物理·实验专题
第3讲 测定电源的电动势和内阻
极间距对E 和r的影响.实验器材如图1所示.
1.(2022·安徽师大摸底)图1甲是利用两个电流
表 和 测量干电池电动势E 和内阻r的电路原理
图.图中S为开关,R 为滑动变阻器,固定电阻R1的阻
值和电流表 的内阻之和为10000Ω(比r和滑动变
阻器的总电阻都大得多), 为理想电流表.
(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间
画出连线完成实物电路图. 图1
(1)测量E 和r的实验方案为:调节滑动变阻器,
改变电源两端的电压U 和流过电源的电流I,依据公
式 ,利用测量数据作出U-I 图象,得出 E
和r.
(2)将电压表视为理想电表,要求避免电流表分压
作用对测量结果的影响,请在图1中用笔画线代替导
线连接电路.
(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到
图1
相应果汁电池的
() , U-I
图象如图2中(a)、(b)、(c)、
2 在闭合开关S前 将滑动变阻器的滑动端c移
(d)所示,由此可知:
动至 (填“a端”、“中央”或“b端”).
在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势
(3)闭合开关S,
移动滑动变阻器的滑动端c至某
(填“增大”、“减小”或“不变”),电源内阻
一位置,读出电流表 和 的示数I1和I2.多次改变 (填“增大”、“减小”或“不变”).
滑动端c的位置,得到的数据如下表.
I1/mA 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145
I2/mA 480 400 320 232 140 68
在图2所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐
标画出所对应的I1—I2图线.
图2
3.(2022·湖北黄冈期末)某同学要用电阻箱和电
压表测量某水果电池组的电动势和内阻,考虑到水果
电池组的内阻较大,为了提高实验的精确度,需要测量
电压表的内阻.实验器材中恰好有一块零刻度在中央
图2 的双向电压表,该同学便充分利用这块电压表,设计了
(4)利用所得图线求得电源的电动势E= 如图1所示的实验电路,既能实现对该电压表的内阻
V,内阻r= Ω.(保留两位小数) 的测量,又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻
(5)该电路中电源输出的短路电流I短= A. 的测量.他用到的实验器材有:
2.(2022·湖北黄冈期末)某中学生课外科技活动 待测水果电池组(电动势约4V,内阻约50Ω)、双
小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电 向电压表(量程为2V,内阻约为2kΩ)、电阻箱(0~
池,他们测量这种电池的电动势E 和内阻r,并探究电 9999Ω)、滑动变阻器(0~200Ω),一个单刀双掷开关
55
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及若干导线. B.多测几组I、U 的数据,求出几组E、r,最后分
别求出其平均值
C.测出多组I、U 的数据,画出U—I图象,再根据
图象求出E、r
D.测出多组I、U 的数据,分别求出I和U 的平均
值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E,再
用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
2.(2022·浙江严州中学高三一月阶段测试)用电
图1 流表和电压表测干电池的电动势和内阻,提供的器材
(1)该同学按如图1所示电路图连线后,首先测出 如图甲所示.
了电压表的内阻.请完善测量电压表内阻的实验步骤: (1)用笔画线代替导线把图甲所示的实物连接成
①将R1的滑动触头滑至最左端,将S拨向1位 测量电路.(两节干电池串联作为电源,图中有部分线
置,将电阻箱阻值调为0; 路已连接好)
②调节R1的滑动触头,使电压表示数达到满偏;
③保持 不变,调节R2,使电压表的示数
达到 ;
④读出电阻箱的阻值,记为R2,则电压表的内阻
RV= .
(2)若测得电压表内阻为2kΩ,可分析此测量值
应 真实值.(填“大于”、“等于”或“小于”)
(3)接下来测量水果电池组的电动势和内阻,实验 (2)图乙中的6个点表示实验中测得的6组电流
步骤如下: I、电压U 的值,按照这些实验值作出U-I图线,由此
①将开关S拨至 (填“1”或“2”)位置,将 图线求得的电源电动势E= V,内阻r=
R1的滑动触片移到最 端,不再移动; Ω.(结果保留小数点后两位数字)
②调节电阻箱的阻值,使电压表的示数达到一个 3.(2022·上海市金山区一模)甲同学设计了如图
合适值,记录下电压表的示数和电阻箱的阻值; 1所示的电路测电源电动势E 及电阻R1和R2的阻值.
③重复步骤②,记录多组电压表的示数及对应的 实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待
电阻箱的阻值. 测电阻R2,电压表 V(量程为1.5V,内阻很大),电阻
(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R, 箱R(0~99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关
1 1
作出 - 图象,则可消除系统误差,
,导线若干
如图 所示,其 S2 .
U R 2
中纵截距为b,斜率为k,则电动势的表达式为 ,
内阻的表达式为 .
图1
图2
高频题特训 图2
1.下列给出多种用伏安法测定电源电动势和内阻 (1)先测电阻R1的阻值.请将甲同学的操作补充
的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,又直观、简 完整:
便的方法是 ( ) 闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数
A.测出两组I、U 的数据,代入方程组E=U1+ R 和 对 应 的 电 压 表 示 数 U1,保 持 电 阻 箱 示 数 不
I1r和E=U2+I2r,求出E 和r 变, ,读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达
56
物理·实验专题
式为R1= .
(2)甲同学已经测得电阻R1=4.8Ω,继续测电源
电动势E 和电阻R2的阻值.该同学的做法是:闭合S1,
将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数
R 和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图
1 1
2所示的 - 图线,则电源电动势U R E= V
,
电阻R2= Ω. 图4
技巧题特训 (3) 图4为该同学根据上述设计的实验电路利用
测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表 G的示
1.(2022·内蒙古一机一中高三12月)某班举行 数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电
了一次物理实验操作技能比赛,其中一项比赛为用规 池组的电动势E= V,内阻r= Ω(保
定的电学元件设计合理的电路图,并能较准确地测量 留2位有效数字).
一电池组的电动势及其内阻.给定的器材如下: 2.(2022·湛江质检)小明要测量一电源的电动势
A.电流表G(满偏电流10mA,内阻10Ω) E 和内阻r,实验器材有:一只DIS电流传感器(可视为
B.电流表A(0~0.6A~3A,内阻未知) 理想电流表,测得的电流用I表示),一只电阻箱(阻值
C.滑动变阻器R (0~100Ω,1A) 用R 表示),一只开关和导线若干0 .该同学设计了如图
D.定值电阻R(阻值990Ω) 1所示的电路进行实验和采集数据.
E.多用电表
F.开关与导线若干
(1)小刘同学首先用多用电表的直流10V挡粗略
测量电池组的电动势,电表指针如图1所示,则该电表
读数为 V.
图1
(2)该同学再用提供的其他实验器材,设计了如图
2所示的电路,请你按照电路图在图3上完成实物连线.
图1
(1)小明设计该实验的原理表达式是 (用
E、r、I、R 表示);
(2)小明在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至
(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”),在实
验过程中,将电阻箱调至如图2所示位置,则此时电阻
箱接入电路的阻值为 Ω;
图2
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(3)小明根据实验采集到的数据作出如图3所示 , 1据 绘出了如图乙所示的图线 -R,则电源电动势I E1
的 -R 图象,则由图象求得,该电源的电动势I E= = V,内阻r= Ω(结果均保留两位
V,内阻r= Ω(结果均保留两位有 有效数字).
效数字). 拓展题特训
1.(2022·山东师范大学附属中学2022级高三第
7次模拟考试)根据闭合电路欧姆定律,用图1所示电
路可以测定电池的电动势和内电阻.图中R0是定值电
阻,通过改变R 的阻值,测出R0两端的对应电压U12,
对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的,根
1
据实验数据在 —R 坐标系中描出坐标点,如图2所U12
示.已知R0=150Ω,请完成以下数据分析和处理.
图3
3.(2022·山东省威海一模)某同学设计了如图甲
所示的电路来测量电源电动势E、内阻r 和定值电阻
R1的阻值.实验器材有:待测电源E,待测电阻R1,电
图1
流表A(量程0.6A,内阻很小),电阻箱R(0~99.99
Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.
(1)先测定值电阻R1的阻值.请将该同学的操作
补充完整:
A.闭合S1,将S2切换到a,读出电流表的示数记
为I0;
B.将S2切换到b, ,读出此时电阻箱的示
数记为R0;
C.则电阻R1= .
图2
(1)图2中电阻为 Ω的数据点应剔除;
(2)
1
在坐标纸上画出 —R 关系图线;U12
图甲 (3)图线的斜率是 (V-1·Ω-1),由此可
得电池电动势Ex= V.
2.(2022·陕西西安市一模)在测定一节干电池的
电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于
1.0Ω)
B.电流表A1(量程0~3mA,内阻Rg1=10Ω)
C.电流表A2(量程0~0.6A,内阻Rg2=0.1Ω)
图乙 D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)
(2)该同学继续测电源电动势E和内阻r的阻值. E.滑动变阻器R2(0~200Ω,1A)
做法是:闭合S1,将S2切换到b,调节电阻箱,读出多组 F.定值电阻R0(990Ω)
电阻箱示数R 和对应的电流表示数I,根据测得的数 G.开关和导线若干
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物理·实验专题
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给 4.(2022·哈尔滨市第三中学)某实验小组正在测
出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的(a)(b)两 定一节新型电池的电动势(约为3V)和内阻,现要选
个参考实验电路,其中合理的是 图所示的电 取一个定值电阻R0当做保护电阻.
路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑 (1)首先为了准确测量定值电阻R0阻值,在操作
动变阻器应选 (填写器材前的字母代号).
台上准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程3V,电阻约为4kΩ)
B.电流表A1(量程1A,内阻约0.5Ω)
C.电流表A2(量程3A,内阻约0.5Ω)
D.定值电阻R0(阻值约为3Ω)
甲
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电 E.滑动变阻器R(0~10Ω)
路,利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I 为电流表 F.开关S一个,导线若干1
A1的示数,I2为电流表A2的示数,且I2的数值远大于 根据上述器材,在测量R0阻值时应选择
I1的数值),则由图线可得被测电池的电动势E= (填序号)为电流表,其实验电路图应选择以下哪种接
V,内阻r= Ω.(结果保留小数点后2位) 法 (填 字 母),经 测 量 定 值 电 阻 R0阻 值
为2.8Ω.
(2)之后为了测量该新型电池的电动势和内阻,设
计了如下实验,在下图中将所选器材进行连接.
乙 (3)根据实验记录作出U-I 图线如图所示,从中
(3)若将图线的纵坐标改为 ,则图线与纵 可以求出待测新型电池的内阻为 Ω,电池电
坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小.
动势为 V(保留两位有效数字).
3.(2022·上海市奉贤区一模)某同学对实验室的
一个多用电表中的电池进行更换时发现,表内除了一
节1.5V的干电池外,还有一个方形的电池(层叠电
池).为了测定该电池的电动势和内电阻,实验室中提
供如下器材:
电流表A1(满偏电流10mA,内阻很小)、电流表A2
(0~0.6~3A,内阻很小)、滑动变阻器R0(0~100Ω,
1A)、定值电阻R(阻值1000Ω)、开关与导线若干.
(1)根据现有的实验器材,为测出多组数据得到如
图2的I1-I2图线(I1为电流表 A1的示数,I2为电流
表A2的示数),请将相应的电路图画在图1的方框内,
并标出器材相应的符号;
(2)根据电路图及图线可以得到被测电池的电动
势E= V,内阻r= Ω.
5.(2022·上海市静安区一模)用实验测一电池的
内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约
6V.某同学的实验过程如下:
59
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Ⅰ.设计如图(a)所示的电路图,选择合适的器材
正确连接实验电路(两电表均为理想电表).
图(a)
Ⅱ.将R 的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R
的阻值,由两表读出多组U 和I 的值,得到如图(b)所
示的U-I图线.
乙
(3)为了测出电池组的外电压,读出电流表 A2的
读数I2,则外电压U= (用给出的字母表达);同
图(b) 理,如果电流表 A1的读数为I1,则干路电流:I=I1
+I .
Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C 之间,A 与B 直
2
(4)通过测量,在坐标纸上已经标出电池组的外电
接相连,其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤,在图(b)的
压U 和干路电流I的实验数据,如图乙,由图象可知该
坐标中得到另一条U-I 图线,图线与横轴I 的截距
电池组的内阻r= Ω.(保留两位有效数字)
为I0,与纵轴U 的截距为U0.求: (5)利用以上实验方案测定了同规格的新、旧两组
(1)电源内阻r= Ω; 电池组的电动势与内电阻.通过实验发现旧电池组与
(2)用I0、U0 和r 表 示 待 测 电 阻 的 关 系 式 Rx 新电池组相比,电动势几乎没有变化.实验中测出它们
= ,代入数值可得Rx; 的输出功率P 随干路电流I变化的关系图线如图所示
(3)Rx接在B、C 之间与接在A、B 之间比较,滑动 (对应的数据在图象标出).则以下说法正确的是
变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种 .(多选)
情况相比,电流表示数变化范围 ,电压表示数
变化范围 .(选填“相同”或“不同”)
6.(2022·东北师大附中等五校联考一模)如图甲
所示的电路,可测定电池组的电动势与内电阻.实验器
材有:3节电池(每节电池电动势约为1.5V);滑动变
阻器R1(阻值0~20Ω)、滑动变阻器R2(阻值0~500 A.图线A 是新电池
Ω),电流表A1(量程0.6A、内阻很小);电流表 A2(量 I3 I1
B. ≈
程0.3A、内阻r=5Ω);标准电阻R0=15Ω. I4 I2
(1)
I P
该电路中应选用的滑动变阻器是 (选 3 1C.I ≈4 P2
填“R1”或“R2”); P1 P2
(2)由图甲中的实物连接图,画出实验的电路图. D.I ≈1 I2
60
物理·实验专题
7.(2022·辽宁省抚顺市一模)莉莉在用伏安法测
量干电池的电动势和内电阻,实验电路如图1所示.
(1)请你用实线代替导线在如图2中连接好实物,
要求变阻器的滑动头向右滑动时,其电阻值变大.
(2)由实验测得的7组数据已在如图3的U-I图
上标出,请你完成图线,由图象可得E= V
(保留三位有效数字),r= Ω(保留两位有效 (2)晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极,
数字). 测得内阻的读数为30Ω.小丽同学用灵敏电流表直接
接“土豆电池”的两极,测得电流为0.32mA,根据前面
用伏特表测得的0.96V电压,由全电路欧姆定律得r
=3.0kΩ.因而晓宇说土豆的内阻为30Ω,而小丽则说
是3kΩ.以下关于两位同学实验过程的分析正确的是
.(多选)
A.晓宇的方法不正确,因水果电池本身有电动
图1
势,故不能用欧姆表直接测其内阻
B.晓宇的方法正确,因水果电池本身也是一个导
体,可以用欧姆表直接测其电阻
C.小丽的测量结果十分准确,除了读数方面的偶
然误差外,系统误差很小
D.小丽的测量结果不准确,因为水果电池内阻很
大,用伏特表测得的电动势误差很大,因此计算出的内
阻误差也很大
(3)若实验室除了导线和开关外,还有以下一些器图2
材可供选择:
A.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为1Ω)
B.灵敏电流表 A2(量程为0~0.6mA,内阻约为
800Ω)
C.灵敏电流表A3(量程为0~300μA,内阻未知)
D.滑动变阻器R1(最大阻值约10Ω)
E.滑动变阻器R2(最大阻值约2kΩ)
图3 F.定值电阻(阻值为2kΩ)
G.电阻箱( R
(0~9999Ω)
8.2022·四川成都市一模)将两个金属电极插入
①为了能尽可能准确地测定“土豆电池”的电动势
水果中可以做成水果电池,但日常生活中我们很少用
和内阻,实验中应选择的器材是 (填器材前的
“水果电池”,这是为什么 某学习小组的同学准备就
字母代号).
此问题进行探究.
②在方框中画出应采用的电路.
(1)同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入
水果中,电动势大约会有1伏多一点.晓宇同学找来了
一个土豆做实验,如图,当用量程为0~3V、内阻约50
kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V.但当他将四个
这样的水果电池串起来给“3V,0.5A”的小灯泡供电
时,灯泡并不发光.检查灯泡、线路均没有故障,而用伏 ③实验时,改变电阻箱R 的值,记录下电流表的
特表测量其电压确实能达到3V多.据你猜想,出现这 示数I,得到若干组R、I的数据.根据实验数据绘出如
种现象的原因应当是 (不要求写分析、推导过 1
) 图所示的R- 图线,由此得出“水果电池”的电动势程 . I
61
小题狂刷 高考专题特训
为 V(保留两位有效数字).按照此实验方法, (4)根据图线可求得,被测电池的电动势E=
内电阻的测量值与真实值相比 .(填“偏 V,内电阻r= Ω.(保留两位小数)
大”、“偏小”或“相等”)
图1
9.(2022·四川省乐山市一调)在测定一节电池的
电动势E 和内电阻r 实验中,需要量程约0.5A的电
流表.实验室提供有电流表 (电流为2.5mA,内电阻 图2
Rt=199.0Ω);电阻箱R(0~999.9Ω).为此,某同学采
用图1的电路进行实验,回答下列问题:
(1)电路中的定值电阻R0应选用下列中的
(填选项前字母);
A.0.5Ω B.1.0Ω
C.99.5Ω D.199.0Ω
(2)根据图1完成实物图2中的连线(图中已连好
部分电路);
(3)正确选择R0后,该同学进行实验.调节电阻箱
的阻值,记录电阻箱的阻值R 和对应电流表 的示数 图3
I
Ig如下表.请在图3的坐标图中作出 -R 图线.(表中Ig
I
的 是根据 计算得出的)
I Igg
R/Ω 1.6 2.1 2.6 3.2 4.2 5.6
Ig/mA 2.25 2.00 1.67 1.50 1.25 1.00
I/(
I ×10
3A-1) 0.44 0.50 0.60 0.67 0.80 1.00
g
62
物理·实验专题
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米,读数时应将
专题二 电学实验 毫米和厘米分清,游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm.
例如(图3)
第1讲 测定金属的电阻率
(同时练习使用螺旋测微器)
【基础特训】
1.【答案】 (1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150 (3)①0.02
0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5 (4)1987 将 图3
“×1k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0 0~19998Ω 易错成(5+4×0.05)mm=5.20mm,
【解析】 ( ( ) 1)最上面图读数:整毫米数是17,不足1毫米 正确的应为 50+4×0.05mm=50.20mm.
()
数是7×0.1mm=0.7mm,最后结果是17mm+0.7mm= 3 区分零刻度与标尺最前端
例如(图 )
17.7mm. 4
中间 图 读 数:整 毫 米 数 是23,不 足1毫 米 数 是17×
0.05mm=0.85mm,最 后 结 果 是 23 mm +0.85mm
=23.85mm.
最下面图读数:整毫米数是3,不足1毫米数是9×0.02
图
mm=0.18mm,
4
最后结果是3mm+0.18mm=3.18mm.
易错成(13+10×0.05)mm=13.50mm,
(2)固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米的从可动刻度
正确读数为(14+10×0.05)mm=14.50mm.
上读,其示数为15.0,最后的读数:2.0mm+15.0×0.01mm
2.【答案】 (1)0.155(±0.003范围内均可) (2)25
=2.150mm. (3)①A2 R2 ②见解析图 ③B
(3)①电流表使用0.6A量程时,刻度盘上的每一小格 【解析】 (1)螺旋测微器的读数:d=0.01mm×15.5=
表示0.02A,表针示数为0.44A;当使用3A量程时,每一小
0.155mm.
格表示0.1A,表针示数为2.20A. (2)多用电表的读数乘倍率即为待测电阻的阻值,即Rx
②电压表使用3V量程时,每小格表示0.1V,表针示数
=25×1Ω=25Ω.
为1.70V;使用15V量程时,每小格表示0.5V,表针示数为 (3)①选择电流表时需先估算电路中的电流.设电动机
8.5V.
4
(4)电阻为1987Ω.最简单的操作方法是将“×1k”旋钮 和定值电阻R0串联的电压为电源电动势.则I=25.0+60A
调到2,再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是 ≈0.047A=47mA.
9999Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2× 实际实验时可通过滑动变阻器调节电压使流过电流表
9999Ω=19998Ω.故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻 的电流不超过30mA,所以电流表选A2.
值范围为0~19998Ω. 滑动变阻器应选择便于调节的R2.
【易错点拨】 游标卡尺的读数应注意以下几点: ②由于电流表A2的电阻较大,为减小实验误差,应采用
(1)看清精确度 电流表外接法.为有效地控制电路中的电压和电流,应采用
例如(图1) 滑动变阻器分压电路,所以电路图连接如图所示.
图1
易错成(11+4.0×0.1)mm=11.40mm,
正确的应为11.4mm,游标卡尺不需估读,后面不能随
意加零.
例如(图2) ③由电路图可知,电压表测量定值电阻R0 与导线圈电
阻的总电压,故图象斜率表示的是R0 与导线圈电阻之和.
3.【答案】 (1)B C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)
B D (5)A
【解析】 (1)为 了 减 小 误 差,应 使 电 表 读 数 为 量 程 的
图2 1 2
易错 成(10+12×0.05)mm=10.6 mm,正 确 的 应 ~ ,电源电动势为4V,故电压表选3 3 C.
估算通过Rx的最
为10.60mm. 3 RV
() 大电流约为2 主尺上的单位为厘米 Im=5 A=0.6A
,所以电流表应选B.因为Rx
103
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R
> x,所以电流表应外接,
=6.070cm.
即应采用甲电路,测量误差较小
R .A (2)用多用表测量该元件的电阻,选用“×10”倍率的电
阻挡后,应先进行欧姆调零,再进行测量,由题图丙所示可
知,测量结果为7×10=70Ω.
【技巧题特训】
(2) 1.【答案】 (1)ACDFH (2)外 小 (3)0.900
()πRd
2
4 4L
【解析】 (1)电池组电压是3V,流过金属丝的最大电流
E
Im= =0.5A,故电流表选C,电压表选D;滑动变阻器(3)电 流 表、电 压 表 的 读 数 分 别 为I=0.50A,U= r+Rx
2.60 选总阻值小的,便于调节,故选F;另外要选导线、开关.
2.60V,所以Rx=0.50Ω=5.2Ω.
( R2) x
R
=40, V因为 =800,故电流表选择外接法,外接
(4)甲电路中产 生 误 差 的 主 要 原 因 是 电 压 表 的 分 流 作 RA Rx
用,选项B正确.乙电路中产生误差的主要原因是电流表的 法测量值偏小.
分压作用,故选项D正确. (3)根据千分尺的读数规则知,读数是0.5mm+40.0×
RxE 0.01mm=0.900mm.(5)Rx两端的电压U= ,其中 为滑动R R( ) () L 4L πRd
2
Rx+ L-x 4R=ρ =ρ 2,解得L S πd ρ= 4L .
变阻器总阻值,L 为滑动变阻器两端总长度,结合数学知识 2.【答案】 (1)如图所示
可知选项A正确.
【高频题特训】
1.【答案】 A 11.30
【解析】 测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A.
游标卡尺的读数=主尺上的读数+游标尺上的读数.本题主
尺 上 读 数 为 11 mm,游 标 尺 上 读 数 为 6×0.05 mm=
0.30mm,故读数为11.30mm.
2.【答案】 AC (2)滑动变阻器B C (3)微安表读数I1、毫安表读数
【解析】 实验中应测量金属丝接入电路中的有效长度, I2、电阻箱读数R2 (I2-I1)R2/I1
而不是全长;金属丝的电阻很小,与电压表内阻相差很大,使 【解析】 (2)滑动变阻器R1在实验中起调节电流的作
金属丝与电压表并联,电压表对它的分流作用很小,应采用 用,应选可调阻值范围较大的,以使电路中的电流能够调节
电流表外接法,故A、C操作错误. 到足够小.由于电源电动势为3V,由闭合电路欧姆定律可得
3.【答案】 见解析 定值电阻R3的阻值应选3kΩ至6kΩ的.
【解析】 由于A1的内阻已知,可将其当作电压表来用; U
3.【答案】 (1)1.000mm (2)A 小 (3)B -R
, A又给了另一个电流表 A2 可把两电流表示数之差当作通过 I
R1的电流,利用欧姆定律测 R1的阻值;题目要求测多组数 【 】 () () ()I
(R +r )
4.答案 1 乙 2R b 3 1 0 11
据,滑动变阻器应接成分压式;实验电路图如图所示. I2-I1
【解析】 (1)所给的三个电路图中,乙图可明确确定两
支路的电流值和含有电流表的支路的电阻值,由此可确定待
测阻值.故乙图正确.
(2)因乙图为滑动变阻器的分压式接法,则易用小阻值
的变阻器.故应选R1,闭合开关前要让测量电路电压由小变
大,故滑片P 应置于b端.
(3)由并联电路特点:Rx(I2-I1)=(R0+r1)I1得:Rx
I1(R0+r1)
4.【答案】 (1)0.617 6.070 (2)进行欧姆调零 70 = I .2-I1
【解析】 (1)螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm,可 【点评】 考查电阻的测量电路的设计,能灵活根据所给
动刻度 读 数 为11.7×0.01=0.117 mm,所 以 最 终 读 数 的器材确定合适的电路,并会求解阻值.
为0.617mm. 【拓展题特训】
游标卡尺的主尺读数为60mm,游标读数为0.05×14= 1.【答案】 (1)见解析图 (2)0.58(0.57~0.59之间)
0.70 mm,所 以 最 终 读 数 为 60+0.70 mm=60.70 mm 65(64~66均可) (3)1'和2'.
104
物理·实验专题
【解析】 (1)电路图如图所示. R
R = 1
R2
此时玻璃管内水柱的电阻 x R =8000Ω
,
d
水柱横截面积S=π( )22 =3.14×10
-4m2,
ρL RS由电阻定 律 R= 得S ρ= L =8000×3.14×10
-4×
5Ω·m≈12.6Ω·m;
() U ΔU2 由题图可求R= = ,由图线斜率可求得I ΔI R= 第2讲 描绘小电珠的伏安特性曲线
l
0.58kΩ(0.57kΩ~0.59kΩ均可),由R=ρ ,可得S l=65 【基础特训】
m(64m~66m均可). 1.【答案】 (1)A (2)B (3)0.1
(3)由题表可知,1'和2'之间电压表有示数,电流表示数 【解析】 (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线,要求能较大
为零,说明其间有断路. 范围地测量数据,所以控制电路部分应用分压式接法,滑动
2.【答案】 (1)A2 V1 R1 (2)C 变阻器应用最大阻值小额定电流大的A.
(2)因为小灯泡两端的电压由零逐渐增加到3V,故滑动
U2
变阻器应采用分压接法.灯泡的电阻R= ,额定电P =15Ω
P
流I= =0.2A,由U R=15Ω< RARV= 15000Ω
,依据
(3) 公式法“大 内 小 外”的 原 则,可 知 电 流 表 应 采 用 外 接 法,故
选B.
(3)在灯泡的I-U 图上作出电源的I-U 图线,交点坐
标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流,此时P灯
=IU=0.1×1W=0.1W.
(4)0.20±0.02
3.【答案】 (1)C (2)实验电路图如图所示
(3)电 流 表 A1 的 示 数 I1,电 流 表 A2 的 示 数 I2
I2 (r2+R 0
)
I1-I2
【 R R4.答案】 (1)20.0 (2) 1 2R
(3)12.6 2.【答案】 (1)电路原理图如图所示 A2 R1
【解析】 (1)游标卡尺的主尺读数为:2.0cm=20mm,
游标尺上第0个刻度和主尺上刻度对齐,所以最终读数为:
20.0mm;
(2)设把S拨到1位置时,电压表V1示数为U,则此时电
U URx
路电流为 ,总电压
R U总= +U
;当把S拨到2位置,调
1 R1
整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表 V1示数相同也为
U U (2)见解析图
U,则此时电路中的电流为 ,总电压R U'总=
·
R R2+U
,由
(3)2.5(2.4~2.6均可) 灯泡的冷态电阻小于正常工作
Rx R
于两次总电压相等,都等于电源电压E,可得 = 2,解得 时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)R1 R 【解析】 (1)根据 P=I2R,估算出灯泡的电流大约是
R
R = 1
R2
x ; 600mA,R 因此电流表应选A2
;本实验要描绘出灯泡的U-I
1 图线,需要测量多组数据,因此滑动变阻器应接成分压式,所(3)从图丙中可知,R=1×103Ω时,L=5.0m
-1,
以应选阻值较小的R1;小灯泡电阻较小,电流表应外接;
105
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(2)如图所示 【高频题特训】
1.【答案】 (1)①使它靠近滑动变阻器左端的接线柱
②增加小灯泡两端的电压,记录多组电流表和电压表的读
数,直至电压达到其额定电压 (2)见解析图
【解析】 (1)滑动变阻器为分压式接法,闭合开关前,应
使小灯泡两端的电压为零,调节滑动变阻器的滑片,使它靠
近滑动变阻器左端的接线柱.闭合开关后,逐渐移动滑动变
阻器的滑片,增加小灯泡两端的电压,记录多组电流表和电
压表的读数,直至电压达到小灯泡的额定电压.
(2)与实物电路相应的电路图如图所示.
(3)由P=UI=0.75W,再结合图象可知U额=2.5V;大
于1.23V的原因是灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻.
3.【答案】 (1)左 (2)D F (3)伏安特性曲线如图
所示
2.【答案】 见解析图
【解析】 由题图甲可看出,测量小电珠的伏安特性曲线
的控制电路是滑动变阻器的分压式接法,测量电路是电流表
外接法.正确连线如图所示.
(4)0.017(在0.015~0.019范围内均可)
【解析】 (1)调到欧姆挡时,在多用电表的内部,电源的
正极是接在黑表笔上,负极是接在红表笔上;
(2)电源电压只有3V,所以电压表选D;二极管允许通 3.【答案】 (1)A D (2)E (3)见解析
过的最大电流为50mA,所以电流表选F. 【解析】 (1)因小电珠的额定电压为4V,为了保证安
(4)在图中画出阻值为100Ω的定值电阻的伏安特性图 全,选用的电压表量程应稍大于4V,但不能大太多,量程太
象,从图中找出两图象电流相同且电压之和等于3V时的电 大则示数不准确,故只能选用0~5V的电压表,故选A.由P
流值大约是13mA,则R 的功率P=I2R≈0.017W.
, P=UI得 小电珠的额定电流I= =0.5A,故应选择
4.【答案】 (
0~0.6
1)见解析图 (2)红 (3)80 U
【解析】 (1)由题意可知电流正向通过二极管时,二极 A量程的电流表,故选D.
, , (2)由题意可知,小电珠两端的电压要从零开始变化且管的电阻较小 故 表应外接 由于要描绘二极管在0~8
多取几组数据,故只能采用滑动变阻器的分压式接法,而分
V间的伏安特性曲线,故滑动变阻器应采用分压式接法,电 压式接法中应选总阻值小的滑动变阻器,故选E.
源电动势为8V,故多用电表的电压挡选10V的.电路图如 U2
图所示. (3)小电珠内阻R=P =8Ω
,小于R0= RVRA,故采
用电流表外接法,故电路图和实物电路图如图所示.
(2)利用多用电表电压挡测量正常使用中的二极管两端
的电压时,电流从红表笔流入多用电表.
(3)由闭合电路欧姆定律可知二极管两端的电压为7.2 【技巧题特训】
V,据伏安特性曲线图可知二极管两端的电压为7.2V时对 1.【答案】 (1)最大 (2)9 (3)3.84 4.83
应的电流是10mA,故电阻R 的阻值大约为80Ω. 【解析】 (2)电源输出电压:U=IR1=0.6×15V=9V.
106
物理·实验专题
(3)电动机的输入电流IM=I-I1=1.2A.由电动机的 4.【答案】 (1)如图甲、乙所示,其他连接正确也可;
U-I特性曲线可知,此时电动机的电压为UM=3.2V,所以
U-U
P=UMIM=3.84W,R
M
2= I ≈4.83Ω.M
2.【答案】 (1)甲 (2)×1 (3)增大 2
【解析】 (1)实验要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐
增大,故滑动变阻器应选分压式接法,小灯泡的内阻较小,电
流表应采用外接法,选甲图;(2)小灯泡的电阻较小,欧姆挡
选“×1”挡即可;(3)由于图线向上弯曲,图线上的点与原点
连线的斜率增大,故小灯泡的电阻值随温度的升高而增大. 甲
由图线可得小灯泡消耗的功率为0.6W时,小灯泡两端的电
压是2V.
【拓展题特训】
1.【答案】 (1)连线如图所示
乙
(2)①20 ③0.60 ④大 (3)描绘小灯泡的伏安特性
曲线 左
( 【 】 ()2)①1.40 0.23 5.答案 1 乙
(2)B D (3)1.00 2.75
【 】
②描点绘出I -U 图线如图所示 解析
(1)电动机不转时,两端最大电压约为:U=0.5
x x
×0.8=0.4V,滑动变阻器应采用分压接法,电动机线圈电阻
约为0.8Ω,电流表内阻约为0.5Ω,电压表内阻约为5kΩ,电
流表应采用外接法,因线圈的电阻太小,因此为保护电动机,
则将定值电阻与电动机串联,故应选择乙电路图;
(2)测电动机线圈电阻,应控制电动机不转,测出电动机
两端电压与通过电动机的电流,电动机不转时,通过电动机
的电流与电动机两端电压都很小,电流表选B,电压表选D;
(3)
U 2
由欧姆定律可知:r+R= ;I =0.5=4Ω
解得:r=4-3=1.00Ω
③非线性 电动机正常工作时,总功率:P=UI=6×0.5=3W,
2.【答案】 (1)A C E (2)如图所示 (3)5.0 线圈产生的热功率:P
2
Q=Ir=0.52×1=0.25W,
电动机正常工作输出的机械功率:P机械=P-PQ=3-
0.25=2.75W.
【点评】 解决本题的关键知道器材选取的原则,即精
确、安全,以及知道电动机正常工作时输入功率等于输出功
率与内部消耗功率之和.
6.【答案】 (1)断开 B 1.0 (2)闭合 减小 (3)
0.16
3.【答案】 (1)ABDF (2)如 下 图 (3)小 于 【解析】 (1)测量电源的电动势和内阻滑动变阻器采用
(4)1557~1587均可 限流式接法,因此S2处于断开状态;直接用电源两端的电压
即传感器B 的数据作为纵坐标;电流传感器的数据作为横坐
标,作 出 的 图 线 的 斜 率 表 示 电 源 的 内 阻, ΔU则 r= ΔI =
3V-2.7V
0.3A =1.0Ω
;
(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压要从0开始测,因
107
小题狂刷 高考专题特训
此滑动变阻器需要采用分压接法,故S2处于闭合状态,电源 (4)电动势E=I1'(图象与纵轴截距)×10000V=1.49
传感器A 测灯泡两端电压作为伏安特性曲线的纵坐标,电 V,电源的内阻r=|k(图象斜率)|×10000Ω=0.60Ω.
流传感器测流过灯泡的电流作为伏安特性曲线的横坐标,灯
(5)
E
电源输出的短路电流
, I短=r ≈2.5A.泡两端与滑动变阻器aP 段并联 因此滑动端P 向右滑动时
小灯泡电压将减小; 2.【答案】 (1)U=E-Ir (2)如图所示
(3)将电阻R 和电灯A、B 等效为电源内阻,在灯泡的
I-U图象坐标系内作出等效电源I-U 图象如图所示:
(3)不变 增大
【解析】 (1)本题是利用伏安法测电源的电动势和内
阻,由E=U+Ir得U=E-Ir.
(2)连接电路图要从电源正极出发,先连接串联部分,最
后再进行并联,并注意电压表、电流表的正、负接线柱,以防
由图象可知, 接反流过灯泡C 的电流为0.2A,灯泡两端电压 .
, (3)在电源的U-I 图象中,纵轴截距表示电源电动势,为0.8V 故灯泡C 实际功率P=UI=0.8V×0.2A=0.16W.
斜率的绝对值表示电源的内阻,由题图可得,电极间距减小
第3讲 测定电源的电动势和内阻 时,电源电动势不变,内阻增大.
3.【答案】 (1)③R1 半偏(或最大值的一半)【 】 ④R基础特训 2
1.【答案】 (1)见解析 (2)b端 (3)见解析 (4)1.49 1 k (2)大于 (3)①2 左 (4)E=b r=b
(1.48~1.50) 0.60(0.55~0.65) (5)2.5(2.3~2.7) 【解析】 (1)由题图可知,当S拨向1位置,滑动变阻器
【解析】 本题主要考查了实物图连接、实验注意事项、
R1在电路中为分压式接法,利用电压表的半偏法得:调节R1
数据处理,本实验是用两个电流表测定电源的电动势和内
使电压表满偏,保持R1不变,R2与电压表串联,调节R2使电
阻,实质是将电流表 与一定值 电 阻 串 联,改 装 成 电 压 表
压表的示数达到半偏(或最大值的一半),则电压表的内阻
使用. R1与电阻箱示数R2相同.(2)由闭合电路欧姆定律可知,调
(1)实物连接如图所示. 节R2变大使电压表达到半偏的过程中,总电阻值变大,干路
总电流变小,由E=I·r+U外 得U外 变大,由电路知U外=
U并+U右,变阻器的滑动触头右侧分得的电压U右=I·R右
变小,则U并 变大,电压表半偏时,R2上分得的电压就会大于
电压表上分得的电压,那么R2的阻值就会大于电压表的阻
值.(3)测水果电池组的电动势和内阻,利用伏阻法,S拨到
2,
U
同时将R 11的滑动触头移到最左端.利用E=U1+ ·r,R
() , 22 实验前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大 因此
U1'
应使滑片移到b端. E=U1'+ ·r,联合求E、r.(4)由闭合电路欧姆定律得R' E2
(3)作I1-I2图象如图所示. U 1 r 1 1 r 1
=U+ ·R r
,变形得
U =
·
E R +
,
E E =k
,
E =b
,得E
1
= ,
k
b r=b .
【高频题特训】
1.【答案】 C
【解析】 A中只测两组数据求出E、r,偶然误差较大;B
中计算E、r 平均值虽然能减小误差,但太繁琐;D中分别求
I、U 的平均值是错误的做法.
2.【答案】 (1)测量电路如图所示.
108
物理·实验专题
2.【答案】 (1)E=I(R+r) (2)最大值 25 (3)6.2
(6.0~6.4均可) 2.5(2.4~2.6均可)
【解析】 (1)在闭合电路中,E、I、R、r 几个量之间的关
系是E=I(R+r).
(2)为了整个电路的安全,所以开始电流要最小,即电阻
箱电阻调到最大值;题图中电阻箱读数为25Ω.
() ( ), 1 R r 1() 3 根据E=I R+r 推出 = ,再结合2 按照实验值作出的U-I图线如图所示 I E +E I-R
1 r
图象可 知:图 线 的 斜 率 为 ,截 距 为 ,解 得
E E E=6.2V
(6.0~6.4均可),r=2.5Ω(2.4~2.6均可).
3.【答案】 (1)调节R 的阻值,使电流表的示数仍为I0
R0 (2)3.1 6.3
【拓展题特训】
1.【答案】 (1)80.0 (2)见解析图 (3)4.44×10-3
2.95(2.94~2.96均可) 0.71(0.68~0.74均可)
【解析】 (1)
1.50
由于电压表内阻较大,电压表的分流作用
【解析】 (1)由闭合电路欧姆定律可知:
对干路电流的测量影响很小,可以不考虑,故电压表应接在
U
干电池两端;注意开关要控制整个电路. E 12x= (R R+rx
)+U12
0
(2)描点连线的原则:尽可能多的点在直线上,不在直线
1 1 1
上的点要均匀分布在直线的两侧.U-I 图线中的纵轴的截 即U =E R R+12 x 0 Ex ( rx1+R )0
距表示电源的电动势,即E=2.95V;斜率的绝对值表示电 1 —
ΔU 由此可知 R 关系图线是一条直线.电阻R=80.0Ω
源的内阻,即r=| |=0.71Ω. U12ΔI 的点偏离直线较为明显,应剔除.
【 】 () U2-U3.答案 1 将S 12切换到b ()U R 21.43 1 (2)
1
画出 —R 关系图线如图所示U .12
1.2
【解析】 (1)由于R 和R1串联,所以通过R1的电流I=
U1, U -U两 端 的 电 压 为
R R1 U2 -U
2 1
1,所 以 R1 = I =
U2-U1
U R.1
() U2 根据闭合电路欧姆定律,E= (4.8+R2+R),所以R
1 1
= ·(
1 1
U E 4.8+R2
) ,
R+E
1 1 1
由此式看出, - 图线的截距为 =0.7,斜率U R E k=
1( ) 2.8-0.7
E 4.8+R2 =
,
0.5 =4.2
, , ()
1.52-0.72
3 斜 率 k= V-1 ·Ω-1 =4.44×10-3由此两式得 E=1.43VR2=1.2Ω. 180
【技巧题特训】 V-1·Ω-1,
1.【答案】 (1)7.2 (2)如图所示 (3)7.5 5.0 1 1 1 r
结合
U = R+
(1+ x)可知:
12 ExR0 Ex R0
1 -3,
E R =4.44×10x 0
所以Ex=1.50V.
2.【答案】 (1)(b) D (2)1.46 0.84 (3)I1(R0+
Rg1)
【解析】 (1)没有电压表,可以将电流表串联一个电阻,
可以改装成电压表,根据欧姆定律,若将电流表与定值电阻
109
小题狂刷 高考专题特训
串联有U=I1R0=0.003×(500+10)=1.53V,与电源电动 远大于R0 的阻值,故电流表采用外接的方法,即图a所示;
势接近,故应将电流表A1与定值电阻串联使用,故合理的是 (2)电路图实物连接如图所示;(3)在电源的U-I图线中,图
(b)图;电源电动势约为1.5V,内阻约为1欧姆,为方便实验 线斜率的绝对值表示定值电阻和电源内阻之和,即R0+r=
操作,滑动变阻器应选D. ΔU ,所以电源的内阻
ΔI =3.75Ω r=0.95Ω
,I=0时对应的
(2)由 电 路 图 可 知,在 闭 合 电 路 中,电 源 电 动 势:E= 路端电压U 表示电源的电动势,故E=2.9V.
I1(
E r
R0+Rg1)+I2r,则:I1= - ,由图象R0+Rg1 R0+R
I2
g1
, : -3 E E可知 图象的截距 b=1.46×10 =R = =A1+R3 20+980
E ,则电源电动势为:
1000 E=1.46V.
r r ΔI1
图 象 斜 率:k = R = = =A1+R3 1000 ΔI2
1.46×10-3-1.0×10-3
≈0.84, 【 U -3.50.55 5.答案】 (1)25 (2)
0
-3-r (3)相同I ×10
不同
0
电源内阻为:r=0.84Ω. 【解析】 (1)图象的斜率表示电源的内阻,则可知内阻
(3)由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知,在U-I图线 : 5.5-4.0为 r= =25Ω;
中,图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小, 0.08-0.02
()
( ) , 2 接Rx改接在B
、C 之间,由题意可知,等效内阻为:
故当图线的纵坐标改为I1 R0+Rg1 时 图线与纵坐标轴的
U0-3.5
交点的物理含义即为电动势的大小. R0+r= -3;I0×10
3.【答案】 (1)原理图见解析 (2)9.0 10
: U0-3.5解得 ;
【解析】 (1)由题意可知,
Rx= -r
本实验中没有电压表,故将已 I ×10-30
知内阻的电流表A 与定值电阻串联充当电压表,电流表 A (3)由于在调节滑动变阻器时,闭合电路中电阻不变,故2 1
与定值电阻R 串联即可. , ,如图所示: 电流表的变化范围相同 而由于电压表测量的是路端电压
由于等效内电阻不同,故电压表的变化范围不同.
【点评】 本题考查测量电源内阻及电阻的实验,关键在
于明确电路结构,认清实验方法及步骤;再由欧姆定律或闭
合电路欧姆定律进行分析求解.
6.【答案】 (1)R1 (2)如图(注:滑动变阻器多连一条
线也是正确的) (3)I2 (R0+r) (4)5.3~5.9Ω都可
(5)BCD
(2)表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压
处理,则由闭合电路欧姆定律可知:
( ) , : E IrI1 R+RA =E-I2r 即 I1=
2 ;
1000-1000
由图可知,图 象 与 纵 坐 标 的 交 点 为9.0mA,则 有:9.0
E 7.【答案】 (1)见解析 (2)1.49 1.2
mA= ,解得: ;1000 E=9.0V 【解析】 (1)变阻器的滑动头向右滑动时,其电阻值变
由图象可知,图象的斜率为:10×10-3,由公式得图象的 大,滑动变阻器应接左下接线柱;干电池的电动势约为1.5
r V
,故电压表选择3V,电流表选择0.6A;根据实验电路图连
斜率等于 ,
1000 接实物电路图如图1所示.
r
故
1000=10×10
-3;解得r=10Ω.
【点评】 本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的
变形,注意由于没有电压表,本实验中采用改装的方式将表
头改装为电压表,再根据原实验的研究方法进行分析研究.
4.【答案】 (1)B a (2)见解析 (3)0.95 2.9
【解析】 (1)新型电池的电动势约为3V,定值电阻R0
的阻值约为3Ω,则通过的定值电阻R0 的最大电流约为1
A,故在测量R0 阻值时应选择B为电流表;由于电压表内阻 图1
110
物理·实验专题
图2
(2)用直线把坐标系中各点连接起来,得到U-I 图象,
如图2所示;由图象可知,图象与纵轴交点是1.49V,则电源
() , E4 由闭合电路欧姆定律可知 200Ig= ,
, ΔU 1.49-1.10
R+r
电动势E=1.49V 电源内阻r=ΔI= 0.33 ≈1.2Ω. I 200(R+r)= ,
8.【答案】 (1)水果电池的内阻太大 (2)AD (3)① Ig E
200
B、G ②见解析 ③3.0 偏大 由数学 知 识 可 知,图 象 的 斜 率k 等 于 ,截 距b 等E
【解析】 (1)伏特表测量其电压确实能达到3V,而灯泡 200r
于 ;
并不发光,可能是水果电池内阻太大,电流太小所致. E
(2)因水果电池本身有电动势,故不能用欧姆表直接测 1-0.24 200根据 图 象 得 k= ;故5.6 ×1000=136 E =136
其内阻,A对B错;水果电池内阻很大,用有内阻的伏特表测 =1.47V;
得的电动势误差很大,C错D对. 200r
截距b= =0.24×1000;故r=1.76Ω.
(3)因灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极,测得电流 E
为0.32mA,选灵敏电流表 A 和变阻箱测量其电动势和内 【点评】 本题用安阻法测量电源的电动势和内电阻,由2
于要将电流表改装以及坐标中坐轴单位不是国际单位,从而
, 1 1 r阻 测量电路如图所示,由E=I(R+r)得 ,据I =ER+E 给本题增加了难度,在解题中应注意体会.同时电流表改装
3.0V, , 后的量程与并联电阻的关系也要注意思考图象的斜率得电池组的电动势为 按照此实验方法 测 .
出的电源内阻是电流表 A2和电源两部分电阻之和,因此内 第4讲 练习使用多用电表
电阻的测量值与真实值相比偏大.
【基础特训】
1.【答案】 (1)a合理 (2)乙电阻的电流 25.0mA
(±0.1都可以) (3)(Ⅰ)实验电路图如图所示
9.【答案】 (1)B (2)见解析 (3)见解析 (4)1.47
1.76
【解析】 (1)需要量程约0.5A的电流表.实验室提供有 ( ) URⅡ RV= (U 为多用电表直流“2.5V”挡的读数)E-U
电流表电流为2.5mA,内电阻Rt=199.0Ω. 【解析】 (1)b会受人体电阻的影响;(2)在题图c中,多
0.0025×199
根据 并 联 分 流 和 欧 姆 定 律 得:R = = 用电表与乙电阻串联,因此测的是乙电阻的电流;(3)多用电0 0.5-0.0025
, U E-U, : 表与电阻串联 通过它们的电流相等,所以有: ,1.0Ω 故选 B. R =V R
(2)根据图1完成实物图2中的连线,如图: UR因此:RV= (U 为多用电表直流“2.5V”挡的读数)E-U .
2.【答案】 (1)1.5×103 ×1k (2)30.8(30.7~30.9
都正确) 154 (3)6.1
【解析】 (1)欧姆表读数:对应最上一行刻度值为15,倍
率为“×100”,读数为1.5×103Ω;测2.0×104Ω电阻时应选
“×1k”的欧姆挡.
(2)选50mA直流电流挡,则每一大格表示10mA,每
I 一小格表示1mA,测量的精确度为1mA,应估读到0.1mA(3)根据描点法作出I -R
图线如图.
g (此时为1/10估读),指针对应的读数为30.8mA;选择量程
111
小题狂刷 高考专题特训
为250mA的电流挡,则每一大格表示50mA,每一小格表 2.【答案】 (1)CABE 30k (2)AC
示5mA,测量的精确度为5mA,应估读到1mA(此时为1/5 【解析】 (1)题目中要求测量几十千欧的电阻,所以应
估读),指针对应的读数为154mA. 该选择“×1k”的欧姆挡,再进行欧姆调零,然后进行测量,
(3)选择10V电压挡,则每一大格表示2V,每一小格表 最后将S旋至交流“500V”挡,拔出表笔,所以顺序为C、A、
示0.2V,测量的精确度为0.2V,应估读到0.1V(此时应为 B、E.根据欧姆表的读数原理,可以得出被测电阻的阻值为
1/2估读),指针对应的读数为6.1V. 30kΩ.
3.【答案】 (1)①B ②A (2)①断开 ②6.0 e、f (2)指针偏角过大,说明电阻较小,所以应选择倍率较小
12.7 欧姆表测量时灯泡未工作,灯泡温度低,电阻小 的挡位,A项正确;电阻的阻值与电流的流向无关,所以红、
【解析】 (1)①因 电 源 为 四 节 干 电 池,故 电 动 势 E= 黑表笔接反,不影响测量结果,B项错误;不将被测电阻与外
6V,则应选电压表10V量程挡较合适;②因c、d 间电压为 电路断开,流经欧姆表的电流会影响读数甚至烧毁器材,C
5.8V,而e、f 间电压为零,故应为A灯丝断开,B灯丝良好. 项正确;只要不换挡位,就不用重新调零,D项错误.
(2)用欧姆表测电路中电阻的阻值时,一定要将电路断 3.【答案】 AD
开;由题图读数知电阻的阻值为6.0Ω,应为灯泡B的阻值, 【解析】 A.电路中电流I 与待测电阻的阻值Rx 关系
U 图象是非线性关系,当待测电阻为零时,电表满偏,可知欧姆
即测量的为e、f 间电阻;由R= 得I R=12.7Ω
,与欧姆表
表的零刻度在右侧,电阻刻度左侧密右侧疏,故A正确;
测得的阻值相差较大,是因为欧姆表测得的电阻的阻值是未 B.测电阻时,要选择合适的挡位,并且只要换挡位一定
通电工作 时 的 电 阻 的 阻 值,温 度 较 低,电 阻 率 偏 小,阻 值 要重新进行欧姆调零,故B错误;
偏小. C.多用电表测电压与电流时,电流从红表笔流入,测电
4.【答案】 (1)A (2)短暂 (3)5.0 见解析图 阻时电流也是从红表笔流入多用电表,故C错误;
【解析】 (1)多用电表使用前应进行机械调零,机械调 D.用×10倍率挡测电阻,指针偏转角度很小,说明电阻
零部件为A. 较大,应换成×100倍率挡调零后测,故D正确.
(2)使用多用电表测量电压时,为保证电表不被损坏往 4.【答案】 140 ×1k 偏小
往要进行试触,即让两表笔进行短暂接触,观察指针偏转情 【解析】 欧姆挡读数是读最外面一圈的示数,读出来是
况,若持续接触则有可能损坏电表. 14,读出的数再乘倍率“×10”;得所测电阻的阻值为140Ω;
(3)黑箱中无电源且每对接点间正、反阻值相等,由多用 欧姆挡选挡要让中值电阻与所测电阻差别不大,测量才
电表读数可知所缺数据为5.0Ω,由a、b间电阻为5.0Ω,a、c 会比较准确;因阻值约为2×104Ω,表盘中值为20,则选择
间为10.0Ω,b、c间为15.0Ω知,电路为a、b间5.0Ω的电阻 ×1k即可;
与a、c间10.0Ω的 电 阻 串 联 而 成,故 可 能 的 电 路 图 如 图 每次换挡后要进行欧姆调零,如果将两表笔短接发现电
所示. 表指针指在电阻“0”刻度的右侧,说明实际阻值本应该从“0”
刻度右侧作为起始值去读数,读出来的数会比现在测量的更
大,则现在的测量值偏小.
【点评】 考查欧姆挡的使用,明确要选择合适的挡位并
每次换挡后要进行欧姆调零,会正确读数.
【技巧题特训】
1.【答案】 (1)电压 (2)欧姆 (3)小灯泡断路
5.【答案】 (1)×1k A (2)40k 5.0 8.75 2.【答案】 (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0
【解析】 (1)多用电表测电阻时,应让开关指在中间刻 (5)9.00 15.0
度附近,因而应选“×1k”挡.多用电表测电阻时,用其内部电 【解析】 (4)当滑动变阻器调到阻值为零时,多用电表
源,黑表笔接内部电源的正极,又因电压表的两接 线 柱 中, 的示数为电压表的内阻.
“+”接线柱应接高电势端,因而A电路的连接方式正确. (5)设多用电表内电池的电动势为E,欧姆“×1k”挡内
(2)题图甲中欧姆表的读数为40×1kΩ=40kΩ. 部电路的 总 电 阻 为 R,则 由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 及 两 组 数
题图乙中电压表的读数为5.0V. 据得:
5.0
欧姆 表 中 电 池 的 电 动 势 E =5.0 V+ 4.00V 3.60V40×30 V E= R+4.00V,E= ×[(12.0kΩ 12.0kΩ 15.0-12.0
)
=8.75V. kΩ+R]+3.60V,
【高频题特训】 联立两式解得R=15.0kΩ,E=9.00V.
1.【答案】 (1)直流电压 1.57V (2)直流电流 3.【答案】 (1)黑 8 160 0.05A (2)变小
48mA (3)电阻 1.6kΩ (4)改用“×1k”倍率 重新欧 4.【答案】 (1)×1k 欧姆调零 7000 (2)①B A
姆调零 测量、读数 (5)OFF挡 交流电压最高挡 (6)红 I -I
正 E ②
N M
I R0-r2M
112
物理·实验专题
【拓展题特训】
1.【答案】 (1)电流 大 (2)×1Ω 欧姆调零 (3)
1300Ω 5.4mA 27.0V (4)滑动变阻器R 断路 U-I
图如 图 所 示 1.50V(1.48V~1.52V 均 可) 3.4Ω
(3.0Ω~3.5Ω均可)
图2
【点评】 本题考查了欧姆表的原理及伏安特性曲线,综
合性较强,要求学生能全面掌握实验知识;注意欧姆表的原
理及分压接法等基本原理.
2.【答案】 (1)10 (2)25.0 (3)0.680(0.68同样正确) 5.【答案】 (1)1200Ω (2)D (3)①如图 ②左 ③
(4)b 电源
3.【答案】 (1)17.3mA(17.2~17.4mA) 69V (2)
②150 ③3.8 (3)70(67~71)
【解析】 (1)选择开关接1时为量程25mA的电流表,
指针指在图乙所示位置的示数为17.3mA,选择开关接3时
为量程100V的电压表,指针指在图乙所示位置的示数为69
V;(2)②电阻箱的读数为150Ω,故C处刻度应为150Ω;③
将选择开关接2,红黑表笔短接,由闭合电路欧姆定律得E=
Ig(r+R1),将电表红黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使电
1 【答案】 () 2 () (不可以改变顺
表指针指C 处,由闭合电路欧姆定律得E= I (r+R + 6. 16×10 3.60 2ADC2 g 1 序) (3)AC(可以改变顺序) (4)B (5)1.0 3.0
150),联立解得E=3.8V;(3)调零后将电表红黑表笔与某 【解析】 (1)多用电表测电阻时不需要估读,选取最上
一待测电阻相连,指针在图乙所示位置时,由闭合电路欧姆
端的欧姆表刻度,根据挡位可知阻值为6×102Ω,测电压时,
定律得E=17.3×10-3×(r+R1+Rx),则待测电阻的阻值 由于精度为0.1V,需要估读一位,根据量程“50”的刻度可知
为Rx=70Ω. 电压为3.60V.
4.【答案】 (1)右 (2)22k 不需要 (3)①D F ② (2)欧姆挡测电 阻 时 指 针 偏 转 角 度 过 小 是 由 于 挡 位 过
见解析
小,需选取大挡位,进行欧姆调零后再测阻值.
【解析】 (1)二极管具有单向导电性;而欧姆表中指针 (3)多用电表一定是红表笔电流流入黑表笔电流流出,
偏转较大说明电阻较小,即为正向电流;而欧姆表内部的电
图2是测电压,图3是测电流,表笔位置正确.
源正极接在黑表笔上,故黑表笔接在二极管的正极处电流较
(4)根据测黑箱电压结果可知,, , ; 电源一定在G 的支端;根大 故由题意可知 二极管右侧为正
() , : , 据测黑箱电阻结果可知,E、F 之间是二极管,二极管的通电2 由图示表盘可知 欧姆表示数为 22×1k=22kΩ 由
流方向为
图示表盘可知,指针指在中央刻度线附近,不需要重新换挡 E F.
; (测量 5)由题意可知各电阻R1=RA=0.4Ω,R2=2.8Ω,接
(3)①由题意可知,采用的电源电压为3V,故为了安全 线柱1、2接入电路时,原电流表改装为2倍量程的电流表,
和准确,电压表应选取D,3V的量程;该二极管允许通过的 最大测量电流是1.0A ;接线柱1、3接入电路时,原电流表
最大电流为50mA,故电流表应选F; 改装为15倍量程的电压表,总电阻R=3.0Ω,最大测量电压
②由题意可知,本实验要求作出伏安特性曲线,故要求 为3.0V.
多测数据,故应采用分压接法;同时,因二极管电阻较小,故
第5讲 传感器的简单使用
应采用电流表外接法;其实验的原理图如图1,然后依次连接
实验的电路图如图2. 【基础特训】
1.【答案】 (1)A、B 端 (2)260
【解析】 恒温箱内的加热器应接在 A、B 端.当线圈中
的电流较小时,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于
工作状态,恒温箱内温度升高.随着恒温箱内温度升高,热敏
电阻R 的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈的电流大
于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,则恒温箱
图1 加热器与电源断开,加热器停止工作,恒温箱内温度降低.随
113
小题狂刷 高考专题特训
着恒温箱内温度降低,热敏电阻R 的阻值变大,则线圈中的 E 9
Rg= -R= kΩ-4kΩ=0.5kΩ
电流变小,当线圈的电流小于20mA时,继电器的衔铁又被 I1 2
释放到上方,则恒温箱加热器又开始工作,这样就可以使恒 当I2=3.6mA时,设热敏电阻的阻值为R',则
温箱内保持在某一温度.要使恒温箱内的温度保持在50℃, E 9R'= -Rg= kΩ-0.5kΩ=2kΩ
即50℃时线圈内的电流为20mA.由闭合电路欧姆定律I= I2 3.6
从题图乙查得此时对应的温度
E t2=120℃., 为继电器的电阻
r+R+R'r .
由题图甲可知,50℃时热敏电 2.【答案】 (1)较小 (2)50
E 【解析】 (1)由题图甲可知,温度升高,电阻阻值增大,
阻的阻值为90Ω,所以R'=I -
(r+R)=260Ω.
电路中电 流 减 小,因 此 电 流 刻 度 较 大 处 对 应 的 温 度 刻 度
2.【答案】 见解析 较小.
【解析】 (1)根据表中的数据,在坐标系中描点连线,得 (2)电流为5mA时,电路总电阻为300Ω,电阻箱阻值
到如图所示的变化曲线.由图可知阻值随照度变化的特点: R'=150Ω,则R=150Ω,由题图甲得对应的温度为50℃.
光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小. 【技巧题特训】
1.【答案】 见解析
【解析】 (1)为获得更多的数据,应使电压从零开始变
化,故应采用分压电路.由于待测热敏电阻阻值约4Ω~5Ω,
故应采用电流表外接法,电路图如图所示.
(2)因天色渐暗、照度降低至1.0lx时启动照明系统,此
时光敏电阻阻值为20kΩ,两端电压为2V,电源电动势为3
V,故应加上一个分压电阻,分压电阻阻值为10kΩ,即选用
R1.此电路的原理图如图所示. (2)按电路图连接实物图如图所示.
3.【答案】 C
【解析】 由题意知,S () ,两端的电压增大,则电路中的电 3 ①往保温杯中加入一些热水 待温度稳定时读出温
流增大,接触药液的传感器的电阻变小,则 A、B选项是错误 度计值;
的;将S看做外电路,其余看做等效电源,根据U=E-Ir 可 ②调节滑动变阻器,快速测出电流表和电压表的值;
判断,同样的变化电流,则内阻越大电压变化越大,因此答案 ③重复①、②步骤,测出不同温度下的数据;
为C. ④绘出各种测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线.
4.【答案】 ABC 2.【答案】 (1)见解析 (2)高
【解析】 当入射光强度增大时,R 阻值减小,外电路总 【解析】 (1)高温时热敏电阻阻值小,热敏电阻两端电3
电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增 压小,A 点电势低,而要使电铃工作,电铃应接高电势,所以
大,电压表的示数增大,同时内电压增大,故电路路端电压减 门电路为非门,电路图如下所示;
小,A项正确,D项错误;由路端电压减小,R1两端电压增大
知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确;结合
干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率
增大,故C项正确.
【高频题特训】
1.【答案】 120 (2)顺时针旋转模块中的变阻器,其电阻R1值变小,即
【解析】 从题图乙查得t=20℃时,R 的阻值为4kΩ R1分担的电压较小,A 处为高电势,要使报警器能报警,则
由E=I1(R+Rg)得 热敏电阻R2的阻值要更小,导致触发温度值将变高.
114
物理·实验专题
【点评】 考查火警报警的工作原理,掌握门电路的种 电阻R1 偏大.另外,热敏电阻随着温度的升高,电阻值逐渐
类,及各自的作用,并知道热敏电阻的阻值随着温度升高而 减小.当R1 较小时,R/RA减小的特点,理解如何提高火警报警的灵敏度. 量得到的R1 的误差较小.所以AC选项正确.
【拓展题特训】 (5)当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热
1.【答案】 (1)小 (2)右 (3)见解析图 达到平衡时,满足关系式12R=k(t-t0),将已知电流恒为
【解析】 (1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时,电 50mA,t0=20℃,k=0.25W/℃代入可得:R=(100Ω/℃)t
阻增大.故电路中电流会减小. -2000Ω,在图3中画出R=(100Ω/℃)t-2000Ω的函数直
(2)由(1)的分析知,温度越高,电流越大,25℃的刻度应 线.直线与曲线的交点即是所求的温度,该电阻的温度稳定
对应较大电流,故在20℃的刻度的右侧. 在46~49℃.
(3)电路如图所示.
综合特训
【母题特训】
1.【答案】 (1)见解析图;
(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在
支路分压最小,闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满
偏,保证滑动变阻器的位置不变,断开开关S2,调节电阻箱
2.【答案】 (1)见解析 (2)见解析 (3)a (4)AC
R0使电压表的指针半偏,读取电阻箱所示的电阻值,此即为
(5)46~49
测得的电压表内阻
【解析】 (1)实验器材中的滑动变阻器R(最大阻值为 (3)> 电压表串联电阻箱后认为电压不变,而实际该
20Ω)、热敏电阻Rt(常温下约8kΩ),滑动变阻器电阻远小 支路电压变大,则电阻箱分压大于计算值,则会引起测量值
于待测电阻.如果采用限流电路,调节滑动变阻器对电路中 的偏大
的电流、电压影响很小,不符合实验要求.所以采用分压接法. 【解析】 (1)待测电压表电阻(3000欧姆)远大于滑动变
电流表A(内阻约200Ω)、电压表V(内阻约10kΩ),根据R/ 阻器R1的电阻值(100欧姆),故滑动变阻器R1采用分压式
RA>RV/R,可见电流表对测量电阻的影响较小,所以采用 接法;
内接法.实验电路图如图1所示. 电路图如图所示:
图1
(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在
支路分压最小,闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满
偏,保证滑动变阻器滑片的位置不变,断开开关S2,调节电阻
箱R0使电压表的指针半偏,读取电阻箱所示的电阻值,此即
为测得的电压表内阻;
(3)电压表串联电阻箱后认为电压不变,而实际该支路
电压变大,则电阻箱分压大于计算值,则会引起测量值的偏
大,故RV2.【答案】 (1)15 35 (2)300 3000 (3)c 若电流
表无示数,则说明 R2 断 路,若 电 流 表 有 示 数,则 说 明 R图2 1
断路
(2)补充完成实物间的连线,如图2所示. 【解析】 (1)定值电阻和毫安表都是并联关系,电压相
(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑动触头P 应置于a 端, 等,电流和电阻成反比,若使用a 和b 两个接线柱,量程为
使待测电阻两端的电压为零,起到保护电路的作用. 3mA,则通过R1 和R2 的为2mA,电流比为1∶2,所以电
(4)电流表内接法会产生实验误差,由于电流表的分压, 1
阻比为 ,可得
测量得到的R 两端电压比实际电压偏大,所以计算得到的 2∶1 R1+R2=2Rg=50Ω.
若使用a 和c 两
1
115
