江苏2027届高三物理一轮复习讲义 电学实验

电学实验 【命题规律】 命题角度 （1）基本仪器的读数；（2）伏安法测电阻、测定金属的电阻率； （3）电阻测量的创新方案．（4）电源电动势和内阻的测量；（5）多用电表的原理及使用． 【知识荟萃】 ★考向一、伏安法测电阻、测定金属的电阻率 1．电流表内、外接的选择 （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．滑动变阻器分压式与限流式接法的选择 （1）“以小控大用分压，相差无几用限流” ①当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器． ②当采用限流式接法时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器． （2）必须采用分压式接法的三种情况：①要求电压从零开始变化；②滑动变阻器阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式接法不能获取有区分度的多组数据． ★考向二、电阻测量的创新方案 测量电阻创新方案对比 安安法 如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝ 串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2＝ 伏伏法 两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝R1 并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝ 替代法 单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值 半偏法 测量电流表内阻 闭合S1，断开S2，调节R1使G表满偏；再闭合S2，只调节R2，使G表半偏（R1≫R2），则R2＝R测，R测<R真 测量电压表内阻 使R2＝0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏（RV≫R1），则R2＝R测，R测>R真 电桥法 调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有：＝，＝.由以上两式解得：R1·Rx＝R2·R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值 ★考向三、电源电动势和内阻的测量 测量电源电动势和内阻的方法及误差分析 （1）伏安法 方案 电流表内接 电流表外接 电路图 误差来源 电压表的分流 电流表的分压 真实值和测量值的关系 I真＝I测＋ U真＝U测＋IRA 图像 误差分析 E测<E真，r测<r真（r测＝） E测＝E真，r测>r真 （r测＝r＋RA） （2）伏阻法和安阻法 方案 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋ r E＝IR＋Ir 电路图 关系式 ＝·＋ ＝·R＋ 图像 误差分析 E测＜E真；r测＜r真（r测＝） E测＝E真；r测＞r真（r测＝r＋RA） ★考向四、多用电表的原理及使用 1．欧姆表内部构造和原理 （1）欧姆表内部电路简化如图. （2）多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律． ①红、黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有Ig＝； ②当红、黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出． ③由于I与R是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处．当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻． 2．多用电表的读数及使用 （1）电流的流向 电流从多用电表的“＋”插孔（红表笔）流入，从“－”插孔（黑表笔）流出，即“红进黑出”． （2）“机械零点”与“欧姆零点” “机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮． （3）倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，应使指针位于表盘中间附近，若指针偏角过大，则说明所测电阻偏小，应换用小倍率． （4）使用欧姆表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，读数之后要乘以倍率． 【经典例题】 【例题1】（1）如图甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为：I=　 　；（调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示） （2）I﹣Rx的关系图象如图乙所示，由图象判断下列说法正确的是_____； A．指针偏角越小，测量的误差越小 B．欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流I＝Ig C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏 D．测量中，当Rx的阻值为图乙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧 （3）用欧姆挡粗测电阻，选用 “×1k”倍率挡测量，发现指针偏转角度过大，因此需选择　 　（选填“×10k”或“×100”）倍率的挡，换挡后应重新进行　 　（选填“欧姆”或“机械”）调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx=　 　Ω （4）为了精确地测量待测电阻Rx的阻值，实验室提供了下列器材： A．电流表A1（量程为500μA，内阻r1=800Ω） B．电流表A2（量程为1.5mA，内阻r2约为300Ω左右） C．滑动变阻器R（0~100Ω；额定电流1A） D．定值电阻R1=3200Ω E.定值电阻R2=200Ω F.电源（电动势E=3.0V，内阻约2Ω） G.开关S、导线若干 ①要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大，请将设计好的电路图画在虚线框中（标出器材的符号）　 　 ②按正确的设计连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，读出电流表A1、A2的示数I1、I2，记录多组数据，并做出I1−I2图象如图丁所示，则待测电阻Rx=　 　Ω（结果要保留3位有效数字）。 2．“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.5W，实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择： A．直流电源3V（内阻不计） B．直流电流表0～300mA（内阻约为5Ω） C．直流电流表0～3A（内阻约为0.025Ω） D．直流电压表0～3V（内阻约为3.0kΩ） E．滑动变阻器100Ω，0.5A F．滑动变阻器10Ω，2A 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。 （1）实验中电流表应选用　 　，滑动变阻器应选用　 　（均填写仪器前的字母）； （2）根据所提供器材，在线框中画出实验电路图； （3）如图甲是此实验的器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在上问中所画的电路图，补充完成图中实物间的连线； （4）开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于　 　。（选填“左端”“右端”或“正中间”）； （5）由于电路故障，电压表和电流表均有读数，但调节滑动变阻器，它们的读数不能为零。其故障的原因是　 　和　 　之间的导线发生断路（填图甲中导线两端的编号）； （6）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图2所示，图中所描绘不是直线，某同学分析实验结论时对出现曲线的原因给出以下理由，其中正确的是_____ A．实验时操作错误，从而使读数错误。 B．小灯泡灯丝电阻不是恒值，随温度升高会发生变化 C．电路中的连接点有接触不良的现象 D．改描I﹣U曲线可能变为直线 （7）根据实验数据，画出小灯泡I﹣U图线如图所示。由此可知，当电压为0.75V时，小灯泡的灯丝电阻是　 　Ω。（计算结果保留三位有效数字） 3．两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻。 （1）用内阻为3kΩ、量程为1V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R，开关S测量一节干电池的电动势和内阻。 ①由于干电池电动势为1.5V，需要把量程为1V的电压表扩大量程。若定值电阻R1可供选择的阻值有1kΩ、1.5kΩ、5kΩ，其中最合适的是　 　。 ②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图　 　，并完成图（a）中剩余的连线　 　。 （2）按照图（b）的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1=RA，保护电阻的阻值为R0，根据测得的数据作出 图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E=　 　，内阻r=　 　。 4、一只电流表的表盘刻度清晰，但刻度值污损。某同学要测量其内阻，除了待测电流表之外，实验室提供的器材如下： A．电压表V（量程为3V） B．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为1A） C．滑动变阻器R2（最大阻值为500Ω，额定电流为1A） D．电阻箱R＇（0~999.9Ω） E．电源（电动势约为9V，内阻约为1Ω） F．开关一个、导线若干 （1）如果采用图1所示的实验电路，应选用滑动变阻器______（选填“R1”或“R2”）；闭合开关S前，应将图1中滑动变阻器的滑片调至______（选填“a”或“b”）端； （2）请用笔画线代替导线，将图2中电路连接完整______； （3）闭合开关S，调节滑动变阻器和电阻箱接入电路的阻值，使电流表指针满偏，记录电压表的读数U和电阻箱的阻值R＇。重复上述操作，进行多次实验，记录多组实验数据如下表所示，请在图3中绘出U-R＇图像______，由图像可得电流表的量程为______A，内阻为______Ω；（结果保留两位有效数字） U/V R’/Ω 1.57 0.6 1.72 0.8 2.02 1.3 2.18 1.6 2.43 2.0 （4）如果上述待测电表是一只满偏电流小于1μA的高灵敏检流计，其内阻约为300Ω，再提供两只标准电阻Ra=1Ω、Rb=9999Ω，要测量检流计内电阻和满偏电流，请你对上述电路图1进行改进，补全右侧虚线框内电路图，并标明Ra、R______。 5、某兴趣小组为了测量电动车上电池的电动势（约为）和内阻r（约为），需要将一个量程为的电压表（内阻约为）改装成量程为的电压表，然后再测量电池的电动势和内阻。以下是该实验的操作过程。 （1）由于不知道该电压表内阻的确切值，该兴趣小组将一个最大阻值为的电位器（视为可变电阻）与电压表串联后，利用如图甲所示的电路进行改装，请完成③的填空 ①将总阻值较小滑动变阻器的滑片P移至最右端，同时将电位器的阻值调为零； ②闭合开关S，将滑片P向左移动，使电压表的示数为； ③保持滑片P的位置不变，调节电位器，使电压表的示数为___________V； ④不再改变电位器的阻值，保持电压表和电位器串联，撤去其他电路就得到改装后的电压表。 （2）用改装后的电压表接入电路测量己知电压时，其示数总是___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。 （3）通过调整使改装后的电压表准确。该兴趣小组利用一个电阻箱和改装后的电压表（电压表的表盘没有改变，读数记为U）连接成如图乙所示的电路来测量该电池的电动势和内阻。 该小组首先得出了与的关系式为___________（用E、r和U表示），然后根据测得的电阻值R和电压表的读数U作出图像如图丙所示，则该电池的电动势___________V、内阻___________。 6、如图所示，某同学利用一块表头G和三个定值电阻设计了如图所示的多量程电流表，该电表有1、2两个量程。当只增大电阻R1的阻值时，下列说法中正确的是（　　） A. 两个量程均变大 B. 两个量程均变小 C. 1的量程变大，2的量程变小 D. 1的量程变小，2的量程变大 【精选习题】 1．图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。 （1）若电路中电阻箱的示数如图乙所示，其阻值为___________Ω。 （2）虚线框内为用毫安表改装成电流表的电路，已知：毫安表内阻为10Ω、满偏电流为100mA，若阻值为2.5Ω，则改装后电流表的量程为___________mA。 （3）实验步骤如下： ①将滑动变阻器R的滑片移到___________端（选填“左”或“右”）； ②闭合开关S，将电阻箱阻值由图乙阻值调为2.5Ω，操作正确的是___________（选填选项前序号）； A．先将“10档”中3调至0，再将“1档”调至2，“0.1档”调至5 B．先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0 ③多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数U和毫安表的示数I。某次测量时毫安表的示数如图丙所示，其读数为___________mA； ④以U为纵坐标，I为横坐标，作出图象如图丁所示； 根据图象求得电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。 2．为准确测量电源的电动势和内电阻，实验室提供有下列器材： 灵敏电流计G（内阻约为50 Ω）； 电压表V（0～3 V，内阻约为10 kΩ）； 电阻箱R1（0～9   999   Ω）； 滑动变阻器R2（0～100 Ω，1.5 A）； 旧干电池一节； 导线开关若干。 （1） 某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图甲所示，测得电压表示数为2 V，灵敏电流计示数为4 mA，电阻箱旋钮位置如图乙所示，则灵敏电流计内阻为______； （2） 该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍。调节好后连接成如图丙所示的电路测量干电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出几组电压表和电流计的示数如下表，请在图丁所示的坐标系中选择合理的标度，作出对应的U-IG图线；______ U/V 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 IG/mA 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 （3）由作出的U-IG图线求得干电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω； （4）本实验测出的电源电动势与真实值相比______ （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 3．某同学要测量一均匀新材料制成的导体的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量导体的直径．测量过程中，当测微螺杆靠近导体，改用如图所示的部件______（选填“”、“B”、“C”或“D”），直到听到“喀喀”的声音停止旋转。从图中的示数可读出导体的直径为____； （2）用多用电表的电阻“”挡测此导体的电阻。先将红表笔和黑表笔直接接触，调节____，使指针指向“”，再将红表笔和黑表笔与导体两端接触，表盘的示数如图，则导体的阻值约为____。 （3）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下： 待测导体电阻 电流表（量程，内阻约） 电流表（量程，内阻约） 电压表（量程，内阻约） 电压表（量程，内阻约） 直流电源（电动势，内阻不计） 滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流） 滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流） 开关导线若干 为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学选择器材、设计了如图的电路，试指出3处不妥之处： ①________； ②________； ③________。 4．实际电流表有内阻，测量电流表G1的内阻r1采用如图甲所示的电路，可供选择的器材如下： ① 待测电流表G1：量程为0~5mA，内阻约为300Ω ② 电流表G2：量程为0~10mA，内阻约为40Ω ③ 定值电阻R1：阻值为10Ω ④ 定值电阻R2：阻值为200Ω ⑤ 滑动变阻器R3：阻值范围为0~1000 Ω ⑥ 滑动变阻器R4：阻值范围为0~20Ω ⑦ 干电池E：电动势约为1.5V，内阻很小 ⑧ 电键S及导线若干 （1）定值电阻R0应选________，滑动变阻器R应选________（在空格内填写序号）。 （2）实验步骤如下： ① 按电路图连接电路（为电路安全，先将滑动变阻器滑片P调到左端）； ② 闭合电键S，移动滑片P至某一位置，记录G1和G2的读数，分别记为I1和I2； ③ 多次移动滑动触头，记录各次G1和G2的读数I1和I2； ④ 以I1为纵坐标，I2为横坐标，作出相应图线，如图乙所示。 ⑤ 根据I1-I2图线的斜率k及定值电阻R0，得到待测电流表G1的内阻表达式为r1=________（用k、R0表示）。 （3）用G1表改装成如图丙的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程的挡位，1、2两个挡位为电流表挡位，量程分别为300mA和100mA。 ① 关于此多用表，下列说法正确的是________。 A．当转换开关S旋到位置4时，是电阻挡 B．当转换开关S旋到位置6时，是电压挡 C．转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大 D．A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔 ② 当把转换开关S旋到位置3，在AB之间接90Ω电阻时，表头G1指针刚好在半偏处，在AB之间接30Ω电阻时，指针在电流满偏值的处，则E的电动势为________。 5．电学实验中可将电源E1与电源E2及灵敏电流计G连成如图甲所示的电路，若G的示数为0，说明此时两电源的电动势相等.小明根据这一原理，设计了如图乙所示的电路测量待测电源C的电动势，其中A为内阻可忽略的工作电源，B为电动势恒定的标准电源，B的电动势为EB。 （1）为保护灵敏电流计，开关闭合前，滑动变阻器R3的滑片应处在最______端（选填“左”或“右”）； （2）下列实验操作步骤，正确的顺序是______； ①开关S2置于2处 ②将开关S2置于1处，闭合开关S1、S3 ③保持流过R1、R2的电流不变，调节R1、R2，使的R3阻值为0时，G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1测、R2测 ④将R1和R2的阻值调至最大 ⑤调节R1、R2，使R3阻值为0时，G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1标、R2标 （3）在步骤③中，为保持流过R1和R2的电流不变，调整R1、R2时需要使R1测、R2测与R1标、R2标满足的关系是______； （4）待测电源C的电动势EC=______（用题中所给物理量符号表示）； （5）若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势测量值相比于上述方案结果______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 6．小明用如图1所示的电路测量电池组的电动势和内阻。 （1）开关闭合前，应先将电阻箱电阻调到__________（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）。 （2）闭合开关，发现电压表指针不偏转，小明用多用电表的直流电压挡来检测故障，保持开关闭合，将__________（选填“红”或“黑”）表笔始终接触a位置，另一表笔依次试触b、c、d、e、f五个接线柱，发现试触b、c、d时，多用电表均有示数，试触e、f时多用电表均无示数。若电路中仅有一处故障，则故障是__________。 A．接线柱bd间短路 B．接线柱de间断路 C．定值电阻断路 （3）排除故障后按规范操作进行实验，改变电阻箱R的阻值，分别读出电压表和电阻箱的示数U、R。某一次测量，电压表的示数如图2所示，示数为__________V。 （4）作出图线如图3所示，已知图线斜率为k，纵轴截距为b，则可得电池组的电动势E=__________，内阻r=__________。（用k、b和R0表示） （5）为了分析电表内阻引起的误差，有同学根据所测数据，用计算出相应的电流，并作出U-I图像，如图中实线所示．然后作出电压表示数U随通过电源的电流I变化的图像，如图中虚线所示，其中分析正确的是______。 A． B．C． D． 7．小明将电源、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）开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系如图5所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为________Ω。 8．某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像。 （1）为使电源向电容器充电，应将开关S与_______（填“1” 或“2”）端相连； （2）在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的 _________； （3）图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同。根据图像估算电容器在t0~2t0时间内，释放电荷量的表达式为_______（用I0、t0表示）。 （4）图丁中实线是实验得到的放电时的I-t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小变阻箱R的阻值，则得到的I-t图线是图丁中的_________（选填“①”、“②”或“③”），理由是________。 9．合金材料的电阻率都比较大，某同学按如下步骤测量一合金丝的电阻率。实验操作如下： （1）用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置测量金属丝的直径，结果都如图甲所示，则该金属丝的直径为_____ mm。 （2）按图乙连接测量电路，将滑动变阻器置于最大值，闭合开关，移动滑动变阻器，发现电压表读数有读数，而电流表读数总为零，已知电流表、电压表以及待测金属丝都是完好的，则电路故障为导线___断路（用图中导线编号表示）。 （3）排除电路故障后，改变滑动头在金属丝上的位置，测出金属丝长度l和接入电路的电阻Rx如下表： RX/Ω 10.0 17.9 26.1 34.0 41.9 l/cm 10 20 30 40 50 请根据表中的数据，在图丙方格纸上作出Rx–l图象。（ ） （4）根据图象及金属丝的直径，计算该合金丝电阻率ρ=_____Ω·m（保留二位有效数字）。 （5）采用上述测量电路和数据处理方法，电表内阻对合金丝电阻率测量的影响为______（填“使结果偏大”、“使结果偏小”、“对结果无影响”）。 第 1 页 共 44 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 电学实验 【命题规律】 命题角度 （1）基本仪器的读数；（2）伏安法测电阻、测定金属的电阻率； （3）电阻测量的创新方案．（4）电源电动势和内阻的测量；（5）多用电表的原理及使用． 【知识荟萃】 ★考向一、伏安法测电阻、测定金属的电阻率 1．电流表内、外接的选择 （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．滑动变阻器分压式与限流式接法的选择 （1）“以小控大用分压，相差无几用限流” ①当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器． ②当采用限流式接法时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器． （2）必须采用分压式接法的三种情况：①要求电压从零开始变化；②滑动变阻器阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式接法不能获取有区分度的多组数据． ★考向二、电阻测量的创新方案 测量电阻创新方案对比 安安法 如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝ 串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2＝ 伏伏法 两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝R1 并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝ 替代法 单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值 半偏法 测量电流表内阻 闭合S1，断开S2，调节R1使G表满偏；再闭合S2，只调节R2，使G表半偏（R1≫R2），则R2＝R测，R测<R真 测量电压表内阻 使R2＝0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏（RV≫R1），则R2＝R测，R测>R真 电桥法 调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有：＝，＝.由以上两式解得：R1·Rx＝R2·R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值 ★考向三、电源电动势和内阻的测量 测量电源电动势和内阻的方法及误差分析 （1）伏安法 方案 电流表内接 电流表外接 电路图 误差来源 电压表的分流 电流表的分压 真实值和测量值的关系 I真＝I测＋ U真＝U测＋IRA 图像 误差分析 E测<E真，r测<r真（r测＝） E测＝E真，r测>r真 （r测＝r＋RA） （2）伏阻法和安阻法 方案 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋ r E＝IR＋Ir 电路图 关系式 ＝·＋ ＝·R＋ 图像 误差分析 E测＜E真；r测＜r真（r测＝） E测＝E真；r测＞r真（r测＝r＋RA） ★考向四、多用电表的原理及使用 1．欧姆表内部构造和原理 （1）欧姆表内部电路简化如图. （2）多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律． ①红、黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有Ig＝； ②当红、黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出． ③由于I与R是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处．当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻． 2．多用电表的读数及使用 （1）电流的流向 电流从多用电表的“＋”插孔（红表笔）流入，从“－”插孔（黑表笔）流出，即“红进黑出”． （2）“机械零点”与“欧姆零点” “机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮． （3）倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，应使指针位于表盘中间附近，若指针偏角过大，则说明所测电阻偏小，应换用小倍率． （4）使用欧姆表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，读数之后要乘以倍率． 【经典例题】 【例题1】（1）如图甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为：I=　 　；（调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示） （2）I﹣Rx的关系图象如图乙所示，由图象判断下列说法正确的是_____； A．指针偏角越小，测量的误差越小 B．欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流I＝Ig C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏 D．测量中，当Rx的阻值为图乙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧 （3）用欧姆挡粗测电阻，选用 “×1k”倍率挡测量，发现指针偏转角度过大，因此需选择　 　（选填“×10k”或“×100”）倍率的挡，换挡后应重新进行　 　（选填“欧姆”或“机械”）调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx=　 　Ω （4）为了精确地测量待测电阻Rx的阻值，实验室提供了下列器材： A．电流表A1（量程为500μA，内阻r1=800Ω） B．电流表A2（量程为1.5mA，内阻r2约为300Ω左右） C．滑动变阻器R（0~100Ω；额定电流1A） D．定值电阻R1=3200Ω E.定值电阻R2=200Ω F.电源（电动势E=3.0V，内阻约2Ω） G.开关S、导线若干 ①要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大，请将设计好的电路图画在虚线框中（标出器材的符号）　 　 ②按正确的设计连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，读出电流表A1、A2的示数I1、I2，记录多组数据，并做出I1−I2图象如图丁所示，则待测电阻Rx=　 　Ω（结果要保留3位有效数字）。 【答案】（1） （2）B；C （3）×100；欧姆；1.9×103 （4）；2.00×103（1.94×103 ~2.02×103） 【考点】电阻的测量 【解析】【解答】（1）根据闭合电路欧姆定律 故 （2）A．指针在表盘中间位置时的误差才较小，A不符合题意； B．欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流达到满偏电流，B符合题意； C．根据 Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，C符合题意； D．当Rx的阻值为图乙中的R2时，Rx大于中值电阻，指针位于表盘中央位置的左侧，D不符合题意。 故答案为：BC。 （3）指针偏转角度过大，说明选择的挡位较大，应该换×100倍率的挡位，换挡后应重新进行欧姆调零。 如图丙所示，测量结果为 （4）①电流表A1内阻已知，可与一定值电阻串联，改装成电压表，根据串并联关系，串联的电阻越大，改装成的电压表量程越大，当与R1串联时，量程为 电源电压为3V，故电流表A1与R1串联比较合适。 改装后的电压表内阻为 因为 故采用电流表外接法。 因要精确地测量待测电阻，需要测得多组数据，故采用分压接法。电路图如下： ②根据串并联关系 结合图像可知 解得 【分析】（1）利用闭合电路欧姆定律可以求出电流的表达式； （2）指针偏转角在刻度盘中间其误差较小；当待测电阻变小时其指针位于刻度盘中间位置左侧； （3）偏转角太大说明电阻偏小所以要换小挡位重新进行欧姆调零；利用示数和档数可以求出电阻的大小； （4）利用电流表与定值电阻串联改装为电压表，由于改装后电压表内阻已知所以电流表A2使用外接法；其滑动变阻器使用分压式接法；利用串联和并联规律结合欧姆定律可以求出待测电阻的大小。 2．“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.5W，实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择： A．直流电源3V（内阻不计） B．直流电流表0～300mA（内阻约为5Ω） C．直流电流表0～3A（内阻约为0.025Ω） D．直流电压表0～3V（内阻约为3.0kΩ） E．滑动变阻器100Ω，0.5A F．滑动变阻器10Ω，2A 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。 （1）实验中电流表应选用　 　，滑动变阻器应选用　 　（均填写仪器前的字母）； （2）根据所提供器材，在线框中画出实验电路图； （3）如图甲是此实验的器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在上问中所画的电路图，补充完成图中实物间的连线； （4）开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于　 　。（选填“左端”“右端”或“正中间”）； （5）由于电路故障，电压表和电流表均有读数，但调节滑动变阻器，它们的读数不能为零。其故障的原因是　 　和　 　之间的导线发生断路（填图甲中导线两端的编号）； （6）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图2所示，图中所描绘不是直线，某同学分析实验结论时对出现曲线的原因给出以下理由，其中正确的是_____ A．实验时操作错误，从而使读数错误。 B．小灯泡灯丝电阻不是恒值，随温度升高会发生变化 C．电路中的连接点有接触不良的现象 D．改描I﹣U曲线可能变为直线 （7）根据实验数据，画出小灯泡I﹣U图线如图所示。由此可知，当电压为0.75V时，小灯泡的灯丝电阻是　 　Ω。（计算结果保留三位有效数字） 【答案】（1）B；F （2） （3） （4）左端 （5）5；13 （6）B （7）6.00（5.70~6.05） 【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线 【解析】【解答】（1）小灯泡的额定电流为 ，故答案为：电流表B；滑动变阻器选择较小的，便于操作，故答案为：滑动变阻器F； （2）电流表内阻和小灯泡的内阻相接近，故采用电流表外接法，要求小灯泡两端的电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，电路图如图所示： （3）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示： （4）为了保护小灯泡不被烧坏，应使得小灯泡两端的电压为零，所以滑动变阻器的滑片应置于最左端； （5）调节滑动变阻器，两个电表的读数不能为零。其故障的原因是滑动变阻器接成了限流形式，即5和13之间的导线发生断路； （6）图线出现曲线的原因是由于小灯泡灯丝电阻不是恒值，随温度升高会发生变化，故答案为：B. （7）由图乙所示图象可知，当小灯泡两端的电压为0.75V时，小灯泡中的电流为0.125A，所以根据欧姆定律可得此时小灯泡的电阻为： 【分析】（1）利用额定功率的表达式可以求出灯泡的额定电流，进而判别电流表的选择；滑动变阻器使用小阻值； （2）电流表使用外接法；其滑动变阻器使用分压式接法； （3）利用电路图完成实物图连接； （4）为了保护灯泡不被烧坏其滑动变阻器的滑片应该置于最左端； （5）当两个电表读数都不能等于0则是滑动变阻器使用了限流式接法； （6）图像出现弯曲是由于灯丝电阻随温度升高发生了变化； （7）利用欧姆定律可以求出灯泡的电阻大小。 3．两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻。 （1）用内阻为3kΩ、量程为1V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R，开关S测量一节干电池的电动势和内阻。 ①由于干电池电动势为1.5V，需要把量程为1V的电压表扩大量程。若定值电阻R1可供选择的阻值有1kΩ、1.5kΩ、5kΩ，其中最合适的是　 　。 ②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图　 　，并完成图（a）中剩余的连线　 　。 （2）按照图（b）的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1=RA，保护电阻的阻值为R0，根据测得的数据作出 图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E=　 　，内阻r=　 　。 【答案】（1）；； （2）； 【考点】测电源电动势和内阻 【解析】【解答】(1)内阻为 的电压表分压为 ，根据欧姆定律的分压规律可知 的电阻分压为 ，恰好满足测量电源电动势 的要求，所以 选择阻值为 的电阻； 采用伏阻法测量电源电动势和内阻，电路图如图所示： ； 根据电路图连接电路： ； (2)根据闭合电路欧姆定律： 变形得： 根据图像的斜率和纵截距： 解得： 。 【分析】（1）利用电压表扩大后的量程结合欧姆定律可以求出串联电阻的大小； （2）电压表与R1串联改装为电压表测量其电阻箱两端的电压，电源与电阻箱、定值电阻串联；利用电路图完成实物图连线； （3）利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。 4、一只电流表的表盘刻度清晰，但刻度值污损。某同学要测量其内阻，除了待测电流表之外，实验室提供的器材如下： A．电压表V（量程为3V） B．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为1A） C．滑动变阻器R2（最大阻值为500Ω，额定电流为1A） D．电阻箱R＇（0~999.9Ω） E．电源（电动势约为9V，内阻约为1Ω） F．开关一个、导线若干 （1）如果采用图1所示的实验电路，应选用滑动变阻器______（选填“R1”或“R2”）；闭合开关S前，应将图1中滑动变阻器的滑片调至______（选填“a”或“b”）端； （2）请用笔画线代替导线，将图2中电路连接完整______； （3）闭合开关S，调节滑动变阻器和电阻箱接入电路的阻值，使电流表指针满偏，记录电压表的读数U和电阻箱的阻值R＇。重复上述操作，进行多次实验，记录多组实验数据如下表所示，请在图3中绘出U-R＇图像______，由图像可得电流表的量程为______A，内阻为______Ω；（结果保留两位有效数字） U/V R’/Ω 1.57 0.6 1.72 0.8 2.02 1.3 2.18 1.6 2.43 2.0 （4）如果上述待测电表是一只满偏电流小于1μA的高灵敏检流计，其内阻约为300Ω，再提供两只标准电阻Ra=1Ω、Rb=9999Ω，要测量检流计内电阻和满偏电流，请你对上述电路图1进行改进，补全右侧虚线框内电路图，并标明Ra、R______。 【答案】      R1     a               0.60（0.57～0.63）     2.0（1.9～2.1）     【解析】 （1）因实验中滑动变阻器采用的是分压式接法，为了操作方便应选择最大阻值较小的滑动变阻器R1； 闭合开关前，为了保证电表安全，应将滑动变阻器R1的滑片置于图中的a端，使测量电路处于短接状态； （2）电路连接如下图 （3）在坐标系中描点连线，如图 由于每次实验均使电流表指针满偏，则有 可得 结合图像可知 由图像知，当时，，代入可得 （4）需将高灵敏检流计量程扩大，同时需串联电阻进行保护，电路图如图 5、某兴趣小组为了测量电动车上电池的电动势（约为）和内阻r（约为），需要将一个量程为的电压表（内阻约为）改装成量程为的电压表，然后再测量电池的电动势和内阻。以下是该实验的操作过程。 （1）由于不知道该电压表内阻的确切值，该兴趣小组将一个最大阻值为的电位器（视为可变电阻）与电压表串联后，利用如图甲所示的电路进行改装，请完成③的填空 ①将总阻值较小滑动变阻器的滑片P移至最右端，同时将电位器的阻值调为零； ②闭合开关S，将滑片P向左移动，使电压表的示数为； ③保持滑片P的位置不变，调节电位器，使电压表的示数为___________V； ④不再改变电位器的阻值，保持电压表和电位器串联，撤去其他电路就得到改装后的电压表。 （2）用改装后的电压表接入电路测量己知电压时，其示数总是___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。 （3）通过调整使改装后的电压表准确。该兴趣小组利用一个电阻箱和改装后的电压表（电压表的表盘没有改变，读数记为U）连接成如图乙所示的电路来测量该电池的电动势和内阻。 该小组首先得出了与的关系式为___________（用E、r和U表示），然后根据测得的电阻值R和电压表的读数U作出图像如图丙所示，则该电池的电动势___________V、内阻___________。 【11题答案】 【答案】 ①. 4 ②. 等于 ③. ④. 36 ⑤. 8 【解析】 【详解】（1）[1]由于电压表的内阻不确定，所以不能采用教材提供的方法进行改装。但由于电压表的量程为15V，所以要想将电压表改装成量程为45V的电压表，电位器承担的电压应该是电压表电压的两倍，由于二者之间是串联关系，所以电位器的阻值应调节为电压表内阻的两倍因此，当电压表的示数为12V时，只需调节电位器，使电压表的示数变为4V即可。 [2]由于电位器与电压表串联，并且电位器的电阻是电压表的两倍，改装后的电压表总阻值扩大3倍，量程是原来的3倍，当测量已知电压时，原电压表的电压始终是电位器的倍，故改装后的电压表测量已知电压的电路时，其示数总是等于真实值。 [3]由闭合电路欧姆定律可知 整理可得 [4][5]由图像可得,图线的纵截距为 图线的斜率为 解得E=36V 6、如图所示，某同学利用一块表头G和三个定值电阻设计了如图所示的多量程电流表，该电表有1、2两个量程。当只增大电阻R1的阻值时，下列说法中正确的是（　　） A. 两个量程均变大 B. 两个量程均变小 C. 1的量程变大，2的量程变小 D. 1的量程变小，2的量程变大 【答案】A【详解】测电流时，量程1为 量程2为 当只增大电阻R1的阻值时，两个量程均变大。故选A。 【精选习题】 1．图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。 （1）若电路中电阻箱的示数如图乙所示，其阻值为___________Ω。 （2）虚线框内为用毫安表改装成电流表的电路，已知：毫安表内阻为10Ω、满偏电流为100mA，若阻值为2.5Ω，则改装后电流表的量程为___________mA。 （3）实验步骤如下： ①将滑动变阻器R的滑片移到___________端（选填“左”或“右”）； ②闭合开关S，将电阻箱阻值由图乙阻值调为2.5Ω，操作正确的是___________（选填选项前序号）； A．先将“10档”中3调至0，再将“1档”调至2，“0.1档”调至5 B．先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0 ③多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数U和毫安表的示数I。某次测量时毫安表的示数如图丙所示，其读数为___________mA； ④以U为纵坐标，I为横坐标，作出图象如图丁所示； 根据图象求得电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。 【答案】      30.0     500     左     B     58     1.46（1.45~1.47）     0.40（0.39~0.41） 【解析】 （1）电阻箱阻值为 （2）改装后电流表的量程为 （3）为防止电路中电流过大，烧坏电流表，闭合开关前应将滑动变阻器R的滑片移到最大阻值处，即移到左端； 为防止电阻箱短路，电阻箱操作时应先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0，故选B。 毫安表量程为100mA，由图示毫安表表盘可知，其分度值为2mA，示数为58mA； 改装后的电流表内阻为 根据改装原理可知，实际电流为电流表读数的5倍，由闭合电路欧姆定律可知 由图可知，电源的电动势 则电源内阻为 2．为准确测量电源的电动势和内电阻，实验室提供有下列器材： 灵敏电流计G（内阻约为50 Ω）； 电压表V（0～3 V，内阻约为10 kΩ）； 电阻箱R1（0～9   999   Ω）； 滑动变阻器R2（0～100 Ω，1.5 A）； 旧干电池一节； 导线开关若干。 （1） 某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图甲所示，测得电压表示数为2 V，灵敏电流计示数为4 mA，电阻箱旋钮位置如图乙所示，则灵敏电流计内阻为______； （2） 该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍。调节好后连接成如图丙所示的电路测量干电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出几组电压表和电流计的示数如下表，请在图丁所示的坐标系中选择合理的标度，作出对应的U-IG图线；______ U/V 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 IG/mA 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 （3）由作出的U-IG图线求得干电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω； （4）本实验测出的电源电动势与真实值相比______ （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】      45          1.4     15.5     相等 【解析】 （1）由图乙所示电阻箱可知，电阻箱示数为 由欧姆定律可得 电流计内阻为 （3）由图示电源U−I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.4，电源电动势E=1.4V，电流表内阻 图象斜率 电源内阻 （4） 根据丙图可知 由此可知通过电源的电流是安培表测得的电流10倍，电压表没有起到分流作用，因此本实验测出的电源电动势与真实值相等。 3．某同学要测量一均匀新材料制成的导体的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量导体的直径．测量过程中，当测微螺杆靠近导体，改用如图所示的部件______（选填“”、“B”、“C”或“D”），直到听到“喀喀”的声音停止旋转。从图中的示数可读出导体的直径为____； （2）用多用电表的电阻“”挡测此导体的电阻。先将红表笔和黑表笔直接接触，调节____，使指针指向“”，再将红表笔和黑表笔与导体两端接触，表盘的示数如图，则导体的阻值约为____。 （3）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下： 待测导体电阻 电流表（量程，内阻约） 电流表（量程，内阻约） 电压表（量程，内阻约） 电压表（量程，内阻约） 直流电源（电动势，内阻不计） 滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流） 滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流） 开关导线若干 为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学选择器材、设计了如图的电路，试指出3处不妥之处： ①________； ②________； ③________。 【答案】      B     0.410     欧姆调零旋钮     120     滑动变阻器采用限流接法     电流表选用A1     电流表采用内接法 【解析】 （1）读数前应先旋紧B，使读数固定不变； 螺旋测微器的固定刻度为0mm，可动刻度为 41.0×0.01mm=0.410mm 所以最终读数为 0mm+0.410mm=0.410mm （2）欧姆表使用前一定要欧姆调零，即红黑表笔直接接触后，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0Ω”； 欧姆表读数=倍率×表盘读数，即 R=10×12Ω=120Ω （3） ①为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，所以滑动变阻器采用限流接法而没有采用分压接法，这是错误的； ②电动势，则电流 所以电流表选用A1而没有选择A2这是错误的； ③电压表内阻较大，应采用外接法，所以图中采用内接法而没有采用外接法，这是错误的。 4．实际电流表有内阻，测量电流表G1的内阻r1采用如图甲所示的电路，可供选择的器材如下： ① 待测电流表G1：量程为0~5mA，内阻约为300Ω ② 电流表G2：量程为0~10mA，内阻约为40Ω ③ 定值电阻R1：阻值为10Ω ④ 定值电阻R2：阻值为200Ω ⑤ 滑动变阻器R3：阻值范围为0~1000 Ω ⑥ 滑动变阻器R4：阻值范围为0~20Ω ⑦ 干电池E：电动势约为1.5V，内阻很小 ⑧ 电键S及导线若干 （1）定值电阻R0应选________，滑动变阻器R应选________（在空格内填写序号）。 （2）实验步骤如下： ① 按电路图连接电路（为电路安全，先将滑动变阻器滑片P调到左端）； ② 闭合电键S，移动滑片P至某一位置，记录G1和G2的读数，分别记为I1和I2； ③ 多次移动滑动触头，记录各次G1和G2的读数I1和I2； ④ 以I1为纵坐标，I2为横坐标，作出相应图线，如图乙所示。 ⑤ 根据I1-I2图线的斜率k及定值电阻R0，得到待测电流表G1的内阻表达式为r1=________（用k、R0表示）。 （3）用G1表改装成如图丙的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程的挡位，1、2两个挡位为电流表挡位，量程分别为300mA和100mA。 ① 关于此多用表，下列说法正确的是________。 A．当转换开关S旋到位置4时，是电阻挡 B．当转换开关S旋到位置6时，是电压挡 C．转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大 D．A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔 ② 当把转换开关S旋到位置3，在AB之间接90Ω电阻时，表头G1指针刚好在半偏处，在AB之间接30Ω电阻时，指针在电流满偏值的处，则E的电动势为________。 【答案】      ④     ⑥          ABD     9.0V 【解析】 （1） 由于待测电流表G1量程远小于电流表G2的量程，根据欧姆定律可知应将与待测电流表内阻接近的定值电阻R2并联才行，所以定值电阻应选④； 由于变阻器采用分压式接法时，变阻器的全电阻应选调节比较方便的，所以应选择阻值小的变阻器⑥； （2） 根据欧姆定律有 整理得 可得 解得 （3）① A．根据多用电表的工作原理可知，转换开关S接4时与内部电池相连接，应是欧姆表即是电阻档，所以A正确； B．当转换开关S接6时，与内部电池断开，表头与外部的定值电阻串联，电压量程扩大，是电压挡，B正确； C．根据串联电阻的分压规律可知，转换开关旋到5的量程应比旋到6的量程小，所以C错误； D．根据通过电流表的电流方向与指针偏转方向的关系可知，红表笔应与欧姆表内部电池的负极相连，黑表笔应与内部电池的正极相连，所以A表笔应是红表笔，B应是黑表笔，D正确。 故选ABD。 ② 根据闭合电路的欧姆定律有，在AB之间接90Ω电阻时有 在AB之间接30Ω电阻时有 联立解得 开关S旋到位置3时，此时电流表的量程为100mA，则E的电动势为 5．电学实验中可将电源E1与电源E2及灵敏电流计G连成如图甲所示的电路，若G的示数为0，说明此时两电源的电动势相等.小明根据这一原理，设计了如图乙所示的电路测量待测电源C的电动势，其中A为内阻可忽略的工作电源，B为电动势恒定的标准电源，B的电动势为EB。 （1）为保护灵敏电流计，开关闭合前，滑动变阻器R3的滑片应处在最______端（选填“左”或“右”）； （2）下列实验操作步骤，正确的顺序是______； ①开关S2置于2处 ②将开关S2置于1处，闭合开关S1、S3 ③保持流过R1、R2的电流不变，调节R1、R2，使的R3阻值为0时，G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1测、R2测 ④将R1和R2的阻值调至最大 ⑤调节R1、R2，使R3阻值为0时，G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1标、R2标 （3）在步骤③中，为保持流过R1和R2的电流不变，调整R1、R2时需要使R1测、R2测与R1标、R2标满足的关系是______； （4）待测电源C的电动势EC=______（用题中所给物理量符号表示）； （5）若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势测量值相比于上述方案结果______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】      左     ④②⑤①③               不变 【解析】 （1）在开关闭合前，R3接入的阻值应为最大，保护G，则触头应在最左端。 （2）实验操作中正确的顺序为④②⑤①③。 （3）改用待测电源替换标准电源的位置，其前提条件是工作电源A所在电路电流I要保持不变，电源A的输出电压固定不变，采取的措施是使R1标与R2标的阻值之和为某一固定阻值，使R1测和R2测的阻值之和也为该固定阻值，即 （4）根据部分电路欧姆定律，有 可知，当满足 有 （5）若考虑工作电源内阻，则有 因之前有 考虑到了工作电源内阻后，则有 故整理后依旧为 故测量值不变。 6．小明用如图1所示的电路测量电池组的电动势和内阻。 （1）开关闭合前，应先将电阻箱电阻调到__________（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）。 （2）闭合开关，发现电压表指针不偏转，小明用多用电表的直流电压挡来检测故障，保持开关闭合，将__________（选填“红”或“黑”）表笔始终接触a位置，另一表笔依次试触b、c、d、e、f五个接线柱，发现试触b、c、d时，多用电表均有示数，试触e、f时多用电表均无示数。若电路中仅有一处故障，则故障是__________。 A．接线柱bd间短路 B．接线柱de间断路 C．定值电阻断路 （3）排除故障后按规范操作进行实验，改变电阻箱R的阻值，分别读出电压表和电阻箱的示数U、R。某一次测量，电压表的示数如图2所示，示数为__________V。 （4）作出图线如图3所示，已知图线斜率为k，纵轴截距为b，则可得电池组的电动势E=__________，内阻r=__________。（用k、b和R0表示） （5）为了分析电表内阻引起的误差，有同学根据所测数据，用计算出相应的电流，并作出U-I图像，如图中实线所示．然后作出电压表示数U随通过电源的电流I变化的图像，如图中虚线所示，其中分析正确的是______。 A． B．C． D． 【答案】 ①. 最大值 ②. 黑 ③. B ④. 2.50 ⑤. ⑥. ⑦. D 【详解】（1）[1]开关闭合前，应将电路中电阻调到最大值，从而使开关闭合后电路中电流最小，起到保护电路的作用。 （2）[2]a与电源负极相连，应将黑表笔始终接触a位置。 [3]试触b、c、d时，多用电表均有示数，试触e、f时多用电表均无示数，说明接线柱de间断路。 故选B。 （3）[4]如图2所示，电压表示数为2.50V。 （4）[5][6]由欧姆定律和闭合电路欧姆定律可知 联立可得 结合图像可知， 解得电动势为 内阻为 （5）[7]由题意可知 可知电流I为电阻箱中电流，由于电压表的分流作用通过电源的电流满足 当电压表示数为0时，即外电路短路时，有 故D正确，ABC错误。 故选D。 7．小明将电源、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）开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系如图5所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为________Ω。 【答案】（1）将电阻箱阻值调至较大值（或最大值） （2）175 （3）2500 （4）偏大，由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大。 （5）9645（9200~9800均可） 【解析】【小问1详解】电路连接好后，为保护电路，在开关闭合前，应将将电阻箱阻值调至较大值（或最大值）； 【小问2详解】根据量程及刻度，可以读出电流表的分度值为10μA，根据估读原则，电流需估读到个位，电流表指针指在170μA到180μA之间，故电流表读数为175μA。 【小问3详解】根据I-t图像的物理意义可以知道图像的面积为电容器两端的电荷量，图中每一格代表的电荷量 故当充满电后电容器的电荷量为 故电容器的电容为 【小问4详解】 由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大 小问5详解】 根据闭合回路的欧姆定律可以得出 可得 故图像斜率 解得 8．某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像。 （1）为使电源向电容器充电，应将开关S与_______（填“1” 或“2”）端相连； （2）在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的 _________； （3）图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同。根据图像估算电容器在t0~2t0时间内，释放电荷量的表达式为_______（用I0、t0表示）。 （4）图丁中实线是实验得到的放电时的I-t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小变阻箱R的阻值，则得到的I-t图线是图丁中的_________（选填“①”、“②”或“③”），理由是________。 【答案】      1     A     或     ②     电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短 【解析】 （1）为使电源向电容器充电，电容器应与电源连接，故应将开关S与 “1”端相连； （2）充电过程中电容器C两端电压逐渐增大，充电电流I随时间t应逐渐较小至零，故电流I随时间t的图像可能是图乙中的 A，故A正确。 故选A。 （3）根据图象的含义，因 I−t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为I0t0，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为8个或7个，所以释放的电荷量是 或 （4）应该是②，理由是：电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。 9．合金材料的电阻率都比较大，某同学按如下步骤测量一合金丝的电阻率。实验操作如下： （1）用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置测量金属丝的直径，结果都如图甲所示，则该金属丝的直径为_____ mm。 （2）按图乙连接测量电路，将滑动变阻器置于最大值，闭合开关，移动滑动变阻器，发现电压表读数有读数，而电流表读数总为零，已知电流表、电压表以及待测金属丝都是完好的，则电路故障为导线___断路（用图中导线编号表示）。 （3）排除电路故障后，改变滑动头在金属丝上的位置，测出金属丝长度l和接入电路的电阻Rx如下表： RX/Ω 10.0 17.9 26.1 34.0 41.9 l/cm 10 20 30 40 50 请根据表中的数据，在图丙方格纸上作出Rx–l图象。（ ） （4）根据图象及金属丝的直径，计算该合金丝电阻率ρ=_____Ω·m（保留二位有效数字）。 （5）采用上述测量电路和数据处理方法，电表内阻对合金丝电阻率测量的影响为______（填“使结果偏大”、“使结果偏小”、“对结果无影响”）。 【答案】      0.379、0.380或者0.381     a或c          8.5×10-6~9.9×10-6     对结果无影响 【解析】 （1）由图甲所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0mm，可动刻度示数为 38.0×0.01mm=0.380mm 螺旋测微器示数，即金属丝的直径为 0mm+0.380mm=0.380mm （2）根据题意可知，电流表无读数，说明是电流表所在支路断路，则是a或者c导线断路。 （3） Rx-l图象如图所示 （4）根据电路图可知Rx和l的关系为 所以Rx-l图象的斜率为 代入数据解得 （5）应用图象法处理实验数据，求解电阻率时是采用的图线的斜率，电流表内阻对结果无影响。 第 1 页 共 44 页 学科网（北京）股份有限公司 $