2020高考物理二轮课标通用专题能力训练15 电学实验

2020届高考物理电学实验（通用型）练习及答案专题：电学实验1、某实验小组用如图甲所示的电路图来测量电流表(量程2 mA，内阻约为200 Ω)的内阻，除待测电流表、1.5 V的电源、开关和导线外，还有下列可供选择的实验器材：A．定值电阻R1B．定值电阻R2C．滑动变阻器R3(最大阻值为20 Ω)D．滑动变阻器R4(最大阻值为1 000 Ω)E．电阻箱R x(最大阻值为999.9 Ω)F．灵敏电流计G(内阻很小可忽略)(1)为确保安全，精准实验．滑动变阻器应选用__C__(填写器材前对应的字母)．(2)用笔画线代替导线，将实物图乙连接成实验电路图．2、(2019·广东深圳联考)在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材。

(1)甲同学按图甲中的实线连接电路进行实验，其中定值电阻的作用是______________。

由电压表读数U和电流表读数I，画出U-I图线如图乙所示，可得电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω。

(结果保留2位有效数字)(2)乙同学因为粗心，多连接了一根导线，如图甲中的虚线所示。

由电压表的读数U和电流表的读数I，画出U-I图线如图丙所示。

乙同学分析了图像出现异常的原因后，认为由图丙也可以达到实验目的，则由图丙可得电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω。

(结果保留2位有效数字)3、图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻，测量步骤如下：(1)调节________，使电表指针对准________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线．(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)．(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线．(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω.(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置．4、现有一块电流表A1，量程I A1＝300 mA，内阻r1约为5 Ω，要把它改装成较大量程的电流表。

实验题题型2 电学实验角度1:原型实验1.在“练习使用多用电表”的实验中:(1)在测量小灯泡的电阻时,红表笔接触点的电势比黑表笔(填“高”或“低”).(2)某同学把选择开关打到“×1”挡,转动欧姆调零旋钮,发现无法调零,则他应.A.用力转动欧姆调零旋钮B.先用螺丝刀转动指针定位螺丝机械调零C.更换多用电表的电池D.作报废处理,换新的多用电表(3)在多用电表进行测量时,指针的位置如图所示,若多用电表的选择开关处在以下表格中所指的挡位,请在表中写出对应指针读数.所选择的挡位指针读数直流电压10 V电阻“×10”挡(4)小徐同学要进行二极管正反向电阻测量实验,他可选用以下器件中的.(填字母)2.(2020·河南郑州一模)要测定一卷阻值约为20 Ω的金属漆包线的长度(两端绝缘漆层已去除),实验室提供有下列器材:A.电流表A:量程①0～0.6 A,内阻约为1 Ω;量程②0～3 A,内阻约为0.2 ΩB.电压表V:量程③0～3 V,内阻约为2 kΩ;量程④0～15 V,内阻约为10 kΩC.学生电源E:电动势约为30 V,内阻r可以忽略D.滑动变阻器R1:阻值范围0～10 Ω,额定电流2 AE.滑动变阻器R2:阻值范围0～500 Ω,额定电流0.5 AF.开关S及导线若干(1)使用螺旋测微器测量漆包线直径时示数如图(甲)所示,则漆包线的直径为d= mm.(2)为了调节方便,并能较准确地测出该漆包线的电阻,电流表应选择量程(选量程序号),电压表应选择量程(选量程序号),滑动变阻器应选择(选填“R1”或“R2”),请设计合理的实验电路,将电路图完整地补画在方框中.(3)根据正确的电路图进行测量,某次实验中电压表与电流表的示意图如图(丙),可求出这卷漆包线的电阻为Ω(结果保留三位有效数字).(4)已知这种漆包线金属丝的直径为d,材料的电阻率为ρ,忽略漆包线的绝缘漆层的厚度,则这卷漆包线的长度L= (用U,I,d,ρ表示).3.(2020·江西宜春二模)如图(甲)所示,在实验室里小王同学用电流传感器和电压传感器等实验器材测干电池的电动势和内电阻.改变电路的外电阻R,通过电压、电流传感器测量不同阻值下电源的端电压和电流,输入计算机,自动生成U I图线,如图(乙)所示.(1)由图可得干电池的电动势为V,干电池的内电阻为Ω;(2)做完实验后,小王同学在上面的实验器材中去掉电压传感器,改变电路的外电阻R,通过电流传感器测量不同阻值时的电流,画出R图线也可以求得电源的电动势和内电阻.图线的表示电源的内阻,表示电动势.(3)现有一小灯泡,其U I特性曲线如图(丙)所示,若将此小灯泡接在上述干电池两端,小灯泡的实际功率是W.角度2:创新实验1.(2020·江西重点中学联考)利用如图(甲)所示电路,可用伏安法测定某一电源的电动势和内阻,其中虚线框内为用灵敏电流计G改装的电压表V,A为标准电流表,E1为待测电源,S为开关,R为滑动变阻器.(1)已知灵敏电流计G的满偏电流I g=200 μA,按如图(乙)所示电路,用半偏法测定灵敏电流计G的内电阻r g,其中电阻R4约为1 kΩ,为使r g的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E2应选用,电阻R3应选用,电阻R2应选用.(选填器材前的字母)A.电源(电动势为1.5 V)B.电源(电动势为6 V)C.电阻箱(0～999.9 Ω)D.滑动变阻器(0～500 Ω)E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当,0～5.1 kΩ)F.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当,0～51 kΩ)(2)如果所得R3的阻值为300 Ω,则图中被测电流计G的内阻r g的测量值为Ω,该测量值实际值(选填“略大于”“略小于”“等于”).(3)给灵敏电流计G串联一个阻值为kΩ的电阻就可以将该电流计G改装为量程6 V的电压表V.(4)由(2)确定灵敏电流计的内阻测量值与实际值差异后,将其改装成另一电压表V[(甲)图虚线框所示]接入(甲)图电路进而完成(甲)图实验测量时,电压表V测量值(填“大于”“小于”或“等于”)实际值;电源E1电动势测量值(填“大于”“小于”或“等于”)实际值.2.(2020·湖南十三校联考一模)实验室有一破损的双量程电压表,两量程分别是3 V和15 V,其内部电路如图所示,因电压表的表头G已烧坏,无法知道其电学特性,但两个精密电阻R1,R2完好,测得R1=2.9 kΩ,R2=14.9 kΩ.现有两个表头,外形都与原表头G相同,已知表头的满偏电流为1 mA,内阻为50 Ω;表头的满偏电流为0.5 mA,内阻为200 Ω,又有三个精密定值电阻r1=100 Ω,r2=150 Ω,r3=200 Ω.若保留R1,R2的情况下,对电压表进行修复,根据所给条件回答下列问题.(1)原表头G满偏电流I g= ,内阻r g= .(2)在框中画出修复后双量程电压表的电路(标识出所选用的相应器材符号).(3)某学习小组利用修复的电压表,再加上可以使用的以下器材,测量一未知电阻R x的阻值.电流表A量程0～5 mA,内阻未知;最大阻值约为100 Ω的滑动变阻器;电源E(电动势约3 V);开关S、导线若干.由于不知道未知电阻的阻值范围,学习小组为精确测出未知电阻的阻值,选择合适的电路,请你帮助他们补充完整电路连接,正确连线后读得电压表示数为2.40 V,电流表示数为4.00 mA,则未知电阻阻值R x为Ω.3.(2020·河南平顶山一调)用下列器材测量电容器的电容.一块多用电表,一台直流稳压电源,一个待测电容器(额定电压16 V),定值电阻R1(阻值未知),定值电阻R2=150 Ω,电流传感器、数据采集器和计算机,单刀双掷开关S,导线若干.实验次数实验步骤第1次①用多用电表的“×10”挡测量电阻R1, 指针偏转如图(甲)所示.②将电阻R1等器材按照图(乙)正确连接电路,将开关S与1端连接,电源向电容器充电.③将开关S掷向2端,测得电流随时间变化的i t曲线如图(丙)中的实线a所示.第2次④用电阻R2替换R1,重复上述实验步骤②③,测得电流随时间变化的i t曲线如图(丁)中的某条虚线所示.说明:两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同.请完成下列问题:(1)由图(甲)可知,电阻R1的测量值为Ω.(2)第1次实验中,电阻R1两端的最大电压U= V.利用计算机软件测得i t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s,已知电容器放电时其内阻可以忽略不计,则电容器的电容为C= .(3)第2次实验中,电流随时间变化的i-t曲线应该是图(丁)中的虚线(选填“b”“c”或“d”),判断依据是 .2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．关于静电场的描述正确的是A．电势降低的方向就是电场线方向B．沿着电场线方向电场强度一定减小C．电场中电荷的受力方向就是电场强度的方向.D．电场中电场强度为零的地方电势不一定为零2．2019年1月3日上午10点26分，“嫦娥四号”探测器在月球背面成功软着陆图示为“嫦娥四号”探测器奔月过程中某阶段的运动示意图，“嫦娥四号”探测器沿椭圆轨道Ⅰ运动到近月点P处变轨进入圆轨道Ⅱ，其在圆轨道Ⅱ上做圆周运动的轨道半径为r、周期为T。

专题十六电学实验高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视．高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验．要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．高考物理实验题具有以下几个特点：1．重视对实验操作能力的考查．如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等．2．重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数．3. 设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力．4．电学实验在高中阶段所占比例较大，是实验考查的重点，各地高考实验题中必有电学实验题．对物理实验的考查通常是以独立题型出现，在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验．一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主；另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新，考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力．预测高考电学实验题：以电流、电压的测量为基本测量的设计性电学实验，涉及实验电路和方法的设计、实验原理的迁移、实验器材的选择、电路实物连线及图象法处理实验数据等，分值较多，能力要求较高，命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等．知识点一、测量读数类仪器使用1．电流表、电压表(1)电流表、电压表使用时量程选择的规则:根据被测电流或电压值的大小选择量程.测量时最好使指针偏转超过所选量程的2/3,至少超过1/2.在不知道被测电流或电压大小的情况下,应选用电表的较大量程,然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.(2)读数方法:读数时应使视线垂直于刻度盘表面.凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读.2．电阻箱电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读．如图所示的电阻箱的阻值为84580.2 Ω.3．多用电表(1)使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数．(2)使用欧姆挡时，注意以下几个方面：①用多用电表测电阻时,测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围为测量的有效范围,否则要变换倍率.②每更换一次倍率，都要重新进行欧姆调零.③由于欧姆挡表盘刻度不均匀,难于估读,测量结果只需取两位有效数字.计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率.④测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开.⑤多用电表使用完毕后,应将选择开关拨离欧姆挡,旋至OFF挡或交流电压最高挡上.特别提醒：要区分开“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，调整的是欧姆挡的调零旋钮．知识点二、电学实验1．电路设计及仪器选取原则正确地选择仪器和设计实验电路,有一定的灵活性,应遵循以下几个基本原则:(1)正确性．(2)安全性．(3)方便性．(4)精确性．2．“伏安类”实验中电流表的内、外接法【特别提醒】在R V、R A均不知的情况下,可采用试触法.如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法.3．滑动变阻器的接法(1)若符合下列情况之一,则滑动变阻器必须接成分压式.①要求电表能从零开始读数;②要求电表能有较大的调节范围;③当待测电阻R x≫R(滑动变阻器的最大阻值)时.(2)当待测电阻R x≪R(滑动变阻器的最大阻值)时,既可接成分压式、也可接成限流式.知识点三、实验误差1．偶然误差和系统误差从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种.(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.(2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.2．有效数字(1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数.(2)确定有效数字时，应注意以下问题：①有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关.②关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时,计入有效数字.③乘方不算有效数字;比如3.020×10－3 m/s中的－3不是有效数字,10也不是.3．减小实验误差的方法(1)多次测量求平均值．(2)累积法．(3)图象法．知识点四、创新实验1.创新实验方案的设计,一般应遵循以下四条原则(1)科学性原则．(2)可靠性原则．(3)方便性原则．(4)准确性原则．2．设计性实验的设计思路知识点五、控制电路的设计技巧1．滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：(1)要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)；(2)被控制电路的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R0时；(3)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时；(4)若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时．2．若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻R L 与滑动变阻器的最大值R0接近或R L略小于R0，则应该采用限流式接法．测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法．知识点六、电学仪器的选择技巧电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便，器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材．具体如下：1．电源的选择：一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．2．电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右，以减小读数的偶然误差，提高精确度．3．变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小．高频考点一基本仪器使用与读数电学实验中的“两尺”与“三表”(1)游标卡尺(2)螺旋测微器(千分尺)读数方法：①测量值＝固定刻度读数＋0.01 mm×可动刻度读数(一定要估读)．②读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否已经露出．(3)电流表和电压表(4)多用电表(欧姆表)①使用a．机械调零：检查表针是否停在左端的“0”位置；b．选取适当倍率挡；c．欧姆调零：两表笔相接，检查表针是否停在右端的“0”位置；d．把两表笔分别与待测电阻两端相接，欧姆表的读数乘以倍率即被测电阻的阻值；e．实验结束后，将表笔拔出，并将选择开关旋至OFF挡或交流电压最高挡．②注意事项a．测量电阻时，待测电阻要与其他电路元件断开，两手不要接触待测电阻两端；b．选择好倍率挡后要进行欧姆调零，且每换一次倍率挡要“调零”一次；c．测量电阻时，若指针偏角过小，换较大倍率挡；若指针偏角过大，换较小倍率挡；d．读数＝示数×倍率．例1．下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数分别为__________；________；________.【解析】在图甲中，主尺读数为42 mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是50分度的，所以读数为42 mm＋5×0.02 mm＝42.10 mm；在图乙中，主尺读数为63 mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是20分度的，所以读数为63 mm＋6×0.05 mm＝63.30 mm；在图丙中，主尺读数为29 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是10分度的，所以读数为29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm.【答案】42.10 mm63.30 mm29.8 mm【变式探究】如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示．(1)若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为________V．若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为________V.(2)若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为________A．若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为________A.【解析】对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V，当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V；对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取0～3 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A.【答案】(1)1.688.4(2)0.46 2.30【举一反三】(1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，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的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示．为使测量比较精确，应将选择开关旋到________(选填“×1”、“×10”、“×1 k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量．(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，R g 为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值R x的关系式为________；(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3 V的电压表内阻．该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1 k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图中________(选填“A”或“B”)方式连接．在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图甲所示，读数为______ Ω，这时电压表的读数为如图乙所示．若该欧姆挡内阻为24 kΩ，则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为______V(计算结果保留两位有效数字)．【解析】(1)②将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件D，使指针对准电阻的“0”刻度线；③指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换“×10”挡．(2)根据图乙，多用电表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，则有：I＝ER g＋R0＋R x＋r.(3)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；欧姆表的读数为：30×1 kΩ＝30 kΩ，电压表的读数为：1.60 V．由题意知欧姆表的内阻为24 kΩ，与电压表的内阻30 kΩ串联，由欧姆定律可知：E＝I(R＋r)＝1.6030 000×(2.4×104＋3×104) V≈2.9 V.【答案】(1)D“×10”(2)I＝ER g＋R0＋R x＋r(3)A30 k 2.9高频考点二以测电阻为核心的电学实验1．最常用的电阻测量方法(1)“伏安法”有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”．(2)“安安法”电压表不能用或没有电压表的情形下，若知道电流表内阻，可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法”．(3)“伏伏法”电流表不能用或没有电流表的情况下，若知道电压表内阻，可以将电压表当作电流表使用，即选择“伏伏法”．(4)“伏安加R法”在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的要求，加保护电阻的方法就应运而生，“伏安加R法”又叫做“加保护电阻法”．(5)滑动变阻器限流式、分压式接法的选择①当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时，应采用分压式接法；②当题中要求测量精确度高且调节范围大时，一般用分压式接法；③当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时，一般用分压式接法；④负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多，且电压、电流不要求从零可调时，一般用限流式接法；⑤两种接法均可使用时，优先用限流式接法(节能)．(6)电表的“三用”：如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．2．最为精确的电阻测量方法——等效替代法(1)电流等效替代(2)电压等效替代3．电表内阻测量最常用的方法——半偏法(1)用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测<R 真．(2)若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，且R测>R真.例2．某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20 Ω)材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干．他们的实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F．断开开关，拆除电路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d ＝________mm ；(2)实验中电流表应选择________(选填“A 1”或“A 2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据，绘出了如图丙所示的R －L 关系图线，图线在R 轴的截距为R 0，在L 轴的截距为L 0，再结合测出的电阻丝直径d ，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)．【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5 mm ，可动刻度是22.6×0.01 mm ＝0.226 mm ，金属丝直径d ＝0.5 mm ＋0.226 mm ＝0.726 mm.(2)电路中最大电流约为I ＝ER 电阻丝＋r ＝320＋1 A≈0.14 A ，不到0.6 A 的四分之一，如果使用电流表A 2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R 总＝R ＋R 电阻丝＝R ＋ρL S＝R ＋ρL π(d 2)2＝R ＋ρ4L πd 2， 由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R 总＝R 0，则R ＋ρ4L πd 2＝R 0，R ＝R 0－ρ4L πd 2，图象斜率的绝对值|k |＝R 0L 0＝4ρπd 2，则电阻率ρ＝πd 2R 04L 0. 【答案】(1)0.726(0.725～0.727) (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0【变式探究】待测电阻R x 的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A ．电流表A 1(量程为150 mA ，内阻约为10 Ω)B ．电流表A 2(量程为20 mA ，内阻r 2＝30 Ω)C ．电压表V(量程为15 V ，内阻约为3 000 Ω)D ．定值电阻R 0＝100 ΩE ．滑动变阻器R 1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 AF ．滑动变阻器R 2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 AG ．电源，电动势E ＝4 V(内阻不计)H ．电键S 及导线若干(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不小于其量程的三分之一，请从所给的器材中选择合适的实验器材：__________________________(均用器材前对应的序号字母填写)；(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量R x 的最佳实验电路图并标明元件符号；(3)待测电阻的表达式为R x ＝____________，式中各符号的物理意义为___________________________________________．【解析】(1)由于电源电动势为4 V ，电压表V 量程为15 V ，测量中电压表示数达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可将电流表A 2与定值电阻R 0串联当作电压表与电流表A 1配合使用，用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表A 1采用外接法，改装的电压表量程为20 mA×130 Ω＝2.6 V ，两个滑动变阻器最大阻值均为5 Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为0.8 A ，故滑动变阻器只能选择R 1，经过估算当电流表A 1满偏时，电流表A 2也正好满偏，非常匹配，满足电表读数不小于其量程的三分之一．故器材选择ABDEGH.(2)如图所示(3)待测电阻R x ＝I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2，其中，I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值．【答案】(1)ABDEGH (2)见解析图 (3)I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2 I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值【举一反三】某同学利用右图所示电路测量量程为2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R (最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．实验步骤如下①按电路原理图连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)根据电路图将下图中实物图连线．(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100 μA B．250 μAC．500 μA D．1 mA【解析】(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则R V＝4R＝2 520 Ω.(4)电压表的满偏电流I g＝UR V＝2.52 520A≈1 mA，故选项D正确．【答案】(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D 高频考点三测量电源电动势和内阻1．电源电动势和内阻的测量方法任何一种实验方法．一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点．2．数据处理利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解．当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量．例3．某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V的某电源的电动势和内阻，实验室可供选择的实验器材如下．A．电压表V1(0～3 V，R V1＝10 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，R V2＝50 kΩ)C．电流表A1(0～3 mA，R g＝100 Ω)D．电流表A2(0～3 A，内阻约为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～10 Ω)F．滑动变阻器R2(0～1 000 Ω)G．定值电阻R3＝0.5 ΩH．定值电阻R4＝10 ΩI．开关S以及导线若干回答下列问题：(1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选______(填器材前的序号)，为了操作方便，滑动变阻器应选________(填器材前的序号)，通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大，该小组的同学想将电流表A 1改装成量程合适的电流表，则应将电流表A 1与定值电阻________(填器材前的序号)________(填“串”或“并”)联，改装后的电流表的量程应为________A ；(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图甲所示的虚线框内；(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表A 1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的U －I 图象如图乙所示，则该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(结果保留两位小数)【解析】(1)电源的电动势约为3 V ，电压表应选A ，为方便实验操作，滑动变阻器应选E ，它的阻值范围是0～10 Ω，电路中最小电流约为0.3 A ，为了扩大电流表A 1的量程，应与A 1并联一个小电阻R 3，改装电流表的满偏电流I ＝I g ＋I g R g R 3＝0.003 A ＋3×10－3×1000.5A ＝0.603 A ； (2)电路图如图所示；(3)分析可知，改装后电流表的量程是电流表A 1量程的201倍，图线在纵轴上的截距等于电源的电动势，由题图乙读出电源的电动势为E＝2.96 V，图线斜率的绝对值表示电源内阻r，故r＝2.96－2.12201×2.5×10－3Ω＝1.67 Ω.【答案】(1)A E G并0～0.603(2)见解析图(3)2.96 1.67【变式探究】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻．①按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．②排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图．由I1－I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【解析】①用多用电表的电压挡测U ab≠0，说明两表笔与电源两极间为通路，问题出在a、b′之间的含有电键的电路部分；若U aa′≠0，说明aa′导线断路，若U aa′＝0，说明导线bb′断开．②由于I2≫I1，故可将I2视为干路电流，则有I1(R1＋r1)＝E－I2(r＋R0)则I1＝ER1＋r1－r＋R0R1＋r1·I2，故从图线的截距和斜率可求得E＝1.4 V，r＝0.5 Ω。

热点15电学基础实验热考题型“电阻的测量”是高中教材中一个重要的学生实验,一直是高考物理实验考查的热点。

电阻的测量实验能全面考查电学中电压表、电流表的使用与读数,欧姆表的原理及应用,电路的选择,实验方法的选择,实验数据的处理方法等。

虽然该实验题目年年翻新,角度也经常变化,但实验试题中涉及的基本知识和实验技能的要求仍然立足于教材实验,即运用已学过的原理解决新的问题。

题型一测电阻或金属的电阻率1.一细而均匀的导电材料,截面为同心圆环,如图a所示,此材料长约3cm,电阻约为100Ω,已知这种材料的电阻率为ρ。

欲测量该样品的内径,但内径太小,无法直接测量。

现提供以下实验器材:A.20分度的游标卡尺;B.螺旋测微器;C.电流表A1(量程0~50mA,内阻r1=100Ω);D.电流表A2(量程0~100mA,内阻r2约为40Ω);E.滑动变阻器R(0~10Ω,额定电流2A);F.直流电源E(电动势为12V,内阻很小);G.上述导电材料R2(长约为3cm,电阻约为100Ω);H.开关一只,导线若干。

请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图b所示,其示数L=cm,用螺旋测微器测得该样品的外径如图c所示,其示数D=mm。

(2)在所给的方框中画出设计的实验电路图,并标明所选择器材的物理量符号。

(3)用已知的物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d=。

答案(1)3.015 3.205(2)图见解析(3)√D2-4ρL(I2-I1)πI1r1解析(1)由游标卡尺主尺读得30mm,游标尺上第3条刻度线与主尺刻度线对齐,则该样品的长度L=30mm+0.15mm=30.15mm=3.015cm。

螺旋测微器固定刻度上分度值为0.5mm,可动刻度每旋转一圈,测微螺杆前进或后退0.5mm,由固定刻度读得3mm,由可动刻度读得0.205mm,该样品的外径为3mm+0.205mm=3.205mm。

2020人教高考物理：电学实验二轮练习附答专题：电学实验1、如图甲为多用电表的电路原理图．已知选用的电流表内阻R g＝10 Ω、满偏电流I g＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数值没有标出．(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为6.9_mA；选择开关接3时其读数为173_V(171～175_V均可)．(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，某同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为150_Ω.③计算得到多用电表内电池的电动势为1.5 V．(保留2位有效数字)2、(2019·四川攀枝花统考)要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：A．待测电压表V(量程3 V，内阻几千欧)B．电流表A(量程3 A，内阻0.01 Ω)C．定值电阻R(阻值2kΩ，额定电流50 mA)D．蓄电池E(电动势略小于3 V，内阻不计)E．多用电表F．开关K1、K2，导线若干有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：(1)首先，用多用电表进行粗测，选用×100倍率，操作方法正确。

若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，则测量的结果是________ Ω。

(2)为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图所示的乙、丙实验电路，你认为其中较合理的电路图是________。

其理由是_____________________________________________________________。

(3)在图丁中，根据你选择的电路把实物连接好。

(4)用你选择的电路进行实验时，请简述实验步骤：______________________________________________________________________________；(5)用上述所测量的符号表示电压表的内阻R V＝______________。

电学实验专项训练(时间:45分钟满分:100分)题型专项能力训练第51页1.(16分)(2019·天津卷)测定长金属丝的电阻率。

(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是mm。

(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。

这段金属丝的电阻R x约为100 Ω,画出实验电路图,并标明器材代号。

电源E(电动势10 V,内阻约为10 Ω)电流表A1(量程0~250 mA,内阻R1=5 Ω)电流表A2(量程0~300 mA,内阻约为5 Ω)滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流2 A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式R x=。

从设计原理看,其测量值与真实值相比(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。

答案:(1)0.200(0.196~0.204均可)(2)如图所示(3)I1R1I2-I1相等解析:(1)螺旋测微器的固定刻度尺上没有漏出第一条半毫米刻度线,可动刻度的示数为20.0×0.01 mm=0.200 mm,即为最后读数。

(2)本实验是测金属丝电阻,给出的实验器材中没有电压表而有两个电流表,没有定值电阻或电阻箱,不能用电流表改装成电压表使用,故首先要考虑利用电流表A1(因为内阻已知)作为电压表使用,即设计电路时电流表A1与待测电阻要并联,而电流表A2放在测量电路的干路上。

在控制电路的设计时,滑动变阻器选用分压式接法能有效防止电流表被烧坏,并能最大限度地扩大调节范围。

(3)由答案电路图可知待测电阻两端的电压即为电流表A1的电压为U=I1R1,待测电阻的电流为I=I2-I1,故待测电阻R x=UI =I1R1I2-I1;仅从电路的设计原理来看,测量待测电阻的电压和电流都是准确的,故测量值和真实值相等。

2.(16分)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻。

第15讲电学实验构建网络·重温真题1．电学实验知识框架2．洞悉重要电学实验的考点1．(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。

(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________ mm。

(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。

这段金属丝的电阻R x约为100 Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。

电源E(电动势10 V，内阻约为10 Ω)电流表A1(量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω)电流表A2(量程0～300 mA，内阻约为5 Ω)滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式R x＝________。

从设计原理看，其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。

答案(1)0.200(0.196～0.204均可)(2)图见解析(3)I1R1I2－I1相等解析(1)d＝20.0×0.01 mm＝0.200 mm。

(2)本题要测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的满偏电压U A1＝I m R1＝1.25 V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。

(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时，通过R x的电流为I＝I2－I1，R x两端电压U＝I1·R1，故R x＝UI＝I1R1I2－I1。

不考虑读数误差，从设计原理看，测量值等于真实值。

2．(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA 的电流表。

该同学测得微安表内阻为1200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。

然后利用一标准毫安表，根据图a所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。

专题能力训练15电学实验(时间:45分钟满分:100分)专题能力训练第37页1.(14分)(1)图甲是多用电表的简化电路图,作为电压表使用时,选择开关应接;甲作为欧姆表使用时,选择开关应接。

(均选填“1”“2”或“3”)使用多用电表时,电流一定从(选填“A”或“B”)端流入多用电表。

(2)利用多用电表和电阻箱测量一电源的电动势和内阻的电路如图乙。

调节电阻箱,记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I,作出R- 1I的图线如图丙所示。

由图丙可求得电动势E=V,内阻r=Ω。

(结果均保留2位有效数字)如果忽略偶然误差,本实验测得的E测、r测与真实值比较:E测E真,r测r真。

(均选填“<”“=”或“>”)乙丙答案:(1)32A(2)2.9(2.8~3.0)1.2(1.1~1.3)=>解析:(1)由题图甲可知,作为电压表使用时,选择开关应接位置3;作为欧姆表使用时,选择开关应接2,内部电源被接通,可测量电阻;使用时,电流一定从红表笔流入,即从A端流入。

(2)根据闭合电路欧姆定律,E=IR+Ir,则R=1E-r,可知图线斜率表示电动势,在纵轴上截距I=2.9 V,r=1.2 Ω。

将多用电表的内阻等效到电源的内的绝对值表示内阻,则E=k=(6+1.2)Ω2.5A-1部,则测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,所以内阻测量值偏大。

当电阻箱阻值无穷大时,电流表分压可以忽略,故本实验中电动势的测量准确。

2.(16分)电动自行车具有环保、节能、便捷等优点,但电动自行车的电池用久以后性能会下降,表现之一为电池的电动势变小,内阻变大。

某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电,取下四块电池,分别标为A、B、C、D,测量它们的电动势和内阻。

甲乙丙(1)用多用电表直流电压“50 V”挡测量每块电池的电动势。

测量电池A时,多用电表的指针如图甲所示,其读数为 V。

(2)用图乙所示的电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r,图中R0为保护电阻,其阻值为5 Ω。

2020年高考物理二轮热点专题训练----《电学实验》1．下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数分别为__________；________；________.【解析】在图甲中，主尺读数为42 mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是50分度的，所以读数为42 mm＋5×0.02 mm＝42.10 mm；在图乙中，主尺读数为63 mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是20分度的，所以读数为63 mm＋6×0.05 mm＝63.30 mm；在图丙中，主尺读数为29 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是10分度的，所以读数为29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm.【答案】42.10 mm63.30 mm29.8 mm2.如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示．(1)若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为________V．若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为________V.(2)若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为________A．若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为________A.【解析】对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V，当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V；对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取0～3 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A.【答案】(1)1.688.4(2)0.46 2.303.某同学用以下器材接成如图甲所示的电路，并将原微安表盘改成如图乙所示的欧姆表盘，成功地改装了一个简易的“R×1 k”的欧姆表，使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10～20 kΩ范围内的电阻时精确度令人满意，表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一半处.所供器材如下：A.满偏电流I g＝100 μA的微安表一个B.电动势E＝1.5 V，电阻可忽略不计的电池C.阻值调至14 kΩ的电阻箱RD.红、黑测试表笔和导线若干(1)根据题中信息可知原微安表的内阻R g＝________ Ω.(2)在图甲电路的基础上，不换微安表和电池，图乙的刻度也不改变，仅增加1个电阻，就能改装成“R×1”的欧姆表.要增加的电阻应接在________之间(填a、b、c)，电阻阻值为________.(保留两位有效数字)(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图.【答案】(1)1 k(2)a、c15 Ω(3)见解析图【解析】(1)根据“使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10～20 kΩ范围内的电阻时精确度令人满意”说明在测阻值在10～20 kΩ的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中间附近，由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻，即表内总电阻约为R总＝15 kΩ.当表笔短接时，电流满偏，根据欧姆定律有：I g＝ER＋R g，代入E、R、I g的值可得R g＝1 kΩ.(2)要把原表改装成“R×1”的欧姆表，就要减少表的内阻，依题意，显然只有在ac之间并联一个小电阻R′，才能使表内总电阻等于中值电阻R并＝15 Ω.根据R并＝R′(R＋R g)R′＋R＋R g，代入R以及R g的数值可计算得R′≈15 Ω.(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图如图所示.4.某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20 Ω)材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干．他们的实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R 和接入电路的电阻丝长度L ；E ．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R 和接入电路的电阻丝长度L .F ．断开开关，拆除电路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d ＝________mm ；(2)实验中电流表应选择________(选填“A 1”或“A 2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据，绘出了如图丙所示的R －L 关系图线，图线在R 轴的截距为R 0，在L 轴的截距为L 0，再结合测出的电阻丝直径d ，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)．【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5 mm ，可动刻度是22.6×0.01 mm ＝0.226 mm ，金属丝直径d ＝0.5 mm ＋0.226 mm ＝0.726 mm.(2)电路中最大电流约为I ＝ER 电阻丝＋r ＝320＋1 A≈0.14 A ，不到0.6 A 的四分之一，如果使用电流表A 2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R 总＝R ＋R 电阻丝＝R ＋ρL S ＝R ＋ρL π(d 2)2＝R ＋ρ4L πd 2， 由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R 总＝R 0，则R ＋ρ4L πd 2＝R 0，R ＝R 0－ρ4L πd 2，图象斜率的绝对值|k |＝R 0L 0＝4ρπd 2，则电阻率ρ＝πd 2R 04L 0. 【答案】(1)0.726(0.725～0.727) (2)A 1 (3)πd 2R 04L 05.一只小灯泡，额定功率为0.75 W ，额定电压值已模糊不清.A 小组的同学想测定其额定电压值，于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为3 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U ＝PR ＝1.5 V .B 小组同学认为A 小组测量方法有误，他们利用下面可供选择的器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压，并根据测量数据来绘制灯泡的U －I 图线，进而找到灯泡的额定电压.A.电压表V(量程3 V ，内阻约3 kΩ)B.电流表A 1(量程1 500 mA ，内阻约0.02 Ω)C.电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 Ω)D.滑动变阻器R1(0～10 Ω)E.滑动变阻器R2(0～100 Ω)F.电源E(电动势4.0 V，内阻不计)G.开关S和导线若干H.待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在实验过程中，B小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，在下面所给的虚线框中画出实验的电路原理图.上述器材中，电流表选________(选填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选________(选填“R1”或“R2”).(2)当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，灯泡功率已超过额定功率，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面表格中.(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________ V；显然这一结果大于1.5 V，究其原因是________________________________.【答案】(1)见解析图A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6均可)灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)【解析】(1)题目表格中电流最大310 mA，考虑测量的精确度，故电流表选择A2；要描绘小灯泡的U－I图象，电压要从零开始连续调节，故滑动变阻器用分压式接法，选择小量程的变阻器方便操作，故变阻器选择R1；电路如图所示.(2)小灯泡的U－I图象如图所示：(3)小灯泡的额定功率为0.75 W；当电压为2.5 V时，电流为0.3 A，此时电功率为：P ＝UI＝2.5×0.3 W＝0.75 W，恰好等于额定功率，故额定电压为2.5 V；显然这一结果大于1.5 V，究其原因是灯泡电阻随着温度的升高而变大.6.待测电阻R x的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A．电流表A1(量程为150 mA，内阻约为10 Ω)B．电流表A2(量程为20 mA，内阻r2＝30 Ω)C．电压表V(量程为15 V，内阻约为3 000 Ω)D．定值电阻R0＝100 ΩE．滑动变阻器R1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 AF ．滑动变阻器R 2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 AG ．电源，电动势E ＝4 V(内阻不计)H ．电键S 及导线若干(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不小于其量程的三分之一，请从所给的器材中选择合适的实验器材：__________________________(均用器材前对应的序号字母填写)；(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量R x 的最佳实验电路图并标明元件符号；(3)待测电阻的表达式为R x ＝____________，式中各符号的物理意义为___________________________________________．【解析】(1)由于电源电动势为4 V ，电压表V 量程为15 V ，测量中电压表示数达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可将电流表A 2与定值电阻R 0串联当作电压表与电流表A 1配合使用，用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表A 1采用外接法，改装的电压表量程为20 mA×130 Ω＝2.6 V ，两个滑动变阻器最大阻值均为5 Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为0.8 A ，故滑动变阻器只能选择R 1，经过估算当电流表A 1满偏时，电流表A 2也正好满偏，非常匹配，满足电表读数不小于其量程的三分之一．故器材选择ABDEGH.(2)如图所示(3)待测电阻R x ＝I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2，其中，I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值．【答案】(1)ABDEGH (2)见解析图 (3)I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值 7.某同学利用如图所示的电路，测定一个自感系数很大的线圈L 的直流电阻R L ，实验室提供下列器材：①待测线圈L ，阻值约为2 Ω，额定电流为2 A②电流表A 1量程为0.6 A ，内阻r 1为0.2 Ω③电流表A 2量程为3 A ，内阻r 2约为0.2 Ω④变阻器R 1阻值为0～10 Ω，变阻器R 2阻值为0～1 kΩ⑤电池 E ，电动势为9 V ，内阻很小⑥定值电阻 R 3＝10 Ω，R 4＝1 000 Ω⑦开关S 1、S 2要求实验时，改变变阻器的阻值，待电路稳定时，可使在尽可能大的范围内测得多组A 1表、A 2表的读数I 1、I 2，利用I 2－I 1的图象，求出电感线圈的电阻.(1)实验中定值电阻应选用________，变阻器应选用________.(填代号)(2)I 2－I 1对应的函数关系式为__________.(选用题干所给出的物理符号表示)(3)实验结束时应先断开开关________，后断开开关________.(4)由I 2－I 1图象得出I 2I 1的平均值为6.0，则电感线圈的直流电阻为________.(结果保留3位有效数字)【答案】(1)R 3 R 1 (2)I 2＝R L ＋R 3＋r 1R L I 1 (3)S 2 S 1 (4)2.04 Ω 【解析】(1)采用已知内阻的小量程电流表A 1替代电压表测量电压，需要串联一个大于等于R ＝2×20.6Ω－0.2 Ω≈6.5 Ω的定值电阻，所以实验中定值电阻应选用阻值为10 Ω的R 3， 要用分压电路，选择较小的滑动变阻器，滑动变阻器应选用阻值为0～10 Ω的R 1.(2)由I 1(R 3＋r 1)＝(I 2－I 1)R L ，得：I 2I 1＝R L ＋R 3＋r 1R L ，所以：I 2＝R L ＋R 3＋r 1R LI 1 (3)实验结束时为防止烧坏电路，应先断开开关S 2 ，将电感线圈与A 1断开，然后再断开S 1.(4)由I 2＝R L ＋R 3＋r 1R L I 1，代入数据得：R L ＝R 3＋r 15＝10＋0.25Ω＝2.04 Ω. 8.某同学利用右图所示电路测量量程为2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R (最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E (电动势3 V)，开关1个，导线若干．实验步骤如下①按电路原理图连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S ；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V ，记下电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R 1”或“R 2”)．(2)根据电路图将下图中实物图连线．(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100 μA B．250 μAC．500 μA D．1 mA【解析】(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则R V＝4R＝2 520 Ω.(4)电压表的满偏电流I g＝UR V＝2.52 520A≈1 mA，故选项D正确．【答案】(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D9.某同学为了测量金属热电阻在不同温度下的阻值，设计了如图甲所示的电路，其中R0为电阻箱，R x为金属热电阻，电压表可看做理想电表，电源使用的是稳压学生电源(内阻不计)，实验步骤如下：①按照电路图连接好电路②记录当前温度t③将单刀双掷开关S与1闭合，记录电压表读数U，电阻箱阻值R1④将单刀双掷开关S 与2闭合，调节变阻箱使电压表读数仍为U ，记录电阻箱阻值R 2 ⑤改变温度，重复② ～ ④的步骤(1)则该金属热电阻在某一温度下的阻值表达式为：R x ＝________，根据测量数据画出其电阻R x 随温度t 变化的关系如图乙所示；(2)若调节电阻箱阻值，使R 0 ＝ 120 Ω，则可判断，当环境温度为________时，金属热电阻消耗的功率最大.【答案】(1)R 1R 2 (2)20 ℃【解析】(1)设电源电压为E ，则将单刀双掷开关S 与1闭合时，U R x ＝E －UR 1；单刀双掷开关S 与2闭合时：E －U R x ＝UR 2；联立解得：R x ＝R 1R 2；(2)金属热电阻消耗的功率最大时，此时金属热电阻的值等于电阻箱的阻值，即R x ＝R 0 ＝ 120 Ω，根据电阻－时间关系可知：R x ＝t ＋100，当R x ＝120 Ω时，t ＝20 ℃.10.某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V 的某电源的电动势和内阻，实验室可供选择的实验器材如下．A ．电压表V 1(0～3 V ，R V1＝10 kΩ)B ．电压表V 2(0～15 V ，R V2＝50 kΩ)C ．电流表A 1(0～3 mA ，R g ＝100 Ω)D ．电流表A 2(0～3 A ，内阻约为0.5 Ω)E ．滑动变阻器R 1(0～10 Ω)F ．滑动变阻器R 2(0～1 000 Ω)G ．定值电阻R 3＝0.5 ΩH．定值电阻R4＝10 ΩI．开关S以及导线若干回答下列问题：(1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选______(填器材前的序号)，为了操作方便，滑动变阻器应选________(填器材前的序号)，通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大，该小组的同学想将电流表A1改装成量程合适的电流表，则应将电流表A1与定值电阻________(填器材前的序号)________(填“串”或“并”)联，改装后的电流表的量程应为________A；(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图甲所示的虚线框内；(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表A1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的U－I图象如图乙所示，则该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位小数)【解析】(1)电源的电动势约为3 V，电压表应选A，为方便实验操作，滑动变阻器应选E，它的阻值范围是0～10 Ω，电路中最小电流约为0.3 A，为了扩大电流表A1的量程，应与A1并联一个小电阻R3，改装电流表的满偏电流I＝I g＋I g R gR3＝0.003 A＋3×10－3×1000.5A＝0.603 A；(2)电路图如图所示；(3)分析可知，改装后电流表的量程是电流表A1量程的201倍，图线在纵轴上的截距等于电源的电动势，由题图乙读出电源的电动势为E＝2.96 V，图线斜率的绝对值表示电源内阻r，故r＝2.96－2.12201×2.5×10－3Ω＝1.67 Ω.【答案】(1)A E G并0～0.603(2)见解析图(3)2.96 1.6711.某同学用如图所示电路进行实验，测定电源电动势、电压表内阻及电流表量程.器材如下：电源E(电动势大小、内阻未知)；电流表G(总刻度30小格，量程未知，内阻不计)；电阻箱R(0～9 999.9 Ω)；电压表V(0～3 V)；单刀双掷开关S及导线若干.实验步骤如下：a.单刀双掷开关S接1，调节电阻箱阻值，使电流表满偏(指针偏转30格)，读出此时电阻箱阻值为800.0 Ω.b.继续调节电阻箱阻值，当电流表半偏(指针偏转15格)时，读出电阻箱阻值为1 800.0 Ω.c.开关S接2，把电阻箱阻值调为0，读出此时电流表指针偏转10格，电压表示数2.80 V.请回答下列问题：(1)开关S闭合前应把电阻箱阻值调为________；(填“最大值”或“最小值”)(2)由以上测量数据可推算得到电压表内阻R V＝________ Ω，电流表量程为________ mA，电源电动势E＝________ V；(3)若电流表和电阻箱中只有一个断路；该同学利用电路中的电压表来检查故障，具体做法为：开关S断开，用一根导线一端连接2，则另一端应接电路________点(填“a”或“b”).判断依据是____________________________.【答案】(1)最大值(2)2 800 3.0 3.0(3)b若电压表有读数，则故障为电阻箱断路；若电压表无读数，则故障为电流表断路【解析】(1)为了让电流由最小值开始调节，故应将电阻箱的阻值调为最大值；(2)设每一格代表电流为I，当开关接1时，电流表满偏时有：30I＝Er＋800半偏时有：15I＝Er＋1 800而电阻箱电阻为零时有：10I＝ER V＋r，U＝10IR V联立解得：R V＝2 800 Ω；I＝1×10－4 A；E＝3.0 V；则可知电流表量程为30I＝3.0 mA.(3)电路断开，一根导线一端连接2，则另一端应接电路b点，可将电压表与G串联接到电源两端，若电压表有读数，则故障为电阻箱断路；若电压表无读数，则故障为电流表断路.12.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω，R随t的升高而增大，实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度．实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1、t2、…和电流表的相应示数I1、I2、….然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1、I2、…，分别记下电阻箱相应的示数R1、R2、….(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用________．A．量程0～100 mA，内阻约2 ΩB．量程0～0.6 A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 Ω调节至10.0 Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是________．①将旋钮a由“0”旋转至“1”②将旋钮b由“9”旋转至“0”③将旋钮c由“9”旋转至“0”(3)实验记录的t和R的数据见下表请根据表中数据，在下图的方格纸上作出R－t图线．由图线求得R随t的变化关系为R＝________Ω.【解析】(1)电路中电源电动势为1.5 V，金属电阻的阻值约为10 Ω，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω，电流在0.075～0.15 A，则电流一般在0.1 A以内调整，为使电流读数更准确，应选用量程0～100 mA的电流表．(2)调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各旋钮的正确操作顺序是①②③(或①③②)．(3)R－t图象如图所示由R－t图象知，R＝0.04t＋8.8 Ω.【答案】(1)A(2)①②③(或①③②)(3) 0.04t＋8.813.某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系，可用的器材如下：电源(电动势为3 V，内阻为1 Ω)、电键、滑动变阻器(最大阻值为20 Ω)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干.(电压表和电流表均视为理想电表)(1)实验中得到了小灯泡的U －I 图象如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而________.(选填“增大”“减小”或“不变”)(2)根据图甲，在图乙中把缺少的导线补全，连接成实验的电路.(3)若某次连接时，把AB 间的导线误接在AC 之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡获得的最小功率是________ W.(计算结果保留2位有效数字)【答案】(1)增大 (2)见解析图 (3)0.33【解析】(1)根据欧姆定律R ＝UI知，小灯泡的电阻随电压增大而增大.(2)由图甲可知，电压从零开始调节的，因此滑动变阻器采用的是分压式接法，由于灯泡电阻较小，因此电流表需要外接，由此可正确连接实物图如图所示：(3)由电路图可知，把AB间的导线误接在AC之间时，滑动变阻器左右两部分电阻丝并联然后与灯泡串联，当滑动变阻器并联电阻最大，即滑片位于中点时，电路总电阻最大，通过灯泡的电流最小，灯泡功率最小，此时滑动变阻器并联阻值为5 Ω，此时等效电源内阻为6 Ω，在同一坐标系内作出电源的U－I图象如图所示，由图象可知，灯泡两端电压U＝0.95 V，电流I＝0.35 A，灯泡实际功率P＝UI＝0.95×0.35 W≈0.33 W.14.某校进行实验电路设计比赛，实验台上备有下列器材：A．电压表V1(量程约2 V，内阻约1 kΩ)B．电压表V2(量程为6 V，内阻为2 kΩ)C．电流计G(量程为3 mA，内阻约500 Ω)D．电流表A(量程为0.6 A，内阻为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～15 Ω，0.5 A)F．滑动变阻器R2(0～1 kΩ，0.1 A)G．电阻箱R3(0～999.9 Ω，0.1 A)H．电阻箱R4(0～9 999.9 Ω，0.2 A)I．电源(6 V,0.5 A)J．开关、导线若干(1)利用以上器材在下图中虚线框内设计最佳测量电路，要求既能确定电压表V1的量程，又能尽量准确地测定其内阻，在图中标明选用器材的符号．图中滑动变阻器R应选择________(填写元件符号).(2)(多选)若已知电压表V1量程为2 V，则下列实验小组设计的电路图中，能用来测定电压表V1的内阻且设计合理的是________．【解析】(1)分压电路中，在额定电流允许的前提下选择阻值较小的滑动变阻器更方便调节，因此选择R1.给定器材中电阻箱R4的最大阻值约为电压表V1内阻的10倍，因此最简测量电路为半偏法电路，如图所示．由于待测电压表V1量程未知，不能读数，要确定V1的量程，需在半偏法电路两端并联电压表V2以便读取总电压U，这样既不影响半偏法实验测量，同时又可以测出测量电路两端电压，保证此电压在调整电阻箱和滑动变阻器时保持不变，以减小实验误差．(2)若电压表V1量程已知，则可采用伏安法直接测量，电压表额定电流约为I V＝21 000 A ＝2 mA，可用电流计G测量电流，电压则由V1读取，滑动变阻器阻值R1远小于测量电路总电阻，应采用分压电路，选项A中电路图设计合理；选项B中，滑动变阻器用R2接成限流电路，R2接入电路中的阻值最大时，每1 kΩ电阻的电压约为62.5V＝2.4 V，超过V1量程，不合理；选项C 中V 2与V 1串联，可将V 2当电流表使用，满偏电流I V2＝62 000 A ＝3 mA ，与电流计G 量程相同，且R 2接入电路中的阻值最大时，每1 kΩ电阻的电压约为64 V ＝1.5 V ，设计合理；同理，选项D 中V 2与V 1并联，V 2多余且只能测量电压，不能计算V 1内阻，设计不合理．【答案】(1)设计电路如图所示 R 1 (2)AC15.某探究活动小组自主设计了实验装置来测量物体的带电量。