(0～100 Ω) ①若要求较准确地测出其阻值，则电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号) ②实验中他的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误． 错误1：_____________________________________________________________________. 错误2：_____________________________________________________________________. 解析　(1)螺旋测微器读数为0.680 mm. (2)①两节干电池串联后的总电压为3 V，因此电压表选A；又因为电路中的最大电流为0.6 A，所以电流表应选C；而为便于调节电路，滑动变阻器应选E. ②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上． 错误2：采用了电流表内接法． 答案　(1)0.680　(2)①A　C　E　②导线连接在滑动变阻器的滑片上　采用了电流表内接法 12．(9分)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，其中实验所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω，该同学现采用两种测量方案：一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间；另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U­I图线(其中U与I分别为电压表和电流表的示数)． 图(a) 回答下列问题： (1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在______(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的． 图(b) (2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留1位小数)． (3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)． 解析　(1)若将电压表跨接在O、P之间，则总电流I＝＋，整理得U＝·I，根据一次函数关系可知对应斜率为，且<Rx；若将电压表接在O、Q之间，则总电压U＝I(Rx＋RA)，根据一次函数关系可知对应斜率为(Rx＋RA)，且(Rx＋RA)>Rx，结合图像的斜率可知 kⅠ>kⅡ，所以Ⅱ图线是采用电压表跨接在O、P之间． (2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻，且通过图像斜率估算待测电阻为50 Ω左右，而＝＝20、＝＝100，得<，说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在O、Q之间，故选择图线I得到的结果较为准确． (3)根据图像可知Rx＋RA＝≈50.5 Ω，考虑电流表内阻，修正后待测电阻的阻值Rx＝50.5 Ω－0.5 Ω＝50.0 Ω. 答案　(1)O、P　(2)I　50.5　(3)50.0 13．(11分)(1)工业上采用的一种称为“电导仪”的仪器，其中一个关键部件如图所示．A、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片，间距为d＝1 cm，把它们浸在待测液体中，若通过两根引线加上一定的电压U＝6 V时，测出流经的电流I＝1 μA，则这种液体的电阻率为多少？ (2)如图所示，P是一个表面镀有很薄电热膜的陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d，管两端有导电金属箍M、N.现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I，则膜的电阻为多少？镀膜材料的电阻率为多少？ 解析　(1)R＝＝ Ω＝6×106 Ω 由题意知l＝d＝10－2 m，S＝10－4 m2 由R＝ρ得 ρ＝＝ Ω·m＝6×104 Ω·m. (2)由欧姆定律可得R＝ 沿着L的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一个电阻，其长为L，横截面积为管的周长和厚度d的乘积． 由电阻定律R＝ρ可得R＝ρ＝ 则＝，解得ρ＝. 答案　(1)6×104 Ω·m　(2)　 14．(12分)有一块满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝100 Ω的小量程电流表．请画出下列情况下的电路图，并计算所需电阻的阻值． (1)把它改装成满偏电压U＝10 V的电压表； (2)把它改装成满偏电流I＝0.6 A的电流表． 解析　(1)小量程电流表的满偏电压Ug＝IgRg＝0.1 V<U，因此需串联一个适当的分压电阻，即可将其改装成电压表，改装的电路如图甲所示． 由欧姆定律U＝Ig(Rg＋Rx)，解得Rx＝－Rg＝9 900 Ω. 　 甲　　　　　　　　乙 (2)小量程电流表的满偏电流Ig<I，要将其改装成大量程电流表，应给其并联一个适当的分流电阻，改装的电路如图乙所示，由并联电路电压相等得 IgRg＝(I－Ig)Rx，解得 Rx＝Rg＝ Ω≈0.17 Ω. 答案　(1)见解析图甲　串联一个9 900 Ω的电阻 (2)见解析图乙　并联一个0.17 Ω的电阻 15．(15分)在如图所示的电路中，小量程电流表G的内阻Rg＝100 Ω，满偏电流Ig＝1 mA，R1＝900 Ω，R2＝ Ω. (1)当S1和S2均断开时，改装成的表是什么表？量程为多大？ (2)当S1和S2均闭合时，改装成的表是什么表？量程为多大？ 解析　(1)S1和S2均断开时，电阻R1与小量程电流表G串联，可组成较大量程的电压表，电压表的内阻RV＝Rg＋R1＝1 000 Ω.所以电压表两端的电压最高为 U＝IgRV＝0.001×1 000 V＝1 V 即改装成的电压表的量程为0～1 V. (2)S1和S2均闭合时，电阻R1被短路，电阻R2与小量程电流表G并联，组成较大量程的电流表．当小量程电流表G满偏时，通过R2的电流为IR2＝＝ A＝0.999 A，干路电流最大值为I＝IR2＋Ig＝0.999 A＋0.001 A＝1 A，所以改装成的电流表的量程为0～1 A. 答案　(1)电压表　0～1 V　(2)电流表　0～1 A 学科网（北京）股份有限公司 $$