第十一章 电路及其应用(举一反三复习讲义)物理人教版必修第三册
2026-06-29
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第十一章 电路及其应用 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 动态电路分析,家庭电路与安全用电,简单逻辑电路 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 9.25 MB |
| 发布时间 | 2026-06-29 |
| 更新时间 | 2026-06-29 |
| 作者 | 红外线 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-06-29 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58546706.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中物理电路及其应用复习讲义以电源、电流、电阻等六个基本概念和测量电阻、多用电表使用等三个常考角度为主线,通过表格系统梳理各知识点的重点归纳与常见易错点,清晰呈现电路知识的内在逻辑与重难点分布。
讲义亮点在于题型设计与实验指导的结合,如测量导体电阻率实验题涵盖仪器使用、数据处理等科学探究环节,例题与变式题分层设置,帮助学生通过科学思维提升解题能力,为教师实施精准复习和学生自主巩固提供有效支持。
内容正文:
第十一章 电路及其应用(复习讲义)
1.六个基本概念:电源、电流、电阻、串联和并联是贯穿整个高中的电路基础知识,是高中物理必考知识点;
3.三个常考角度:(1)测量电阻和电阻率;(2)多用电表的使用;(3)串联和并联的判断;
知识点
重点归纳
常见易错点
电源
1、2、概念:不断把负电荷从正极搬运到负极的装置。
3、作用:维持正负极之间有恒定的电势差,从而在导体内部产生恒定的电场。
4、功能特点:在电源内部搬运电荷的过程总是克服电场力做功,所以电源是将其他形式的能转化为电能的装置。特别注意:如果给电源充电则电能转化为其他形式的能。
5、导体内部的电场
①形成:是由电源、导线等电路元件所积累的共同形成的。
②分析:因为电源上的电荷分布稳定所以导体中的电场为恒定电场,由此电场产生的电流为恒定电流。
③注意:恒定电场不是静电场,但其基本性质与静电场的性质完全相同,故电势、电势差、电场强度的关系在恒定电场中同样适用。
④理解:A恒定电场建立的速度非常快(光速)。
B恒定电场是导体中自由电荷移动的原因,即电流产生的原因。
电流
①定义:单位时间内通过导体横截面的电荷量。
定义式:I=
②单位:安培,简称“安”,用A表示,单位还有毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)。
③物理意义:反映了电流的强弱程度的物理量。
④电流的方向:规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向。
⑤标矢性:标量。
⑥测量工具:电流表。
电流的微观解释及其他表达式
1、微观表达式的推导:
①n:单位体积内的自由电荷数
②q:电荷的带电量
③S:导体的横截面积
4、三种速率比较:
①电子在静电场中定向移动的速率V定=10e-5m/s。
②电子在无规则的热运动的速率V热=10e5m/s。
③导体中传导的恒定电场的速率V场=c
5、环形电流:
6、电解液中电流:
电阻
1、定义:导体两端的电压和通过导体的电流的大小的比值。R=U/I
2、单位:欧姆。1MΩ=10e3kΩ=10e6Ω
3、性质:标量。
4、物理意义:表示导体对电流的阻碍作用的大小。
5、测量法:伏安法。、
欧姆定律
1、内容:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比.
2、 公式:I=。
理
3、 三式对比:
①R=U/I:电阻的定义式
②I=U/R:纯电阻电路电流的决定式
③U=IR:电势降落的计算式
伏安特性曲线
1.定义:IU图线或U-I图为导体的伏安特性曲线,加在导体两端的电压U是自变量,I是因变量.
2. 结论:导体电阻RP=,为割线的斜率或者割线斜率的倒数。
3、特别注意:
①注意区分IU图象或UI图象。
②切线的斜率无意义。
4、分类:过原点的直线,对应元件叫线性元件;过原点的曲线,对应元件叫非线性元件。
电阻率
1、 定义:导体的电阻与横截面积的乘积与长度的比值称为电阻率。
2、
定义式
2、单位:欧姆·米;符号:Ω m
3、决定因素:材料和温度。
4、物理意义:描述不同材料导电性能的物理量。
5、区别电阻和电阻率:
①电阻:描述导体对电流阻碍作用的物理量。
②电阻率:描述导体材料导电性能的物
第三节 实验:导体电阻率的测量
一、实验目的
1、掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.
2、会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率.
二、实验原理
1、根据Rx=计算金属丝的电阻Rx;
2、用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l,利用缠绕法用毫米刻度尺测出n圈金属丝宽度,求出金属丝的直径d,计算出金属丝的横截面积S;
3、根据电阻定律Rx=,得出计算金属丝电阻率的公式ρ==.
三、实验器材
螺旋测微器、电池徂,滑动变阻器 ,被测电阻丝、电流表、电压表、开关.导线若干、刻度尺、
四、实验步骤
1、横截面积:利用螺旋测微器找三个不同的位置直接测量金属丝的直径,求出金属丝的横截面积.
2、连接电路:按如图所示的电路图连接实验电路.
3、有效长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度.
4、实验操作:把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值.
5、整理装置:拆除实验电路,整理好实验器材.
五、数据处理与结论
1、电阻R的值
A方法一平均值法:分别计算电阻值再求平均值;
B方法二图象法:利用UI图线的斜率求电阻.
2、将测得的Rx、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ==,计算出金属导线的电阻率.
串联电路和并联电路
一、串并联电路的特点和分配关系
1特点:
电流:I=I1=I2=…=In 电流:I=I1+I2+…+In
电压:U=U1+U2+…+Un 电压:U=U1=U2=…=Un
电阻:R=R1+R2+…+Rn 电阻:=++…+
2分配关系:
电压关系:U1:U2:Un=R1:R2:Rn 电流关系:I1:I2:In=::
电功率关系:P1:P2:Pn=R1:R2:Rn 电功率关系:P1:P2:Pn=::
二、几个重要结论:
①串联电路的总电阻越串越大,并联电路的总电阻越并越小。(多一个电阻)
②串联电路的总电阻大于任何一部分电路的电阻,并联电路总电阻小于任何一部分电路的电阻。(部分整体关系)
③一个阻值很大的电阻和阻值很小的电阻串联,总电阻约等于大电阻;一个阻值很大的电阻和阻值很小的电阻并联,总电阻约等于小电阻。
④无论何种电路,其中任意一个电阻增大,总电阻增大;其中任意一个电阻减小,总电阻减小。 (某电阻变化)
三、电路连接关系的识别与简化
1、在简化电路中,一般将电流表、电压表作为理想电表处理,即有电流表的支路,该支路看做导线或短路;有电压表的支路看做断路。
2、简化电路中,电容器(包括串联电阻)所在的一支看做短路。
3、接地并不影响电路结构,只是指出电势为零的位置。
4、导线无电阻,可长可短。
5、电势相等的点被称为节点,节点可以合并;节点可以沿着任意方向移动,但不能跨越电阻和电源。
6、无电流的支路直接去掉。
7、输入端与输出端:输入端相当于接了一个理想电源,输出端相当于接了一个理想电压表。再按一般电路处理题。
四、简化方法:电流分支法
1、将电压表计所在的一支去掉,电流表简化为导线,电容器所在的支路去掉。
2、在电路中标出各节点,并判断电流流向。
3、按电流流向将各个元件从左至右依次画出。
4、整理电路。
长度测量及测量工具的选用
一、游标卡尺
1.原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。
2.精度:对应关系为10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。
3.读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精度)mm。
二、螺旋测微器
1.原理:测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮D每旋转一周,F前进或后退0.5mm,而可动刻度E上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
2.读数:测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。
测量原理
1.电流表的两种接法
(1)两种接法的比较
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
(2)两种接法的选择
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:按如图所示接好电路,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。
2.滑动变阻器的两种接法
(1)两种接法的比较
限流接法
分压接法
两种接法电路图
负载R上电压调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电流调节范围
≤I≤
0≤I≤
闭合S前触头位置
b端
a端
(2)两种接法的一般适用条件
①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。
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总电阻要大)。
(3)必须采用分压法的三种情况
①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须选用分压式接法。
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压电路。
③若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。
(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低。
实验:练习使用多用电表
1、多用电表的内部原理图:
多用电表的外部示意图:
多用电表外部结构:读数区+操作区
①读数区:
A上刻度(不均匀):读电阻
B中刻度(均匀):读直流电流、电压;读交流电压
C下刻度(非均匀):读低压交流电压
②操作区:
A指针定位螺丝(中央):机械调零(使用多用电表前),
B欧姆调零旋钮(中右):欧姆调零(使用多用电表欧姆档位前)
C选择开关:指向不同区域以实现不同物理量或不同量程的测定
D正负插空:红正黑负,将表笔插入相应插孔。
二、多用电表测电流电压
步骤:
①机械调零:多用电表指针如没停到表盘左端零刻线,用螺丝刀进行机械调零。
②串测电流:选择开关拨到直流电流档,选取合适量程读数。
③并测电压:选择开关拨到直流电压档,选取合适量程读数。
④结束:将选择开关旋至OFF档或交流电压最高档
三、多用电表测电阻
1、测一般电阻:
①机械调零。
②选挡位:将选择开关选到合适的倍率挡。
③欧姆调零:将红黑表笔短接,旋转欧姆调零旋钮,使指针指到欧姆表盘的零刻线(右端)。
④读数:指针示数×倍率
⑤不合适:选用合适的倍率档位重复以上步骤
指针偏转太小,测说明电阻太大,换用大倍率,然后再次欧姆调零,读数直至合适。
2、注意:
①欧姆表指针一般指到中值电阻附近合适。
②换一次倍率进行一次欧姆调零,而机械调零只进行一次。
3、二极管:
①性质:单向导电性。 ②接法。
4、测二极管的正反向电阻:
①机械调零。
②选小倍率挡位。 ③欧姆调零。
④测正向电阻:黑表笔接二极管的正极进行测量并读数1
⑤选大倍率挡位 ⑥欧姆调零
⑦测反向电阻:黑表笔接二极管的负极进行测量并读数2。 ⑧结束。
四、多用电表的注意事项
1、读数时要注意:读电阻用上刻度、读电流电压用中刻度
2、选择开关中,欧姆档是倍率挡,结果为指针刻度×倍率;电流电压挡为量程挡,根据量程进行读数。
3、使用多用电表前要机械调零。
4、关于红黑表笔:
①“红正黑负”:红表笔正插口,黑表笔负插孔
②“红进黑出”:电流总是从红表笔流进多用电表,从黑表笔流出多用电表
5、测电阻时:
①测电阻时,被测电阻一定要从原电路中取下
②两手不要接触红黑表笔的金属杆
③每换一档必须重新进行欧姆调零
④结果一定要乘以倍率
五、探索黑箱内的电学元件
1、“电学黑箱”的种类
①纯电阻黑箱;
②纯电源黑箱;
③由电阻和电源组成的闭合电路黑箱;
④含电容器、二极管的黑箱.
题型一 电源和电流
【例1】(2026广东省深圳市翠园中学高二上学期期中)截至2023年11月,潮州市在各个公共场所已配备超过200台AED(自动体外除颤器),可在第一时间为突发心脏骤停者进行电除颤以恢复心律,被称为“救命神器”。某除颤器的电容器在1分钟内充电至,抢救病人时,电流通过电极板放电进入人体,一次完全放电时间为,忽略电容器放电时人体的电阻变化,下列说法正确的是( )
A. 充电过程电流大小保持不变
B. 充电后电容器的带电量为
C. 放电过程电容器的电容会越来越小
D. 放电过程的平均电流为
【变式1-1】(24-25高三上·四川·期末)霍尔推进器的工作原理是通过产生高速离子流来产生推力。2021年,我国空间站核心舱首次使用了霍尔推进器,其工作原理可简化为电离后的氙离子在电场力作用下被高速喷出,霍尔推进器由于反冲获得推进动力。设某次核心舱进行姿态调整,开启霍尔推进器,电离后的氙离子从静止开始,经电压为的电场加速后高速喷出,产生大小为的推力。已知氙离子的比荷为,忽略离子间的相互作用力,不计离子受到的重力,则氙离子形成的等效电流为( )
A. B. C. D.
【变式1-2】.(2026福建省厦门市海沧实验中学2024-2025学年高二上学期期中)如图所示是一款MP4播放器,随着这种产品的出现,人们可以在旅途中观看电影,让原本枯燥的旅途变得充满乐趣。MP4的充电电池多为锂电池,假设锂电池的充电电流为500mA,则以下说法正确的是( )
A. 1s内通过电池某一横截面的电荷量为500C
B. 1s内通过电池某一横截面的电荷量为0.5C
C. 充电过程把其他形式的能转化为电能
D. 充电过程把电能转化为其他形式的能
题型二 电阻定律
【例2】(24-25高二上·湖北·期中)如图所示,两段长度和材料相同、粗细均匀的金属导线A、B,单位体积内的自由电子数相等,横截面积比。已知5s内有个自由电子通过导线的横截面,元电荷,则下列说法错误的是( )
A.流经导线A的电流为0.16A
B.导线A、B的电阻之比为
C.5s内有个自由电子通过导线B的横截面
D.自由电子在导线A和B中移动的平均速率之比
【变式2-1】(24-25高二上·安徽亳州·期末)如图所示,长、宽、高分别为a、b、c的长方体导体,若电流沿AB方向时测得导体的电阻为,电流沿CD方向时测得导体的电阻为。在AB和CD两端分别加大小相同的电压时,电流分别为、,自由电子定向移动的速率分别为、,导体内部电场强度大小分别为、,下列选项中正确的是( )
A. B.
C. D.
故选A。
【变式2-2】(24-25高二上·江苏扬州·期末)如图1所示,将横截面积相同、材料不同的两根金属丝a、b焊接成长直导体AB,A为金属丝a的左端点,B为金属丝b的右端点,P是金属丝上可移动的接触点。保持金属丝中电流不变,电压表示数U随AP间距离x的变化关系如图2所示。金属丝a、b的电阻和电阻率分别是、、、。则( )
A., B.,
C., D.,
题型三 欧姆定律 伏安特性曲线
【例3】(2026广东省江门市培英高级中学高二上学期期中)在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度,目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度,查询资料获知构成该薄膜金属材料的电阻率,取一块厚度均匀、边长为L的正方形该金属薄膜,在薄膜两端施加恒定电压U0通过薄膜的电流方向如图所示,测定出流过薄膜的电流I,即可推导出薄膜厚度d,则( )
A. 电流I越大,则薄膜厚度d越小
B 电流I越大,则薄膜厚度d越大
C. 正方形边长L越大,所测定的电阻值越大
D. 正方形边长L改变,所测定的电阻值越小
【变式3-1】(2026高二上·湖北·期中)肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下地面变成正电荷中心,云底会出现大气被强烈电离的一段气柱,半径约100米。在某一次闪电前云地之间的电势差约为,云地间距离约为1km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据,下列判断正确的是( )
A.闪电电流的瞬时值约为 B.被电离的气柱的阻值约为
C.被电离的气柱的电阻率约为 D.闪电前云地间的电场强度约为
【变式3-2】离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的电介质,假设由于雷暴对大气层的“电击”,使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定电场,其电势差约为3×105V,已知雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C,地球表面积近似为5.0×1014m2。求:该大气层的等效电阻和平均电阻率。(结果保留两位有效数字)
【例4】(广东省广州市三校联考)某学习小组探究一段金属导体的导电特性,通过实验,得到了如图所示的U-I图像,以下关于这段金属导体的说法正确的是( )
A. 由图像可知电流增大时电阻变小
B. 根据图中P点的斜率可得P点的电阻为12.5Ω
C. 流过导体的电流为0.8A时,电阻为3.75Ω
D. 该金属导体是线性元件
【变式4-1】(24-25高二上·四川眉山·期末)如图所示是三种元件的I-U特性曲线,下列说法正确的是( )
A.3代表小灯泡的I-U特性曲线,电阻率随温度的变化而保持不变
B.三条线代表的元件都是线性元件
C.1代表标准电阻,温度升高,电阻不变,其斜率等于电阻
D.2代表某些半导体元件,随着电压、电流的升高,电阻减小
【变式4-2】(2026高二上·陕西西安·期末)如图所示为元件甲和乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为。下列说法正确的是( )
A.甲为非线型元件
B.元件乙的电阻随电压的增大而减小
C.当元件两端电压为时,甲消耗的电功率比乙的小
D.若将甲、乙元件并联在电压为的理想电源中,则通过干路某一横截面的电荷量为
题型四 测量导体的电阻率
【例5】(2026广东省肇庆市肇庆中学高二上学期期中)在“测定金属丝电阻率”的实验中:
(1)用游标卡尺测量金属丝的长度如图甲所示,由图可知其长度________mm;用螺旋测微器测得金属丝的直径如图乙所示,则_________mm。
(2)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示,则电压表的读数为_________V,电流表的读数为_______A;
(3)该金属丝电阻率的表达式__________。(用l,d,R表示)
【变式5-1】( 2026广东省惠州市惠州中学2高二上学期11月期中)实验室有一卷铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。
(1)该同学首先用螺旋测微器测得导线直径如图a所示,则其大小为_______mm;
(2)根据铜导线的长度,他估计其电阻大约有8Ω,随后他设计了一个实验,较为准确地测定了这卷铜导线的电阻,实验室有以下器材供选择:
A.电池组(6V,内阻约1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻约0.01Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻约0.2Ω)
D.电压表(0~6V,内阻约4kΩ)
E.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
F.滑动变阻器(0~20Ω,允许最大电流2A)
G.滑动变阻器(0~2000Ω,允许最大电流0.3A)
H.开关、导线若干
①除了选项A、H和外,电流表应选用_______,电压表应选用_______,滑动变阻器应选用_______;(填写器材前的编号)
②为了使测量结果尽量准确、操作性更强,该同学设计了图b所示电路,请用笔画线完成剩余部分的连接_______;
③通过上述实验,设测出的铜导线电阻为R,查询资料知道铜的电阻率为,若用d表示铜导线的直径,请写出计算铜导线长度的表达式L=_______。
【变式5-2】(2024·山东·高考真题)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为 mm;
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 (填“1”或“2”)端;
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY= Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率 (填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
变式2 (广东省深圳市高级中学(集团)2024-2025学年高二上学期期中)某实验小组测量金属丝的电阻率。金属丝的总电阻约为,长度为L。实验器材有电流表A(0~0.6A,约为)、电压表V(0~3V,约为)、滑动变阻器R(最大阻值)、两节1号电池、导线、电键和游标卡尺。
(1)用游标卡尺测量金属丝三个不同位置的直径,取平均值做为金属丝的直径。某次测量时游标卡尺的读数如图所示,金属丝的直径为__________mm;
(2)为减小实验误差,选择下图中的实验电路__________;
(3)当电压表示数为U时,电流表示数为I,则金属丝的电阻率表达式为__________(用U、I、L、D表示):
(4)该实验方案电阻率的测量值__________(选填“大于”、“等于”、“小于”)真实值。
题型五 电表的改装
【例6】(2026湖北武昌一中期中)如图所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个电阻箱组成的,已知灵敏电流表的满偏电流Ig=2mA,内电阻Rg=300Ω,则下列说法正确的是( )
A. 在甲图中,若改装成的安培表的量程为0.6A,估算阻值R=1Ω
B. 在乙图中,若改装成电压表的量程为3V,则R=1200Ω
C. 甲表是安培表,R增大时量程增大
D. 乙表是安培表,R增大时量程增大
【变式6-1】(2026高二上·云南保山·期末)如图所示为一满偏电流为、内阻为的小量程电流表改装成、0~100mA的两量程电流表的电路。下列说法正确的是( )
A.开关接时电流表量程为
B.
C.
D.用量程改装表测出的电流为时,流过G表的电流为
【变式6-2】(2026·广东江门高二期末)如图所示,表头G的量程为,表盘均匀划分为30个小格,表头G的内阻是电阻的29倍,电阻是的40倍,下列说法正确的是( )
A.将接线柱1、2串联接入电路时,该装置可视为电流表,每一小格表示
B.将接线柱1、2串联接入电路时,该装置可视为电流表,每一小格表示
C.将接线柱1、3并联接入电路时,该装置可视为电压表,每一小格表示
D.将接线柱1、3并联接入电路时,该装置可视为电流表,每一小格表示
。
题型六 多用电表
【例7】(2026高二下·湖北武汉·期中)为了测量电阻,现取一只已经完成机械调零的多用电表,如图所示,请根据下列步骤完成电阻测量。
(1)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
(2)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件 (选填“C”或“D”),使指针对准电阻的“0”刻度线。
(3)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别接a、b,指针指示位置如图所示。为使测量比较精确,应将选择开关旋到 (选填“×1”“×10”或“×1k”)的倍率挡位上,并重新欧姆调零,再进行测量。
(4)测量完成后,将选择开关拨向 位置。
【变式7-1】.(2026广东省2高二上学期期中学业质量监测)在“练习使用多用电表”的实验中
(1)前两次测量时,表盘指针如图中a、b所示。请据此完成记录表中的①和②;
所测物理量
量程或倍率
指针
读数
第1次
直流电压
0~50V
①______(选填“a”“b”)
34.0V
第2次
直流电流
0~10mA
②______(选填“a”“b”)
4.4mA
第3次
电阻
c
(2)第3次测量时,用“”欧姆挡测量电阻,表盘指针如图中c所示,为了更准确测量需要换成______(选填“”“”)挡进行重新测量;
(3)多用电表改变不同倍率的欧姆挡后,测量电阻前______(选填“需要”“不需要”)重新调零。
【变式7-2】为铸就学生严谨的学习态度、科学的研究方法和实验的创新能力,某市第一中学2023年9月举办了第九届理化生实验晚会,某同学在物理实验节目筹备中,练习了多用电表的各种新奇用法。
(1)该同学先用多用电表测量一个电阻的阻值,将选择开关K旋转到电阻挡“×100”的位置,欧姆调零后,将两表笔分别与待测电阻相接,指针位置在图甲中a处,则待测电阻阻值为 Ω。他在测另一个待测电阻时,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,应将选择开关K旋转到电阻挡 (选填:×10、×1k)的位置,然后进行欧姆调零后,再将两表笔分别与待测电阻相接,然后读数。
(2)该同学在老师的指导下测量实验室里的交流电压,他将选择开关K旋转到交流250V挡,再将两表笔的金属部分分别插入电源插孔,指针位置在图中b处,则电压为 V。
(3)该同学用多用电表的欧姆挡(×1k)判断一个二极管的正负极,他用黑表笔连接二极管的左端,红表笔连接二极管的右端,指针几乎不偏转;他用黑表笔连接二极管的右端,红表笔连接二极管的左端,指针几乎满偏,则二极管的 端为正极(P极)。
基础巩固通关测
1. (2026广东省东莞市清溪、塘厦、七中、麻涌四校联考)如图所示,一只小鸟站在一条通过400A电流的铝制裸导线上,鸟两爪间的距离为5cm。已知导线的横截面积为145mm2,常温下几种材料的电阻率如图表所示。则小鸟两爪间的电压为( )
材料
ρ/(Ω·m)
银
1.6×10-8
铜
1.7×10-8
铝
2.9×10-8
A. 4V B. 4mV C. 4µV D. 3.364×10-8V
2..(2026·广东华南师大附中高二期中))某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。改装后利用一标准毫安表进行校准(如图1,虚线框内是改装后的电表)。当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图2,产生上述问题的原因可能是( )
A.微安表串联电阻偏大 B.微安表串联电阻偏小
C.微安表并联电阻偏大 D.微安表并联电阻偏小
3.(2026·广东江门·期末)实验小组的同学练习多用电表的使用,首先练习用多用电表测量某一电阻的阻值。
(1)他用表盘如图1所示的多用电表测量电阻丝的电阻。先将选择开关调到电阻挡的“×100”位置, 将红黑表笔分别插“+”“-”插孔,把两笔尖相互接触,调节 旋钮,使多用电表的指针指向电阻挡 刻线(选填“0”或“∝”)。
(2)使用多用电表欧姆挡测电阻和二极管时,下列说法正确的是 。
A.测量电路中某个电阻时,应该把该电阻与电路断开
B.将红、黑表笔金属部分分别与电阻两端接触,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,应将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
C.测二极管时,若指针偏角很大,则与黑表笔的接触的是二极管的负极
D.多用电表红表笔的电势一定比黑表笔高
(3)练习使用多用电表测量电流和电压,如图2所示,甲图是用电流挡测小灯泡电流的示意图,乙图是用电压档测量小灯泡电压的示意图,实验中不符合操作规范的是 。(选填“甲”或“乙”)
4.(2025·贵州·模拟预测)某物理实验兴趣小组在实验室中测量一金属丝(阻值约为30Ω)的电阻率,除了被测金属丝以外,还有以下实验器材可供选择:
A.电流表(0~10,内阻约为3Ω)
B.电流表(0~100,内阻约为1Ω)
C..电压表(0~1V,内阻为1)
D.电压表(0~10V,内阻为3)
E.滑动变阻器(0~10Ω,额定电流为300)
F.滑动变阻器(0~1000Ω,额定电流为30)
G.直流电源E(电动势为3V,内阻约为1Ω)
H.定值电阻(2)
I.定值电阻(4)
J.开关、导线若干
(1)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l,用螺旋测微器测量金属丝的直径d,测量结果分别如图甲、乙所示,则毫米刻度尺的读数为 ,螺旋测微器的读数为 。
(2)测量金属丝的电阻时要求利用图像法处理数据,且要求尽可能精确测量,则电流表选择 ,滑动变阻器选择 ;由于没有合适量程的电压表,故选择电压表 和定值电阻 改装成合适量程的电压表。(均填实验器材前的字母)
(3)请根据你所选择的实验器材帮兴趣小组设计实验电路,并把电路图画在下面的方框中。
(4)假设某次测量金属丝的电阻时,电流表的示数为,电压表的示数为,金属丝的长度用l表示,金属丝的直径用d表示,则金属丝电阻率的表达式为 (用、、l、d以及所选用电压表的内阻或表示)。
5.(2025·四川达州·模拟预测)如图甲所示,滑动变阻器由接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分组成,滑动变阻器的电阻丝单层密绕在瓷筒上。某实验小组要测量滑动变阻器上所绕电阻丝的电阻率,实验室提供的器材如下∶电源(,内阻很小)
电压表(量程为,内阻很大)
待测滑动变阻器(最大阻值几十欧姆)
电阻箱(最大阻值)
滑动变阻器(最大阻值)
毫米刻度尺、开关以及导线若干。实验电路如图乙所示。
实验时的主要步骤如下:
第一步:用游标卡尺分别测量待测滑动变阻器瓷筒的直径和绕有金属丝部分的截面直径,如图丙所示。
第二步:按图乙连好电路。将滑动变阻器和的滑片均置于最左端,电阻箱阻值调为零。闭合开关,调整滑片的位置,使电压表的示数为。
第三步:断开开关,保持滑片的位置不动,将的阻值调为。
第四步:闭合开关,向右移动的滑片,使电压表的示数仍为,记录的阻值以及的滑片到左端点之间的距离。
第五步:断开开关,保持滑片的位置不动,调节的阻值分别为、,重复第三步。
第六步:实验结束,整理仪器。
实验记录的部分数据见下表。
组次
(1)上表中不合理的一组数据为 (填组次序号);
(2)某次测量瓷筒的直径,游标卡尺的示数如图丁所示,则 ,电阻丝的直径为 (用、表示)单匝电阻丝周长为 (用、表示);
(3)作出图线为一条倾斜直线,若已知直线斜率为,则电阻丝的电阻率 。
6.(2026·四川广元·模拟预测)某同学要将一满偏电流为1mA的电流表改装成量程为10V的电压表.
(1)使用多用电表测得该电流表的内阻为300Ω,若要完成改装,应将一阻值 Ω的定值电阻与电流表串联。
(2)改装后的电压表需利用一标准电压表对其进行校准,如图甲所示,闭合开关,调节滑动变阻器,当标准电压表示数为10V时,改装后的电压表显示9.9V.若想把示数调节到与标准电压表相同,应在定值电阻上______
A.串联一个小电阻 B.串联一个大电阻
C.并联一个小电阻 D.并联一个大电阻
(3)如图乙所示,两个阻值较大的定值电阻、串联接入电压恒为的电源,已知,,用校准后的电压表V测两端电压时,电压表的示数为 V;测两端电压时,电压表的示数为.若假设用理想电压表分别测量、的电压,示数为和,则 (填“大于”“等于”或“小于”)。
7.(2025·浙江·一模)由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一材质混合均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“×100”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 Ω。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E=6V,内阻可忽略,电压表量程0~6V,内阻约10kΩ,电流表量程0~6mA,内阻约10Ω。实验中要求待测水泥块两端的电压从零开始变化,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ= (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压小于或等于3V时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
8.(2025·广告中山市·高二期末)某同学想通过一个多用电表中的欧姆档,直接去测量某电压表(量程为10V)的内阻(大约为几十千欧),该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15,欧姆挡的选择开关拨至 挡(选填×10,×100,×1k),先将红、黑表笔短接调零后,选用图甲中 方式连接(选填A或B)。
在实验中,某同学读出如图乙(a)所示欧姆表的读数为 ,这时图乙(b)所示电压表的读数为 V。
能力提升进阶练
1.(2025·天津·高考真题)某同学用伏安法测量电阻的阻值(约为)。除滑动变阻器、电源(电动势为,内阻不计)、开关、导线外,还有下列器材可供选择:
A.电压表(量程,内阻约为)
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)
(1)为使测量尽量准确,实验中电压表应选 ,电流表应选 (均填器材前的字母代号);
(2)该同学连接好的电路如下图所示,闭合开关后,电流表和电压表的读数均为零,经排查,发现电路中的七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线 内部断开(填图中导线编号);
(3)更换导线后进行实验,该同学测得多组电压数据U和电流数据I,描绘出图像如图所示,测得图中直线的斜率为k,已知电压表的内阻为,若考虑电压表内阻的影响,则阻值的表达式为 。
2.(2025·全国卷·高考真题)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则 元件两端的电压, 元件的电阻;将电流表外接,则 流过元件的电流, 元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是 (选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图 。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则 (用和表示)。
3.(2025·甘肃·高考真题)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势)两节,电压表(量程,内阻约),电流表(量程,内阻约),滑动变阻器(最大阻值),待测电阻,开关,单刀双掷开关,导线若干。
(1)首先设计如上图所示的电路。
①要求用选择电流表内、外接电路,请在图1中补充连线将的c、d端接入电路 ;
②闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(填“a”或“b”);
③闭合后,将分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,因此测量电阻时应该接 端(填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差、该小组又设计了如图所示的电路。
①请在上图中补充连线将电压表接入电路 ;
②闭合,将分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为、和、。则待测电阻阻值 (用、、和表示)。
4.(2025·四川·高考真题)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约)
螺旋测微器
学生电源E(电动势,内阻未知)
米尺(量程)
滑动变阻器(最大阻值)
电阻箱(阻值范围)
电流表(量程,内阻较小)
开关、
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品和位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为、和,则该样品横截面直径的平均值为 。
(2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱 (选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于 端(选填“左”或“右”)。
(3)断开、闭合,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到处,此时电阻箱面板知图2所示,则该合金丝的电阻率为 (取,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有________(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
4.(2025·湖南·高考真题)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约,电流表程,内阻约。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率 (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率,作出图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
5.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的,与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。
(1)某同学使用多用电表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,请选出以下必要的操作步骤并排序:
①把选择开关旋转到“”位置。 ②把选择开关旋转到“”位置。
③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是_________。(单选,填正确答案标号)
A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③
(2)若将一个内阻为、满偏电流为的表头改装为量程的电压表,需要 (填“串联”或“并联”)一个 的电阻。
(3)如图,某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻及一个电阻()组成的串联电路中各元器件的位置,利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压,测得数据如表:
接线柱
1和2
2和3
3和4
1和4
2和4
1和3
U/V
0
1.53
0
0.56
1.05
0.66
根据以上数据可判断,直流电源E处于 之间,电容器C处于 之间,电阻处于 之间。(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)
6.(2025·云南·高考真题)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:型号铂电阻、电源E(电动势,内阻不计)、电流表。(量程,内阻)、电流表(量程,内阻约)、定值电阻(阻值)、定值电阻(阻值)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,型号铂电阻测温时的工作电流在之间,在范围内,铂电阻的阻值随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在范围内,温度每升高,该铂电阻的阻值增加 ;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是 (填“甲”或“乙”),保护电阻R应选 (填“”或“”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得示数为,示数如图(c)所示,该示数为 ,则所测温度为 (计算结果保留2位有效数字)。
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第十一章 电路及其应用(复习讲义)
1.六个基本概念:电源、电流、电阻、串联和并联是贯穿整个高中的电路基础知识,是高中物理必考知识点;
3.三个常考角度:(1)测量电阻和电阻率;(2)多用电表的使用;(3)串联和并联的判断;
知识点
重点归纳
常见易错点
电源
1、2、概念:不断把负电荷从正极搬运到负极的装置。
3、作用:维持正负极之间有恒定的电势差,从而在导体内部产生恒定的电场。
4、功能特点:在电源内部搬运电荷的过程总是克服电场力做功,所以电源是将其他形式的能转化为电能的装置。特别注意:如果给电源充电则电能转化为其他形式的能。
5、导体内部的电场
①形成:是由电源、导线等电路元件所积累的共同形成的。
②分析:因为电源上的电荷分布稳定所以导体中的电场为恒定电场,由此电场产生的电流为恒定电流。
③注意:恒定电场不是静电场,但其基本性质与静电场的性质完全相同,故电势、电势差、电场强度的关系在恒定电场中同样适用。
④理解:A恒定电场建立的速度非常快(光速)。
B恒定电场是导体中自由电荷移动的原因,即电流产生的原因。
电流
①定义:单位时间内通过导体横截面的电荷量。
定义式:I=
②单位:安培,简称“安”,用A表示,单位还有毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)。
③物理意义:反映了电流的强弱程度的物理量。
④电流的方向:规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向。
⑤标矢性:标量。
⑥测量工具:电流表。
电流的微观解释及其他表达式
1、微观表达式的推导:
①n:单位体积内的自由电荷数
②q:电荷的带电量
③S:导体的横截面积
4、三种速率比较:
①电子在静电场中定向移动的速率V定=10e-5m/s。
②电子在无规则的热运动的速率V热=10e5m/s。
③导体中传导的恒定电场的速率V场=c
5、环形电流:
6、电解液中电流:
电阻
1、定义:导体两端的电压和通过导体的电流的大小的比值。R=U/I
2、单位:欧姆。1MΩ=10e3kΩ=10e6Ω
3、性质:标量。
4、物理意义:表示导体对电流的阻碍作用的大小。
5、测量法:伏安法。、
欧姆定律
1、内容:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比.
2、 公式:I=。
理
3、 三式对比:
①R=U/I:电阻的定义式
②I=U/R:纯电阻电路电流的决定式
③U=IR:电势降落的计算式
伏安特性曲线
1.定义:IU图线或U-I图为导体的伏安特性曲线,加在导体两端的电压U是自变量,I是因变量.
2. 结论:导体电阻RP=,为割线的斜率或者割线斜率的倒数。
3、特别注意:
①注意区分IU图象或UI图象。
②切线的斜率无意义。
4、分类:过原点的直线,对应元件叫线性元件;过原点的曲线,对应元件叫非线性元件。
电阻率
1、 定义:导体的电阻与横截面积的乘积与长度的比值称为电阻率。
2、
定义式
2、单位:欧姆·米;符号:Ω m
3、决定因素:材料和温度。
4、物理意义:描述不同材料导电性能的物理量。
5、区别电阻和电阻率:
①电阻:描述导体对电流阻碍作用的物理量。
②电阻率:描述导体材料导电性能的物
第三节 实验:导体电阻率的测量
一、实验目的
1、掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.
2、会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率.
二、实验原理
1、根据Rx=计算金属丝的电阻Rx;
2、用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l,利用缠绕法用毫米刻度尺测出n圈金属丝宽度,求出金属丝的直径d,计算出金属丝的横截面积S;
3、根据电阻定律Rx=,得出计算金属丝电阻率的公式ρ==.
三、实验器材
螺旋测微器、电池徂,滑动变阻器 ,被测电阻丝、电流表、电压表、开关.导线若干、刻度尺、
四、实验步骤
1、横截面积:利用螺旋测微器找三个不同的位置直接测量金属丝的直径,求出金属丝的横截面积.
2、连接电路:按如图所示的电路图连接实验电路.
3、有效长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度.
4、实验操作:把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值.
5、整理装置:拆除实验电路,整理好实验器材.
五、数据处理与结论
1、电阻R的值
A方法一平均值法:分别计算电阻值再求平均值;
B方法二图象法:利用UI图线的斜率求电阻.
2、将测得的Rx、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ==,计算出金属导线的电阻率.
串联电路和并联电路
一、串并联电路的特点和分配关系
1特点:
电流:I=I1=I2=…=In 电流:I=I1+I2+…+In
电压:U=U1+U2+…+Un 电压:U=U1=U2=…=Un
电阻:R=R1+R2+…+Rn 电阻:=++…+
2分配关系:
电压关系:U1:U2:Un=R1:R2:Rn 电流关系:I1:I2:In=::
电功率关系:P1:P2:Pn=R1:R2:Rn 电功率关系:P1:P2:Pn=::
二、几个重要结论:
①串联电路的总电阻越串越大,并联电路的总电阻越并越小。(多一个电阻)
②串联电路的总电阻大于任何一部分电路的电阻,并联电路总电阻小于任何一部分电路的电阻。(部分整体关系)
③一个阻值很大的电阻和阻值很小的电阻串联,总电阻约等于大电阻;一个阻值很大的电阻和阻值很小的电阻并联,总电阻约等于小电阻。
④无论何种电路,其中任意一个电阻增大,总电阻增大;其中任意一个电阻减小,总电阻减小。 (某电阻变化)
三、电路连接关系的识别与简化
1、在简化电路中,一般将电流表、电压表作为理想电表处理,即有电流表的支路,该支路看做导线或短路;有电压表的支路看做断路。
2、简化电路中,电容器(包括串联电阻)所在的一支看做短路。
3、接地并不影响电路结构,只是指出电势为零的位置。
4、导线无电阻,可长可短。
5、电势相等的点被称为节点,节点可以合并;节点可以沿着任意方向移动,但不能跨越电阻和电源。
6、无电流的支路直接去掉。
7、输入端与输出端:输入端相当于接了一个理想电源,输出端相当于接了一个理想电压表。再按一般电路处理题。
四、简化方法:电流分支法
1、将电压表计所在的一支去掉,电流表简化为导线,电容器所在的支路去掉。
2、在电路中标出各节点,并判断电流流向。
3、按电流流向将各个元件从左至右依次画出。
4、整理电路。
长度测量及测量工具的选用
一、游标卡尺
1.原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。
2.精度:对应关系为10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。
3.读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精度)mm。
二、螺旋测微器
1.原理:测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮D每旋转一周,F前进或后退0.5mm,而可动刻度E上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
2.读数:测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。
测量原理
1.电流表的两种接法
(1)两种接法的比较
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
(2)两种接法的选择
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:按如图所示接好电路,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。
2.滑动变阻器的两种接法
(1)两种接法的比较
限流接法
分压接法
两种接法电路图
负载R上电压调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电流调节范围
≤I≤
0≤I≤
闭合S前触头位置
b端
a端
(2)两种接法的一般适用条件
①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。
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总电阻要大)。
(3)必须采用分压法的三种情况
①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须选用分压式接法。
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压电路。
③若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。
(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低。
实验:练习使用多用电表
1、多用电表的内部原理图:
多用电表的外部示意图:
多用电表外部结构:读数区+操作区
①读数区:
A上刻度(不均匀):读电阻
B中刻度(均匀):读直流电流、电压;读交流电压
C下刻度(非均匀):读低压交流电压
②操作区:
A指针定位螺丝(中央):机械调零(使用多用电表前),
B欧姆调零旋钮(中右):欧姆调零(使用多用电表欧姆档位前)
C选择开关:指向不同区域以实现不同物理量或不同量程的测定
D正负插空:红正黑负,将表笔插入相应插孔。
二、多用电表测电流电压
步骤:
①机械调零:多用电表指针如没停到表盘左端零刻线,用螺丝刀进行机械调零。
②串测电流:选择开关拨到直流电流档,选取合适量程读数。
③并测电压:选择开关拨到直流电压档,选取合适量程读数。
④结束:将选择开关旋至OFF档或交流电压最高档
三、多用电表测电阻
1、测一般电阻:
①机械调零。
②选挡位:将选择开关选到合适的倍率挡。
③欧姆调零:将红黑表笔短接,旋转欧姆调零旋钮,使指针指到欧姆表盘的零刻线(右端)。
④读数:指针示数×倍率
⑤不合适:选用合适的倍率档位重复以上步骤
指针偏转太小,测说明电阻太大,换用大倍率,然后再次欧姆调零,读数直至合适。
2、注意:
①欧姆表指针一般指到中值电阻附近合适。
②换一次倍率进行一次欧姆调零,而机械调零只进行一次。
3、二极管:
①性质:单向导电性。 ②接法。
4、测二极管的正反向电阻:
①机械调零。
②选小倍率挡位。 ③欧姆调零。
④测正向电阻:黑表笔接二极管的正极进行测量并读数1
⑤选大倍率挡位 ⑥欧姆调零
⑦测反向电阻:黑表笔接二极管的负极进行测量并读数2。 ⑧结束。
四、多用电表的注意事项
1、读数时要注意:读电阻用上刻度、读电流电压用中刻度
2、选择开关中,欧姆档是倍率挡,结果为指针刻度×倍率;电流电压挡为量程挡,根据量程进行读数。
3、使用多用电表前要机械调零。
4、关于红黑表笔:
①“红正黑负”:红表笔正插口,黑表笔负插孔
②“红进黑出”:电流总是从红表笔流进多用电表,从黑表笔流出多用电表
5、测电阻时:
①测电阻时,被测电阻一定要从原电路中取下
②两手不要接触红黑表笔的金属杆
③每换一档必须重新进行欧姆调零
④结果一定要乘以倍率
五、探索黑箱内的电学元件
1、“电学黑箱”的种类
①纯电阻黑箱;
②纯电源黑箱;
③由电阻和电源组成的闭合电路黑箱;
④含电容器、二极管的黑箱.
题型一 电源和电流
【例1】(2026广东省深圳市翠园中学高二上学期期中)截至2023年11月,潮州市在各个公共场所已配备超过200台AED(自动体外除颤器),可在第一时间为突发心脏骤停者进行电除颤以恢复心律,被称为“救命神器”。某除颤器的电容器在1分钟内充电至,抢救病人时,电流通过电极板放电进入人体,一次完全放电时间为,忽略电容器放电时人体的电阻变化,下列说法正确的是( )
A. 充电过程电流大小保持不变
B. 充电后电容器的带电量为
C. 放电过程电容器的电容会越来越小
D. 放电过程的平均电流为
【答案】D
【解析】电容器放电过程中,放电电流逐渐减小,A错误;电容器充电后所带的电荷量为
,B错误;电容器的电容由电容器本身的性质决定,与电容器是否带电无关,故电容器放电过程中电容保持不变,C错误;电容器放电过程中的平均电流为,D正确。
【变式1-1】(24-25高三上·四川·期末)霍尔推进器的工作原理是通过产生高速离子流来产生推力。2021年,我国空间站核心舱首次使用了霍尔推进器,其工作原理可简化为电离后的氙离子在电场力作用下被高速喷出,霍尔推进器由于反冲获得推进动力。设某次核心舱进行姿态调整,开启霍尔推进器,电离后的氙离子从静止开始,经电压为的电场加速后高速喷出,产生大小为的推力。已知氙离子的比荷为,忽略离子间的相互作用力,不计离子受到的重力,则氙离子形成的等效电流为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】在离子流中,设时间内有个质量为、电荷量为的离子被喷出,电场力对离子做功,有
电流
根据动量定理有
可得
故选A。
【变式1-2】.(2026福建省厦门市海沧实验中学2024-2025学年高二上学期期中)如图所示是一款MP4播放器,随着这种产品的出现,人们可以在旅途中观看电影,让原本枯燥的旅途变得充满乐趣。MP4的充电电池多为锂电池,假设锂电池的充电电流为500mA,则以下说法正确的是( )
A. 1s内通过电池某一横截面的电荷量为500C
B. 1s内通过电池某一横截面的电荷量为0.5C
C. 充电过程把其他形式的能转化为电能
D. 充电过程把电能转化为其他形式的能
【答案】BD
【解析】根据电流的定义式有
解得q=0.5 C
故A错误,B正确;充电过程是将电能储存起来,可知,充电过程是将电能转化为其他形式的能,故C错误,D正确。
题型二 电阻定律
【例2】(24-25高二上·湖北·期中)如图所示,两段长度和材料相同、粗细均匀的金属导线A、B,单位体积内的自由电子数相等,横截面积比。已知5s内有个自由电子通过导线的横截面,元电荷,则下列说法错误的是( )
A.流经导线A的电流为0.16A
B.导线A、B的电阻之比为
C.5s内有个自由电子通过导线B的横截面
D.自由电子在导线A和B中移动的平均速率之比
【答案】C
【详解】A.根据题意可知,流经导线A的电流为
故A正确,不满足题意要求;
B.根据电阻定律可得
可得导线A、B的电阻之比为
故B正确,不满足题意要求;
C.因A、B串联,通过A、B的电流相等,所以相同时间内通过的电荷量相等,即内有个自由电子通过导线B的横截面,故C错误,满足题意要求;
D.根据电流微观表达式
可得
由于通过导线A、B电流相等,单位体积内的自由电子数相等,则自由电子在导线和中移动的平均速率之比为
故D正确,不满足题意要求。
故选C。
【变式2-1】(24-25高二上·安徽亳州·期末)如图所示,长、宽、高分别为a、b、c的长方体导体,若电流沿AB方向时测得导体的电阻为,电流沿CD方向时测得导体的电阻为。在AB和CD两端分别加大小相同的电压时,电流分别为、,自由电子定向移动的速率分别为、,导体内部电场强度大小分别为、,下列选项中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.设导体的电阻率为,单位体积内的自由电荷数为n,每个电荷所带电荷量为q,则有,
可得
故A正确;
B.根据欧姆定律
可得
故B错误;
C.根据电流的微观表达式
可得,
则有
故C错误;
D.根据
可得,
则有
故D错误。
故选A。
【变式2-2】(24-25高二上·江苏扬州·期末)如图1所示,将横截面积相同、材料不同的两根金属丝a、b焊接成长直导体AB,A为金属丝a的左端点,B为金属丝b的右端点,P是金属丝上可移动的接触点。保持金属丝中电流不变,电压表示数U随AP间距离x的变化关系如图2所示。金属丝a、b的电阻和电阻率分别是、、、。则( )
A., B.,
C., D.,
【答案】C
【详解】电阻丝上电流不变,电压表示数U与电阻成正比,由图可得a段电压大于b段电压,但是移动单位长度,a段上电压增加量小于b段电压增加量,所以
,
故选C。
题型三 欧姆定律 伏安特性曲线
【例3】(2026广东省江门市培英高级中学高二上学期期中)在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度,目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度,查询资料获知构成该薄膜金属材料的电阻率,取一块厚度均匀、边长为L的正方形该金属薄膜,在薄膜两端施加恒定电压U0通过薄膜的电流方向如图所示,测定出流过薄膜的电流I,即可推导出薄膜厚度d,则( )
A. 电流I越大,则薄膜厚度d越小
B 电流I越大,则薄膜厚度d越大
C. 正方形边长L越大,所测定的电阻值越大
D. 正方形边长L改变,所测定的电阻值越小
【答案】B
【解析】根据欧姆定律
根据电阻定律
可得
可知d与I成正比,电流I越大,则薄膜厚度d越大,故B正确,A错误;根据电阻定律,薄膜电阻
可知所测定的电阻值R与正方向边长L无关,故CD错误。
(
故选C。
【变式3-1】(2026高二上·湖北·期中)肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下地面变成正电荷中心,云底会出现大气被强烈电离的一段气柱,半径约100米。在某一次闪电前云地之间的电势差约为,云地间距离约为1km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据,下列判断正确的是( )
A.闪电电流的瞬时值约为 B.被电离的气柱的阻值约为
C.被电离的气柱的电阻率约为 D.闪电前云地间的电场强度约为
【答案】C
【详解】A.由电流的定义可得,闪电电流的瞬时值约为
故A错误;
B.欧姆定律可得
即被电离的气柱的阻值约为,故B错误;
C.由电阻定律可得
可得被电离的气柱的电阻率为
故C正确;
D.由于闪电前云地间的电场可看作匀强电场,可得
故D错误。
【变式3-2】离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的电介质,假设由于雷暴对大气层的“电击”,使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定电场,其电势差约为3×105V,已知雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C,地球表面积近似为5.0×1014m2。求:该大气层的等效电阻和平均电阻率。(结果保留两位有效数字)
【答案】,
【详解】由于大气层与带负电的地球表面之间形成稳定电场,而雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C,则漏电电流为
则等效电阻
根据电阻定律有
解得
【例4】(广东省广州市三校联考)某学习小组探究一段金属导体的导电特性,通过实验,得到了如图所示的U-I图像,以下关于这段金属导体的说法正确的是( )
A. 由图像可知电流增大时电阻变小
B. 根据图中P点的斜率可得P点的电阻为12.5Ω
C. 流过导体的电流为0.8A时,电阻为3.75Ω
D. 该金属导体是线性元件
【答案】C
【解析】根据结合图像可知,斜率变大,则电流增大时,电阻变大,故A错误;
计算P点电阻时,根据欧姆定律,则
故B错误;流过导体的电流为0.8A时,电压为3V,故电功率
故C正确;该金属导体是非线性元件,D错误
【变式4-1】(24-25高二上·四川眉山·期末)如图所示是三种元件的I-U特性曲线,下列说法正确的是( )
A.3代表小灯泡的I-U特性曲线,电阻率随温度的变化而保持不变
B.三条线代表的元件都是线性元件
C.1代表标准电阻,温度升高,电阻不变,其斜率等于电阻
D.2代表某些半导体元件,随着电压、电流的升高,电阻减小
【答案】D
【详解】A.在图像中,图线上的点与原点连线斜率的倒数等于电阻,曲线3中反应的特征是,随着电压、电流的增大,电阻逐渐增大,这符合小灯泡的伏安特性曲线,其电阻率随温度的升高而增大,故A错误;
B.三条线中的2、3是曲线,说明其代表的元件不是线性元件,故B错误;
C.元件1的伏安特性曲线是直线,说明其电阻不随电压、电流、温度的变化而变化,是标准电阻,在图像中,其斜率的倒数等于电阻,故C错误;
D.曲线2中反应的特征是,随着电压、电流的增大,电阻逐渐减小,说明该元件是半导体元件,故D正确。
故选D。
【变式4-2】(2026高二上·陕西西安·期末)如图所示为元件甲和乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为。下列说法正确的是( )
A.甲为非线型元件
B.元件乙的电阻随电压的增大而减小
C.当元件两端电压为时,甲消耗的电功率比乙的小
D.若将甲、乙元件并联在电压为的理想电源中,则通过干路某一横截面的电荷量为
【答案】D
【详解】A.I-U图像的斜率表示电阻的倒数,元件甲的电阻恒定,则为线性元件,故A错误;
B.I-U图像的斜率表示电阻的倒数,则元件乙的电阻随电压的增大而增大,故B错误;
C.当元件两端电压为时,两者电流相同,根据P=UI,甲消耗的电功率与乙相同,故C错误;
D.将甲、乙两元件并联接到5V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以两元件两端的电压均为5V,由图像可知通过两元件的电流分别为I乙=1.0A,I甲=0.625A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以总电流I=1.625A,根据电荷量定义可知,通过干路某一横截面的电荷量为,故D正确。
故选D。
题型四 测量导体的电阻率
【例5】(2026广东省肇庆市肇庆中学高二上学期期中)在“测定金属丝电阻率”的实验中:
(1)用游标卡尺测量金属丝的长度如图甲所示,由图可知其长度________mm;用螺旋测微器测得金属丝的直径如图乙所示,则_________mm。
(2)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示,则电压表的读数为_________V,电流表的读数为_______A;
(3)该金属丝电阻率的表达式__________。(用l,d,R表示)
【答案】(1) ①. 50.20 ②.4.700 至4.702
(2) ①. 2.60 ②. 0.52 (3)
【解析】(1)图甲可知游标卡尺的精度为0.05mm,故测量金属丝的长度
螺旋测微器测精度为0.01mm,故金属丝的直径
(2)图可知电压表分度值为0.1V,则读数为2.60V;
图可知电流表分度值0.02A,0.52A;
(3) 根据电阻定律可得
又,
联立可得电阻率表达式为
【变式5-1】( 2026广东省惠州市惠州中学2高二上学期11月期中)实验室有一卷铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。
(1)该同学首先用螺旋测微器测得导线直径如图a所示,则其大小为_______mm;
(2)根据铜导线的长度,他估计其电阻大约有8Ω,随后他设计了一个实验,较为准确地测定了这卷铜导线的电阻,实验室有以下器材供选择:
A.电池组(6V,内阻约1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻约0.01Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻约0.2Ω)
D.电压表(0~6V,内阻约4kΩ)
E.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
F.滑动变阻器(0~20Ω,允许最大电流2A)
G.滑动变阻器(0~2000Ω,允许最大电流0.3A)
H.开关、导线若干
①除了选项A、H和外,电流表应选用_______,电压表应选用_______,滑动变阻器应选用_______;(填写器材前的编号)
②为了使测量结果尽量准确、操作性更强,该同学设计了图b所示电路,请用笔画线完成剩余部分的连接_______;
③通过上述实验,设测出的铜导线电阻为R,查询资料知道铜的电阻率为,若用d表示铜导线的直径,请写出计算铜导线长度的表达式L=_______。
【答案】(1)0.730
(2) ①. C ②. D ③. F ④. ⑤.
【解析】(1)由图示螺旋测微器可知,其示数
d=0.5mm + 23.0 × 0.01mm = 0.730mm
(2)①电路最大电流约
故电流表选 C;
电源电动势为 6V ,故电压表选D ;
为方便实验操作,且最大允许电流合适,滑动变阻器应选 F。
②为了使测量结果尽量准确,且从零开始多测几组数据,则滑动变阻器用分压式,因待测电阻约为 8Ω ,根据
可知待测电阻阻值偏小,故用电流表外接法,则实物电路图如图所示
③[5]由电阻定律得
解得
【变式5-2】(2024·山东·高考真题)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16V)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);
电压表V(量程3V,内阻未知);
电流表A(量程3A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为 mm;
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 (填“1”或“2”)端;
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY= Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率 (填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
【答案】(1)2.450 (2)1 (3)1.91 (4)大于
【解析】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数为
(2)由于电压表示数变化更明显,说明电流表分压较多,因此电流表应采用外接法,即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端;
(3)根据图丙的I-U图像,结合欧姆定律有
(4)根据电阻定律
可得
两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知
变式2 (广东省深圳市高级中学(集团)2024-2025学年高二上学期期中)某实验小组测量金属丝的电阻率。金属丝的总电阻约为,长度为L。实验器材有电流表A(0~0.6A,约为)、电压表V(0~3V,约为)、滑动变阻器R(最大阻值)、两节1号电池、导线、电键和游标卡尺。
(1)用游标卡尺测量金属丝三个不同位置的直径,取平均值做为金属丝的直径。某次测量时游标卡尺的读数如图所示,金属丝的直径为__________mm;
(2)为减小实验误差,选择下图中的实验电路__________;
(3)当电压表示数为U时,电流表示数为I,则金属丝的电阻率表达式为__________(用U、I、L、D表示):
(4)该实验方案电阻率的测量值__________(选填“大于”、“等于”、“小于”)真实值。
【答案】(1)2.55 (2)乙 (3) (4)小于
【解析】(1)20分度游标卡尺的精确值为,由图可知金属丝的直径为
(2)由于金属丝总电阻约为,根据
为减小实验误差,电流表应采用外接法,选择图乙实验电路。
(3)根据电阻定律有
又,
联立可得
(4)该实验方案中,电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,使得电流表的示数大于通过待测电阻的真实电流,使得电阻测量值偏小,电阻率测量值小于真实值。
题型五 电表的改装
【例6】(2026湖北武昌一中期中)如图所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个电阻箱组成的,已知灵敏电流表的满偏电流Ig=2mA,内电阻Rg=300Ω,则下列说法正确的是( )
A. 在甲图中,若改装成的安培表的量程为0.6A,估算阻值R=1Ω
B. 在乙图中,若改装成电压表的量程为3V,则R=1200Ω
C. 甲表是安培表,R增大时量程增大
D. 乙表是安培表,R增大时量程增大
【答案】AB
【解析】将灵敏电流表改装成安培表是并联一个电阻,由并联电路电压相等得,解得,故A正确;将灵敏电流表改装成电压表是串联一个电阻,由串联电路电流相等得
解得,故B正确;甲由一个灵敏电流表G和一个变阻器R并联,利用并联电阻的分流,改装成安培表。安培表的量程
可知,R增大时量程减小,故C错误;乙由一个灵敏电流表G和一个变阻器R串联,利用串联电阻的分压,改装成电压表。电压表的量程
可知,R增大时量程增大,故D错
【变式6-1】(2026高二上·云南保山·期末)如图所示为一满偏电流为、内阻为的小量程电流表改装成、0~100mA的两量程电流表的电路。下列说法正确的是( )
A.开关接时电流表量程为
B.
C.
D.用量程改装表测出的电流为时,流过G表的电流为
【答案】B
【详解】A.题意知电流表满偏电流、内阻分别为,开关接a时量程为
开关接b时量程为
可知
故开关接时为小量程电流表,即量程为,故A错误;
BC.开关接a时量程为
开关接b时量程为
联立解得
故B正确,C错误;
D.开关接b时,设通过G表的电流为I,则有
联立以上解得
故D错误。
故选B。
【变式6-2】(2026·广东江门高二期末)如图所示,表头G的量程为,表盘均匀划分为30个小格,表头G的内阻是电阻的29倍,电阻是的40倍,下列说法正确的是( )
A.将接线柱1、2串联接入电路时,该装置可视为电流表,每一小格表示
B.将接线柱1、2串联接入电路时,该装置可视为电流表,每一小格表示
C.将接线柱1、3并联接入电路时,该装置可视为电压表,每一小格表示
D.将接线柱1、3并联接入电路时,该装置可视为电流表,每一小格表示
【答案】B
【解析】将接线柱1、2串联接入电路时,该装置可视为电流表,起分流作用,表头G的内阻是电阻的29倍,则通过的电流是灵敏电流计的倍,故该装置每一小格表示,故A错误,B正确;将接线柱1、3并联接入电路时,灵敏电流表与并联后与串联,该装置可视为电压表,起分压作用,通过表头的电流为时,其两端电压为,由第一问可知通过的电流为
由于电阻是的40倍,可知两端电压为
故该装置每一小格表示,故CD错误。
题型六 多用电表
【例7】(2026高二下·湖北武汉·期中)为了测量电阻,现取一只已经完成机械调零的多用电表,如图所示,请根据下列步骤完成电阻测量。
(1)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
(2)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件 (选填“C”或“D”),使指针对准电阻的“0”刻度线。
(3)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别接a、b,指针指示位置如图所示。为使测量比较精确,应将选择开关旋到 (选填“×1”“×10”或“×1k”)的倍率挡位上,并重新欧姆调零,再进行测量。
(4)测量完成后,将选择开关拨向 位置。
【答案】 (2) D (3) (4) OFF挡或交流电压最高挡
【解析】(2)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件欧姆调零旋钮D,使指针对准电阻的“0”刻度线。
(3)由题图可知指针偏角太大,电阻值太小,倍率选择过大,为使指针回到中间区域减小误差,应减小倍率,应将选择开关旋到“×10”的倍率挡位上,并重新欧姆调零,再进行测量。
(4)测量完成后,将选择开关拨向OFF挡或交流电压最高挡位置
【变式7-1】.(2026广东省2高二上学期期中学业质量监测)在“练习使用多用电表”的实验中
(1)前两次测量时,表盘指针如图中a、b所示。请据此完成记录表中的①和②;
所测物理量
量程或倍率
指针
读数
第1次
直流电压
0~50V
①______(选填“a”“b”)
34.0V
第2次
直流电流
0~10mA
②______(选填“a”“b”)
4.4mA
第3次
电阻
c
(2)第3次测量时,用“”欧姆挡测量电阻,表盘指针如图中c所示,为了更准确测量需要换成______(选填“”“”)挡进行重新测量;
(3)多用电表改变不同倍率的欧姆挡后,测量电阻前______(选填“需要”“不需要”)重新调零。
【答案】 ①. b ②. a ③. ④. 需要
【解析】(1)多用电表表盘刻度线有三条,上为电阻专用,中间为电流、直流电压、交流电压共用,下面为交流电压2.5V专用。由表格知,测量直流电压,且读数为34.0V,应选量程范围,观察中间刻度线三个指针刻度,b指针刻度读数满足要求,故选填“b”。
由表格知,测量直流电流,且读数为4.4mA,由[1]知,应选量程范围,观察中间刻度线三个指针刻度,a指针刻度读数满足要求,用故选填“a”。
(2)欧姆挡测量电阻,指针偏角太小,换大倍率挡;指针偏角太大,换小倍率挡。由图知应选小倍率挡,故选填“”。
(3)将电阻挡,由低档逐次变换到高档挡时,其表头电压也逐次降低,电流逐次减小,指针偏转就会不到欧姆零位,这将造成很大的测量误差。所以必须调整调零旋钮使表头线圈电流维持不变,使指针重新在欧姆零位上,以保证各档在测量时的准确性,故选填“需要”
【变式7-2】为铸就学生严谨的学习态度、科学的研究方法和实验的创新能力,某市第一中学2023年9月举办了第九届理化生实验晚会,某同学在物理实验节目筹备中,练习了多用电表的各种新奇用法。
(1)该同学先用多用电表测量一个电阻的阻值,将选择开关K旋转到电阻挡“×100”的位置,欧姆调零后,将两表笔分别与待测电阻相接,指针位置在图甲中a处,则待测电阻阻值为 Ω。他在测另一个待测电阻时,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,应将选择开关K旋转到电阻挡 (选填:×10、×1k)的位置,然后进行欧姆调零后,再将两表笔分别与待测电阻相接,然后读数。
(2)该同学在老师的指导下测量实验室里的交流电压,他将选择开关K旋转到交流250V挡,再将两表笔的金属部分分别插入电源插孔,指针位置在图中b处,则电压为 V。
(3)该同学用多用电表的欧姆挡(×1k)判断一个二极管的正负极,他用黑表笔连接二极管的左端,红表笔连接二极管的右端,指针几乎不偏转;他用黑表笔连接二极管的右端,红表笔连接二极管的左端,指针几乎满偏,则二极管的 端为正极(P极)。
【答案】(1) 1300 ×1k;(2)221/222;(3)右
【解析】(1)待测电阻阻值为
指针偏转角度过小,说明所选量程相对待测电阻的阻值偏小,应换用较大的量程,即应将选择开关K旋转到电阻挡×1k的位置。
(2)选择交流250V时,表盘的最小分度为5V,需要估读到1V,即读数为221V(或222V)。
(3)电流从欧姆表的红表笔流入,黑表笔流出,当指针满偏时,说明二极管导通,此时电流应从二极管的正极流入,即与黑表笔连接的右端为正极。
基础巩固通关测
1. (2026广东省东莞市清溪、塘厦、七中、麻涌四校联考)如图所示,一只小鸟站在一条通过400A电流的铝制裸导线上,鸟两爪间的距离为5cm。已知导线的横截面积为145mm2,常温下几种材料的电阻率如图表所示。则小鸟两爪间的电压为( )
材料
ρ/(Ω·m)
银
1.6×10-8
铜
1.7×10-8
铝
2.9×10-8
A. 4V B. 4mV C. 4µV D. 3.364×10-8V
【答案】B
【解析】根据电阻定律
根据欧姆定律可得
代入数据解得,故选B。
2..(2026·广东华南师大附中高二期中))某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。改装后利用一标准毫安表进行校准(如图1,虚线框内是改装后的电表)。当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图2,产生上述问题的原因可能是( )
A.微安表串联电阻偏大 B.微安表串联电阻偏小
C.微安表并联电阻偏大 D.微安表并联电阻偏小
【答案】D
【解析】微安表改装为量程为20 mA的电流表要并联分流电阻,由图可知微安表读数为160μA,即改装后的电流表读数应该为
而标准表读数为16.0mA,则改装后的量程偏大,可能的原因是,原微安表内阻测量值偏小或者因为定值电阻R的计算有误,实际并联的电阻R阻值偏小,分流过大。
故选D。
3.(2026·广东江门·期末)实验小组的同学练习多用电表的使用,首先练习用多用电表测量某一电阻的阻值。
(1)他用表盘如图1所示的多用电表测量电阻丝的电阻。先将选择开关调到电阻挡的“×100”位置, 将红黑表笔分别插“+”“-”插孔,把两笔尖相互接触,调节 旋钮,使多用电表的指针指向电阻挡 刻线(选填“0”或“∝”)。
(2)使用多用电表欧姆挡测电阻和二极管时,下列说法正确的是 。
A.测量电路中某个电阻时,应该把该电阻与电路断开
B.将红、黑表笔金属部分分别与电阻两端接触,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,应将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
C.测二极管时,若指针偏角很大,则与黑表笔的接触的是二极管的负极
D.多用电表红表笔的电势一定比黑表笔高
(3)练习使用多用电表测量电流和电压,如图2所示,甲图是用电流挡测小灯泡电流的示意图,乙图是用电压档测量小灯泡电压的示意图,实验中不符合操作规范的是 。(选填“甲”或“乙”)
【答案】 (1) T 0 (2) AB (3) 甲
【解析】(1)用图1多用电表测电阻,欧姆调零,应把两笔尖相互接触,调节旋钮,使多电表的指针指向电阻挡的刻线0刻度线处。
(2)测量电路中某个电阻时,由于电表内部有电源,则需把该电阻与电路断开,故A正确;指针偏转角度过小,即欧姆表读数过大,为了得到比较准确的测量结果,应将旋转到电阻挡“”的位置,故B正确;测二极管时,若指针偏角很大,则说明所加电压为正向电压,与黑表笔的接触的是二极管的正极,故C错误;电流从多用电表的红表笔流入,黑表笔流出,当用来测电流和电压时,红表笔的电势高,测电阻时,红表笔的电势低,故D错误。
故选AB。
(3)用电流挡测小灯泡电流,多用电表应该串联在电路中,且电流从红表笔进,黑表笔出,故甲图不规范,用电压档测量小灯泡电压,多用电表应该与待测电路并联,且电流从红表笔进,黑表笔出,故乙图规范。
4.(2025·贵州·模拟预测)某物理实验兴趣小组在实验室中测量一金属丝(阻值约为30Ω)的电阻率,除了被测金属丝以外,还有以下实验器材可供选择:
A.电流表(0~10,内阻约为3Ω)
B.电流表(0~100,内阻约为1Ω)
C..电压表(0~1V,内阻为1)
D.电压表(0~10V,内阻为3)
E.滑动变阻器(0~10Ω,额定电流为300)
F.滑动变阻器(0~1000Ω,额定电流为30)
G.直流电源E(电动势为3V,内阻约为1Ω)
H.定值电阻(2)
I.定值电阻(4)
J.开关、导线若干
(1)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l,用螺旋测微器测量金属丝的直径d,测量结果分别如图甲、乙所示,则毫米刻度尺的读数为 ,螺旋测微器的读数为 。
(2)测量金属丝的电阻时要求利用图像法处理数据,且要求尽可能精确测量,则电流表选择 ,滑动变阻器选择 ;由于没有合适量程的电压表,故选择电压表 和定值电阻 改装成合适量程的电压表。(均填实验器材前的字母)
(3)请根据你所选择的实验器材帮兴趣小组设计实验电路,并把电路图画在下面的方框中。
(4)假设某次测量金属丝的电阻时,电流表的示数为,电压表的示数为,金属丝的长度用l表示,金属丝的直径用d表示,则金属丝电阻率的表达式为 (用、、l、d以及所选用电压表的内阻或表示)。
【答案】(1) 15.4/15.5/15.6 2.450
(2) B E C H
(3)
(4)
【详解】(1)[1][2]毫米刻度尺的分度值为,螺旋测微器的精确度为,根据估读原则可得,
(2)[1]由电动势和金属丝的电阻可得电流最大约为
故电流表选择B;
[2]由于需要利用图像法处理数据,所以测量金属丝两端的电压和电流要求从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法,故选择调节范围较小的变阻器E;
[3][4]由于电源电动势,所以将电压表C与定值电阻H串联改装成0~3V量程的电压表。
(3)按照实验要求,滑动变阻器采用分压式接法,电流表采用外接法才能准确测量金属丝两端的电压与电流值,故电路图如图所示。
(4)由电阻定律
得
5.(2025·四川达州·模拟预测)如图甲所示,滑动变阻器由接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分组成,滑动变阻器的电阻丝单层密绕在瓷筒上。某实验小组要测量滑动变阻器上所绕电阻丝的电阻率,实验室提供的器材如下∶电源(,内阻很小)
电压表(量程为,内阻很大)
待测滑动变阻器(最大阻值几十欧姆)
电阻箱(最大阻值)
滑动变阻器(最大阻值)
毫米刻度尺、开关以及导线若干。实验电路如图乙所示。
实验时的主要步骤如下:
第一步:用游标卡尺分别测量待测滑动变阻器瓷筒的直径和绕有金属丝部分的截面直径,如图丙所示。
第二步:按图乙连好电路。将滑动变阻器和的滑片均置于最左端,电阻箱阻值调为零。闭合开关,调整滑片的位置,使电压表的示数为。
第三步:断开开关,保持滑片的位置不动,将的阻值调为。
第四步:闭合开关,向右移动的滑片,使电压表的示数仍为,记录的阻值以及的滑片到左端点之间的距离。
第五步:断开开关,保持滑片的位置不动,调节的阻值分别为、,重复第三步。
第六步:实验结束,整理仪器。
实验记录的部分数据见下表。
组次
(1)上表中不合理的一组数据为 (填组次序号);
(2)某次测量瓷筒的直径,游标卡尺的示数如图丁所示,则 ,电阻丝的直径为 (用、表示)单匝电阻丝周长为 (用、表示);
(3)作出图线为一条倾斜直线,若已知直线斜率为,则电阻丝的电阻率 。
【答案】(1)3
(2) 4.015
(3)
【详解】(1)根据实验原理可知,待测电阻接入电路中的电阻阻值与电阻箱阻值之和应保持不变,而根据电阻定律有
即电阻箱阻值增加多少,相应的待测电阻的阻值应减小多少,根据电阻定律可知,待测电阻的减少量与其接入电路中长度的减少量成正比,即在误差允许范围内,减少相同的量则长度的减少量也应基本相同,则滑片P到a端长度的增加量应基本相同,根据表中数据可知,电阻箱每增加,滑片P到a端长度的增加量分别是、、、,由此可知第3组数据不合理。
(2)[1]如图丁所示,游标卡尺为20分度,精确度为,示数为
[2]瓷筒的直径为,绕有金属丝部分的截面直径为,则电阻丝的直径为
[3]单匝电阻丝周长为
(3)电阻丝的直径为
滑动变阻器接入电路的电阻丝沿瓷筒方向的长度为l时电阻丝的匝数为
单匝电阻丝的长度为
因此滑动变阻器接入电路的电阻丝沿瓷筒方向的长度为l时电阻丝的总长度为
设电阻丝的横截面积为S,则
根据电阻定律和图线可得
联立解得
6.(2026·四川广元·模拟预测)某同学要将一满偏电流为1mA的电流表改装成量程为10V的电压表.
(1)使用多用电表测得该电流表的内阻为300Ω,若要完成改装,应将一阻值 Ω的定值电阻与电流表串联。
(2)改装后的电压表需利用一标准电压表对其进行校准,如图甲所示,闭合开关,调节滑动变阻器,当标准电压表示数为10V时,改装后的电压表显示9.9V.若想把示数调节到与标准电压表相同,应在定值电阻上______
A.串联一个小电阻 B.串联一个大电阻
C.并联一个小电阻 D.并联一个大电阻
(3)如图乙所示,两个阻值较大的定值电阻、串联接入电压恒为的电源,已知,,用校准后的电压表V测两端电压时,电压表的示数为 V;测两端电压时,电压表的示数为.若假设用理想电压表分别测量、的电压,示数为和,则 (填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】(1)9700
(2)D
(3) 6 等于
【详解】(1)把电流表改装成量程是10V的电压表需要串联分压电阻
(2)改装后电压表示数比标准电压表示数小,说明流过改装后电压表的电流偏小,改装后电压表内阻偏大,改装过程串联电阻阻值R偏大,需要稍微减小分压电阻阻值,应并联一个大电阻。
故选D。
(3)[1]校准后电压表的内阻,用改装后的电压表测R1两端电压时,电压表与电阻R1并联电阻,电压表读数
[2]用改装后的电压表测R2两端电压时,电压表与电阻R2并联电阻,电压表读数
用理想电压表测R1两端电压,电压表示数
用理想电压表测R2两端电压,电压表示数
则,
可得
7.(2025·浙江·一模)由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一材质混合均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“×100”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 Ω。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E=6V,内阻可忽略,电压表量程0~6V,内阻约10kΩ,电流表量程0~6mA,内阻约10Ω。实验中要求待测水泥块两端的电压从零开始变化,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ= (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压小于或等于3V时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 1000 小于
【详解】[1]由多用电表欧姆档的读数规则可知
[2]要求水泥块两端电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式连接方式;
由于,可知待测电阻较大,可知电流表应采用内接法,所以电路图的接法应如图所示
[3]由电阻定律可知
代入数据后,可以得到
[4]根据图3可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增加,电压增加,电压减小,而报警器在两端电压小于或等于3V时启动,故应将报警器并联在两端。
[5]电源电动势减小,要使报警器启动,即两端电压要仍为3V,根据串联分压关系,有
可知减小需要更大,又因为越大越小,可知需要小于。
8.(2025·广告中山市·高二期末)某同学想通过一个多用电表中的欧姆档,直接去测量某电压表(量程为10V)的内阻(大约为几十千欧),该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15,欧姆挡的选择开关拨至 挡(选填×10,×100,×1k),先将红、黑表笔短接调零后,选用图甲中 方式连接(选填A或B)。
在实验中,某同学读出如图乙(a)所示欧姆表的读数为 ,这时图乙(b)所示电压表的读数为 V。
【答案】 ×1k A 5.0
【解析】[1当欧姆表的指针指在中间位置附近时,测量值较为准确,根据读数为:示数×倍率=读数知,选择×1K的挡较好;欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连,与电压表构成一闭合回路,电流从负极流出,进入电压表的正极,所以选择图A正确;
[3][4]欧姆表的读数为:40×1K=40kΩ;电压表的读数为5.0V。
能力提升进阶练
1.(2025·天津·高考真题)某同学用伏安法测量电阻的阻值(约为)。除滑动变阻器、电源(电动势为,内阻不计)、开关、导线外,还有下列器材可供选择:
A.电压表(量程,内阻约为)
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)
(1)为使测量尽量准确,实验中电压表应选 ,电流表应选 (均填器材前的字母代号);
(2)该同学连接好的电路如下图所示,闭合开关后,电流表和电压表的读数均为零,经排查,发现电路中的七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线 内部断开(填图中导线编号);
(3)更换导线后进行实验,该同学测得多组电压数据U和电流数据I,描绘出图像如图所示,测得图中直线的斜率为k,已知电压表的内阻为,若考虑电压表内阻的影响,则阻值的表达式为 。
【答案】(1) A C
(2)6
(3)
【详解】(1)[1]电源电动势为3V,为了减小误差,电压表选用量程为3V的A;
[2]流过电阻的最大电流约为
为了减小误差,电流表选用量程为0.6A的C。
(2)电流表和电压表示数都为零,在不可能是4、5导线内部断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线6内部断开。
(3)根据电路图可得
整理可得
则
可得
2.(2025·全国卷·高考真题)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则 元件两端的电压, 元件的电阻;将电流表外接,则 流过元件的电流, 元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是 (选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图 。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则 (用和表示)。
【答案】(1) 大于 大于 大于 小于
(2) 非线性 减小
(3)
【详解】(1)[1][2]若将电流表内接,电流表与元件串联,电流表的示数为流过元件的真实电流,而电压表测量的是电流表和元件两端的总电压,所以U大于元件两端的电压。根据可知,此时U偏大,I为真实值,所以大于元件的电阻。
[3][4]将电流表外接,电压表与元件并联,电压表的示数为元件两端的真实电压,而电流表测量的是通过电压表和元件的总电流,所以I大于流过元件的电流。根据可知,此时U为真实值,I偏大,所以小于元件的电阻。
(2)[1]根据线性元件与非线性原件的定义由图(a)可知,所测元件的伏安特性曲线不是直线,所以所测元件是非线性电阻元件。
[2]根据,在伏安特性曲线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,随着电流的增加,曲线某点与原点连线的斜率逐渐增大,其倒数逐渐减小,所以元件的电阻减小。
(3)[1]将电流表A1与Rx并联,再与电流表A2、定值电阻R0串联接入电路。电路图如图所示
[2]根据并联电路电压相等有
可得
3.(2025·甘肃·高考真题)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势)两节,电压表(量程,内阻约),电流表(量程,内阻约),滑动变阻器(最大阻值),待测电阻,开关,单刀双掷开关,导线若干。
(1)首先设计如上图所示的电路。
①要求用选择电流表内、外接电路,请在图1中补充连线将的c、d端接入电路 ;
②闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(填“a”或“b”);
③闭合后,将分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,因此测量电阻时应该接 端(填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差、该小组又设计了如图所示的电路。
①请在上图中补充连线将电压表接入电路 ;
②闭合,将分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为、和、。则待测电阻阻值 (用、、和表示)。
【答案】(1) 见解析实物连接图
(2) 见解析实物连接图
【详解】(1)[1]实物连接图如图所示,
[2]闭合前,根据滑动变阻器的限流式接法,滑片P应置于端,连入电路中的阻值最大,保护电路的安全。
[3]闭合后,将分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,说明电流表分压明显,为减小实验误差,应采用电流表外接法,因此测量电阻时应该接c端。
(2)[1]实物连接图如图所示,
[2]根据电路分析,当闭合,将接c端时,电压表、电流表的读数分别为、,
则
将接d端时,电压表、电流表的读数分别为、,则
那么待测电阻阻值。
4.(2025·四川·高考真题)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约)
螺旋测微器
学生电源E(电动势,内阻未知)
米尺(量程)
滑动变阻器(最大阻值)
电阻箱(阻值范围)
电流表(量程,内阻较小)
开关、
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品和位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为、和,则该样品横截面直径的平均值为 。
(2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱 (选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于 端(选填“左”或“右”)。
(3)断开、闭合,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到处,此时电阻箱面板知图2所示,则该合金丝的电阻率为 (取,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有________(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
【答案】(1)0.500
(2) a 左
(3)
(4)CD
【详解】(1)该样品横截面直径的平均值为
(2)[1]由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联接在电路中,故采用“一上一下”原则,即电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。
[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应最大阻值处,即最左端。
(3)由题意可知,该合金丝的电阻为
由电阻定律及可得
其中,
代入数据解得该合金丝的电阻率为
(4)根据电阻定律可知,则为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差,选择更精确的电阻箱,可换用阻值范围为,或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值。
故选CD。
4.(2025·湖南·高考真题)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约,电流表程,内阻约。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率 (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率,作出图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 8000 见解析 大于
【详解】(1)[1]多用电表选择开关旋转到“”挡,故根据图1可知读数为;
(2)[2]长方体导电水泥块样品的电阻,故采用电流表内接法;实验中要求滑动变阻器采用分压接法,故连接实物图如图
(3)[3]根据电阻定律
可知
(5)[4]根据图3可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增加,电压增加,电压减小,而报警器在两端电压大于或等于时启动,故应将报警器并联在两端;
(6)[5]电源电动势E减小,要使报警器启动,即两端电压要仍为3V,根据串联分压有
可知E减小需要R1更小,又因为F越大R1越小,可知F1需要大于F0。
5.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的,与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。
(1)某同学使用多用电表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,请选出以下必要的操作步骤并排序:
①把选择开关旋转到“”位置。 ②把选择开关旋转到“”位置。
③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是_________。(单选,填正确答案标号)
A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③
(2)若将一个内阻为、满偏电流为的表头改装为量程的电压表,需要 (填“串联”或“并联”)一个 的电阻。
(3)如图,某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻及一个电阻()组成的串联电路中各元器件的位置,利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压,测得数据如表:
接线柱
1和2
2和3
3和4
1和4
2和4
1和3
U/V
0
1.53
0
0.56
1.05
0.66
根据以上数据可判断,直流电源E处于 之间,电容器C处于 之间,电阻处于 之间。(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)
【答案】(1)B
(2) 串联
(3) 2和3 1和4 1和2
【详解】(1)要测量一个阻值约为的电阻,需要选择电阻“”挡,即把选择开关旋转到“”位置,后将红表笔和黑表笔短接,然后调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零。
故选B。
(2)[1][2]将表头改装为电压表需要串联一个电阻,串联电阻的阻值为
(3)[1][2][3]用电压表进行测量,电源两端电压最大,可知直流电源E处于2和3之间;接1和2、3和4时电压表示数为0,接1和4时电压表有示数,则1和2、3和4之间为电阻,电容器在1和4之间;接1和3时电压表示数比接2和4时小,则1和2之间的电阻阻值比3和4之间的大,即1和2之间电阻为,3和4之间电阻为。
6.(2025·云南·高考真题)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:型号铂电阻、电源E(电动势,内阻不计)、电流表。(量程,内阻)、电流表(量程,内阻约)、定值电阻(阻值)、定值电阻(阻值)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,型号铂电阻测温时的工作电流在之间,在范围内,铂电阻的阻值随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在范围内,温度每升高,该铂电阻的阻值增加 ;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是 (填“甲”或“乙”),保护电阻R应选 (填“”或“”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得示数为,示数如图(c)所示,该示数为 ,则所测温度为 (计算结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)3.85
(2) 乙
(3) 62.0 51
【详解】(1)温度每升高,该铂电阻的阻值增加
(2)[1]由于内阻确定,所以用测量电阻的电压,用与之差来测量经过电阻的电流,故能准确测出铂电阻阻值的是乙;
[2]电路中的最大电流为0.3mA,可得电路中的最小阻值
可知保护电阻R应选。
(3)[1]由图可知的分度值为,则其读数为;
[2]根据欧姆定律可得
根据题图可得
代入数据可得
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