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5年高考3年模拟 B版 物理
专题十 恒定电流
五年高考
考点1 电路的基本概念和原理
1. (2021江苏,2,4分)有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电
流。若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器,在2 ms内细胞膜两侧的电势差从-70 mV 变为30 mV,则该过
程中跨膜电流的平均值为 ( D )
A.1.5×10-7 A B.2×10-7 A
C.3.5×10-7 A D.5×10-7 A
2. (2022江苏,2,4分)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R =2 Ω,R =3 Ω,R =2 Ω,R =4 Ω,电源电
1 2 3 4
动势E=12 V,内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是 ( A )
A.R B.R C.R D.R
1 2 3 4
3. (2019浙江4月,8,3分)电动机与小电珠串联接入电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻为R ,两端电
1
压为U ,流过的电流为I ;电动机的内电阻为R ,两端电压为U ,流过的电流为I 。则 ( D )
1 1 2 2 2
U R
A.I <I B.
1
>
1
1 2 U R
2 2
U R U R
C.
1
=
1
D.
1
<
1
U R U R
2 2 2 2
4. (2024江西,7,4分)石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料,具有丰富的电学
性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子(电子)浓度。如图(a)所示,在长为a,宽为b的石墨
烯表面加一垂直向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电极1、3间通以恒定电流I,电极2、4间将产生电压
U。当I=1.00×10-3A时,测得U-B关系图线如图(b)所示,元电荷e=1.60×10-19C,则此样品每平方米载流子数
最接近( D )
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A.1.7×1019 B.1.7×1015
C.2.3×1020 D.2.3×1016
考点2 闭合电路欧姆定律
1. (2020浙江1月,6,3分)小明在一根细橡胶管中灌满食盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐
水柱。他将此盐水柱接到电源两端,电源电动势和内阻恒定。握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长
的1.2倍,若忽略温度对电阻率的影响,则此盐水柱 ( B )
A.通过的电流增大
B.两端的电压增大
C.阻值增大为原来的1.2倍
D.电功率增大为原来的1.44倍
2. (2023海南,7,3分)如图所示电路,已知电源电动势为E,内阻不计,电容器电容为C,闭合开关K,待电路
稳定后,电容器上的电荷量为 ( C )
1 2 3
A.CE B. CE C. CE D. CE
2 5 5
3. (2020江苏,6,4分)(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,
开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时 ( ABD )
A.车灯的电流变小 B.路端电压变小
C.电路的总电流变小 D.电源的总功率变大
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4. (2020北京,12,3分)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、
电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简
易温度计。下列说法正确的是( B )
A.t 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
A
B.t 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
A
C.t 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
B
D.t 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
B
5. (2020课标Ⅰ,17,6分)图(a)所示的电路中,K与L间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压
U 。如果U 随时间t的变化如图(b)所示,则下列描述电阻R两端电压U 随时间t变化的图像中,正确的
C C R
是 ( A )
6. (2023全国乙,20,6分)(多选)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和
4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压
U =3.0 V,U =2.5 V,U =-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是 ( CD )
12 23 34
A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间
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7. (2018海南,10,5分)(多选)如图,三个电阻R 、R 、R 的阻值均为R,电源的内阻r<R,c为滑动变阻器的
1 2 3
中点。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动,下列说法正确的是 ( CD )
A.R 消耗的功率变小
2
B.R 消耗的功率变大
3
C.电源的输出功率变大
D.电源内阻消耗的功率变大
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三年模拟
限时检测练
练综合 25分钟
1. (2024山东淄博一模)阿秒(as)光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲,如同高速快门相机,可用以研
究原子内部电子高速运动的过程。已知1 as=10-18 s,电子所带电荷量为1.6×10-19 C,氢原子核外电子绕原
子核做匀速圆周运动的等效电流约为1×10-3 A。目前阿秒光脉冲的最短时间为43 as,电子绕氢原子核一
周的时间约为该光脉冲时间的( B )
A.2.8倍 B.3.7倍
C.4.2倍 D.5.5倍
2. (2024四川南充一诊)电容器储能已经广泛应用于电动汽车、风光发电储能和电力系统中电能质量调
节等。电容器储能的原理:当电容器充电后,所带电荷量为q,两极板间的电势差为u,则极板间储存了电
能。如图是电容为C的电容器两极板间电势差u和所带电荷量q的u-q图像,则 ( D )
A.该电容器的电容C随电荷量q的增大而增大
B.图像中直线的斜率等于该电容器的电容C
C.电源对该电容器充电的电荷量为Q时,电源对该电容器做的功为QU
Q2
D.电源对该电容器充电的电荷量为Q时,该电容器储存的电能为
2C
3. (2024重庆三校联考)(多选)直流电动机在生产生活中有着广泛的应用。同学们为了研究直流电动机
的机械效率问题,设计了如图甲所示的电路,内阻r =1 Ω的直流电动机M和规格为“6 V 6 W”的指示
1
灯L并联后接在电动势E=8 V、内阻r =0.5 Ω的直流电源上。闭合开关S,电动机和指示灯均正常工作,
2
在提升物体过程中,如图乙所示,下列说法正确的是 ( AD )
A.流过电动机的电流为3 A
B.该电源的效率为60%
C.电动机的输出功率为15 W
D.用该电动机可将重为7.5 N的物体以0.6 m/s的速度匀速提升,则电动机工作的机械效率为25%
4. (2024江苏无锡期末)太阳能电池在空间探测器上得到广泛应用。某太阳能电池在特定光照强度下
工作电流I随路端电压U变化的图线如图中曲线①,输出功率P随路端电压U变化的图线如图中曲线
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②。图中给出了该电池断路电压U 和短路电流I 。当路端电压为U 时,工作电流为I ,且恰好达到最大
0 0 1 1
输出功率P ,则此时电池的内阻为 ( C )
1
U P U I −P U −U
A.
1
B.
1
C.
0 1 1
D.
0 1
I I2 I2 I −I
1 1 1 0 1
5. (2024山东滨州期末)如图甲所示的电路,电源内阻r=1.0 Ω,R 为一定值电阻,R 为一滑动变阻器,电流
1 2
表、电压表均为理想电表。闭合开关,将滑动变阻器的滑片从A端逐渐滑到B端的过程中,得到R 的功
2
率随电压表示数的变化规律如图乙所示,电压表示数与电流表示数的关系图像如图丙所示。下列说法正
确的是( D )
A.电源的电动势大小为4.5 V
B.定值电阻R 的大小为3 Ω
1
C.图乙中P 的值为1.5 W
x
D.图丙中U 的值为4.5 V
x
6. (2024衡水中学四调)(多选)在如图所示的电路中,已知电阻R 的阻值小于滑动变阻器R的最大阻值,
1
闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P由左端向右端滑动的过程中,四个理想电表V 、V 、A 、A 的示数及
1 2 1 2
其变化量分别用U 、U 、I 、I 、ΔU 、ΔU 、ΔI 、ΔI 表示。下列说法正确的是 ( BC )
1 2 1 2 1 2 1 2
A.U 先变大后变小,I 不变
1 1
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B.U 先变大后变小,I 一直变大
1 1
ΔU ΔU
C.
1的绝对值和 2的绝对值均不变
ΔI ΔI
2 2
D.U 先变大后变小,I 一直变小
2 2
7. (2024江苏无锡四校联考)如图所示的电路,电源内阻为r,两相同灯泡L 、L 电阻均为R,D为理想二
1 2
极管(具有单向导电性),电表均为理想电表,闭合S后,一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动,现把
滑动变阻器滑片向上滑动,电压表V 、V 示数变化量的绝对值分别为ΔU 、ΔU ,电流表示数变化量的绝
1 2 1 2
对值为ΔI。下列说法错误的是 ( D )
A.两灯泡逐渐变亮
B.油滴仍静止不动
ΔU
C. 2=R+r
ΔI
D.ΔU <ΔU
2 1
8. (2024长郡中学月考)(多选)如图所示,有一个半径为r的金属球远离其他物体,通过电阻R与大地相
连。电子束从远处以速度v落到球上且不反弹,在各物理量达到稳定后每秒有n个电子落到球上。已知
电子的质量为m,电子电荷量的绝对值为e。下列说法正确的是 ( AD )
A.通过电阻的电流大小为ne
B.通过电阻的电流由金属球流向大地
C.取地面的电势为0,则球的电势φ=neR
nmv2
(
2nRe2
)
D.每秒金属球产生的热量为 1−
2 mv2
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实验微专题
实验微专题11 电学实验基础
1.(2024浙江6月,16-Ⅱ节选)在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中,
(1)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极,选用×100挡时,变换表笔与二极管两极的连接方式,发现
电表指针均不偏转,选用 × 1 k 挡(选填“×10”或“×1 k”)重新测试,指针仍不偏转,更换二极管极性
后,发现指针偏转,此时与多用电表红色表笔相连的是二极管 负极 (选填“正极”或“负极”)。
(2)图(A)是已完成部分连线的实物图,为实现电压可从零开始调节,并完成实验,P应连接 a 接线柱(选
填“a”“b”“c”或“d”),Q应连接 d 接线柱(选填“a”“b”“c”或“d”)。某次选用多用电表
量程为50 mA挡测量,指针如图(B)所示,则电流I= 4 5 . 0 mA。
(3)根据测得数据,绘出伏安特性曲线如图(C)所示,则说明该二极管是 非线性 元件(选填“线性”或
“非线性”)。
2.(2024福建福州质检)某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω)。
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测圆柱体的直径,读数为 5 . 02 0 mm。
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(2)除待测圆柱体外,实验室还备有如下实验器材,实验过程要求电阻两端电压能够从零开始调节,电压表
应选 A ,电流表应选 C ,滑动变阻器应选 E 。(填写器材前对应的字母)
A.电压表V (量程0～3 V,内阻约为15 kΩ)
1
B.电压表V (量程0～15 V,内阻约为75 kΩ)
2
C.电流表A (量程0～0.6 A,内阻约为1 Ω)
1
D.电流表A (量程0～3 A,内阻约为0.2 Ω)
2
E.滑动变阻器R (0～5 Ω,2 A)
1
F.滑动变阻器R (0～2 000 Ω,0.1 A)
2
G.电源E(电动势为4 V,内阻不计)
H.开关S,导线若干
(3)请用笔画线代替导线将图乙中所给的实物器材连线补充完整。
答案 (1)5.020 (2)A C E (3)如图所示
3.(2021浙江6月,18,7分)小李在实验室测量一电阻R 的阻值。
x
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(1)因电表内阻未知,用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后,合上开关S,将滑动
变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1,电压表的读数U =1.65 V,电流表的示数如图2
1
所示,其读数I = 0 . 3 3～ 0 . 3 4 A;将K掷到2,电压表和电流表的读数分别为U =1.75 V,I =0.33 A。由此
1 2 2
可知应采用电流表 外 (填“内”或“外”)接法。
(2)完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:
①器材与连线如图3所示,请在虚线框中画出对应的电路图;
②先将单刀双掷开关掷到左边,记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边,调节电阻箱的阻值,使电流
表的读数与前一次尽量相同,电阻箱的示数如图3所示,则待测电阻R= 5 Ω。此方法, 有 (填
x
“有”或“无”)明显的实验误差,其理由是 电阻箱的分度值与待测电阻比较接近 ( 或其他合理解释 )
。
答案 (1)0.33～0.34 外 (2)①如图所示 ②5 有 电阻箱的分度值与待测电阻比较接近(或其他合
理解释)
4.(2022全国乙,23,10分)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻R 在0～5 mA范围内的伏安特性。可用
x
器材有:电压表 (量程为3 V,内阻很大),电流表 (量程为1 mA,内阻为300 Ω),电源E(电动势约为4 V,内
阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ),定值电阻R (阻值可选75 Ω或150 Ω),开关S,导线若
0
干。
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(1)要求通过R 的电流可在0～5 mA范围内连续可调,将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路的原理
x
图;
(2)实验时,图(a)中的R应选最大阻值为 1 0 Ω (填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器,R 应选阻值为
0
75 Ω (填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻;
(3)测量多组数据可得R 的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)
x
所示,则此时R 两端的电压为 2 . 3 0 V,流过R 的电流为 4 . 2 0 mA,此组数据得到的R 的阻值为 54 8
x x x
Ω(保留3位有效数字)。
图(b)
图(c)
实验微专题12 测量电阻的几种方法
1.(2023全国甲,22,5分)某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲
线,实验所用电压表内阻约为6 kΩ,电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图(a)和(b)两个电路图供选择。
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(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图(c)所示,该同学选择的电路图是图( a )(填“a”或
“b”)。
(2)若选择另一个电路图进行实验,在图(c)上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。
2.(2024湖南,11,7分)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律,搭建了如图(a)所示的装置。
电阻测量原理如图(b)所示,E是电源, 为电压表, 为电流表。
(1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压,电流表示数为100 mA,电压表量程为3 V,表盘如图(c)所示,示数
为 1 . 2 3 ( 1 . 2 2～ 1 . 2 5 均可 ) V,此时金属丝阻值的测量值R为 1 2 . 3 ( 1 2 . 2～ 1 2 . 5 均可 , 要与上一空对应 )
Ω(保留3位有效数字);
(2)打开抽气泵,降低玻璃管内气压p,保持电流I不变,读出电压表示数U,计算出对应的金属丝阻值;
(3)根据测量数据绘制R-p关系图线,如图(d)所示;
(4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压,保持电流为100 mA,电压表指针应该在图(c)指针位置的 右
侧(填“左”或“右”);
(5)若电压表是非理想电压表,则金属丝电阻的测量值 小于 真实值(填“大于”“小于”或“等
于”)。
3.(2020海南,15,10分)在测量定值电阻阻值的实验中,提供的实验器材如下:电压表V (量程3 V,内阻
1
r =3.0 kΩ),电压表V (量程5 V,内阻r =5.0 kΩ),滑动变阻器R(额定电流1.5 A,最大阻值100 Ω),待测定值电
1 2 2
阻R,电源E(电动势6.0 V,内阻不计),单刀开关S,导线若干。
x
回答下列问题:
(1)实验中滑动变阻器应采用 分压 接法(填“限流”或“分压”);
(2)将虚线框中的电路原理图补充完整;
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(3)根据表中的实验数据(U 、U 分别为电压表V 、V 的示数),在图(a)给出的坐标纸上补齐数据点,并绘
1 2 1 2
制U -U 图像;
2 1
测量次数 1 2 3 4 5
U /V 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
1
U /V 1.61 2.41 3.21 4.02 4.82
2
(4)由U -U 图像得到待测定值电阻的阻值R= 1 . 82×1 0 3 Ω(结果保留三位有效数字);
2 1 x
(5)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻R(阻值约为700 Ω)的阻值,在不额外
y
增加器材的前提下,要求实验精度尽可能高,请在图(b)的虚线框内画出你改进的电路图。
4.(2023海南,15,14分)用如图甲所示的电路测量一个量程为100 μA、内阻约为2 000 Ω的微安表头的内
阻,所用电源的电动势约为12 V,有两个电阻箱可选,R (0～9 999.9 Ω),R (0～99 999.9 Ω)
1 2
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(1)R 应选 R ,R 应选 R ;
M 1 N 2
(2)根据电路图甲,请把实物图乙连线补充完整;
(3)下列操作顺序合理排列是 ①③②④ ;
①将滑动变阻器滑片P移至最左端,将R 调至最大值;
N
②闭合开关S ,调节R ,使微安表半偏,并读出R 的阻值;
2 M M
③断开S ,闭合S ,调节滑片P至某位置再调节R 使表头满偏;
2 1 N
④断开S 、S ,拆除导线,整理好器材
1 2
(4)如图丙是R 调节后的面板,则待测表头的内阻为 1 99 8 . 0 Ω ,该测量值 小于 (填“大于”“小
M
于”或“等于”)真实值。
(5)将该微安表改装成量程为2 V的电压表后,某次测量指针指在图丁所示位置,则待测电压为 1 . 2 8
V。
(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中,S 断开,电表满偏时读出R 的值,在滑片P不变的情况下,S 闭合后
2 N 2
R R
调节电阻箱R ,使电表半偏时读出R ,若认为OP间电压不变,则微安表内阻为 N M (用R 、R 表
M M R −R M N
N M
示)。
5.(2022山东,14,8分)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1.5 V,内阻未知);
电流表A (量程10 mA,内阻为90 Ω);
1
电流表A (量程30 mA,内阻为30 Ω);
2
定值电阻R (阻值为150 Ω);
0
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滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω);
待测电阻R;
x
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R 接入电路;闭合开关,调节
0
1
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 A (填“A ”或“A ”);若不考
2 1 1 2
虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 6 0 Ω。
3
(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用R 替换R ,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的 处,则R 的测量值
x 0 5 x
为 10 0 Ω。
(3)本实验中未考虑电池内阻,对R 的测量值 无 (填“有”或“无”)影响。
x
6.(2023湖南,12,9分)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置,其
电路如图(a)所示,R 、R 、R 为电阻箱,R 为半导体薄膜压力传感器,C、D间连接电压传感器(内阻无穷
1 2 3 F
大)。
(1)先用欧姆表“×100”挡粗测R 的阻值,示数如图(b)所示,对应的读数是 1 00 0 Ω;
F
R R
(2)适当调节R 、R 、R ,使电压传感器示数为0,此时,R 的阻值为 1 3 (用R 、R 、R 表示);
1 2 3 F R 1 2 3
2
(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小),读出电
压传感器示数U,所测数据如表所示:
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次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压U/mV 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图(c)上描点,绘制U-m关系图线;
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加
微小压力F ,电压传感器示数为200 mV,则F 大小是 0 . 01 8 ( 0 . 01 7 或 0 . 01 8 ) N(重力加速度取9.8 m/s2,
0 0
保留2位有效数字);
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F ,此时
1
非理想毫伏表读数为200 mV,则F > F (填“>”“=”或“<”)。
1 0
实验微专题13 测量金属丝的电阻率
1.(2023辽宁,12,6分)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有
一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路
图,实验步骤如下:
a.测得样品截面的边长a=0.20 cm;
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左
右移动;
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40 A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;
e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U-L图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。
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回答下列问题:
(1)L是丙到 乙 (填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
ka2
(2)写出电阻率的表达式ρ= (用k、a、I表示);
I
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ= 6 . 5×1 0 -5 Ω·m(保留两位有效数字)。
2.(2024江西,12,7分)某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理:当电热管漏电时,利用自来水自身的
电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下。为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。
(1)如图(a)所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截
面宽d=0.07 m和高h=0.03 m。
(2)现有实验器材:电流表(量程300 μA,内阻R =2 500 Ω)、电压表(量程3 V或15 V,内阻未知)、直流电源
A
(3 V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图(a)中画线完成电路实物连接。
(3)连接好电路,测量26 ℃的水在不同长度l时的电阻值R。将水温升到65 ℃,重复测量。绘出26 ℃和
x
65 ℃水的R-l图线,分别如图(b)中甲、乙所示。
x
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(4)若R-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ= kd h (用k、d、h表示)。实验结果表明,温度 高
x
(填“高”或“低”)的水更容易导电。
(5)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变,选用内直
径为8.0×10-3 m的水管。若人体的安全电流为1.0×10-3 A,热水器出水温度最高为65 ℃,忽略其他电阻的
影响(相当于热水器220 V的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为 0 . 4 6 m。(保
留两位有效数字)
3.(2023全国乙,23,10分)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微
器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R (阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单
0
刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:
(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。
(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U ,然后将K与2端相
1
U −U U R
连,此时电压表读数记为U 。由此得到流过待测金属丝的电流I= 2 1 ,金属丝的电阻r= 1 0
2 R U −U
0 2 1
。(结果均用R 、U 、U 表示)
0 1 2
(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如表所示:
U (mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
1
U (mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
2
(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。
(5)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图
(b)所示,该读数为d= 0 . 15 0 mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。
(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ= 5 . 0 ×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字)
4.(2023河北,12,8分)某实验小组测量绕制滑动变阻器电阻丝的电阻率ρ,实验器材:电源E(3 V,内阻很
小)、电压表(量程为0～3 V,内阻很大)、待测滑动变阻器R(最大阻值几十欧姆)、电阻箱R (最大阻值9
x 0
999 Ω)、滑动变阻器R (最大阻值50 Ω)、毫米刻度尺、开关S以及导线若干。实验电路如图。
1
第一步:按图连好电路。将滑动变阻器R 和R 的滑片均置于最左端,电阻箱R 阻值调为零。闭合开关S,
1 x 0
调整R 滑片的位置,使电压表的示数为2.00 V。
1
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第二步:断开开关S,保持R 滑片的位置不动,将R 的阻值调为5 Ω。
1 0
第三步:闭合开关S,向右移动R 的滑片P,使电压表的示数仍为2.00 V,记录R 的阻值R以及R 的滑片P
x 0 x
到左端点a之间的距离l。
第四步:断开开关S,保持R 滑片的位置不动,调节R 的阻值分别为10 Ω、15 Ω、…,重复第三步。
1 0
第五步:实验结束,整理仪器。
实验记录的部分数据如表。
组次 1 2 3 4 5
R/Ω 0 5 10 15 20
l/mm 0 20.3 36.8 60.5 81.1
(1)表中不合理的一组数据为 3 (填组次序号)。
(2)当l为80.0 mm时,R 的滑片P到a之间电阻丝的匝数为133,电阻丝的半径r= 0 . 3 0 mm(保留2位有
x
效数字)。
(3)用l=kR拟合表中数据,得k近似为4.0×10-3 m/Ω,测得单匝电阻丝周长为90.0 mm,则电阻丝的电阻率ρ=
4 . 7×10 -7 Ω·m(保留2位有效数字)。
(4)若电阻率ρ的测量值与参考值相比偏大,产生误差的原因可能是 B 。
A.未考虑电压表内阻
B.未考虑电阻丝绝缘层厚度
C.未考虑电源内阻
实验微专题14 测量电源的电动势和内阻
1.(2024黑吉辽,11,6分)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定
值电阻(阻值为R )、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
0
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的 A (填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;
④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
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1
(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势E= 。
b
k R
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k 、k ,若 2 =n,则待测电池的内阻r= 0 (用n和R 表示)。
1 2 k n−1 0
1
2.(2020北京,16,9分)用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1 Ω)。其中R为
电阻箱,电流表的内电阻约为0.1 Ω,电压表的内电阻约为3 kΩ。
(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电
源”的电动势E'和内电阻r'。若电流表内电阻用R 表示,请你用E、r和R 表示出E'、r',并简要说明理
A A
由。
(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数
U
据(图甲:U=IR,图乙:I= )描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像
R
(没有电表内电阻影响的理想情况)。
图3
在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是 C ;对应图乙电路分析的U-I图像是 A 。
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的 乙 (填“甲”或
“乙”)。
3.(2020山东,14,8分)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内
阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω);
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电压表V(量程3 V,内阻约3 kΩ);
电流表A(量程0.6 A,内阻约1 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω);
定值电阻R (阻值2 Ω);
1
定值电阻R (阻值5 Ω);
2
开关一个,导线若干。
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过
程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U-I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化
范围比较小,出现该现象的主要原因是 B 。(单选,填正确答案标号)
甲
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得
到的数据如表所示。
序号 1 2 3 4 5 6 7
I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40
U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图
像如图丙所示。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为 R (填“R ”或“R ”)。
1 1 2
③用笔画线代替导线,请按照改进后的方案,将图丁所示的实物图连接成完整电路。
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4.(2023湖北,12,10分)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0～3 V,内阻很大);
电流表(量程0～0.6 A);
电阻箱(阻值0～999.9 Ω);
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)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U-I图像如图(c)所示,则干电池的电动势为 1 . 5 8 V(保留3位有效
数字)、内阻为 0 . 6 4 ( 0 . 6 3～ 0 . 6 5 均可 ) Ω(保留2位有效数字)。
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1
(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出 -R图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距,结合(2)问
I
得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为 2 . 4 Ω(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 偏小 (填“偏大”或“偏小”)。
5.(2022福建,12,7分)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R =2 Ω。
0
(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S ,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U -I 的值,断开开
0 1 1
关S
0
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S ,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U -I 的值,断开开
0 2 2
关S
0
⑤分别作出两种情况所对应的U -I 和U -I 图像
1 1 2 2
(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U = 1 . 3 0 V。
1
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(4)根据测得数据,作出U -I 和U -I 图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势E= 1 . 8 0 V ,内阻r=
1 1 2 2
2 . 50 Ω 。(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知 接法 Ⅱ (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 接法 Ⅱ (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。
实验微专题15 用多用电表测量电学中的物理量
1.(2021福建,11,6分)某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00 cm电阻丝的电阻率,该
电阻丝的电阻值约为100～200 Ω,材料未知。实验过程如下:
(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为 1 . 41 4 mm。
(2)对多用电表进行机械调零。
(3)将多用电表的选择开关旋至 ×1 0 倍率的电阻挡(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
(4)将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻挡零刻度线。
(5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端,多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为 16 0 Ω。
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(6)测量完成之后,将表笔从插孔拔出,并将选择开关旋到“OFF”位置。
(7)实验测得的该电阻丝电阻率为 3 . 14×1 0 -4 Ω·m(结果保留3位有效数字)。
2.(2022湖南,12,9分)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R 为调
0
零电阻(最大阻值为R ),R、R 、R 为定值电阻(R+R <R <R ),电流计 的内阻为R (R≪R )。用此欧
0m s m n s 0m m n G s G
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S与m接通,电流计 示数为I ;保持电阻R 滑片位置不变,将单刀双掷开关
m 0
S与n接通,电流计 示数变为I ,则I 大于 I (填“大于”或“小于”);
n m n
(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为 ×1 0 (填“×1”或“×10”);
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计 满偏刻度处)时,调零电阻R 的
0
滑片应该 向上 调节(填“向上”或“向下”);
(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R ,稳定后电流计 的指针偏
1
2 1
转到满偏刻度的 ;取走R ,在①②间接入待测电阻R,稳定后电流计 的指针偏转到满偏刻度的 ,则R=
3 1 x 3 x
400 Ω。
组合创新练2 电学创新实验
1.(2023福建,13,6分)某同学用图(a)所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有:电
源、电压传感器、电解电容器C(4.7 μF,10 V),定值电阻R(阻值2.0 kΩ)、开关S、导线若干。
(1)电解电容器有正、负电极的区别。根据图(a),将图(b)中的实物连线补充完整;
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(2)设置电源,让电源输出图(c)所示的矩形波,该矩形波的频率为 4 0 Hz;
(3)闭合开关S,一段时间后,通过电压传感器可观测到电容器两端的电压U 随时间周期性变化,结果如图
C
(d)所示,A、B为实验图线上的两个点。在B点时,电容器处于 充电 状态(填“充电”或“放电”);在
B 点时(填“A”或“B”),通过电阻R的电流更大;
(4)保持矩形波的峰值电压不变,调节其频率,测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况,并在
坐标纸上作出电容器上最大电压U 与频率f关系图像,如图(e)所示。当f=45 Hz时,电容器所带电荷量的
m
最大值Q 为 1 . 8×1 0 -5 C(结果保留两位有效数字);
m
(5)根据实验结果可知,电容器在充放电过程中,其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变,而后随着频
率的增大逐渐减小。
2.(2023重庆,12,9分)一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比,以及交流电频率对输出电压的
影响。如图甲为实验电路图,其中L 和L 为变压器的原、副线圈,S 和S 为开关,P为滑动变阻器R 的滑
1 2 1 2 P
片,R为电阻箱,E为正弦式交流电源(能输出电压峰值不变、频率可调的交流电)。
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(1)闭合S ,用多用电表交流电压挡测量线圈L 两端的电压。滑片P向右滑动后,与滑动前相比,电表的示
1 1
数 变大 (填“变大”“不变”“变小”)。
(2)保持S 断开状态,调整E输出的交流电频率为50 Hz,滑动滑片P,用多用电表交流电压挡测得线圈L 两
2 1
端的电压为2 500 mV时,用示波器测得线圈L 两端电压u随时间t的变化曲线如图乙所示,则线圈L 两
2 1
端与L 两端的电压比值为 1 2 . 6 (保留3位有效数字)。
2
(3)闭合S ,滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1 000 Hz的条件下,改
2
变R的阻值,用多用电表交流电压挡测量线圈L 两端的电压U,得到U-R关系曲线如图丙所示。用一个阻
2
值恒为20 Ω的负载R 替换电阻箱R,由图丙可知,当频率为1 000 Hz时,R 两端的电压为 27 0 mV;当频
0 0
率为50 Hz时,为保持R 两端的电压不变,需要将R 与一个阻值为 1 2 . 0 ( 1 1 . 8～ 1 2 . 2 均可 ) Ω的电阻串
0 0
联。(均保留3位有效数字)
3.(2023江苏,12,15分)小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有:干电池(电动势约
1.5 V,内阻不计)2节;两量程电压表(量程0～3 V,内阻约3 kΩ;量程0～15 V,内阻约15 kΩ)1个;滑动变阻器
(最大阻值50 Ω)1个;定值电阻(阻值50 Ω)21个;开关1个及导线若干。实验电路如图1所示。
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(1)电压表量程应选用 3 V (填“3 V”或“15 V”)。
(2)图2为该实验的实物电路(右侧未拍全)。先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置,然后用导线将
电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱 D (填“B”“C”或“D”)连接,再闭合开关,开始实验。
(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变,依次测量电路中O与1,2,…,21之间的电压。某次测量
时,电压表指针位置如图3所示,其示数为 1 . 5 0 V。根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系
图线,如图4中实线所示。
(4)在图1所示的电路中,若电源电动势为E,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为R ,定值电
1
E
阻的总阻值为R ,当被测电阻为R时,其两端的电压U= R (用E、R 、R 、R表示),据此作出U-R
2 R +R 1 2
1 2
理论图线如图4中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小。
(5)分析可知,当R较小时,U的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果
影响较小。小明认为,当R较大时,U的实测值与理论值相差较小,也是因为相同的原因。你是否同意他的
观点?请简要说明理由。
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