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电能相关实验
学习目标
对应题号
目标01 测定电源的电动势和内阻
1,2,3,4,5,10,11,13,14,15,18,19,
26,27,29,30
目标02 多用电表原理及其他实验
6,7,8,9,12,16,17,18,21,22,23,24,
25,28
1.(2023·浙江·统考高考真题)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
(1)部分连线如图1 所示,导线a 端应连接到________(选填“A”、“B”、“C”或
“D”)接线柱上。正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图2 所示,其示数为
________V。
(2)测得的7 组数据已标在如图3 所示
坐标系上,用作图法求干电池的电动势
________V 和内阻
________Ω。(计算结果均保留两位小数)
【答案】 B 1.20 1.50 1.04
【详解】(1)[1]电压表测量的电压应为路端电压,开关应能控制电路,所以导线a 端
应连接到B 处;
1
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[2]干电池电动势约为1.5V,电压表选择
量程,分度值为0.1V,题图中电压表读
数为1.20V;
(2)[3][4]作出
如图所示
根据闭合电路欧姆定律
可知
图像纵轴截距为电源电动势可得
图像斜率的绝对值等于电源内阻
2.(2023·湖北·统考高考真题)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如
图(a)所示电路,所用器材如下:
电压表(量程
,内阻很大);
电流表(量程
);
电阻箱(阻值
);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线__________。
2
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(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相
应的电流表示数I 和电压表示数U。根据记录数据作出的
图像如图(c)所示,则
干电池的电动势为__________V(保留3 位有效数字)、内阻为__________
(保留2
位有效数字)。
(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出
图像如图(d)所示。利用图(d)
中图像的纵轴截距,结合(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为
__________
(保留2 位有效数字)。
(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值__________(填“偏
大”或“偏小”)。
【答案】
1.58 0.64 2.5
偏小
【详解】(1)[1]实物连线如图:
3
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(2)[2][3]由电路结合闭合电路的欧姆定律可得
由图像可知
E=1.58V
内阻
(3)[4]根据
可得
由图像可知
解得
(4)[5]由于电压表内阻不是无穷大,则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值,
即实验中测得的电池内阻偏小。
3.(2022·天津·高考真题)实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电
压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1 所示实验电路,由测得的实验数据绘
制成的
图像如图2 所示。
(1)图1 的电路图为下图中的__________。(选填“A”或“B”)
4
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(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2 得到该电池的电动势
__________V,内阻
__________
。
(3)实验后进行反思,发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响,
对测得的实验数据进行修正,在图2 中重新绘制
图线,与原图线比较,新绘制的
图线与横坐标轴交点的数值将__________,与纵坐标轴交点的数值将__________。
(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 B 4.5 1.8 不变 变大
【详解】(1)[1]通过观察实物图可知电压表接在电源两端,故电路图为B;
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律
有
则
图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E,斜率是电池的内阻r,根据图像可
知,纵轴截距为4.5,横轴截距为2.5,结合上述分析可知电池电动势
;内阻
(3)[4][5]分析测量电路可知系统误差的来源是电压表的分流作用,使得电流表的示
数小于流过电池的电流,考虑电压表内阻
的影响,流过电压表的电流为
可知流过电池的电流为
,
因电压表内阻
不变,随着电压
值减小,电压表电流
减小,当电压
值趋于0
5
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时,I 趋于
,在图2 中重新绘制的
图线如图所示
故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变,与纵坐标轴交点的数值将变大。
4.(2022·福建·高考真题)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影
响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某
实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知
。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整_____。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法Ⅰ:单刀双掷开关S 与1 接通,闭合开关
,调节滑动变阻器R,记录下若干
组数据
的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S 与2 闭合,闭合开关
,调节滑动变阻器R,记录下若干
组数据
的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的
和
图像
6
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(3)单刀双掷开关接1 时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时
_____V。
(4)根据测得数据,作出
和
图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势
____________,内阻
____________。(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知____________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近
真实值。
(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择____________(填“接法Ⅰ”或“接法
Ⅱ”)测量更合适。
【答案】 见解析 1.30 1.80 2.50 接法Ⅱ 接法Ⅱ
【详解】(1)[1]根据图甲所示的电路图,实物连接如图所示
(3)[2]量程为
的电压表分度值为
,需要估读到分度值的下一位,由图丙可知
电压表读数为
7
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(4)[3]当单刀双掷开关接1 时,电流表示数为零时,电压表测量准确,故电动势为
的纵轴截距,则有
[4]当单刀双掷开关接2 时,电压表示数为零时,电流表测量准确,由
图像可知
此时电路电流为
,根据闭合电路欧姆定律可知
解得内阻为
(5)[5]由图丁可知
图像的斜率为
解得
由图丁可知
图像的斜率为
解得
可得
故接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值。
(6)[6]由电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压,接法Ⅱ的误差来源是电压表
的分流,由于电源内阻较小,远小于电压表内阻,结合(5)问分析可知,若只能选择
一种接法,应选择接法Ⅱ更合适。
5.(2022·湖北·统考高考真题)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,
为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。
8
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(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为
_____mm。再用游标卡尺测得其长度L。
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为
0.6A、内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,电阻箱R 的最大阻值为999.9 Ω。首
先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R 的阻值,记下电流表的对应读数I,实
验数据见下表。
R/Ω
I/A
/A-1
5.0
0.414
2.42
10.0
0.352
2.84
15.0
0.308
3.25
20.0
0.272
3.68
25.0
0.244
4.10
30.0
0.222
4.50
根据表中数据,在图丙中绘制出
图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为
0.400A。根据图丙中的图像可得
_____Ω(结果保留2 位有效数字)。最后可由表
达式
____得到该材料的电阻率(用D、L、
表示)。
9
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(3)该小组根据图乙的电路和图丙的
图像,还可以求得电源电动势
_________V,内阻
_______Ω。(结果均保留2 位有效数字)
(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此
装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____
(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】 3.700 6.0
12 3.0 偏大
【详解】(1)[1]用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,其读数为
(2)(3)[2][3][4][5]由电路可知,当将S2置于位置1,闭合S1时
即
由图像可知
解得
解得
再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400A,则
10
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解得
根据
解得
(3)由(2)可知
(4)根据表达式
因电源电动势变小,内阻变大,则当安培表由相同读数时,得到的
的值偏小,即
测量值偏大。
6.(2022·河北·统考高考真题)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易
电饭煲,设计电路如图1 所示。选用的器材有:限温开关S1(手动将其按下,开始持
续加热煮饭,当锅内温度高于103℃时自动断开,之后不能自动闭合);保温开关S2
(当锅内温度高于80℃时自动断开,温度低于70℃时自动闭合);电饭煲的框架(结
构如图2 所示)。自备元件有:加热电阻丝R(阻值为60Ω,用于加热煮饭);限流电
阻R1和R2,(阻值均为1kΩ):指示灯L1和L2(2.5V,0.6W,当电流低于30mA 时可
视为熄灭);保险丝T。
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(1)按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是______ (多选)。
A.按下S1,L1和L2均发光
B.当锅内温度高于103℃时,S1自动断开,L1和L2均发光
C.保温过程中,S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D.当锅内温度低于70℃时,S2自动闭合,L1发光,L2熄灭
(2)简易电饭煲制作完成后,试用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常。在不
增加元件的前提下,断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的
正确顺序是______(填写各步骤前的字母)。
A.将选择开关旋转到“ × 100”位置
B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯L1两端的阻值
E.将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡
操作时,将多用电表两表笔与L1两端接触,若指针如图3 所示,可判断是______断路
损坏;若指针如图4 所示,可判断是______断路损坏。(用电路中的元件符号表示)
【答案】 CD/DC CABDE L1 R1
【详解】[1]A.按下S1后L2支路被短路,则L2不会发光,A 错误;
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B.当锅内温度高于103℃时,S1断开,而要温度降到70℃以下时S2才会闭合,则此
时L2可能发光,此时电路中R 与R1和L1的串联部分并联,并联的整体再和L2、R2串
联,则回路中并联的整体电阻
RL= 10.42Ω
R 并 = 56.64Ω
则回路总电阻
R 总 = 1067.06Ω
则回路总电流
则L2一定发光,此时并联的整体的电压为
U 并 = I 总R 并 = 11.89V
则流过L1的电流为
则流过L1的电流小于30mA,则L1熄灭,B 错误;
C.由题知,S2在锅内温度高于80℃时自动断开,锅内温度降到70℃以下时S2自动闭
合,C 正确;
D.当锅内迢度低于70℃时,S2自动闭合,L2支路被短路,则L2不会发光,此时电路
中R 与R1和L1的串联部分并联,则此时流过L1的电流为
则此时流过L1的电流大于30mA,则L1发光,D 正确。
故选CD。
(2)[2]多用电表的操作步骤为:调整“指针定位螺丝”,使指什指到零刻度——机械
调零;将选择开关旋转到“ × 100”位置——选挡;将两支表笔直接接触,调节“欧姆
调零旋钮”,使指计指向欧姆零点——欧姆调零;测量指示灯L1两端的阻值——测量;
将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡——关闭多用电表。
故正确顺序为CABDE。
[3]由于使用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常,如图3 可看出L1两端有1090Ω
左右的电阻,则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏。
[4]由于使用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常,如图3 可看出欧姆表的示数几
乎为零,但由于RL= 10.42Ω 此时选用的是“ × 100”挡则说明灯泡L1正常,则说明L1
始终不亮的原因是R1断路损坏。
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7.(2022·湖南·统考高考真题)小梦同学自制了一个两挡位(“
”“
”)的欧
姆表,其内部结构如图所示,
为调零电阻(最大阻值为
),
、
、
为定
值电阻(
),电流计G 的内阻为
。用此欧姆表测量一
待测电阻的阻值,回答下列问题:
(1)短接①②,将单刀双掷开关
与
接通,电流计G 示数为
;保持电阻
滑片
位置不变,将单刀双掷开关
与
接通,电流计G 示数变为
,则
______
(填
“大于”或“小于”);
(2)将单刀双掷开关
与
接通,此时欧姆表的挡位为______(填“
”或“
”);
(3)若从“
”挡位换成“
”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计G 满偏
刻度处)时,调零电阻
的滑片应该______调节(填“向上”或“向下”);
(4)在“
”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为
的定值电阻
,稳定
后电流计G 的指针偏转到满偏刻度的
;取走
,在①②间接入待测电阻
,稳定后
电流计G 的指针偏转到满偏刻度的
,则
______
。
【答案】 大于
向上
【详解】(1)[1]根据题意可知
,所以开关拨向
时电路的总电阻小于开关拨
14
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向
时电路的总电阻,电源电动势
不变,根据
可知
;
(2)[2]当开关拨
向
时,全电路的总电阻较大,中值电阻较大,能够接入待测电阻
的阻值也更大,所以开关拨
向
时对应欧姆表的挡位倍率较大,即
;
(3)[3]从“
”挡位换成“
”挡位,即开关
从
拨向
,全电路电阻增大,干
路电流减小,①②短接时,为了使电流表满偏,则需要增大通过电流计
所在支路的
电流,所以需要将
的滑片向上调节;
(4)[4]在“
”挡位,令
与
串联部分的总电阻为
,
上半部分单独叫
,电路图结构简化如图
第一次,当①②短接,全电路的总电阻为
通过干路的电流为
电流表满偏,根据并联电路中电流之比等于电阻反比可知
第二次,①②之间接入
,全电路总电阻为
,通过干路的电流为
电流表偏转了量程的
,则
结合第一次和第二次解得
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第三次,①②之间接入
,全电路总电阻为
,通过干路的电流为
电流表偏转了量程的
,则
结合第二次和第三次,解得
8.(2022·山东·统考高考真题)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻
值的实验。实验器材:
干电池E(电动势1.5V,内阻未知);
电流表A1(量程10mA,内阻为90Ω);
电流表A2(量程30mA,内阻为30Ω);
定值电阻R0(阻值为150Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为100Ω);
待测电阻Rx;
开关S,导线若干。
测量电路如图所示。
(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R 的滑片调到阻值最大一端。将定值电阻R0
接入电路;闭合开关,调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的
处。该同学选用
的电流表为_______(填“A1”或“A2”);若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电
路的电阻值应为________Ω。
(2)断开开关,保持滑片的位置不变。用Rx替换R0,闭合开关后,电流表指针指在
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满刻度的
处,则Rx的测量值为________Ω。
(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值_________(填“有”或“无”)影响
【答案】 A1 60 100 无
【详解】(1)[1]若不考虑电源内阻,且在电源两端只接R0时,电路中的电流约为
由题知,闭合开关,调节滑片位置,要使电流表指针指在满刻度的
处,则该同学选
到的电流表应为A1。
[2]当不考虑电源内阻,根据闭合电路的欧姆定律有
计算出
R = 60Ω
(2)[3]断开开关,保持滑片的位置不变,用Rx替换R0,闭合开关后,有
代入数据有
Rx = 100Ω
(3)[4]若考虑电源内阻,根据闭合电路的欧姆定律有
联立计算出的Rx不受电源内阻r 的影响。
9.(2021·重庆·高考真题)某兴趣小组使用如图1 电路,探究太阳能电池的输出功率
与光照强度及外电路电阻的关系,其中P 为电阻箱,
是阻值为
的定值电阻,
E 是太阳能电池,μA 是电流表(量程
,内阻
)
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(1)实验中若电流表的指针位置如题图2 所示,则电阻箱P 两端的电压是______V。
(保留3 位有效数字)
(2)在某光照强度下,测得太阳能电池的输出电压U 与电阻箱P 的电阻R 之间的关系
如图3 中的曲线①所示。不考虑电流表和电阻
消耗的功率,由该曲线可知,M 点对
应的太阳能电池的输出功率是____
。(保留3 位有效数字)
(3)在另一更大光照强度下,测得
关系如图3 中的曲线②所示。同样不考虑电
流表和电阻
消耗的功率,与曲线①相比,在电阻R 相同的情况下,曲线②中太阳能
电池的输出功率______(选填“较小”、“较大”),由图像估算曲线②中太阳能电
池的最大输出功率约为_____
。(保留3 位有效数字)
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【答案】 2.48 40.5 较大
【详解】(1)[1]根据电流表读数规则,电流表读数是
电阻箱P 两端的电压是
(2)[2]M 点对应的电压
,电阻
,太阳能电池的输出功率
(3)[3]与曲线①相比,在电阻R 相同的情况下,曲线②中太阳能电池的电压较大,由
可知,曲线②中太阳能电池的输出电功率较大;
[4]由图像②可知,太阳能电池电动势为
,图像的斜率表示电流,因此由输
出功率为
当电阻大于
以后是电流越来越小,可知输出功率很小,最大值不在大于
以
后取得,而当图像成直线时可知电流是恒定的,此时电压越大输出功率越大,因此输
出功率最大值应该在阻值
之间取得,分别代入
估算功率可得
,
,
因此可知最大功率在电阻
取得,约为
10.(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)小明把一片铜片和一片镁片平行靠近插
入一个橙子中,组成了一个水果电池。
(1)他先用多用电表测电池两端的电压,选择了直流电压2.5V 挡,指针所在位置如
图甲所示,则其读数为_________
。小明认为这一读数即为电池的电动势,但小红认
为不对,其原因是_________,为测量水果电池的电动势和内阻,小红再找来一个电阻
箱、开关和导线若干,并选择了多用电表的直流电流挡,便开始着手连线测量。试在
图乙方框中画出测量水果电池电动势和内阻的电路图__________。
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(2)小红不断改变电阻箱的阻值,得到多组电阻箱阻值R 和电流表的读数I,通过数
据处理,得到如图丙所示的图像。(图像中数据均取国际制单位)由于作图时漏写了
横纵坐标表示的物理意义,但记得均在以下六个之中:I,I2,
,R,R2,
,请推
理得出该水果电池的电动势为_________V(结果保留两位小数),内阻为
_________Ω。
(3)利用这种方法测得的电动势E 测和内阻r 测与真实值
和
相比
_________
,
r 测_________
。(均填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】 1.20 电源内阻大,路端电压不等于电动势
1.68 1680 等于 大于
20
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【详解】(1)[1] 小明选择了直流电压2.5V 挡,则读数为
[2]由于电源有内阻,且内阻很大,故路端电压不等于电动势;
[3]电路图如图所示
(2)[4][5]由闭合电路欧姆定律,得
变形可知,电阻箱阻值R 和电流表的读数I 满足关系式
结合图丙所示图线,可得
联立解得
(3)[6][7]根据等效电源法可知,测量的内阻相当于电流表内阻与电动势内阻串联后
的总阻值,因此测量值大于真实值,而这种情况下电动势的测量值没有误差,等于真
实值。
11.(2023·陕西·校联考模拟预测)家庭的各种遥控器中都会用到干电池,某同学想测
量一节干电池的电动势和内阻。该同学按图甲所示的电路连接进行实验操作,并利用
实验测得的数据在坐标纸上绘制出如图乙所示的U-I 图像。除电池、开关、导线外,
可供使用的器材还有:
A.电压表(量程3V)
B.电流表
(量程0.6A)
C.电流表
(量程3A)
D.定值电阻
(阻值0.3Ω,额定功率4W)
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E.滑动变阻器
(阻值范围0-5Ω,额定电流为1A)
F.滑动变阻器
(阻值范围0-200Ω,额定电流为2A)
(1)请画出与图甲对应的电路图_________。
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(2)为方便实验调节且能较准确地进行测量,电流表应当选择___________;滑动变
阻器应选用___________。(选填器材前的字母序号)
(3)该电池的电动势E=___________V,内电阻r=___________Ω。(结果保留2 位小
数)
(4)下列关于这个实验叙述正确的是___________。
A.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏大
B.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏小
C.由于电压表的分流作用,使实验测量值存在误差,故最好采用内阻更大的电压表
D.由于电流表的分压作用,使实验测量值存在误差,故最好采用内阻更小的电流表
【答案】
B E 1.49 0.52 BC/CB
【详解】(1)[1]根据实物图画出电路图如下
(2)[2] [3]为了方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用阻值较小的,
即选择
。电流表选B 电流的读数会更准确。
(3)[4] [5]根据闭合电路欧姆定律可得
23
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可得
可知U-I 图像的纵轴截距等于干电池的电动势,对照乙图像可知电源电动势为1.49V,
图像的斜率绝对值为
电源内阻为
(4)[6]由于电压表的分流作用,电压测量值准确,但通过
和r 的电流值比测量值
偏大可得测量的内阻偏小,电动势也偏小。但在这个实验中电流表的分压作用对测量
结果没有影响。
12.(2023·新疆阿勒泰·统考三模)LED(发光二极管)灯被称为第四代照明光源或绿
色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。某学习小组研究LED 灯的伏安特
性,实验如下。
(1)该组同学先用多用电表测量常温下LED 灯的电阻,操作如下:先将选择开关置
于多用电表欧姆“
”挡,欧姆调零后进行测量。测量时发现指针偏角过大,则应
换用_______(选填“
”或“
”)挡,重新进行欧姆调零,再测量。
(2)现要测量LED 灯正常发光时的电阻,其电路如图甲所示,调节滑动变阻器,使
灯正常发光,将多用电表的选择开关置于直流电压挡、用_______(选填“红”或
“黑”)表笔接
端,连接好另一表笔,测年其两端电压。
(3)该组同学测绘的LED 灯的伏安特性曲线如图乙所示。由图像可知,LED 灯两端
电压增大时,它的电阻_______(选填“增大”“不变”或“减小”);当LED 灯两
端电压为
时,它的电功率为_________W。
24
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【答案】
黑 减小
【详解】(1)[1]指针偏角太大,说明电阻较小,所以应换更小倍率的档位,即“
”挡;
(2)[2]在使用多用电表时,电流由红表笔流入多用表,由黑表笔流出多用表;由图甲
所示电路可知,应该用黑表笔接
端;
(3)[3]在
图像中,图像上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数;由图乙可知,
LED 灯两端电压增大时,图像上点与原点连线的斜率也增大了,说明LED 灯的电阻减
小了;
[4]由图乙可知,LED 灯两端电压为0.60V 时,流过的电流为4.0mA,则它的电功率为
13.(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)某同学利用如图甲所示的电路图测量某
电源的电动势和内阻,其中定值电阻
(阻值约为
),电阻箱
的调节范围为
,电压表
的量程分别为
,两电表的内阻很大。实验时该同学完
成了如下的操作:
(1)组装好实验器材后,将电阻箱的阻值调到最大,闭合开关,调节电阻箱使电压表
的指针指到满偏,再增大电阻箱的阻值,读出两电压表
的示数
,反复
调节记录多组实验数据。
(2)为了准确测量
的阻值,该同学利用(1)中的数据建立如图乙所示的坐标系并
绘制图像,则图像与纵轴的交点应为_________;电路图甲中定值电阻的阻值
25
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_________
。(结果均保留两位有效数字)
(3)该同学又利用(1)中的数据建立如图丙所示的坐标系并绘制图像,由图像可知
该电源的电动势
_________
,内阻
_________
(结果均保留两位有效数字);
内阻的测量值与真实值相比将_________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】 1.0 19 4.5 3.0 偏小
【详解】(2)[1][2]串联电路中电流处处相等,由图甲所示电路图可知
则
当
时
所以图像在纵轴的截距为1.0,则
图像的斜率
解得
(3)[3][4]由图甲所示电路图可知
由
可得
结合图像可知,电源电动势
电源内阻
[5]由于电压表分流的作用,实验等效外接伏安法测电源电动势和内阻,内阻的测量
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值比真实值偏小。
14.(2024·广东惠州·统考一模)某科技活动小组利用铜片、锌片和柑橘制作了果汁电
池,他们采取如图(a)的实验方案测量这种电池的电动势E 和内阻r,并探究电极间
距对E 和r 的影响。
(1)为避免电压表分流作用对测量结果的影响,在图(a)中将实物电路连接完整
________。
(2)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
图像,可得出E 和r。
(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距,得到果汁电池的
图像分别如图(b)中
a、b、c、d 所示,则在该实验中,曲线a 对应的电源电动势
________V,内阻
________Ω。(结果均保留3 位有效数字)
(4)根据图(b)总结出实验结论,即当减小铜片与锌片的间距时,这种电池的电动
势E 将________,内阻r 将________(均选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】 见解析 0.975 308
不变 增大
【详解】(1)[1]为避免电压表分流作用对测量结果的影响,则电流表需要采用相对于
电源的内接法,电路连接如图所示
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(3)[2][3]依据公式
,利用测量数据作出
图像,根据图像纵截距表示
电源电动势,斜率的绝对值表示电源内阻,则在该实验中,曲线a 对应的电源电动势
内阻
(4)[4][5]根据图(b)总结出实验结论,即当减小铜片与锌片的间距时,根据图像,
随着电极间距的减小,纵截距不变,即电源电动势不变,图像的斜率增大,则电源的
内阻将增大。
15.(2023·江苏镇江·统考三模)某同学用如下器材来测量电压表的内阻.
A.待测电压表(量程0~3V,内阻为几千欧)
B.电池组(电动势约3V,内阻可忽略)
C. 电阻箱R(0~9999. 9Ω)
D.开关和导线若干
(1)按图甲所示的电路测量,下图为该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所
示)时的实验电路,请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处_________。
(2)某次测量中电压表示数如图乙所示,其读数为_________V;
(3)该同学进行后续测量,改变电阻箱的阻值为R,测得多组电压表的示数为U,在
图丙中作出
之间的关系图_________。
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R/kΩ
0. 6
1. 5
2. 0
3. 0
4. 0
5. 0
0.
40
0. 50
0.
56
0. 67
0.
78
0. 88
根据
图线,可求得电源的电动势
E=_________,电压表内阻
_________(结果均保留2 位有效数字)。
(4)若实验中电池组内阻不可忽略,则以上电压表内阻
的测量值_________(选填
“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】 开关未断开,电阻箱阻值未调至最大 1. 60
2.7V/2.8V/2.9V/3.0V/3. 1V/3.2V/3.3V/3.
4V 2.7 kΩ/2.8 kΩ/2.9 kΩ/3.0 kΩ/3. 1 kΩ/3.2 kΩ/3. 3kΩ 偏大
【详解】(1)[1] 在连接电路时开关应断开,图中开关未断开;电阻箱阻值未调至最
大。
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(2)[2]电压表量程选择3V,电压表读数为1.60V。
(3)[3]根据表中数据描点作图为
[4]由闭合电路欧姆定律得
解得
图线的纵轴截距等于电动势的倒数
解得电源的电动势
[5]根据图线的斜率可以求出电压表的内阻
解得电压表内阻
(4)[6]若实验中电池组内阻不可忽略, 由闭合电路欧姆定律可得
解得
可见
图像的斜率不变,不计电源内阻时测量的电动势
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所以若实验中电池组内阻不可忽略,则以上电压表内阻
的测量值偏大。
16.(2023·海南海口·海南华侨中学校考一模)电流表G1的量程为0~5mA,内阻为
。把它改装成如图所示的一个多量程多用电表,电流和电压的测量都各有两个量
程。当开关S 接到1 或2 位置时为电流挡,其中小量程为0~10mA,大量程为
0~100mA。
(1)对于此多用电表,当开关S 接到位置6 时是______挡;开关S 接到位置5 时的量
程比接到位置6 时的量程______。
(2)开关S 接位置______(选填“1”或“2”)时是小量程的电流挡,图中电阻
______
。
(3)已知图中的电源
的电动势为9V,短接A、B 表笔进行欧姆调零后,此欧姆挡
的内阻为______
。现用该挡测一未知电阻的阻值,指针偏转到电流表G1满刻度的
处,则该未知电阻的阻值为______
。
【答案】 电压 小 2 261 900 600
【详解】(1)[1]当开关S 接到位置6 时,电流表与电阻
、
串联,电阻
、
起
到分压作用,电表为电压表;
[2]开关S 接到位置5 与接到位置6 相比,接到6 时串联的电阻大,分压作用也大,电
压表的量程也更大,因此开关S 接到位置5 时的量程比接到位置6 时的量程小。
(2)[3]当开关S 接到2 位置时,并联的电阻大,分流小,其电流表的量程小,因此开
关S 接位置2 时是小量程的电流挡;
[4]设开关S 接1 时的最大电流为
,接2 时最大电流为
,由题意可知,当开关接到
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1 时,有
当开关接到2 时,有
代入数据解得
(3)[5]由上述分析可知,当开关S 接到位置4 时,电路中的满偏电流
根据闭合电路欧姆定律可得
[6]由指针偏转到电流表G1满刻度的
处可得
解得
17.(2023·湖北·模拟预测)某同学利用如图所示的电路组装一只欧姆表,实验室提供
以下器材:
A.双量程电流表(0~10mA,内阻为20Ω,0~0.6A,内阻为6Ω)
B.直流电源E1(电动势为1.5V,内阻为2Ω)
C.直流电源E2(电动势为15V,内阻为6Ω)
D.滑动变阻器(最大阻值为2000Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值为1000Ω)
F.滑动变阻器(最大阻值为500Ω)
G.单刀双掷开关两个、导线若干
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(1)若电源E1电路对应欧姆
挡位,则电流表开关应该接___________(选“b”或
者“c”),滑动变阻器R1选用___________;电源E2电路对应欧姆×100 挡位,则电流
表开关应该接___________(选“b”或者“c”),滑动变阻器R2选用___________(填
器材前字母)。
(2)若用此欧姆表比较精确地测量一只阻值约为290Ω 的电阻,应选用
___________挡位,发现指针指在满偏电流的三分之一处,则此电阻的阻值为
___________Ω
(3)如果电池长期未用,导致内阻增大,电动势基本不变,且仍然能正常调零,这将
导致测量的结果 ___________(填“偏大”“偏小”或“准确”)
【答案】 b F b D 10 300 准确
【详解】(1)[1][2]由电路可知电流表开关接b 时有
开关接c 时有
所以开关接b 时量程为(0~10mA),开关接c 时量程为(0~0.6A)。
双量程电流表(0~10mA,内阻为20Ω,0~0.6A,内阻为6Ω)
若电源E1电路对应电流表0~0.6A,则
对应电流表0~10mA,则
若电源E1电路对应欧姆×10 挡位,所以要选0~10mA,选“b”,
则滑动变阻器R1选用滑动变阻器F(最大阻值为500Ω)。
[3][4]电源E2电路对应欧姆×100 挡位,若对应电流表0~0.6A,有
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对应电流表0~10mA,有
所以电流表要选0~10mA,选“b” 则滑动变阻器选用D(最大阻值为2000Ω)。
(2)[5]若用此欧姆表比较精确地测量一只阻值约为290Ω 的电阻,应选用×10 挡位.
[6]发现指针指在满偏电流的三分之一处,则此电阻的阻值为
(3)[7]如果电池长期未用,导致内阻增大,电动势基本不变,且仍然能正常调零,根
据
可见测量的结果与电池内阻无关,测量结果仍然准确。
18.(2023·湖北武汉·华中师大一附中校考三模)在“测量电源的电动势和内阻”实验
中,某小组同学设计两种方案:
(1)方案一:利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻,实验电路图如图
甲所示。根据记录的数据作出的U-I 图像如图乙所示。通过图像乙可求出电池的电动
势E=______V,内阻r=______Ω。(计算结果保留2 位有效数字)
(2)方案二:实验电路图如图丙所示。
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其中电流表
和
,电压表
和
都是非理想电表,且电表内阻未知。闭合开关
S,通过调节滑动变阻器
和
,使灵敏电流计G 的示数为0,读出电流表示数
和
,以及电压表示数
和
,多次测量获得多组数据,绘制图像,以
为横坐
标,以______为纵坐标,得到的图像为直线,其纵轴截距为b,斜率为k,则电源电动
势E=______,电源内阻r=______。从设计思路看,该方案电动势的测量值与真实值相
比______(选填“偏小”“偏大”或“相等”)。
【答案】 1.5 0.83
相等
【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
结合图像斜率和截距可得
(2)[3]根据题意灵敏电流计G 的示数为0,则
根据闭合电路欧姆定律
整理可得
以
为纵坐标,得到的图像为直线。
[4][5]根据上式可知
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[6]本设计思路考虑了所用电表的内阻,并没有系统误差,电动势的测量值与真实值相
比相等。
19.(2023·福建福州·福建省福州第一中学校考一模)某同学为了精确测量一节干电池
的电动势和内阻,设计了如图所示的电路。
实验室为其提供的实验器材如下:
①电压表V(量程1.0V,内阻
)
②定值电阻
③定值电阻
④电阻箱
(0~99.9Ω)
⑤开关S 和导线若干
回答下列问题:
(1)由于电压表的量程较小,需将电压表改装成量程为2V 的电压表,需_________
(填“串”或“并”)联一定值电阻,该定值电阻应选择_________;
(2)实验时,将开关闭合,调节电阻箱的阻值,记录多组电压表的示数U 以及对应的
电阻箱的阻值R,然后根据记录的数据描绘出
的图像,如图乙所示,已知描绘
图像时忽略了电压表的分流作用,若该图像的纵截距为b,斜率为k,则电源的电动势
E=_________,电源的内阻r=_________;
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(3)如果不能忽略电压表的分流作用,则(2)中获得的电源内阻的测量值_________
(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【答案】 串
小于
【详解】(1)[1]由于电压表的量程较小,需将电压表改装成量程为2V 的电压表,电
阻需要分压,所以要串联一定值电阻。
[2] 电压表改装成量程为2V 的电压表,则
解得
故选
。
(2)[3][4]根据闭合电路欧姆定律
整理得
结合数学知识可知
所以
(3)[5]测得的电源内阻应等于电压表内阻RV与电阻R1之和再与电源内阻r 并联后的
阻值,即
故测量值小于真实值。
20.(2023·江苏盐城·盐城中学校考三模)某同学打算制作一简易的双倍率欧姆表,找
到的器材如下。
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A.满偏电流为
的电流表
B.最大阻值为
的电阻箱
和最大阻值为
的滑动变阻器
C.开关一个,红、黑表笔各一只,导线若干
(1)该同学找到一节干电池(标称值为
,内阻不计),但不确定其电动势是否与
标称值一致,他设计了如图甲所示电路测量电池的电动势和电流表内阻,操作步骤如
下。
第一步,按照图甲所示电路完成实物连接;
第二步,闭合开关
,调节电阻箱
的阻值,当
的阻值为
时,电流表示数为
,当
的阻值为
时,电流表示数为
,则干电池的电动势为
___________
。
(2)该同学利用上述干电池设计的欧姆表电路图如图乙所示,操作步骤如下。
a.按照图乙所示完成实物连接,并将表笔连到对应位置。
b.断开开关
,将红、黑表笔短接,调节电阻箱
的阻值,使电流表满偏,此时
的
阻值为___________
,对应欧姆表的“
”倍率,则电流表“
”刻度线的对
应数值应标为___________。
c.保持
的阻值不变,闭合开关
,将红、黑表笔短接进行欧姆调零,滑动变阻器
接入回路的阻值为___________
(保留小数形式)时电流表示数达到满偏,此时对应
欧姆表的“
”倍率。
d。步骤c 完成后,将红黑表笔与一个未知电阻相连,电流表的示数为
,则未知
电阻的阻值为___________
。
【答案】
50 15
【详解】[1][2]由
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可知,当电阻箱阻值为
和
时,有
解得
,
(2)b.[3]将两表笔短接进行欧姆调零,有
解得
电流表的中央刻度对应欧姆表的内阻,此时对应欧姆表的“
”倍率,则电流表“
”刻度线的对应数值应标为15;
c.[5]闭合开关后对应欧姆表的“
”倍率,则电流表满偏时回路总电阻对应欧姆表
的内阻,为
,有
解得
电流表示数为
,则流过电源的电流为
,由闭合电路欧姆定律有
解得
21.(2023·广西南宁·南宁二中校考模拟预测)某实验小组的同学用量程为
、内
阻为
的电流表进行如下的实验操作。
(1)用图甲所示电路测量电源的内阻,已知电源电动势
,闭合开关,将电阻
箱的阻值调为
,此时电流表指针所指位置如图乙所示,则电源内阻
_________________
。
(2)对图甲中的电路稍加改造,改装为倍率为“
”的欧姆表,如图丙所示,切断
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电阻箱右侧回路的导线,断开的接口分别连接一表笔(电阻忽略不计),该电路可大
致测量表笔间所接电阻的阻值,将两表笔短接,调节电阻箱接入回路的阻值,使电流
表正好满偏,此处对应电阻刻度的_________________(填“0”或“
”)刻线,电阻
箱接入回路的阻值为_________________
,保持电阻箱接入回路的阻值不变,在两表
笔间接入不同阻值的电阻,则电流“
”刻线处对应的待测电阻为
_________________
。
(3)保持电阻箱接入回路的阻值与第(2)问相同,在两表笔间接入待测电阻
,电
流表指针恰好指到“
”处,若将待测电阻
直接接在题给电源两端,则电源的
效率
_________________(结果保留3 位有效数字)。
【答案】 1 0 3 10 83.3%
【详解】(1)[1]由乙图可知电流为0.30A,根据闭合电路欧姆定律可得
解得电源内阻
(2)[2]由欧姆表的欧姆调零原理,将两表笔短接,调节电阻箱接入回路的阻值,使电
流表正好满偏,此处对应电阻刻度的0 刻线;
[3]根据闭合电路欧姆定律可得
可得电阻箱接入回路的阻值为
[4]当
时,根据闭合电路欧姆定律可得
解得电流“
”刻线处对应的待测电阻为
40
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(3)[5]当
时,根据闭合电路欧姆定律可得
解得
若将待测电阻
直接接在题给电源两端,则电源的效率为
22.(2023·辽宁葫芦岛·统考二模)某学习小组利用电压表V(量程为15 V)、电源E
和电位器R(相当于阻值较大的滑动变阻器),改装成一个能够测量电阻的欧姆表。
实验原理图如图甲所示,主要实验步骤如下,请完成有关内容。
(1)按照实验原理图连接电路,先把电位器R 的滑片P 调到____(填“a”或"b”)端,
将红、黑表笔短接,调节滑片P 使电压表满偏;
(2)保持电位器R 的滑片P 不动,在红、黑表笔间接入电阻箱,调节电阻箱的阻值,
当电压表半偏时,电阻箱的示数如图乙所示,读出电阻箱的阻值
=_____Ω;
(3)在红、黑表笔间接入待测电阻,若电压表的示数为
,已知电压表的满偏电压为
,把电压表的示数标为待测电阻的阻值
,换算公式是
=_____(用
、
和
表示)。
【答案】 a 7968
【详解】(1)[1]先把电位器R 的滑片P 调到接入电路电阻的最大值,即a 端。
41
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(2)[2]电阻箱的示数如图乙,可知电阻箱的阻值为
=7968Ω。
(3)[3]由题意可知,电压表的电阻值与电位器接入电路的电阻值之和等于
,则有
解得换算公式是
23.(2023·湖南长沙·长郡中学校考二模)超导是当今材料科学研究的热点,例如亿钡
铜氧(YBCO)超导线材,该线材在94K 时,将呈现超导特征,但常温下,仍然为一
般导体。长郡中学某同学在实验室找到一根用YBCO 材料制成的弹性导电绳,想测量
其电阻率。实验过程如下:
如图(a)所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、
B 的导线接入如图(b)所示的电路中。先闭合开关
、
,调节R,使电压表和电流
表的指针偏转到合适的位置,记录两表的示数
和
。
(1)然后断开开关
,电流表的示数________(选填“变大”或“变小”),电压表
的示数_________(选填“变大”或“变小”),调节滑动变阻器R 的滑片,使电流表
42
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示数为
。记下此时电压表示数
以及弹性导电绳AB 间的距离
和横截面积
,则
此时导电绳的电阻
________(结果用含
、
和
的式子表示)。
(2)某次用螺旋测微器测量导电绳直径如图(d)所示,由图可知其直径
_________mm。
(3)多次拉伸导电绳,每次都测量并记录AB 间的距离
和导电绳横截面积,调节
滑动变阻器R 的滑片的位置,使电流表的示数为
,记下此时的电压表示数U。绘制
如图(c)所示的图像。已知图线的斜率为
、纵截距为
,若不考虑电流表的内阻,
则弹性导电绳的电阻率
________。(结果用含
或
的式子表示)
(4)若考虑电流表的内阻,则(2)中的电阻率的测量值________(选填“偏大”
“偏小”或“不变”)。
【答案】 变小 变大
4.700/4.699/4.701 k 不变
【详解】(1)[1][2]断开开关
,电路中总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,
总电流减小,外电压增大;则电流表的示数变小,滑动变阻器两端电压变小,则电压
表的示数变大;
[3]开关
闭合时,根据欧姆定律可得
开关
断开时,有
联立解得导电绳的电阻为
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(2)[4]螺旋测微器的精确值为
,由图可知直径为
(3)[5]若不考虑电流表的内阻,则有
可知
图像的斜率为电阻率,则有
(4)[6]若考虑电流表的内阻,则有
可知
图像的斜率不变,,故(2)中的电阻率的测量值不变。
24.(2023·安徽合肥·合肥一六八中学校考模拟预测)如图甲为物理兴趣小组设计的多
用电表的电路原理图。他们选用内阻
、满偏电流
的电流表、标识不
清的电源,定值电阻、导线、滑动变阻器等组装了多用电表。该多用电表表盘如图乙
所示,下排刻度均匀,上排刻度线对应数值还没有及时标出。
(1)若
,当选择开关接“3”时为电压表的量程为___________V。
(2)该兴趣小组在实验室找到了一个电阻箱,利用组装好的多用电表设计了如下从
“校”到“测”的实验:
①将选择开关接“2”,红黑表笔短接,调节
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电表刻度盘中
央C 处,此时电阻箱如图丙所示,则C 处刻度线的标注值应为___________Ω,多用电
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表内部电源的电动势E=______V。
③用待测电阻
代替电阻箱接入两表笔之间,表盘指针指在图乙所示位置,则计算可
知待测电阻约为
=________Ω。(结果保留三位有效数字)
④小组成员拿来一块电压表,将两表笔分别触碰电压表的两接线柱,其中___________
表笔(填“红”或“黑”)接电压表的正接线柱,该电压表示数为12.0V,可以推知该
电压表的内阻为_______Ω。
【答案】 3 1500 15
黑 6000
【详解】(1)[1]由欧姆定律可得
(2)②[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电表刻
度盘中央C 处,此时电阻箱如图丙所示,则C 处刻度线的标注值应为
[3]红黑表笔短接时,根据闭合电路欧姆定律可得
指针指在电表刻度盘中央C 处时,根据闭合电路欧姆定律可得
联立解得
[4]
③
用待测电阻
代替电阻箱接入两表笔之间,表盘指针指在图乙所示位置,此时电
流为6.9mA,根据闭合电路欧姆定律可得
解得
[5]
④
欧姆表的黑表笔接电源的正极,红表笔接电源的负极;将两表笔分别触碰电压表
的两接线柱,其中黑表笔接电压表的正接线柱;
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[6]该电压表示数为12V,根据闭合电路欧姆定律可得
解得该电压表的内阻为
25.(2023·安徽芜湖·统考二模)如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路
图。图中
是电池,
和
是固定电阻,
是可变电阻。虚线方框内为
换挡开关,A 端和
端分别与两表笔相连。该多用电表有5 个挡位,5 个挡位分别为直
流电压
挡和
挡、直流电流
挡和
挡、欧姆
挡。改装多用表表盘
如图(b)所示。
(1)测量时,接线柱A 接的是________(填“红”或“黑”)表笔;若开关B 端与
触点“1”相连,则此时多用电表的挡位为________挡,若开关B 端与触点“5”相连,
则此时多用电表的挡位为________挡;(挡位填写要求具体到量程)
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(2)若开关B 端与触点“1”相连,进行相关测量时,多用电表指针指示位置如图
(b)所示,则此时多用电表的读数为________;
(3)若电池E 的电动势为
,当把开关B 端接到触点“3”,短接A、B 表笔进行欧
姆调零后,再用该挡测量一个未知电阻阻值,指针偏转到表头G 满偏刻度的
处,则
该电阻的阻值为________
。
(4)若电池E 由于长时间使用后,电动势由
下降到
,但仍可调零。用重新
调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为
,则这个待测电阻阻值的真实值为
________
。
【答案】 黑
4500 400
【详解】(1)[1]根据欧姆表内部结构可知,黑笔接电源正极,红笔接电源负极,所以
与A 接线柱相连的是黑表笔;
[2]若开关B 端是与“1”相连的,则此时应为量程较大的电流表,所以多用电表的挡位
为2.5mA;
[3]若开关B 端与触点“5”相连,则此时应为量程较大的电压表,所以多用电表的挡位
为5V;
(2)[4] 此时多用电表的读数为
;
(3)[5] 当把开关B 端接到位置3,短接A、B 表笔,有I=1mA,根据
E=IR 内
其中
,用该挡测量一个未知电阻阻值,指针偏转到电流表G 满偏刻度的
处,有
联立解得
(4)[6] 若欧姆表长时间不用,电动势变为
=1.2V,那么中值电阻
而指针所指处的电流为
当电动势降低后有
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解得
26.(2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考三模)如图所示、某实验兴趣小组用铜片、
铝片和可乐做成了一个可乐电池,电动势约为1V、内阻约为几千欧,并设计了甲、乙
两个电路测量共电动势和内阻,根据测得数据画出图像(如图丁)。
其中所用实验器材如下:
A.电压表(量程为
,阻值约为
)
B.电流表(量程为
,阻值约为
)
C.滑动变阻器
D.开关、导线若下
(1)若只选用其中一种电路测电源电动势和内阻,电路图应选___________(填
“甲”或“乙”)更合理,所测得电源电动势为___________
。内阻为___________
。(结果均保留一位小数)
(2)用笔画线代替导线,请将(1)问中所选电路图进行实物连接。( )
(3)利用这两个电路所得到的图像丁,我们还可以得到电路中电压表内阻为
___________
,电流表内阻为___________
。
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【答案】 乙
【详解】(1)[1]若选甲图方案,相当于测量电压表与可乐电池构成的等效电源的电动
势和内阻,此情形测得的电动势和内阻将明显小于可乐电池的实际电动势和实际内阻,
故测量误差太大;若选乙图方案,相当于测量电流表和可乐电池构成的等效电源的电
动势和内阻,此情形测得的电动势和可乐电池实际电动势相同,测得的内电阻只是略
大于可乐电池的内阻,故乙图方案更合理。
[2] [3]因乙方案测得的内阻应大于甲方案测得的内阻,故乙方案得到的应为图丁中的图
线
,利用图线
可以得到电动势为纵轴截距,则E=
;
内阻为图线
的斜率,可知
(2)[4]根据实验原理连接实物图,如图所示:
(3)[5] [6]设可乐电池的电动势和内阻分别为
和,电流表和电压表内阻分别为
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和
。根据图乙方案,图线
的
轴截距值恰好为可乐电池的电动势:
而图线
的斜率值应为
k=
根据图甲方案,图线
的y 轴截距值应为
而图线
的斜率值应为
联立可以解得
,
27.(2023·四川成都·统考三模)在有光照时,太阳能电池利用半导体“
结”受光
照射时的光伏效应发电,将光能转化为电能,可以视为一个电源。
某实验小组想用伏安法测量光照一定的情况下(电动势不变)某太阳能电池的电动势
(约
)和内阻
,所提供的器材有:
A.电压表
:量程
,内阻约
B.电压表
:量程
,内阻约
C.电流表
:量程
,内阻约
D.电流表
:量程
,内阻约
E.滑动变阻器
:最大阻值为
F.开关和导线若干
(1)为使测量结果尽量准确,能采集多组实验数据且便于实验操作,电流表应选
_________,电压表应选_________。(均填器材前的序号字母)
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(2)请在答题卡上将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路原理图_________。
(3)实验小组调节滑动变阻器测得多组电压和电流数据,并在坐标纸上描绘出光照一
定情况下(电动势不变),电池的路端电压
与输出电流
的关系如图(b),他们发
现当输出电流
时,
与
成线性关系。则该电池的电动势
_________V,在满足
与
成线性关系的条件下,该电池的内阻
_________
。
(均保留2 位有效数字)
(4)在实验设定的光照下,在满足
与
成线性关系的条件下,该电池的最大输出功
率为
_________W(保留2 位有效数字)。
【答案】 C A
2.9 7.3 0.27
【详解】(1)[1][2]电动势E 约为3V,即电压最大测量值约为3V,此时干路电流
解得干路电流约为
,由以上分析可知,电压表应选择A,电流表应选
择C。
(2)[3]因内阻r 较小,电流表的分压作用大于电压表的分流作用,故应用电压表测量
路端电压,实验电路图如下图
(3)[4][5]由闭合电路欧姆定律可知
故图像的纵轴截距表示电源电动势,读数可知
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图像线性部分的斜率的绝对值等于内阻的大小
(4)[6]当干路电流与路端电压呈线性关系时,内外电阻相等时,电源的输出功率最大,
在图像上画出外电路电阻
的伏安特性图线,如下图
此时交点处电流约为195mA,超出线性范围,若电阻R 的图线在150mA 处与电源的伏
安特性图线相交,可以求得此时电阻R 的阻值为
此时外电路电阻大于内阻,若交点处电流继续减小,电阻R 的阻值将增大,电源的输
出功率减小,即外电路电阻
时,电源的输出功率最大,如下图
此时,电路中干路电流
路端电压
电源的输出功率为
28.(2023·浙江·校联考模拟预测)(1)随着传感器技术的不断进步,传感器在中学
实验室逐渐普及。某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现
象”实验,电路如图1 所示。
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①先使开关K 与1 端相连,电源对电容器充电,这个过程很快完成,充满电的电容器
上极板带___________(选填“正”或“负”)电;
②然后把开关K 掷向2 端,电容器通过电阻R 放电,传感器将电流、电压信息传入计
算机,经处理后得到电流和电压随时间变化的
、
曲线,如图2 所示:则电容
器的电容约为___________
(计算结果保留两位有效数字)。
(2)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,现有两个多用电表甲和乙,某同学
用这两个多用电表进行相互测量。
①步骤1:将多用电表甲的选择开关拨至欧姆挡“
”位置,两表笔短接后发现指针
如图所示,接下来正确的操作应调节图3 中哪个部件___________(选填“A”或“B”或
“C”)
②步骤2:正确调节后,将多用电表乙的选择开关拨至“
”挡,与多用电表甲
相连,那么多用电表甲的黑表笔应与多用电表乙的___________插孔相接(选填“正”
或“负”);
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③步骤3:正确连接两多用电表后,发现两表指针如图4 所示,那么测得多用电表乙的
内阻为___________
,此时多用电表甲内部电源的电动势为___________
(计算结
果保留两位有效数字)。
【答案】 正电
B 正
【详解】(1)[1]电容器的上极板与电源的正极相连,所以上极板带正电。
[2]
图像与坐标轴围成图形的面积表示电容器放电过程放出的电荷量,也是电容器
充满电的电荷量。根据
图像得出每一小格代表的电荷量
电容器充满电的电荷量为
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电容器的电容为
(2)[3]多用电表测电阻时每次选完档位后必须进行欧姆调零,两表笔短接,用欧姆调
零旋钮进行欧姆调零,应为图中的B。
[4]根据“红正黑负”得出多用电表甲的黑表笔应与多用电表乙的正插孔相连。
[5]根据欧姆表的读数原理得出多用电表乙测电流时的内阻为
。
[6]欧姆表的内阻为它的中值电阻,则欧姆表的内阻为
,从乙中读出回路中的电流
为
,根据闭合电路欧姆定律得出多用电表甲内部电源的电动势为
29.(2023·山东聊城·统考三模)某同学利用如图所示的电路测量多个物理量。实验室
提供的器材有:
两个相同的待测电源(内阻r 约为
)
电阻箱
(最大阻值为
)
电阻箱
(最大阻值为
)
电压表V(内阻约为
)
电流表A(内阻约为
)
灵敏电流计G,两个开关
、
主要实验步骤如下:
①按图连接好电路,调节电阻箱
和
至最大,闭合开关
和
,再反复调节
和
,使电流计G 的示数为0,读出电流表A、电压表V、电阻箱
、电阻箱
的示数
分别为0.41A、12.0V,30.0Ω,28.2Ω;
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②反复调节电阻箱
和
(与①中的电阻值不同),使电流计G 的示数为0,读出电
流表A、电压表V 的示数分别为0.60A、11.7V。
回答下列问题:
(1)步骤①中:电流计G 的示数为0 时。A 和D 两点的电势差
______V;
(2)利用步骤①中的测量数据可以求得电压表V 的内阻
______
;
(3)结合步骤①步骤②的测量数据,电源的电动势的测量值
______
(保留1
位小数),
______
(选填“
”、“
”、“
”)
【答案】
1200 12.6 =
【详解】(1)[1] 电压表示数为A、C 两点电势差,即
由闭合电路欧姆定律可知,D、A 和A、C 之间的电势差相等,故
故
(2)[2]有欧姆定律可得
解得
(3)[3]由步骤①可得
由步骤②可得
联立可解得
[4]电路中电源的路端电压通过电压表测得,电流通过电流表测得,均为准确值,故测
量电动势等于真实电动势。
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30.(2023·江苏南通·统考三模)学习小组为研究黑盒a、b 两端电压随电流变化的规
律.实验室提供如下器材:
A.黑盒
B.电流表A(0.6A,内阻约0.5Ω)
C.电压表V1(3V,内阻约3kΩ)
D.电压表V2(6V,内阻约6kΩ)
E.滑动变阻器R(0~20Ω)
F.开关,导线若干
(1)学习小组设计了如图甲所示的电路,闭合开关S,移动滑动变阻器R 的滑片,记
录相应的电压表示数U 和电流表示数I 如下表,请根据表中数据在图乙中作出U-I 图线
_____。
U/V
1.95
1.73
1.52
1.30
1.10
0.88
I/A
0.18
0.22
0.26
0.30
0.34
0.38
(2)将黑盒视为一个电源,根据作出的图线可得黑盒的等效电动势E0=_____V(结果
保留三位有效数字)。
(3)图甲中电压表应选用_____(选填“C”或“D”)。
(4)因电表内阻影响,黑盒等效电动势E0测量值 _____(选填“偏大”或“偏
小”),原因是_____。
(5)打开黑盒,内部电路如图丙所示,其中电阻R1=7.5Ω,R2=7.5Ω,R3=10.0Ω,电池
E(电动势9.0V,内阻不计)。甲图中电压表的正、负接线柱分别与b、a 相连,电阻
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R4的阻值最接近_____。
A.2.0Ω B.10.0Ω C.50.0Ω
【答案】
2.95V(2.90V~3.00V) C
偏小 电压表分流 A
【详解】(1)[1]请根据表中数据在图乙中作出U-I 图线如图所示
(2)[2]根据闭合电路欧姆定律有
可得
由图像可得黑盒等效电动势
E0=2.95V
(电动势的值在2.90V~3.00V 都算对)
(3)[3]由表格可知,电压表示数的最大值为1.95V,所以电压表选V1。
故选C。
(4)[4]按图示中伏安法测电源电动势时,路端电压测量准确,但是电路中由于电压表
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的分流作用,导致干路电流偏小,电压表示数越大,电压表分流就越多,由U-I 图像
修正法有
所以因电表内阻影响,黑盒等效电动势E0测量值偏小。
[5]电路中由于电压表的分流作用,导致盒等效电动势E0测量值偏小。
(5)[6]由图像可得黑盒等效电源内阻为
根据等效电源法有
由于实验测量存在误差,所以采用代入法检验最接近电阻R4的阻值
若R4=2.00Ω,带入得
若R4=10.0Ω,带入得
若R4=50.0Ω,带入得
所以甲图中电压表的正、负接线柱分别与a、b 相连,由于测量中内阻存在误差,在误
差允许范围内,电阻R4的阻值最接近2.00Ω。
故选A。
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