专题16 电学实验-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编(新高考通用)
2025-04-21
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内容正文:
专题16 电学实验
测量导体的电阻率
1.(2025·北京东城·一模)某学习小组设计实验测量某合金丝的电阻率,他们进入实验室,找到如下器材:
A.一节干电池(电动势为)
B.毫安表A(量程为,内阻)
C.定值电阻
D.电阻箱
E.刻度尺、螺旋测微器、接线夹、开关、导线
(1)该组同学用螺旋测微器测量合金丝的直径,测量结果如图1所示,则合金丝直径 mm。
(2)基于以上器材,为了测量该合金丝的电阻率,设计了如图2所示的实验电路图,将电阻箱阻值调到。某次测量时,电流表的示数为0.50mA,则流经电源的电流 A
(3)改变接入电路的合金丝的长度,记录多组流经电源的电流的倒数和的数值,绘出如图3所示的图线。已知图线的斜率为,则金属丝的电阻率 (用含、、的表达式表示)。
(4)有两种金属直导线,横截面积均为,长度分别为、,电阻率分别为、,且。现将它们串联在一稳恒直流电路中,如图4所示。已知导线中稳恒电场的基本性质与静电场相同。请通过推导比较两金属导线中沿导线方向的稳恒电场和的大小关系 ;小明猜想与的大小关系是两导线接触面处有“净余电荷”所致。请根据这个猜想判断“净余电荷”的电性 。
【答案】(1)0.630
(2)0.1505
(3)
(4) 负
【详解】(1)螺旋测微器的读数为
(2)电流表的示数为0.50mA,则流经电源的电流
代入数据可得
(3)设电路中除了电阻丝电阻外,其他电阻阻值之和为,根据闭合电路欧姆定律
整理变形可得
可知图像斜率
解得
(4)[1]设回路中经过两导线的电流大小为,则根据,,
联立可得
同理得
所以
[2]导线中的稳恒电场是由电路中稳定分布的电荷叠加产生的,已知导线中的稳恒电场沿导线方向,又因为,必然在界面处积累负的“净余电荷”。
2.(2025·北京西城·一模)某同学通过实验测量阻值约为5Ω、粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)该同学采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。现有电源(电动势为3.0V,内阻不计),电压表(量程0~3V,内阻约3k),开关和导线若干,以及下列器材:
A.电流表(量程0~3A,内阻约0.025)
B.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.125)
C.滑动变阻器(0~5,3A)
D.滑动变阻器(0~1000,0.5A)
为了调节方便、测量准确,实验中电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(选填实验器材前的字母)
(2)电压表应连接 点(选填“M”或“N”)。闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应处在 (选填“左端”或“右端”)。
(3)测得金属丝的直径为d,长度为L,电阻为R,则该金属丝电阻率测量值的表达式 。仅考虑电表内阻引起的误差,电阻率的测量值 真实值(选填“大于”或“小于”)。
(4)材料的电阻率随温度t变化的规律为,其中是材料在t=0℃时的电阻率,为电阻温度系数,在一定的温度范围内是与温度无关的常量。不同材料的可能为正数也可能为负数。该同学设想利用两种材料制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。若在0℃时,A材料的电阻率为,电阻温度系数为,B材料的电阻率为,电阻温度系数为。用A、B两种材料制成横截面积为S,长度分别为L1和L2的导线,将两段导线串联成一个导体,S、L1、L2均不随温度变化。当L1、L2满足 关系时,导体的电阻在0℃附近不随温度变化,若使该导体的电阻等于R,则L1、L2与R的关系式为 。
【答案】(1) B C
(2) M 左端
(3) 小于
(4)
【详解】(1)[1]根据题中信息可得流过电阻的最大电流约为
为了减小误差,电流表选择B;
[2]由题图可知滑动变阻器采用分压式连接,为了方便操作,选用最大阻值较小的C。
(2)[1]通过计算可得出
为了减小误差,电压表应连接M点;
[2]为了保护电路,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应处在使测量电路部分电压为零的左端。
(3)[1]根据电阻定律
又
联立可得
[2]根据(2)中分析可知,电流表采用外接法,则电流的测量值大于流过电阻的真实值,根据欧姆定律可知电阻的测量值小于真实值,则电阻率的测量值小于真实值。
(4)[1]要使得两段导线串联成的个导体电阻不随温度发生变化,即两段导线电阻之和不变,即两段导线电阻随温度的变化率互为相反数,根据电阻定律得
求导可得导线电阻随温度的变化率
即需要满足
整理可得
[2]根据电阻定律可得
结合
联立可得
3.(2025·北京门头沟·一模)某同学想要测量一段均匀材料金属丝的电阻率,已知待测金属丝电阻约为。
(1)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了以下相关器材:
A.电池组(3V,内阻约1)
B.电流表(0~3A,内阻约0.025)
C.电流表(0~0.6A,内阻约0.125)
D.电压表(0~3V,内阻约3k)
E.电压表(0~15V,内阻约15k)
F.滑动变阻器(0~20,额定电流1A)
G.滑动变阻器(0~1000,额定电流0.3A)
H.开关,导线
实验时应选用的电流表是 ,电压表是 ,滑动变阻器是 。(填写各器材的字母代号)
(2)为使电阻的测量结果尽量准确,且金属丝两端的电压从零开始变化。以下实验电路符合要求的是 。
A. B.
C. D.
(3)实验中改变滑动变阻器滑片的位置,读取多组电压、电流值,并描绘出图线,如图所示。若图线的斜率为,金属丝的长度为,直径为,则金属丝电阻率的表达式为 。(用表示)
(4)某同学认为,在不改变电路结构的基础上,可以通过改变金属丝长度,并利用某一电表测得的数据,作出相应的图像,进而通过图线的斜率求得金属丝的电阻率。请简要说明实验方案,并用斜率表示金属丝的电阻率。(需要的其他物理量可自选符号表示)
【答案】(1) C D F
(2)A
(3)
(4)
【详解】(1)[1][2][3]题意知电动势E=3V,则电压表选D,电路的最小电流,故电流表选C,因为待测电阻约6.0Ω,且为方便调节,滑动变阻器应选小电阻的F。
(2)金属丝两端的电压从零开始变化,滑动变阻器选择分压式解法,因为
故电流表采用外接法,A选项符合题意。
故选A。
(3)分析图像可知图像斜率为电阻,即
解得
(4)实验中改变金属丝长度,通过改变滑动变阻器滑片的位置,使得每次电流表的示数均为,测量出金属丝长度,以及对应的电压表示数,根据欧姆定律可得
又
联立可得
作出图像,可知斜率为
解得金属丝的电阻率为
4.(2025·湖北·一模)实验小组测量一盘铜导线的电阻及电阻率,标签标注长度为100m,实验室提供以下器材:
A.螺旋测微器
B.多用电表
C.电流表A(0~200mA,内阻约为)
D.电压表V(0~3V,内阻约为)
E.滑动变阻器()
F.滑动变阻器
G.电源E(电动势为3.0V,内阻不计)
H.开关、若干导线
(1)将铜导线一端拨去绝缘层,用螺旋测微器在不同位置测量铜导线的直径,某次测量时,螺旋测微器示数如图甲所示,则该铜导线直径d= mm。
(2)用多用电表电阻挡粗测铜导线的电阻如图乙所示,导线电阻约为 。
(3)用伏安法测量铜导线电阻时,要求电流表示数从零开始测量,滑动变阻器应选 (填器材前面的序号)。将实验器材如图丙所示连接成实验电路,用笔划线代替导线完成电路连接 。
(4)连接电路无误,实验得到多组数据,将所测电压表读数U和电流表读数Ⅰ,作出伏安特性曲线如图丁所示,则铜导线电阻R= 。铜导线电阻率 (保留一位有效数字)。
(5)用伏安法测出的电阻及电阻率均比真实值 (选填“大”“小”或“相等”)。
【答案】(1)0.629/0.630/0.631/0.632
(2)22
(3) E
(4) 22.5
(5)小
【详解】(1)铜导线的直径为
(2)导线电阻约
(3)[1]用伏安法测量铜导线电阻时,要求电流表示数从零开始测量,滑动变阻器采用分压式,滑动变阻器应选E。
[2]由,故采用电流表外接法,实物连线如图所示。
(4)[1]根据伏安特性曲线,铜导线电阻
[2]铜导线横截面积
根据电阻定律
电阻丝的电阻率表达式为
(5)由于电流表外接,故电阻及电阻率均比真实值小。
5.(2025·广东广州·一模)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分相关内容,请完成以下填空。
(1)如图甲为“测量金属丝的电阻率”实验的实物图。已知待测电阻阻值小于10Ω,电压表内阻约为3kΩ,电流表内阻约为0.6Ω。闭合开关S1前,滑动变阻器的滑片P应滑到 (选填“a”或“b”)端;实验时,为使待测电阻的测量值更接近真实值,应将S2拨向 (选填“c”或“d”)端。
(2)如图乙,“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,某同学研究合力F与分力F1、F2的关系。保持分力F1的大小和方向不变,F2的大小不变,F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到180°的过程中,合力F的变化情况可能符合图丙中的 。
(3)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,选取原、副线圈匝数分别为800和400,但是可拆变压器的“横梁”铁芯没装上;当原线圈接入12V的交流电时,副线圈输出电压U可能满足( )
A.0V<U<6V B.U=6V C.6V<U<12V D.U=24V
【答案】(1) b c
(2)A
(3)A
【详解】(1)[1]闭合开关S1前,滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处,即b端;
[2]由于待测电阻阻值小于10Ω,电压表内阻约为3kΩ,电流表内阻约为0.6Ω,即
故电流表应采用外接法,所以为使待测电阻的测量值更接近真实值,应将S2拨向c端。
(2)由于分力F1的大小和方向不变,F2的大小不变,F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到180°的过程中,合力F为以F1的箭头为圆心,F2的大小为半径所作圆上各点与F1箭尾的连线,方向由箭尾指向圆上各点。
故选A。
(3)根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系
代入数据解得
但由于实际变压器的“横梁”铁芯没装上,存在漏磁,所以副线圈输出的电压应小于6V。
故选A。
6.(2025·广东深圳·一模)实验小组的同学测量一段阻值约为,粗细均匀金属丝的电阻率。
(1)实验小组的同学采用图1所示的电路图,图2是测量的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据图1所示的电路图,补充完成图2中实物间的连线 。
(2)测量出金属丝直径为、长度为,电压表示数为,电流表示数为,则该金属丝电阻率测量值的表达式 。仅考虑电流表和电压表内阻引起的误差,该测量值 真实值(选填“大于”或“小于”)。
(3)在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时,实验小组的同学将电流表换成了量程为的毫安表,依据图1连接了电路,调整滑动变阻器后保持的阻值不变。然后,将电压表右侧导线分别接在点和点,读出相应的电压表和毫安表示数,记录在表格中。根据这两组数据,同学们认为将电压表右侧导线接在点比接在点实验误差更小。请判断他们得出的结论是否正确,并说明理由 。
接点
接点
0.8
0.9
84
83
【答案】(1)
(2) 小于
(3)该小组同学的结论正确;由表中数据可知电流表分压对实验影响更大,所以电流表应采用外接法
【详解】(1)根据图1连接实物电路图,如图所示
(2)[1]根据欧姆定律
电阻定律
解得
[2]如图1所示电路图可知,电流表采用外接法,由于电压表的分压作用,电流表的测量值大于真实值
由欧姆定律
可知电阻的测量值小于真实值
(3)该小组同学的结论正确。
对电压表右侧导线接在点和接在点进行比较,电压表示数的相对变化为
电流表示数的相对变化为
可见电压表变化明显,将电压表右侧导线接在点误差小
7.(2025·北京延庆·一模)为测量某金属丝的电阻率,小明同学设计了如图甲、乙所示的两种实验方案,已知该实验选用的电源可视为内阻不计的理想电源。
(1)小明先进行了如图甲方案的测量。
①他首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度L=50.00cm,再利用螺旋测微器测金属丝的直径,示数如图所示,则金属丝直径的测量值d= mm。
②小明闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于 端。(选填“左”或“右”)
③实验过程中,小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置,并依次记录了两电表的测量数据如下表所示,其中5组数据的对应点他已经标在如图所示的坐标纸上,请你标出余下一组数据的对应点,并画出U−I图线 ,根据图线求得金属丝的阻值R= Ω。
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
0.90
1.20
1.50
1.80
2.10
2.40
I/A
0.18
0.24
0.31
0.37
0.43
0.49
④利用甲方案测得的金属丝的电阻率ρ= Ω⋅m。
(说明:③、④计算结果保留两位有效数字)
(2)小明又进行了如图乙方案的测量,实验中闭合开关S后,他可以通过改变接线夹(即图乙中滑动变阻器符号上的箭头)接触金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长度,并通过改变电阻箱接入电路中的阻值,保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据,并在R−L坐标系中描点连线,作出R−L的图线,如图所示。请用金属丝的直径d、R−L图线斜率的绝对值k和必要的常数,写出该金属丝电阻率测量值的表达式 ρ= 。
(3)电表的内阻可能对实验产生系统误差。
①若采用甲方案,电阻率的测量值 真实值(选填“大于”或“等于”或“小于”),原因是: 。
②若采用乙方案,电阻率的测量值 真实值(选填“大于”或“等于”或“小于”),原因是: 。
【答案】(1) 0.359/0.360/0.361 右 见解析 4.8/4.9/5.0/5.1/5.2 0.99×10-6~1.1×10-6
(2)
(3) 小于 由于电压表的分流作用导致金属丝的电流测量值偏大,其电阻的测量值偏小,电阻率的测量值偏小 等于 图乙方案中,所以电表内阻对电阻率的测量结果没有影响。
【详解】(1)[1] 固定刻度0mm,可动刻度第36.0格与固定尺横线对齐,总读数
[2] 甲图,闭合开关前,滑片应置于右端,从而保护电路;
[3] U-I图像如图所示
[4]U-I图像的斜率表示电阻,求斜率得
[5]根据电阻决定式
代入数据解得
(2)根据闭合电路欧姆定律可得
变形得
所以图像斜率的绝对值为
解得
(3)[1] 小于
[2]由于电压表的分流作用导致金属丝的电流测量值偏大,其电阻的测量值偏小,电阻率的测量值偏小
[3] 等于
[4]图乙方案中,所以电表内阻对电阻率的测量结果没有影响
8.(2025·北京石景山·一模)用实验室提供的器材测量一种金属电阻丝的电阻率。
(1)先用多用电表电阻挡粗测金属电阻丝的阻值。
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔,选择“10”倍率的电阻挡;调节欧姆调零旋钮使指针指在右侧0刻度线;
②将红、黑表笔分别与金属电阻丝的两端相接,指针指在如图甲中虚线a的位置。为了能获得更准确的测量数据,应将电阻挡调整到 (选填“1”或“100”)倍率;然后进行 (选填“欧姆”或“机械”)调零。
③调整后指针指在图中虚线b的位置,则该金属电阻丝阻值的测量值是 Ω;
(2)现有电源(电动势E为3.0V,内阻不计)、开关和导线若干,以及下列器材。
A.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω)
B.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
C.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流2A)
D.滑动变阻器(0~200Ω,额定电流1A)
为减小误差,电压从零开始可调,滑动变阻器应选 。图乙是测量该电阻丝实验器材的实物图,图中已连接了部分导线,还有两根导线没有连接,请补充完成 。
【答案】(1) 1 欧姆 8
(2) C
【详解】(1)[1][2]表针指在如图中虚线a的位置,指针偏转角度过大,说明电阻所测较小,应换较小的欧姆挡,为了能获得更准确的测量数据,应将倍率调整到1挡;然后进行欧姆调零。
[3]调整后指针指在图中虚线b的位置,则该金属电阻丝阻值的测量值是。
(2)[1]为减小误差,且电压调节范围尽量大,滑动变阻器应接成分压电路,故应该选择阻值较小的C;
[2]因为
故选用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,故实物图如下
9.(2025·辽宁葫芦岛·一模)在“金属丝电阻率的测量”的实验中:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,某次测量示数如图1所示,金属丝直径 mm。
(2)按图2所示的电路测量金属丝的电阻。将单刀双掷开关分别打到处和处,通过观察分析,发现电压表示数变化更明显,由此判断开关打到 (填“”、“”)处时进行实验系统误差较小。
(3)为了消除系统误差,设计用电流计G和电阻箱替代V,电路如图3所示。为电阻箱阻值读数,为A示数,为G示数。实验绘制出了图像是如图4所示直线,斜率为,纵截距为。则 。
【答案】(1)1.000
(2)
(3)
【详解】(1)由图中的显示可知,螺旋测微器读数为
(2)单刀双掷开关分别打到a处和b处,发现电压表示数变化更明显,说明电流表分压对实验影响较大,应采用电流表外接法,即开关应接a处。
(3)根据并联电路两支路电压相等可得
化简整理可得
图像中的斜率为,所以可得
10.(2025·山东淄博·一模)磁阻效应是指某些材料的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。如图甲为某磁敏电阻在室温下的电阻——磁感应强度特性曲线,其中、分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值。实验器材如下:
A.磁敏电阻,无磁场时阻值
B.滑动变阻器,总电阻为
C.电流表A,量程3mA,内阻未知
D.电压表V,量程,内阻为
E.直流电源,电动势,内阻不计
F.定值电阻
G.开关,导线若干
(1)待测磁场磁感应强度大小约为,选择一个合理的定值电阻 (选填“”“”“”);
(2)为使测量尽量精确,下列电路图符合实验要求的是___________;
A. B.
C. D.
(3)将该磁敏电阻置于待测匀强磁场中,不考虑磁场对电路其它部分的影响。某次闭合开关后,电压表的示数如图乙所示,此时电压表读数为 V;
(4)进行多次测量,得到电压表读数U和电流表读数,绘出图像如图丙所示,根据图像,进一步分析得到匀强磁场中磁敏电阻的阻值 ,结合图甲可知待测磁场的磁感应强度 T。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)
(2)A
(3)1.30
(4) 1.2
【详解】(1)磁场磁感应强度大小约为,根据图像可知磁敏电阻,电压表与电源相比,需要扩量程,所以串联电阻
(2)采用伏安法测量电阻,由于待测电阻较大,且电压表内阻已知,为了准确测量,选择电流表外接,滑动变阻器采用分压式接法。
故选A。
(3)电压表最小分度值为0.1V,读数为1.30V。
(4)[1][2]根据欧姆定律
整理得
根据图像有
解得
结合图甲可知待测磁场的磁感应强度
测量电源电动势和内阻
11.(2025·山东潍坊·一模)某实验小组要测量一个特殊电池的电动势E和内阻r(内阻较大且随电流变化),该电池电动势在一定范围内能保持稳定,提供的实验器材有:电压表(量程3V,内阻约)、电压表(量程3V,可视为理想电压表)、滑动变阻器R、定值电阻(阻值)、开关及导线若干。
主要实验步骤如下:
(1)连接器材:根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图补充完整 。
(2)调节滑动变阻器,记录多组电压表的读数和电压表的读数,通过计算机描点作图得到该电池的曲线,如图丙所示。由此可知该电池的电动势为 V;当电压表的读数时,该电池内阻为 。(结果均保留2位有效数字)
(3)实验中因电压表内阻的影响,测得电池的内阻会比实际值 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)若将该电池与一个阻值为的电阻串联组成闭合电路,该电阻消耗的功率约为 W(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)
(2) 2.9 5.6
(3)偏小
(4)0.42
【详解】(1)根据电路图,实物连接情况如图所示
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
结合图像可得
当时,
代入上式解得
(3)根据电路图可知,测量的内阻是电源内阻与电压表内阻的并联电阻,导致测量值小于实际值;
(4)根据,作出电源的U-I图像,再作出电阻的U-I图像如图
交点的电流为I=0.23A,则电阻R消耗的电功率为P=I2R=0.232×8W=0.42W
12.(2025·天津红桥·一模)按实验要求填空:
甲图中的实验器材参数如下:
待测电流表A(量程)
电阻箱(最大阻值)
滑动变阻器(①最大阻值 ②最大阻值)
电源E(①电动势为,内阻很小 ②电动势为,内阻很小)
(1)半偏法测电流表内阻的电路如图甲所示,测量方法是:先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表的指针满偏;保持的阻值不变,闭合,调节电阻箱,使电流表的指针半偏,此时电阻箱的示数为。尽量减少系统误差,则滑动变阻器选择 (选填“①”或“②”),电源E选择 (选填“①”或“②”),电流表A内阻的测量值为 (结果保留三位有效数字)Ω,测量值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)将该电流表A改装成量程为的电流表,应给电流表A (选填“串联”或“并联”)一个电阻,则改装后的电流表的内阻为 (电流表A的内阻用“”表示)。
(3)测量一节废旧干电池的电动势E和内阻r,利用改装后的电流表和其它实验器材设计了如图乙所示的电路。在实验中,多次改变电阻箱阻值,记录多组数据,画出图像为一条直线(如图丙),由图中数据计算出该电池的电动势 (结果保留三位有效数字)V,内阻 (结果保留三位有效数字),如果没有考虑到电流表内阻的影响,电源电动势E的测量值将会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) ① ① 99.0 偏小
(2) 并联
(3) 1.13 10.3 不变
【详解】(1)[1][2]根据题意可知,采用的是半偏法测量电流表内阻,为了减小误差,实验中电源选择电动势较大的①,回路最大电流1mA,根据欧姆定律可知,最小电阻
故则滑动变阻器选择选择①。
[3]断开开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1,使电流表的指针满偏,电流为IA,保持R1的阻值不变,闭合S2,调节电阻箱R2,使电流表的指针半偏,表中电流为,由于电阻箱R2与电流表A并联,所以认为电阻箱中电流为IR2=IA-=
电流表A内阻等于此时电阻箱R2的阻值为RA=99.0Ω
[4]由实验电路可知,闭合S2后,总电阻减小,总电流增大,则流过R2的实际电流大于,导致测量值小于真实值。
(2)[1]将电流表A改装成大量程的电流表应该并联一个分流电阻。
[2]则改装后的电流表的内阻为
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律,有
可得
结合图像可得,
解得,
[3]由前面分析,可知
即电源电动势的测量值与电流表的内阻无关,如果没有考虑到电流表内阻的影响,电源电动势E的测量值将会不变。
13.(2025·天津宁河·一模)某实验小组尝试测量某款电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
(1)某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作,实验时发现,大范围移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数变化都不明显,该同学在思考后将的定值电阻串入电路中,如图 (选填“乙”或“丙”),解决了这一问题。
(2)多次调节滑动变阻器的阻值,读出相应的电压表和电流表示数和,用测得的数据描绘出如图丁所示的图像,则该电池的电动势E= V,内阻r0= Ω(结果均保留两位有效数字)。
【答案】(1)乙
(2) 12 1.0
【详解】(1)实验时发现,大范围移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数变化都不明显,则可能是电源内阻太小造成的,可以在电源上串联一个定值电阻,则图乙可以解决这一问题。
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
可知图丁中图像的纵轴截距等于电动势,则有
图像的斜率绝对值为
解得内阻为
14.(2025·天津和平·一模)某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻,实验室提供下列仪器:
A.待测电池组(电动势约为3V,内阻约为10Ω)
B. 电压表V (量程0~1.5V, 内阻为1000Ω)
C. 电流表A(量程为0~3A, 内阻为0.5Ω)
D.定值电阻
E、电阻箱R1(0~999.9Ω)
F、滑动变阻器R2(0~2000Ω)
G、导线及开关
(1)同学们根据提供的器材,设计了如图甲所示的a、b两种测量电路,经讨论后认为a测量电路不合理,应选b测量电路。请说明a测量电路不合理的原因: 。
(2)选用b图进行实验,将测量数据的单位统一成国际单位,根据记录数据作出如图乙所示的图像(U为电压表的示数,R1为电阻箱的阻值),若测得图线纵截距为b,图线斜率k,则电池组电动势E = ;内阻r = 。(忽略系统误差的影响)
【答案】(1)电流表量程过大,电压表量程过小
(2)
【详解】(1)a测量电路不合理的原因是电流表量程过大,电压表量程过小。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
整理,可得
结合图像,可知,
解得,
15.(2025·辽宁·一模)学校实验小组同学通过网络了解到某国产新能源汽车电池采用的是刀片电池技术,他们找到一块拆解出来的电芯,测量其电动势E和内阻r。
(1)实验前,要想预测一下电池的内阻,用调好的多用电表欧姆挡来进行测量,这么做是否合适?请说明理由 。
(2)该实验小组设计了如图甲所示的电路图,并完成了如下的操作:
组装好实验器材后,将电阻箱的阻值调到最大,开关闭合,减小电阻箱的阻值,读出电压表的示数U及相应的电阻箱示数R,反复调节,记录多组实验数据;
根据测量数据,作图线,如图乙所示,测得图线斜率为k,截距为b。若电压表视为理想电表。则该电源电动势 ;内阻 。(用、k、b表示)。
(3)若考虑电压表内阻的影响,上述实验得到的电动势和其真实值相比 (选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。
【答案】(1)不合适,因为电池为电源,欧姆表不能直接测量其内阻
(2)
(3)偏小
【详解】(1)要想预测一下电池的内阻,用调好的多用电表欧姆挡来进行测量,这么做不合适,因为电池为电源,欧姆表不能直接测量其内阻。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
根据图乙中的图像可得,
解得,
(3)若考虑电压表内阻的影响,设电压表的内阻为,根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
可得图像的斜率为
可得
则考虑电压表内阻的影响,上述实验得到的电动势和其真实值相比偏小。
16.(2025·广东深圳·一模)某同学做“测量电源的电动势和内阻”实验,设计了如图(a)所示实验电路图,,起保护电源作用。实验步骤如下:
(1)实验前,应该把电阻箱的阻值调至 (填“最大”或“最小”),把电阻箱的阻值调至 (填“最大”或“最小”),以确保电流或电压不超过电流表或电压表的量程。
(2)该同学闭合开关之后,再把闭合于1处,多次调节电阻箱的选择旋钮,同时记录下每次电阻箱的阻值和电流表A的示数I,再把示数I换算为倒数,描绘得到如图(b)所示的的图像,可求得电源电动势 V,内阻 Ω。(结果均保留2位有效数字)
(3)该同学又再把闭合于2处,多次调节电阻箱的选择旋钮,同时记录下每次电阻箱的阻值和电压表V的示数U,则应对实验数据作什么换算?为使图像更直观,应以什么物理量为坐标画图像,来计算电源电动势和内阻? 。
(4)步骤(2)中,内阻测量值 (填“偏大”或“偏小”),步骤(3)中,内阻测量值 (填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1) 最大 最小
(2) 5.0 1.0
(3)见解析
(4) 偏大 偏小
【详解】(1)[1][2]实验前,应该把电阻箱的阻值调至最大,使电流表支路电阻最大;把电阻箱的阻值调至最小,使电压表分压最小,以确保电流或电压不超过电流表或电压表的量程。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
整理得
所以
解得
(3)把闭合于2处,多次调节电阻箱的选择旋钮,同时记录下每次电阻箱的阻值和电压表V的示数U,则实验数据应采用电压表示数和的阻值,根据闭合电路欧姆定律
整理得
为使图像更直观应以为纵轴、为横轴进行计算。
(4)[1][2]步骤(2)中,忽略了电流表内阻的分压作用,所以内阻测量值偏大。步骤(3)中,忽略了电压表内阻的分流作用,内阻测量值偏小。
17.(2025·浙江宁波·一模)
(1)小陈所在小组对水果电池非常感兴趣,他们用图(a)中电路测量西红柿电池的电动势和内阻。
其中电源是西红柿上插有宽为的铜片和锌片,两金属片平行正对间距,插入深度为。电流表用多用电表的档(阻值为),电阻箱。某次测量,电阻箱阻值为,电流表指针偏转如图(b)所示,读数为 mA,多次实验,把记录的数据描在图像中并用直线拟合,获得图(c),则由图像求得西红柿电池的电动势为 V,内阻为 Ω(两空计算结果均保留2位有效数字)。
(2)小明同学按下面电路图“探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系”,其中A、B两个电容器完全相同。步骤如下:
①取一个电容器和电压表相连,把开关接1,用一节干电池给充电,可以看到充电后两极板具有一定的电压,记为。
②把开关接2,使另一个相同的但不带电的与并联。希望可以看到电压表示数变为的一半。
③继续实验,希望看到电压表示数继续减半。操作步骤已被打乱,分别为a.把开关接2;b.断开和2;c.闭合;d.断开,正确操作顺序为 (填“A”、“B”或“C”)。
A.bcda B.cbda C.cdba
④不断重复步骤③,小明读出电压表示数依次为、、、,记录在表中。
。。。。。。
1.50
0.65
0.25
0.10
。。。。。。
理论上每次电压值应该减半,看表分析实际数据与理论值出现差异的最大可能原因:
【答案】(1) 0.150
(2) A 电压表内阻不够大,电容器会通过电压表放掉一部分电量
【详解】(1)[1]电流表用多用电表的档,最小分度值为0.01mA电流表指针偏转如图(b)所示,读数为
[2][3]根据
整理得
所以,
解得,
(2)③[1]希望看到电压表示数继续减半,则先断开和2,然后闭合,电容器B放电,之后断开,再对电容器B进行充电,把开关接2。
故选A。
④[2]看表分析实际数据与理论值出现差异的最大可能原因是电压表内阻不够大,电容器会通过电压表放掉一部分电量。
18.(2025·山东青岛·一模)某实验小组要测量某型号电池的电动势和内阻,该电池的电动势约为,内阻约为,实验室提供了下列器材:
电流表G(量程,内阻未知)
电阻箱(总阻值为,额定电流为)
电阻箱(总阻值为,额定电流为)
滑动变阻器(最大阻值约为,额定电流为)
滑动变阻器(最大阻值约为,额定电流为)
开关2个,导线若干
(1)先用图甲所示电路测量电流表的内阻:
①滑动变阻器应该选取 (选填“”或“”);
②断开开关、,连接好电路,将滑动变阻器的滑片滑至 端(选填“左”或“右”);
③闭合开关,调节,使电流表的指针满偏;
④保持的滑片位置不变,再闭合开关,将电阻箱的阻值调为时,电流表的示数为,则电流表的内阻 ,电流表内阻的测量值较其真实值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)按图乙所示电路图连接电路,将电阻箱的阻值调为,再闭合开关、,多次调节电阻箱,记录每次电阻箱的阻值及对应的电流表的示数,作出图像如图丙所示,则该型号电池的电动势 ,内阻 。(结果均保留1位小数)
【答案】(1) 左 30/30.0 偏小
(2) 12.0 3.2
【详解】(1)[1]先用图甲所示电路测量电流表的内阻,闭合开关,断开,电路最小电阻约为
故滑动变阻器应该选取。
[2]断开开关、,连接好电路,为保护电路,将滑动变阻器的滑片滑至左端。
[3]根据并联关系
解得
[4]由于并联后总电阻变小,总电流变大,大于,流过的真实电流大于,故计算得出的电流表内阻的测量值较其真实值偏小。
(2)[1][2]根据电路关系
代入数据整理得
根据图丙知,斜率
纵轴截距
联立解得,
19.(2025·河北廊坊·一模)某物理小组利用如图所示的装置做“测量电源的电动势和内阻”实验时,现有器材:
待测电源约为,内阻约为);
标准电源为,内阻不计);
两个灵敏电流表(量程为,内阻为);
定值电阻(阻值约为);
两个电阻箱(最大阻值);
滑动变阻器(最大阻值);
开关,导线若干。
(1)把其中一个灵敏电流表与一电阻箱并联改装成量程为的电流表,则需调节电阻箱的阻值为 ;
(2)按照如图所示电路图安装器材,滑动变阻器的滑片置于最左端,闭合开关后,调节电阻箱的阻值,灵敏电流表的指针无偏转,测得此时电流表的读数为,电阻箱的读数为,则的阻值大小为 ;
(3)调节滑动变阻器滑片的位置,同时调节电阻箱的阻值,再次使灵敏电流表的指针无偏转,测得此时电流表的读数为,电阻箱的读数为,根据上述测量数据可计算得到待测电源的电动势为 ,内阻为 。
【答案】(1)1.0
(2)5.0
(3) 3.0 1.8
【详解】(1)根据欧姆定律可得并联电阻箱的阻值为;
(2)闭合开关S后,调节电阻箱的阻值,灵敏电流表 G的指针无偏转,则R0和R1串联部分两端的电压为E2,此时电流表A的读数为I=0.3A,电阻箱的读数为 R=2.2Ω,待测电源的内阻为r,由闭合电路欧姆定律 E1= E2 + I(R +r)
又有E2= I(R0 + R1)
滑动变阻器的滑片置于最左端,则R1=0
所以
(3)[1][2]再次使灵敏电流表G的指针无偏转,则电流表的读数为I1=0.2A,电阻箱的读数为,则 E1= E2+I1(R2 +r+RA)
代入数据有
又有
代入数据有
解得,E1= 3.0V
20.(2025·河北张家口·一模)在进行测定干电池电动势和内阻实验时,实验组3位同学各设计了一种实验方案,对应实验器材如下:
方案1
方案2
方案3
(1)如图甲所示为方案1的电路图及实验过程中某次测量时电流表指针的偏转情况,电流表示数为 A。
(2)请在图乙中将设计方案2的器材连接成实验电路 。
(3)设计方案3的同学描绘出了如图丙所示的图线,该图线是以 (选填“I”“”或“”)为纵轴进行描绘的。
(4)实验后三位同学对实验误差进行分析讨论,认为由于电表内阻未知,三个方案均存在误差,这种误差属于 (选填“偶然”或“系统”)误差,但方案 (选填“1”“2”“3”“1和2”“1和3”或“2和3”)中电源电动势的测量值无偏差,内阻的测量值 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4) 系统 3 偏大
【详解】(1)电流表示数为。
(2)将设计方案2的器材连接成实验电路如图所示
(3)根据设计方案3结合闭合电路欧姆定律有
变形得
即和是线性关系,因此该图线是以为纵轴进行描绘的。
(4)[1]由于电表内阻未知,三个方案均存在误差,这种误差属于系统误差;
[2][3]对于方案1有,
求得,
所以,,
对于方案2有,
求得,
所以,
即,
对于方案3有,
求得,
所以,
即,
综上所述,方案3电动势的测量值无偏差,内阻的测量值偏大。
多用表的使用
21.(2025·北京房山·一模)(1)使用多用电表欧姆挡测量某电阻阻值时,下列说法正确的是__________。
A.测量时,不需要把该电阻与电路断开进行测量
B.测量时,发现指针非常靠近欧姆挡的零刻线,应将选择开关拨至倍率较大的挡位
C.更换挡位测量电阻阻值时,必须将红、黑表笔短接,重新进行欧姆调零
(2)若某次测量使用欧姆挡为“×10”挡,则图甲中电阻的测量值R= Ω。
(3)某同学利用图乙所示电路图研究电容器的充、放电过程。开关S接1,电容器充电,充电完毕后将开关S由1拨至2,电容器放电。
①图丙是电容器放电过程中电流Ⅰ随时间t变化的图像,试估算在0.2s时间内电容器放电的电荷量为 。
②图丁是电容器放电过程中电压U随时间t变化的图像。电容器放电瞬间开始计时,此时电压传感器记录数据为Um,U-t图像与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C= 。(用题中已知物理量Um、R和S0表示)
【答案】(1)C
(2)100
(3) 4.0×10-4C
【详解】(1)A.测量电路中某个电阻时,应该把该电阻与电路断开,否则测量的是该电阻与其它电路的并联电阻,测量时必须把把该电阻与电路断开,故A错误;
B.测电阻时,发现指针非常靠近欧姆挡的零刻线,则所测电阻阻值较较小,所选挡位太大,应换较小倍率后,重新调零,再进行测量,故B错误;
C.更换挡位测量电阻阻值时,必须将红、黑表笔短接,重新进行欧姆调零,故C正确;
故选C。
(2)指针指向“10”刻度线,则图甲中电阻的测量值R=
(3)①[1] 根据Q=It
可知电荷量等于I-t图像与时间轴所围成的面积,则有Q=C=4.0×10-4C
②[2] 根据
可得而U-t图像与坐标轴所围面积为S0,则
故有
则电容为
22.(2025·天津南开·一模)导电胶条广泛应用于电话、电子表、计算器、仪表等产品的液晶显示器与电路板的连接。某实验小组测量某导电胶条的电阻。实验过程如下:
(1)固定导电胶条,将多用电表的选择开关旋转至欧姆“×100”挡,欧姆调零后,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“×10”、“×1k”),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所示。测量值为 Ω。
(2)实验小组设计电路进一步精确测量导电胶条的阻值,实验室提供了以下器材:
A.待测导电胶条
B.电压表V(量程0~1V、内阻rV=300Ω)
C.电流表A1(量程0~3A、内阻rA1约为1Ω)
D.电流表A2(量程0~30mA、内阻rA2约为5Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω)
F.滑动变阻器R2(0~1kΩ)
G.定值电阻
H.电源(电动势3V、内阻不计)、开关,导线若干
实验时,要求尽可能的减小实验误差,且要求电表的示数从零开始调节。
①实验中,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(选填器材前面的字母代号)
②选取合适的器材,请将设计的电路画在图乙虚线框中,并在电路图上标出所选用的相应的器材符号,导电胶条用“”表示 。
③改变滑动变阻器滑动触头的位置,读取多组电压表和电流表的示数U和I,作出U-I关系图如图丙所示,根据图像中的数据可求得导电较条的阻值为Rx= Ω。(保留两位有效数字)。
【答案】(1) ×10 90
(2) D E 82
【详解】(1)[1][2]指针偏转角度太大,说明待测电阻小,应换小倍率“×10”,根据图甲可知测量值为
(2)[1]题意知电动势为3V,则电流中最大电流
则电流表选择A2,即选D。
[2]要求电表的示数从零开始调节,且方便调节,滑动变阻器应选择电阻小的,即选E。
[3]因为
可知电压表V量程太小,需要改成大量程电压表,即电压表V需要与串联成一个3V电压表,此时改装表内阻为
由于改装后的电压表内阻已知,电压表的分流值可以精确求出,故电流表A2采用外接法,故电路图如下
[4]根据电路图可知
整理得
可知斜率
解得
23.(2025·山东菏泽·一模)物理兴趣小组设计的简易欧姆表电路如图所示,该欧姆表具有“×1Ω”和“×10Ω”两种倍率。器材如下:
A.干电池组(电动势,内阻不计)
B.电流计G(满偏电流 ,内阻
C.定值电阻(阻值未知)。
D.滑动变阻器R (最大阻值为200Ω)
E.开关S,红、黑表笔各一支,导线若干
(1)图中 A 为 (选填“红”或“黑”)表笔;选用“×1Ω”挡位时开关 S 应 (选填“闭合”或“断开”)。
(2)若欧姆表中间刻度为30Ω,则定值电阻
(3)将开关S闭合,红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R,使电流计达到满偏电流。在红、黑表笔间接入待测电阻,电流计指针指向 6mA 的位置,则待测电阻 Ω。
【答案】(1) 红 闭合
(2)10Ω
(3)20Ω
【详解】(1)[1]欧姆表黑表笔接电源正极,红表笔接电源负极,由图可知图中A表笔为红表笔。
[2] 设欧姆表中值刻度为,则欧姆表为“×1”倍率时的欧姆内阻为
欧姆表为“×10”倍率时的欧姆内阻为
欧姆表进行欧姆调零时,有
欧姆表倍率越高,欧姆表的内阻越大,可知电路的满偏电流越小,由电路图可知,当开关S闭合时,电路电阻较小,路的满偏电流较大,欧姆表的倍率是“×1”挡。
(2)已知欧姆表为“×1”倍率时的中值电阻为30Ω,可知开关S闭合时,欧姆表的倍率是“×1”挡,此时欧姆调零时,满偏电流为
又
解得
(3)当开关S闭合,电流计指针指向的位置,流经干路的电流为
由闭合回路欧姆定律得
解得
24.(2025·北京丰台·一模)(1)某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻。当选用“×10”挡测量时。指针的 偏转情况如图所示,为减小测量误差,请你选择正确的实验操作并排序 。
A.将红黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮,使指针指在最左侧刻线
C.调节欧姆调零旋钮,使指针指在最右侧刻线
D.将选择开关调至"×1"挡
E.将选择开关调至"×100"挡
(2)某同学探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时,得到的实验数据如表格所示。
原、副线圈匝数比
0.5
2
2
4
8
16
原、副线圈电压比
0.57
2.27
2.30
4.50
9.28
18.50
分析表格内数据,发现 没有严格等于 ,则可能的原因有 。
A.线圈通过电流时会发热
B.铁芯在交变磁场的作用下会发热
C.交变电流产生的磁场没有完全局限在铁芯内
D.此变压器为理想变压器
(3)在测量某定值电阻的电阻率实验中,部分电路按照图1连接。由试触a点改为试触b 点时,发现电压表的示数变化较大,电流表的示数变化不明显,为了减小测量误差,电压表右端接在 点 ( 填 “a”或“b”)。某同学用图2所示的实物电路测录定值电 Rx 的电阻率。闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 。
【答案】(1)DAC
(2)ABC
(3) b 待测电阻断路
【详解】(1)用“×10” 挡测电阻时,指针偏角过大,说明所测电阻较小,所选挡位太大,为准确测量电阻阻值,应选“×1”挡,然后对欧姆表重新进行欧姆调零,然后再测电阻阻值,欧姆表使用完毕后,要把选择开关置于OFF挡或交流电源最高挡上,因此合理的实验步骤是:DAC;
(2)变压器并非理想变压器,能量损失主要来源于三个方面,分别是ABC项中的绕制线圈的铜导线发热损耗(俗称铜损)、铁芯中的涡流发热损耗(俗称铁损)、铁芯对磁场的约束不严密损耗(俗称磁损)。
故选ABC。
(3)[1] 电压表示数变化较大,电流表的示数变化不明显,说明电流表的分压效果比较显著,电流表中的电压不可忽略,所以应该选用外接法,故应接b;
[2] 电压表示数接近电源电压,电流表无示数,说明待测电阻断路。
25.(2025·青海海南·一模)某同学欲将内阻为2.5Ω、量程为200mA的电流表改装成多倍率欧姆表,改装后,将欧姆表选择开关转到“”挡时,中值电阻为15Ω;选择开关转到“”挡时,中值电阻为150Ω。可选用的器材还有:滑动变阻器(最大阻值为20Ω),定值电阻(阻值大小未知),电池(电动势为3V,内阻为0.5Ω),电池(电动势为30V,内阻为1.5Ω),红、黑表笔,单刀双掷开关和导线若干。实验电路图如图甲所示。
(1)由图甲可知,A是 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)欧姆表改装好后,若将开关K掷向a端,则对应欧姆表的倍率是 (填“”或“”);欧姆调零后,接入电路的电阻 。然后,将开关K掷向b端,红、黑表笔短接,发现电流表指针恰好满偏,则定值电阻 。
(3)若将电流表刻度更换为“”挡欧姆表的刻度,则图乙表盘上50mA处的刻度应更换为 Ω。
【答案】(1)红
(2) 12 134
(3)45
【详解】(1)欧姆表内置电源的负极与红表笔相连,由图甲所示电路图可知,A是红表笔。
(2)[1][2]若开关K掷向a端,欧姆表内阻
则对应的欧姆表倍率是,欧姆调零时滑动变阻器接入电路的阻
[3]开关掷向b时,欧姆表内阻
阻值
(3)若将电流表刻度更换为“”挡欧姆表的刻度,由闭合电路的欧姆定律得
其中,代入数据解得
则图乙表盘上处的刻度应更换。
26.(2025·江苏常州·一模)小明在做实验时,发现一个色环电阻的外漆脱落,如图1所示,于是用多用电表测量该电阻。
(1)正确的操作顺序是 。
A.把选择开关旋转到交流电压最高挡
B.调节欧姆调零旋钮使指针到欧姆零点
C. 把红黑表笔分别接在两端,然后读数
D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触
E. 把红黑表笔插入多用电表“+、-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0
(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图2所示,则 。
(3)小林认为用多用电表测量电阻误差较大,采用伏安法测量。图3是部分连接好的实物电路图,请用电流表内接法完成接线并在图3中画出 。
(4)小林用电流表内接法和外接法分别测量了该色环电阻的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到图上,如图4所示。请你选择一组合理的数据点,求出该色环电阻的电阻为 (结果保留两位有效数字)。
(5)因电表内阻影响,小明认为电阻测量值偏小,你认为小明的想法正确吗?请简述理由。 。
【答案】(1)EDBCA
(2)3000
(3)
(4)
(5)不正确,由于电流表的分压作用导致电阻测量值大于真实值
【详解】(1)本实验先进行机械调零,再把选择开关旋转到合适的挡位,进行欧姆调零,然后把红黑表笔分别接在两端进行测量,测量完毕后把选择开关旋转到交流电压最高挡,所以正确的操作顺序是EDBCA。
(2)由图2所示可知,使用欧姆挡的倍率“”,多用电表的指针位置如图3所示,则
(3)电流表采用内接法,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法,实物电路图如图所示
(4)由于内接法在相同电流时电压表的示数偏大,则应该选取上方的一组进行处理,如图所示
该色环电阻的电阻为
(5)电流表采用内接法,由于电流表的分压作用,电压的测量值大于真实值,电阻的测量值大于真实值,小明的想法不正确。
27.(2025·山西忻州·一模)某实验小组利用实验室器材,将一个量程的微安表改装成了一个具有双量程的电流表和双倍率的欧姆表。
(1)首先用图甲的电路测量微安表的内阻,主要步骤如下:
①将(总电阻)的滑动触头调到最左端,调为;
②闭合开关,调节,让微安表指向;
③保持不变,调节,当的电阻为时,微安表的示数为;
④可认为微安表的内阻 。
(2)将微安表改装成量程分别是“”和“”的电流表,电路如图乙所示:
①图中, ;
②将S置于“1”时,电流表量程为 。
(3)将微安表改装成倍率分别为“×10”和“×100”的双倍率欧姆表,电路如图乙所示。其中,内阻忽略不计:
①“”孔内应插 表笔(选填“红”或“黑”);
②将S置于“2”时,正确操作后微安表指针指在处,则待测电阻的阻值为 。
【答案】(1)
(2)
(3) 红 3000/
【详解】(1)根据题意,由电路图可知,微安表与电阻箱串联相当于电压表,保持不变,微安表所在支路电压不变,由欧姆定律有
解得
(2)[1][2]由图乙可知,将S置于“1”时,微安表与串联之后与并联,由并联分流原理可知,此时所在支路所分电流较多,即微安表满偏时,分流支路电流较大,扩大量程较大,则将S置于“1”时,电流表量程为,将S置于“2”时,电流表量程为,则有
解得。
(3)[1]直流电表要求电流由红表笔流入,从黑表笔流出。“”孔内应插红表笔;
[2]根据题意可知,置于“2”时两表笔短接,则有
测量电阻时有
解得
28.(2025·福建泉州·一模)某同学要测量一个未知电阻的阻值,其主要实验步骤如下:
(1)先用多用电表的“×10”挡位测量其阻值,按正确操作后指针示数如图甲所示,其读数为 Ω;
(2)为了更准确测量,该同学设计了如图乙所示的电路进行测量,已知定值电阻;
(3)根据图乙将图丙的实物图补充完整;
(4)正确连接好实物电路后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,记录电压表和的多组示数和,并作出图像如图丁,若不考虑电压表内阻的影响,算出电阻 Ω(结果保留三位有效数字);
(5)若考虑电压表内阻的影响,则的测量值 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【答案】 70 66.7 大于
【详解】(1)[1]读数为
(3)[2]实物图如图
(4)[3]根据欧姆定律
整理得
结合图像可知
解得
(5)[4]若考虑电压表内阻的影响,电压表V2与电阻R0并联后等效电阻,由上述公式可知
所以
即测量值大于真实值。
29.(2025·内蒙古呼和浩特·一模)(1)某同学要测量某一电阻,他先用多用电表进行测量,他选用的欧姆挡倍率为“×100”,如图(a)所示,其测量结果为 kΩ(保留两位有效数字)。
(2)他为了精确测量该电阻的阻值,设计了如图(b)所示电路,闭合开关S1,单刀双置开关接1时,调节R1、R2使电表有合适读数,读得电压表和电流表的示数分别为U1、I1;保持R1、R2不变,当单刀双置开关接2时,读得电压表和电流表的示数分别为U2、I2。则该电阻Rx= (用上述物理量符号表示)。
(3)在此实验中,电表的内阻对测量结果 (选填“有”、“无”)影响。
【答案】(1)1.2
(2)
(3)无
【详解】(1)指针位于12的位置,读数为1200Ω=
(2)闭合开关S1,单刀双置开关接1时,电压表测量、与的总电压,当单刀双置开关接2时,电压表测量、的电压,根据欧姆定律可知
(3)由于电流表内阻产生的误差已被消除,所以实验测量值没有误差。
30.(2025·河北石家庄·一模)某实验小组要测量一段长为L、直径为d的合金丝电阻率。
(1)先用多用电表粗测合金丝电阻,使用欧姆挡测量电阻时,下列说法正确的是( )
A.测量者需用手分别将两支表笔与合金丝两端捏紧以避免虚接
B.选择倍率并正确操作后,表针在刻度盘中央附近读数时误差更小
C.表针偏角过大,应将选择开关调到倍率较高的挡位
(2)粗测合金丝电阻时,将选择开关调到“×1”挡,指针位置如图甲所示。为精确测量合金丝电阻,可采用实验室提供的以下器材进行测量。
滑动变阻器(阻值范围为0~5Ω);
电流表A(内阻约为1Ω);
电压表V(内阻约为3kΩ);
电源、开关及导线若干。
①为尽可能多测量几组数据,该小组设计了如图乙所示的电路,请补充完整图乙的电路连线 。
②连接好图乙的电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端。实验时,测得多组电压U和电流I,并做出U-I图像如图丙所示。测得合金丝接入电路的长度L=0.8m,直径d=0.4mm,则合金丝电阻率ρ= Ω·m。(结果保留两位有效数字)
(3)小组同学还设计了如图丁所示电路测量该合金丝(图中ab为合金丝)电阻率,稳压源的输出电压恒为U0,定值电阻的阻值为R,根据多次实验测出aP长度x和对应的电压表的示数U,作出U-x图线为一条斜率为k的直线,则合金丝的电阻率ρ= 。(用题中的符号k、R、d、U0、L表示)
【答案】(1)B
(2) a 1.6×10-6
(3)
【详解】(1)A.测量者不能用手分别将两支表笔与合金丝两端捏紧以避免虚接,以避免人体接入电路,故A错误;
B.选择倍率并正确操作后,表针在刻度盘中央附近读数时误差更小,故B正确;
C.表针偏角过大,说明待测电阻较小,应将选择开关调到倍率较小的挡位,故C错误。
故选B。
(2)[1]为尽可能多测量几组数据,则滑动变阻器应采用分压式接法,由图甲可知,待测电阻丝的电阻值约为11Ω,由于
所以电流表应采用外接法,电路连接如图所示
[2]闭合开关前,滑动变阻器应将待测电路短路,则滑动变阻器的滑片应置于a端。
[3]由图可知
根据电阻定律可得,
联立解得
(3)根据闭合电路欧姆定律可得,
结合图线可得
根据电阻定律可得
所以
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专题16 电学实验
测量导体的电阻率
1.(2025·北京东城·一模)某学习小组设计实验测量某合金丝的电阻率,他们进入实验室,找到如下器材:
A.一节干电池(电动势为)
B.毫安表A(量程为,内阻)
C.定值电阻
D.电阻箱
E.刻度尺、螺旋测微器、接线夹、开关、导线
(1)该组同学用螺旋测微器测量合金丝的直径,测量结果如图1所示,则合金丝直径 mm。
(2)基于以上器材,为了测量该合金丝的电阻率,设计了如图2所示的实验电路图,将电阻箱阻值调到。某次测量时,电流表的示数为0.50mA,则流经电源的电流 A
(3)改变接入电路的合金丝的长度,记录多组流经电源的电流的倒数和的数值,绘出如图3所示的图线。已知图线的斜率为,则金属丝的电阻率 (用含、、的表达式表示)。
(4)有两种金属直导线,横截面积均为,长度分别为、,电阻率分别为、,且。现将它们串联在一稳恒直流电路中,如图4所示。已知导线中稳恒电场的基本性质与静电场相同。请通过推导比较两金属导线中沿导线方向的稳恒电场和的大小关系 ;小明猜想与的大小关系是两导线接触面处有“净余电荷”所致。请根据这个猜想判断“净余电荷”的电性 。
2.(2025·北京西城·一模)某同学通过实验测量阻值约为5Ω、粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)该同学采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。现有电源(电动势为3.0V,内阻不计),电压表(量程0~3V,内阻约3k),开关和导线若干,以及下列器材:
A.电流表(量程0~3A,内阻约0.025)
B.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.125)
C.滑动变阻器(0~5,3A)
D.滑动变阻器(0~1000,0.5A)
为了调节方便、测量准确,实验中电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(选填实验器材前的字母)
(2)电压表应连接 点(选填“M”或“N”)。闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应处在 (选填“左端”或“右端”)。
(3)测得金属丝的直径为d,长度为L,电阻为R,则该金属丝电阻率测量值的表达式 。仅考虑电表内阻引起的误差,电阻率的测量值 真实值(选填“大于”或“小于”)。
(4)材料的电阻率随温度t变化的规律为,其中是材料在t=0℃时的电阻率,为电阻温度系数,在一定的温度范围内是与温度无关的常量。不同材料的可能为正数也可能为负数。该同学设想利用两种材料制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。若在0℃时,A材料的电阻率为,电阻温度系数为,B材料的电阻率为,电阻温度系数为。用A、B两种材料制成横截面积为S,长度分别为L1和L2的导线,将两段导线串联成一个导体,S、L1、L2均不随温度变化。当L1、L2满足 关系时,导体的电阻在0℃附近不随温度变化,若使该导体的电阻等于R,则L1、L2与R的关系式为 。
3.(2025·北京门头沟·一模)某同学想要测量一段均匀材料金属丝的电阻率,已知待测金属丝电阻约为。
(1)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了以下相关器材:
A.电池组(3V,内阻约1)
B.电流表(0~3A,内阻约0.025)
C.电流表(0~0.6A,内阻约0.125)
D.电压表(0~3V,内阻约3k)
E.电压表(0~15V,内阻约15k)
F.滑动变阻器(0~20,额定电流1A)
G.滑动变阻器(0~1000,额定电流0.3A)
H.开关,导线
实验时应选用的电流表是 ,电压表是 ,滑动变阻器是 。(填写各器材的字母代号)
(2)为使电阻的测量结果尽量准确,且金属丝两端的电压从零开始变化。以下实验电路符合要求的是 。
A. B.
C. D.
(3)实验中改变滑动变阻器滑片的位置,读取多组电压、电流值,并描绘出图线,如图所示。若图线的斜率为,金属丝的长度为,直径为,则金属丝电阻率的表达式为 。(用表示)
(4)某同学认为,在不改变电路结构的基础上,可以通过改变金属丝长度,并利用某一电表测得的数据,作出相应的图像,进而通过图线的斜率求得金属丝的电阻率。请简要说明实验方案,并用斜率表示金属丝的电阻率。(需要的其他物理量可自选符号表示)
4.(2025·湖北·一模)实验小组测量一盘铜导线的电阻及电阻率,标签标注长度为100m,实验室提供以下器材:
A.螺旋测微器
B.多用电表
C.电流表A(0~200mA,内阻约为)
D.电压表V(0~3V,内阻约为)
E.滑动变阻器()
F.滑动变阻器
G.电源E(电动势为3.0V,内阻不计)
H.开关、若干导线
(1)将铜导线一端拨去绝缘层,用螺旋测微器在不同位置测量铜导线的直径,某次测量时,螺旋测微器示数如图甲所示,则该铜导线直径d= mm。
(2)用多用电表电阻挡粗测铜导线的电阻如图乙所示,导线电阻约为 。
(3)用伏安法测量铜导线电阻时,要求电流表示数从零开始测量,滑动变阻器应选 (填器材前面的序号)。将实验器材如图丙所示连接成实验电路,用笔划线代替导线完成电路连接 。
(4)连接电路无误,实验得到多组数据,将所测电压表读数U和电流表读数Ⅰ,作出伏安特性曲线如图丁所示,则铜导线电阻R= 。铜导线电阻率 (保留一位有效数字)。
(5)用伏安法测出的电阻及电阻率均比真实值 (选填“大”“小”或“相等”)。
5.(2025·广东广州·一模)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分相关内容,请完成以下填空。
(1)如图甲为“测量金属丝的电阻率”实验的实物图。已知待测电阻阻值小于10Ω,电压表内阻约为3kΩ,电流表内阻约为0.6Ω。闭合开关S1前,滑动变阻器的滑片P应滑到 (选填“a”或“b”)端;实验时,为使待测电阻的测量值更接近真实值,应将S2拨向 (选填“c”或“d”)端。
(2)如图乙,“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,某同学研究合力F与分力F1、F2的关系。保持分力F1的大小和方向不变,F2的大小不变,F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到180°的过程中,合力F的变化情况可能符合图丙中的 。
(3)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,选取原、副线圈匝数分别为800和400,但是可拆变压器的“横梁”铁芯没装上;当原线圈接入12V的交流电时,副线圈输出电压U可能满足( )
A.0V<U<6V B.U=6V C.6V<U<12V D.U=24V
6.(2025·广东深圳·一模)实验小组的同学测量一段阻值约为,粗细均匀金属丝的电阻率。
(1)实验小组的同学采用图1所示的电路图,图2是测量的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据图1所示的电路图,补充完成图2中实物间的连线 。
(2)测量出金属丝直径为、长度为,电压表示数为,电流表示数为,则该金属丝电阻率测量值的表达式 。仅考虑电流表和电压表内阻引起的误差,该测量值 真实值(选填“大于”或“小于”)。
(3)在测量另一根阻值未知的金属丝电阻率时,实验小组的同学将电流表换成了量程为的毫安表,依据图1连接了电路,调整滑动变阻器后保持的阻值不变。然后,将电压表右侧导线分别接在点和点,读出相应的电压表和毫安表示数,记录在表格中。根据这两组数据,同学们认为将电压表右侧导线接在点比接在点实验误差更小。请判断他们得出的结论是否正确,并说明理由 。
接点
接点
0.8
0.9
84
83
7.(2025·北京延庆·一模)为测量某金属丝的电阻率,小明同学设计了如图甲、乙所示的两种实验方案,已知该实验选用的电源可视为内阻不计的理想电源。
(1)小明先进行了如图甲方案的测量。
①他首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度L=50.00cm,再利用螺旋测微器测金属丝的直径,示数如图所示,则金属丝直径的测量值d= mm。
②小明闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于 端。(选填“左”或“右”)
③实验过程中,小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置,并依次记录了两电表的测量数据如下表所示,其中5组数据的对应点他已经标在如图所示的坐标纸上,请你标出余下一组数据的对应点,并画出U−I图线 ,根据图线求得金属丝的阻值R= Ω。
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
0.90
1.20
1.50
1.80
2.10
2.40
I/A
0.18
0.24
0.31
0.37
0.43
0.49
④利用甲方案测得的金属丝的电阻率ρ= Ω⋅m。
(说明:③、④计算结果保留两位有效数字)
(2)小明又进行了如图乙方案的测量,实验中闭合开关S后,他可以通过改变接线夹(即图乙中滑动变阻器符号上的箭头)接触金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长度,并通过改变电阻箱接入电路中的阻值,保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据,并在R−L坐标系中描点连线,作出R−L的图线,如图所示。请用金属丝的直径d、R−L图线斜率的绝对值k和必要的常数,写出该金属丝电阻率测量值的表达式 ρ= 。
(3)电表的内阻可能对实验产生系统误差。
①若采用甲方案,电阻率的测量值 真实值(选填“大于”或“等于”或“小于”),原因是: 。
②若采用乙方案,电阻率的测量值 真实值(选填“大于”或“等于”或“小于”),原因是: 。
8.(2025·北京石景山·一模)用实验室提供的器材测量一种金属电阻丝的电阻率。
(1)先用多用电表电阻挡粗测金属电阻丝的阻值。
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔,选择“10”倍率的电阻挡;调节欧姆调零旋钮使指针指在右侧0刻度线;
②将红、黑表笔分别与金属电阻丝的两端相接,指针指在如图甲中虚线a的位置。为了能获得更准确的测量数据,应将电阻挡调整到 (选填“1”或“100”)倍率;然后进行 (选填“欧姆”或“机械”)调零。
③调整后指针指在图中虚线b的位置,则该金属电阻丝阻值的测量值是 Ω;
(2)现有电源(电动势E为3.0V,内阻不计)、开关和导线若干,以及下列器材。
A.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω)
B.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
C.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流2A)
D.滑动变阻器(0~200Ω,额定电流1A)
为减小误差,电压从零开始可调,滑动变阻器应选 。图乙是测量该电阻丝实验器材的实物图,图中已连接了部分导线,还有两根导线没有连接,请补充完成 。
9.(2025·辽宁葫芦岛·一模)在“金属丝电阻率的测量”的实验中:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,某次测量示数如图1所示,金属丝直径 mm。
(2)按图2所示的电路测量金属丝的电阻。将单刀双掷开关分别打到处和处,通过观察分析,发现电压表示数变化更明显,由此判断开关打到 (填“”、“”)处时进行实验系统误差较小。
(3)为了消除系统误差,设计用电流计G和电阻箱替代V,电路如图3所示。为电阻箱阻值读数,为A示数,为G示数。实验绘制出了图像是如图4所示直线,斜率为,纵截距为。则 。
10.(2025·山东淄博·一模)磁阻效应是指某些材料的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。如图甲为某磁敏电阻在室温下的电阻——磁感应强度特性曲线,其中、分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值。实验器材如下:
A.磁敏电阻,无磁场时阻值
B.滑动变阻器,总电阻为
C.电流表A,量程3mA,内阻未知
D.电压表V,量程,内阻为
E.直流电源,电动势,内阻不计
F.定值电阻
G.开关,导线若干
(1)待测磁场磁感应强度大小约为,选择一个合理的定值电阻 (选填“”“”“”);
(2)为使测量尽量精确,下列电路图符合实验要求的是___________;
A. B.
C. D.
(3)将该磁敏电阻置于待测匀强磁场中,不考虑磁场对电路其它部分的影响。某次闭合开关后,电压表的示数如图乙所示,此时电压表读数为 V;
(4)进行多次测量,得到电压表读数U和电流表读数,绘出图像如图丙所示,根据图像,进一步分析得到匀强磁场中磁敏电阻的阻值 ,结合图甲可知待测磁场的磁感应强度 T。(结果均保留两位有效数字)
测量电源电动势和内阻
11.(2025·山东潍坊·一模)某实验小组要测量一个特殊电池的电动势E和内阻r(内阻较大且随电流变化),该电池电动势在一定范围内能保持稳定,提供的实验器材有:电压表(量程3V,内阻约)、电压表(量程3V,可视为理想电压表)、滑动变阻器R、定值电阻(阻值)、开关及导线若干。
主要实验步骤如下:
(1)连接器材:根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图补充完整 。
(2)调节滑动变阻器,记录多组电压表的读数和电压表的读数,通过计算机描点作图得到该电池的曲线,如图丙所示。由此可知该电池的电动势为 V;当电压表的读数时,该电池内阻为 。(结果均保留2位有效数字)
(3)实验中因电压表内阻的影响,测得电池的内阻会比实际值 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)若将该电池与一个阻值为的电阻串联组成闭合电路,该电阻消耗的功率约为 W(结果保留2位有效数字)。
12.(2025·天津红桥·一模)按实验要求填空:
甲图中的实验器材参数如下:
待测电流表A(量程)
电阻箱(最大阻值)
滑动变阻器(①最大阻值 ②最大阻值)
电源E(①电动势为,内阻很小 ②电动势为,内阻很小)
(1)半偏法测电流表内阻的电路如图甲所示,测量方法是:先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表的指针满偏;保持的阻值不变,闭合,调节电阻箱,使电流表的指针半偏,此时电阻箱的示数为。尽量减少系统误差,则滑动变阻器选择 (选填“①”或“②”),电源E选择 (选填“①”或“②”),电流表A内阻的测量值为 (结果保留三位有效数字)Ω,测量值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)将该电流表A改装成量程为的电流表,应给电流表A (选填“串联”或“并联”)一个电阻,则改装后的电流表的内阻为 (电流表A的内阻用“”表示)。
(3)测量一节废旧干电池的电动势E和内阻r,利用改装后的电流表和其它实验器材设计了如图乙所示的电路。在实验中,多次改变电阻箱阻值,记录多组数据,画出图像为一条直线(如图丙),由图中数据计算出该电池的电动势 (结果保留三位有效数字)V,内阻 (结果保留三位有效数字),如果没有考虑到电流表内阻的影响,电源电动势E的测量值将会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
13.(2025·天津宁河·一模)某实验小组尝试测量某款电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
(1)某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作,实验时发现,大范围移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数变化都不明显,该同学在思考后将的定值电阻串入电路中,如图 (选填“乙”或“丙”),解决了这一问题。
(2)多次调节滑动变阻器的阻值,读出相应的电压表和电流表示数和,用测得的数据描绘出如图丁所示的图像,则该电池的电动势E= V,内阻r0= Ω(结果均保留两位有效数字)。
14.(2025·天津和平·一模)某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻,实验室提供下列仪器:
A.待测电池组(电动势约为3V,内阻约为10Ω)
B. 电压表V (量程0~1.5V, 内阻为1000Ω)
C. 电流表A(量程为0~3A, 内阻为0.5Ω)
D.定值电阻
E、电阻箱R1(0~999.9Ω)
F、滑动变阻器R2(0~2000Ω)
G、导线及开关
(1)同学们根据提供的器材,设计了如图甲所示的a、b两种测量电路,经讨论后认为a测量电路不合理,应选b测量电路。请说明a测量电路不合理的原因: 。
(2)选用b图进行实验,将测量数据的单位统一成国际单位,根据记录数据作出如图乙所示的图像(U为电压表的示数,R1为电阻箱的阻值),若测得图线纵截距为b,图线斜率k,则电池组电动势E = ;内阻r = 。(忽略系统误差的影响)
15.(2025·辽宁·一模)学校实验小组同学通过网络了解到某国产新能源汽车电池采用的是刀片电池技术,他们找到一块拆解出来的电芯,测量其电动势E和内阻r。
(1)实验前,要想预测一下电池的内阻,用调好的多用电表欧姆挡来进行测量,这么做是否合适?请说明理由 。
(2)该实验小组设计了如图甲所示的电路图,并完成了如下的操作:
组装好实验器材后,将电阻箱的阻值调到最大,开关闭合,减小电阻箱的阻值,读出电压表的示数U及相应的电阻箱示数R,反复调节,记录多组实验数据;
根据测量数据,作图线,如图乙所示,测得图线斜率为k,截距为b。若电压表视为理想电表。则该电源电动势 ;内阻 。(用、k、b表示)。
(3)若考虑电压表内阻的影响,上述实验得到的电动势和其真实值相比 (选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。
16.(2025·广东深圳·一模)某同学做“测量电源的电动势和内阻”实验,设计了如图(a)所示实验电路图,,起保护电源作用。实验步骤如下:
(1)实验前,应该把电阻箱的阻值调至 (填“最大”或“最小”),把电阻箱的阻值调至 (填“最大”或“最小”),以确保电流或电压不超过电流表或电压表的量程。
(2)该同学闭合开关之后,再把闭合于1处,多次调节电阻箱的选择旋钮,同时记录下每次电阻箱的阻值和电流表A的示数I,再把示数I换算为倒数,描绘得到如图(b)所示的的图像,可求得电源电动势 V,内阻 Ω。(结果均保留2位有效数字)
(3)该同学又再把闭合于2处,多次调节电阻箱的选择旋钮,同时记录下每次电阻箱的阻值和电压表V的示数U,则应对实验数据作什么换算?为使图像更直观,应以什么物理量为坐标画图像,来计算电源电动势和内阻? 。
(4)步骤(2)中,内阻测量值 (填“偏大”或“偏小”),步骤(3)中,内阻测量值 (填“偏大”或“偏小”)。
17.(2025·浙江宁波·一模)
(1)小陈所在小组对水果电池非常感兴趣,他们用图(a)中电路测量西红柿电池的电动势和内阻。
其中电源是西红柿上插有宽为的铜片和锌片,两金属片平行正对间距,插入深度为。电流表用多用电表的档(阻值为),电阻箱。某次测量,电阻箱阻值为,电流表指针偏转如图(b)所示,读数为 mA,多次实验,把记录的数据描在图像中并用直线拟合,获得图(c),则由图像求得西红柿电池的电动势为 V,内阻为 Ω(两空计算结果均保留2位有效数字)。
(2)小明同学按下面电路图“探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系”,其中A、B两个电容器完全相同。步骤如下:
①取一个电容器和电压表相连,把开关接1,用一节干电池给充电,可以看到充电后两极板具有一定的电压,记为。
②把开关接2,使另一个相同的但不带电的与并联。希望可以看到电压表示数变为的一半。
③继续实验,希望看到电压表示数继续减半。操作步骤已被打乱,分别为a.把开关接2;b.断开和2;c.闭合;d.断开,正确操作顺序为 (填“A”、“B”或“C”)。
A.bcda B.cbda C.cdba
④不断重复步骤③,小明读出电压表示数依次为、、、,记录在表中。
。。。。。。
1.50
0.65
0.25
0.10
。。。。。。
理论上每次电压值应该减半,看表分析实际数据与理论值出现差异的最大可能原因:
18.(2025·山东青岛·一模)某实验小组要测量某型号电池的电动势和内阻,该电池的电动势约为,内阻约为,实验室提供了下列器材:
电流表G(量程,内阻未知)
电阻箱(总阻值为,额定电流为)
电阻箱(总阻值为,额定电流为)
滑动变阻器(最大阻值约为,额定电流为)
滑动变阻器(最大阻值约为,额定电流为)
开关2个,导线若干
(1)先用图甲所示电路测量电流表的内阻:
①滑动变阻器应该选取 (选填“”或“”);
②断开开关、,连接好电路,将滑动变阻器的滑片滑至 端(选填“左”或“右”);
③闭合开关,调节,使电流表的指针满偏;
④保持的滑片位置不变,再闭合开关,将电阻箱的阻值调为时,电流表的示数为,则电流表的内阻 ,电流表内阻的测量值较其真实值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)按图乙所示电路图连接电路,将电阻箱的阻值调为,再闭合开关、,多次调节电阻箱,记录每次电阻箱的阻值及对应的电流表的示数,作出图像如图丙所示,则该型号电池的电动势 ,内阻 。(结果均保留1位小数)
19.(2025·河北廊坊·一模)某物理小组利用如图所示的装置做“测量电源的电动势和内阻”实验时,现有器材:
待测电源约为,内阻约为);
标准电源为,内阻不计);
两个灵敏电流表(量程为,内阻为);
定值电阻(阻值约为);
两个电阻箱(最大阻值);
滑动变阻器(最大阻值);
开关,导线若干。
(1)把其中一个灵敏电流表与一电阻箱并联改装成量程为的电流表,则需调节电阻箱的阻值为 ;
(2)按照如图所示电路图安装器材,滑动变阻器的滑片置于最左端,闭合开关后,调节电阻箱的阻值,灵敏电流表的指针无偏转,测得此时电流表的读数为,电阻箱的读数为,则的阻值大小为 ;
(3)调节滑动变阻器滑片的位置,同时调节电阻箱的阻值,再次使灵敏电流表的指针无偏转,测得此时电流表的读数为,电阻箱的读数为,根据上述测量数据可计算得到待测电源的电动势为 ,内阻为 。
20.(2025·河北张家口·一模)在进行测定干电池电动势和内阻实验时,实验组3位同学各设计了一种实验方案,对应实验器材如下:
方案1
方案2
方案3
(1)如图甲所示为方案1的电路图及实验过程中某次测量时电流表指针的偏转情况,电流表示数为 A。
(2)请在图乙中将设计方案2的器材连接成实验电路 。
(3)设计方案3的同学描绘出了如图丙所示的图线,该图线是以 (选填“I”“”或“”)为纵轴进行描绘的。
(4)实验后三位同学对实验误差进行分析讨论,认为由于电表内阻未知,三个方案均存在误差,这种误差属于 (选填“偶然”或“系统”)误差,但方案 (选填“1”“2”“3”“1和2”“1和3”或“2和3”)中电源电动势的测量值无偏差,内阻的测量值 (选填“偏大”或“偏小”)。
多用表的使用
21.(2025·北京房山·一模)(1)使用多用电表欧姆挡测量某电阻阻值时,下列说法正确的是__________。
A.测量时,不需要把该电阻与电路断开进行测量
B.测量时,发现指针非常靠近欧姆挡的零刻线,应将选择开关拨至倍率较大的挡位
C.更换挡位测量电阻阻值时,必须将红、黑表笔短接,重新进行欧姆调零
(2)若某次测量使用欧姆挡为“×10”挡,则图甲中电阻的测量值R= Ω。
(3)某同学利用图乙所示电路图研究电容器的充、放电过程。开关S接1,电容器充电,充电完毕后将开关S由1拨至2,电容器放电。
①图丙是电容器放电过程中电流Ⅰ随时间t变化的图像,试估算在0.2s时间内电容器放电的电荷量为 。
②图丁是电容器放电过程中电压U随时间t变化的图像。电容器放电瞬间开始计时,此时电压传感器记录数据为Um,U-t图像与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C= 。(用题中已知物理量Um、R和S0表示)
22.(2025·天津南开·一模)导电胶条广泛应用于电话、电子表、计算器、仪表等产品的液晶显示器与电路板的连接。某实验小组测量某导电胶条的电阻。实验过程如下:
(1)固定导电胶条,将多用电表的选择开关旋转至欧姆“×100”挡,欧姆调零后,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“×10”、“×1k”),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所示。测量值为 Ω。
(2)实验小组设计电路进一步精确测量导电胶条的阻值,实验室提供了以下器材:
A.待测导电胶条
B.电压表V(量程0~1V、内阻rV=300Ω)
C.电流表A1(量程0~3A、内阻rA1约为1Ω)
D.电流表A2(量程0~30mA、内阻rA2约为5Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω)
F.滑动变阻器R2(0~1kΩ)
G.定值电阻
H.电源(电动势3V、内阻不计)、开关,导线若干
实验时,要求尽可能的减小实验误差,且要求电表的示数从零开始调节。
①实验中,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(选填器材前面的字母代号)
②选取合适的器材,请将设计的电路画在图乙虚线框中,并在电路图上标出所选用的相应的器材符号,导电胶条用“”表示 。
③改变滑动变阻器滑动触头的位置,读取多组电压表和电流表的示数U和I,作出U-I关系图如图丙所示,根据图像中的数据可求得导电较条的阻值为Rx= Ω。(保留两位有效数字)。
23.(2025·山东菏泽·一模)物理兴趣小组设计的简易欧姆表电路如图所示,该欧姆表具有“×1Ω”和“×10Ω”两种倍率。器材如下:
A.干电池组(电动势,内阻不计)
B.电流计G(满偏电流 ,内阻
C.定值电阻(阻值未知)。
D.滑动变阻器R (最大阻值为200Ω)
E.开关S,红、黑表笔各一支,导线若干
(1)图中 A 为 (选填“红”或“黑”)表笔;选用“×1Ω”挡位时开关 S 应 (选填“闭合”或“断开”)。
(2)若欧姆表中间刻度为30Ω,则定值电阻
(3)将开关S闭合,红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R,使电流计达到满偏电流。在红、黑表笔间接入待测电阻,电流计指针指向 6mA 的位置,则待测电阻 Ω。
24.(2025·北京丰台·一模)(1)某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻。当选用“×10”挡测量时。指针的 偏转情况如图所示,为减小测量误差,请你选择正确的实验操作并排序 。
A.将红黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮,使指针指在最左侧刻线
C.调节欧姆调零旋钮,使指针指在最右侧刻线
D.将选择开关调至"×1"挡
E.将选择开关调至"×100"挡
(2)某同学探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时,得到的实验数据如表格所示。
原、副线圈匝数比
0.5
2
2
4
8
16
原、副线圈电压比
0.57
2.27
2.30
4.50
9.28
18.50
分析表格内数据,发现 没有严格等于 ,则可能的原因有 。
A.线圈通过电流时会发热
B.铁芯在交变磁场的作用下会发热
C.交变电流产生的磁场没有完全局限在铁芯内
D.此变压器为理想变压器
(3)在测量某定值电阻的电阻率实验中,部分电路按照图1连接。由试触a点改为试触b 点时,发现电压表的示数变化较大,电流表的示数变化不明显,为了减小测量误差,电压表右端接在 点 ( 填 “a”或“b”)。某同学用图2所示的实物电路测录定值电 Rx 的电阻率。闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 。
25.(2025·青海海南·一模)某同学欲将内阻为2.5Ω、量程为200mA的电流表改装成多倍率欧姆表,改装后,将欧姆表选择开关转到“”挡时,中值电阻为15Ω;选择开关转到“”挡时,中值电阻为150Ω。可选用的器材还有:滑动变阻器(最大阻值为20Ω),定值电阻(阻值大小未知),电池(电动势为3V,内阻为0.5Ω),电池(电动势为30V,内阻为1.5Ω),红、黑表笔,单刀双掷开关和导线若干。实验电路图如图甲所示。
(1)由图甲可知,A是 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)欧姆表改装好后,若将开关K掷向a端,则对应欧姆表的倍率是 (填“”或“”);欧姆调零后,接入电路的电阻 。然后,将开关K掷向b端,红、黑表笔短接,发现电流表指针恰好满偏,则定值电阻 。
(3)若将电流表刻度更换为“”挡欧姆表的刻度,则图乙表盘上50mA处的刻度应更换为 Ω。
26.(2025·江苏常州·一模)小明在做实验时,发现一个色环电阻的外漆脱落,如图1所示,于是用多用电表测量该电阻。
(1)正确的操作顺序是 。
A.把选择开关旋转到交流电压最高挡
B.调节欧姆调零旋钮使指针到欧姆零点
C. 把红黑表笔分别接在两端,然后读数
D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触
E. 把红黑表笔插入多用电表“+、-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0
(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图2所示,则 。
(3)小林认为用多用电表测量电阻误差较大,采用伏安法测量。图3是部分连接好的实物电路图,请用电流表内接法完成接线并在图3中画出 。
(4)小林用电流表内接法和外接法分别测量了该色环电阻的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到图上,如图4所示。请你选择一组合理的数据点,求出该色环电阻的电阻为 (结果保留两位有效数字)。
(5)因电表内阻影响,小明认为电阻测量值偏小,你认为小明的想法正确吗?请简述理由。 。
27.(2025·山西忻州·一模)某实验小组利用实验室器材,将一个量程的微安表改装成了一个具有双量程的电流表和双倍率的欧姆表。
(1)首先用图甲的电路测量微安表的内阻,主要步骤如下:
①将(总电阻)的滑动触头调到最左端,调为;
②闭合开关,调节,让微安表指向;
③保持不变,调节,当的电阻为时,微安表的示数为;
④可认为微安表的内阻 。
(2)将微安表改装成量程分别是“”和“”的电流表,电路如图乙所示:
①图中, ;
②将S置于“1”时,电流表量程为 。
(3)将微安表改装成倍率分别为“×10”和“×100”的双倍率欧姆表,电路如图乙所示。其中,内阻忽略不计:
①“”孔内应插 表笔(选填“红”或“黑”);
②将S置于“2”时,正确操作后微安表指针指在处,则待测电阻的阻值为 。
28.(2025·福建泉州·一模)某同学要测量一个未知电阻的阻值,其主要实验步骤如下:
(1)先用多用电表的“×10”挡位测量其阻值,按正确操作后指针示数如图甲所示,其读数为 Ω;
(2)为了更准确测量,该同学设计了如图乙所示的电路进行测量,已知定值电阻;
(3)根据图乙将图丙的实物图补充完整;
(4)正确连接好实物电路后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,记录电压表和的多组示数和,并作出图像如图丁,若不考虑电压表内阻的影响,算出电阻 Ω(结果保留三位有效数字);
(5)若考虑电压表内阻的影响,则的测量值 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
29.(2025·内蒙古呼和浩特·一模)(1)某同学要测量某一电阻,他先用多用电表进行测量,他选用的欧姆挡倍率为“×100”,如图(a)所示,其测量结果为 kΩ(保留两位有效数字)。
(2)他为了精确测量该电阻的阻值,设计了如图(b)所示电路,闭合开关S1,单刀双置开关接1时,调节R1、R2使电表有合适读数,读得电压表和电流表的示数分别为U1、I1;保持R1、R2不变,当单刀双置开关接2时,读得电压表和电流表的示数分别为U2、I2。则该电阻Rx= (用上述物理量符号表示)。
(3)在此实验中,电表的内阻对测量结果 (选填“有”、“无”)影响。
30.(2025·河北石家庄·一模)某实验小组要测量一段长为L、直径为d的合金丝电阻率。
(1)先用多用电表粗测合金丝电阻,使用欧姆挡测量电阻时,下列说法正确的是( )
A.测量者需用手分别将两支表笔与合金丝两端捏紧以避免虚接
B.选择倍率并正确操作后,表针在刻度盘中央附近读数时误差更小
C.表针偏角过大,应将选择开关调到倍率较高的挡位
(2)粗测合金丝电阻时,将选择开关调到“×1”挡,指针位置如图甲所示。为精确测量合金丝电阻,可采用实验室提供的以下器材进行测量。
滑动变阻器(阻值范围为0~5Ω);
电流表A(内阻约为1Ω);
电压表V(内阻约为3kΩ);
电源、开关及导线若干。
①为尽可能多测量几组数据,该小组设计了如图乙所示的电路,请补充完整图乙的电路连线 。
②连接好图乙的电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端。实验时,测得多组电压U和电流I,并做出U-I图像如图丙所示。测得合金丝接入电路的长度L=0.8m,直径d=0.4mm,则合金丝电阻率ρ= Ω·m。(结果保留两位有效数字)
(3)小组同学还设计了如图丁所示电路测量该合金丝(图中ab为合金丝)电阻率,稳压源的输出电压恒为U0,定值电阻的阻值为R,根据多次实验测出aP长度x和对应的电压表的示数U,作出U-x图线为一条斜率为k的直线,则合金丝的电阻率ρ= 。(用题中的符号k、R、d、U0、L表示)
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