专题07 电学实验(期末真题汇编,北京专用)高二物理上学期
2025-12-31
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内容正文:
专题07 电学实验
4大高频考点概览
考点01 测量未知电阻
考点02 实验:测量金属丝的电阻率
考点03 实验:测量电源的电动势和内阻
考点04 实验:用多用电表测量电学中的物理量
地 城
考点01
测量未知电阻
一、单选题
1.(24-25高二上·北京五十中·期末)图是用电压表和电流表测电阻的一种连接方法,为待测电阻.如果考虑到电表内阻对测量结果的影响,则( )
A.电压表示数大于两端的实际电压,电流表示数大于通过的实际电流
B.电压表示数大于两端的实际电压,电流表示数等于通过的实际电流
C.电压表示数等于两端的实际电压,电流表示数大于通过的实际电流
D.电压表示等于两端的实际电压,电流表示数等于通过的实际电流
2.(24-25高二上·北京通州·期末)用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示,其中Rx为待测电阻,阻值约为5Ω。电表内阻影响不可忽略,下列说法中正确的是( )
A.电流表的示数小于通过Rx的电流
B.电压表的示数大于Rx两端的电压
C.更换成内阻更小的电流表,Rx的测量值将更接近其真实值
D.更换成内阻更大的电压表,Rx的测量值将更接近其真实值
二、实验题
3.(24-25高二上·北京八一学校·期末)某同学通过实验测量一个定值电阻的阻值。
(1)他先用多用电表对该电阻进行了初步测量。他用电阻挡进行测量,指针位置如图所示,则该电阻的阻值约为 。
(2)在(1)基础上,他想用电压表和电流表更精确地测量这个电阻的阻值。
他在实验室找到如下器材:
电流表:量程,内阻约;
电压表:量程,内阻约;
滑动变阻器:最大阻值,额定电流;
电源:电动势,内阻约:
开关一个,导线若干。
为了减小实验误差,电流表和电压表的连接方法应该选用如图中的 (选填“甲”或“乙”),不考虑偶然误差,采用这种方式测量的结果与真实值相比偏 (选填“大”或“小”)。
4.(24-25高二上·北京海淀·期末)(1)在一次实验时某同学用游标卡尺测量(如图所示),示数为 cm.在一次实验时某同学用螺旋测微器测量(如图),示数为 mm.
(2)某电阻额定电压为3 V(阻值大约为10 Ω).为测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:
A:电流表A1(量程300 mA,内阻约1 Ω)
B:电流表A2(量程0.6 A,内阻约0.3 Ω)
C:电压表V1(量程3.0 V,内阻约3 kΩ)
D:电压表V2(量程5.0 V,内阻约5 kΩ)
E:滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)
F:滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ)
G:电源E(电动势4 V,内阻可忽略)
H:电键、导线若干.
①为了尽可能提高测量准确度,应选择的器材为(只需添器材前面的字母即可):电流表 ,电压表 ,滑动变阻器 .
②画出该实验电路图 .
地 城
考点02
实验:测量金属丝的电阻率
一、实验题
1.(24-25高二·北京东城·期末)导电玻璃是制造LCD的主要材料之一,为测量导电玻璃的电阻率,某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃丝。主要实验步骤如下,完成下列问题。
(1)先用螺旋测微器测量导电玻璃丝的直径d,示数如图甲所示,其直径 mm;再用刻度尺测出导电玻璃丝的长度为L。用多用电表测电阻时,将选择开关拨至“”挡,进行欧姆调零后,将两表笔接待测电阻两端,指针如图丙所示,则应选 (选填“”“”“”或“”)挡重新进行测量。
(2)用“伏安法”测量该导电玻璃丝的阻值,电路图如图乙所示。除电源(电动势为4V,内阻不计)、电流表A(量程为,内阻约)、电压表V(量程为,内阻约)、待测导电玻璃丝(阻值约为)、导线、开关外,滑动变阻器应选用 (填以下给定器材前的字母)。电压表的左端应与电路中的 (选填“a”或“b”)点相连。
A.滑动变阻器(总阻值为,额定电流为2A)
B.滑动变阻器(总阻值为,额定电流为2A)
(3)若某次测量中,电压表和电流表示数分别为U和I,请用上述直接测得的物理量(d、L、U、I)写出该导电玻璃的电阻率的表达式,即 。
2.(24-25高二上·北京朝阳·期末)某小组完成“金属丝电阻率的测量”实验。
(1)如图1所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径为 mm。
(2)用多用电表欧姆挡粗测金属丝的阻值,将选择开关旋转到电阻“10”位置时,正确操作后发现指针的偏转角过大,接下来的正确操作步骤依次为:
①将选择开关旋转到电阻“ ”(选填“1”或“100”)位置;
②将红黑表笔短接并 ;(补充相应的操作内容)
③将红黑表笔分别接触待测金属丝的两端,指针静止时如图2所示,则金属丝的阻值约为 Ω;
④将选择开关旋转到OFF挡。
(3)为得到待测金属丝更精确的阻值,该小组采用图3所示的电路进行测量,可供选择的仪器:电流表A(量程,内阻约为)、电压表V(量程3V、内阻约为)、滑动变阻器、滑动变阻器、电源(电动势1.5V,内阻约为)、开关S及导线若干。
①为调节方便,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
②请用笔画线表示导线,在图4中将实物电路补充完整 。
③已知实验中所有器材均完好。闭合开关后,实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中,两电表示数也随之变化但始终不为零,由此推断电路出现的故障是 。
地 城
考点03
实验:测量电源的电动势和内阻
一、实验题
1.(24-25高二上·北京朝阳·期末)某同学在测量电源电动势和内阻时,按如图所示的甲、乙两种电路分别连接实验器材,测量记录实验数据,并根据所测实验数据在丙图中作出两条图线与。实验各环节均正确。下列说法正确的是( )
A.根据甲电路实验数据作出的是图线
B.由图线可得出电源电动势的测量值为,内阻的测量值为
C.采用甲电路测量的电源电动势更准确些,采用乙电路测量的电源内阻更准确些
D.b图线对应的实验误差主要是由于电压表的分流引起的
2.(24-25高二上·北京五十中·期末)小张同学用如图甲所示的电路,测量一节旧干电池的电动势和内阻。有两种规格的滑动变阻器可供选择:
:(阻值范围0~20Ω,额定电流2A)
:(阻值范围0~200Ω,额定电流1.5A)
(1)为了调节方便,测量精确度更高,实验中应选用滑动变阻器 (填写滑动变阻器符号)。
(2)根据图甲电路,将图乙中的实物电路连接完整。
(3)通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U,利用这些数据在图丙中画出了图线。由图线可以得出此干电池的电动势 V,内阻 Ω。(保留三位有效数字)
(4)引起该实验系统误差的主要原因是 。由于系统误差导致 , 。(选填“大于”“等于”“小于”)
3.(24-25高二上·北京通州·期末)某学生小组设计实验测量1节干电池的电动势和内阻。用到的实验仪器有电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等。
(1)为了更准确地测出干电池的电动势和内阻,实验电路应该选择图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)开始实验之前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“左”或“右”)。
(3)该学生小组按(1)中所选电路多次测量并记录对应的电流表示数Ⅰ和电压表示数U,下图中实线所示为利用这些数据画出的图线,虚线表示路端电压与通过电源的电流之间的关系图像,下图中关系正确的是______。
A. B.
C. D.
(4)该学生小组尝试只用电流表和电阻箱测量水果电池的电动势和内阻,设计如图所示电路。调节电阻箱的阻值,记录多组电流Ⅰ和电阻R读数,以为纵坐标,R为横坐标画出的图像加图所示,则电源电动势E= V,内阻r= kΩ。(结果均保留2位有效数字)
4.(24-25高二上·北京石景山·期末)某实验小组府电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S后调节电阻箱,记录电阻箱阻值R和电压表示数U,并计算对应的电流值I。
(1)在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请作出图像。
(2)根据作出的图像得出该电池电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)若只考虑电压表内阻的影响,图1中,通过电源的电流为I1,通过电阻箱的电流为I2,图3中实线表示U与I1的关系,虚线表示U与I2的关系,则图3中所示图像可能正确的是______。
A. B.
C. D.
5.(24-25高二·北京东城·期末)实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务,被测电池的电动势约为1.5V,内阻约为。
(1)某小组同学计划利用图甲所示的电路进行实验,已知实验室除待测电池、开关、导线外,还提供下列器材:
电流表A:量程,内阻约
电压表V:量程,内阻约
滑动变阻器R:,额定电流2A
①如图乙是该组同学根据所获得的6组实验数据,在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的图线,请据此图线判断:被测干电池的电动势 V,内阻 。(结果保留到小数点后两位)
②若考虑到电表内阻的影响,分析并判断该组同学测得的电动势E和内电阻r其测量值与真实值的大小关系。( )
(2)另一小组同学在实验过程中发现电压表出了故障,因此设计用一个电流表和一个电阻箱进行实验,实验电路如图丙所示。他们发现用这种方法进行实验误差较大,因此尝试利用图像进行误差分析。该组同学以电流表示数I为横坐标,以电流表示数I与电阻箱示数R的乘积U为纵坐标作出图像,图中,实线是根据实验数据描点作图得到的图像,虚线是没有电表内阻影响的理想情况,对应图丙电路设计的图像是__________。
A. B.
C. D.
6.(24-25高二上·北京一零一中·期末)实验小组要测定一节干电池的电动势E和内阻r(E约为1.5V,r小于),采用的电路图如图甲所示。
(1)实验小组的同学找到的器材如下:
A.干电池1节;
B.滑动变阻器();
C.滑动变阻器();
D.电压表(0~3V);
E.电压表(0~15V);
F.电流表(0~0.6A);
G.电流表(0~3A)。
则滑动变阻器应选 ,电流表应选 ,电压表应选 。(填器材前的字母代号)
(2)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图乙所示的图线,由图可知电源电动势 V(结果保留三位有效数字)、内阻 (结果保留两位有效数字)。
(3)同学们对本实验的误差进行了分析,下列说法正确的是 。
A.实验产生的系统误差,主要是因为电压表的分流作用
B.实验产生的系统误差,主要是因为电流表的分压作用
C.实验测出的电动势小于真实值
D.实验测出的内阻大于真实值
7.(24-25高二上·北京丰台·期末)小红同学利用图1所示的电路测量电源的电动势和内阻。
(1)图2是实验器材实物图,图中已连接了部分导线,请根据图1的电路图,用笔画线代替导线补充完成图中实物间的连线 。
(2)实验过程中,小红同学移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置,并依次记录了电流表和电压表的测量数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在如图3所示的坐标纸上,请你标出余下一组数据的对应点,并画出图像 。
次数
1
2
3
4
5
6
(3)根据图像可计算出电源的电动势 (保留三位有效数字),内阻 (保留两位有效数字)。
(4)如图4所示,小丰同学将量程合适的电压表连接在待测电源两端,闭合开关后,他认为电压表的示数即为电源电动势的大小。小丰同学的方法是否正确,请推导说明: 。(分析时需要的物理量可自行设定)
8.(24-25高二上·北京房山·期末)利用如图甲所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
(1)现有电压表(0~3V)、开关和导线若干,以及下列器材:
A.电流表(0~0.6A)
B.电流表(0~3A)
C.滑动变阻器(0~20)
D.滑动变阻器(0~100)
实验中电流表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)
(2)实验中,某同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。( )
组别
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.21
0.31
0.36
0.49
0.57
U/V
1.38
1.31
1.24
1.14
1.11
1.05
(3)根据图乙可得出干电池的电动势E = V,内电阻r = Ω(结果保留小数点后两位)。
(4)考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点,本实验是存在系统误差的。关于该实验的系统误差,下列分析正确的是
A.电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
B.电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
C.电流表内阻的大小对系统误差没有影响
D.电压表内阻的大小对系统误差没有影响
(5)在实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U、电源的总功率P都将随之改变。以下三幅图中能正确反映P- U关系的是
A. B. C. D.
9.(24-25高二上·北京怀柔·期末)(1)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.
应该选择的实验电路是图中的 (选项“甲”或“乙”).
(2)现有电流表(0-0.6A),开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0-15V) B.电压表(0-3V)
C.滑动变阻器(0-50Ω) D.滑动变阻器(0-500Ω)
实验中电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (选填相应器材前的字母).
(3)某同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线 .
序号
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I( A )
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= .
11.(24-25高二上·北京昌平·期末)在“测量电源的电动势和内阻”实验中:
(1)甲同学利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻,实验电路图如图1所示。他根据记录的数据作出的图像如图2所示。
①通过图像可求出电池的电动势 ,内阻 。(保留小数点后2位)
②若忽略偶然误差,利用该电路测得的电动势和真实值相比 (选填“偏小”“偏大”或“相等”),实验误差主要来自 (选填“电压表的分流作用”或“电流表的分压作用”)。
(2)乙同学利用电压表和电阻丝测量电源的电动势。将电阻丝拉直固定,按照图3连接电路,闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U、断开开关S,记录金属夹与端的距离,多次重复步骤,根据记录的数据作出图像如图4所示。由图线得出纵轴截距为,电源的电动势 。
12.(24-25高二上·北京顺义一中·期末)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻,要求尽量减小实验误差。实验电路如图所示;
(1)现有电压表(0~3V)、开关和导线若干,以及以下器材:
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω
电流表A2:量程0~3A,内阻约0.025Ω
滑动变阻器R1:0~20Ω,额定电流2A
滑动变阻器R2:0~1000Ω,额定电流1A
实验中电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ;(选填相应器材前的字母)
(2)某位同学根据记录的数据,做出如图所示的图线,根据所画图线可得,电动势 。(结果保留三位有效数字),内电阻r= Ω(结果保留两位有效数字)
(3)这位同学对以上实验进行了误差分析,其中正确的是___________。
A.实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用
B.实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用
C.实验测出的电动势小于真实值
D.实验测出的内阻大于真实值
(4)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图的各示意图中正确反映P-U关系的是___________。
A. B.
C. D.
13.(24-25高二上·北京八一学校·期末)实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务,被测电池的电动势约为,内阻约为。某小组计划利用图示的电路进行测量,已知实验室除待测电池、开关、导线外,还有下列器材可供选用:
电流表:量程,内阻约
电流表:量程,内阻约
电压表:量程,内阻约
滑动变阻器:,额定电流
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 (填写仪器的字母代号)。
(2)请根据所示电路图,在如图中完成实物的连接 。
(3)上图是该组同学根据所获得的6组实验数据,在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的图线,请据此图线判断被测干电池的电动势 ,内阻 。(结果保留到小数点后两位)
(4)若仅考虑电表内阻的影响,上图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差,请根据实验中该同学测得的数据,以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为_____。
A. B.
C. D.
地 城
考点04
实验:用多用电表测量电学中的物理量
一、实验题
1.(24-25高二上·北京海淀·期末)电流表G1的量程为0~5mA,内阻r=290Ω,把它改装成如图甲所示的一个多量程多用电表.电流挡小量程为0~10mA,大量程为0~100mA;电压挡小量程为0~10V,大量程为0~25V.
(1)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示.若此时开关S端是与“6”相连的,则此多用电的表读数为 .
(2)已知图甲中的电源E的电动势为15V,当把开关S接到位置4,短接A、B表笔进行欧姆调零后,用该挡测量一个未知电阻阻值,指针偏转到电流表G1满偏刻度的处,则该电阻的阻值为 kΩ.
(3)此多用电表的表笔A为 (“红色”或“黑色”),图中电阻R5= Ω.
2.(24-25高二上·北京顺义一中·期末)用如图1所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。
请根据下列步骤完成电阻测量:
①旋动部件 ,使指针对准电流的“0”刻线。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“+”、“—”插孔的表笔短接,旋动部件 ,使指针对准电阻的 (填“0刻线”或“∞刻线”)。
④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按 的顺序进行操作,再完成读数测量。
A. 将K旋转到电阻挡“×1K”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C. 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
3.(24-25高二上·北京昌平·期末)用如图所示的多用电表测量定值电阻。
(1)待测电阻的阻值约为,测量步骤如下:
①调节指针定位螺丝,使多用电表指针对准 (选填“直流电流、电压”或“电阻”)零刻线。
②将选择开关转到电阻挡的 (选填“×1”“×10”或“×100”)挡位。
③将红、黑表笔插入“+”、“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的 (选填“0刻线”或“刻线”)。
④将两表笔分别与待测电阻相接,读取数据。
(2)测量后需要继续测量一个阻值大约是左右的电阻,下列实验步骤正确的操作顺序为 (填写实验步骤前的字母)。
A.将选择开关置于“”位置
B.将选择开关置于“OFF”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开
D.将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”
4.(24-25高二上·北京怀柔·期末)用如图甲所示的多用电表测量一个阻值约为20 Ω的电阻,测量步骤如下:
(1)调节指针定位螺丝,使多用电表指针指着零刻度。
(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的 位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准 。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为 Ω。(2位有效数字)
(5)测量完毕,将选择开关旋转到OFF 位置。
5.(24-25高二上·北京丰台·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)在测量金属丝电阻率的实验中,测出一段金属丝的长度l、金属丝的直径d、金属丝两端的电压U、经过金属丝的电流I,请写出金属丝电阻率的表达式 。
(2)如图1所示,将多用电表的选择开关旋转到“”位置,正确测量了一个的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,必须进行的操作是 (请按操作顺序排列)。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“”位置
C.把选择开关旋转到“”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(3)小明同学在探究电容器两极板间电势差与所带电荷量的关系时,利用如图2所示的电路进行实验。将一个电容器A和数字电压表相连,把开关接1,用干电池给A充电,充电完成后,电容器带电量记为Q。把开关接2,使另一个相同的但不带电的电容器B与A并联(注意不要让手或其他导体跟电容器的两极板接触,以免所带电荷漏失)。小明认为此时电容器A所带电荷量为之前的一半,你是否同意小明的观点,请推导说明: 。(分析时需要的物理量可自行设定)
6.(24-25高二上·北京五十中·期末)多用电表是常用的测量仪表。
(1)图甲是多用电表原理简图,若选择开关S接5时,对应的挡位是直流电压10V挡,若选择开关S接6时,对应的挡位可能是直流电压 挡(选填“2.5V”或“50V”)。若选择开关S接4时,对应的挡位是 挡(选填“电流”或“欧姆”);
(2)下列关于多用电表使用的说法正确的是 ;
A.使用多用电表测量电路中的电流时,需要将电表串联接入待测电路中
B.测量电路中正常发光的小灯泡阻值时,可选择欧姆挡并将两表笔分别接触灯泡的两接线柱进行测量
C.用欧姆挡测电阻时,每次换挡后必须重新短接两表笔进行欧姆调零
(3)小明同学从实验室找到了一个微安表,满偏电流为300μA,内阻为600Ω。为了将微安表改装成量程为0~12V的电压表,需要串联的定值电阻阻值为 Ω。为了测量该电压表的内阻,小明将一多用电表的两表笔与改装后的电压表相连,如图乙所示,多用电表的表盘指针位置如图丙所示。由题中信息可推断小明使用多用电表的挡位为 (选填“×10”“×100”或“×1k”)的欧姆挡。
7.(24-25高二上·北京西城·期末)某同学通过实验测量一个电阻丝的阻值。
(1)他先用多用电表的“Ω”挡的×1位置对该电阻进行初步测量。当他将与电表“+”“-”相连的红、黑表笔短接时,应旋动部件 (选填字母“K”、“S”或“T”),使电表指针对准电阻的 (选填“0刻线”或“∞刻线”),再将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,测得阻值约为5Ω。
(2)他还想利用如下电路测量这个电阻丝的阻值。
a.请在图中(电源电动势3V)用连线代替导线完成实验器材的连接 (提示:注意选取合适的电表量程)。
b.关于本次实验中产生的系统误差,下列说法中正确的是
A.由于电流表内阻的影响会使本次实验电阻测量值小于真实值
B.由于电压表内阻的影响会使本次实验电阻测量值小于真实值
C.由于电流表内阻的影响会使本次实验电阻测量值大于真实值
D.由于电压表内阻的影响会使本次实验电阻测量值大于真实值
试卷第1页,共3页
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专题07 电学实验
4大高频考点概览
考点01 测量未知电阻
考点02 实验:测量金属丝的电阻率
考点03 实验:测量电源的电动势和内阻
考点04 实验:用多用电表测量电学中的物理量
地 城
考点01
测量未知电阻
一、单选题
1.(24-25高二上·北京五十中·期末)图是用电压表和电流表测电阻的一种连接方法,为待测电阻.如果考虑到电表内阻对测量结果的影响,则( )
A.电压表示数大于两端的实际电压,电流表示数大于通过的实际电流
B.电压表示数大于两端的实际电压,电流表示数等于通过的实际电流
C.电压表示数等于两端的实际电压,电流表示数大于通过的实际电流
D.电压表示等于两端的实际电压,电流表示数等于通过的实际电流
【答案】B
【解析】由电路图知,电流表与待测电阻串联,所以电流表的读数等于通过待测电阻的实际电流;电压表测量的是待测电阻与电流表的串联电压,所以电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压.故B项正确,ACD三项错误.
2.(24-25高二上·北京通州·期末)用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示,其中Rx为待测电阻,阻值约为5Ω。电表内阻影响不可忽略,下列说法中正确的是( )
A.电流表的示数小于通过Rx的电流
B.电压表的示数大于Rx两端的电压
C.更换成内阻更小的电流表,Rx的测量值将更接近其真实值
D.更换成内阻更大的电压表,Rx的测量值将更接近其真实值
【答案】D
【解析】A.由于电压表的分流影响,导致电流表的示数大于通过Rx的电流,故A错误;
B.电压表与待测电阻并联,可知,电压表的示数等于Rx两端的电压,故B错误;
C.测量电路采用电流表外接法,测量误差在于电压表的分流影响,与电流表无关,故C错误;
D.图中测量误差在于电压表的分流影响,为了减小误差,可以更换成内阻更大的电压表,减小电压表分流,使得Rx的测量值将更接近其真实值,故D正确。故选D。
二、实验题
3.(24-25高二上·北京八一学校·期末)某同学通过实验测量一个定值电阻的阻值。
(1)他先用多用电表对该电阻进行了初步测量。他用电阻挡进行测量,指针位置如图所示,则该电阻的阻值约为 。
(2)在(1)基础上,他想用电压表和电流表更精确地测量这个电阻的阻值。
他在实验室找到如下器材:
电流表:量程,内阻约;
电压表:量程,内阻约;
滑动变阻器:最大阻值,额定电流;
电源:电动势,内阻约:
开关一个,导线若干。
为了减小实验误差,电流表和电压表的连接方法应该选用如图中的 (选填“甲”或“乙”),不考虑偶然误差,采用这种方式测量的结果与真实值相比偏 (选填“大”或“小”)。
【答案】(1)5
(2)甲 小
【解析】(1)电阻的阻值为
(2)[1]由于
所以选择电流表外接法,电路图选择甲图。
[2]由于电压表的分流作用,使得电流表的测量值偏大,根据
可知,电阻的测量值偏小。
4.(24-25高二上·北京海淀·期末)(1)在一次实验时某同学用游标卡尺测量(如图所示),示数为 cm.在一次实验时某同学用螺旋测微器测量(如图),示数为 mm.
(2)某电阻额定电压为3 V(阻值大约为10 Ω).为测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:
A:电流表A1(量程300 mA,内阻约1 Ω)
B:电流表A2(量程0.6 A,内阻约0.3 Ω)
C:电压表V1(量程3.0 V,内阻约3 kΩ)
D:电压表V2(量程5.0 V,内阻约5 kΩ)
E:滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)
F:滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ)
G:电源E(电动势4 V,内阻可忽略)
H:电键、导线若干.
①为了尽可能提高测量准确度,应选择的器材为(只需添器材前面的字母即可):电流表 ,电压表 ,滑动变阻器 .
②画出该实验电路图 .
【答案】 ; ;; A; C; E;
【解析】(1)[1]20分度的游标卡尺,精确度是0.05mm,游标卡尺的主尺读数为104mm,游标尺上第1个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为:
1×0.05mm=0.05mm
所以最终读数为:
104mm+0.05mm=104.05mm=10.405cm;
[2]螺旋测微器的固定刻度为8mm,可动刻度为:
7.5×0.01mm=0.075mm
所以最终读数为:
8mm+0.075mm=8.075mm
(2)①[3]根据欧姆定律,流过电阻的最大电流:
故电流表选A;
[4]电阻额定电压为3V则电压表选C即可;
[5]为了尽可能提高测量准确度,选择滑动变阻分压式接法,为了方便调节,滑动变阻器选小阻值的E.
② [6]即被测电阻为小电阻,选取电流表外接,题目要求为了尽可能提高测量准确度,选择滑动变阻分压式.故电路图如图.
地 城
考点02
实验:测量金属丝的电阻率
一、实验题
1.(24-25高二·北京东城·期末)导电玻璃是制造LCD的主要材料之一,为测量导电玻璃的电阻率,某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃丝。主要实验步骤如下,完成下列问题。
(1)先用螺旋测微器测量导电玻璃丝的直径d,示数如图甲所示,其直径 mm;再用刻度尺测出导电玻璃丝的长度为L。用多用电表测电阻时,将选择开关拨至“”挡,进行欧姆调零后,将两表笔接待测电阻两端,指针如图丙所示,则应选 (选填“”“”“”或“”)挡重新进行测量。
(2)用“伏安法”测量该导电玻璃丝的阻值,电路图如图乙所示。除电源(电动势为4V,内阻不计)、电流表A(量程为,内阻约)、电压表V(量程为,内阻约)、待测导电玻璃丝(阻值约为)、导线、开关外,滑动变阻器应选用 (填以下给定器材前的字母)。电压表的左端应与电路中的 (选填“a”或“b”)点相连。
A.滑动变阻器(总阻值为,额定电流为2A)
B.滑动变阻器(总阻值为,额定电流为2A)
(3)若某次测量中,电压表和电流表示数分别为U和I,请用上述直接测得的物理量(d、L、U、I)写出该导电玻璃的电阻率的表达式,即 。
【答案】(1) 1.705
(2) A b
(3)
【解析】【小题1】[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm,直径为
[2]用挡测量时发现指针偏转角度过小,表明通过表头的电流过小,待测电阻较大,为了减小读数误差,应该使指针指在中央刻度线附近,需要换用大倍率,即应该换用挡。
【小题2】[1]图乙中采用限流式接法,滑动变阻器阻值应与待测电阻接近,故选A。
[2]由于
电流表应内接,则电压表的左端应与电路中的b点相连。
【小题3】根据欧姆定律有
根据电阻定律有
又
解得
2.(24-25高二上·北京朝阳·期末)某小组完成“金属丝电阻率的测量”实验。
(1)如图1所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径为 mm。
(2)用多用电表欧姆挡粗测金属丝的阻值,将选择开关旋转到电阻“10”位置时,正确操作后发现指针的偏转角过大,接下来的正确操作步骤依次为:
①将选择开关旋转到电阻“ ”(选填“1”或“100”)位置;
②将红黑表笔短接并 ;(补充相应的操作内容)
③将红黑表笔分别接触待测金属丝的两端,指针静止时如图2所示,则金属丝的阻值约为 Ω;
④将选择开关旋转到OFF挡。
(3)为得到待测金属丝更精确的阻值,该小组采用图3所示的电路进行测量,可供选择的仪器:电流表A(量程,内阻约为)、电压表V(量程3V、内阻约为)、滑动变阻器、滑动变阻器、电源(电动势1.5V,内阻约为)、开关S及导线若干。
①为调节方便,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
②请用笔画线表示导线,在图4中将实物电路补充完整 。
③已知实验中所有器材均完好。闭合开关后,实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中,两电表示数也随之变化但始终不为零,由此推断电路出现的故障是 。
【答案】(1)6.125
(2) 调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 10
(3) 接线柱5与1间的连线发生断路
【解析】(1)螺旋测微器测得金属丝的直径为6mm+0.01mm×12.5=6.125mm。
(2)将选择开关旋转到电阻“10”位置时,正确操作后发现指针的偏转角过大,说明倍率挡选择的过大,则
①[1]将选择开关旋转到电阻×1位置;
②[2]将红黑表笔短接并调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点;
③[3]金属丝的阻值约为10×1Ω=10Ω;
(3)①[1]为调节方便,滑动变阻器应选择阻值较小的。
②[2]实物电路补充连线如图。
③[3]实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中,两电表示数也随之变化但始终不为零,可能是滑动变阻器接成了限流电路,可推断电路出现的故障是接线柱5与1间的连线发生断路。
地 城
考点03
实验:测量电源的电动势和内阻
一、实验题
1.(24-25高二上·北京朝阳·期末)某同学在测量电源电动势和内阻时,按如图所示的甲、乙两种电路分别连接实验器材,测量记录实验数据,并根据所测实验数据在丙图中作出两条图线与。实验各环节均正确。下列说法正确的是( )
A.根据甲电路实验数据作出的是图线
B.由图线可得出电源电动势的测量值为,内阻的测量值为
C.采用甲电路测量的电源电动势更准确些,采用乙电路测量的电源内阻更准确些
D.b图线对应的实验误差主要是由于电压表的分流引起的
【答案】D
【解析】ACD.甲电路实验误差是由于电压表分流引起,流经电源的电流比电流表测得的电流大
E测=E真<E真,r测=<r真
故电动势和内阻的测量值均小于实际值。乙电路实验误差是由于电流表分压引起
E测=E真,r测=r+RA>r真
电动势的测量值等于实际值,内阻测量值大于真实值。根据甲电路实验数据作出的是图线,采用乙电路测量的电源电动势更准确些。因为电压表内阻比电源内阻大的多,电流表内阻和电源内阻相差不多,采用甲电路测量的电源内阻更准确些,故AC错误,D正确;
B.由图线可得出电源电动势的测量值为纵轴截距,为,内阻的测量值
故B错误。故选D。
2.(24-25高二上·北京五十中·期末)小张同学用如图甲所示的电路,测量一节旧干电池的电动势和内阻。有两种规格的滑动变阻器可供选择:
:(阻值范围0~20Ω,额定电流2A)
:(阻值范围0~200Ω,额定电流1.5A)
(1)为了调节方便,测量精确度更高,实验中应选用滑动变阻器 (填写滑动变阻器符号)。
(2)根据图甲电路,将图乙中的实物电路连接完整。
(3)通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U,利用这些数据在图丙中画出了图线。由图线可以得出此干电池的电动势 V,内阻 Ω。(保留三位有效数字)
(4)引起该实验系统误差的主要原因是 。由于系统误差导致 , 。(选填“大于”“等于”“小于”)
【答案】(1)
(2)
(3) 1.45 1.30
(4)电压表的分流作用造成电流表读数总是比通过电源实际的电流小 小于 小于
【解析】(1)为了调节方便,测量精确度更高,实验中应选用阻值较小的滑动变阻器,即选用。
(2)根据图甲电路,完整的实物连线如图所示
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可知图像的纵轴截距等于电动势,则有
图像的斜率绝对值等于内阻,则有
(4)[1][2][3]由电路图可知误差来源于电压表的分流,造成电流表读数总是比通过电源实际的电流小;设电压表的内阻为,根据闭合电路欧姆定律可得
可得
则图像的纵轴截距为
图像的斜率绝对值为
3.(24-25高二上·北京通州·期末)某学生小组设计实验测量1节干电池的电动势和内阻。用到的实验仪器有电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等。
(1)为了更准确地测出干电池的电动势和内阻,实验电路应该选择图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)开始实验之前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“左”或“右”)。
(3)该学生小组按(1)中所选电路多次测量并记录对应的电流表示数Ⅰ和电压表示数U,下图中实线所示为利用这些数据画出的图线,虚线表示路端电压与通过电源的电流之间的关系图像,下图中关系正确的是______。
A. B.
C. D.
(4)该学生小组尝试只用电流表和电阻箱测量水果电池的电动势和内阻,设计如图所示电路。调节电阻箱的阻值,记录多组电流Ⅰ和电阻R读数,以为纵坐标,R为横坐标画出的图像加图所示,则电源电动势E= V,内阻r= kΩ。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1)甲
(2)左
(3)D
(4)0.67 1.3
【解析】(1)电压表内阻较大,干电池内阻较小,电压表分流影响较小,可知,实验中电路应该选择图中的甲。
(2)滑动变阻器采用限流式,为了确保安全,闭合开关之前,应将滑动变阻器接入电阻调至最大值,即开始实验之前,滑动变阻器的滑片应置于左端。
(3)将甲中电压表与电源整体等效为一个新电源,测量的应该是等效电源的电动势与内阻,即
, 图像斜率的绝对值表示内阻,可知,实线的斜率的绝对值小于虚线斜率的绝对值,即虚线比实线陡峭一些,由于电压表分流值为
当路端电压为0,即电路发生短路时,电压表分流值为0,此时的测量值与真实值相等,即实线与虚线在横轴上交于一点,结合上述,第四个图像满足要求。
故选D。
(4)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形得
结合图像有
,
解得
,
4.(24-25高二上·北京石景山·期末)某实验小组府电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S后调节电阻箱,记录电阻箱阻值R和电压表示数U,并计算对应的电流值I。
(1)在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请作出图像。
(2)根据作出的图像得出该电池电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)若只考虑电压表内阻的影响,图1中,通过电源的电流为I1,通过电阻箱的电流为I2,图3中实线表示U与I1的关系,虚线表示U与I2的关系,则图3中所示图像可能正确的是______。
A. B.
C. D.
【答案】(1)见解析
(2)0.78/0.77 ()
(3)A
【解析】(1)根据图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,作出图像如图所示
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像中纵轴截距表示电源电动势,则有
图像的斜率绝对值表示电源的阻,则有
(3)若只考虑电压表内阻的影响,设电压表的内阻为,则有
,
则有
当时,,则两图线交与横轴的同一点。
故选A。
5.(24-25高二·北京东城·期末)实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务,被测电池的电动势约为1.5V,内阻约为。
(1)某小组同学计划利用图甲所示的电路进行实验,已知实验室除待测电池、开关、导线外,还提供下列器材:
电流表A:量程,内阻约
电压表V:量程,内阻约
滑动变阻器R:,额定电流2A
①如图乙是该组同学根据所获得的6组实验数据,在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的图线,请据此图线判断:被测干电池的电动势 V,内阻 。(结果保留到小数点后两位)
②若考虑到电表内阻的影响,分析并判断该组同学测得的电动势E和内电阻r其测量值与真实值的大小关系。( )
(2)另一小组同学在实验过程中发现电压表出了故障,因此设计用一个电流表和一个电阻箱进行实验,实验电路如图丙所示。他们发现用这种方法进行实验误差较大,因此尝试利用图像进行误差分析。该组同学以电流表示数I为横坐标,以电流表示数I与电阻箱示数R的乘积U为纵坐标作出图像,图中,实线是根据实验数据描点作图得到的图像,虚线是没有电表内阻影响的理想情况,对应图丙电路设计的图像是__________。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 1.48 0.83 E测<E,r测<r
(2)C
【解析】(1)①[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
结合图像有
,
②[3]将电压表与电源整体等效为一个新电源,如图所示
则电流表A测的是流过新电源的干路电流,电压表V测量的是新电源的路端电压,则有
,
所以有
,
(2)将电流表与电源整体作为一个新电源,实验测量的是新电源的电动势与内阻,由于电流表与电源串联,可知,电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值大于真实值,则实线图像的斜率的绝对值大于虚线图像斜率的绝对值,实线比虚线陡峭一些,虚线纵轴截距等于实线纵轴截距,可知,第三个图像满足要求。故选C。
6.(24-25高二上·北京一零一中·期末)实验小组要测定一节干电池的电动势E和内阻r(E约为1.5V,r小于),采用的电路图如图甲所示。
(1)实验小组的同学找到的器材如下:
A.干电池1节;
B.滑动变阻器();
C.滑动变阻器();
D.电压表(0~3V);
E.电压表(0~15V);
F.电流表(0~0.6A);
G.电流表(0~3A)。
则滑动变阻器应选 ,电流表应选 ,电压表应选 。(填器材前的字母代号)
(2)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图乙所示的图线,由图可知电源电动势 V(结果保留三位有效数字)、内阻 (结果保留两位有效数字)。
(3)同学们对本实验的误差进行了分析,下列说法正确的是 。
A.实验产生的系统误差,主要是因为电压表的分流作用
B.实验产生的系统误差,主要是因为电流表的分压作用
C.实验测出的电动势小于真实值
D.实验测出的内阻大于真实值
【答案】B F D AC
【解析】(1)[1]根据电路分析可知滑动变阻器采用限流式接法,因为电源的内阻小于,若滑动变阻器采用大阻值,不方便调节电路,所以选用小阻值B;
[2]滑动变阻器阻值为,根据电源电动势和内阻大小,为使电流表指针偏转到中央附近位置,减小实验误差,电流表选择F;
[3]电源电动势为1.5V,所以电压表选择D;
(2)[4]根据闭合电路欧姆定律有
结合图像,纵截距为电源电动势,可得
[5]图像斜率为内阻
(3)[6]AB.本实验中,电压表测的就是真实的路端电压,由于电压表的分流作用,电流表测量的并不是真实的干路电流,所以给实验带来系统误差的,主要是电压表的分流作用,故A正确B错误;
CD.分析可知,短路电流的测量值为真实值,由于电压表的分压作用,电流表测量值为零时,电压表测量值为自身两端的电压,仍小于电源电动势的真实值,电源电动势的真实值要大于图中的纵截距,即U-I图线与纵轴交点偏小,与横轴交点不变,所以可以得到
故C正确D错误。
故选AC。
7.(24-25高二上·北京丰台·期末)小红同学利用图1所示的电路测量电源的电动势和内阻。
(1)图2是实验器材实物图,图中已连接了部分导线,请根据图1的电路图,用笔画线代替导线补充完成图中实物间的连线 。
(2)实验过程中,小红同学移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置,并依次记录了电流表和电压表的测量数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在如图3所示的坐标纸上,请你标出余下一组数据的对应点,并画出图像 。
次数
1
2
3
4
5
6
(3)根据图像可计算出电源的电动势 (保留三位有效数字),内阻 (保留两位有效数字)。
(4)如图4所示,小丰同学将量程合适的电压表连接在待测电源两端,闭合开关后,他认为电压表的示数即为电源电动势的大小。小丰同学的方法是否正确,请推导说明: 。(分析时需要的物理量可自行设定)
【答案】(1)
(2)
(3)1.48 1.0
(4)见解析
【解析】(1)根据电路图连接实验电路,如图所示
(2)根据描点法,作图时使尽量多的点落在直线上,不能落在直线上的要均匀分布在直线两侧,舍弃个别相差较远的点,所作图像如图所示
(3)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
图像的纵截距表示电动势,电动势为
图像的斜率的绝对值
结合函数,内阻为
(4)设电压表内阻为,根据欧姆定律,电路中的电流
根据闭合电路的欧姆定律
联立解得
由此可知,只要当时,可以认为电压表示数近似等于电动势,故小丰同学的方法不正确。
8.(24-25高二上·北京房山·期末)利用如图甲所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
(1)现有电压表(0~3V)、开关和导线若干,以及下列器材:
A.电流表(0~0.6A)
B.电流表(0~3A)
C.滑动变阻器(0~20)
D.滑动变阻器(0~100)
实验中电流表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)
(2)实验中,某同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。( )
组别
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.21
0.31
0.36
0.49
0.57
U/V
1.38
1.31
1.24
1.14
1.11
1.05
(3)根据图乙可得出干电池的电动势E = V,内电阻r = Ω(结果保留小数点后两位)。
(4)考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点,本实验是存在系统误差的。关于该实验的系统误差,下列分析正确的是
A.电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
B.电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
C.电流表内阻的大小对系统误差没有影响
D.电压表内阻的大小对系统误差没有影响
(5)在实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U、电源的总功率P都将随之改变。以下三幅图中能正确反映P- U关系的是
A. B. C. D.
【答案】A C 1.47(1.46~1.48) 0.74(0.72~0.76) BC A
【解析】(1)[1][2]一节干电池的电动势约为1.5V,只要保证电路总电阻不小于2.5Ω即可用0.6A量程(精确度高)的电流表,滑动变阻器阻值要满足这个条件很容易,故电流表选A;实验误差来自于电压表分流,所以选用总阻值小的滑动变阻器,故选C。
(2)[3]
(3)[4][5] U-I图线的纵截距表示电动势,斜率的绝对值表示内阻,即
,
(4)[6]由于电压表的分流作用,导致电流表示数小于通过电源的实际电流,导致产生系统误差,电压表内阻越大,分流越少,电流表示数误差就越小;电流表内阻大小对系统误差没有影响,不会导致两电表读数出现误差。故选BC。
(5)[7] 电压表测量路端电压,其示数U随滑动变阻器的阻值增大而增大;电源总功率为
可见:电源总功率P与电压表示数U成单调递减的一次函数,故图像选A。
9.(24-25高二上·北京怀柔·期末)(1)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.
应该选择的实验电路是图中的 (选项“甲”或“乙”).
(2)现有电流表(0-0.6A),开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0-15V) B.电压表(0-3V)
C.滑动变阻器(0-50Ω) D.滑动变阻器(0-500Ω)
实验中电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (选填相应器材前的字母).
(3)某同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线 .
序号
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I( A )
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= .
【答案】甲 B C 1.5 0.83
【解析】(1)[1]干电池内阻较小,为减小实验误差,应选题甲所示电路图;
(2)[2]一节干电池电动势约为1.5V,则电压表应选B,
[3]为方便实验操作,滑动变阻器应选C;
(3)[4]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出电源的U-I图象如图所示;
(4)[5][6]由图示电源U-I图象可知,图象与纵轴交点坐标值是1.5,则电源电动势E=1.5V,电源内阻:
11.(24-25高二上·北京昌平·期末)在“测量电源的电动势和内阻”实验中:
(1)甲同学利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻,实验电路图如图1所示。他根据记录的数据作出的图像如图2所示。
①通过图像可求出电池的电动势 ,内阻 。(保留小数点后2位)
②若忽略偶然误差,利用该电路测得的电动势和真实值相比 (选填“偏小”“偏大”或“相等”),实验误差主要来自 (选填“电压表的分流作用”或“电流表的分压作用”)。
(2)乙同学利用电压表和电阻丝测量电源的电动势。将电阻丝拉直固定,按照图3连接电路,闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U、断开开关S,记录金属夹与端的距离,多次重复步骤,根据记录的数据作出图像如图4所示。由图线得出纵轴截距为,电源的电动势 。
【答案】(1) 1.50 0.83 偏小 电压表的分流作用
(2)
【解析】(1)①[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
结合图2有,
②[3][4]根据图1可知,电压表测量路端电压,电流表测量的是通过滑动变阻器的电流,若将电压表与电源等效为一个新电源,测量的应是新电源的电动势与内阻,则有
即利用该电路测得的电动势和真实值相比偏小,实验误差主要来自电压表的分流作用。
(2)令电阻丝单位长度的电阻为,根据闭合电路欧姆定律有
变形得
结合图4有
解得
12.(24-25高二上·北京顺义一中·期末)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻,要求尽量减小实验误差。实验电路如图所示;
(1)现有电压表(0~3V)、开关和导线若干,以及以下器材:
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω
电流表A2:量程0~3A,内阻约0.025Ω
滑动变阻器R1:0~20Ω,额定电流2A
滑动变阻器R2:0~1000Ω,额定电流1A
实验中电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ;(选填相应器材前的字母)
(2)某位同学根据记录的数据,做出如图所示的图线,根据所画图线可得,电动势 。(结果保留三位有效数字),内电阻r= Ω(结果保留两位有效数字)
(3)这位同学对以上实验进行了误差分析,其中正确的是___________。
A.实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用
B.实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用
C.实验测出的电动势小于真实值
D.实验测出的内阻大于真实值
(4)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图的各示意图中正确反映P-U关系的是___________。
A. B.
C. D.
【答案】(1)
(2) 1.48 0.80
(3)AC
(4)C
【解析】(1)[1]一节干电池电动势约为1.5V,电路中电流较小,电流表应选。
[2]为方便实验操作,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选择阻值较小的。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可知
结合电源图像可知V,电源内阻为
(3)AB.由图甲所示电路图可知,相对于电源来说电流表采用外接法,由于电压表分流作用,使所测电流小于电流的真实值,造成了实验误差,故A正确,B错误;
C.当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,除此之外,由于电压表的分流作用,电流的测量值小于真实值,电源的图像如图所示
由图像可知,电源电动势的测量值小于真实值,故C正确;
D.电源内阻为
由图像可知,电源内阻测量值小于真实值,故D错误。
故选AC。
(4)由,
联立解得
即图像是一条开口向下的抛物线
故选C。
13.(24-25高二上·北京八一学校·期末)实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务,被测电池的电动势约为,内阻约为。某小组计划利用图示的电路进行测量,已知实验室除待测电池、开关、导线外,还有下列器材可供选用:
电流表:量程,内阻约
电流表:量程,内阻约
电压表:量程,内阻约
滑动变阻器:,额定电流
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 (填写仪器的字母代号)。
(2)请根据所示电路图,在如图中完成实物的连接 。
(3)上图是该组同学根据所获得的6组实验数据,在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的图线,请据此图线判断被测干电池的电动势 ,内阻 。(结果保留到小数点后两位)
(4)若仅考虑电表内阻的影响,上图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差,请根据实验中该同学测得的数据,以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为_____。
A. B.
C. D.
【答案】(1)
(2)
(3) 1.48 0.81/0.82/0.83/0.84/0.85
(4)B
【解析】(1)由于被测电池的电动势约为,内阻约为,流过电流表的最大电流不超过
若选电流表则最大电流为1.46A,小于量程的一半,误差较大;若选电流表则最大电流为1.33A,由于滑动变阻器的存在,可以控制电流表中的电流不超量程,所以选择电流表 。
(2)根据电路图,连接的实物图如图
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
结合图像,可知纵轴截距为
斜率的绝对值为
由于读数的误差,答案在均可。
(4)根据电路图可知,电压表测量值等于电源两端电压,而由于电压表的分流作用,电流表的测量值小于流过电源的电流,存在这误差,有
故选B。
地 城
考点04
实验:用多用电表测量电学中的物理量
一、实验题
1.(24-25高二上·北京海淀·期末)电流表G1的量程为0~5mA,内阻r=290Ω,把它改装成如图甲所示的一个多量程多用电表.电流挡小量程为0~10mA,大量程为0~100mA;电压挡小量程为0~10V,大量程为0~25V.
(1)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示.若此时开关S端是与“6”相连的,则此多用电的表读数为 .
(2)已知图甲中的电源E的电动势为15V,当把开关S接到位置4,短接A、B表笔进行欧姆调零后,用该挡测量一个未知电阻阻值,指针偏转到电流表G1满偏刻度的处,则该电阻的阻值为 kΩ.
(3)此多用电表的表笔A为 (“红色”或“黑色”),图中电阻R5= Ω.
【答案】20.0V(19.8~20.2) 6 红色 29
【解析】(1)[1]开关S端与“6”相连,作为大量程电压表使用,量程为0~25V,根据电压表读数规则可知,多用电表读数为20.0V;
(2)[2]分析多用电表内部结构,开关S端与“4”相连,则作为欧姆表使用,此时干路电流最大为Im=10mA,则根据闭合电路欧姆定律可知,
E
E=Imr内
联立解得
Rx=6kΩ;
(3)[3]电流从红表笔流入电表,故多用电表的表笔A为红表笔.
[4]当开关S端接“1”时,电流挡的量程为0~100mA,根据电表改装原理可知,
Ig(r+R6)=(I1-Ig)R5;
当开关S端接“2”时,电流挡的量程为0~10mA,
Igr=(I2-Ig)(R5+R6),
联立解得
R5=29Ω.
2.(24-25高二上·北京顺义一中·期末)用如图1所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。
请根据下列步骤完成电阻测量:
①旋动部件 ,使指针对准电流的“0”刻线。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“+”、“—”插孔的表笔短接,旋动部件 ,使指针对准电阻的 (填“0刻线”或“∞刻线”)。
④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按 的顺序进行操作,再完成读数测量。
A. 将K旋转到电阻挡“×1K”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C. 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
【答案】S T 0刻线 ADC
【解析】(1)[1]首先要对表盘机械校零,所以旋动部件是S.
(3)[2][3]接着是欧姆调零,将“十”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件T,让表盘指针指在最右端零刻度处.
(4)[4]当两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,必须将指针在中间刻度附近,所以要将倍率调大.原因是指针偏转小,则说明阻值大,则只有调大倍率才会实现.所以正确顺序ADC
3.(24-25高二上·北京昌平·期末)用如图所示的多用电表测量定值电阻。
(1)待测电阻的阻值约为,测量步骤如下:
①调节指针定位螺丝,使多用电表指针对准 (选填“直流电流、电压”或“电阻”)零刻线。
②将选择开关转到电阻挡的 (选填“×1”“×10”或“×100”)挡位。
③将红、黑表笔插入“+”、“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的 (选填“0刻线”或“刻线”)。
④将两表笔分别与待测电阻相接,读取数据。
(2)测量后需要继续测量一个阻值大约是左右的电阻,下列实验步骤正确的操作顺序为 (填写实验步骤前的字母)。
A.将选择开关置于“”位置
B.将选择开关置于“OFF”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开
D.将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”
【答案】(1) 直流电流、电压 ×1 0刻线
(2)ADCB
【解析】(1)[1]实验前应调节指针定位螺丝,使多用电表指针对准直流电流、电压零刻线;
[2]测量电阻时,由于待测电阻的阻值约为,为了使指针指在中央刻线附近,应将选择开关转到电阻挡的×1挡位;
[3]将红、黑表笔插入“+”、“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的0刻线。
(2)待测电阻阻值大约是,为了使指针指在中央刻线附近,应先将选择开关置于“”位置,换挡后需要进行欧姆调零,即将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”,随后开始测量,即将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开,测量完成后,需要将选择开关置于“OFF”位置,可知,实验步骤正确的操作顺序为ADCB。
4.(24-25高二上·北京怀柔·期末)用如图甲所示的多用电表测量一个阻值约为20 Ω的电阻,测量步骤如下:
(1)调节指针定位螺丝,使多用电表指针指着零刻度。
(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的 位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准 。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为 Ω。(2位有效数字)
(5)测量完毕,将选择开关旋转到OFF 位置。
【答案】 电阻的零刻度线上 19
【解析】(2)[1]将选择开关旋转到“Ω”挡的位置;
(3)[2]将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的零刻度线上。
(4)[3]将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为。
5.(24-25高二上·北京丰台·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)在测量金属丝电阻率的实验中,测出一段金属丝的长度l、金属丝的直径d、金属丝两端的电压U、经过金属丝的电流I,请写出金属丝电阻率的表达式 。
(2)如图1所示,将多用电表的选择开关旋转到“”位置,正确测量了一个的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,必须进行的操作是 (请按操作顺序排列)。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“”位置
C.把选择开关旋转到“”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(3)小明同学在探究电容器两极板间电势差与所带电荷量的关系时,利用如图2所示的电路进行实验。将一个电容器A和数字电压表相连,把开关接1,用干电池给A充电,充电完成后,电容器带电量记为Q。把开关接2,使另一个相同的但不带电的电容器B与A并联(注意不要让手或其他导体跟电容器的两极板接触,以免所带电荷漏失)。小明认为此时电容器A所带电荷量为之前的一半,你是否同意小明的观点,请推导说明: 。(分析时需要的物理量可自行设定)
【答案】(1)
(2)CAD
(3)同意,理由见解析
【解析】(1)由电阻定律有
金属丝横截面积
根据欧姆定律可得
解得
(2)测量大电阻时,应先把选择开关旋转到“”位置,再将红表笔和黑表笔接触,最后调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点,正确顺序应为CAD。
(3)同意,电容器A和B并联,则,又,根据
得
根据电荷守恒可知
则
则电容器A所带电荷量为之前的一半。
6.(24-25高二上·北京五十中·期末)多用电表是常用的测量仪表。
(1)图甲是多用电表原理简图,若选择开关S接5时,对应的挡位是直流电压10V挡,若选择开关S接6时,对应的挡位可能是直流电压 挡(选填“2.5V”或“50V”)。若选择开关S接4时,对应的挡位是 挡(选填“电流”或“欧姆”);
(2)下列关于多用电表使用的说法正确的是 ;
A.使用多用电表测量电路中的电流时,需要将电表串联接入待测电路中
B.测量电路中正常发光的小灯泡阻值时,可选择欧姆挡并将两表笔分别接触灯泡的两接线柱进行测量
C.用欧姆挡测电阻时,每次换挡后必须重新短接两表笔进行欧姆调零
(3)小明同学从实验室找到了一个微安表,满偏电流为300μA,内阻为600Ω。为了将微安表改装成量程为0~12V的电压表,需要串联的定值电阻阻值为 Ω。为了测量该电压表的内阻,小明将一多用电表的两表笔与改装后的电压表相连,如图乙所示,多用电表的表盘指针位置如图丙所示。由题中信息可推断小明使用多用电表的挡位为 (选填“×10”“×100”或“×1k”)的欧姆挡。
【答案】50V 欧姆 AC 3.94×104 ×1k
【解析】(1)[1]分压电阻的阻值越大,电压表的量程越大,若选择开关S接5时,对应的挡位是直流电压10V挡,若选择开关S接6时,对应的挡位可能是直流电压50V挡。
[2]若选择开关S接4时,对应的挡位是欧姆挡,因为电流表内部没有电源;
(2)[3] A.使用多用电表测量电路中的电流时,需要将电表串联接入待测电路中,A正确;
B.测量电路中正常发光的小灯泡阻值时,必须将小灯泡与电路断开,再选择欧姆挡并将两表笔分别接触灯泡的两接线柱进行测量,B错误;
C.用欧姆挡测电阻时,每次换挡后必须重新短接两表笔进行欧姆调零,C正确。
故选AC。
(3)[4]串联的定值电阻阻值为
[5]电压表内阻测量值为
与串联的定值电阻阻值最接近,所以可推断小明使用多用电表的挡位为×1k的欧姆挡。
7.(24-25高二上·北京西城·期末)某同学通过实验测量一个电阻丝的阻值。
(1)他先用多用电表的“Ω”挡的×1位置对该电阻进行初步测量。当他将与电表“+”“-”相连的红、黑表笔短接时,应旋动部件 (选填字母“K”、“S”或“T”),使电表指针对准电阻的 (选填“0刻线”或“∞刻线”),再将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,测得阻值约为5Ω。
(2)他还想利用如下电路测量这个电阻丝的阻值。
a.请在图中(电源电动势3V)用连线代替导线完成实验器材的连接 (提示:注意选取合适的电表量程)。
b.关于本次实验中产生的系统误差,下列说法中正确的是
A.由于电流表内阻的影响会使本次实验电阻测量值小于真实值
B.由于电压表内阻的影响会使本次实验电阻测量值小于真实值
C.由于电流表内阻的影响会使本次实验电阻测量值大于真实值
D.由于电压表内阻的影响会使本次实验电阻测量值大于真实值
【答案】(1) T 0刻线
(2) B
【解析】(1)[1][2]将与电表“+”“-”相连的红、黑表笔短接时,即进行欧姆调零,此时应旋动部件T,使电表指针对准电阻的0刻线,再将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触。
(2)[1]按照电路图进行实物连接,如图所示
[2]本实验中电流表采用外接法,此时系统误差来自于电压表分流作用,即电流的测量值偏大,所以电阻的测量值偏小。故选B。
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