2019年高考物理備考 優(yōu)生百日闖關(guān)系列 專題19 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（含解析）.docx

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專題19 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 第一部分名師綜述 綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識的同時(shí)，注重考查必修中的基本概念和基本規(guī)律。 考綱要求 1、掌握電流表、電壓表和多用表的使用方法及電流表、電壓表和多用表的讀數(shù)方法；掌握多用表的使用方法。 2、掌握滑動(dòng)變阻器的使用方法及連接方法，會用伏安法測電阻。 3、能明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，能理解?shí)驗(yàn)原理和方法，能控制實(shí)驗(yàn)條件，會使用儀器，會觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論。 命題規(guī)律 1、與電阻測量有關(guān)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)仍是2015年高考命題的熱點(diǎn)，同進(jìn)伴隨對基本儀器的讀數(shù)能力的考查。 2、命題形式可能為填空、選擇性填空、電路圖或?qū)嵨镞B線、圖象圖表分析等。 3、重視對實(shí)驗(yàn)操作能力的考查；實(shí)驗(yàn)器材的選擇，包括滑動(dòng)變阻器、電阻箱、電表量程的選擇。 第二部分精選試題 1．太陽能電池帆板可以給衛(wèi)星、宇宙飛船提供能量。如圖甲，太陽能電池在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電動(dòng)勢為零的電學(xué)器件。 探究一：實(shí)驗(yàn)小組用測繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，用圖乙電路探究太陽能電池被不透光黑紙包住時(shí)的I-U特性曲線。 (1)圖乙中虛線處______（填“需要”、“不需要’’）連接導(dǎo)線：滑動(dòng)變阻器如圖丙所示，開關(guān)閉合前，滑片應(yīng)移至______（填“A”、“B”）端。 (2)通過實(shí)驗(yàn)，在圖上作出被黑紙包住的太陽能電池的I-U特性曲線如圖，將其與一個(gè)電動(dòng)勢為3V（內(nèi)阻忽略不計(jì)）的電源和阻值為5kΩ的定值電阻串聯(lián)在一起，它消耗的電功率約為____W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 探究二：在穩(wěn)定光照環(huán)境中，取下太陽能電池外黑紙，并按圖丁電路丁測量金屬絲的電阻率”。 (3)該小組用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)讀數(shù)如圖戊所示，其直徑為____ mm (4)實(shí)驗(yàn)中測得電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)I，金屬絲直徑為D、長度為l,則金屬絲電阻率為____（用上述測量量表示）。 (5)考慮電壓表與電流表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響，金屬絲電阻的測量值_____（填“大于”、“等于”、“小于”）真實(shí)值。 【答案】需要A4.210-4W（3.810-4—4.610-4都行）0.790πD2U4LI小于 【解析】 【詳解】 （1）為了使電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，則圖乙中虛線處需要連接導(dǎo)線；實(shí)驗(yàn)前應(yīng)使待測元件的分壓為零，滑片應(yīng)移至A端。 （2）將其與一個(gè)電動(dòng)勢為3V（內(nèi)阻忽略不計(jì)）的電源和阻值為5kΩ的定值電阻串聯(lián)在一起時(shí)，可等效為將其接在電動(dòng)勢為3V、內(nèi)阻為5kΩ的電源上，將等效電源的I—U圖象畫在元件的I—U圖象上，交點(diǎn)處電壓與電流的乘積即為它消耗的電功率（如圖），即I=210uA，U=1.9V，則P=IU=4.010-4W。 （3）螺旋測微器測量金屬絲直徑為：0.5mm+0.01mm29.0=0.790mm； （4）由電阻定律R=ρls，以及R=UI,可得ρ=πD2U4LI。 （5）由于電壓表的分流作用，使得電阻上電流的測量值偏大，則電阻測量值偏小. 2．某研究性實(shí)驗(yàn)小組為探索航天器球形返回艙穿過大氣層時(shí)所受空氣阻力(風(fēng)力)的影響因素，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究。如圖為測定風(fēng)力的實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中CD是一段水平放置的長為L的光滑均勻電阻絲，電阻絲阻值較大；一質(zhì)量和電阻均不計(jì)的細(xì)長裸金屬絲一端固定于O點(diǎn)，另一端懸掛小球P，無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點(diǎn)接觸，OC=H；有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點(diǎn)(如圖中虛線所示，細(xì)金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸)。 (1)已知電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻不計(jì)，理想電壓表兩接線柱分別與O點(diǎn)和C點(diǎn)相連，球P的質(zhì)童為m，重力加速度為g，由此可推得風(fēng)力大小F與電壓表示數(shù)U的關(guān)系為F=_______。 (2)研究小組的同學(xué)猜想:風(fēng)力大小F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r這兩個(gè)因數(shù)有關(guān)，于是他們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)后獲得了如下數(shù)據(jù)：(下表中風(fēng)速v的單位為m/s，電壓U的單位為V，球半徑r的單位為m)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系是_______(比例系數(shù)用k表示)。 【答案】mgULEHF=kvr 【解析】 【詳解】 (1)以小球?yàn)檠芯繉ο?，對小球受力分析，設(shè)金屬絲與豎直方向的夾角為θ，由平衡條件可得，風(fēng)力F=mgtanθ。金屬絲與電阻絲交點(diǎn)與C點(diǎn)間長度為x=Htanθ，電阻Rx=HtanθLR；由串聯(lián)分壓規(guī)律可知電壓表示數(shù)U=RxRE=HtanθLE。聯(lián)立解得：F=mgLEHU。 (2)由表中數(shù)據(jù)可得，在球半徑一定的情況下，電壓表示數(shù)與風(fēng)速成正式，則風(fēng)力大小與風(fēng)速成正比，即F與v成正比。 由球的體積公式、密度公式和F=mgLEHU可得，F(xiàn)=mgLEHU=ρgLEH?43πr3U；在風(fēng)速一定的情況下，球半徑增大到原來的兩倍，電壓表示數(shù)減小為原來的14，可得風(fēng)速一定的條件下，風(fēng)力與半徑的關(guān)系為F與r成正比。 綜上，風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系是F=kvr。 3．圖甲為歐姆表的電路原理圖，可將歐姆表內(nèi)部（圖中虛線框內(nèi)）等效為一電源。設(shè)計(jì)圖乙電路測量歐姆表某擋位的電動(dòng)勢與內(nèi)阻，具體操作如下： A.將歐姆表的_______旋至某擋位，a、b兩表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕進(jìn)行_____； B.將毫安表與滑動(dòng)變阻器R1按圖乙連接； C.調(diào)節(jié)消動(dòng)變阻器R1滑片的位置，讀出亳安表的示數(shù) I和對應(yīng)的歐姆表示數(shù)R，將多組數(shù)據(jù)填入表中。 1 2 3 4 5 6 R/kΩ 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/mA 1.48 1.20 1.03 0.86 0.74 0.67 1/I/mA-1 0.68 0.83 0.97 1.16 1.35 1.49 完成下列內(nèi)容： （1）填寫操作A中橫線上的內(nèi)容： （2）圖甲中a為__________（選填“紅”、“黑”）表筆； （3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)（第四組數(shù)據(jù)）并畫出1I-R關(guān)系圖象__________； （4）由圖象可得歐姆表該檔位的電動(dòng)勢為__________V，內(nèi)阻為__________kΩ。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） 【答案】（1）選擇開關(guān)；歐姆調(diào)零（2）紅（3）見解析；（4）3.0V；1.5kΩ 【解析】 【詳解】 A、將歐姆表的選擇開關(guān)旋至某擋位，a、b兩表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕進(jìn)行歐姆調(diào)零； （2）圖甲中a為紅表筆； （3）畫出1I-R關(guān)系圖象如圖； （4）設(shè)等效電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，則E=I(R+r)，即1I=1ER+rE由圖像可知：1E=(1.5-0.5)1033103=13；rE=0.5103，解得E=3.0V；r=1.5kΩ 4．某同學(xué)要測量額定電壓為3 V的某圓柱體電阻R的電阻率ρ。 (1)用游標(biāo)卡尺測量其長度,如圖所示,則其長度L=____ mm。 (2)為精確測量R的阻值,該同學(xué)先用如圖所示的指針式多用電表粗測其電阻。他將紅黑表筆分別插入“+”“-”插孔中,將選擇開關(guān)置于“1”擋位置,然后將紅、黑表筆短接調(diào)零,此后測阻值時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度如圖甲所示。試問: ①為減小讀數(shù)誤差,該同學(xué)應(yīng)將選擇開關(guān)置于“__”擋位置。 ②再將紅、黑表筆短接,此時(shí)發(fā)現(xiàn)指針并未指到右邊的“0 Ω”處,如圖乙所示,那么他該調(diào)節(jié)____直至指針指在“0 Ω”處再繼續(xù)實(shí)驗(yàn),結(jié)果看到指針指在如圖丙所示位置。 ③現(xiàn)要進(jìn)一步精確測量其阻值,實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材: A.靈敏電流計(jì)G(量程200 μA,內(nèi)阻300 Ω) B.電流表A(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3 Ω) C.電壓表V1(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) D.電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約5 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為10 Ω) F.最大阻值為99.99 Ω的電阻箱R2 以及電源E(電動(dòng)勢4 V,內(nèi)阻可忽略)、開關(guān)、導(dǎo)線若干 若為了提高測量精確度并且使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,除電源、開關(guān)、導(dǎo)線以外還應(yīng)選擇的最恰當(dāng)器材(只需填器材前面的字母)有____。請畫出你設(shè)計(jì)的電路圖。 【答案】(1)30.75(2)①10②歐姆調(diào)零旋鈕③ACEF 電路圖如圖所示 【解析】 【詳解】 （1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為30mm+150.05mm=30.75mm （2）①歐姆表的零刻度是在表的右側(cè)，指針偏轉(zhuǎn)角度過小，說明阻值大，擋數(shù)小，應(yīng)該換到更高一檔，即“10”檔。 ②調(diào)節(jié)檔位后需要再次將黑紅筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕。 ③由圖丙可看出電阻阻值大約為150Ω，電阻額定電壓為3V，所以選用電壓表V1，電路電流約為3150=0.02A，器材B電流表量程過大，應(yīng)該選取靈敏電流計(jì)和R2并聯(lián)改造成電流表使用，同時(shí)需要滑動(dòng)變阻器改變電壓多次測量，故需要的器材為ACEF；題目要求電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，則滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，被測電阻阻值較大，所以采用電流表內(nèi)接法，綜合以上因素可畫出電路圖如圖所示： 5．小明和小亮想利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材測量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為20Ω。長度約50cm， a.用螺旋測微器測量電阻絲直徑讀數(shù)如圖，則其直徑為_______mm。 b.小明首先用如下電路測量，他把電阻絲拉直后將其兩端固定在刻度尺兩端的接線柱8和9上，連接好電路，合上開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷：電路中________（選填圖中表示接線柱的數(shù)字）之間出現(xiàn)了________（選填“短路”或“斷路”）。 c.小亮想用另外的方法測量電阻絲的電阻。他又找來一個(gè)電阻箱R（0～9999Ω）、一個(gè)小金屬夾，按照如圖所示連接電路，在電阻絲上夾上一個(gè)與接線柱c相連的小金屬夾，沿電阻絲移動(dòng)金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長度。然后進(jìn)行了如下操作： A．調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大，閉合開關(guān)； B．將金屬夾夾在電阻絲最右端，調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值，使電流表滿偏，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L； C．改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置，調(diào)整電阻箱接入電路中的阻值，使電流表再次滿偏。重復(fù)多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L； D．?dāng)嚅_開關(guān)； E．用記錄的多組電阻箱的電阻值R和對應(yīng)的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖所示的R-L關(guān)系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在L軸的截距為L0。 結(jié)合測出的電阻絲直徑d，可求出這種電阻絲材料的電阻率ρ=________（用給定的物理量符號和已知常數(shù)表示）。 d.若小亮在本實(shí)驗(yàn)中的操作、讀數(shù)及計(jì)算均正確無誤，那么由于電流表內(nèi)阻的存在，對電阻率的測量結(jié)果是否會產(chǎn)生影響？答：______________________。（選填“偏大、偏小、沒有影響”） 【答案】0.2607-9斷路πd2R04L0沒有影響 【解析】 【詳解】 a.用螺旋測微器測量電阻絲直徑讀數(shù)為：0.01mm26.0=0.260mm。 b.電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化，電壓表示數(shù)很大，電流表示數(shù)為零。由此可以推斷：電路中7-9之間出現(xiàn)了斷路。 c.由題意可知，每次電流表都調(diào)到滿偏位置，可知每次調(diào)節(jié)電路的總電阻相同，則： R+ρLS=R總（定值），即R =R總-ρSL，則R總=R0；ρS=R0L0，解得ρ=R0L0S=R0L0?14πd2=πR0d24L0； d.此實(shí)驗(yàn)中，若考慮電流表的內(nèi)阻RA，則表達(dá)式為R+ρLS+RA=R總，則R =(R總-RA)-ρSL，則R-L圖像的斜率不變，即電流表內(nèi)阻對實(shí)驗(yàn)無影響. 6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的多用表，內(nèi)部電路如圖，其中G為靈敏電流計(jì)，S為單刀多擲電鍵(功能鍵). （1）當(dāng)S置于1或2位置時(shí)用于測_____，且S置于____時(shí)其量程較大；將功能鍵置于5位置時(shí)用于測___； （2）測電壓時(shí)，電流從_____端流入多用表(選填“紅”或“黑”)； （3）如圖乙和丙是另一位同學(xué)設(shè)計(jì)的兩種歐姆表的內(nèi)部電路，改裝后的表盤如圖丁，倍率分別為10Ω和100Ω．則設(shè)計(jì)合理的是圖________(選填“乙”或“丙”)的電路，原因是：________； (4)若電源E1的內(nèi)阻不計(jì)，靈敏電流計(jì)表G內(nèi)阻Rg=10Ω，該多用電表功能選擇開關(guān)S接“1”時(shí)測電阻的倍率為“10Ω”，其中R1=_____________Ω． 【答案】電流1電阻紅丙表頭滿偏電流一定，只有不同電源才能實(shí)現(xiàn)倍率的變換140Ω 【解析】 【詳解】 （1）多用電阻若測電流，應(yīng)讓表頭與電阻并聯(lián)，即當(dāng)S置于1或2位置時(shí)用于測電流，且S置于1時(shí)其量程較大，將功能鍵置于5位置時(shí)用于測電阻； （2）多用電表測電壓與電流時(shí)，電流從紅表筆流入； （3）圖乙中電源為E1，表頭滿偏電流一定，則歐姆表的內(nèi)阻為定值，無法實(shí)現(xiàn)倍率的變換，所以選擇圖丙，原因?yàn)楸眍^滿偏電流一定，只有不同電源才能實(shí)現(xiàn)倍率的變換． （4）根據(jù)丁圖可知，歐姆表的內(nèi)阻為1510=150Ω，則R1=150-10=140Ω. 7．要測量一節(jié)內(nèi)阻較大的干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，電路中的定值電阻R1＝8 Ω. （1）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到最右端.閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄多組電壓表的示數(shù)U1、U2，填在下表中，請根據(jù)表格數(shù)據(jù)在圖下所示的坐標(biāo)系中作出U2－U1的_______圖象. U1/V 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 U2/V 1.05 0.90 0.75 0.70 0.45 0.30 根據(jù)作出的圖象可得到電池的電動(dòng)勢E＝____ V，電池的內(nèi)阻r＝____ Ω. (2)由于電壓表V1內(nèi)阻的存在，測得的干電池電動(dòng)勢________(填“大于”“等于”或“小于”)電動(dòng)勢的真實(shí)值，測得的干電池內(nèi)阻________(填“大于”“等于”或“小于”)內(nèi)阻的真實(shí)值. 【答案】(1 )如圖所示 1.204.0(2)等于大于 【解析】 【詳解】 （1）由表中數(shù)據(jù)采用描點(diǎn)法得出對應(yīng)的圖象如圖所示； 由閉合電路歐姆定律可知：E=U1+U2+U1Rr， 解得：U2=E-R+rRU1， 由圖可知，電動(dòng)勢E=1.20V； 圖像斜率k=R+rR=1.20.8； 解得：r=4.0Ω （3）由以上公式可得，由于V1內(nèi)阻的影響，干路電流應(yīng)大于U1R，故題目中出現(xiàn)誤差； 當(dāng)外電路斷路時(shí)，電阻的影響可以忽略；故對電動(dòng)勢的測量沒有影響；故電動(dòng)勢的測量值等于真實(shí)值；但如果考慮電壓表內(nèi)阻，表達(dá)式應(yīng)為：U2=E-R+rRU1 ,因R′＜R，故內(nèi)阻的測量值大于真實(shí)值； 故答案為：（1）1.20；4.0；（2）V1；等于；大于。 【點(diǎn)睛】 根據(jù)閉合電路歐姆定律得出對應(yīng)的表達(dá)式，從而明確電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻； 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及表達(dá)式分析誤差來源，并根據(jù)電表帶來的影響明確誤差情況 8．在練習(xí)使用多用表時(shí)，某同學(xué)將選擇開關(guān)撥至“10Ω”檔時(shí)，歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可簡化成圖甲中虛線框內(nèi)的電路，其中定值電阻R0與電流表G的內(nèi)阻之比R0:Rg=1:4，電流表G的量程已知，故能正確讀出流過電流表G的電流值．歐姆表示已經(jīng)進(jìn)行了必要的調(diào)零．該同學(xué)想用一個(gè)電阻箱Rx較精確的測出倍率下電路中電源的電動(dòng)勢E和歐姆表的總內(nèi)阻R內(nèi)，他的操作步驟是： a．將歐姆表與電阻箱Rx連成圖甲所示的閉合回路 b．改變電阻箱阻值，記下電阻箱示數(shù)Rx和與之對應(yīng)的電流表G的示數(shù)I0； c．將記錄的各組Rx、IG的數(shù)據(jù)描點(diǎn)在乙圖中，得到IIG-Rx圖線如圖乙所示； d．根據(jù)乙圖作得的IG-Rx圖線，求出電源的電動(dòng)勢E和歐姆表的總內(nèi)阻R內(nèi)． 圖甲中,a表筆的顏色是________，電源的電動(dòng)勢E為_______V，歐姆表總內(nèi)阻R內(nèi)為_____Ω．電流表G的量程是__________A． 【答案】黑91800.01 【解析】 【詳解】 由圖甲所示可以知道，a與電源正極相連，根據(jù)電流“紅進(jìn)黑出”可知，a表筆是黑色的；由圖甲所示，在閉合電路中，電源電動(dòng)勢E=IR內(nèi)+Rx，而又因R0:Rg=1:4，則I=5Ig，則E=5IgR內(nèi)+Rx，故1Ig=5ERx+5R內(nèi)E，由圖乙所示圖象可以知道，圖象縱軸截距b=5R內(nèi)E=100①，圖像斜率k=5E=300-100360=59②，計(jì)算得出:E=9V，內(nèi)阻R內(nèi)=180Ω，電流表G的滿偏電流為Ig=ER內(nèi)15=918015A=0.01A，則電流表量程為0.01A。 9．某型號多用電表歐姆檔的電路原理圖如圖甲所示。微安表是歐姆表表頭，其滿偏電流Ig=500μA，內(nèi)阻Rg=950Ω.電源電動(dòng)勢E=1.5V，內(nèi)阻r=1Ω。電阻箱R1和電阻箱R2的阻值調(diào)節(jié)范圍均為0～9999Ω. (1)甲圖中的a端應(yīng)與___________（紅或黑）表筆連接. (2)某同學(xué)將圖甲中的a、b端短接，為使微安表滿偏，則應(yīng)調(diào)節(jié)R1=______Ω；然后在a、b端之間接入一電阻Rx后發(fā)現(xiàn)微安表半偏，則接入的電阻阻值為Rx=_________Ω. (3)如圖乙所示，該同學(xué)將微安表與電阻箱R2并聯(lián)，利用該電路圖組裝一個(gè)“100倍率”的歐姆表，要求歐姆表的表盤刻度示意圖如圖丙所示，其中央刻度標(biāo)“15”，則該同學(xué)應(yīng)調(diào)節(jié)R2=________Ω；用此歐姆表測量一個(gè)阻值約2000Ω的電阻，測量前應(yīng)調(diào)節(jié)R1=________Ω。 【答案】紅204930009501024 【解析】 【分析】 (1)根據(jù)對多用電表結(jié)構(gòu)的掌握分析答題； (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律分析答題； (3)根據(jù)電路圖應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出改裝歐姆表的表達(dá)式，利用電流表的改裝原理求解并聯(lián)電阻． 【詳解】 (1)根據(jù)萬用表的流向和偏轉(zhuǎn)規(guī)律可知電流從紅表筆進(jìn)黑表筆出向右偏，則a端接紅表筆. (2)歐姆調(diào)零時(shí)根據(jù)閉合電路的歐姆定律Ig=ERg+r+R1，解得：R1=EIg-(Rg+r)=2049Ω；當(dāng)接入Rx后，電流為滿偏的一半，則Ig2=ERg+r+R1+Rx，可得Rx=Rg+r+R1=3000Ω. (3)因歐姆表的中央刻度為15，倍率為“100”，則歐姆表的內(nèi)阻RΩ=15100Ω=1500Ω，故調(diào)零時(shí)的滿偏電流為I=ERΩ=110-3A，表頭和R2并聯(lián)改裝為電流表，由并聯(lián)分流電壓相等IgRg=(I-Ig)R2，解得R2=950Ω;改裝后的歐姆表需要進(jìn)行歐姆調(diào)零，則RΩ=1500Ω=Rg?R2Rg+R2+R1+r，解得：R1=1024Ω. 【點(diǎn)睛】 歐姆表刻度盤中央刻度值是中值電阻，歐姆表中值電阻阻值等于歐姆表內(nèi)阻；知道歐姆表的工作原理即可正確解題． 10．某同學(xué)想測定某節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室提供了合適的實(shí)驗(yàn)器材,甲同學(xué)按電路圖a進(jìn)行測量實(shí)驗(yàn),其中R0=1.0Ω，則: (1)由電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I,畫出U-I圖線如圖b所示,可得電源的電動(dòng)勢E=____V,內(nèi)電阻r=_____Ω，(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)； (2)在上述實(shí)驗(yàn)過程中存在系統(tǒng)誤差，在下圖所繪圖象中,虛線代表沒有誤差情況下,電壓表兩端電壓的直實(shí)值與通過電源電流直實(shí)值關(guān)系的圖象,實(shí)線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖象,則下圖中能正確表示二者關(guān)系的是______ (3)乙同學(xué)將測量電路連接成如圖c所示,其他操作正確,由電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I,畫出U-I圖線如圖d所示,可得電源的電動(dòng)勢E=_____V,內(nèi)電阻r=_____Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字). 【答案】（1）3.0V；0.33Ω（2）A（3）2.9V0.50Ω； 【解析】 【分析】 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析，根據(jù)圖象即可得出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻； （2）明確實(shí)驗(yàn)誤差原因，根據(jù)測量值和真實(shí)值之間的關(guān)系確定正確的圖象； （3）明確電路結(jié)構(gòu)，知道滑動(dòng)變阻左右兩端并聯(lián)接入電路，則根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律和圖象結(jié)合可求得電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。 【詳解】 （1）電源U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值為電源電動(dòng)勢，由圖示圖象可知，電源電動(dòng)勢：E=3.0V， 電源內(nèi)阻：r=△U△I=2.40-1.601.00-0.40-R0≈1.33-1=0.33Ω； （2）本實(shí)驗(yàn)采用相對電源的電流表外接法，由于電壓表不是理想電表，故存在分流現(xiàn)象，導(dǎo)致電流表示數(shù)偏小；而當(dāng)外電路短路時(shí)，電壓表的分流可以忽略，故真實(shí)圖象和測量圖象在橫軸上的交點(diǎn)相同，故A正確，BCD錯(cuò)誤，故選A. （3）由乙同學(xué)的電路接法可知，R左右兩部分并聯(lián)后與R0串聯(lián)，則可知，在滑片移動(dòng)過程中，滑動(dòng)變阻器接入電阻先增大后減小，則路端電壓先增大后減小，所以出現(xiàn)圖d所示的圖象，則由圖象可知，當(dāng)電壓為2.40V時(shí)，電流為0.50A，此時(shí)兩部分電阻相等，則總電流為I1=1A；而當(dāng)電壓為2.30V時(shí)，電流分別對應(yīng)0.33A和0.87A，則說明當(dāng)電壓為2.4V時(shí)，干路電流為I2=0.33+0.87=1.2A； 則根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：2.40=E-r，2.30=E-1.2r，解得：E=2.9V，r=0.50Ω； 【點(diǎn)睛】 本題考查電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的測量實(shí)驗(yàn)，用伏安法測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律，要注意掌握數(shù)據(jù)處理的基本方法以及誤差分析的方法 11．如圖甲所示是一個(gè)多量程多用電表的簡化電路圖，請完成下列問題。 （1）多用電表的紅表筆應(yīng)是圖甲中的______端（填“A”或“B”）。 （2）測量直流電流、直流電壓和電阻各有兩個(gè)量程。當(dāng)選擇開關(guān)S旋到位置5、6時(shí)，電表用來測量_________；當(dāng)S旋到位置________時(shí)，電表可測量直流電流，且量程較大。 （3）某同學(xué)用此多用表測量某電學(xué)元件的電阻，選用“10”倍率的歐姆擋測量，發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)很小，因此需選擇_________（填“1”或“100”）倍率的歐姆擋。若該多用表使用一段時(shí)間后，電池電動(dòng)勢變小，內(nèi)阻變大，但此表仍能歐姆調(diào)零，用正確使用方法再測量同一個(gè)電阻，則測得的電阻值將_________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。 （4）某實(shí)驗(yàn)小組利用下列器材研究歐姆擋不同倍率的原理，組裝如圖乙所示的簡易歐姆表。實(shí)驗(yàn)器材如下： A．干電池（電動(dòng)勢E為3.0V，內(nèi)阻r不計(jì)）； B．電流計(jì)G（量程300 μA，內(nèi)阻99Ω）； C．可變電阻器R； D．定值電阻R0=1Ω； E．導(dǎo)線若干，紅黑表筆各一只。 ①表盤上100 μA刻度線對應(yīng)的電阻刻度值是___________Ω； ②如果將R0與電流計(jì)并聯(lián)，如圖丙所示，這相當(dāng)于歐姆表換擋，則換擋后可變電阻器R阻值應(yīng)調(diào)為_________Ω，換擋前、后倍率之比為___________。 【答案】（1）A（2）直流電壓1（3）100偏大（4）①2104②99.01100：1 【解析】 【分析】 （1）多用電表的紅表筆應(yīng)該接歐姆檔的內(nèi)部電源的負(fù)極；（2）靈敏電流計(jì)與分壓電阻串聯(lián)可以改裝成電壓表，靈敏電流計(jì)與分流電阻并聯(lián)可以改裝成電流表，并聯(lián)電阻阻值越小電流表量程越大；（3）用歐姆表測電阻，要選擇合適的擋位使指針指在中央刻度線附近．（4）歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律，應(yīng)用閉合電路歐姆定律可以求出電阻阻值。 【詳解】 （1）多用電表的紅表筆應(yīng)該接歐姆檔的內(nèi)部電源的負(fù)極，則應(yīng)是圖甲中的A端。 （2）由圖甲所示可知，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋到位置5、6時(shí)，表頭G與電阻串聯(lián)，此時(shí)可用來測量直流電壓；由圖甲所示電路圖可知，當(dāng)S旋到位置1時(shí)與表頭G并聯(lián)的電阻阻值較小，此時(shí)電流表量程較大．（3）測量某電學(xué)元件的電阻，選用“10”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)很小，說明所選擋位太小，為準(zhǔn)確測量電阻阻值，需選擇100倍率的電阻擋，重新歐姆調(diào)零后再測量． 當(dāng)電池電動(dòng)勢變小、內(nèi)阻變大時(shí)，歐姆得重新調(diào)零，由于滿偏電流Ig不變，由公式：Ig=ER內(nèi)，歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)得調(diào)小，待測電阻的測量值是通過電流表的示數(shù)體現(xiàn)出來的，由I=ER內(nèi)+Rx=Ig1+RXR內(nèi)，可知當(dāng)R內(nèi)變小時(shí)，I變小，指針跟原來的位置相比偏左了，故歐姆表的示數(shù)變大了，測得的電阻值將偏大． （4）①歐姆表中值電阻等于其內(nèi)阻，則中間刻度值對應(yīng)示數(shù)為：R中=R內(nèi)=EIg=330010-6=1104Ω； 有：Ig=ER內(nèi)，13Ig=ER內(nèi)+R， 解得：R=2104Ω； ②電流表內(nèi)阻為99Ω，給電流表并聯(lián)1Ω的電阻，則電流計(jì)滿偏時(shí)兩端的電壓為30010-699V=2.9710-2V，此時(shí)變阻器電流為30010-6A+2.9710-21A=310-2A；則變阻器的阻值為3-2.9710-2310-2Ω=99.01Ω；因電流表量程擴(kuò)大100倍，用該電流表改裝成歐姆表，同一刻度對應(yīng)的電阻值變?yōu)樵瓉淼?100，歐姆表換擋前、后倍率之比等于100：1； 【點(diǎn)睛】 歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律，知道歐姆表的工作原理是解題的關(guān)鍵；歐姆表中值電阻等于其內(nèi)阻；應(yīng)用閉合電路歐姆定律可以解題． 12．某同學(xué)用伏安法測量電阻Rx(約為100Ω)的阻值。準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有下列器材： A．電源(電動(dòng)勢E約為10V，內(nèi)阻未知) B．電流表A1(0~200mA，內(nèi)阻r=10Ω) C．電流表A2(0~300mA，內(nèi)阻約為15Ω) D．電阻箱R(最大阻值999.9Ω，符號) E．滑動(dòng)變阻器R1(0～10Ω，額定電流5A) F．滑動(dòng)變阻器R2(0～1kΩ，額定電流0.5A) (1)由于準(zhǔn)備的器材中沒有電壓表，需要用電流表改裝一個(gè)量程為10V的電壓表，應(yīng)選電流表___________(填寫器材前的字母序號)，將選定的電流表與電阻箱_______(填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”)，并把電阻箱的阻值調(diào)至__________Ω。 (2)實(shí)驗(yàn)要求待測電阻兩端的電壓能夠從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填寫器材前的字母序號)。 (3)在答題卡的虛線框內(nèi)畫出電路圖，并標(biāo)上所用器材的代號，要求盡量減小誤差_____。 (4)某一次實(shí)驗(yàn)讀出電流表A1的示數(shù)I1=146mA，電流表A2的示數(shù)I2=218mA，待測電阻Rx=_____Ω (結(jié)果保留一位小數(shù))。 【答案】（1）B；串聯(lián)；40；（2）E；（3）電路圖如圖所示； （4）101.4 【解析】 【分析】 （1）選擇內(nèi)阻確切已知的電流表作為改裝的表用，根據(jù)電表的改裝原理結(jié)合歐姆定律即可分析求解； （2）因?yàn)橐蟠郎y電阻兩端的電壓能夠從零開始變化，故選擇分壓式電路，在保證安全的前提下，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器； （3）合理選擇內(nèi)外接，作出實(shí)驗(yàn)電路圖。 （4）根據(jù)歐姆定律結(jié)合串并聯(lián)電路特點(diǎn)，即可計(jì)算出待測電阻Rx。 【詳解】 （1）改裝用的電流表內(nèi)阻必須確定，故選擇B，改裝電壓表需要將電流表與電阻箱串聯(lián)，改裝電壓表的量程：Umax=10V，電流表的內(nèi)阻：r=10Ω，滿偏電流：I1=200mA=0.2A；根據(jù)歐姆定律可得：Umax=I1（r+R）=10V；可得電阻箱的阻值：R=40Ω； （2）實(shí)驗(yàn)要求待測電阻兩端的電壓能夠從零開始變化，故選擇分壓式電路，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選最大阻值較小的E。 （3）因?yàn)楦难b后的電壓表內(nèi)阻已知，故選擇將電流表A2外接，故畫出電路圖，如圖所示： （4）電流表A1的示數(shù)I1=146mA=0.146A，電流表A2的示數(shù)I2=218mA=0.218A， 根據(jù)歐姆定律結(jié)合串并聯(lián)電路特點(diǎn)可得：Rx=I1R+rI2-I1=0.14640+100.218-0.146Ω≈101.4Ω 【點(diǎn)睛】 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材選擇、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則，認(rèn)真審題、理解題意與實(shí)驗(yàn)步驟、知道實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵。 13．實(shí)驗(yàn)室有一破損的雙量程電壓表，兩量程分別是3V和15V，其內(nèi)部電路如圖所示，因電壓表的表頭G已燒壞，無法知道其電學(xué)特性，但兩個(gè)精密電阻R1、R2完好，測得R1=2.9kΩ，R2=14.9kΩ．現(xiàn)有兩個(gè)表頭，外形都與原表頭G相同，已知表頭G1的滿偏電流為1mA，內(nèi)阻為50Ω；表頭G2的滿偏電流0.5mA，內(nèi)阻為200Ω，又有三個(gè)精密定值電阻r1=100Ω，r2=150Ω，r3=200Ω．若保留R1、R2的情況下，對電壓表進(jìn)行修復(fù)，根據(jù)所給條件回答下列問題： （1）原表頭G滿偏電流I=_______，內(nèi)阻r=_______． （2）在虛線框中畫出修復(fù)后雙量程電壓表的電路_____（標(biāo)識出所選用的相應(yīng)器材符號） （3）某學(xué)習(xí)小組利用修復(fù)的電壓表，再加上可以使用的以下器材，測量一未知電阻Rx的阻值： 電流表A量程0～5mA，內(nèi)阻未知； 最大阻值約為100Ω的滑動(dòng)變阻器； 電源E（電動(dòng)勢約3V）； 開關(guān)S、導(dǎo)線若干． 由于不知道未知電阻的阻值范圍，學(xué)習(xí)小組為精確測出未知電阻的阻值，選擇合適的電路，請你幫助他們補(bǔ)充完整電路連接____________，正確連線后讀得電壓表示數(shù)為2.40V，電流表示數(shù)為4.00mA，則未知電阻阻值Rx為____Ω． 【答案】1mA ;100Ω ;750; 【解析】 【分析】 （1）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出表頭的滿偏電流與內(nèi)阻． （2）應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律選擇實(shí)驗(yàn)器材．根據(jù)電壓表的改裝原理作出電路圖． （3）根據(jù)伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)要求明確對應(yīng)的接法，并由歐姆定律求解電阻． 【詳解】 （1）由圖示電路圖可知，電壓表量程： Ig（rg+R1）=3V，Ig（rg+R2）=15V， 代入數(shù)據(jù)解得：Ig=1mA，rg=100Ω； （2）修復(fù)電壓表，表頭滿偏電流為，Ig=1mA，電阻應(yīng)為：rg=100Ω，需要的實(shí)驗(yàn)器材為：表頭的滿偏電流0.5mA，內(nèi)阻為200Ω的表頭以及r3，即將表頭和r3并聯(lián)在電路中使用，電路圖如圖所示： （3）根據(jù)題意可明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用分壓接法，電流表采用外接法，故實(shí)物圖如圖所示：電壓表量程為3V，則其內(nèi)阻RV＝30.001＝3000Ω，根據(jù)歐姆定律可知R=UI＝2.4410-3-2.43000＝750Ω． 【點(diǎn)睛】 在“伏安法”測電阻實(shí)驗(yàn)中，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，正確選擇實(shí)驗(yàn)電路的接法，并能準(zhǔn)確連接實(shí)物圖，同時(shí)能根據(jù)對應(yīng)的歐姆定律分析數(shù)據(jù)；找出實(shí)驗(yàn)誤差． 14．現(xiàn)有電壓表V1(量程為3V，內(nèi)阻約為5000Ω)，要準(zhǔn)確測出V1的內(nèi)阻R0，提供的器材有： 電流表A(量程100mA，內(nèi)阻約為10Ω)； 電壓表V2(量程為6V，內(nèi)阻Rv約為20kΩ)； 滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍為0~10000Ω)； 電阻箱R2(9999.9Ω)； 電源E(電動(dòng)勢約為6V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)) 單刀單擲開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。 現(xiàn)在需要設(shè)計(jì)測量電壓表V1的內(nèi)阻R0以及電源電動(dòng)勢E的實(shí)驗(yàn)電路圖。要求各電表的示數(shù)超過其滿刻度的一半以上。 (1)王玉良等四位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的四個(gè)電路，其中最合適的是____ (2)王玉良同學(xué)根據(jù)測量記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，坐標(biāo)軸縱軸為變化的電阻R，描繪在實(shí)驗(yàn)紙上，畫出了一條不過原點(diǎn)的直線，則選___________為坐標(biāo)軸橫軸。已知圖像的斜率為a，縱截距為b，被測電壓表內(nèi)阻為R0=___________，電源電動(dòng)勢為E=___________。 【答案】B；1U；-b；-ab 【解析】 【分析】 （1）根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)以及實(shí)驗(yàn)的要求分析電路；（2）根據(jù)電路圖以及閉合電路的歐姆定律建立R和U的函數(shù)關(guān)系，通過斜率和截距求解電動(dòng)勢E和電壓表的內(nèi)阻R0. 【詳解】 （1）A電路中：應(yīng)使電流表偏轉(zhuǎn)一半時(shí)的電流為0.05A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻約為30.05Ω=60Ω，因滑動(dòng)變阻器總電阻為10000Ω，則不方便使用，電路A不可選；電路B：因電阻箱和電壓表的阻值相當(dāng)，則可以用兩者串聯(lián)接入電路測量電壓表內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢，電路B可選；電路C中兩個(gè)電壓表內(nèi)阻阻值相差很大，指針偏轉(zhuǎn)相差很大，不可選；電路D中電流表的內(nèi)阻對電動(dòng)勢的測量影響較大，不可選；故選B. （2）由閉合電路的歐姆定律可知：E=U+UR0R，即R=ER0?1U-R0，則選1U為坐標(biāo)軸橫軸。已知圖像的斜率為a，縱截距為b，則ER0=a； -R0=b,則被測電壓表內(nèi)阻為R0=-b，電源電動(dòng)勢為E=-ab; 15．如圖所示的電路可測出電阻絲的電阻率,同時(shí)還可附帶測量出電源的內(nèi)電阻。圖中被測電阻絲就是已經(jīng)測量出直徑的那段電阻絲。R是阻值為2Ω的保護(hù)電阻,電源電動(dòng)勢E=6V,電流表內(nèi)阻不計(jì)。閉合開關(guān)S,鱷魚夾夾在電阻絲的不同部位,用刻度尺測量接入電路部分的長度L,記錄下L和對應(yīng)的電流表示數(shù)I的多組數(shù)據(jù),然后據(jù)此作出1I-L圖像如圖。已知被測金屬絲直徑d=0.9mm。 (1)如果電阻絲單位長度的電阻用R0表示,寫出1I-L圖像所對應(yīng)的物理原理表達(dá)式,式中涉及的相關(guān)物理量用字母表示(E、r、R、R0)：______。 (2)根據(jù)畫出的1I-L圖像,該電阻絲單位長度的電阻R0=____Ω,電阻絲的電阻率ρ=___Ωm,電源內(nèi)阻r=____Ω。 【答案】1I=r+RE+R0EL; 9.6;6.3610-6 ;0.1; 【解析】 【分析】 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律，并整理即可求解； （2）根據(jù)圖象的斜率，即可求解單位長度的電阻，再根據(jù)電阻定律，求得電阻率，最后依據(jù)縱軸截距，即可求得電源內(nèi)電阻． 【詳解】 （1）將被測金屬絲接在電動(dòng)勢恒為E的電源上，通過改變金屬絲的長度L，測得流過導(dǎo)線的電流I，由閉合電路歐姆定律，E=I（R+r+R0L） 可解得：1I＝r+RE+R0EL； （2）以1I為縱坐標(biāo)，金屬絲長度L為橫坐標(biāo)，作出1I-L圖象，圖象是一條直線，該直線的斜率為k=R0E=1.15-0.350.5=85，解得：R0=9.6Ω； 根據(jù)R0＝ρlπ(d2)2，代入數(shù)據(jù)，解得：ρ=3.140．9210-69.64≈6.3610-6Ω?m 縱軸截距為0.35=r+RE，解得：r=0.1Ω； 【點(diǎn)睛】 考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，掌握通過圖象的斜率，求解單位長度的電阻，是解題的關(guān)鍵，并理解電阻定律的內(nèi)容． 16．某學(xué)生用如圖a所示電路測金屬導(dǎo)線的電阻率，可供使用的器材有：被測金屬導(dǎo)線ab,電阻約10Ω,導(dǎo)線允許流過的最大電流0.8A,穩(wěn)恒電源E,電源輸出電壓恒為E=12V,電壓表V,量程為3V,內(nèi)阻約5KΩ,保護(hù)電阻：R1=l0Ω,R2=30Ω,R3=200Ω.刻度尺、螺旋測微器，開關(guān)S，導(dǎo)線若干等. 實(shí)驗(yàn)時(shí)的主要步驟如下： ①用刻度尺量出導(dǎo)線ab的長度l，用螺旋測微器測出導(dǎo)線的直徑d. ②按如圖a所示電路將實(shí)驗(yàn)所需器材用導(dǎo)線連接好。 ③閉合開關(guān)S，移動(dòng)接線觸片P，測出aP長度x，讀出電壓表的示數(shù)U. ④描點(diǎn)作出U?x曲線求出金屬導(dǎo)線的電阻率ρ. 完成下列填空： (1)用螺旋測微器測量金屬導(dǎo)線的直徑d，其示數(shù)如圖b所示，該金屬導(dǎo)線的直徑d=___mm. (2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)既要保證安全，又要測量誤差較小，保護(hù)電阻R應(yīng)選___， (3)根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)測出的ap長度x和對應(yīng)每次實(shí)驗(yàn)讀出的電壓表的示數(shù)U給出的U?x圖線如圖c所示,其中圖線的斜率為K,則金屬導(dǎo)線的電阻率ρ=___.(用實(shí)驗(yàn)器材中給出的物理量字母和實(shí)驗(yàn)步驟中測出的物理量字母表示) 【答案】0.870R2kR2πd24E-kl 【解析】 【詳解】 （1）由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0.5mm+37.00.01mm=0.870mm. （2）電路中最大電流為0.8A，則最小電阻R′＝EI＝120.8＝15Ω，要保證安全，又要測量誤差較小，則保護(hù)電阻選R2. （3）設(shè)金屬導(dǎo)線的電阻為R，根據(jù)歐姆定律得：UxlR(R+R2)＝E 解得：U=ER(R+R2)lx，則U-x圖線的斜率K=ER(R+R2)l，解得：R=KR2lE-Kl 根據(jù)R＝ρLS，其中S=14πd2， 得：ρ=πRd24L 解得：ρ＝KR2πd24(E-Kl) 【點(diǎn)睛】 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、螺旋測微器讀數(shù)以及圖象的分析，要掌握常用器材的使用及讀數(shù)方法，讀數(shù)時(shí)視線要與刻度線垂直，第三問有點(diǎn)難度． 17．圖（a）為某同學(xué)測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的電路圖。 （1）虛線框內(nèi)是用毫安表改裝成電流表的電路。已知毫安表表頭的內(nèi)阻為10Ω，滿偏電流為100mA，電阻R1=2.5Ω，由此可知，改裝后電流表的量程為_____A。 （2）實(shí)驗(yàn)步驟如下，請完成相應(yīng)的填空： ①將滑動(dòng)變阻器R的滑片移到______端（選填A(yù)或B），閉合開關(guān)S； ②多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，記下電壓表的示數(shù)U和毫安表的示數(shù)I；某次測量時(shí)毫安表的示數(shù)如圖（b）所示，其讀數(shù)為______mA。 ③以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作U-I圖線，如圖（c）所示； ④根據(jù)圖線求得電源的電動(dòng)勢E=___V，內(nèi)阻r=___Ω。（結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位） 【答案】0.5；B；68；1.48；0.45； 【解析】 【詳解】 （1）根據(jù)并聯(lián)電路基本原理可知，改裝后的量程為：I=IgrgR1+Ig=0.1102.5+0.1=0.5A； 內(nèi)阻R=102.510+2.5=2Ω （2）①實(shí)驗(yàn)中應(yīng)讓電阻由最大值開始調(diào)節(jié)，所以開始時(shí)滑片應(yīng)滑到B端； ②電流表量程為100mA，故讀數(shù)為68mA； ④根據(jù)改裝原理可知，實(shí)際電流為電流表讀數(shù)的5倍，由閉合電路歐姆定律可知： U=E-5I（r+R） 由圖可知，電源的電動(dòng)勢E=1.48V；r+R=1.48-0.58010-35=2.45Ω 故r=2.45-2=0.45Ω； 【點(diǎn)睛】 本題考查測量電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，注意明確實(shí)驗(yàn)原理，能根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)步驟分析實(shí)驗(yàn)方法；同時(shí)根據(jù)圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，明確電表的改裝原理的應(yīng)用。 18．測量電壓表V1的內(nèi)阻RV1（量程為1.5V，內(nèi)阻約為1600Ω）。以下是可供選用的實(shí)驗(yàn)器材： ①電源E，電動(dòng)勢約為3V，內(nèi)阻不計(jì)； ②電壓表V2，量程為3V； ③電阻R1=200Ω； ④電阻R2=500Ω； ⑤電阻R3=800Ω； ⑥滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為20Ω； ⑦滑動(dòng)變阻器R′，最大阻值約為2kΩ； ⑧單刀單擲開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。 (1)請?jiān)诜娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路的原理圖___________，要求電路簡捷，電壓表的讀數(shù)不得小于量程的三分之二，圖中的元件必須用題中相應(yīng)的字母標(biāo)注。 (2)若電壓表V1和V2讀數(shù)分別用U1和U2表示，則由已知量表示電壓表內(nèi)阻RV1的表達(dá)式是_____，且電壓表V2的讀數(shù)應(yīng)控制在_____V的范圍之內(nèi)。 【答案】U1R3U2-U12～2.25 【解析】 【詳解】 （1）由于待測電壓表V1量程為電壓表V2量程的一半，所以應(yīng)擴(kuò)大待測電壓表的量程，根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律可知，應(yīng)將待測電壓表與定值電阻R3串聯(lián)作為一新的電壓表，然后將其與電壓表V2并聯(lián)即可；由于待測電壓表內(nèi)阻較大，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器R以方便調(diào)節(jié)，電路圖如圖所示： （2）根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律和歐姆定律應(yīng)有：RV1=U1U2-U1R3=U1R3U2-U1； 由于題中要求電壓表讀數(shù)不能小于量程的 2/3，但不能超過量程的3/4 ，即電壓表V2最小電壓為：Umin＝233V＝2V，最大電壓：Umax＝343V＝2.25V，所以電壓表V2的讀數(shù)應(yīng)控制在2～2.5V以內(nèi)． 【點(diǎn)睛】 若遇到電表量程較小時(shí)應(yīng)考慮將電表較小改裝，電壓表擴(kuò)大量程時(shí)需要將電壓表與分壓電阻串聯(lián)，電流表擴(kuò)大量程時(shí)需要將電流表與分流電阻并聯(lián). 19．某同學(xué)為了測量電流表的內(nèi)阻（G1量程0~100 mA，內(nèi)阻約為50Ω），實(shí)物連接如圖所示． (1)實(shí)驗(yàn)可選器材如下： A．電流表量程0~500 mA B．電流表量程0~200 mA C．滑動(dòng)變阻器0~10Ω D．滑動(dòng)變阻器0~1 000Ω E．定值電阻阻值R0=50 Ω 電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干 上述器材中，電流表應(yīng)選________(選填“A”或“B”)；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(選填“C”或“D”)． (2)他的實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P至某一位置，記錄電流表和的讀數(shù)，分別記為I1和I2． ②多次移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，記錄每次和的讀數(shù)I1和I2． ③以I1為縱坐標(biāo)，I2為橫坐標(biāo)，作出I1－I2圖線． 請根據(jù)他連接的電路及實(shí)驗(yàn)步驟，以r表示電流表的內(nèi)阻，則I1隨I2變化的函數(shù)關(guān)系式為______________；若作出的I1－I2圖線是一過原點(diǎn)的直線，直線的斜率為k，則待測電流表的內(nèi)阻r＝____________．（均用題中物理量符號表示） 【答案】BCI1＝R0R0+rI2(1k－1)R0 【解析】(1)根據(jù)實(shí)物圖可知用的是比較法測電流表的內(nèi)阻，G1的最大電流為100mA，與它并聯(lián)的R0阻值和它相差不大，則兩并聯(lián)的總電流最大約為200mA，故G2選B(200mA)能保證安全。滑動(dòng)變阻器采用的是分壓式接法，則選擇小控大操作方便和得到電流表的盡量多的數(shù)據(jù)，應(yīng)選C(10Ω) (2)③根據(jù)并聯(lián)分流電壓相等，可得(I2-I1)R0=I1r，解得I1=R0R0+rI2.根據(jù)I1-I2的函數(shù)關(guān)系為一正比例函數(shù)關(guān)系，則斜率k=R0R0+r，解得G1的內(nèi)阻r=R0k-R0=(1k-1)R0. 【點(diǎn)睛】常見的測電阻的方法有：伏安法、替代法、半偏法、比較法；對于圖象分析問題，要注意根據(jù)物理規(guī)律確定公式，結(jié)合圖象的性質(zhì)分析斜率以及截距的意義． 20．現(xiàn)要測量電壓表V1、電壓表V2的內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢，提供的器材有：電源（電動(dòng)勢約為6V，內(nèi)阻不計(jì)），電壓表V1（量程2.5V，內(nèi)阻約為2.5kΩ），電壓表V2（量程3V，內(nèi)阻約為10kΩ），電阻箱R0（最大阻值為9999.9Ω），滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值為3kΩ），滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值為500Ω），開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。 （1）在圖1中完成測量原理電路圖的連線_________； （2）電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_______（選填“R1”或“R2”）； （3）按照下列實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： ①閉合開關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器和電阻箱連入電路的阻值調(diào)至最大； ②閉合開關(guān)，將電阻箱調(diào)到6kΩ，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至適當(dāng)?shù)奈恢茫藭r(shí)電壓表V1的示數(shù)為1.60V，電壓表V2的示數(shù)為2.40V； ③保持滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不變，再將電阻箱調(diào)到2kΩ，此時(shí)電壓表V1的示數(shù)如圖2，其示數(shù)為_______V、電壓表V2的示數(shù)為1.40V。 （4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到電源的電動(dòng)勢為________V，電壓表VI的內(nèi)阻為_______kΩ，電壓表V2的內(nèi)阻為_______kΩ。 【答案】（1）原理電路圖的連線如圖所示； （2）R1（3）2.10（4）5.602.510 【解析】（1）由題意可知，本實(shí)驗(yàn)需要測量電壓表內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢，故應(yīng)采用電阻箱與電壓表組合進(jìn)行測量；電源的電動(dòng)勢為6V，而兩電壓表量程均較小，因此采用電壓表V2與電阻箱并聯(lián)，再與電壓表V1串聯(lián)的方式進(jìn)行測量；電路圖如圖所示； （2）因電壓表內(nèi)阻以及電阻箱使用電阻均較大，所以變阻器應(yīng)采用總阻值較大的R1； （3）電壓表量程為2.5V，最小分度為0.1V，故電壓表示數(shù)為2.10V； （4）根據(jù)（3）中數(shù)據(jù)可知：U2R+U2Rv2＝U1Rv1U2R+U2Rv2=U1Rv1 代入數(shù)據(jù)可得：2.406000+2.40RV2=1.60Rv1；1.402000+1.40RV2=2.10Rv1 聯(lián)立解得：RV1=2500Ω=2.5KΩ；RV2=10KΩ 利用閉合電路歐姆定律可知，U1+U2=E-U1Rv1（Rr+r） U1+U2=E-U1Rv1（Rr+r） 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：E=5.60V； 點(diǎn)睛：本題考查測量電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)加入了電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，屬于探究性的實(shí)驗(yàn)，要求能準(zhǔn)確分析實(shí)驗(yàn)電路，明確實(shí)驗(yàn)原理，從而確定對應(yīng)的電路圖，同時(shí)注意明確閉合電路歐姆定律以及串并聯(lián)電路的規(guī)律的應(yīng)用． 21．一同學(xué)測量某干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻． （1）如圖所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線（圖中虛線所示）時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路．請指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處__________；____________． （2）實(shí)驗(yàn)測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計(jì)算的數(shù)據(jù)見下表: 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出關(guān)系圖像___________．由圖像可計(jì)算出該干電池的電動(dòng)勢為_________V；內(nèi)阻為__________Ω． R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A–1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 （3）為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，在測出上述數(shù)據(jù)后，該同學(xué)將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端．調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33 A時(shí)，電壓表的指針位置如圖所示，則該干電池的電動(dòng)勢應(yīng)為_______V；內(nèi)阻應(yīng)為_____Ω． 【答案】（1）①開關(guān)未斷開②電阻箱阻值為零（2）圖像如圖所示： 1.4（1.30~1.44都算對）1.2（1.0~1.4都算對）（3）1.4（結(jié)果與（2）問第一個(gè)空格一致） 1.0（結(jié)果比（2）問第二個(gè)空格小0.2） 【解析】本題考查測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)，意在考查考生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力和誤差分析能力。 （1）連接電路時(shí)電源應(yīng)與電路斷開，所以開關(guān)要斷開；另一錯(cuò)誤是電阻箱接入電路的電阻是零，這樣容易燒壞電流表和電源。 （2）將數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，做出一條傾斜的直線。根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I(R+r)得，所以圖線的斜率表示電源電動(dòng)勢V=1.37V，截距絕對值表示r=0.43.0Ω=1.20Ω；用電壓表與電流表并聯(lián)，可測得電流表的內(nèi)阻，考慮電表內(nèi)阻對實(shí)驗(yàn)的影響，則E=I(R+RA+r)，得，所以圖線的斜率仍表示電動(dòng)勢，電動(dòng)勢的準(zhǔn)確值為1.37V，圖線的截距表示（RA+r），所以內(nèi)阻精確值為r=（1.20-0.20）Ω=1.00Ω。 點(diǎn)睛：本題考查應(yīng)用電流表和電阻箱測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)，本題創(chuàng)新之處在于用一個(gè)電壓表并聯(lián)在電流表的兩端測出電流表的電阻，從而提高測量電源內(nèi)阻的精確度。 22．一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻（R0=20.0 Ω）；V可視為理想電壓表。S1為單刀開關(guān)，S2位單刀雙擲開關(guān)，E為電源，R為滑動(dòng)變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn)： （1）按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖（a），將圖（b）中實(shí)物連線_____________； （2）將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端置于適當(dāng)位置，閉合S1； （3）將開關(guān)S2擲于1端，改變滑動(dòng)變阻器動(dòng)端的位置，記下此時(shí)電壓表V的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時(shí)電壓表V的示數(shù)U2； （4）待測電阻阻值的表達(dá)式Rx=_____________（用R0、U1、U2表示）； （5）重復(fù)步驟（3），得到如下數(shù)據(jù)： 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 U2U1 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 （6）利用上述5次測量所得U2U1的平均值，求得Rx=__________Ω。（保留1位小數(shù)） 【答案】如圖所示： U2U1-1R048.2 【解析】【命題意圖】本題主要考查電阻測量、歐姆定律、電路連接研及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 【解題思路】開關(guān)S2擲于1端，由歐姆定律可得通過Rx的電流I=U1/R0，將開關(guān)S2擲于2