内容正文:
第13讲 电学实验
“主题固定”:始终围绕 “电阻测量” 和 “电源参数测量” 两大主题,核心公式不变,备考时需吃透这两类实验的原理;
“变式在电路”:变化仅体现在 “电路接法的选择”(分压 / 限流、内接 / 外接)和 “仪器的限定”(如缺表、给定特殊电阻),但解决问题的逻辑(先判断电路接法,再选仪器,最后处理数据)不变。
一、实验要注意的几个要点
1.欧姆表的使用注意点
(1)若表头指针偏转过大,表示待测电阻较小,应当换低倍率的挡位;
(2)若表头指针偏转过小,表示待测电阻很大,应当换高倍率的挡位。
2.测定金属的电阻率的实验,实际上是先测出金属丝的电阻,然后根据R=ρ得出金属丝的电阻率ρ=R。
3.伏安法测电阻
(1)电流表的内接法和外接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻
测量值
R测==Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
R测==<Rx
测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
适用于测量
大阻值电阻
小阻值电阻
(2)两种电路的选择
①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
②临界值计算法:
Rx<时,用电流表外接法;
Rx>时,用电流表内接法。
③实验试探法:按图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。
4.测定电源的电动势和内阻常用的方法
(1)伏安法——利用电压表和电流表,闭合电路方程为E=U+Ir。
①利用两组数据,联立方程求解E和r;
②可作出U-I图象,图线的纵截距表示电源的电动势,斜率的绝对值表示电源的内阻。
(2)伏阻法——利用电压表和电阻箱,闭合电路方程为E=U。
①利用两组数据,联立方程求解E和r;
②将方程线性化,处理为=·+,或U=-+E,作- 图象或U-图象,利用图线的截距和斜率求E和r。
(3)安阻法——利用电流表和电阻箱,闭合电路方程为E=I(R+r)。
①利用两组数据,联立方程求解E和r;
②将方程线性化,处理为=·R+,作-R图象,利用图线的截距和斜率求E和r。
二、保护电阻与滑动变阻器的应用技巧
1.为了保护电路,一般会在电路中加入一个保护电阻,例如在测电源电动势和内阻实验方案一中可将保护电阻看成滑动变阻器的一部分;方案二中可将保护电阻看成电源内阻的一部分,求解电源内阻时一定要注意减去保护电阻的阻值。
2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电流的调节范围
≤I≤
0≤I≤
3.两种接法的适用条件
(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).
(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).
题型1选考真题探秘
1. (2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是 (选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像 ,由此求得电动势 V,内阻 。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
2. (2025·浙江·高考真题)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)的阻值随温度规律,设计了如图所示电路。器材有:电源E(),电压表(),滑动变阻器R(A:“”或B:“”),电阻箱(),开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变,滑动变阻器选 (选填“A”或“B”);
(2)正确连线,实验操作如下:
①滑动变阻器滑片P移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关;
②开关切换到a,调节滑片P使电压表示数为;再将开关切换到b,电阻箱调至,记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 (保留三位有效数字):
③保持、滑片P位置和开关状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变,给出另一种测量电阻的简要方案。
3. (2024·浙江·高考真题)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,把电阻箱()、一节干电池、微安表(量程,零刻度在中间位置)、电容器(、)、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。
(1)把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零:然后把开关S接2,微安表指针偏转情况是 ;
A.迅速向右偏转后示数逐渐减小 B.向右偏转示数逐渐增大
C.迅速向左偏转后示数逐渐减小 D.向左偏转示数逐渐增大
(2)再把电压表并联在电容器两端,同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到时保持不变;电压表示数由零逐渐增大,指针偏转到如图2所示位置时保持不变,则电压表示数为 V,电压表的阻值为 (计算结果保留两位有效数字)。
题型2以测电阻为核心的实验
4. (2025·浙江嘉兴·一模)某兴趣小组对“2B”、“2H”两种不同型号的笔芯电阻率进行测量,设计了如图1所示电路(电压表右端尚未接入电路)。实验器材有:电源E(0~6V),滑动变阻器R(0~10Ω,额定电流2A),电压表(3V,内阻3kΩ),电流表(3A,内阻未知),待测笔芯Rx(“2B”,“2H”两种型号),螺旋测微器,开关、导线若干。
(1)使用螺旋测微器测量笔芯直径,某次测量如图2所示,该读数为 。
(2)调节滑动变阻器滑片到合适位置,闭合开关S,电压表右端先后连接“1”、“2”端点后,观察到电压表示数变化比电流表变化更明显,则测量笔芯电阻时电压表右端应连接 点(选填“1”或“2”)。
(3)实验室选用的两种笔芯长度和直径均相同,正确连接电路后,测得两种型号笔芯的I-U图像如图3所示,则“2B”型号笔芯的电阻R2B= (保留三位有效数字);则导电性能“2B”笔芯 (选填“优于”或“劣于”)“2H”笔芯。
5. (2025·浙江湖州·一模)光敏电阻在光照下的阻值范围通常在几千欧到几十千欧之间。为了测量其阻值,实验室提供如下器材
A.光敏电阻
B.干电池
C.电压表V(0-3V,内阻)
D.滑动变阻器
E.电阻箱()
F.单刀单掷开关、单刀双掷开关各1个,导线若干
(1)在图1电路中,
①先调节的滑片P至滑动变阻器的 (选填“最左端”、“中间”或“最右端”),
②闭合,调节滑片P至合适的位置不动,再将先后打到“1”、“2”,调节,使两次电压表示数相等,则 (选填“”、“”或“”)。
(2)在图2电路中,
①要使ab两端电压在实验过程中基本不变,的阻值 (选填“适当大些”、“适当小些”或“任意大小”);
②闭合,调节的滑片P至合适的位置不动,测量时先后打到“1”、“2”,电压表的示数分别为、,则 (用、、和表示);
(3)在合理操作的情况下,图2电路测得的 (选填“大于”、“等于”或“小于”)图1电路测得的。
6. (2025·浙江杭州·一模)某兴趣小组要测量一个未知电阻,的阻值,实验室提供的器材如下:
A、多用电表
B、恒压电源(输出电压为3V)
C、电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)
D、电流表(量程0~3mA,内阻约为40Ω)
E、滑动变阻器(最大阻值20Ω)
F、定值电阻、电阻箱R、灵敏电流表G
G、开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测的阻值。选用“×10”挡试测时,指针如图a所示,于是决定换用 (选填“×1”或“×100”)倍率。换用另一倍率后,重新进行欧姆调零,方可再次进行测量指针如图b所示,测量值为 Ω。
(2)接下来该小组采用伏安法继续测量。
①为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量? 。
②下列关于伏安法测电阻实验误差的说法正确的是
A、由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B、若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除偶然误差
C、用U-I图像处理数据求电阻可以减小偶然误差
D、该小组选用合理电路进行测量,的测量值小于真实值
(3)该小组又采用了实验电路如图c测量,连接好电路,先将滑动变阻器的阻值调至最大,闭合开关,调节滑动变阻器滑片位置,再调节电阻箱的阻值,直到灵敏电流表G的示数为零,读出此时电阻箱阻值R,和均为阻值已知的定值电阻,由以上数据可得的阻值为 (用题中给的物理量的字母表示)。
7. (2025·浙江·二模)为精确测量某一段金属电阻丝的电阻率,小明进行了如下实验,请完成步骤中的填空:
(1)利用刻度尺测量其长度L,利用螺旋测微仪测量其直径如图甲,读数为D= mm;
(2)为消除电表内阻对实验结果的影响,设计如图乙所示的电路测电阻,操作步骤如下:
①将滑片P移到合适的位置,闭合开关、接1,电流表、和电压表V的示数分别为、和U,可求出电压表的内阻 ;
②已知通过步骤①测得电压表的内阻为5kΩ,闭合开关、接2,电流表(量程为0.6A挡)示数如图丙,读数 A,和电压表V的示数,可求出被测电阻的阻值 Ω。在有效消除电压表内阻对实验结果的影响后,该同学认为实验中使用的电流表也不是理想电表,那么该同学在第②步中测得的阻值 (选填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的真实值。
(3)最后利用所测的数据计算出该金属电阻丝的电阻率。
8. (2024·浙江金华·三模)为测定下图中一个量程为的微安表的内阻,某同学设计了如图甲的实验电路,采用的主要器材有:电动势为6V的电源、最大阻值为的滑动变阻器和阻值范围为0~999Ω的电阻箱。如果实验时进行的步骤有:
A.合上;
B.合上;
C.观察的阻值是否最大,如果不是,将的阻值调至最大;
D.调节的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;
E.调节的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半,记下的阻值;
(1)把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在横线上空白处: 。
(2)如果的阻值如图乙所示,要把测量中的微安表改装成量程为0-6V的电压表,则需要给微安表 (填“串联”或“并联”)上一个阻值为 Ω的电阻。(计算结果保留3位有效数字)
(3)采用上述方法测得的微安表内阻结果会 (填“偏大”或“偏小”),为了减小本实验误差,应尽可能选用电动势 (填“较大”或“较小”)的电源。
题型3以测电源的电动势和内阻为核心的实验
9. (2025·浙江宁波·三模)某同学为了测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图1所示的电路。
(1)用该方案测得的电源电动势与真实值相比: (选填“偏大”、“偏小”或“等大”),测得的内阻与真实值相比: (选填“偏大”、“偏小”或“等大”)。
(2)为了提高实验的精度,该同学设计了另一个实验方案如图2所示,正确连线后,实验操作如下:
①将滑动变阻器和的滑片移到最左端,闭合开关和;
②调节滑动变阻器的滑片,使得灵敏电流计G的指针指向0,记录此时电压表的示数为、电流表的示数为;
③接着,改变滑动变阻器的滑片位置后,再重复步骤②,记录另一组数据、。
(i)图2设计的方案,消除了图1测量中哪个因素对实验结果的影响 。
A.电压表内阻 B.电流表内阻
(ii)待测电源电动势 ,内阻 (用题中所给的物理量符号表示)。
10. (2025·浙江湖州·三模)某同学用量程为,内阻未知的微安表和电阻箱R(0~9999.9)等器材探究果汁电池的电动势和内阻。
(1)他将一节内阻不计的干电池与微安表和电阻箱串联(如图1),当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,则微安表的内阻 ;
(2)取走干电池,接入图2所示果汁电池,保持两电极在果汁中的深度h和正对面积不变,测得电极间距和时电阻箱R和对应微安表读数I的值,做出图像(如图3),由图像可知,随着电极间距d的增大,果汁电池的电动势 ,内阻 (两空均选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)由图3可得,电极间距为时果汁电池的电动势 ,内阻 (结果均保留3位有效数字)。
11. (2025·浙江嘉兴·三模)在“电池电动势和内阻的测量”实验中,备用器材有:滑动变阻器(最大阻值),电阻箱,定值电阻,电流表A(量程有0~0.6A和,内阻分别为和),多用电表,干电池,开关,导线若干。
(1)小张选用多用电表“直流电压2.5V量程”测量,示数如图1所示,测得电动势 V
(2)小金选择了其中一些器材,设计了如图2所示电路,当端分别接、两点测得两组数据,在坐标系上描点、连线如图3所示,接点对应图3中的 (填“甲”或“乙”),由图线可得干电池的内阻 (保留2位有效数字)。
(3)若上述器材中多用电表因故障而不能使用,请重新设计实验电路,并画在答题纸相应方框中。
题型4电学创新实验
12. (2025·浙江温州·二模)某同学为测量硅光电池的电动势和内阻,进行了如下实验探究。将内阻较小的待测硅光电池(保持光照强度一定,电动势可视为不变)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线连接成电路如图1所示。
(1)闭合开关前,该同学发现图1中有一处连线错误,应去掉图中序号为 的导线。(选填“①”、“②”、“③”或者“④”)
(2)正确连线后,由实验中记录的数据,得到该电池的曲线,如图2所示。某次调节滑动变阻器时,电流表的示数为250mA,电压表示数如图3所示,读出电压表的示数为 V。根据U-I曲线,计算此时硅光电池的内阻为 Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(3)若硅光电池的曲线在范围内可视为直线,该直线斜率为。现将该电池分别与阻值为、的定值电阻连接构成闭合回路,且,实验测得两组数据、,其中,,则两种情况下硅光电池的输出功率 (选填“大于”、“等于”或者“小于”)。
13. (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挡(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:
14. (2025·浙江·模拟预测)习小组要做“测量电源的电动势和内阻”实验,设计了图1所示电路,实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5V,内阻约) 电压表V(量程,内阻约)
电流表A(量程,内阻约) 滑动变阻器(最大阻值)
滑动变阻器(最大阻值) 定值电阻(阻值)
开关一个,导线若干
(1)请根据图1所示电路图完成图2所示实物图的连接。
(2)实验中,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至 (选填“最左端”或“最右端”)。
(3)正确操作,调节滑动变阻器滑片,记录多组电压表和电流表的示数,并根据实验数据作出图像,如图3所示。根据图线求得电动势 V,内阻 。(结果均保留2位小数)
(4)如果用实线表示由实验数据描点得到的图线,用虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像,则下列图像可能正确的是______。
A. B.
C. D.
1. (2025·浙江金华·一模)某实验小组描绘一个标有“10V 0.5A”的电学元件L的伏安特性曲线,可供选择的实验器材如下:
A.电源(电动势为50V,内阻为)
B.电压表(量程为0~50V,内阻约为)
C.电压表(量程为0~40V,内阻约为)
D.定值电阻
E.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A)
F.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A)
G.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为0.5A)
H.开关一个,导线若干
回答下列问题:
(1)为了便于取得多个数据,实验中滑动变阻器应选用 。
(2)为了测量及读数方便,下列四个电路图中最合理的是_________。
A. B.
C. D.
(3)如图为通过实验描绘的该元件的图像,现将40个这样的电学元件并联后再接到本实验所提供的电源两端,则每个电学元件的电功率约为 W。(保留2位有效数字)
2. (2025·浙江宁波·模拟预测)某同学将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验,观察电容器充电过程。实验仪器如下:电源(电压为4.5V,内阻不计);电容器(额定电压为16V);电流表(量程为0~500μA,内阻500Ω);数字电压表(量程为0~10V);电阻箱(阻值0~9999Ω)。
(1)电路连接完毕后如图2所示,为保证电表使用安全,在开关闭合前必须要完成的实验步骤是 。
(2)将开关S闭合,观察到某时刻电流表示数如图3所示,其读数为 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示,小明数出曲线下围成的格子数有225格,则电容C大小为 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大,考虑到此因素的影响,(3)问中电容的测量结果与真实值相比是 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”),请简要说明理由 。
(5)当电阻箱的阻值为R时,充电图像如图5中a曲线所示。若将定值电阻增大为1.3R,重复上述实验步骤,则电流随时间变化的I-t图线应该是图5中的曲线 (选填“b”或“c”)。
3. (2025·浙江绍兴·模拟预测)为了测量某电池的电动势和内电阻,实验室提供了下列器材:
A.待测电池
B.电流表G(量程50mA,内阻Rg=18Ω)
C.电阻箱R1(阻值0~999.9Ω)
D.定值电阻R0=15Ω
E.开关S和导线若干
F.多用电表
(1)为粗略测量电源电动势,小明先用多用电表直流电压10V挡与电源直接相连,示数如图1所示,读数为 V。
(2)将电阻箱R1与电流表G并联,将电流表量程扩大为原来的10倍,则电阻箱R1的阻值应调为 Ω。正确调整R1的阻值后,将电流表G的表头重新标度为电流表A。
(3)①小明设计了如图2所示电路,多用电表调至直流电压档位,当c端分别接a、b两点测得两组数据,在坐标系上描点、连线如图3所示,接b点对应图3中的 (填“甲”或“乙”);
②小明又利用扩大量程后的电流表A设计了图4电路,定值电阻R0在电路中的作用是保护电路;正确进行实验操作,得到了多组电流表A的示数I和电阻箱的电阻R的数据,并绘制出如图所示的 (选填“I−R”、“R−I”,“”或“”)图像。
③若图4中斜率为k,纵截距为−b,根据图像得出电池的电动势E= ,内阻r= 。(结果用k、b、R0、Rg的形式表示)。
4. (2025·浙江金华·三模)某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V),某同学为了探究它的伏安特性,设计了如下电路(电压表未画出),在实验室他找到了阻值为的定值电阻R用于限流;电动势E为12V内阻可不计的电源;一只量程为10mA,内阻为5Ω的电流表;一只量程为2V,内阻为的电压表;两个滑动变阻器。
(1)若两个滑动变阻器参数如下:
a.阻值0到200Ω,额定电流0.3A
b.阻值0到20Ω,额定电流0.5A
实验中应选的滑动变阻器是 (填“a”或“b”)。
(2)这位同学计划将量程为2V,内阻为的电压表改装成量程为10V的电压表,他需要完成的操作是 (填完整的改装措施)。
(3)正确接线后,测得数据如下表
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U (V)
0.00
3.00
6.00
6.16
6.28
6.32
6.36
6.38
6.39
6.40
I (mA)
0.00
0.00
0.00
0.06
0.50
1.00
2.00
3.00
4.00
5.50
根据以上数据,改装后的电压表应并联在M与 之间(填“O”或“P”)。
(4)解读表中的数据画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图。
5. (2025·浙江·二模)充电宝与普通电池类似,为测量其电动势和内阻,设计实验电路图如图1所示。
(1)滑动变阻器R用于改变电路中的电流,R0是定值电阻,R0的主要作用是
(2)两只数字多用表分别作为电压表和电流表,电路中的电源为充电宝,通过充电宝的连接线接入电路剥开充电宝连接线的外绝缘层,里面有四根导线,红导线为充电宝的正极,黑导线为负极,其余两根导线空置不用。若用多用电表直流电压挡粗测其电动势,多用电表的红表笔应与充电宝的 (选填“红”或“黑”)导线连接。
(3)采用图1电路测量,记录被测充电宝实验时的电量百分比(开始时的电量百分比为100%)。定值电阻,电压表的左接线头分别接在a、b点测得两组数据,在U-I图中描点、连线如图2所示,则接b点对应 线(选填“①”或“②”),充电宝的电动势 V(保留两位小数),内阻 Ω。(保留两位小数)
6. (2025·浙江·二模)某同学探究焊锡丝电阻及相关因素。
(1)将待测锡丝紧密绕在金属杆上,用如图1所示的方法测量其直径,则直径为 mm。
(2)然后用多用电表粗测这段焊锡丝的电阻,按正确的程序进行操作,发现指针示数很小。改用1m长的焊锡丝再次进行测量,多用电表的读数如图2所示,则焊锡丝的电阻约为 Ω。这样测得的1m长的焊锡丝的电阻是否精确? 理由是 。
(3)用图3所示的电路准确地测量1m长的焊锡丝的电阻。连接好电路后,在移动变阻器滑动触头时,发现电流和电压表示数几乎为零,只是在滑到某一端附近时才有明显的变化。造成这一现象,可能变阻器选用了_________
A.滑动变阻器(0~5Ω)
B.滑动变阻器(0~10Ω)
C.滑动变阻器(0~200Ω)
7. (2025·浙江·模拟预测)在高中阶段,我们学过了很多测量电阻值的方法,某兴趣小组为了测量某个电阻的阻值,同学们先用多用表粗略测量了该电阻的阻值,多用表的示数如图甲所示。然后设计了如图乙所示的电路再次测量了的阻值。已知电路中学生电源的输出电压可调,电流表量程均选择0.6A(内阻),标有刻度的粗细均匀电阻丝,总长度为,总电阻为)。
(1)利用多用表测量时,选择的档位为档,则由多用表指示示数可知,该电阻的阻值为
(2)利用如图乙所示设计的电路测量电阻时:
①先断开,合上,当调节电源输出电压为时,单位长度电阻丝分得的电压 V/m,记录此时电流表的示数。
②保持闭合,合上,此时的示数将 (填“变大”,“变小”或“不变”),然后滑动点改变的长度,同时调节电源输出电压,使电流表的示数与步骤①记录的值相同,记录长度和的示数。写出与、、、、的关系式 。
8. (2025·浙江台州·二模)某课外活动小组利用铜片、锌片和橙子制成一个水果电池,他们想测量该水果电池的电动势E和内阻r。
(1)将多用电表的选择开关拨至直流电压2.5V挡,将红、黑表笔与铜、锌片直接接触,多用电表的表盘指针位置如图甲所示,其电压的示数为 V,这样测定的结果和电动势相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)有以下实验器材可供选择:
A.电流表A1(量程0~100µA,内阻为100Ω)
B.电流表A2(量程0~600µA,内阻不计)
C.电压表V(量程0~3V,内阻约为15kΩ)
D.定值定阻R0(阻值9900Ω)
E.电阻箱R(阻值可调范围0~9999Ω)
F.滑动变阻器R1(阻值变化范围0~20Ω)
G.滑动变阻器R2(阻值变化范围0~5kΩ)
H.开关和导线若干
①小明同学选用了其中的一些器材,设计了图乙所示的电路进一步测定电动势和内电阻。滑动变阻器应选择 (选填“R1”或“R2”)。正确连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器,获得电流表A1和A2的多组I1和I2数据,并作出I1-I2图像如图丙所示,该水果电池的电动势E= V,内阻r = Ω。(计算结果均保留两位有效数字)
②从提供的实验器材中选择合适的器材,在相应方框中再画出一种测定该水果电池的电动势和内阻的电路图 、 。
9. (2025·浙江杭州·二模)小张用多用电表粗略测得导体棒电阻约为10Ω,为更精确地测量其电阻,他用实验室提供的下列器材再次进行测量:
待测导体棒:
电压表V(量程为0~15V,内阻约为20kΩ);
电流表(量程为0~0.6A,内阻约为0.2Ω);
电流表(量程为0~1.0A,内阻约为0.1Ω);
电流表(量程为0~6.0A,内阻约为0.05Ω);
滑动变阻器(总阻值为5Ω);
滑动变阻器(总阻值为1kΩ);
蓄电池E(电动势为20V,内阻不计);
开关、导线若干。
(1)如图1所示,用螺旋测微器测量该导体棒的直径,读出示数 mm;
(2)实验要求待测导体棒两端电压从零开始变化,下列关于滑动变阻器的选择与连接方式,正确的是________;
A. B.
C. D.
(3)请在如图2所示的虚线框中将最优测量电路图补充完整,并标明所选器材的字母代号,要求电表指针偏转超过满刻度的。 ;
(4)由于电路的系统误差,用最优测量电路图测出的电阻测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
10. (2025·浙江金华·三模)小明同学研究测量某热敏电阻(其室温下电阻约为2)的阻值随温度变化关系,设计了如图1所示电路,所用器材有:电源E(1.5V,0.5),、各为280的电阻,电阻箱(0~99999.9),滑动变阻器(0~10),微安表(200,内阻约500),开关S,导线若干。
(1)该同学使用多用电表欧姆挡粗测该热敏电阻室温下的阻值,读数如图2所示,则多用电表欧姆挡选择的是 (选填“×1K”或“×100”或“×10”)。
(2)按图1连接电路,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应滑到 (选填“a”或“b”)端;实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,然后仔细调节、恰好使微安表的读数为0,记录不同温度下相应的热敏电阻阻值。实验中得到的该热敏电阻阻值随温度T变化的曲线如图3所示。若某次测量中,则此时热敏电阻的阻值为 。
(3)图4为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈的电阻为300。当线圈中的电流大于或等于5mA时,继电器的衔铁被吸合。图中为继电器线圈供电的电源电动势,内阻可以不计。应该把恒温箱内加热器接 端(选填“AB”或“CD”)。如果要使恒温箱内的温度保持60℃,滑动变阻器接入电路的电阻值为 。
11. (2025·浙江·模拟预测)某研究性学习小组准备测量某些常见电池的电动势和内阻。
(1)甲同学打算利用伏安法测量铅蓄电池(电动势约为2V,内阻较小)的电动势和内阻,现有下列器材可供选用。
A.定值电阻(阻值为,额定电流1.5A)
B.定值电阻(阻值为,额定电流1A)
C.电流表(,内阻约为)
D.电压表(,内阻约为)
E.滑动变阻器(最大阻值,额定电流1A)
F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流0.3A)
G.开关,导线若干
①由于该电池的内阻较小,为防止测量过程中电流过大,需在电路中接入一定值电阻,则定值电阻应选用 (选填“A”或“B”),滑动变阻器应选用 (选填“E”或“F”)。
②为了精确测量,甲同学已完成部分电路连线,如图(a)所示,请完成剩余的接线 。
(2)乙同学把2节干电池串联,视为一个“电源”,采用图(b)的实验电路来测量电源的电动势和内阻。定值电阻,改变电阻箱的阻值,得到多组、电压表示数的实验数据,作出相应的图线,如图(c)所示。分析图像,可求得电源的电动势为 V,内阻为 。(保留1位小数)
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第13讲 电学实验
“主题固定”:始终围绕 “电阻测量” 和 “电源参数测量” 两大主题,核心公式不变,备考时需吃透这两类实验的原理;
“变式在电路”:变化仅体现在 “电路接法的选择”(分压 / 限流、内接 / 外接)和 “仪器的限定”(如缺表、给定特殊电阻),但解决问题的逻辑(先判断电路接法,再选仪器,最后处理数据)不变。
一、实验要注意的几个要点
1.欧姆表的使用注意点
(1)若表头指针偏转过大,表示待测电阻较小,应当换低倍率的挡位;
(2)若表头指针偏转过小,表示待测电阻很大,应当换高倍率的挡位。
2.测定金属的电阻率的实验,实际上是先测出金属丝的电阻,然后根据R=ρ得出金属丝的电阻率ρ=R。
3.伏安法测电阻
(1)电流表的内接法和外接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻
测量值
R测==Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
R测==<Rx
测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
适用于测量
大阻值电阻
小阻值电阻
(2)两种电路的选择
①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
②临界值计算法:
Rx<时,用电流表外接法;
Rx>时,用电流表内接法。
③实验试探法:按图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。
4.测定电源的电动势和内阻常用的方法
(1)伏安法——利用电压表和电流表,闭合电路方程为E=U+Ir。
①利用两组数据,联立方程求解E和r;
②可作出U-I图象,图线的纵截距表示电源的电动势,斜率的绝对值表示电源的内阻。
(2)伏阻法——利用电压表和电阻箱,闭合电路方程为E=U。
①利用两组数据,联立方程求解E和r;
②将方程线性化,处理为=·+,或U=-+E,作- 图象或U-图象,利用图线的截距和斜率求E和r。
(3)安阻法——利用电流表和电阻箱,闭合电路方程为E=I(R+r)。
①利用两组数据,联立方程求解E和r;
②将方程线性化,处理为=·R+,作-R图象,利用图线的截距和斜率求E和r。
二、保护电阻与滑动变阻器的应用技巧
1.为了保护电路,一般会在电路中加入一个保护电阻,例如在测电源电动势和内阻实验方案一中可将保护电阻看成滑动变阻器的一部分;方案二中可将保护电阻看成电源内阻的一部分,求解电源内阻时一定要注意减去保护电阻的阻值。
2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电流的调节范围
≤I≤
0≤I≤
3.两种接法的适用条件
(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).
(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).
题型1选考真题探秘
1. (2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是 (选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像 ,由此求得电动势 V,内阻 。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
【答案】(1)甲
(2) 1.44/1.45/1.43 0.65/0.66/0.64
【详解】(1)因乙电路中电流表内阻对电源内阻的测量影响较大,则为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是甲;
(2)根据实验数据做出电源的U-I图像如图
[1][2]由结合图像可知
内阻
2. (2025·浙江·高考真题)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)的阻值随温度规律,设计了如图所示电路。器材有:电源E(),电压表(),滑动变阻器R(A:“”或B:“”),电阻箱(),开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变,滑动变阻器选 (选填“A”或“B”);
(2)正确连线,实验操作如下:
①滑动变阻器滑片P移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关;
②开关切换到a,调节滑片P使电压表示数为;再将开关切换到b,电阻箱调至,记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 (保留三位有效数字):
③保持、滑片P位置和开关状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变,给出另一种测量电阻的简要方案。
【答案】(1)A
(2)157
(3)见解析
【详解】(1)要使得cd两端电压U0在实验中基本不变,则滑动变阻器应该选择阻值较小的A;
(2)由电路可知
(3)题中滑片P位置保持不变,则电阻箱R1与热敏电阻Rt两端电压之和保持不变,先让S2接a,此时电压表读数为U,然后接b,读出电阻箱R1的读数和电压表读数U',当温度改变时,调整R1,使得R1两端的电压表U'保持不变,因此可得
整理得
可得热敏电阻Rt的值。
3. (2024·浙江·高考真题)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,把电阻箱()、一节干电池、微安表(量程,零刻度在中间位置)、电容器(、)、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。
(1)把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零:然后把开关S接2,微安表指针偏转情况是 ;
A.迅速向右偏转后示数逐渐减小 B.向右偏转示数逐渐增大
C.迅速向左偏转后示数逐渐减小 D.向左偏转示数逐渐增大
(2)再把电压表并联在电容器两端,同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到时保持不变;电压表示数由零逐渐增大,指针偏转到如图2所示位置时保持不变,则电压表示数为 V,电压表的阻值为 (计算结果保留两位有效数字)。
【答案】 C 0.50 3.1
【详解】(1)[1]把开关S接1,电容器充电,电流从右向左流过微安表,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零;把开关S接2,电容器放电,电流从左向右流过微安表,则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小。
故选C。
(2)[2]由题意可知电压表应选用0~3V量程,由图2可知此时分度值为0.1V,需要估读到0.01V,则读数为0.50V。
[3]当微安表示数稳定时,电容器中不再有电流通过,此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路,根据闭合电路欧姆定律有
根据串联电路规律有
联立可得
题型2以测电阻为核心的实验
4. (2025·浙江嘉兴·一模)某兴趣小组对“2B”、“2H”两种不同型号的笔芯电阻率进行测量,设计了如图1所示电路(电压表右端尚未接入电路)。实验器材有:电源E(0~6V),滑动变阻器R(0~10Ω,额定电流2A),电压表(3V,内阻3kΩ),电流表(3A,内阻未知),待测笔芯Rx(“2B”,“2H”两种型号),螺旋测微器,开关、导线若干。
(1)使用螺旋测微器测量笔芯直径,某次测量如图2所示,该读数为 。
(2)调节滑动变阻器滑片到合适位置,闭合开关S,电压表右端先后连接“1”、“2”端点后,观察到电压表示数变化比电流表变化更明显,则测量笔芯电阻时电压表右端应连接 点(选填“1”或“2”)。
(3)实验室选用的两种笔芯长度和直径均相同,正确连接电路后,测得两种型号笔芯的I-U图像如图3所示,则“2B”型号笔芯的电阻R2B= (保留三位有效数字);则导电性能“2B”笔芯 (选填“优于”或“劣于”)“2H”笔芯。
【答案】(1)2.288mm-2.292mm
(2)1
(3) 1.93~1.98 优于
【详解】(1)螺旋测微器的读数为2mm+29.0×0.01mm=2.290mm;
(2)观察到电压表示数变化比电流表变化更明显,说明电流表分压效果强,为减小误差,电压表右端应连接“1”点;
(3)[1]由图3可得电阻;
[2]I-U图像某点与原点连线的斜率倒数等于该点的电阻大小,由图可知2B笔芯对应的图线斜率大,电阻小,故导电性能“2B”笔芯优于“2H”笔芯。
5. (2025·浙江湖州·一模)光敏电阻在光照下的阻值范围通常在几千欧到几十千欧之间。为了测量其阻值,实验室提供如下器材
A.光敏电阻
B.干电池
C.电压表V(0-3V,内阻)
D.滑动变阻器
E.电阻箱()
F.单刀单掷开关、单刀双掷开关各1个,导线若干
(1)在图1电路中,
①先调节的滑片P至滑动变阻器的 (选填“最左端”、“中间”或“最右端”),
②闭合,调节滑片P至合适的位置不动,再将先后打到“1”、“2”,调节,使两次电压表示数相等,则 (选填“”、“”或“”)。
(2)在图2电路中,
①要使ab两端电压在实验过程中基本不变,的阻值 (选填“适当大些”、“适当小些”或“任意大小”);
②闭合,调节的滑片P至合适的位置不动,测量时先后打到“1”、“2”,电压表的示数分别为、,则 (用、、和表示);
(3)在合理操作的情况下,图2电路测得的 (选填“大于”、“等于”或“小于”)图1电路测得的。
【答案】(1) 最左端
(2) 适当小些
(3)大于
【详解】(1)[1] 为了保护电路,实验开始时应该让滑动变阻器右侧串联部分电阻尽可能大,故滑片P调至滑动变阻器的最左端。
[2]闭合,调节滑片P至合适的位置不动,再将先后打到“1”、“2”,调节,使两次电压表示数相等,可知在电路中的作用和是等效的,故
(2)[1]滑动变阻器的电阻和光敏电阻相比要小很多,这样开关打到“1”和“2”时,滑动变阻器左侧并联部分和光敏电阻、电阻箱构成的整体电阻基本不变,ab两端电压基本不变,故的阻值应适当小些。
[2]由题意,ab两端电压在实验过程中基本不变,有
解得
(3)开关打到“1”时,电压表和光敏电阻并联再与电阻箱串联,打到“2”时,光敏电阻与电阻箱串联再与电压表并联,故电路中电阻变小,故ab两端电压比打到“1”时小,有
解得
故图2电路测得的偏大,图1电路测得的等于真实值,故图2电路测得的大于图1电路测得的
6. (2025·浙江杭州·一模)某兴趣小组要测量一个未知电阻,的阻值,实验室提供的器材如下:
A、多用电表
B、恒压电源(输出电压为3V)
C、电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)
D、电流表(量程0~3mA,内阻约为40Ω)
E、滑动变阻器(最大阻值20Ω)
F、定值电阻、电阻箱R、灵敏电流表G
G、开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测的阻值。选用“×10”挡试测时,指针如图a所示,于是决定换用 (选填“×1”或“×100”)倍率。换用另一倍率后,重新进行欧姆调零,方可再次进行测量指针如图b所示,测量值为 Ω。
(2)接下来该小组采用伏安法继续测量。
①为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量? 。
②下列关于伏安法测电阻实验误差的说法正确的是
A、由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B、若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除偶然误差
C、用U-I图像处理数据求电阻可以减小偶然误差
D、该小组选用合理电路进行测量,的测量值小于真实值
(3)该小组又采用了实验电路如图c测量,连接好电路,先将滑动变阻器的阻值调至最大,闭合开关,调节滑动变阻器滑片位置,再调节电阻箱的阻值,直到灵敏电流表G的示数为零,读出此时电阻箱阻值R,和均为阻值已知的定值电阻,由以上数据可得的阻值为 (用题中给的物理量的字母表示)。
【答案】(1) “×100” 1000
(2) B C
(3)
【详解】(1)[1]由图可知,多用表的指针偏转幅度过小,故应更换大倍率的挡位,即更换为“×100”的倍率;
[2]待测电阻的大小为
(2)[1]由于使用要求电压表示数的变化范围足够大,因此滑动变阻器应采用分压式接法;待测电阻的阻值,故应采用电流表的内接法。
故选B。
[2] A.由于电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差,故A错误;
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差,故B错误;
C.用图象处理数据能起到“平均”的作用,可以减小偶然误差但不能消除偶然误差,故C正确;
D.电流表内接法测量的电阻为,大于真实值,故D错误。
故选C。
(3)由于灵敏电流计的示数为零,a、b两点的电势相等,则有、两端的电压相等,设为,同理可知、两端的电压也相等,设为,根据欧姆定律可得,
联立可得可得
即
7. (2025·浙江·二模)为精确测量某一段金属电阻丝的电阻率,小明进行了如下实验,请完成步骤中的填空:
(1)利用刻度尺测量其长度L,利用螺旋测微仪测量其直径如图甲,读数为D= mm;
(2)为消除电表内阻对实验结果的影响,设计如图乙所示的电路测电阻,操作步骤如下:
①将滑片P移到合适的位置,闭合开关、接1,电流表、和电压表V的示数分别为、和U,可求出电压表的内阻 ;
②已知通过步骤①测得电压表的内阻为5kΩ,闭合开关、接2,电流表(量程为0.6A挡)示数如图丙,读数 A,和电压表V的示数,可求出被测电阻的阻值 Ω。在有效消除电压表内阻对实验结果的影响后,该同学认为实验中使用的电流表也不是理想电表,那么该同学在第②步中测得的阻值 (选填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的真实值。
(3)最后利用所测的数据计算出该金属电阻丝的电阻率。
【答案】 0.650 0.50 10 等于
【详解】(1)[1]由图甲可知,螺旋测微器的读数为
(2)①[2]由图乙所示电路图,根据欧姆定律可知,电压表内阻
②[3]电流表的量程为0.6A挡,则分度值为0.02A,则由图丙可知,电流表的读数为
[4]电压表的电流为
则电阻的电流为
被测电阻的阻值为
[5]闭合开关K1、K2接1测电压表内阻时电流表A2内阻对实验没有影响。闭合开关K1、K2接2测电阻的阻值Rx时电压表内阻与电流表A2内阻对测量没有影响,因此电阻测量值等于真实值。
8. (2024·浙江金华·三模)为测定下图中一个量程为的微安表的内阻,某同学设计了如图甲的实验电路,采用的主要器材有:电动势为6V的电源、最大阻值为的滑动变阻器和阻值范围为0~999Ω的电阻箱。如果实验时进行的步骤有:
A.合上;
B.合上;
C.观察的阻值是否最大,如果不是,将的阻值调至最大;
D.调节的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;
E.调节的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半,记下的阻值;
(1)把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在横线上空白处: 。
(2)如果的阻值如图乙所示,要把测量中的微安表改装成量程为0-6V的电压表,则需要给微安表 (填“串联”或“并联”)上一个阻值为 Ω的电阻。(计算结果保留3位有效数字)
(3)采用上述方法测得的微安表内阻结果会 (填“偏大”或“偏小”),为了减小本实验误差,应尽可能选用电动势 (填“较大”或“较小”)的电源。
【答案】(1)CADBE
(2) 串联
(3) 偏小 较大
【详解】(1)实验的合理顺序是:观察的阻值是否最大,如果不是,将的阻值调至最大;合上,调节的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;合上,调节的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半,记下的阻值。即实验的合理顺序是:CADBE。
(2)[1][2]根据半偏法测微安表内阻原理,由图乙可知微安表的内阻测量值为
要把测量中的微安表改装成量程为0-6V的电压表,则需要给微安表串联上一个电阻,根据
解得
(3)[1]采用半偏法测微安表内阻,当微安表指针半偏时,由于电阻箱的并联,使得电路总电阻变小,则电路总电流变大,所以流过电阻箱的电流大于流过微安表的电流,根据并联电流与电阻从反比可知,微安表内阻的真实值应满足
即采用半偏法测得的微安表内阻结果会偏小;
[2]为了减小本实验误差,应使微安表满偏时,滑动变阻器接入电路阻值大一些,则应尽可能选用电动势较大的电源。
题型3以测电源的电动势和内阻为核心的实验
9. (2025·浙江宁波·三模)某同学为了测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图1所示的电路。
(1)用该方案测得的电源电动势与真实值相比: (选填“偏大”、“偏小”或“等大”),测得的内阻与真实值相比: (选填“偏大”、“偏小”或“等大”)。
(2)为了提高实验的精度,该同学设计了另一个实验方案如图2所示,正确连线后,实验操作如下:
①将滑动变阻器和的滑片移到最左端,闭合开关和;
②调节滑动变阻器的滑片,使得灵敏电流计G的指针指向0,记录此时电压表的示数为、电流表的示数为;
③接着,改变滑动变阻器的滑片位置后,再重复步骤②,记录另一组数据、。
(i)图2设计的方案,消除了图1测量中哪个因素对实验结果的影响 。
A.电压表内阻 B.电流表内阻
(ii)待测电源电动势 ,内阻 (用题中所给的物理量符号表示)。
【答案】(1) 等大 偏大
(2) B
【详解】(1)由图1所示电路图可知,把电流表与电池整体看作等效电源,则U=E-I(r+RA)
则电动势的测量值等于真实值,电源内阻的测量值等于真实值与电流表内阻之和,内阻测量值大于真实值。
(2)(i)流过灵敏电流计的电流为0,流过两电源的电流相等,两滑动变阻器两端电压相等,该实验设计相对于图1消除了电流表内阻对实验的影响。
故选B。
(ii)由闭合电路的欧姆定律得E=U1+I1r,E=U2+I2r
解得
10. (2025·浙江湖州·三模)某同学用量程为,内阻未知的微安表和电阻箱R(0~9999.9)等器材探究果汁电池的电动势和内阻。
(1)他将一节内阻不计的干电池与微安表和电阻箱串联(如图1),当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,则微安表的内阻 ;
(2)取走干电池,接入图2所示果汁电池,保持两电极在果汁中的深度h和正对面积不变,测得电极间距和时电阻箱R和对应微安表读数I的值,做出图像(如图3),由图像可知,随着电极间距d的增大,果汁电池的电动势 ,内阻 (两空均选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)由图3可得,电极间距为时果汁电池的电动势 ,内阻 (结果均保留3位有效数字)。
【答案】(1)100
(2) 不变 增大
(3) 1.00 1.32
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律有
代入数值解得
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
所以对图像,有
由图3的图线的斜率和截距可知,随着电极间距 d 增大,斜率不变,而截距增大,则果汁电池的电动势不变,内阻增大。
(3)[1][2]由图3可得,电极间距为时有,
解得,
11. (2025·浙江嘉兴·三模)在“电池电动势和内阻的测量”实验中,备用器材有:滑动变阻器(最大阻值),电阻箱,定值电阻,电流表A(量程有0~0.6A和,内阻分别为和),多用电表,干电池,开关,导线若干。
(1)小张选用多用电表“直流电压2.5V量程”测量,示数如图1所示,测得电动势 V
(2)小金选择了其中一些器材,设计了如图2所示电路,当端分别接、两点测得两组数据,在坐标系上描点、连线如图3所示,接点对应图3中的 (填“甲”或“乙”),由图线可得干电池的内阻 (保留2位有效数字)。
(3)若上述器材中多用电表因故障而不能使用,请重新设计实验电路,并画在答题纸相应方框中。
【答案】(1)1.34~1.35
(2) 甲
(3)
【详解】(1)选用多用电表“直流电压2.5V量程”测量,最小分度值为0.05V,故读数为1.34V或者1.35V。
(2)[1]根据U-I图线可知,图线的斜率的绝对值表示等效电源的内阻
接点时
接点时
甲图线的斜率的绝对值大,故接点对应图3中的甲图。
[2]由图线可估测电源电动势约为1.5V,滑动变阻器的最大阻值为,可估算
故选择0.6A的电流表,内阻为。
根据
由
解得
(3)如图所示,利用电流表和电阻箱测电池电动势和内阻。
题型4电学创新实验
12. (2025·浙江温州·二模)某同学为测量硅光电池的电动势和内阻,进行了如下实验探究。将内阻较小的待测硅光电池(保持光照强度一定,电动势可视为不变)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线连接成电路如图1所示。
(1)闭合开关前,该同学发现图1中有一处连线错误,应去掉图中序号为 的导线。(选填“①”、“②”、“③”或者“④”)
(2)正确连线后,由实验中记录的数据,得到该电池的曲线,如图2所示。某次调节滑动变阻器时,电流表的示数为250mA,电压表示数如图3所示,读出电压表的示数为 V。根据U-I曲线,计算此时硅光电池的内阻为 Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(3)若硅光电池的曲线在范围内可视为直线,该直线斜率为。现将该电池分别与阻值为、的定值电阻连接构成闭合回路,且,实验测得两组数据、,其中,,则两种情况下硅光电池的输出功率 (选填“大于”、“等于”或者“小于”)。
【答案】(1)③
(2) 1.49#1.50#1.51 5.6
(3)大于
【详解】(1)测量电源电动势和内阻实验需要电流表串联在电路中,电压表并联在电路中,如图所示连接电路导线③可使得电压表短路,所以应该去掉图中序号为③的导线
(2)[1]观察图中电压表,其量程为3V,分度值为0.1V,指针指在1刻度后的第5格上,所以电压表的示数为1.50V
[2]根据闭合电路欧姆定律
U-I曲线的斜率的绝对值表示内阻
由[1]可知当电流表的示数为250mA,根据电压为1.50V
当电流I=0时,
根据
(3)当范围内可视为直线,该直线斜率为,由
在时硅光电池的内阻可视为
对于硅光电池与定值电阻构成的闭合回路,其输出功率
根据闭合电路欧姆定律
则输出功率
当时
对于,输出功率
对于,出功率
所以当且时,
时,硅光电池的U-I曲线不再是斜率为的直线,其内阻不再是
从U-I曲线的性质来看,随着电流的增大,电池的内阻会增大(实际电池的内阻会随工作状态变化)
输出功率,对于接(电流)的情况,由于内阻增大,根据
在E不变,I增大且r增大的情况下,路端电压会比按照内阻计算的值更小
对于,输出功率(,内阻为)
对于,输出功率(,内阻大于)
电源内阻按计算时
实际内阻增大导致减小,所以
13. (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挡(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挡,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。
14. (2025·浙江·模拟预测)习小组要做“测量电源的电动势和内阻”实验,设计了图1所示电路,实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5V,内阻约) 电压表V(量程,内阻约)
电流表A(量程,内阻约) 滑动变阻器(最大阻值)
滑动变阻器(最大阻值) 定值电阻(阻值)
开关一个,导线若干
(1)请根据图1所示电路图完成图2所示实物图的连接。
(2)实验中,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至 (选填“最左端”或“最右端”)。
(3)正确操作,调节滑动变阻器滑片,记录多组电压表和电流表的示数,并根据实验数据作出图像,如图3所示。根据图线求得电动势 V,内阻 。(结果均保留2位小数)
(4)如果用实线表示由实验数据描点得到的图线,用虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像,则下列图像可能正确的是______。
A. B.
C. D.
【答案】(1)
(2) 最右端
(3) 1.47/1.48/1.49 0.30(0.27~0.35)
(4)A
【详解】(1)根据电路图连接实物图时,电压表负接线柱应与电池负极或滑动变阻器左下接线柱相连,电压表正接线柱应与电流表正接线柱或定值电阻左接线柱相连。
(2)[1][2]若选用滑动变阻器,且阻值全部接入电路,则电流表示数约为,结合电流表量程可知,能够满足实验需要。阻值过大,为了操作方便,滑动变阻器应选择。为了保护电路,防止电流过大,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最右端。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律和电路图可知
整理得
图像的纵截距表示电源电动势,图线斜率绝对值表示和电源内阻之和,结合图像可得,,
(4)由于电压表有分流,干路电流真实值
则
随的减小而减小,当时,即根据测量值所得的图线与根据真实值所得的图线在横轴交于同一点,又
则
如图所示,A正确。
1. (2025·浙江金华·一模)某实验小组描绘一个标有“10V 0.5A”的电学元件L的伏安特性曲线,可供选择的实验器材如下:
A.电源(电动势为50V,内阻为)
B.电压表(量程为0~50V,内阻约为)
C.电压表(量程为0~40V,内阻约为)
D.定值电阻
E.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A)
F.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A)
G.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为0.5A)
H.开关一个,导线若干
回答下列问题:
(1)为了便于取得多个数据,实验中滑动变阻器应选用 。
(2)为了测量及读数方便,下列四个电路图中最合理的是_________。
A. B.
C. D.
(3)如图为通过实验描绘的该元件的图像,现将40个这样的电学元件并联后再接到本实验所提供的电源两端,则每个电学元件的电功率约为 W。(保留2位有效数字)
【答案】(1)F
(2)A
(3)1.3/1.4/1.5
【详解】(1)为了便于获取多个数据,滑动变阻器采用分压式接法,而当滑动变阻器完全接入电路时,待测元件两端的电压从0开始,此时电路中电流的最小值为
则可得选用、、所对应的电流的最小值分别约为3.3A、0.91A、0.48A,显然,若用则超过了其额定电流2A,若选用虽未超过其额定电流0.5A,但其所能允许的调节范围很小,因此应选用滑动变阻器,故选F。
(2)为使两电压表指针的偏转超过量程的三分之一,则电压表不能用来直接测量待测元件,因为待测元件的额定电压为10V,而两电压表的量程分别为40V和50V,若直接测量待测元件两端的电压,则不满足超过其量程的三分之一的要求。
故选A。
(3)将40个这样的元件串联接入电路,根据闭合电路的欧姆定律有
整理得
代入数据可得
将该直线做入图中,如图所示
根据图像可知,该直线与原曲线的交点坐标为(6.6V,0.21A),故每个电学元件的电功率
2. (2025·浙江宁波·模拟预测)某同学将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验,观察电容器充电过程。实验仪器如下:电源(电压为4.5V,内阻不计);电容器(额定电压为16V);电流表(量程为0~500μA,内阻500Ω);数字电压表(量程为0~10V);电阻箱(阻值0~9999Ω)。
(1)电路连接完毕后如图2所示,为保证电表使用安全,在开关闭合前必须要完成的实验步骤是 。
(2)将开关S闭合,观察到某时刻电流表示数如图3所示,其读数为 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示,小明数出曲线下围成的格子数有225格,则电容C大小为 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大,考虑到此因素的影响,(3)问中电容的测量结果与真实值相比是 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”),请简要说明理由 。
(5)当电阻箱的阻值为R时,充电图像如图5中a曲线所示。若将定值电阻增大为1.3R,重复上述实验步骤,则电流随时间变化的I-t图线应该是图5中的曲线 (选填“b”或“c”)。
【答案】(1)将电阻箱的阻值调到最大
(2)175
(3)2500
(4) 偏小 见解析
(5)c
【详解】(1)为保证电表使用安全,在开关闭合前必须要完成的实验步骤是将电阻箱的阻值调到最大;
(2)量程为500μA的电流表的分度值为10μA,读数为175μA;
(3)I-t图像中图线与坐标轴围成的面积表示电荷量,电容器所带的电荷量为
电容器两端的电压U=E=4.5V
电容器的电容
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大,电阻箱和电流表的分压不能忽略,电容器两端的电压小于电源电动势,根据公式
得到的电容器的真实值大于测量值,即电容的测量结果与真实值相比是偏小的;
(5)若将定值电阻增大为1.3R,电容器开始放电时的电流变小,即纵截距变小;由于电容器放电的电荷量不变,因此放电时间变长,复上述实验步骤,则电流随时间变化的I-t图线应该是图5中的曲线c。
3. (2025·浙江绍兴·模拟预测)为了测量某电池的电动势和内电阻,实验室提供了下列器材:
A.待测电池
B.电流表G(量程50mA,内阻Rg=18Ω)
C.电阻箱R1(阻值0~999.9Ω)
D.定值电阻R0=15Ω
E.开关S和导线若干
F.多用电表
(1)为粗略测量电源电动势,小明先用多用电表直流电压10V挡与电源直接相连,示数如图1所示,读数为 V。
(2)将电阻箱R1与电流表G并联,将电流表量程扩大为原来的10倍,则电阻箱R1的阻值应调为 Ω。正确调整R1的阻值后,将电流表G的表头重新标度为电流表A。
(3)①小明设计了如图2所示电路,多用电表调至直流电压档位,当c端分别接a、b两点测得两组数据,在坐标系上描点、连线如图3所示,接b点对应图3中的 (填“甲”或“乙”);
②小明又利用扩大量程后的电流表A设计了图4电路,定值电阻R0在电路中的作用是保护电路;正确进行实验操作,得到了多组电流表A的示数I和电阻箱的电阻R的数据,并绘制出如图所示的 (选填“I−R”、“R−I”,“”或“”)图像。
③若图4中斜率为k,纵截距为−b,根据图像得出电池的电动势E= ,内阻r= 。(结果用k、b、R0、Rg的形式表示)。
【答案】(1)8.0
(2)2
(3) 甲 k b−R0−0.1Rg
【详解】(1)根据题图可知电压表的分度值为0.2V,可得读数为8.0V。
(2)电阻箱R1与电流表G并联,如图乙所示,将电流表量程扩大为原来的10倍,根据电流表改装原理,应将电阻箱R1的阻值调为
(3)①[1]根据闭合电路欧姆定律可知当接a点时有
当接b点时有
可知当接b点时U−I图像斜率大,即接b点对应图3中的甲;
②[2]改装后电流表的内阻为
根据闭合电路欧姆定律,可得
整理得
所以,图所绘制的图像为图像。
③[3][4]根据
结合图像斜率得
纵截距
得
4. (2025·浙江金华·三模)某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V),某同学为了探究它的伏安特性,设计了如下电路(电压表未画出),在实验室他找到了阻值为的定值电阻R用于限流;电动势E为12V内阻可不计的电源;一只量程为10mA,内阻为5Ω的电流表;一只量程为2V,内阻为的电压表;两个滑动变阻器。
(1)若两个滑动变阻器参数如下:
a.阻值0到200Ω,额定电流0.3A
b.阻值0到20Ω,额定电流0.5A
实验中应选的滑动变阻器是 (填“a”或“b”)。
(2)这位同学计划将量程为2V,内阻为的电压表改装成量程为10V的电压表,他需要完成的操作是 (填完整的改装措施)。
(3)正确接线后,测得数据如下表
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U (V)
0.00
3.00
6.00
6.16
6.28
6.32
6.36
6.38
6.39
6.40
I (mA)
0.00
0.00
0.00
0.06
0.50
1.00
2.00
3.00
4.00
5.50
根据以上数据,改装后的电压表应并联在M与 之间(填“O”或“P”)。
(4)解读表中的数据画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图。
【答案】(1)a
(2)串联电阻
(3)P
(4)
【详解】(1)由欧姆定律可得
滑动变阻器a允许的最大电压为
滑动变阻器b两端所能加的最大电压为
为保证安全,滑动变阻器应选a;
(2)由电压表改装原理可得,须串联一分压电阻,设为
则由串联分压知识可得
由欧姆定律得,
联立并代入数据可得
即改装成量程为10V的电压表,需要串联电阻。
(3)由于电流表内阻已知,从计算方便程度上来讲用内接,所以P。
(4)从表格中数据看,待测电学元件两端的电压先增大,然后趋向于稳定,所以MO两端的电压先增大后趋于稳定,UMO随UMN变化的示意图如图。
5. (2025·浙江·二模)充电宝与普通电池类似,为测量其电动势和内阻,设计实验电路图如图1所示。
(1)滑动变阻器R用于改变电路中的电流,R0是定值电阻,R0的主要作用是
(2)两只数字多用表分别作为电压表和电流表,电路中的电源为充电宝,通过充电宝的连接线接入电路剥开充电宝连接线的外绝缘层,里面有四根导线,红导线为充电宝的正极,黑导线为负极,其余两根导线空置不用。若用多用电表直流电压挡粗测其电动势,多用电表的红表笔应与充电宝的 (选填“红”或“黑”)导线连接。
(3)采用图1电路测量,记录被测充电宝实验时的电量百分比(开始时的电量百分比为100%)。定值电阻,电压表的左接线头分别接在a、b点测得两组数据,在U-I图中描点、连线如图2所示,则接b点对应 线(选填“①”或“②”),充电宝的电动势 V(保留两位小数),内阻 Ω。(保留两位小数)
【答案】(1)在电路中作为保护电阻,以防止滑动变阻器调节过度导致短路
(2)红
(3) ② 5.06 0.10
【详解】(1)R0是定值电阻,主要作用是在电路中作为保护电阻,以防止滑动变阻器调节过度导致短路;
(2)根据多用电表电流“红表笔进黑表笔出”,可知多用电表的红表笔应与充电宝的正极,即红导线连接;
(3)[1]接b点可以将电阻R0等效到电源内部,则等效电源内阻较大,在U-I图像斜率的绝对值表示内阻,所以对应②线;
[2][3]根据闭合电路欧姆定律
可得
根据图像在纵轴上的截距可得
由斜率可知
解得
6. (2025·浙江·二模)某同学探究焊锡丝电阻及相关因素。
(1)将待测锡丝紧密绕在金属杆上,用如图1所示的方法测量其直径,则直径为 mm。
(2)然后用多用电表粗测这段焊锡丝的电阻,按正确的程序进行操作,发现指针示数很小。改用1m长的焊锡丝再次进行测量,多用电表的读数如图2所示,则焊锡丝的电阻约为 Ω。这样测得的1m长的焊锡丝的电阻是否精确? 理由是 。
(3)用图3所示的电路准确地测量1m长的焊锡丝的电阻。连接好电路后,在移动变阻器滑动触头时,发现电流和电压表示数几乎为零,只是在滑到某一端附近时才有明显的变化。造成这一现象,可能变阻器选用了_________
A.滑动变阻器(0~5Ω)
B.滑动变阻器(0~10Ω)
C.滑动变阻器(0~200Ω)
【答案】(1)1.01
(2) 1 不精确 电阻值偏小,即使用最小量程,多用表的指针也偏小,达不到刻度盘的中央附近,因此测量误差大,不精确。
(3)C
【详解】(1)设锡丝的直径为,由如图1可知锡丝紧密绕在金属杆上有10匝
得
(2)[1]选用的欧姆挡,焊锡丝的电阻约为
[2] [3] 这样测得的1m长的焊锡丝的电阻不精确,理由是电阻值偏小,即使用最小量程,多用表的指针也偏小,达不到刻度盘的中央附近,因此测量误差大,不精确。
(3)滑线变阻器总电阻不同时,分压电路输出电压随滑片移动的关系如图所示
连接好电路后,在移动变阻器滑动触头时,发现电流和电压表示数几乎为零,只是在滑到某一端附近时才有明显的变化,造成这一现象,可能变阻器选用了滑动变阻器(0~200Ω)。
故选C。
7. (2025·浙江·模拟预测)在高中阶段,我们学过了很多测量电阻值的方法,某兴趣小组为了测量某个电阻的阻值,同学们先用多用表粗略测量了该电阻的阻值,多用表的示数如图甲所示。然后设计了如图乙所示的电路再次测量了的阻值。已知电路中学生电源的输出电压可调,电流表量程均选择0.6A(内阻),标有刻度的粗细均匀电阻丝,总长度为,总电阻为)。
(1)利用多用表测量时,选择的档位为档,则由多用表指示示数可知,该电阻的阻值为
(2)利用如图乙所示设计的电路测量电阻时:
①先断开,合上,当调节电源输出电压为时,单位长度电阻丝分得的电压 V/m,记录此时电流表的示数。
②保持闭合,合上,此时的示数将 (填“变大”,“变小”或“不变”),然后滑动点改变的长度,同时调节电源输出电压,使电流表的示数与步骤①记录的值相同,记录长度和的示数。写出与、、、、的关系式 。
【答案】(1)6.0/6
(2) 变小
【详解】(1)多用表测量电阻时,读表盘最上面一圈,读出的示数为6.0,选择的档位为×1档,则该电阻阻值为6.0Ω;
(2)①[1]根据欧姆定律可知电阻丝电压为
单位长度电阻丝分得的电压为 V/m
②[2] 保持闭合,合上,此时滑动变阻器左半部分与并联后再与右半部分串联,并联部分的电压小于空载时的电压,则的示数将变小;
[3]电流表的内阻也为,由于Rx与电阻丝ac并联,则两支路电压相等,由欧姆定律可得
解得
8. (2025·浙江台州·二模)某课外活动小组利用铜片、锌片和橙子制成一个水果电池,他们想测量该水果电池的电动势E和内阻r。
(1)将多用电表的选择开关拨至直流电压2.5V挡,将红、黑表笔与铜、锌片直接接触,多用电表的表盘指针位置如图甲所示,其电压的示数为 V,这样测定的结果和电动势相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)有以下实验器材可供选择:
A.电流表A1(量程0~100µA,内阻为100Ω)
B.电流表A2(量程0~600µA,内阻不计)
C.电压表V(量程0~3V,内阻约为15kΩ)
D.定值定阻R0(阻值9900Ω)
E.电阻箱R(阻值可调范围0~9999Ω)
F.滑动变阻器R1(阻值变化范围0~20Ω)
G.滑动变阻器R2(阻值变化范围0~5kΩ)
H.开关和导线若干
①小明同学选用了其中的一些器材,设计了图乙所示的电路进一步测定电动势和内电阻。滑动变阻器应选择 (选填“R1”或“R2”)。正确连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器,获得电流表A1和A2的多组I1和I2数据,并作出I1-I2图像如图丙所示,该水果电池的电动势E= V,内阻r = Ω。(计算结果均保留两位有效数字)
②从提供的实验器材中选择合适的器材,在相应方框中再画出一种测定该水果电池的电动势和内阻的电路图 、 。
【答案】(1) 0.85 偏小
(2) R2 0.95 1.0×103
【详解】(1)[1]由于多用电表为直流电压2.5V挡,所以每一小格为0.05V,所以图示读数为
[2]由于多用电表测量的是电源两端的电压,即路端电压,其小于电源电动势,所以这样测定的结果和电动势相比偏小。
(2)[1]由于水果电池内阻较大,所以滑动变阻器应选择阻值较大的R2方便实验调节;
[2][3]根据闭合电路欧姆定律可得
变形整理可得
结合图像可得,
联立解得,
[4][5]根据测定电源电动势和内阻的实验原理可知,可以采用伏阻法进行测量,但由于现有电压表量程太大,需要用电流表A1和定值电阻串联改装电压表,电路如图所示
同时也可以采用安阻法进行测量,电流表选用量程较大的A2,电路如图所示
9. (2025·浙江杭州·二模)小张用多用电表粗略测得导体棒电阻约为10Ω,为更精确地测量其电阻,他用实验室提供的下列器材再次进行测量:
待测导体棒:
电压表V(量程为0~15V,内阻约为20kΩ);
电流表(量程为0~0.6A,内阻约为0.2Ω);
电流表(量程为0~1.0A,内阻约为0.1Ω);
电流表(量程为0~6.0A,内阻约为0.05Ω);
滑动变阻器(总阻值为5Ω);
滑动变阻器(总阻值为1kΩ);
蓄电池E(电动势为20V,内阻不计);
开关、导线若干。
(1)如图1所示,用螺旋测微器测量该导体棒的直径,读出示数 mm;
(2)实验要求待测导体棒两端电压从零开始变化,下列关于滑动变阻器的选择与连接方式,正确的是________;
A. B.
C. D.
(3)请在如图2所示的虚线框中将最优测量电路图补充完整,并标明所选器材的字母代号,要求电表指针偏转超过满刻度的。 ;
(4)由于电路的系统误差,用最优测量电路图测出的电阻测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)2.486
(2)C
(3)
(4)小于
【详解】(1)由图示螺旋测微器可知,其读数为2mm+48.6×0.01mm=2.486mm。
(2)待测电阻阻值为10,为方便实验操作,滑动变阻器应选择R2,由于待测电阻阻值大于滑动变阻器最大阻值,滑动变阻器应采用分压接法。
故选C。
(3)流过待测电阻的最大电流1.5A
应将电流表A1与A2并联测电流,由于电压表内阻远大于电流表内阻,电流表应采用外接法,实验电路图如图所示
(4)电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,电流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。
10. (2025·浙江金华·三模)小明同学研究测量某热敏电阻(其室温下电阻约为2)的阻值随温度变化关系,设计了如图1所示电路,所用器材有:电源E(1.5V,0.5),、各为280的电阻,电阻箱(0~99999.9),滑动变阻器(0~10),微安表(200,内阻约500),开关S,导线若干。
(1)该同学使用多用电表欧姆挡粗测该热敏电阻室温下的阻值,读数如图2所示,则多用电表欧姆挡选择的是 (选填“×1K”或“×100”或“×10”)。
(2)按图1连接电路,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应滑到 (选填“a”或“b”)端;实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,然后仔细调节、恰好使微安表的读数为0,记录不同温度下相应的热敏电阻阻值。实验中得到的该热敏电阻阻值随温度T变化的曲线如图3所示。若某次测量中,则此时热敏电阻的阻值为 。
(3)图4为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈的电阻为300。当线圈中的电流大于或等于5mA时,继电器的衔铁被吸合。图中为继电器线圈供电的电源电动势,内阻可以不计。应该把恒温箱内加热器接 端(选填“AB”或“CD”)。如果要使恒温箱内的温度保持60℃,滑动变阻器接入电路的电阻值为 。
【答案】(1)×1K
(2) a 600
(3) AB 700
【详解】(1)室温下热敏电阻约为2,图2可知指针刻度为2,故多用电表欧姆挡选择的是“×1K”;
(2)[1]为了保护电路,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应滑到a端;
[2]微安表的读数为0时,设支路电流分别为,则有
整理得
代入题中数据,解得
(3)[1]随着恒温箱内温度降低,热敏电阻的阻值变大,则线圈中的电流变小,当线圈的电流小于5mA时,继电器的衔铁又被释放到上方,则恒温箱加热器又开始工作,这样就可以使恒温箱内保持在某一温度。所以应该把恒温箱内的加热器接在AB端;
[2]要使恒温箱内的温度保持60℃ ,即60℃时线圈内的电流为5mA。图3可知,60℃时热敏电阻的阻值为600Ω,由闭合电路欧姆定律
解得
11. (2025·浙江·模拟预测)某研究性学习小组准备测量某些常见电池的电动势和内阻。
(1)甲同学打算利用伏安法测量铅蓄电池(电动势约为2V,内阻较小)的电动势和内阻,现有下列器材可供选用。
A.定值电阻(阻值为,额定电流1.5A)
B.定值电阻(阻值为,额定电流1A)
C.电流表(,内阻约为)
D.电压表(,内阻约为)
E.滑动变阻器(最大阻值,额定电流1A)
F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流0.3A)
G.开关,导线若干
①由于该电池的内阻较小,为防止测量过程中电流过大,需在电路中接入一定值电阻,则定值电阻应选用 (选填“A”或“B”),滑动变阻器应选用 (选填“E”或“F”)。
②为了精确测量,甲同学已完成部分电路连线,如图(a)所示,请完成剩余的接线 。
(2)乙同学把2节干电池串联,视为一个“电源”,采用图(b)的实验电路来测量电源的电动势和内阻。定值电阻,改变电阻箱的阻值,得到多组、电压表示数的实验数据,作出相应的图线,如图(c)所示。分析图像,可求得电源的电动势为 V,内阻为 。(保留1位小数)
【答案】(1) A E 见解析
(2) 2.8 3.3
【详解】(1)①[1][2]分析可知,定值电阻选A和B使用时均不会超过其额定电流,定值电阻选A时,电路中的最大电流小于0.5A,没有超过电流表的量程,定值电阻选B时,电路中最大电流约为0.1A,电流较小,不利于电源内阻的测量,定值电阻应选择A;测电源电动势及内阻需要采用限流式电路,滑动变阻器选F时,有烧坏的风险,故应选E。
②[3]电池内阻较小,电流表应相对电池外接,电路如图
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律得
整理可得
结合图像可得
可得
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