内容正文:
专题16 电学实验
测量导体的电阻率
1.(2025·湖北·三模)某段导体是由横截面相同、材料不同的两段导体。无缝连接而成,电阻率ρ₁已知,L₂的电阻率ρ₂未知。
(1)先用螺旋测微器测量其直径,如图甲所示,其读数d=___________mm。
(2)为了测量L₂的电阻率ρ₂,兴趣小组同学只有一只内阻较大的电压表,于是设计了如图乙所示电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图丙所示,则导体。的电阻率为___________(用ρ₁表示);
(3)考虑电压表内阻影响带来的误差属于___________(选填“偶然误差”或“系统误差”)。
2.(2025·福建三明·三模)某些磁性材料的电阻率在外磁场作用下发生改变的现象称为磁致电阻效应,利用该效应可以制作磁敏器件。为探究某磁敏器件材料的电阻率随外磁场的变化规律,设计如图甲所示电路。该器件在无外磁场时的阻值为,加磁感应强度为B的外磁场后,阻值变为R,阻值的变化量,相对变化率能反映器件材料电阻率的变化。图中和均为理想电压表,定值电阻,为滑动变阻器,S为开关,E为电源。
(1)按照甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整_____;
(2)不加外磁场,调节使示数为,示数,由此可计算出________;
(3)加外磁场,调节使示数仍为,记录B和示数,计算;
(4)改变B,重复(2)的操作,实验数据如下表,时,电压表示数如图丙所示,读出数据,完成下表,答:①________,②________(②的结果保留2位有效数字);
…
…
①
…
②
(5)由图丁坐标纸上将所缺数据点补充完整后作图可推知,B在范围内,该器件材料的电阻率随B的增大而________填“线性增大”或“非线性增大。
(6)若图甲中为理想电压表,而为非理想电压表,仍利用(4)问表格中的实验数据在图丁坐标纸上作图,则B在范围内,图线的斜率比真实情况________填“偏大”“偏小”或“不变。
3.(2025·海南·三模)磁敏电阻的工作原理基于磁敏效应,即当材料处于磁场中时材料的磁导率(磁导率是材料对磁场的响应程度)会发生变化,从而影响材料的电阻值。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几欧到十几欧)随磁感应强度的变化关系,实验室还提供如下器材:
电源E(电动势4V,内阻未知)
滑动变阻器R1(最大阻值为20Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)
电压表V1(量程为0~3V,内阻约2kΩ)
电压表V2(量程为0~15V,内阻约5kΩ)
电流表A(量程为0~0.6A,内阻1Ω)
开关、导线若干
(1)为了使测量的数据范围更大使磁敏电阻的测量误差最小,将设计电路画在下面方框中(注意:图中要标注所选器材符号)_______。
(2)某次测量时电压表的示数如图1所示,电压表的读数为___________V,电流表读数为0.3A,则此时磁敏电阻的阻值为___________Ω(最后一空保留2位有效数字)。
(3)该实验小组查阅说明书得到该磁敏电阻的阻值RM随磁感应强度B变化的曲线如图2所示,某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器,设计电路如图3所示,电源电动势为E=6V(内阻不计),电路中D为警示用红色发光二极管,发光二极管D的启动(导通)电压为2.0V,即发光二极管两端电压UD≥2.0V时点亮,发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当检测到磁场的磁感应强度B≥0.2T时红灯亮,则定值电阻R的阻值应为___________Ω(结果保留2位有效数字)。
4.(2025·湖南长沙·三模)某实验小组用伏安法测电阻的阻值(约1kΩ),设计了如图1所示电路图(电流表和电压表未画出),已知电源(电动势12V,额定电流2A,内阻约10Ω),滑动变阻器的最大阻值,电流表(量程0~10mA,内阻30Ω),电压表(量程0~10V,内阻约10kΩ)。
(1)为使测量尽可能准确,则电流表应采用________(填“内接法”或“外接法”)。
(2)若采用图1及(1)的连接方式得到电压表、电流表示数如图3、4所示,则________Ω(结果保留1位小数)。
(3)若实验时某同学操作不当,连成了如图2所示的电路图,电流表、电压表按(1)连接,则测量值________(填“>”“=”或“<”)真实值。
5.(2025·甘肃白银·三模)某同学从说明书上查到气敏电阻的阻值随甲醛浓度变化的曲线如图甲所示。为了检验此曲线是否正确,该同学设计了图乙所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值。可供选用的器材如下:
A.电池(电动势为4.5V,内阻不计);
B.电压表(量程为,内阻约为);
C.电流表(量程为,内阻约为);
D.电流表(量程为,内阻约为);
E.滑动变阻器R(最大阻值为);
F.开关、导线若干。
在尽可能减小测量误差的情况下,请回答下列问题:
(1)电流表应选用__________(选填“C”或“D”)。
(2)按图乙所示电路,用笔画线代替导线,补充完成图丙中实物间的连线____。
(3)实验时,将气敏电阻置于密封小盒内,通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度,记录不同甲醛浓度下电表示数,计算出气敏电阻对应阻值,根据实验数据,作出图像,恰好与图甲吻合。
(4)某同学利用该气敏电阻设计了如图丁所示的简单测试电路,用来测定甲醛是否超标。图丁中,电源的电动势为4.5V,内阻不计;F为蜂鸣器,其两端电压大于1.5V时就会发出蜂鸣声,其内阻远大于的阻值;某环境下甲醛浓度标准是,则的阻值为__________。
6.(2025·湖南郴州·三模)伏安法测电阻是最重要的测量电阻的方法。
(1)常规测量方法如图甲所示,无论将P接a还是接b,考虑到电表内阻的影响,该实验都有系统误差,将P接a时,该误差产生的原因是电压表的________。
(2)①小刘同学改进了测量原理测量待测电阻Rx,电路图如图乙所示。其中A电源的电动势和内阻未知,B电源的电动势为E0,G为灵敏电流计(零刻度线在表盘正中央),当闭合开关S1和S2时,调节滑动变阻器R1,使得灵敏电流计不偏转,则此时a点的电势φa和b点的电势φb的关系为φa________φb。(选填“>”“=”或“<”)
②已知灵敏电流计的电流方向从d到b时,电流计向右偏转,当闭合开关S1和S2时,电流计向左偏转,则要使电流计指在正中央,应________。(选填“增大R1”或“减小R1”)
③某次测量,当电流计的读数为0时,电流表的读数为I,则待测电阻为________。
④若电源B的内阻不能忽略,则待测电阻的测量值________真实值。(选填“>”“=”或“﹤”)
7.(2025·福建厦门·三模)某同学用多用电表测出一电阻R0阻值约为2000Ω,为了比较精确地测定该电阻的阻值,现给出下列器材:
A.电压表(量程6V,内阻约为10kΩ)
B.电流表(量程3mA,内阻约为2Ω)
C.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
D.电源(电动势6V,内阻1Ω)
E.电键、导线若干
(1)在如图所示的方框内画出实验的电路图_____;
(2)在实物图中完成其余连线使之成为完整的实验电路_____。
(3)电阻的测量值比真实值 _______(选填“偏大”或“偏小”)。在上面实物图中,开关闭合前滑动变阻器的滑片应先滑至 _____端(填:“左”或“右”)。
8.(2025·辽宁·三模)某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻与定值电阻的阻值。现有的实验器材如下:
A.待测电压表(量程0~3V,未知)
B.待测电阻(约为1000Ω)
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
E.电阻箱
F.电源(电动势为3V,内阻不计);
G.开关,导线若干。
(1)根据实验电路,为尽可能精确测量,滑动变阻器应该选用________。(填器材前字母序号)
(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作:
①先将电阻箱R调至零,先后闭合开关,,调节,至电压表读数恰好如图乙所示,此时电压表示数为________V;
②断开开关;
③调节电阻箱R,记录此时电压表示数U与电阻箱示数R;
④多次改变电阻箱R阻值,重复步骤③;
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
(3)该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示,图形的斜率为k,与纵轴的截距为b根据该图像可计算出电压表内阻________,待测电阻________。(用k、b表示)
测量电源电动势和内阻
9.(2025·重庆·三模)某同学为尽量精确地测量某电源的电动势、内阻以及一待测电阻的阻值,设计了图甲、乙两幅电路图,实验中所采用的电压表和电流表均为非理想表(即要考虑电表内阻对电路的影响)。
该同学首先利用甲电路进行实验:
(1)闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在坐标系中描点作出图像①。
(2)断开开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在同一坐标系中描点作出图像②,则描出的图像是______。
A. B.
C. D.
(3)利用第(2)问中的图像,可知电源电动势______(选用、、表示),待测电阻______(选用、、、、、表示)。
(4)为进一步求得电源内阻的值,该同学利用乙电路继续实验,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,仍记录多组电压表和电流表的示数,所作图像的纵截距为,则该电源的内阻______(选用、、、、、、表示)。
10.(2025·湖北荆州·三模)小李设计了如图甲所示的电路测量太阳能电池的电动势和内阻(电动势约为3V,内阻较小)。实验提供的器材如下:
A、电流表A(量程为3mA,内阻为)
B、电压表V(量程为3V,内阻约)
C、滑动变阻器(最大电阻)
D、定值电阻
E、导线、开关若干
(1)他的同学小明认为该电路不可行,其理由是_______。
(2)请利用上述提供的实验器材在原图甲补全改进后的实验电路。
(3)根据图甲所示设计的电路,电流表A、电压表V的示数分别为I、U,可分析推导出表达式:_______(用、I、U、和电源的电动势E、内阻r表示,忽略电压表分流影响)。
(4)小李调节滑动变阻器测得多组数据,描绘出光照一定情况下电压U与电流I的关系,如图乙,由图像知当输出电流时,U与I成线性关系。则电池电动势_______,在满足U与I成线性关系的条件下,该电池的内阻_______。(结果均保留两位有效数字)
(5)当电流大于1.5mA时,随着电流增大,电池的内阻_______(选填“增大”“减小”“不变”);当电压表的示数为0.5V时,电池的输出功率为_______W(结果保留两位有效数字)。
11.(2025·河北·三模)为测量一节干电池的电动势和内阻,某同学设计了两种实验方案。
方案一:
(1)如图甲所示的电路图中,定值电阻的阻值为,对应的实物图如图乙所示,图乙中仅连接了部分线路,请在答题卡的相应位置补充完整________。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最________端(选填“左”或“右”)。
(3)实验中通过调节滑动变阻器测得7组数据如下表所示。在图丙坐标轴上已标出6组数据点,请在答题卡的相应位置补充剩余1组数据点,并绘制图像________。
0.13
0.17
0.20
0.23
0.27
0.30
0.33
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00
(4)根据图丙中绘制的图像,计算出干电池的电动势为________(结果保留两位有效数字),内阻为________(结果保留一位有效数字)。
(5)若实验中未考虑电压表内阻的影响,测得的干电池内阻会________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
方案二:
(6)该同学改用图丁所示的电路,其中电压表、为非理想电压表,、为滑动变阻器。当调节滑动变阻器使检流计的示数为零时,测得的示数为的示数为,电压表的示数分别为。
再调节滑动变阻器,进行多次测量后,若以为横坐标,以________为纵坐标,所得图像为直线。若直线在纵坐标的截距为,直线的斜率为,则________,________。
(7)与方案一相比,方案二________(选填“能”或“不能”)消除电压表内阻对测量结果的影响。
12.(2025·山西吕梁·三模)某实验小组自制了一个化学电池,想通过实验的方法测出该电池的电动势和内阻。实验器材如下:待测化学电池、毫安表mA(量程为25mA,内阻约1Ω)、电阻箱A(0~9.9Ω)、电阻箱B(0~999.9Ω)、开关S1、开关S2和导线若干。该实验小组设计的电路图如图甲所示。
(1)为了较准确地测出化学电池的内阻,该实验小组打算先测出毫安表mA的内阻,则电阻箱R1应选________(选填“A”或“B”)。断开开关S1和S2,将R1调到最大;闭合开关________(选填“S1”或“S2”),调节R1使毫安表mA的示数为15mA;再闭合开关________(选填“S1”或“S2”),调节R2使毫安表mA的示数为10mA,此时R2=2.2Ω,则可以认为毫安表mA的内阻rg=________Ω。
(2)断开开关S2,调节电阻箱R1的阻值为R,记录多组R和对应的毫安表mA的示数,作出如图乙所示的图像,由图像可知化学电池的电动势为________V(保留2位小数),内阻为________Ω(保留1位小数)。
13.(2025·山东威海·三模)磷酸铁锂电池具有较高的安全性,原材料价格较低,使用寿命长,广泛应用于我国的电动汽车。某实验小组利用下列部分器材测量磷酸铁锂电池的电动势和内阻。
A、磷酸铁锂电池(电动势约为,内阻为)
B、电压表(量程,内阻约为)
C、高精度数字电流表(量程足够大,内阻忽略不计)
D、定值电阻
E、定值电阻
F、滑动变阻器(最大阻值为,额定电流为)
G、开关、导线若干
请回答以下问题:
(1)定值电阻选用________;(选填“”或“”)
(2)在答题卡的方框中画出实验的原理图;
(3)根据实验中测得数据做出的图像如图所示,电源的电动势为________,内阻为________。(计算结果均保留3位有效数字)
14.(2025·山东潍坊·三模)在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中。
(1)图中A代表电流传感器,B代表电压传感器,R为变阻器,为定值电阻。则下面各电路图中,最合理正确的是________。
(2)某次实验得到的电源的U-—I图线,其拟合方程为可得,该电源的电动势______V,内阻______。
(3)根据实验测得的该电源的U、I数据,若令,,则通过计算机拟合得出y-—x图线如图所示,则图线最高点A点的坐标________。
15.(2025·江西九江·三模)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值。已知电池的电动势约为6V,电池内阻和待测电阻阻值均约为10Ω。可选用的实验器材有:
电流表A(量程0~100mA);
电压表V(量程0~6V);
滑动变阻器(阻值0~10Ω);
滑动变阻器(阻值0~400Ω);
开关S一个,导线若干。
实验过程如下:
Ⅰ.设计如图所示的电路图。
Ⅱ.正确连接电路,将R的阻值调到最大,接a,闭合开关,逐渐调小R的阻值,测出多组U和I的值并记录,断开开关。以U为纵轴,I为横轴,得到一条图线。
Ⅲ.接b,其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤,得到另一条图线。
回答下列问题。
(1)滑动变阻器应选用________(选填“”、“”);
(2)接b时,得到一条图线是图中的________(选填“①”、“②”);
(3)根据图线,得电源内阻________Ω,________Ω;(结果均保留一位小数)
(4)若电表不能视为理想电表,则电源内阻r的测量值________(选填“偏大”、“偏小”)。
16.(2025·江西萍乡·三模)某实验小组要测量一款锂电池的电动势和内阻,设计电路图如图甲,电阻箱为,定值电阻的阻值为,电流表内阻不计。
(1)将电阻箱阻值调到最大,闭合开关、,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表的示数为;断开开关,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表的示数仍为,则定值电阻的阻值为___________。
(2)保持闭合、断开,多次调节电阻箱的阻值,获取多组电阻箱阻值及电流表示数的数据,作出图像,则和的关系式为___________(用题中物理量的符号表示),根据图乙,该款锂电池的电动势___________,内阻___________。(计算结果均保留2位有效数字)
(3)本实验中,电动势的测量值与真实值相比___________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。
17.(2025·重庆·三模)某同学用如图甲的电路测量电源的电动势和内阻,并同时描绘电动机的伏安特性曲线。现有实验器材:待测电源、电压表(内阻很大)、电流表(内阻很小)、电阻箱、滑动变阻器、待测电动机(额定电压3V)、开关若干、导线若干。
(1)测电源的电动势和内阻步骤如下:
①断开,闭合,接b;
②调节电阻箱,读出相应的阻值和电压表示数;
③多次测量后,以为横坐标,为纵坐标,作图得到图乙,由此可得电源电动势E=______V,内阻r=_____Ω;(结果均保留2位有效数字)
(2)描绘电动机的伏安特性曲线步骤如下:
①断开S1、S2、S3,先将滑动变阻器的滑片P滑到______(填“c”或“d”)端;
②闭合开关S1,S3接a,调节滑动变阻器,读出电流表、电压表的示数,并记录数据;
③描绘出该电动机的伏安特性曲线如图丙,图线表明:两曲线的临界电压为1.50V。
再将该电动机改接在一电池两端,工作较长时间后,电动势(E=3.00V)保持不变,内阻增大,导致电动机停止转动。电动机停止转动前的瞬间,电动机输出功率约为______W;停止转动后的瞬间,电源的总功率为______W。(结果均保留2位有效数字)
18.(2025·四川宜宾·三模)为尽可能准确测量电源的电动势和内阻,实验室提供有下列器材:
灵敏电流计G(内阻约为150Ω);
电压表V(0~3V,内阻约为10kΩ);
电阻箱(0~9999Ω);
滑动变阻器(0~100Ω,1.5A);
旧干电池一节;
导线、开关若干。
(1)某实验小组先测灵敏电流计的内阻,电路如图甲所示,测得电压表示数为2.40V,灵敏电流计示数为4.00mA,电阻箱旋钮位置如图乙所示,则灵敏电流计内阻为______Ω(结果保留到整数);
(2)实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联,将灵敏电流计的量程扩大为原来的20倍。并连接成如图丙所示的电路测量干电池的电动势和内阻,调节滑动变阻器读出几组电压表和电流计的示数如下表,其对应的图线如图丁所示;
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
/mA
3.00
2.49
2.01
1.51
1.00
(3)由图丁可求得干电池的电动势______V,内阻______;(结果保留到小数点后2位)
(4)从系统误差角度分析:本实验测出的电源电动势与真实值相比______;测出的电源内阻与真实值相比______。(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
19.(2025·福建宁德·三模)小宁同学将新、旧电池混搭使用,发现混搭后电池组的电能似乎消耗得很快,不宜混用。为了弄清新、旧电池不宜混用的原因,小宁利用新、旧电池进行如下实验。实验器材与实验步骤如下:
A.新、旧电池各一个
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电流表(量程,内阻约为)
E.滑动变阻器(阻值范围,额定电流2A)
F.开关与导线若干
(1)小宁设计了图甲所示的电路,在测量新电池时选择量程的电流表进行实验,图乙为某次测量的电流表示数,读数为______A;改变滑动变阻器的阻值测量出多组电流与电压的值,并在丙图中描绘了新电池的图像。
(2)仅将电路中的新电池换成旧电池,重新实验,发现无论怎么改变滑动变阻器的阻值,电流表的指针偏角都很小,无法准确读数,小宁推测可能是电流表量程太大,于是换上量程的电流表,重复(1)操作,顺利完成实验,也在丙图中描绘了旧电池的图像,则旧电池的图线是图丙中的______(选填“A”或“B”),其电动势为______V,内阻为______。(结果均保留三位有效数字)。
(3)若将上述新、旧电池串联后,直接给伏安特性曲线如图丙中C所示小灯泡(额定电压2.8V)供电,试推断该电池组工作效率约为______(结果保留两位有效数字);由此可推测新旧电池不宜混用的主要原因是____________。
20.(2025·重庆·三模)某同学用图1所示电路,测量一组干电池的电动势和内阻。已知该干电池组的电动势约为3V,内阻约为1Ω。为了使移动滑动变阻器的滑片时电压表的读数变化更加明显,在电路中串联了一个定值电阻。除待测电源外,可供选择的实验器材如下:
(a)电流表(量程0~0.6A,内阻忽略不计);
(b)电压表(量程0~3V,内阻很大);
(c)定值电阻(阻值4Ω,额定功率5W);
(d)定值电阻(阻值20Ω,额定功率5W);
(e)滑动变阻器(阻值范围0~40Ω,额定电流2A);
(f)滑动变阻器(阻值范围0~1000Ω,额定电流1A);
(g)开关S及导线若干。
请回答下列问题:
(1)为使实验安全、操作方便并减小误差,定值电阻应选择________,滑动变阻器R应选择________(选填相应器材前的编号)。
(2)图2是该同学实际连接的实物图。移动滑动变阻器R的滑片位置,测得多组电压表读数U和对应的电流表读数I,作出U-I图像如图3所示。通过对实物图的排查,发现U-I图像不是线性关系的原因是多连接了一根导线,则图2中多连接的导线是________(选填“”“”或“”)。通过分析发现,利用所测得的U-I图像也可以达到实验目的,则由图3可得,该干电池组的电动势E=________V,内阻r=________Ω。(结果均保留两位小数)
21.(2025·河北邢台·三模)测量电源的内阻,可供使用的器材如下:
A.待测电源E(内阻约为10 Ω)
B.电源(电动势略大于待测电源的电动势E)
C.灵敏电流计G(量程30 μA)
D.电阻箱(0~99999.9 Ω)
E.电阻箱(0~99.99 Ω)
F.定值电阻
G.均匀金属电阻丝及滑动触头
H.开关、导线若干
(1)实验时采用图甲所示电路,闭合开关,将滑片P与金属电阻丝试触,根据灵敏电流计G指针偏转方向调整P的位置,并________(填“增大”或“减小”)电阻箱R1的阻值,反复调节,直到G表指针不发生偏转,此时金属电阻丝左端接线柱A与滑片P间的电势差________(填“大于”“小于”或“等于”)待测电源E的路端电压。
(2)改变的阻值,用(1)中的方法调节到G表指针不发生偏转,用刻度尺测量滑片P到接线柱A间的距离,记下此时电阻箱的阻值,多次重复上述步骤,根据测得的数据,作出电阻箱的阻值R与对应A、P间距离L的关系图像如图乙所示,测得图线的斜率为k,图线在纵轴上的截距为b,则待测电源E的内阻测量值为________。
(3)实验中,电阻箱应选用________(填序号“D”或“E”)。
(4)请写出由金属电阻丝引起误差的一个原因:________________。
22.(2025·四川成都·三模)某课外活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻,电压表和电流表内阻未知。
(1)按照图甲连接电路,将电阻箱R调到最大值,保持断开,将单刀双掷开关掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列电流表的读数I,作出图像如图乙所示,由图像的斜率和纵轴截距可求出电源电动势和内阻,由于电流表分压的原因,与真实值相比较,电动势测量结果______;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(2)将电阻箱R调到最大值后,闭合开关,将单刀双掷开关掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列电压表的读数U,作出图像如图丙所示,由于电压表分流的原因,与真实值相比较,内阻测量结果______;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)将乙、丙两个图像综合起来考虑,可以避免由于电表内阻带来的系统误差。测得图乙和图丙中图线斜率分别为、,纵轴截距分别为、,则电源的电动势______,内阻______。
23.(2025·福建莆田·三模)某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示电路。
(1)请根据设计的电路图将如图乙所示的实物电路连接完整。
(2)将电阻箱接入电路的电阻调到最大,闭合、,调节电阻箱,使电压表和电流表的指针偏转均较大,记录电压表和电流表的示数及电阻箱接入电路的电阻,由此测得电流表的内阻_____;
(3)断开开关,多次调节电阻箱接入电路的阻值,记录每次调节后电阻箱接入电路的电阻及电流表的示数,某次电流表示数如图丙所示,则这时电路中的电流_____;根据测得的多组、作图像,得到图像的斜率为,图像与纵轴的截距为,则测得电池的电动势_____、内阻_____(用、、表示)。
24.(2025·河南·三模)为了测量某一旧电池组的电动势和内阻,某实验兴趣小组设计了如图甲所示电路图,所用实验器材如下:
旧电池组(电动势约为,内阻约为几十欧姆)
电压表(量程为,内阻)
定值电阻(阻值为)
单刀双掷开关一个,导线若干
(1)根据图甲所示电路图,完成图乙中的实物图连线_____。
(2)实验操作步骤如下:
①将单刀双掷开关与1接通,仅用电压表直接测量电源两端电压,记录电压表示数;
②将单刀双掷开关与2接通,使得电压表与定值电阻串联后接入电源,记录电压表示数;
(3)若测得,的读数如图丙所示,读出_____,由此得出_____V,_____;(保留三位有效数字)
(4)如果电压表的实际内阻大于标称值,最终测出的电池内阻阻值_____(填写“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
25.(2025·安徽·三模)某同学在学校的物理实验室发现一个表盘数字已经模糊不清的电压表,想测量其量程和内阻。
(1)该同学利用图甲中的电路图测量电压表的量程。先将滑动变阻器的滑片滑到最右端,闭合开关后,调节滑动变阻器和电阻箱,保持电流表的示数始终为I=0.2A,当电阻箱阻值为R₁=18Ω时,电压表指针偏转了满偏的,当电阻箱阻值为R₂=43Ω时,电压表指针偏转了满偏的,则电压表量程为U=________V,电流表内阻为=________Ω。
(2)该同学完成上述实验后,用图乙电路图测量电压表的内阻,按照电路图连接实验仪器后,闭合开关S,改变电阻箱阻值,读取多组电压表示数U与电阻箱阻值R,并绘制出图像,如图丙所示,图像斜率为a,纵轴截距为b,已知电源电动势为E,则电压表内阻=________,因电源内阻未知,其对电压表内阻测量________(填“有”或“无”)影响。
26.(2025·陕西宝鸡·三模)某同学欲用下列器材测量一个电源的电动势E与内阻r。
A.待测电源(电动势E约为9V,内阻r未知)
B.电流表A(量程0.6A,内阻未知)
C.电阻箱R(0~999.9Ω)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.单刀单掷开关单刀三掷开关,导线若干
该同学按图甲所示的电路连接器材,按照以下操作进行实验。
(1)由于电流表的内阻未知,该同学采用图甲电路图测量其内阻。闭合开关,将开关先后掷向触点a和b,并调节电阻箱,反复操作后发现当电阻箱电阻时,两种情况电流表示数相同,则电流表的内阻_______Ω。
(2)该同学再利用图甲电路测量电源的电动势和内阻。将开关掷向触点c,闭合开关,多次调节电阻箱,记录下电阻箱的阻值R和电流表的示数I;利用R、I数据绘制图像如图乙所示,则电源的电动势。_______,内阻_______(结果均保留两位有效数字)。
(3)利用该实验方案测出的电源电动势和内阻_______(选填“有”或“无”)系统误差。
27.(2025·贵州黔南·三模)某小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行探究。实验室提供的器材有:
一节干电池(电动势E约1.5V,内阻r较小);
电流表A(量程,内阻较小);
电阻箱R(最大阻值为);
多用电表;
开关一个,导线若干。
(1)按图甲连接好实验电路,改变电阻箱的阻值,记录多组电阻箱的阻值R和电流表的读数I。并绘制了的图像如图乙所示,该图像的斜率为k,纵截距为b,则该电池的电动势__________,内阻__________。
(2)若该实验方案不考虑偶然误差,电源电动势E的测量值与真实值比较__________(选填“偏大”“偏小”或“相等”),电源内阻测量值与真实值比较__________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(3)为减小实验误差,该小组将多用电表的直流电压挡接入图丙所示的电路,改变电阻箱阻值得出多组U、I值,画出图像如图丁所示,图像的横、纵截距分别为、,结合以上实验数据,该电源较为准确的内阻__________(用“b、k、、”中的部分物理量表示)。
28.(2025·云南玉溪·三模)某物理小组利用如图甲所示的装置精确测量电流表内阻、电源电动势与内阻,其中定值电阻阻值为。(结果均用题目中的已知量表示)
实验操作步骤如下:
①根据电路图连接实物图;
②断开,将单刀双掷开关旋至1,记录电流表的示数为;
③断开,将单刀双掷开关旋至2,调节电阻箱,使电流表的示数为,记录此时电阻箱的示数为;
④将单刀单掷开关旋至1,单刀双掷开关旋至2,调节电阻箱,使电流表、的示数相同,记录此时电阻箱的示数为;
⑤保持单刀单掷开关旋至1,单刀双掷开关旋至2,调节电阻箱,记录电流表、的多组数据、。
(1)请根据图甲的电路图,将如图乙所示的实物图用导线补充连接完整。
(2)根据实验操作步骤可知,电流表内阻________,电流表内阻________。
(3)根据⑤步骤中的、数据作出图像如图丙所示,则电源电动势________,电源内阻________。
多用表的使用
29.(2025·辽宁鞍山·三模)如图所示,是某同学设计的多用表电路图。当单刀双掷开关接B时,是一个双量程电流表,其量程分别为1mA和10mA;当单刀双掷开关接A时,是一个双倍率的欧姆表,其倍率分别为“×10”和“×100”。其中使用的实验器材有:
A、干电池E(电动势,内阻忽略不计);
B、定值电阻,;
C、表头G(量程为,内阻);
D、滑动变阻器R最大阻值为1500Ω;
E、单刀双掷开关。则:
(1)接线柱C端应该接______(选填“红”或“黑”)表笔;
(2)定值电阻______;
(3)某同学要测量一个定值电阻的阻值(约为100Ω),实验步骤如下:
①单刀双掷开关接A,单刀双掷开关接______(选填“1”或“2”),将红、黑表笔短接,进行欧姆调零;
②将红、黑表笔接在待测电阻两端,此时表头G的示数为,则该电阻的测量值为______Ω;
30.(2025·重庆·三模)某实验小组设计的欧姆表内部结构可简化成如题图所示的电路。已知电源电动势E=4.5V,内阻r=1.0Ω,电压表满偏电压为3V,内阻RV=3000Ω,滑动变阻器R最大阻值为5000Ω,A、B为两表笔,通过读取电压表V的电压值得到被测电阻的阻值。
(1)使用该欧姆表测电阻时,需要调节滑动变阻器使电压表V满偏,下列操作正确的是( )
A.闭合开关S,两表笔间不接入任何电阻
B.闭合开关S,将两表笔短接
(2)按照正确操作步骤测量某电阻阻值,电压表V指针指在1.5V处,则电阻阻值为_________Ω;
(3)将电压表V刻度线改成电阻刻度线,电阻“0”刻线在表盘__________(选填“最左边”或“最右边”),电阻刻度线是_________(选填“均匀”“左疏右密”或“右疏左密”);
(4)该欧姆表使用较长时间后,电源电动势减小,内阻变大,调节滑动变阻器仍能使电压表V满偏,导致测量值_________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
31.(2025·贵州毕节·三模)电流表的量程为,内阻为。把它改装成如图所示的一个多用电表,其中电流挡有两个量程,分别为和。完成下列问题:
(1)开关S接位置_____(选填“1”或““2”)时是0~20mA挡,图中电阻_____。
(2)开关S接位置3时是欧姆挡,电源的电动势为,内阻为。将A、B表笔短接,调节滑动变阻器完成欧姆调零,接入电路的阻值应为_____。
32.(2025·陕西·三模)某实验小组计划将量程为、内阻的毫安表改装成简易欧姆表并测量电阻的阻值。
实验室提供以下器材:
(1)毫安表(参数如上)
(2)定值电阻若干
(3)滑动变阻器(最大阻值)
(4)电源(标称电动势1.5V,内阻未知)
(5)待测电阻
(6)红表笔、黑表笔、导线若干
实验步骤如下:
(1)按图1所示的电路连接实验器材,其中A表笔应接表笔______(填“红”或“黑”),定值电阻应选______(填“”“”或“”)。
(2)将两表笔短接,调节滑动变阻器,使毫安表指针指向______(填“0mA”“0.5mA”或“1mA”)处。
(3)将待测电阻接入两表笔之间,毫安表指针如图2所示,则待测电阻的测量值______。
(4)经检查,该实验小组发现所用电源的电动势小于1.5V,则该电阻的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)更换电动势为1.5V的标准电源后,在毫安表表盘上标出对应的电阻数值,使此欧姆表的倍率为“”。
(6)按图3所示的电路改装欧姆表,可以将欧姆表的倍率变为“”,则图中阻值为______。
33.(2025·河北石家庄·三模)某同学自制了一个多用电表,电流表、电压表、欧姆表均为双量程,电表电路如图所示,M、N分别接表笔。所用器材如下:
A.电流表G(满偏电流Ig=1mA,内阻Rg =450Ω);
B.定值电阻R1、R2、R3;
C.滑动变阻器R(最大阻值为120Ω);
D.电源(电动势为1.5V,内阻不计);
E.开关S1、S2;
F.表笔两只、导线若干。
(1)将S2接3,S1分别接1、2时为电流表,其量程分别为10mA和100mA,定值电阻R2的阻值为___________Ω。
(2)现将S2接4,S1接2时,欧姆表的挡位为___________(选填“×1”或“×10”);欧姆调零后将待测电阻Rx接在M、N间,发现电流表指针偏转角很小,将挡位换成另一挡位,再次欧姆调零时,滑动变阻器R的滑片应___________(选填“向上”或“向下”)移动;欧姆调零后,电流表G示数为0.60mA,则待测电阻Rx=_________Ω。
(3)将S2接5、S1接1,若R3=55Ω,则此时电压表量程为___________V。
34.(2025·四川乐山·三模)乐山某校科技社团学生以图1所示的电路图组装了一个简易多用电表。图中E是电动势1.5V的电池;R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为360Ω。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,分别为欧姆×100Ω挡,直流电压1V挡和5V挡,直流电流2.5mA挡,还有1个具体数值未知的直流电流挡位。
(1)图1中的B端与_______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)某次测量时该多用电表指针位置如图2所示。若此时B端是与“5”相连的,则多用电表读数为_______;
(3)已知欧姆挡刻度“15”为该表头电流偏转一半的位置,由此可知该多用电表未知直流电流挡是_______mA;
(4)由直流电流挡可以得出R1=____Ω,R2=____Ω
(5)调零后,用该多用电表测某量程为3V的电压表内阻时,电压表指针指到1.0V的位置,那可以推算出欧姆表指针应指到_______(选填5,10,15,20,30,40,50)刻度处。
35.(2025·辽宁·三模)某欧姆表“×1k”挡的内部结构如图甲所示。
(1)图甲中,灵敏电流计(量程未知,内阻Rg=100Ω)、电池(电动势未知,内阻r=0.5Ω)和滑动变阻器R0(总阻值未知),表盘上电阻刻度中间值为“15”,则此欧姆表的内阻为_____kΩ,按正确的操作步骤测某电阻的阻值,表盘示数如图乙所示,则该电阻的阻值约为_____kΩ;
(2)用该欧姆表测量一电压表的内阻时,欧姆表的示数为10kΩ,电压表的示数为4.8V,可知灵敏电流计的量程为0~_____mA;
(3)因长时间使用,欧姆表内电池的电动势下降为8V,内阻升高为2Ω,但仍可欧姆调零,调零后,测得某电阻的阻值为30kΩ,则该电阻的真实值为_____kΩ。
36.(2025·甘肃白银·三模)某实验小组把表头改装成一个有“”与“”挡的电阻表,实验器材如下:
A.表头G(量程为,内阻为)
B.定值电阻、
C.电源(电动势为,内阻不计)
D.滑动变阻器
E.滑动变阻器
F.单刀双掷开关、导线若干
(1)该小组先设计如图甲所示的电路图,将表头改装成量程分别为和的电流表,则________,________。
(2)该小组再按图乙电路将电流表改装成电阻表,接线柱A应接________(选填“红”或“黑”)表笔。
(3)改装后电阻表表盘的中值刻度为“15”,则选择电阻“”挡时,单刀双掷开关应拨到________(选填“1”或“2”)处,此时调零电阻接入电路的阻值是________。
37.(2025·浙江温州·三模)某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了下列器材:
A.多用电表(电压挡量程2.5V,内阻未知);
B.毫安表(量程200mA,内阻为1.20Ω);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器R;
F.电键和导线若干。
根据提供的器材,设计电路如图1所示。
(1)将毫安表与定值电阻改装成电流表如虚线框中所示,改装后的量程为________A;
(2)为了精确测量,图中多用电表的右边表笔P应接到________处(选填“B”或“C”);
(3)闭合电键,调节滑动变阻器滑片,多次记录多用电表的示数U、毫安表的示数I。其中一次测量时多用电表示数如图2所示,其读数为________V。
(4)作图线如图3所示,该干电池电动势________V;内阻________Ω(以上结果均保留三位有效数字)。
38.(2025·河南·三模)如图甲是某同学制作的欧姆表的内部结构图,此欧姆表只有“×10”挡和“×100”挡两个挡位,图乙是对应的表盘,表盘最中央的刻度值为15,其中微安表的量程为600μA,已知电源内阻,微安表的内阻,定值电阻,根据题干条件分析下面问题:
(1)欧姆表的原理。
闭合电键S,对应的欧姆表的挡位为______(选填“×10”或“×100”)挡,可知定值电阻的阻值为______。
(2)电学元件的测量。
①断开电键S,在测量某一阻值的电阻前,应进行欧姆调零,滑动变阻器R接入的阻值为______Ω;
②根据题干条件,如图乙所示,用不同的挡位测某一电阻时,指针位置如图虚线和实线所示,则此电阻的阻值为______Ω;
③用此表测一未知元件,发现指针发生偏转,又回到原位置静止不动,此未知元件可能为______。
A.二极管
B.电容器
C.电感线圈
39.(2025·四川内江·三模)如图所示,是某同学设计的多用表电路图。当单刀双掷开关接B时,是一个双量程电流表,其量程分别为1mA和10mA;当单刀双掷开关接A时,是一个双倍率的欧姆表,其倍率分别为“”和“”。其中使用的实验器材有:
A.干电池E(电动势,内阻忽略不计);
B.定值电阻,;
C.表头G(量程为,内阻);
D.滑动变阻器R最大阻值为);
E.单刀双掷开关、。则:
(1)接线柱C端应该接___________(选填“红”或“黑”)表笔;
(2)定值电阻___________;
(3)某同学要测量一个定值电阻的阻值(约为),实验步骤如下:
①单刀双掷开关接A,单刀双掷开关接___________(选填“1”或“2”),将红、黑表笔短接,进行欧姆调零;
②将红、黑表笔接在待测电阻两端,此时表头G的示数为,则该电阻的测量值为___________;该同学实验时,由于干电池已经使用了较长时间,导致测量结果出现偏差。经测量该电池的电动势为1.4V,内阻为。则被测电阻的真实值为___________。
40.(2025·海南·三模)某实验小组欲将电流表G(量程为0~3mA)改装为欧姆表。实验器材有:电动势为1.5V的干电池1节、滑动变阻器(阻值范围为)等。将它们按如图2所示连接。
(1)将红黑表笔短接,调节滑动变阻器使电流表满偏,此时欧姆表表头内阻为______。
(2)用改装后的欧姆表测量某小功率锗二极管的正向电阻时(该二极管正向电阻,反向电阻极大),应该将改装后的欧姆表的______(选填“红”或“黑”)表笔与二极管的a端相连,电流表示数如图3所示,可得二极管的正向电阻为______(结果保留1位小数)。
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专题16 电学实验
测量导体的电阻率
1.(2025·湖北·三模)某段导体是由横截面相同、材料不同的两段导体。无缝连接而成,电阻率ρ₁已知,L₂的电阻率ρ₂未知。
(1)先用螺旋测微器测量其直径,如图甲所示,其读数d=___________mm。
(2)为了测量L₂的电阻率ρ₂,兴趣小组同学只有一只内阻较大的电压表,于是设计了如图乙所示电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图丙所示,则导体。的电阻率为___________(用ρ₁表示);
(3)考虑电压表内阻影响带来的误差属于___________(选填“偶然误差”或“系统误差”)。
【答案】(1)4.077/4.078/4.079
(2)
(3)系统误差
【详解】(1)直径
根据电阻定律,有
(2)根据欧姆定律,有
联立可得
结合题图可知,导体、的电阻率之比 ,故
(3)电压表内阻影响带来的误差属于系统误差。
2.(2025·福建三明·三模)某些磁性材料的电阻率在外磁场作用下发生改变的现象称为磁致电阻效应,利用该效应可以制作磁敏器件。为探究某磁敏器件材料的电阻率随外磁场的变化规律,设计如图甲所示电路。该器件在无外磁场时的阻值为,加磁感应强度为B的外磁场后,阻值变为R,阻值的变化量,相对变化率能反映器件材料电阻率的变化。图中和均为理想电压表,定值电阻,为滑动变阻器,S为开关,E为电源。
(1)按照甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整_____;
(2)不加外磁场,调节使示数为,示数,由此可计算出________;
(3)加外磁场,调节使示数仍为,记录B和示数,计算;
(4)改变B,重复(2)的操作,实验数据如下表,时,电压表示数如图丙所示,读出数据,完成下表,答:①________,②________(②的结果保留2位有效数字);
…
…
①
…
②
(5)由图丁坐标纸上将所缺数据点补充完整后作图可推知,B在范围内,该器件材料的电阻率随B的增大而________填“线性增大”或“非线性增大。
(6)若图甲中为理想电压表,而为非理想电压表,仍利用(4)问表格中的实验数据在图丁坐标纸上作图,则B在范围内,图线的斜率比真实情况________填“偏大”“偏小”或“不变。
【答案】 500 0.66 0.32 非线性增大 偏小
【详解】(1)[1]按照甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线如图∶
(2)[2]不加外磁场时,示数为,示数为,根据电路关系有,
磁敏器件的电压为
则
(4)[3]根据图丙,当时,示数为。
[4]加外磁场后,调节使示数仍为,此时电流I仍为,磁敏器件的电压为,因此其阻值为
阻值变化量为
相对变化率为
则有
(5)[5]在坐标纸上补充数据点并作图
,
观察B在范围内图线的形状。若图线为直线则是线性增大,若为曲线则是非线性增大。从图中可看出在范围内是非线性增大;
(6)[6]若为非理想电压表,其内阻不是无穷大,会分流,使得测量的偏小,计算出的R偏小,偏小,偏小。在图像中,相同B值下,测量值偏小,图像整体下移,斜率比真实情况偏小。
3.(2025·海南·三模)磁敏电阻的工作原理基于磁敏效应,即当材料处于磁场中时材料的磁导率(磁导率是材料对磁场的响应程度)会发生变化,从而影响材料的电阻值。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几欧到十几欧)随磁感应强度的变化关系,实验室还提供如下器材:
电源E(电动势4V,内阻未知)
滑动变阻器R1(最大阻值为20Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)
电压表V1(量程为0~3V,内阻约2kΩ)
电压表V2(量程为0~15V,内阻约5kΩ)
电流表A(量程为0~0.6A,内阻1Ω)
开关、导线若干
(1)为了使测量的数据范围更大使磁敏电阻的测量误差最小,将设计电路画在下面方框中(注意:图中要标注所选器材符号)_______。
(2)某次测量时电压表的示数如图1所示,电压表的读数为___________V,电流表读数为0.3A,则此时磁敏电阻的阻值为___________Ω(最后一空保留2位有效数字)。
(3)该实验小组查阅说明书得到该磁敏电阻的阻值RM随磁感应强度B变化的曲线如图2所示,某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器,设计电路如图3所示,电源电动势为E=6V(内阻不计),电路中D为警示用红色发光二极管,发光二极管D的启动(导通)电压为2.0V,即发光二极管两端电压UD≥2.0V时点亮,发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当检测到磁场的磁感应强度B≥0.2T时红灯亮,则定值电阻R的阻值应为___________Ω(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)
(2) 1.20 3.0
(3)5.6
【详解】(1)由于本实验要求测量的数据范围更大,则滑动变阻器应选择阻值较小的R1,且滑动变阻器应采用分压式接法,同时由于电流表内阻已知,所以电流表应采用内接法,电压表应选用V1,电路图如图所示
(2)[1]由于电压表量程为0~3V,所以每一小格为0.1V,电压表的读数为1.20V;
[2]根据欧姆定律可得,磁敏电阻的阻值为
(3)当检测到磁场的磁感应强度B≥0.2T时红灯亮,由图可知,磁敏电阻为
根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
4.(2025·湖南长沙·三模)某实验小组用伏安法测电阻的阻值(约1kΩ),设计了如图1所示电路图(电流表和电压表未画出),已知电源(电动势12V,额定电流2A,内阻约10Ω),滑动变阻器的最大阻值,电流表(量程0~10mA,内阻30Ω),电压表(量程0~10V,内阻约10kΩ)。
(1)为使测量尽可能准确,则电流表应采用________(填“内接法”或“外接法”)。
(2)若采用图1及(1)的连接方式得到电压表、电流表示数如图3、4所示,则________Ω(结果保留1位小数)。
(3)若实验时某同学操作不当,连成了如图2所示的电路图,电流表、电压表按(1)连接,则测量值________(填“>”“=”或“<”)真实值。
【答案】(1)内接法
(2)1002.3
(3)=
【详解】(1)由于电流表内阻已知,为使测量尽可能准确,则电流表应采用内接法。
(2)由图3可知
由图4可知
则
(3)图1中滑动变阻器是限流式接法,图2中滑动变阻器与被测电阻并联,移动滑片滑动变阻器的阻值改变,外电阻改变,则也能改变被测电阻两端的电压,若实验时某同学操作不当,连成了如图2所示的电路图,电流表、电压表按(1)连接,电流表是内接法,由于电流表内阻已知,可知由测量值等于真实值。
5.(2025·甘肃白银·三模)某同学从说明书上查到气敏电阻的阻值随甲醛浓度变化的曲线如图甲所示。为了检验此曲线是否正确,该同学设计了图乙所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值。可供选用的器材如下:
A.电池(电动势为4.5V,内阻不计);
B.电压表(量程为,内阻约为);
C.电流表(量程为,内阻约为);
D.电流表(量程为,内阻约为);
E.滑动变阻器R(最大阻值为);
F.开关、导线若干。
在尽可能减小测量误差的情况下,请回答下列问题:
(1)电流表应选用__________(选填“C”或“D”)。
(2)按图乙所示电路,用笔画线代替导线,补充完成图丙中实物间的连线____。
(3)实验时,将气敏电阻置于密封小盒内,通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度,记录不同甲醛浓度下电表示数,计算出气敏电阻对应阻值,根据实验数据,作出图像,恰好与图甲吻合。
(4)某同学利用该气敏电阻设计了如图丁所示的简单测试电路,用来测定甲醛是否超标。图丁中,电源的电动势为4.5V,内阻不计;F为蜂鸣器,其两端电压大于1.5V时就会发出蜂鸣声,其内阻远大于的阻值;某环境下甲醛浓度标准是,则的阻值为__________。
【答案】 C 5.2
【详解】(1)由题图甲知,气敏电阻的阻值范围为
由欧姆定律可得,通过的电流范围为
即
应选用量程为的电流表,故选C。
(2)按图乙所示电路,用笔画线代替导线,补充完成图丙中实物间的连线,如图所示
(4)由题图甲知,当时,气敏电阻的阻值
则有
解得
6.(2025·湖南郴州·三模)伏安法测电阻是最重要的测量电阻的方法。
(1)常规测量方法如图甲所示,无论将P接a还是接b,考虑到电表内阻的影响,该实验都有系统误差,将P接a时,该误差产生的原因是电压表的________。
(2)①小刘同学改进了测量原理测量待测电阻Rx,电路图如图乙所示。其中A电源的电动势和内阻未知,B电源的电动势为E0,G为灵敏电流计(零刻度线在表盘正中央),当闭合开关S1和S2时,调节滑动变阻器R1,使得灵敏电流计不偏转,则此时a点的电势φa和b点的电势φb的关系为φa________φb。(选填“>”“=”或“<”)
②已知灵敏电流计的电流方向从d到b时,电流计向右偏转,当闭合开关S1和S2时,电流计向左偏转,则要使电流计指在正中央,应________。(选填“增大R1”或“减小R1”)
③某次测量,当电流计的读数为0时,电流表的读数为I,则待测电阻为________。
④若电源B的内阻不能忽略,则待测电阻的测量值________真实值。(选填“>”“=”或“﹤”)
【答案】(1)分流
(2) > 减小R1 =
【详解】(1)图甲中“P 接 a”时所用的是“外接法”,此时误差的根源正是电压表有有限内阻并且与待测电阻并联,造成了“电压表分流”。简而言之,电压表并未真正做到“只测电压不耗电流”,从而导致系统误差。
(2)①[1]当灵敏电流计的读数为0时,说明,但由于电流是自a 端经待测电阻 Rₓ 流向 b 端,故
②[2]灵敏电流计从d 到b时指针向右偏,现实际却向左偏(即电流从b到d),说明b点电势偏高。要使电流计回到中央零点,就需“降低”b点电势,故Rx电压要增大,应减小R1。
③[3]电流计读数为0时,待测电阻上的电压为E0,通过待测电阻的电流为I,故待测电阻为
④[4]若电源B具有内阻但此时又无电流流出(因G无偏转),则内阻上没有电流通过,也就没有内电压降,测得 Rₓ 仍等于其真实值,所以待测电阻的测量值=真实值。
7.(2025·福建厦门·三模)某同学用多用电表测出一电阻R0阻值约为2000Ω,为了比较精确地测定该电阻的阻值,现给出下列器材:
A.电压表(量程6V,内阻约为10kΩ)
B.电流表(量程3mA,内阻约为2Ω)
C.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
D.电源(电动势6V,内阻1Ω)
E.电键、导线若干
(1)在如图所示的方框内画出实验的电路图_____;
(2)在实物图中完成其余连线使之成为完整的实验电路_____。
(3)电阻的测量值比真实值 _______(选填“偏大”或“偏小”)。在上面实物图中,开关闭合前滑动变阻器的滑片应先滑至 _____端(填:“左”或“右”)。
【答案】(1)
(2)
(3) 偏大 左
【详解】(1)由题意可知,待测电阻阻值约为2000Ω,电压表内阻约为10kΩ,电流表内阻约为2Ω,相对来说待测电阻阻值远大于电流表内阻,电流表应采用内接法;
由于待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法,实验电路图如图所示
(2)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示
(3)[1]由于电流表采用内接法,由于电流表的分压作用,电压的测量值大于真实值,由欧姆定律可知,电阻的测量值大于真实值;
[2]滑动变阻器采用分压接法,为保护电路开关闭合前滑动变阻器的滑片应先滑至左端。
8.(2025·辽宁·三模)某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻与定值电阻的阻值。现有的实验器材如下:
A.待测电压表(量程0~3V,未知)
B.待测电阻(约为1000Ω)
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
E.电阻箱
F.电源(电动势为3V,内阻不计);
G.开关,导线若干。
(1)根据实验电路,为尽可能精确测量,滑动变阻器应该选用________。(填器材前字母序号)
(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作:
①先将电阻箱R调至零,先后闭合开关,,调节,至电压表读数恰好如图乙所示,此时电压表示数为________V;
②断开开关;
③调节电阻箱R,记录此时电压表示数U与电阻箱示数R;
④多次改变电阻箱R阻值,重复步骤③;
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
(3)该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示,图形的斜率为k,与纵轴的截距为b根据该图像可计算出电压表内阻________,待测电阻________。(用k、b表示)
【答案】(1)C
(2)2.00
(3)
【详解】(1)由题图可知,电路的控制电路采用的是分压式接法,为了保证误差尽可能的小,应选用总阻值小的滑动变阻器。
故选C。
(2)量程为3V的电压表最小分度值为0.1V,所以其读数为。
(3)[1][2] 由欧姆定律可知,电压表示数U与电阻箱阻值R的关系有
整理有
结合题图可知,对于图像,有,
整理可得,
测量电源电动势和内阻
9.(2025·重庆·三模)某同学为尽量精确地测量某电源的电动势、内阻以及一待测电阻的阻值,设计了图甲、乙两幅电路图,实验中所采用的电压表和电流表均为非理想表(即要考虑电表内阻对电路的影响)。
该同学首先利用甲电路进行实验:
(1)闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在坐标系中描点作出图像①。
(2)断开开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电压表和电流表的示数,在同一坐标系中描点作出图像②,则描出的图像是______。
A. B.
C. D.
(3)利用第(2)问中的图像,可知电源电动势______(选用、、表示),待测电阻______(选用、、、、、表示)。
(4)为进一步求得电源内阻的值,该同学利用乙电路继续实验,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,仍记录多组电压表和电流表的示数,所作图像的纵截距为,则该电源的内阻______(选用、、、、、、表示)。
【答案】 B
【详解】(2)[1]闭合开关、,根据闭合电路欧姆定律有
断开开关,闭合开关,根据闭合电路欧姆定律有
图像①对应函数
图像②对应函数
可知,两图像纵轴截距相等,图像②斜率的绝对值大于图像①斜率的绝对值,则第二个选择项满足要求。
故选B。
(3)[2][3]图像①对应函数
则有,
图像②对应函数
结合上述有
解得
(4)[4]将与电源等效为一个新电源,则新电源的电动势
新电源的内阻
根据闭合电路欧姆定律有
解得
图像的纵截距为,则有
结合上述有,
解得
10.(2025·湖北荆州·三模)小李设计了如图甲所示的电路测量太阳能电池的电动势和内阻(电动势约为3V,内阻较小)。实验提供的器材如下:
A、电流表A(量程为3mA,内阻为)
B、电压表V(量程为3V,内阻约)
C、滑动变阻器(最大电阻)
D、定值电阻
E、导线、开关若干
(1)他的同学小明认为该电路不可行,其理由是_______。
(2)请利用上述提供的实验器材在原图甲补全改进后的实验电路。
(3)根据图甲所示设计的电路,电流表A、电压表V的示数分别为I、U,可分析推导出表达式:_______(用、I、U、和电源的电动势E、内阻r表示,忽略电压表分流影响)。
(4)小李调节滑动变阻器测得多组数据,描绘出光照一定情况下电压U与电流I的关系,如图乙,由图像知当输出电流时,U与I成线性关系。则电池电动势_______,在满足U与I成线性关系的条件下,该电池的内阻_______。(结果均保留两位有效数字)
(5)当电流大于1.5mA时,随着电流增大,电池的内阻_______(选填“增大”“减小”“不变”);当电压表的示数为0.5V时,电池的输出功率为_______W(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1),超出了电流表的量程。
(2)
(3)
(4) 2.9 7.3
(5) 增大 0.14/0.13
【详解】(1)由分析可知,电路中的电流最小值
超出了电流表的量程,故该电路不可行。
(2)在电流表A上并联一个小电阻,将电流表量程放大约100倍,补全改进后的实验电路如图所示
(3)根据闭合电路欧姆定律可得
整理得
(4)取坐标和坐标代入上式,可得,
(5)当电流大于1.5mA时,随着电流增大,图像斜率变大,所以内阻增大,当电压表的示数为0.5V时,电流为2.70mA,电池的输出功率为。
11.(2025·河北·三模)为测量一节干电池的电动势和内阻,某同学设计了两种实验方案。
方案一:
(1)如图甲所示的电路图中,定值电阻的阻值为,对应的实物图如图乙所示,图乙中仅连接了部分线路,请在答题卡的相应位置补充完整________。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最________端(选填“左”或“右”)。
(3)实验中通过调节滑动变阻器测得7组数据如下表所示。在图丙坐标轴上已标出6组数据点,请在答题卡的相应位置补充剩余1组数据点,并绘制图像________。
0.13
0.17
0.20
0.23
0.27
0.30
0.33
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00
(4)根据图丙中绘制的图像,计算出干电池的电动势为________(结果保留两位有效数字),内阻为________(结果保留一位有效数字)。
(5)若实验中未考虑电压表内阻的影响,测得的干电池内阻会________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
方案二:
(6)该同学改用图丁所示的电路,其中电压表、为非理想电压表,、为滑动变阻器。当调节滑动变阻器使检流计的示数为零时,测得的示数为的示数为,电压表的示数分别为。
再调节滑动变阻器,进行多次测量后,若以为横坐标,以________为纵坐标,所得图像为直线。若直线在纵坐标的截距为,直线的斜率为,则________,________。
(7)与方案一相比,方案二________(选填“能”或“不能”)消除电压表内阻对测量结果的影响。
【答案】(1)
(2)左
(3)
(4) 1.5 0.5
(5)偏小
(6) b -k
(7)能
【详解】(1)测量一节干电池的电动势和内阻,电压表量程选择,电流表量程选择。根据电路图连接实物图如图所示
(2)S闭合前,为了防止电路中电流过大,滑动变阻器连入电路的阻值应调到最大,结合图甲可知滑动变阻器的滑片应置于最左端。
(3)根据表格中数据,描点连线,且直线尽可能通过更多的点,连线如图所示
(4)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
可知图像的纵截距代表电动势
斜率绝对值代表电源的内阻
结合图像可知。
(5)图甲测量电源内阻采用的是伏安法测电阻中的外接法,由于电压表的分流作用,将使得电源内阻的测量值偏小。
(6)[1]根据图丁,由闭合电路欧姆定律有
所以为纵坐标,以为横坐标,得到的图像为直线。
[2][3]由图像可知。
(7)检流计示数为零时,电表内阻的影响被平衡电路抵消。所以与方案一相比,方案二能消除电压表内阻对测量结果的影响。
12.(2025·山西吕梁·三模)某实验小组自制了一个化学电池,想通过实验的方法测出该电池的电动势和内阻。实验器材如下:待测化学电池、毫安表mA(量程为25mA,内阻约1Ω)、电阻箱A(0~9.9Ω)、电阻箱B(0~999.9Ω)、开关S1、开关S2和导线若干。该实验小组设计的电路图如图甲所示。
(1)为了较准确地测出化学电池的内阻,该实验小组打算先测出毫安表mA的内阻,则电阻箱R1应选________(选填“A”或“B”)。断开开关S1和S2,将R1调到最大;闭合开关________(选填“S1”或“S2”),调节R1使毫安表mA的示数为15mA;再闭合开关________(选填“S1”或“S2”),调节R2使毫安表mA的示数为10mA,此时R2=2.2Ω,则可以认为毫安表mA的内阻rg=________Ω。
(2)断开开关S2,调节电阻箱R1的阻值为R,记录多组R和对应的毫安表mA的示数,作出如图乙所示的图像,由图像可知化学电池的电动势为________V(保留2位小数),内阻为________Ω(保留1位小数)。
【答案】(1) B S1 S2 1.1
(2) 2.32(2.27~2.37) 16.5(14.5~18.5)
【详解】(1)[1]根据半偏法测电流表内阻原理,电阻箱R1应选B;
[2]断开开关S1和S2,将R1调到最大,闭合开关S1,调节R1使毫安表的示数为15mA;
[3][4]再闭合开关S2,调节R2使毫安表的示数为10mA,此时有
可得
(2)[1][2]设待测化学电池电动势为E,内阻为r,根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的斜率为
据图像可知,当时,,代入可得
13.(2025·山东威海·三模)磷酸铁锂电池具有较高的安全性,原材料价格较低,使用寿命长,广泛应用于我国的电动汽车。某实验小组利用下列部分器材测量磷酸铁锂电池的电动势和内阻。
A、磷酸铁锂电池(电动势约为,内阻为)
B、电压表(量程,内阻约为)
C、高精度数字电流表(量程足够大,内阻忽略不计)
D、定值电阻
E、定值电阻
F、滑动变阻器(最大阻值为,额定电流为)
G、开关、导线若干
请回答以下问题:
(1)定值电阻选用________;(选填“”或“”)
(2)在答题卡的方框中画出实验的原理图;
(3)根据实验中测得数据做出的图像如图所示,电源的电动势为________,内阻为________。(计算结果均保留3位有效数字)
【答案】(1)
(2)
(3) 3.20 25.6-43.5
【详解】(1)本实验是测量电源电动势和内阻,由材料可知电源电动势的内阻为,若选用差距过大的定值电阻会使得外电路电阻分压过大,内阻分压小,测量误差变大,所以应选用。
(2)因为电流表的内阻可以忽略不计,电流表不分压,所以选择测量电源电动势及内阻的电流表的内接法,为了保护电路安全,滑动变阻器要采用限流式接法,故电路如图所示
(3)[1][2]根据闭合回路欧姆定律
公式变形得
根据图像可知,图像的纵坐标的截距
图像的斜率
所以
14.(2025·山东潍坊·三模)在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中。
(1)图中A代表电流传感器,B代表电压传感器,R为变阻器,为定值电阻。则下面各电路图中,最合理正确的是________。
(2)某次实验得到的电源的U-—I图线,其拟合方程为可得,该电源的电动势______V,内阻______。
(3)根据实验测得的该电源的U、I数据,若令,,则通过计算机拟合得出y-—x图线如图所示,则图线最高点A点的坐标________。
【答案】(1)c
(2) 2.8V 1.2Ω
(3)1.2
【详解】(1)[1]测电源的电动势和内阻,需要测量路端电压和干路电流,定值电阻是为了保护电路,开关应该接入干路中,故电路图选c;
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律可知
电源的图线其拟合方程为
可得,
(3)[4]若令,
由此可知图线表示电源输出功率随外电阻变化的图线,根据
当时,输出功率达到最大值
故图线最高点A的坐标,
15.(2025·江西九江·三模)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值。已知电池的电动势约为6V,电池内阻和待测电阻阻值均约为10Ω。可选用的实验器材有:
电流表A(量程0~100mA);
电压表V(量程0~6V);
滑动变阻器(阻值0~10Ω);
滑动变阻器(阻值0~400Ω);
开关S一个,导线若干。
实验过程如下:
Ⅰ.设计如图所示的电路图。
Ⅱ.正确连接电路,将R的阻值调到最大,接a,闭合开关,逐渐调小R的阻值,测出多组U和I的值并记录,断开开关。以U为纵轴,I为横轴,得到一条图线。
Ⅲ.接b,其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤,得到另一条图线。
回答下列问题。
(1)滑动变阻器应选用________(选填“”、“”);
(2)接b时,得到一条图线是图中的________(选填“①”、“②”);
(3)根据图线,得电源内阻________Ω,________Ω;(结果均保留一位小数)
(4)若电表不能视为理想电表,则电源内阻r的测量值________(选填“偏大”、“偏小”)。
【答案】(1)
(2)②
(3) 8.3(8.1-8.5均可) 16.7(16.5-16.9均可)
(4)偏小
【详解】(1)由电路图可知,滑动变阻器和待测电阻串联,滑动变阻器起调节电流的作用,如果选择,则电路中的最小电流
电路中的最小电流大于电流表的量程,为了确保能完成实验,因此应该选择最大电阻较大的滑动变阻器。
(2)接a时,电压表测量的是滑动变阻器和待测电阻的总电压;接b时,电压表测量的是滑动变阻器的电压。由于滑动变阻器和待测电阻是串联关系,当电路中电流相同时,总电阻大的电压大,因此接b时,得到一条图线是图中的②。
(3)[1][2]接a时,此时图像中①的斜率即为电源的内阻
接b时,此时图像中②的斜率即为电源内阻和待测电阻的总电阻
待测电阻的阻值
(4)由闭合电路欧姆定律可得电源内阻
如果电表为理想电表,即,此时得到的电源内阻为准确值。若电表不能视为理想电表,即,由以上公式可知,电源内阻r的测量值偏小。
16.(2025·江西萍乡·三模)某实验小组要测量一款锂电池的电动势和内阻,设计电路图如图甲,电阻箱为,定值电阻的阻值为,电流表内阻不计。
(1)将电阻箱阻值调到最大,闭合开关、,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表的示数为;断开开关,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表的示数仍为,则定值电阻的阻值为___________。
(2)保持闭合、断开,多次调节电阻箱的阻值,获取多组电阻箱阻值及电流表示数的数据,作出图像,则和的关系式为___________(用题中物理量的符号表示),根据图乙,该款锂电池的电动势___________,内阻___________。(计算结果均保留2位有效数字)
(3)本实验中,电动势的测量值与真实值相比___________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。
【答案】(1)6.5
(2) 4.5 2.6
(3)相等
【详解】(1)由题知,当闭合开关、,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表的示数为,此时被短接,根据闭合电路欧姆定律有
断开开关,调节电阻箱,当电阻箱的阻值为时,电流表的示数仍为,此时接通,根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
(2)[1][2][3]根据闭合电路欧姆定律有
变形得
可知图像斜率为
解得
图像的纵截距为
解得
(3)若考虑电流表内阻的影响,根据闭合电路欧姆定律可得
变形得
可知图像斜率仍为
本实验中,电动势的测量值与真实值相等。
17.(2025·重庆·三模)某同学用如图甲的电路测量电源的电动势和内阻,并同时描绘电动机的伏安特性曲线。现有实验器材:待测电源、电压表(内阻很大)、电流表(内阻很小)、电阻箱、滑动变阻器、待测电动机(额定电压3V)、开关若干、导线若干。
(1)测电源的电动势和内阻步骤如下:
①断开,闭合,接b;
②调节电阻箱,读出相应的阻值和电压表示数;
③多次测量后,以为横坐标,为纵坐标,作图得到图乙,由此可得电源电动势E=______V,内阻r=_____Ω;(结果均保留2位有效数字)
(2)描绘电动机的伏安特性曲线步骤如下:
①断开S1、S2、S3,先将滑动变阻器的滑片P滑到______(填“c”或“d”)端;
②闭合开关S1,S3接a,调节滑动变阻器,读出电流表、电压表的示数,并记录数据;
③描绘出该电动机的伏安特性曲线如图丙,图线表明:两曲线的临界电压为1.50V。
再将该电动机改接在一电池两端,工作较长时间后,电动势(E=3.00V)保持不变,内阻增大,导致电动机停止转动。电动机停止转动前的瞬间,电动机输出功率约为______W;停止转动后的瞬间,电源的总功率为______W。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1) 4.0 2.0
(2) c 0.15 1.2
【详解】(1)[1][2]断开,闭合,接b,根据闭合电路欧姆定律有
则有
结合图像有,
解得,
(2)[1]滑动变阻器采用分压式,为了确保安全,闭合开关之前,需要使得控制电路输出电压为0,即应先将滑动变阻器的滑片P滑到c端;
[2]图像中,直线表明电阻不变,原因是电压较小,电动机不转动,视为纯电阻。图线上的点与坐标原点连线的斜率倒数表示电动机的电阻,可得
两曲线的临界电压为1.50V,则电动机停止转动前的瞬间电压为1.50V,那么电动机的总功率
电动机的热功率
电动机的输出功率约为
[3]停止转动后的瞬间,电源的总功率。
18.(2025·四川宜宾·三模)为尽可能准确测量电源的电动势和内阻,实验室提供有下列器材:
灵敏电流计G(内阻约为150Ω);
电压表V(0~3V,内阻约为10kΩ);
电阻箱(0~9999Ω);
滑动变阻器(0~100Ω,1.5A);
旧干电池一节;
导线、开关若干。
(1)某实验小组先测灵敏电流计的内阻,电路如图甲所示,测得电压表示数为2.40V,灵敏电流计示数为4.00mA,电阻箱旋钮位置如图乙所示,则灵敏电流计内阻为______Ω(结果保留到整数);
(2)实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联,将灵敏电流计的量程扩大为原来的20倍。并连接成如图丙所示的电路测量干电池的电动势和内阻,调节滑动变阻器读出几组电压表和电流计的示数如下表,其对应的图线如图丁所示;
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
/mA
3.00
2.49
2.01
1.51
1.00
(3)由图丁可求得干电池的电动势______V,内阻______;(结果保留到小数点后2位)
(4)从系统误差角度分析:本实验测出的电源电动势与真实值相比______;测出的电源内阻与真实值相比______。(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
【答案】 152 1.40 相等 相等
【详解】(1)[1]由图乙所示电阻箱可知,电阻箱示数为
由欧姆定律可得
解得
(3)[1][2]由题知,实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联,将灵敏电流计的量程扩大为原来的20倍,根据
可得扩大后电流的内阻为
根据丙图的电路图,可得
变形得
根据电源U−I图象可知,图象与纵轴交点坐标值为1.40,电源电动势E=1.40V
图象斜率为
根据
电源内阻
(4)[1] [2]由题知,通过电源的电流是安培表测得的电流20倍,根据丙图可得
上述公式中电压表和电流表的示数均为电路的真实值,因此本实验测出的电源电动势与真实值相等,所测出的电源内阻与真实值相等。
19.(2025·福建宁德·三模)小宁同学将新、旧电池混搭使用,发现混搭后电池组的电能似乎消耗得很快,不宜混用。为了弄清新、旧电池不宜混用的原因,小宁利用新、旧电池进行如下实验。实验器材与实验步骤如下:
A.新、旧电池各一个
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电流表(量程,内阻约为)
E.滑动变阻器(阻值范围,额定电流2A)
F.开关与导线若干
(1)小宁设计了图甲所示的电路,在测量新电池时选择量程的电流表进行实验,图乙为某次测量的电流表示数,读数为______A;改变滑动变阻器的阻值测量出多组电流与电压的值,并在丙图中描绘了新电池的图像。
(2)仅将电路中的新电池换成旧电池,重新实验,发现无论怎么改变滑动变阻器的阻值,电流表的指针偏角都很小,无法准确读数,小宁推测可能是电流表量程太大,于是换上量程的电流表,重复(1)操作,顺利完成实验,也在丙图中描绘了旧电池的图像,则旧电池的图线是图丙中的______(选填“A”或“B”),其电动势为______V,内阻为______。(结果均保留三位有效数字)。
(3)若将上述新、旧电池串联后,直接给伏安特性曲线如图丙中C所示小灯泡(额定电压2.8V)供电,试推断该电池组工作效率约为______(结果保留两位有效数字);由此可推测新旧电池不宜混用的主要原因是____________。
【答案】(1)0.16
(2) A
(3) () 混用后电池组工作效率低或混用后电池组内阻消耗的功率很大或旧电池内阻很大
【详解】(1)电流表最小刻度为0.02A,则此时的读数为0.16A;
(2)[1]根据U=E-Ir,旧电池的电动势偏小,内阻较大,即图像的斜率较大,可知图线是图丙中的A;
[2]由图像可知电动势为E1=1.40V
[3]内阻为
(3)[1]由图可知新电池的电动势E2=1.50V
内阻
新旧电池串联后的等效电动势和内阻分别为,
与灯泡串联时
即
将此函数关系画在灯泡的U-I图中,则
可知交点坐标I=0.16A,U=0.5V
则电源工作效率
[2]此可推测新旧电池不宜混用的主要原因是混用后电池组工作效率低或混用后电池组内阻消耗的功率很大或旧电池内阻很大。
20.(2025·重庆·三模)某同学用图1所示电路,测量一组干电池的电动势和内阻。已知该干电池组的电动势约为3V,内阻约为1Ω。为了使移动滑动变阻器的滑片时电压表的读数变化更加明显,在电路中串联了一个定值电阻。除待测电源外,可供选择的实验器材如下:
(a)电流表(量程0~0.6A,内阻忽略不计);
(b)电压表(量程0~3V,内阻很大);
(c)定值电阻(阻值4Ω,额定功率5W);
(d)定值电阻(阻值20Ω,额定功率5W);
(e)滑动变阻器(阻值范围0~40Ω,额定电流2A);
(f)滑动变阻器(阻值范围0~1000Ω,额定电流1A);
(g)开关S及导线若干。
请回答下列问题:
(1)为使实验安全、操作方便并减小误差,定值电阻应选择________,滑动变阻器R应选择________(选填相应器材前的编号)。
(2)图2是该同学实际连接的实物图。移动滑动变阻器R的滑片位置,测得多组电压表读数U和对应的电流表读数I,作出U-I图像如图3所示。通过对实物图的排查,发现U-I图像不是线性关系的原因是多连接了一根导线,则图2中多连接的导线是________(选填“”“”或“”)。通过分析发现,利用所测得的U-I图像也可以达到实验目的,则由图3可得,该干电池组的电动势E=________V,内阻r=________Ω。(结果均保留两位小数)
【答案】(1) c e
(2) 3.00 1.00
【详解】(1)[1][2]实验过程中,为了保证实验安全、方便操作并减小误差,电流表的示数应超过量程但不超过量程,因此
可得
因此定值电阻应选c,滑动变阻器R应选e。
(2)[1][2][3]由电路图和实物图对比可知,多连接的导线是。实物图对应的电路图如图所示
结合U-I图像可知,当电压表示数最大为时,滑动变阻器的滑片位于中间位置,此时干路电流最小为
由闭合电路欧姆定律可得
即
当电压表示数U=1.80V时,干路电流
同理可得
联立解得r=1.00Ω,E=3.00V
21.(2025·河北邢台·三模)测量电源的内阻,可供使用的器材如下:
A.待测电源E(内阻约为10 Ω)
B.电源(电动势略大于待测电源的电动势E)
C.灵敏电流计G(量程30 μA)
D.电阻箱(0~99999.9 Ω)
E.电阻箱(0~99.99 Ω)
F.定值电阻
G.均匀金属电阻丝及滑动触头
H.开关、导线若干
(1)实验时采用图甲所示电路,闭合开关,将滑片P与金属电阻丝试触,根据灵敏电流计G指针偏转方向调整P的位置,并________(填“增大”或“减小”)电阻箱R1的阻值,反复调节,直到G表指针不发生偏转,此时金属电阻丝左端接线柱A与滑片P间的电势差________(填“大于”“小于”或“等于”)待测电源E的路端电压。
(2)改变的阻值,用(1)中的方法调节到G表指针不发生偏转,用刻度尺测量滑片P到接线柱A间的距离,记下此时电阻箱的阻值,多次重复上述步骤,根据测得的数据,作出电阻箱的阻值R与对应A、P间距离L的关系图像如图乙所示,测得图线的斜率为k,图线在纵轴上的截距为b,则待测电源E的内阻测量值为________。
(3)实验中,电阻箱应选用________(填序号“D”或“E”)。
(4)请写出由金属电阻丝引起误差的一个原因:________________。
【答案】(1) 减小 等于
(2)
(3)E
(4)通电后温度变化使金属电阻丝电阻变化
【详解】(1)[1][2]为了保护G表,闭合开关前电阻箱R1应调至最大,闭合开关后减小R1,当G表指针不发生偏转时,说明等于被测电源的路端电压。
(2)调节后路端电压改变,与AP长度成正比,设
由闭合电路欧姆定律得
变形得
可得图线的纵截距
斜率
联立解得。
(3)因为电源内阻不大,要使路端电压有明显变化,要求电阻箱的调节范围更便于测量,故电阻箱应选用E。
(4)为使与AP长度成正比,金属电阻丝必须保持电阻均匀,通电后温度变化使金属电阻丝电阻变化,金属电阻丝粗细不均匀或长度测量存在读数误差等都会引起误差。
22.(2025·四川成都·三模)某课外活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻,电压表和电流表内阻未知。
(1)按照图甲连接电路,将电阻箱R调到最大值,保持断开,将单刀双掷开关掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列电流表的读数I,作出图像如图乙所示,由图像的斜率和纵轴截距可求出电源电动势和内阻,由于电流表分压的原因,与真实值相比较,电动势测量结果______;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(2)将电阻箱R调到最大值后,闭合开关,将单刀双掷开关掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列电压表的读数U,作出图像如图丙所示,由于电压表分流的原因,与真实值相比较,内阻测量结果______;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)将乙、丙两个图像综合起来考虑,可以避免由于电表内阻带来的系统误差。测得图乙和图丙中图线斜率分别为、,纵轴截距分别为、,则电源的电动势______,内阻______。
【答案】(1)相等
(2)偏小
(3)
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)
变形得到与R的关系式
根据数学知识得知,图像斜率的倒数等于电源的电动势E,则可知,电动势的测量值与真实值相比相等。
(2)根据闭合电路欧姆定律得
变形得
因此图像的纵轴截距
电源的电动势
图像的斜率
电源内阻
由图示电路图可知,由于电压表的分流作用,通过电源的电流大于,这是造成系统误差的原因;若考虑电源电压表内阻,则表达式为
变形得
则由数学规律可知,电动势E偏小;内阻偏小。
(3)由以上分析可知,小题(1)中电动势是准确的,所以
而小题(2)的丙图像的斜率
联立解得。
23.(2025·福建莆田·三模)某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示电路。
(1)请根据设计的电路图将如图乙所示的实物电路连接完整。
(2)将电阻箱接入电路的电阻调到最大,闭合、,调节电阻箱,使电压表和电流表的指针偏转均较大,记录电压表和电流表的示数及电阻箱接入电路的电阻,由此测得电流表的内阻_____;
(3)断开开关,多次调节电阻箱接入电路的阻值,记录每次调节后电阻箱接入电路的电阻及电流表的示数,某次电流表示数如图丙所示,则这时电路中的电流_____;根据测得的多组、作图像,得到图像的斜率为,图像与纵轴的截距为,则测得电池的电动势_____、内阻_____(用、、表示)。
【答案】(1)见解析
(2)
(3) 0.50
【详解】(1)根据电路图,将实物连接如图所示
(2)由欧姆定律及串联电路特点可的
解得电流表的内阻
(3)[1]电流表的示数为
[2][3]根据闭合电路欧姆定律,则有
解得
结合题意可知,
解得,
24.(2025·河南·三模)为了测量某一旧电池组的电动势和内阻,某实验兴趣小组设计了如图甲所示电路图,所用实验器材如下:
旧电池组(电动势约为,内阻约为几十欧姆)
电压表(量程为,内阻)
定值电阻(阻值为)
单刀双掷开关一个,导线若干
(1)根据图甲所示电路图,完成图乙中的实物图连线_____。
(2)实验操作步骤如下:
①将单刀双掷开关与1接通,仅用电压表直接测量电源两端电压,记录电压表示数;
②将单刀双掷开关与2接通,使得电压表与定值电阻串联后接入电源,记录电压表示数;
(3)若测得,的读数如图丙所示,读出_____,由此得出_____V,_____;(保留三位有效数字)
(4)如果电压表的实际内阻大于标称值,最终测出的电池内阻阻值_____(填写“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】 1.20 2.45 43.5 偏大
【详解】[1]根据电路图连接实物图如图所示
[2]电压表的最小分度值为0.1V,所以读数为;
[3][4]将单刀双掷开关S与1接通,根据闭合电路欧姆定律,有
将单刀双掷开关S与2接通,根据闭合电路欧姆定律,有
联立并代入数据解得电动势为
电源内阻为
[5]将单刀双掷开关S与1接通,根据闭合电路欧姆定律,有
将单刀双掷开关S与2接通,根据闭合电路欧姆定律,有
联立解得
如果电压表的实际内阻大于标称值,最终测出的电池内阻阻值偏大。
25.(2025·安徽·三模)某同学在学校的物理实验室发现一个表盘数字已经模糊不清的电压表,想测量其量程和内阻。
(1)该同学利用图甲中的电路图测量电压表的量程。先将滑动变阻器的滑片滑到最右端,闭合开关后,调节滑动变阻器和电阻箱,保持电流表的示数始终为I=0.2A,当电阻箱阻值为R₁=18Ω时,电压表指针偏转了满偏的,当电阻箱阻值为R₂=43Ω时,电压表指针偏转了满偏的,则电压表量程为U=________V,电流表内阻为=________Ω。
(2)该同学完成上述实验后,用图乙电路图测量电压表的内阻,按照电路图连接实验仪器后,闭合开关S,改变电阻箱阻值,读取多组电压表示数U与电阻箱阻值R,并绘制出图像,如图丙所示,图像斜率为a,纵轴截距为b,已知电源电动势为E,则电压表内阻=________,因电源内阻未知,其对电压表内阻测量________(填“有”或“无”)影响。
【答案】(1) 12 2
(2) 无
【详解】(1)[1][2]根据欧姆定律可得
且
联立解得,
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
整理得
已知图像斜率为a,则有,解得
可知其与电源内阻无关,电源内阻对电压表内阻测量无影响。
26.(2025·陕西宝鸡·三模)某同学欲用下列器材测量一个电源的电动势E与内阻r。
A.待测电源(电动势E约为9V,内阻r未知)
B.电流表A(量程0.6A,内阻未知)
C.电阻箱R(0~999.9Ω)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.单刀单掷开关单刀三掷开关,导线若干
该同学按图甲所示的电路连接器材,按照以下操作进行实验。
(1)由于电流表的内阻未知,该同学采用图甲电路图测量其内阻。闭合开关,将开关先后掷向触点a和b,并调节电阻箱,反复操作后发现当电阻箱电阻时,两种情况电流表示数相同,则电流表的内阻_______Ω。
(2)该同学再利用图甲电路测量电源的电动势和内阻。将开关掷向触点c,闭合开关,多次调节电阻箱,记录下电阻箱的阻值R和电流表的示数I;利用R、I数据绘制图像如图乙所示,则电源的电动势。_______,内阻_______(结果均保留两位有效数字)。
(3)利用该实验方案测出的电源电动势和内阻_______(选填“有”或“无”)系统误差。
【答案】(1)1
(2) 9.1 2.3
(3)无
【详解】(1)根据电桥平衡原理,则满足
解得电流表的内阻
(2)[1][2]由电路可知
可得
由图像可知 ,
可得r=2.3Ω,E=9.1V
(3)该实验已经考虑了电表内阻影响,可知利用该实验方案测出的电源电动势和内阻无系统误差。
27.(2025·贵州黔南·三模)某小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行探究。实验室提供的器材有:
一节干电池(电动势E约1.5V,内阻r较小);
电流表A(量程,内阻较小);
电阻箱R(最大阻值为);
多用电表;
开关一个,导线若干。
(1)按图甲连接好实验电路,改变电阻箱的阻值,记录多组电阻箱的阻值R和电流表的读数I。并绘制了的图像如图乙所示,该图像的斜率为k,纵截距为b,则该电池的电动势__________,内阻__________。
(2)若该实验方案不考虑偶然误差,电源电动势E的测量值与真实值比较__________(选填“偏大”“偏小”或“相等”),电源内阻测量值与真实值比较__________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(3)为减小实验误差,该小组将多用电表的直流电压挡接入图丙所示的电路,改变电阻箱阻值得出多组U、I值,画出图像如图丁所示,图像的横、纵截距分别为、,结合以上实验数据,该电源较为准确的内阻__________(用“b、k、、”中的部分物理量表示)。
【答案】(1)
(2) 相等 偏大
(3)
【详解】(1)忽略电流表的内阻,由
得:,
由图像可知:,
解得:,
(2)如图所示,将虚线框区域视为电源,则:
,
所以电源电动势的测量值与真实值比较相等,电源内阻测量值与真实值比较偏大。
(3)改用伏安法测量,图像与横坐标的交点为短路电流。
根据闭合电路的欧姆定律得:
结合“安阻法”测量可知:。
28.(2025·云南玉溪·三模)某物理小组利用如图甲所示的装置精确测量电流表内阻、电源电动势与内阻,其中定值电阻阻值为。(结果均用题目中的已知量表示)
实验操作步骤如下:
①根据电路图连接实物图;
②断开,将单刀双掷开关旋至1,记录电流表的示数为;
③断开,将单刀双掷开关旋至2,调节电阻箱,使电流表的示数为,记录此时电阻箱的示数为;
④将单刀单掷开关旋至1,单刀双掷开关旋至2,调节电阻箱,使电流表、的示数相同,记录此时电阻箱的示数为;
⑤保持单刀单掷开关旋至1,单刀双掷开关旋至2,调节电阻箱,记录电流表、的多组数据、。
(1)请根据图甲的电路图,将如图乙所示的实物图用导线补充连接完整。
(2)根据实验操作步骤可知,电流表内阻________,电流表内阻________。
(3)根据⑤步骤中的、数据作出图像如图丙所示,则电源电动势________,电源内阻________。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)根据图甲的电路图,则图乙实物图如下
(2)[1][2]根据步骤②③,可知
所以
根据步骤④,可知
所以
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律,有
变形可得
结合图丙,有,
解得,
多用表的使用
29.(2025·辽宁鞍山·三模)如图所示,是某同学设计的多用表电路图。当单刀双掷开关接B时,是一个双量程电流表,其量程分别为1mA和10mA;当单刀双掷开关接A时,是一个双倍率的欧姆表,其倍率分别为“×10”和“×100”。其中使用的实验器材有:
A、干电池E(电动势,内阻忽略不计);
B、定值电阻,;
C、表头G(量程为,内阻);
D、滑动变阻器R最大阻值为1500Ω;
E、单刀双掷开关。则:
(1)接线柱C端应该接______(选填“红”或“黑”)表笔;
(2)定值电阻______;
(3)某同学要测量一个定值电阻的阻值(约为100Ω),实验步骤如下:
①单刀双掷开关接A,单刀双掷开关接______(选填“1”或“2”),将红、黑表笔短接,进行欧姆调零;
②将红、黑表笔接在待测电阻两端,此时表头G的示数为,则该电阻的测量值为______Ω;
【答案】(1)黑
(2)99
(3) 1 90
【详解】(1)当单刀双掷开关接A时,是一个双倍率的欧姆表,电流从红表笔流入欧姆表,从黑表笔流出欧姆表,故接线柱C端应该接黑表笔;
(2)当单刀双掷开关接B时,是一个双量程电流表,其量程分别为1mA和10mA;S2接“1”时,等效电路为
由于跟灵敏电流计G并联电阻较小,根据并联电路分流关系可知,所分得的电流大,所以量程大,电流表的量程为10mA,由串并联电路规律可得
S2接“1”时,等效电路为
由于跟灵敏电流计G并联电阻较大,根据并联电路分流关系可知,所分得的电流小,所以量程小,电流表的量程为1mA,由串并联电路规律可得
解得,
(3)① [1]Rx的阻值约为100Ω,单刀双掷开关S2接1时,改装为10mA的量程,则欧姆表内阻
此时对应欧姆表“”倍率,测量更准确。
②[2]根据闭合电路欧姆定律有
电路中电流
解得
30.(2025·重庆·三模)某实验小组设计的欧姆表内部结构可简化成如题图所示的电路。已知电源电动势E=4.5V,内阻r=1.0Ω,电压表满偏电压为3V,内阻RV=3000Ω,滑动变阻器R最大阻值为5000Ω,A、B为两表笔,通过读取电压表V的电压值得到被测电阻的阻值。
(1)使用该欧姆表测电阻时,需要调节滑动变阻器使电压表V满偏,下列操作正确的是( )
A.闭合开关S,两表笔间不接入任何电阻
B.闭合开关S,将两表笔短接
(2)按照正确操作步骤测量某电阻阻值,电压表V指针指在1.5V处,则电阻阻值为_________Ω;
(3)将电压表V刻度线改成电阻刻度线,电阻“0”刻线在表盘__________(选填“最左边”或“最右边”),电阻刻度线是_________(选填“均匀”“左疏右密”或“右疏左密”);
(4)该欧姆表使用较长时间后,电源电动势减小,内阻变大,调节滑动变阻器仍能使电压表V满偏,导致测量值_________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)A
(2)1000
(3) 最左边 左疏右密
(4)大于
【详解】(1)如果闭合开关S,将两表笔短接,则流过电压表的电流为0,不会满偏,故要调节滑动电阻器使电压表V满偏,两表笔间不接入任何电阻。
故选A。
(2)设满偏时滑动变阻器的阻值和内阻和为R,待测电阻为Rx,由闭合电路欧姆定律,满偏时有,
解得
当电压表V指针指在1.5V处时有,,
解得
(3)[1][2]设当待测电阻为Rx时,有,,
解得
由此可知,随着Rx增大,电压表V的示数增大,所以电阻“0”刻线在表盘最左边,且增加量减小,故电阻刻度线应该是左疏右密。
(4)设满偏时滑动变阻器的阻值和内阻和为R,电压表满偏时有
当E减小,R也减小,测量电阻Rx时,设电压表与Rx的并联电阻为R并,此时电压表的电流为
变形可得
由此可知,E减小,电压表电流IV增大,故测量值大于真实值。
31.(2025·贵州毕节·三模)电流表的量程为,内阻为。把它改装成如图所示的一个多用电表,其中电流挡有两个量程,分别为和。完成下列问题:
(1)开关S接位置_____(选填“1”或““2”)时是0~20mA挡,图中电阻_____。
(2)开关S接位置3时是欧姆挡,电源的电动势为,内阻为。将A、B表笔短接,调节滑动变阻器完成欧姆调零,接入电路的阻值应为_____。
【答案】(1) 1 15
(2)172.5
【详解】(1)[1]开关S分别接位置1、2时,对应的量程分别为,
则有,可知开关S接位置1时是0~20mA挡;
[2]代入数据可得,
联立解得,
(2)开关S接位置3时,此时改装后的电流表量程为,改装后的电流表内阻为
完成欧姆调零时,有
可得
32.(2025·陕西·三模)某实验小组计划将量程为、内阻的毫安表改装成简易欧姆表并测量电阻的阻值。
实验室提供以下器材:
(1)毫安表(参数如上)
(2)定值电阻若干
(3)滑动变阻器(最大阻值)
(4)电源(标称电动势1.5V,内阻未知)
(5)待测电阻
(6)红表笔、黑表笔、导线若干
实验步骤如下:
(1)按图1所示的电路连接实验器材,其中A表笔应接表笔______(填“红”或“黑”),定值电阻应选______(填“”“”或“”)。
(2)将两表笔短接,调节滑动变阻器,使毫安表指针指向______(填“0mA”“0.5mA”或“1mA”)处。
(3)将待测电阻接入两表笔之间,毫安表指针如图2所示,则待测电阻的测量值______。
(4)经检查,该实验小组发现所用电源的电动势小于1.5V,则该电阻的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)更换电动势为1.5V的标准电源后,在毫安表表盘上标出对应的电阻数值,使此欧姆表的倍率为“”。
(6)按图3所示的电路改装欧姆表,可以将欧姆表的倍率变为“”,则图中阻值为______。
【答案】 红 1mA 2250 大于 120
【详解】(1)[1] [2] 由图1知,欧姆表内部电流方向为顺时针方向,电流从B表笔流出,从A表笔流入,故A为红表笔。欧姆表中值电阻为
又,滑动变阻器的最大阻值为,故定值电阻应选即选。
(2)[3] 电阻调零时,两表笔短接,指针指向欧姆零刻度处,即电流表的满偏电流处,故为1mA。
(3)[4] 由图2可得,电路中的电流为,
(4)[5] 假设,则
故,可得:测量值大于真实值。
(6) [6] 原欧姆表的中值电阻为,倍率为“”,欧姆表中央刻度为“15”,要将欧姆表的倍率改为“”,中值电阻为,改装后电流表的满偏电流为10mA,并联电阻阻值为:。
33.(2025·河北石家庄·三模)某同学自制了一个多用电表,电流表、电压表、欧姆表均为双量程,电表电路如图所示,M、N分别接表笔。所用器材如下:
A.电流表G(满偏电流Ig=1mA,内阻Rg =450Ω);
B.定值电阻R1、R2、R3;
C.滑动变阻器R(最大阻值为120Ω);
D.电源(电动势为1.5V,内阻不计);
E.开关S1、S2;
F.表笔两只、导线若干。
(1)将S2接3,S1分别接1、2时为电流表,其量程分别为10mA和100mA,定值电阻R2的阻值为___________Ω。
(2)现将S2接4,S1接2时,欧姆表的挡位为___________(选填“×1”或“×10”);欧姆调零后将待测电阻Rx接在M、N间,发现电流表指针偏转角很小,将挡位换成另一挡位,再次欧姆调零时,滑动变阻器R的滑片应___________(选填“向上”或“向下”)移动;欧姆调零后,电流表G示数为0.60mA,则待测电阻Rx=_________Ω。
(3)将S2接5、S1接1,若R3=55Ω,则此时电压表量程为___________V。
【答案】(1)45
(2) “×1” 向上 100
(3)1.0
【详解】(1)由图示电路图可知,开关S1接位置1时分流电阻阻值较大,是电流挡的小量程,即10mA量程;开关S1接位置2时分流电阻阻值较小,是电流挡的大量程,即为100mA量程;由题意可知,I1=10mA=0.01A, I2=100mA=0.1A,
由欧姆定律得,
代入数据解得R1=45Ω,R2=5Ω
(2)[1]现将S2接4,S1接2时,与电流表串联再与并联,三者的总电阻为
现将S2接4,S1接1时,与串联再与电流表并联,三者的总电阻为
欧姆表的倍率大的挡位内阻大,所以将单刀双掷开关S与2接通时,欧姆表的挡位为。
[2]结合上述分析可知,将挡位换成另一挡位,即将单刀双掷开关S与2接通换成与1接通,电流表满偏时,干路电流减小了,则调零时需增大滑动变阻器接入电路的电阻,即滑动变阻器R的滑片向上移动。
[3]结合上述分析可知,挡位换成另一挡位调零后,电流表满偏时,干路电流为,则欧姆表的内阻为
将电阻接在M、N间,电流表的指针对准刻度盘上的0.6mA处,干路电流为
则电阻
(3)将S2接5、S1接1,若R3=55Ω,根据欧姆定律可得此时电压表量程为
34.(2025·四川乐山·三模)乐山某校科技社团学生以图1所示的电路图组装了一个简易多用电表。图中E是电动势1.5V的电池;R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为360Ω。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,分别为欧姆×100Ω挡,直流电压1V挡和5V挡,直流电流2.5mA挡,还有1个具体数值未知的直流电流挡位。
(1)图1中的B端与_______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)某次测量时该多用电表指针位置如图2所示。若此时B端是与“5”相连的,则多用电表读数为_______;
(3)已知欧姆挡刻度“15”为该表头电流偏转一半的位置,由此可知该多用电表未知直流电流挡是_______mA;
(4)由直流电流挡可以得出R1=____Ω,R2=____Ω
(5)调零后,用该多用电表测某量程为3V的电压表内阻时,电压表指针指到1.0V的位置,那可以推算出欧姆表指针应指到_______(选填5,10,15,20,30,40,50)刻度处。
【答案】(1)红
(2)2.90V
(3)1.0
(4) 48 72
(5)30
【详解】(1)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”,则图1中的A端与黑表笔相连接,则B端与红表笔相连接。
(2)若此时B端是与“5”相连,多用电表为直流电压5V挡。由图2可知,表盘的分度值为0.1V,多用电表读数为2.90V。
(3)已知欧姆挡刻度“15”为该表头电流偏转一半的位置,欧姆表的中值电阻等于其内阻,所以该欧姆表的内阻为
根据闭合电路欧姆定律
(4)当与“2”相连I2=1.0mA,由欧姆定律有
当与“1”相连I1=2.5mA,由欧姆定律有
联立解得R1=48Ω,R2=72Ω
(5)已知电压表的量程为3V,指针指到1.0V的位置,说明此时电压表两端电压U=1.0V。设电压表内阻为RV,根据串联电路分压原理,有
解得
欧姆表的计数为
所以欧姆表指针应指到30刻度处。
35.(2025·辽宁·三模)某欧姆表“×1k”挡的内部结构如图甲所示。
(1)图甲中,灵敏电流计(量程未知,内阻Rg=100Ω)、电池(电动势未知,内阻r=0.5Ω)和滑动变阻器R0(总阻值未知),表盘上电阻刻度中间值为“15”,则此欧姆表的内阻为_____kΩ,按正确的操作步骤测某电阻的阻值,表盘示数如图乙所示,则该电阻的阻值约为_____kΩ;
(2)用该欧姆表测量一电压表的内阻时,欧姆表的示数为10kΩ,电压表的示数为4.8V,可知灵敏电流计的量程为0~_____mA;
(3)因长时间使用,欧姆表内电池的电动势下降为8V,内阻升高为2Ω,但仍可欧姆调零,调零后,测得某电阻的阻值为30kΩ,则该电阻的真实值为_____kΩ。
【答案】(1) 15或15.0 17或17.0
(2)0.8
(3)20
【详解】(1)[1]根据闭合电路的欧姆定律可知,两表笔短接时,则有
当指针指在刻度盘中央位置上,外接电阻为
此时有
故
[2]由欧姆表的读数可知,待测电阻的阻值
(2)测量电压表内阻时,则有
代入数据解得
故灵敏电流计有
(3)调零后,欧姆表的内阻
表盘的刻度值不变,接入30kΩ电阻时电路中的电流为
所以
联立解得
36.(2025·甘肃白银·三模)某实验小组把表头改装成一个有“”与“”挡的电阻表,实验器材如下:
A.表头G(量程为,内阻为)
B.定值电阻、
C.电源(电动势为,内阻不计)
D.滑动变阻器
E.滑动变阻器
F.单刀双掷开关、导线若干
(1)该小组先设计如图甲所示的电路图,将表头改装成量程分别为和的电流表,则________,________。
(2)该小组再按图乙电路将电流表改装成电阻表,接线柱A应接________(选填“红”或“黑”)表笔。
(3)改装后电阻表表盘的中值刻度为“15”,则选择电阻“”挡时,单刀双掷开关应拨到________(选填“1”或“2”)处,此时调零电阻接入电路的阻值是________。
【答案】(1) 1 9
(2)红
(3) 1 14.01
【详解】(1)由题图甲可知当开关接在1处时,电流表的量程
当开关接在2处时,电流表的量程
显然有,可得,
(2)接线柱与电源的正极连接,故应接黑表笔,则应接红表笔。
(3)由第(1)问可知,当开关接在1处时,电流表的量程应为,接在2处时电流表的量程为,电阻表的内阻
中值电阻分别为、,可知单刀双掷开关应接在1处,此时电流表总电阻
故调零电阻接入电路的阻值为。
37.(2025·浙江温州·三模)某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了下列器材:
A.多用电表(电压挡量程2.5V,内阻未知);
B.毫安表(量程200mA,内阻为1.20Ω);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器R;
F.电键和导线若干。
根据提供的器材,设计电路如图1所示。
(1)将毫安表与定值电阻改装成电流表如虚线框中所示,改装后的量程为________A;
(2)为了精确测量,图中多用电表的右边表笔P应接到________处(选填“B”或“C”);
(3)闭合电键,调节滑动变阻器滑片,多次记录多用电表的示数U、毫安表的示数I。其中一次测量时多用电表示数如图2所示,其读数为________V。
(4)作图线如图3所示,该干电池电动势________V;内阻________Ω(以上结果均保留三位有效数字)。
【答案】(1)
(2)B
(3)1.16V
(4)
【详解】(1)毫安表的满偏电压为
则,改装后的最大量程为
所以,改装后的量程为。
(2)由于改装后的电流表的内阻已知,为了精确测量,图中多用电表代替的电压表应为电源的“内接法”,即右边表笔P应接到“B”处。
(3)由图2可知,多用电表的读数为1.16V。
(4)由(1)分析可知,电路中电流为毫安表示数的3倍。改装后的电流表的内阻为
根据欧姆定律
整理可得
可得图线的斜率的绝对值为
截距为
所以,
38.(2025·河南·三模)如图甲是某同学制作的欧姆表的内部结构图,此欧姆表只有“×10”挡和“×100”挡两个挡位,图乙是对应的表盘,表盘最中央的刻度值为15,其中微安表的量程为600μA,已知电源内阻,微安表的内阻,定值电阻,根据题干条件分析下面问题:
(1)欧姆表的原理。
闭合电键S,对应的欧姆表的挡位为______(选填“×10”或“×100”)挡,可知定值电阻的阻值为______。
(2)电学元件的测量。
①断开电键S,在测量某一阻值的电阻前,应进行欧姆调零,滑动变阻器R接入的阻值为______Ω;
②根据题干条件,如图乙所示,用不同的挡位测某一电阻时,指针位置如图虚线和实线所示,则此电阻的阻值为______Ω;
③用此表测一未知元件,发现指针发生偏转,又回到原位置静止不动,此未知元件可能为______。
A.二极管
B.电容器
C.电感线圈
【答案】(1) 38
(2) 1156 1600 B
【详解】(1)[1]闭合电键S,当微安表达到满偏时,流过电路电流大,对应的欧姆表内阻小,而欧姆表的内阻就是中值电阻,即表盘最中央的刻度值乘以倍率,可知闭合电键S,对应的是“ ”挡;
[2] 当欧姆表满偏时
当欧姆表指针半偏时
可得
即欧姆表的内阻等于中值电阻,开关S断开时
开关S断开时,欧姆表内阻
电路中的电流
根据并联电路的特点和欧姆定律可得
化简可得
可得
(2)①开电键 S,在测量某一阻值的电阻前,应进行欧姆调零,由
代入数据解得,滑动变阻器 R 接入的阻值为 1156 Ω;
②[2]断欧姆表读数指针指在刻度盘中央附近为宜,可知选用的应是“ ”挡,此读数应为
③[3]断用此表测一未知元件,发现指针发生偏转,又回到原位置静止不动,此未知元件可能为电容器。
故选B。
39.(2025·四川内江·三模)如图所示,是某同学设计的多用表电路图。当单刀双掷开关接B时,是一个双量程电流表,其量程分别为1mA和10mA;当单刀双掷开关接A时,是一个双倍率的欧姆表,其倍率分别为“”和“”。其中使用的实验器材有:
A.干电池E(电动势,内阻忽略不计);
B.定值电阻,;
C.表头G(量程为,内阻);
D.滑动变阻器R最大阻值为);
E.单刀双掷开关、。则:
(1)接线柱C端应该接___________(选填“红”或“黑”)表笔;
(2)定值电阻___________;
(3)某同学要测量一个定值电阻的阻值(约为),实验步骤如下:
①单刀双掷开关接A,单刀双掷开关接___________(选填“1”或“2”),将红、黑表笔短接,进行欧姆调零;
②将红、黑表笔接在待测电阻两端,此时表头G的示数为,则该电阻的测量值为___________;该同学实验时,由于干电池已经使用了较长时间,导致测量结果出现偏差。经测量该电池的电动势为1.4V,内阻为。则被测电阻的真实值为___________。
【答案】(1)黑
(2)99
(3) 1 90 84
【详解】(1)红表笔与内部电源的负极相连,黑表笔与内部电源的正极相连,故C端应与黑表笔相连。
(2)由串并联电路规律可得、
(3)[1] 的阻值约为,单刀双掷开关接1时,改装为10mA的量程,根据可知,此时对应欧姆表×10倍率,测量更准确;
[2]此时电路中的电流为
根据闭合电路欧姆定律有
解得
[3] 电池的电动势为1.4V,内阻为5,选择“×10”挡位,进行欧姆调零后,欧姆表的内阻
根据闭合电路的欧姆定律
解得
40.(2025·海南·三模)某实验小组欲将电流表G(量程为0~3mA)改装为欧姆表。实验器材有:电动势为1.5V的干电池1节、滑动变阻器(阻值范围为)等。将它们按如图2所示连接。
(1)将红黑表笔短接,调节滑动变阻器使电流表满偏,此时欧姆表表头内阻为______。
(2)用改装后的欧姆表测量某小功率锗二极管的正向电阻时(该二极管正向电阻,反向电阻极大),应该将改装后的欧姆表的______(选填“红”或“黑”)表笔与二极管的a端相连,电流表示数如图3所示,可得二极管的正向电阻为______(结果保留1位小数)。
【答案】(1)500
(2) 黑 437.5
【详解】(1)将红黑表笔短接,调节滑动变阻器使电流表满偏,此时欧姆表表头内阻为
(2)[1]用改装后的欧姆表测量某小功率锗二极管的正向电阻时,由于黑表笔连接电源的正极,红表笔连接电源的负极,则应该将改装后的欧姆表的黑表笔与二极管的a端相连,红表笔与二极管的b端相连;
[2]电流表示数如图3所示,可知此时电流为,根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得二极管的正向电阻为
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