第10章電路及其應(yīng)用物理新高考適用第1節(jié)電路的基本概念及規(guī)律第2節(jié)閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用目錄實(shí)驗(yàn)11導(dǎo)體電阻率的測量微專題19電路的動態(tài)分析和故障判斷第3節(jié)電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)12測量電阻的幾種方法實(shí)驗(yàn)13測量電源電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)14用多用電表測量電學(xué)中的物理量第1節(jié)電路的基本概念及規(guī)律1.★(2021江蘇,2,4分)有研究發(fā)現(xiàn),某神經(jīng)細(xì)胞傳遞信號時(shí),離子從細(xì)胞膜一側(cè)流到另一

側(cè)形成跨膜電流。若將該細(xì)胞膜視為1×10-8F的電容器,在2ms內(nèi)細(xì)胞膜兩側(cè)的電勢差

從-70mV變?yōu)?0mV,則該過程中跨膜電流的平均值為

(

)A.1.5×10-7A

B.2×10-7A

C.3.5×10-7A

D.5×10-7AD解析

將該細(xì)胞膜視為1×10-8F的電容器,電容器的電荷量改變量ΔQ=CΔU,電流的平均

值I=

,解得I=5×10-7A,D正確。2.★★(2020海南,4,3分)一車載加熱器(額定電壓為24V)發(fā)熱部分的電路如圖所

示,a、b、c是三個(gè)接線端點(diǎn),設(shè)ab、ac、bc間的功率分別為Pab、Pac、Pbc,則

(

)

A.Pab>Pbc

B.Pab=Pac

C.Pac=Pbc

D.Pab<Pac

D解析

接a、b時(shí),電路的總電阻Rab=

=

,接a、c時(shí),電路的總電阻Rac=

=

,接b、c時(shí),電路的總電阻Rbc=

=

,由題知,不管接哪兩個(gè)點(diǎn),額定電壓U=24V不變,根據(jù)P=

可知,Pab=Pbc<Pac,D正確。3.★★(2024屆江蘇鹽城射陽中學(xué)月考)假設(shè)某同學(xué)得到某燈泡的U-I圖像如圖所示,圖

線上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與橫軸成α角,A點(diǎn)的切線與橫軸成β角,則

(

)

A.燈泡的電阻隨電壓的增大而減小B.A點(diǎn)對應(yīng)的燈泡的電阻可表示為tanαC.A點(diǎn)對應(yīng)的燈泡的電阻可表示為tanβD.A點(diǎn)對應(yīng)的燈泡的電功率大小可用矩形U0AI0O的面積表示D解析

R=

,根據(jù)題圖可知燈泡的電阻隨電壓的增大而增大,A錯(cuò)誤。A點(diǎn)對應(yīng)的燈泡的電阻可表示為

,由于縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的標(biāo)度不確定,所以不能表示為tanα,更不能表示為tanβ,B、C錯(cuò)誤。A點(diǎn)對應(yīng)的燈泡的電功率P=U0I0,可用矩形U0AI0O的面積表示,

D正確。4.★★(2024屆四川成都七中月考)某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)行治療。在這種療

法中,為了能讓質(zhì)子進(jìn)入癌細(xì)胞,首先要實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的高速運(yùn)動,該過程需要一種被稱作

“粒子加速器”的裝置來實(shí)現(xiàn)。質(zhì)子先被加速到較大的速度,然后轟擊腫瘤并殺死癌

細(xì)胞。如圖所示,來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為0),經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后,形成

細(xì)柱形的質(zhì)子流。已知細(xì)柱形的質(zhì)子流橫截面積為S,其等效電流為I;質(zhì)子的質(zhì)量為m,

其電荷量為e。那么這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)n是

(

)

A.

B.

C.

D.

D解析

質(zhì)子在加速電場中加速,根據(jù)動能定理有Ue=

mv2,又I=neSv,聯(lián)立解得n=

,D正確。5.★★(2024屆北師大二附期中)如圖所示,其中電流表A的量程為0~0.6A,表盤均勻劃

分為30個(gè)小格,每一小格表示0.02A;R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的一半;R2的阻值等于電

流表內(nèi)阻的2倍。若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值,則下列分析正

確的是

(

)

A.將接線柱1、2接入電路時(shí),每一小格表示0.04AB.將接線柱1、2接入電路時(shí),每一小格表示0.02AC.將接線柱1、3接入電路時(shí),每一小格表示0.06AD.將接線柱1、3接入電路時(shí),每一小格表示0.01AC解析

當(dāng)接線柱1、2接入電路時(shí),R1與電流表并聯(lián),由于R1=

,可知流過R1的電流為流過電流表電流的2倍,所以通過接線柱1的電流為通過電流表電流的3倍,即每一小格表

示0.06A,A、B錯(cuò)誤。當(dāng)接線柱1、3接入電路時(shí),電流表與R1并聯(lián),然后再與R2串聯(lián),串聯(lián)

電阻對電流的分配無影響,與1、2接入電路時(shí)的效果相同,所以每一小格表示0.06A,C

正確,D錯(cuò)誤。6.★★(2024屆四川成都蓉城名校聯(lián)考)大量程電壓表、電流表可由靈敏電流表G和電

阻箱R改裝而成,如圖為改裝后的電表,圖中靈敏電流表G的滿偏電流均為Ig,內(nèi)阻均為Rg,

電阻箱R接入電路的阻值均為R0。下列說法正確的是(

)

A.甲表是電壓表,改裝后的量程為Ig(Rg+R0)B.甲表是電流表,若增大電阻箱R接入電路的阻值,則改裝后電表的量程減小C.乙表是電流表,改裝后的量程為

D.乙表是電壓表,若減小電阻箱R接入電路的阻值,則改裝后電表的量程增大B解析

電流表的改裝需要靈敏電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻,故改裝后甲表是電流表,其量

程I=Ig+

=

,所以并聯(lián)的分流電阻越大,其量程越小,A錯(cuò)誤,B正確。電壓表的改裝需要靈敏電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,故改裝后乙表是電壓表,其改裝后的量程U=

IgRg+IgR0=Ig(Rg+R0),所以串聯(lián)的分壓電阻越小,其量程越小,C、D錯(cuò)誤。7.★★★(2023海南,7,3分)如圖所示電路,已知電源電動勢為E,內(nèi)阻不計(jì),電容器電容為

C,閉合開關(guān)K,待電路穩(wěn)定后,電容器上的電荷量為(

)

A.CE

B.

CE

C.

CE

D.

CEC解析

電路穩(wěn)定后,由于電源內(nèi)阻不計(jì),則整個(gè)回路可看成3R與2R串聯(lián)部分和R與4R串

聯(lián)部分并聯(lián),若取電源負(fù)極為零電勢點(diǎn),則電容器上極板電勢為

,下極板電勢為

,電容器兩極板間電勢差為

,則電容器上的電荷量為Q=CU=

CE,C正確。8.★★★(2024廣西,6,4分)將橫截面相同、材料不同的兩段導(dǎo)體L1、L2無縫連接成一段

導(dǎo)體,總長度為1.00m,接入圖甲電路。閉合開關(guān)S,滑片P從M端滑到N端,理想電壓表讀

數(shù)U隨滑片P的滑動距離x的變化關(guān)系如圖乙,則導(dǎo)體L1、L2的電阻率之比約為

(

)

A.2∶3

B.2∶1

C.5∶3

D.1∶3B解析

根據(jù)電阻定律可知,電阻R=ρ

,結(jié)合歐姆定律U=IR可得U=

x,則題圖乙中U-x圖線的斜率k=

∝ρ(點(diǎn)撥:兩導(dǎo)體橫截面相同,題圖甲中電路電流恒定),U-x圖線斜率在x=0.25m時(shí)發(fā)生變化,說明此刻電阻率發(fā)生了變化,即導(dǎo)體L1長0.25m,導(dǎo)體L2長0.75m,可

知導(dǎo)體L1、L2的電阻率之比

=

=

,B正確。9.★★★(2020課標(biāo)Ⅰ,17,6分)圖(a)所示的電路中,K與L間接一智能電源,用以控制電容

器C兩端的電壓UC。如果UC隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示,則下列描述電阻R兩端電壓UR

隨時(shí)間t變化的圖像中,正確的是(

)

A解析

根據(jù)題圖(b)知,在2~3s內(nèi),電容器兩端的電壓恒定不變,電路中電流為零,故電阻

兩端電壓為零,D錯(cuò)誤;在1~2s內(nèi),電容器兩端的電壓均勻增大,電容器處于充電過程,在3~5s內(nèi),電容器兩端的電壓均勻減小,電容器處于放電過程,兩個(gè)過程通過電阻R的電流

方向相反,則這兩段時(shí)間內(nèi)電阻兩端的電壓必定一正一負(fù),B錯(cuò)誤;充電時(shí)間比放電時(shí)間

短,因此充電電流I充比放電電流I放大,則充電時(shí)電阻兩端電壓值大于放電時(shí)電阻兩端的

電壓值,A正確,C錯(cuò)誤。10.★★★(2022遼寧,11,6分)某同學(xué)要將一小量程電流表(滿偏電流為250μA,內(nèi)阻為1.2kΩ)改裝成有兩個(gè)量程的電流表,設(shè)計(jì)電路如圖(a)所示,其中定值電阻R1=40Ω,R2=360Ω。

(1)當(dāng)開關(guān)S接A端時(shí),該電流表的量程為0~

mA;(2)當(dāng)開關(guān)S接B端時(shí),該電流表的量程比接A端時(shí)

(填“大”或“小”);1大(3)該同學(xué)選用量程合適的電壓表(內(nèi)阻未知)和此改裝電表測量未知電阻Rx的阻值,設(shè)

計(jì)了圖(b)中的兩個(gè)電路,不考慮實(shí)驗(yàn)操作中的偶然誤差,則利用

(填“甲”或

“乙”)電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。

乙解析

(1)由題圖可知當(dāng)S接A時(shí),R1和R2串聯(lián)后再和電流表并聯(lián),等效電路圖如圖1所示,

滿偏時(shí)電流表兩端的電壓為Um=Imr=250×10-6×1.2×103V=0.3V,此時(shí)R1和R2的電流為I=

=

A=0.75×10-3A=0.75mA,所以總電流為I總=Im+I=1mA,即量程為0~1mA。

(2)當(dāng)開關(guān)S接B端時(shí),由題圖可知R2和電流表串聯(lián)后再和R1并聯(lián),等效電路圖如圖2所示,

由于和電流表并聯(lián)的電阻變小,當(dāng)電流表滿偏時(shí),流過R1的電流變大,干路電流變大,量

程變大。(3)圖甲是電流表的外接法,誤差是由于電壓表的分流引起的;圖乙是電流表的內(nèi)接法,

誤差是由于電流表的分壓引起的,因?yàn)轭}目中電壓表內(nèi)阻未知,而電流表內(nèi)阻已知,故采

用圖乙的方法可以修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。第2節(jié)閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用1.★★(2020浙江1月,6,3分)小明在一根細(xì)橡膠管中灌滿食鹽水,兩端用粗銅絲塞住管

口,形成一段封閉的鹽水柱。他將此鹽水柱接到電源兩端,電源電動勢和內(nèi)阻恒定。握

住鹽水柱兩端將它水平均勻拉伸到原長的1.2倍,若忽略溫度對電阻率的影響,則此鹽水

柱(

)A.通過的電流增大B.兩端的電壓增大C.阻值增大為原來的1.2倍D.電功率增大為原來的1.44倍B解析

根據(jù)電阻定律可知R=ρ

=ρ

,橡膠管中鹽水柱的體積V不變,當(dāng)橡膠管長度拉伸到原長的1.2倍,則電阻變?yōu)樵瓉淼?.44倍,C錯(cuò)誤;根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=

,U=E-Ir,可知當(dāng)外電阻變大時(shí),電流變小,路端電壓變大,A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)P=I2R可知,如果電

流保持不變則電功率增大為原來的1.44倍,但是電流在變小,D錯(cuò)誤。2.★★(2020江蘇,6,4分)(多選)某汽車的電源與啟動電機(jī)、車燈連接的簡化電路如圖所

示。當(dāng)汽車啟動時(shí),開關(guān)S閉合,電機(jī)工作,車燈突然變暗,此時(shí)

(

)A.車燈的電流變小B.路端電壓變小C.電路的總電流變小D.電源的總功率變大ABD解析

開關(guān)S閉合后外電路增加了一個(gè)并聯(lián)支路,則通過電源的總電流增大,C錯(cuò)誤。由

U=E-Ir可知路端電壓減小,B正確。再由I燈=

可知通過車燈的電流減小,A正確。由P=IE可知電源的總功率增大,D正確。3.★★(2024屆重慶三校聯(lián)考)(多選)直流電動機(jī)在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。同學(xué)

們?yōu)榱搜芯恐绷麟妱訖C(jī)的機(jī)械效率問題,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,內(nèi)阻r1=1Ω的直流

電動機(jī)M和規(guī)格為“6V

6W”的指示燈L并聯(lián)后接在電動勢E=8V、內(nèi)阻r2=0.5Ω的

直流電源上。閉合開關(guān)S,電動機(jī)和指示燈均正常工作,在提升物體過程中,如圖乙所示,

下列說法正確的是

(

)

A.流過電動機(jī)的電流為3AB.該電源的效率為60%C.電動機(jī)的輸出功率為15WD.用該電動機(jī)可將重為7.5N的物體以0.6m/s的速度勻速提升,則電動機(jī)工作的機(jī)械效

率為25%AD解析

指示燈正常工作,IL=

=1A,設(shè)干路電流為I,UL=E-Ir2,解得I=4A,則IM=I-IL=3A,A正確。該電源的效率η=

×100%=75%,B錯(cuò)誤。電動機(jī)兩端電壓UM=UL=6V,則電動機(jī)的輸出功率P出=UMIM-

r1=9W,C錯(cuò)誤。根據(jù)題意得電動機(jī)的有用功率P有=Gv=4.5W,則電動機(jī)工作的機(jī)械效率η=

×100%=25%,D正確。4.★★★(2020北京,12,3分)圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這

段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來(圖乙),用這段金屬絲做測溫探頭,把電流表的刻度

改為相應(yīng)的溫度刻度,就得到了一個(gè)簡易溫度計(jì)。下列說法正確的是(

)A.tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上,且溫度與電流是線性關(guān)系B.tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上,且溫度與電流是非線性關(guān)系C.tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上,且溫度與電流是線性關(guān)系D.tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上,且溫度與電流是非線性關(guān)系B解析

根據(jù)題意,溫度計(jì)的示數(shù)與電流存在一一對應(yīng)的關(guān)系,由閉合電路歐姆定律可知,

I=

,由電阻R與溫度t的圖像關(guān)系可知R=kt+b,兩式聯(lián)立可得I=

,即t=

-

,由此判斷,溫度t與電流I是非線性關(guān)系,且tA對應(yīng)較大的電流,B正確。5.★★★(2024屆北京通州期末)如圖所示的U-I圖像中,曲線表示某一燈泡的伏安特性,

直線為某一電源的路端電壓與電流的變化關(guān)系圖線,P為兩圖線的交點(diǎn),坐標(biāo)為(I0,U0);

過P點(diǎn)的切線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I1,0);路端電壓與電流的變化關(guān)系圖線與橫軸交點(diǎn)

坐標(biāo)為(I2,0)、與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,E);陰影面積分別為S1、S2。用該電源直接與該燈泡

連接成閉合回路時(shí),下列說法正確的是(

)

A.燈泡電阻為

B.燈泡電功率為S1C.電源總功率為

EI2D.電源內(nèi)部消耗功率為2S2

D解析

U0為閉合回路的路端電壓,I0為閉合回路中電流,根據(jù)歐姆定律可知燈泡電阻R=

,A錯(cuò)誤。燈泡電功率P=U0I0(點(diǎn)撥:如圖所示,燈泡電功率大小等于矩形OAPB的面積),B錯(cuò)誤。電源總功率P總=EI0(點(diǎn)撥:電源總功率大小等于矩形OADC的面積),I0≠

I2,C錯(cuò)誤。電源內(nèi)部消耗功率P內(nèi)=EI0-U0I0=2S2(點(diǎn)撥:電源內(nèi)部消耗的功率大小等于矩形BPDC的面積),D正確。6.★★★(2024屆北京西城期末)某同學(xué)將A、B、C三個(gè)電阻分別接入圖1所示的電路

中,電表均可視為理想電表。他利用測得的電阻兩端的電壓和通過它的電流在U-I圖像

中描點(diǎn),得到圖2中的三個(gè)點(diǎn),這三個(gè)點(diǎn)位于一條傾斜的直線上,直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐

標(biāo)為U0、與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為I0,B對應(yīng)的橫坐標(biāo)為0.5I0。下列說法不正確的是(

)A.電阻A的阻值比B、C的阻值大B.電阻A在電路中的電功率比B、C的大C.電源的電動勢等于U0D.電阻B的阻值等于電源的內(nèi)阻B解析

由題圖2可知,電阻A兩端的電壓最大,對應(yīng)的電流最小,根據(jù)R=

可知三個(gè)電阻的阻值關(guān)系為RA>RB>RC,A正確。根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir,可知圖線與縱軸交

點(diǎn)的縱坐標(biāo)即電源電動勢,故電源的電動勢等于U0,C正確。電阻B的阻值RB=

=

,電源內(nèi)阻r=

,故電阻B的阻值等于電源的內(nèi)阻,D正確。當(dāng)R外=r時(shí),電源的輸出功率最大,即外電路的電功率最大,因RB=r,故電阻B在電路中的電功率最大,B錯(cuò)誤。7.★★★(2024屆山東濱州期末)如圖甲所示的電路,電源內(nèi)阻r=1.0Ω,R1為一定值電阻,R2為一滑動變阻器,電流表、電壓表均為理想電表。閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片從A

端逐漸滑到B端的過程中,得到R2的功率隨電壓表示數(shù)的變化規(guī)律如圖乙所示,電流表

示數(shù)與電壓表示數(shù)的關(guān)系圖像如圖丙所示。下列說法正確的是

(

)

A.電源的電動勢大小為4.5VB.定值電阻R1的阻值為3ΩC.圖乙中Px的值為1.5WD.圖丙中Ux的值為4.5VD解析

由題圖乙可知R2的最大功率對應(yīng)的電壓值為3V,分析題圖甲可知,當(dāng)R2接入電路

的阻值等于r+R1時(shí)(點(diǎn)撥:此時(shí)R2兩端電壓為電動勢的一半),R2的功率最大,則E=6V,A錯(cuò)

誤。根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R1),整理得I=-

+

,結(jié)合題圖丙可知R1=2Ω,當(dāng)I=0.5A時(shí)Ux=4.5V,Px=UxI=2.25W,B、C錯(cuò)誤,D正確。8.★★★(2018海南,10,5分)(多選)如圖,三個(gè)電阻R1、R2、R3的阻值均為R,電源的內(nèi)阻r<

R,c為滑動變阻器的中點(diǎn)。閉合開關(guān)后,將滑動變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動,下列說法

正確的是

(

)

A.R2消耗的功率變小B.R3消耗的功率變大C.電源的輸出功率變大D.電源內(nèi)阻消耗的功率變大CD解析

畫出等效電路圖,如圖甲所示,設(shè)Rca=Rx,則Rcb=R滑-Rx,R外=R+

,當(dāng)Rx=

時(shí),R外有最大值。當(dāng)滑動變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動時(shí),Rca減小,Rcb增大,易得R外減小(外電路電阻變化),R總=R外+r減小,I1=

增大(干路電流變化),則電源內(nèi)阻消耗的功率Pr=

r增大,D正確。U并=E-I1(r+R1)減小(由電源內(nèi)阻和R1的分壓確定并聯(lián)電路分壓變化),I3=

減小,則PR3=

R3減小,B錯(cuò)誤。I2=I1-I3增大(支路電流變化),則PR2=

R2增大,A錯(cuò)誤。根據(jù)電源輸出功率與R外的關(guān)系圖(圖乙)可知,當(dāng)R外>r時(shí),R外減小,電源的輸出功

率增大,C正確。9.★★★★(2024屆河北保定一模)如圖所示的電路,電源的內(nèi)阻為r,定值電阻甲的阻值

為r,乙的阻值與燈泡的阻值相等,電容器的電容為C,當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí),穩(wěn)定后,燈泡

的功率為P,電容器的帶電荷量為Q,忽略燈泡阻值的變化。下列說法正確的是

(

)

A.燈泡的阻值為

B.電源的電動勢為

+

C.若再將S2閉合,穩(wěn)定后燈泡兩端電壓的變化量與電阻甲

中電流的變化量的比值的絕對值為2rD.當(dāng)S1、S2均閉合時(shí),穩(wěn)定后甲中的電流為

C解析

當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí),穩(wěn)定后,對電容器由C=

可得U=

,燈泡的功率P=

,聯(lián)立解得R=

,A錯(cuò)誤。由串聯(lián)電路電流處處相等,有

=

,解得電源的電動勢E=

+

,B錯(cuò)誤。當(dāng)S1、S2均閉合時(shí),穩(wěn)定后燈泡與乙并聯(lián)的總電阻R并=

=

,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得甲中的電流I2=

,聯(lián)立解得I2=

,D錯(cuò)誤。電源與甲可看作等效電源,其他部分可看作可變電阻,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知E=U+I·2r,即

U=E-2r·I,可知

=2r,C正確。微專題19電路的動態(tài)分析和故障判斷1.★★(2024屆北京豐臺二模)如圖所示,電源電動勢為6V,電路中有AB、CD、EF、GH

四根連接電路的導(dǎo)線,其中一根導(dǎo)線內(nèi)部的銅絲是斷的,電路其余部分完好。為了查出

故障導(dǎo)線,某同學(xué)選用多用電表直流10V擋,閉合開關(guān)后,將多用電表紅表筆接在A接線

柱上,黑表筆依次接在B、D、F接線柱上,多用電表的示數(shù)分別為0V、0V、6V?？?/p>

判斷出故障導(dǎo)線是

(

)

A.AB

B.CD

C.EF

D.GHC解析

將多用電表紅表筆接在A接線柱上,黑表筆依次接在B、D接線柱時(shí),多用電表的

示數(shù)均為0V,可知故障導(dǎo)線一定是EF、GH中的一根;黑表筆接在F接線柱時(shí),多用電表

的示數(shù)為6V,F接線柱與電源負(fù)極連通,則故障導(dǎo)線是EF,C正確。2.★★★(2024屆陜西咸陽一模)(多選)如圖所示,電源電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5Ω,滑動

變阻器R1的最大電阻R1m=5.0Ω,定值電阻R2=2.0Ω,平行板電容器的電容C=3μF。將開

關(guān)S與a接觸,則

(

)

A.當(dāng)R1接入電路的阻值增大時(shí),R2兩端的電壓增大B.穩(wěn)定時(shí)R1消耗的最大功率為0.225WC.將開關(guān)從a接向b,流過R3的電流流向?yàn)閏→dD.將滑動變阻器R1接入最大電阻,則開關(guān)從a接向b,待電路穩(wěn)定,流過R3的電荷量為9×10-3CBC解析

當(dāng)R1接入電路的阻值增大時(shí),總電阻增大,總電流減小,則R2兩端的電壓減小,A錯(cuò)

誤。將r與R2看作等效電源的內(nèi)阻,則r'=r+R2=2.5Ω,當(dāng)外電阻等于等效電源內(nèi)阻時(shí),等效

電源的輸出功率最大,即R1消耗的功率最大,則穩(wěn)定時(shí)R1消耗的最大功率Pm=

=

W=0.225W,B正確。開關(guān)接a時(shí)電容器右極板帶正電,接b時(shí)電容器右極板帶負(fù)電,則將

開關(guān)從a接向b,電容器先放電再反向充電,則流過R3的電流流向?yàn)閏→d,C正確。將滑動

變阻器R1接入最大電阻時(shí)回路電流I=

=0.2A,開關(guān)接a時(shí)電容器的帶電荷量Q1=CIR1m=3×10-6C,右極板帶正電;開關(guān)接b時(shí)電容器的帶電荷量Q2=CIR2=1.2×10-6C,右極

板帶負(fù)電;將開關(guān)從a接向b,待電路穩(wěn)定,流過R3的電荷量ΔQ=Q1+Q2=4.2×10-6C,D錯(cuò)誤。3.★★★(2024屆衡水中學(xué)四調(diào))(多選)在如圖所示的電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1

的阻值小于滑動變阻器R的最大阻值,閉合開關(guān)S,在滑動變阻器的滑片P由左端向右端

滑動的過程中,四個(gè)理想電表V1、V2、A1、A2的示數(shù)及其變化量分別用U1、U2、I1、I2、ΔU1、ΔU2、ΔI1、ΔI2表示。下列說法正確的是

(

)

A.U1先變大后變小,I1不變B.U1先變大后變小,I1一直變大C.

的絕對值和

的絕對值均不變D.U2先變大后變小,I2一直變小BC解析

在滑動變阻器的滑片P由左端向右端滑動的過程中,滑動變阻器R的滑片P左側(cè)

電阻與R1串聯(lián)后,與R的滑片P右側(cè)電阻并聯(lián),電阻R1的阻值小于滑動變阻器R的最大阻

值,則并聯(lián)電路電阻先變大后變小,電路總電阻先變大后變小。根據(jù)閉合電路歐姆定律

可知I2先變小后變大,U1先變大后變小,U并先變大后變小,在U并變大的過程中,根據(jù)I1=

,R右變小,可知I1變大;在U并變小的過程中,I左=

,R左變大,I左變小,此過程中I2變大,根據(jù)I2=I1+I左,可知I1變大,即I1一直變大,電阻R2不變,電壓表V2的示數(shù)U2=I2R2,所以U2先變

小后變大,A、D錯(cuò)誤,B正確。

的絕對值等于電源的內(nèi)阻,保持不變;

的絕對值等于R2,也保持不變,C正確。4.★★★(2024屆江蘇無錫四校聯(lián)考)如圖所示的電路,電源內(nèi)阻為r,兩相同燈泡L1、L2

電阻均為R,D為理想二極管(具有單向?qū)щ娦?,電表均為理想電表,閉合S后,一帶電油滴

恰好在平行板電容器中央靜止不動,現(xiàn)把滑動變阻器滑片向上滑動,電壓表V1、V2示數(shù)

變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2,電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI。下列說法錯(cuò)誤的

是(

)

A.兩燈泡逐漸變亮B.油滴仍靜止不動C.

=R+rD.ΔU2<ΔU1

D解析

把滑動變阻器滑片向上滑動,其接入電路的阻值減小,總電阻減小,回路中電流變

大,兩燈泡逐漸變亮,A正確,不符合題意。回路中電流增大,故內(nèi)電壓增大,外電壓減小,

即V1的示數(shù)減小,而L1兩端的電壓變大,所以L2與滑動變阻器兩端的總電壓減小,V2的示

數(shù)及電容器極板間的電壓均變小,但二極管具有單向?qū)щ娦?電容器中電荷不能放出,Q

不變,電容器極板間電場強(qiáng)度E=

=

=

,保持不變,可知油滴靜止不動,B正確,不符合題意。把L1的電阻R看作等效電源內(nèi)阻的一部分,可知ΔU2等于等效電源內(nèi)阻分得

電壓的增加量,則

=R+r,C正確,不符合題意。由閉合電路歐姆定律可得ΔU1等于電源內(nèi)阻分得的電壓的增加量,即

=r,所以ΔU2>ΔU1,D錯(cuò)誤,符合題意。5.★★★(2024屆浙江溫州三模)如圖所示,電路中電源電動勢為8V,內(nèi)阻為0.5Ω,電流

表內(nèi)阻不計(jì),R為定值電阻,M為電動機(jī),P、Q兩極板正對,間距為d。閉合開關(guān)S、S1,電

流表示數(shù)為3.2A,電子從P板以速度v0垂直于極板射出,恰能到達(dá)兩極板中央。再將S2

閉合,穩(wěn)定后電流表示數(shù)為4A,則(

)

A.電動機(jī)M的輸出功率為6WB.電動機(jī)M的內(nèi)阻為6ΩC.定值電阻R消耗的功率減小了18WD.再讓電子從P板以速度2v0垂直于極板射出,能到達(dá)Q板D解析

閉合開關(guān)S、S1時(shí),電流表示數(shù)I1=3.2A,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I1=

,解得R=2Ω,再將S2閉合,穩(wěn)定后電流表示數(shù)I2=4A,此時(shí)電動機(jī)M和定值電阻R并聯(lián),兩者兩端

電壓相等,有E=U+I2r,則UM=UR=E-I2r=6V,通過定值電阻的電流IR=

=3A,通過電動機(jī)的電流IM=I2-IR=1A,因?yàn)殡妱訖C(jī)為非純電阻元件,則電動機(jī)的內(nèi)阻小于

=6Ω,電動機(jī)

的輸出功率小于UMIM=6W,A、B錯(cuò)誤。閉合開關(guān)S、S1時(shí),定值電阻R消耗的功率PR=

R=20.48W,再將S2閉合,穩(wěn)定后定值電阻R消耗的功率P'R=

R=18W,定值電阻R消耗的功率的變化量ΔPR=P'R-PR=-2.48W(點(diǎn)撥:變化量為負(fù)值,表示功率減小),C錯(cuò)誤。設(shè)電子從P板以速度2v0垂直于極板射出,運(yùn)動的距離為x,根據(jù)動能定理可得-eE·

=0-

m

,-eE'x=0-

m(2v0)2,由于極板間電壓減小,則電場強(qiáng)度減小,聯(lián)立可得x>2d,所以再讓電子從P板以速度2v0垂直于極板射出,能到達(dá)Q板,D正確。第3節(jié)電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)1.(2024浙江6月,16-Ⅱ節(jié)選)在測繪發(fā)光二極管在導(dǎo)通狀態(tài)下的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中,(1)用多用電表歐姆擋判斷發(fā)光二極管的正負(fù)極,選用×100擋時(shí),變換表筆與二極管兩極

的連接方式,發(fā)現(xiàn)電表指針均不偏轉(zhuǎn),選用

擋(選填“×10”或“×1k”)重新測

試,指針仍不偏轉(zhuǎn),更換二極管極性后,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn),此時(shí)與多用電表紅色表筆相連的

是二極管

(選填“正極”或“負(fù)極”)。(2)圖(A)是已完成部分連線的實(shí)物圖,為實(shí)現(xiàn)電壓可從零

開始調(diào)節(jié),并完成實(shí)驗(yàn),P應(yīng)連接

接線柱(選填“a”

“b”“c”或“d”),Q應(yīng)連接

接線柱(選填“a”

“b”“c”或“d”)。某次選用多用電表量程為50mA

擋測量,指針如圖(B)所示,則電流I=

mA?！?k負(fù)極ad45.0(3)根據(jù)測得數(shù)據(jù),繪出伏安特性曲線如圖(C)所示,則說明該二極管是

元件(選填“線性”或“非線性”)。

非線性解析

(1)多用電表指針不偏轉(zhuǎn),可能是電阻阻值過大,故選用更大的倍率進(jìn)行測量。電

流由多用電表的黑表筆流出、紅表筆流入;發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?當(dāng)多用電表的

黑表筆接二極管正極,紅表筆接二極管負(fù)極時(shí)才會正向?qū)?反之二極管被反接,電阻非

常大,指針不偏轉(zhuǎn);所以指針偏轉(zhuǎn)時(shí)多用電表的紅表筆接二極管負(fù)極。(2)為實(shí)現(xiàn)電壓從零開始調(diào)節(jié),需要使用分壓式電路,所以P應(yīng)接a;實(shí)驗(yàn)電源為兩節(jié)干電

池,電路中電壓不超過3V,所以Q應(yīng)接d。50mA擋的分度值為1mA,需估讀到1mA的下

一位,故電流I=45.0mA。(3)題圖(C)中二極管的I-U圖線不是一條直線,說明該二極管是非線性元件。2.(2024屆福建福州質(zhì)檢)某同學(xué)要測量一新材料制成的均勻圓柱體的電阻(圓柱體的電

阻約為6Ω)。(1)如圖甲所示,用螺旋測微器測圓柱體的直徑,讀數(shù)為

mm。

圖甲5.020(2)除待測圓柱體外,實(shí)驗(yàn)室還備有如下實(shí)驗(yàn)器材,實(shí)驗(yàn)過程要求電阻兩端電壓能夠從零

開始調(diào)節(jié),電壓表應(yīng)選

,電流表應(yīng)選

,滑動變阻器應(yīng)選

。(填寫器材前對應(yīng)的字母)A.電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻約為15kΩ)B.電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約為75kΩ)C.電流表A1(量程0~0.6A,內(nèi)阻約為1Ω)D.電流表A2(量程0~3A,內(nèi)阻約為0.2Ω)E.滑動變阻器R1(0~5Ω,2A)F.滑動變阻器R2(0~2000Ω,0.1A)G.電源E(電動勢為4V,內(nèi)阻不計(jì))H.開關(guān)S,導(dǎo)線若干ACE(3)請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中所給的實(shí)物器材連線補(bǔ)充完整。

解析

(1)螺旋測微器的讀數(shù):固定刻度讀數(shù)(mm)+可動刻度讀數(shù)(估讀一位)×

0.01(mm),由題圖甲知,圓柱體的直徑為5mm+2.0×0.01mm=5.020mm。(2)電源電動勢為4V,則電壓表應(yīng)選A;電路中可能出現(xiàn)的最大電流I=

A≈0.67A,則電流表應(yīng)選C;待測電阻兩端電壓從0開始調(diào)節(jié),則滑動變阻器應(yīng)選用分壓式接法,應(yīng)該選

擇阻值較小的E。(3)Rx<

,則應(yīng)該采用電流表外接法,滑動變阻器選用分壓式接法,實(shí)物圖連接見答案圖。知識拓展

(1)伏安法測電阻電流表內(nèi)外接法的選擇標(biāo)準(zhǔn)——Rx、RA、RV三個(gè)參量①若RA或RV為精確值,RA已知電流表內(nèi)接,RV已知電流表外接。②若RA或RV為估計(jì)值,當(dāng)

>

時(shí)電流表外接,當(dāng)

<

時(shí)電流表內(nèi)接。(2)控制電路選擇的標(biāo)準(zhǔn)——Rx、RP兩個(gè)參量①若RP是Rx的3~5倍,則滑動變阻器選擇限流式接法。②若RP?Rx(或要求電壓從0開始調(diào)節(jié)),則滑動變阻器選擇分壓式接法。3.(2021浙江6月,18,7分)小李在實(shí)驗(yàn)室測量一電阻Rx的阻值。(1)因電表內(nèi)阻未知,用如圖1所示的電路來判定電流表該內(nèi)接還是外接。正確連線后,

合上開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關(guān)K擲到1,電壓表的讀

數(shù)U1=1.65V,電流表的示數(shù)如圖2所示,其讀數(shù)I1=

A;將K擲到2,電壓表和

電流表的讀數(shù)分別為U2=1.75V,I2=0.33A。由此可知應(yīng)采用電流表

(填“內(nèi)”

或“外”)接法。0.33~0.34外(2)完成上述實(shí)驗(yàn)后,小李進(jìn)一步嘗試用其他方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn):①器材與連線如圖3所示,請?jiān)谔摼€框中畫出對應(yīng)的電路圖;②先將單刀雙擲開關(guān)擲到左邊,記錄電流表讀數(shù),再將單刀雙擲開關(guān)擲到右邊,調(diào)節(jié)電阻

箱的阻值,使電流表的讀數(shù)與前一次盡量相同,電阻箱的示數(shù)如圖3所示,則待測電阻Rx=

Ω。此方法,

(填“有”或“無”)明顯的實(shí)驗(yàn)誤差,其理由是

。5有電阻箱的分度值與待測電阻比較接近(或其他合理解釋)解析

(1)由圖示電流表可知,電流I1=0.33A;比較兩次測量結(jié)果可知,電壓表的示數(shù)有

較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,說明待測電阻的阻值較小,應(yīng)采用電流表外接

法。(2)①對應(yīng)的電路圖如答案圖所示。②電阻箱的讀數(shù)為5Ω,則Rx的阻值也為5Ω。受電

阻箱取值限制,阻值只能精確到個(gè)位數(shù),電阻箱的分度值與待測電阻比較接近,有明顯的

實(shí)驗(yàn)誤差。易錯(cuò)警示基本儀器的讀數(shù)原則最小刻度是“1”的儀器,要再往下估讀一位;最小刻度是“2”和“5”的儀器,只要求

讀到最小刻度所在的這一位,不再往下估讀。4.(2022全國乙,23,10分)一同學(xué)探究阻值約為550Ω的待測電阻Rx在0~5mA范圍內(nèi)的伏

安特性。可用器材有:電壓表

(量程為3V,內(nèi)阻很大),電流表

(量程為1mA,內(nèi)阻為300Ω),電源E(電動勢約為4V,內(nèi)阻不計(jì)),滑動變阻器R(最大阻值可選10Ω或1.5kΩ),定值電阻R0(阻值可選75Ω或150Ω),開關(guān)S,導(dǎo)線若干。

(1)要求通過Rx的電流可在0~5mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),將圖(a)所示的器材符號連線,畫出

實(shí)驗(yàn)電路的原理圖;(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),圖(a)中的R應(yīng)選最大阻值為

(填“10Ω”或“1.5kΩ”)的滑動變阻

器,R0應(yīng)選阻值為

(填“75Ω”或“150Ω”)的定值電阻;(3)測量多組數(shù)據(jù)可得Rx的伏安特性曲線。若在某次測量中,電壓表、電流表的示數(shù)分

別如圖(b)和圖(c)所示,則此時(shí)Rx兩端的電壓為

V,流過Rx的電流為

mA,此組數(shù)據(jù)得到的Rx的阻值為

Ω(保留3位有效數(shù)字)。圖(b)圖(c)10Ω75Ω2.304.20548解析

(1)要求通過Rx的電流可在0~5mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),則應(yīng)用滑動變阻器的分壓式

接法;電流表的量程為1mA,需測到5mA,則要對電流表改裝,與其并聯(lián)一個(gè)電阻R0;電壓

表的內(nèi)阻很大,則電流表采用外接法。電路圖如圖所示。

(2)滑動變阻器采用分壓式接法,R應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器;

電流表量程1mA改裝為量程5mA,則R0=

=

=75Ω,故R0

應(yīng)選阻值為75Ω的定值電阻。(3)電壓表的分度值為0.1V,讀數(shù)時(shí)需估讀到分度值的下一位,讀數(shù)為2.30V,電流表的

分度值為0.02mA,此時(shí)示數(shù)為0.84mA,考慮到改裝關(guān)系,流過Rx的電流為5×0.84mA=4.20mA,利用R=

解得Rx≈548Ω。實(shí)驗(yàn)11導(dǎo)體電阻率的測量1.(2023遼寧,12,6分)導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的

噴涂油漆?，F(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細(xì)長樣品(固態(tài)),某同學(xué)欲測量

其電阻率,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖,實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.測得樣品截面的邊長a=0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中

甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動;c.將丙調(diào)節(jié)至某位置,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數(shù)I=0.40A,讀出相應(yīng)的電壓表示數(shù)U,斷

開開關(guān)S;e.改變丙的位置,重復(fù)步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜

率k。圖(a)

回答下列問題:(1)L是丙到

(填“甲”“乙”或“丁”)的距離;(2)寫出電阻率的表達(dá)式ρ=

(用k、a、I表示);(3)根據(jù)圖像計(jì)算出該樣品的電阻率ρ=

Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。乙6.5×10-5

解析

(1)若L是丙到乙的距離,則有U=IRL=

L,U與L成正比例關(guān)系,與題圖(b)相符。若L是丙到甲或丁的距離,則U與L不是正比例關(guān)系,與題圖(b)不符。(2)根據(jù)(1)中U與L的函數(shù)關(guān)系式和題圖(b)中U-L圖像的對應(yīng)關(guān)系可知k=

,故ρ=

。(3)由U-L圖像和已知量得ρ=

×

Ω·m=6.5×10-5Ω·m。易錯(cuò)警示

求電阻率時(shí)要注意a與L的單位要換算成國際單位制單位。2.(2024江西,12,7分)某小組欲設(shè)計(jì)一種電熱水器防觸電裝置,其原理是:當(dāng)電熱管漏電

時(shí),利用自來水自身的電阻,可使漏電電流降至人體安全電流以下。為此,需先測量水的

電阻率,再進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。(1)如圖(a)所示,在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極,將自來水倒入

其中,測得水的截面寬d=0.07m和高h(yuǎn)=0.03m。(2)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材:電流表(量程300μA,內(nèi)阻RA=2500Ω)、電壓表(量程3V或15V,內(nèi)阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線。請?jiān)趫D(a)中畫線完成電路實(shí)物連接。(3)連接好電路,測量26℃的水在不同長度l時(shí)的電阻值Rx。將水溫升到65℃,重復(fù)測

量。繪出26℃和65℃水的Rx-l圖線,分別如圖(b)中甲、乙所示。

(4)若Rx-l圖線的斜率為k,則水的電阻率表達(dá)式為ρ=

(用k、d、h表示)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度

(填“高”或“低”)的水更容易導(dǎo)電。(5)測出電阻率后,擬將一段塑料水管安裝于熱水

器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變,

選用內(nèi)直徑為8.0×10-3m的水管。若人體的安全

電流為1.0×10-3A,熱水器出水溫度最高為65℃,忽略其他電阻的影響(相當(dāng)于熱水器

220V的工作電壓直接加在水管兩端),則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計(jì)為

m。

(保留兩位有效數(shù)字)kdh高0.46解題導(dǎo)引

①考查伏安法測電阻時(shí)電流表內(nèi)外接的選取,若電流表內(nèi)阻已知,則一定采

用電流表內(nèi)接法,待測電阻Rx=

-RA;②考查通過圖像表示物理公式間的聯(lián)系,線性關(guān)系中的截距和斜率的物理意義是考查的重點(diǎn)。解析

(2)因電流表內(nèi)阻已知,故采用電流表內(nèi)接法,因直流電源電壓為3V,故將電壓表

的“+3”接線柱與電流表的“+”接線柱連接,如圖所示。

(4)由電阻定律得Rx=ρ

,故Rx-l圖像中圖線的斜率k=

,解得ρ=kdh。由題圖(b)可知,溫度高時(shí)對應(yīng)圖線的斜率較小,故其電阻率較小,更容易導(dǎo)電。(5)水管內(nèi)水的最小電阻Rmin=

=

=2.2×105Ω,而Rmin=ρ

,其中ρ=kdh,代入數(shù)據(jù)解得水管長度的最小值lmin≈0.46m。3.(2023全國乙,23,10分)一學(xué)生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率。現(xiàn)有實(shí)

驗(yàn)器材:螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0Ω)、

滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。圖(a)是學(xué)生設(shè)計(jì)

的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。完成下列填空:

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),先將滑動變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大,閉合S。(2)將K與1端相連,適當(dāng)減小滑動變阻器R接入電路的電阻,此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U1,然后將K與2端相連,此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I=

,

金屬絲的電阻r=

。(結(jié)果均用R0、U1、U2表示)(3)繼續(xù)微調(diào)R,重復(fù)(2)的測量過程,得到多組測量數(shù)據(jù),如表所示:U1(mV)0.570.710.851.141.43U2(mV)0.971.211.451.942.43(4)利用上述數(shù)據(jù),得到金屬絲的電阻r=14.2Ω。(5)用米尺測得金屬絲長度L=50.00cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑,某

次測量的示數(shù)如圖(b)所示,該讀數(shù)為d=

mm。多次測量后,得到直徑的平均值

恰與d相等。(6)由以上數(shù)據(jù)可得,待測金屬絲所用材料的電阻率ρ=

×10-7Ω·m。(保留2位有

效數(shù)字)0.1505.0解析

(2)當(dāng)開關(guān)K接1端時(shí),電壓表測量金屬絲兩端的電壓,當(dāng)開關(guān)K接2端時(shí),電壓表測

量定值電阻和金屬絲兩端的總電壓,所以兩次電壓表的示數(shù)的差值就是定值電阻兩端

的電壓,由歐姆定律就可以算出流過待測金屬絲的電流I=

。此時(shí)金屬絲兩端的電壓等于U1,由歐姆定律可知,金屬絲的電阻r=

=

。(5)螺旋測微器讀數(shù)時(shí)注意后一位要估讀,由題圖可得讀數(shù)為0.150mm。(6)由電阻定律r=

,S=

,代入數(shù)據(jù)可得電阻率ρ≈5.0×10-7Ω·m。4.(2023河北,12,8分)某實(shí)驗(yàn)小組測量繞制滑動變阻器電阻絲的電阻率ρ,實(shí)驗(yàn)器材:電源

E(3V,內(nèi)阻很小)、電壓表(量程為0~3V,內(nèi)阻很大)、待測滑動變阻器Rx(最大阻值幾十

歐姆)、電阻箱R0(最大阻值9999Ω)、滑動變阻器R1(最大阻值50Ω)、毫米刻度尺、開

關(guān)S以及導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)電路如圖。

第一步:按圖連好電路。將滑動變阻器R1和Rx的滑片均置于最左端,電阻箱R0阻值調(diào)為

零。閉合開關(guān)S,調(diào)整R1滑片的位置,使電壓表的示數(shù)為2.00V。第二步:斷開開關(guān)S,保持R1滑片的位置不動,將R0的阻值調(diào)為5Ω。第三步:閉合開關(guān)S,向右移動Rx的滑片P,使電壓表的示數(shù)仍為2.00V,記錄R0的阻值R以

及Rx的滑片P到左端點(diǎn)a之間的距離l。第四步:斷開開關(guān)S,保持R1滑片的位置不動,調(diào)節(jié)R0的阻值分別為10Ω、15Ω、…,重復(fù)

第三步。第五步:實(shí)驗(yàn)結(jié)束,整理儀器。實(shí)驗(yàn)記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表。組次12345R/Ω05101520l/mm020.336.860.581.1(1)表中不合理的一組數(shù)據(jù)為

(填組次序號)。(2)當(dāng)l為80.0mm時(shí),Rx的滑片P到a之間電阻絲的匝數(shù)為133,電阻絲的半徑r=

mm(保留2位有效數(shù)字)。(3)用l=kR擬合表中數(shù)據(jù),得k近似為4.0×10-3m/Ω,測得單匝電阻絲周長為90.0mm,則電

阻絲的電阻率ρ=

Ω·m(保留2位有效數(shù)字)。(4)若電阻率ρ的測量值與參考值相比偏大,產(chǎn)生誤差的原因可能是

。A.未考慮電壓表內(nèi)阻B.未考慮電阻絲絕緣層厚度C.未考慮電源內(nèi)阻30.30B4.7×10-7

解析

(1)由題意可知實(shí)驗(yàn)操作過程中保持電壓表的示數(shù)不變,可知待測滑動變阻器Rx

與電阻箱R0接入電路的總阻值不變,電阻箱接入電路的阻值等于滑動變阻器的滑片到

左端點(diǎn)a之間對應(yīng)的電阻絲的阻值。由于電阻絲的阻值與其長度成正比,電阻絲每匝的

長度都相同,可知在誤差允許的范圍內(nèi),表中給出的電阻箱的阻值R與l成正比,分析可

知,第3組數(shù)據(jù)不合理。(2)設(shè)電阻絲的匝數(shù)為n,由2nr=l可知r=

,代入解得r≈0.30mm。(3)由l=kR可知單匝電阻絲對應(yīng)的阻值R單=

≈0.15Ω,由R單=ρ

=ρ

可得電阻絲的電阻率ρ=

=

Ω·m≈4.7×10-7Ω·m。(4)由于調(diào)節(jié)過程中電壓表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻均不會對電路構(gòu)成影響,不會引起測量誤差,

A、C錯(cuò)誤。由ρ=

可知,未考慮電阻絲絕緣層厚度,測得的電阻絲的半徑r偏大,會導(dǎo)致電阻率ρ的測量值與參考值相比偏大,B正確。實(shí)驗(yàn)12測量電阻的幾種方法1.(2021海南,14,10分)在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中,提供以下實(shí)驗(yàn)器材:電源E(電動勢約6

V,內(nèi)阻約1Ω),待測電阻Rx(阻值小于10Ω),電壓表

(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ),電流表

(量程0.6A,內(nèi)阻約1Ω),滑動變阻器(最大阻值20Ω),單刀開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2,導(dǎo)線

若干。某同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)如圖所示的測量電路。

回答下列問題:(1)閉合開關(guān)S1前,滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到

(填“a”或“b”)端;(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),為使待測電阻的測量值更接近真實(shí)值,應(yīng)將S2撥向

(填“c”或

“d”);在上述操作正確的情況下,引起實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是

(填正確選項(xiàng)前

的標(biāo)號);A.電流表分壓 B.電壓表分流 C.電源內(nèi)阻分壓(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),若已知電流表的內(nèi)阻為1.2Ω,在此情況下,為使待測電阻的測量值更接近真實(shí)值,應(yīng)將S2撥向

(填“c”或“d”);讀得電壓表的示數(shù)為2.37V,電流表的示

數(shù)為0.33A,則Rx=

Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。bcBd6.0解析

(1)由圖可判斷滑動變阻器為限流接法,故滑片應(yīng)滑到b端,使全部阻值接入電路。(2)開關(guān)S2撥到c或d分別代表電流表外接和內(nèi)接,由題干知Rx<10Ω,RA≈1Ω,RV≈3kΩ可

知Rx<

,故電流表應(yīng)外接,S2應(yīng)撥到c。此時(shí)電流表所測電流為通過電壓表和待測電阻總電流,所以引起誤差的原因是電壓表分流。(3)電流表內(nèi)阻已知,則電流表內(nèi)接,應(yīng)將S2撥向d。由歐姆定律得I=

,Rx=

-RA,代入數(shù)據(jù)解得Rx≈6.0Ω。2.(2024新課標(biāo),23,12分)學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測量量程為3V的電壓表

的內(nèi)阻RV?？蛇x用的器材有:多用電表,電源E(電動勢5V),電壓表

(量程5V,內(nèi)阻約3kΩ),定值電阻R0(阻值為800Ω),滑動變阻器R1(最大阻值50Ω),滑動變阻器R2(最大阻值5kΩ),開關(guān)S,導(dǎo)線若

干。完成下列填空:(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻,首先應(yīng)

(把下列實(shí)驗(yàn)步驟前的字母按

正確操作順序排列);A.將紅、黑表筆短接B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆C.將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋“×10”位置CAB再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的

(填“正、負(fù)”或“負(fù)、

正”)接線柱相連,歐姆表的指針位置如圖(a)中虛線Ⅰ所示,為了減小測量誤差,應(yīng)將選

擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋

(填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新調(diào)節(jié)后,測量

得到指針位置如圖(a)中實(shí)線Ⅱ所示,則粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為

kΩ(結(jié)果

保留1位小數(shù));負(fù)、正×1001.6(2)為了提高測量精度,他們設(shè)計(jì)了如圖(b)所示的電路,其中滑動變阻器應(yīng)選

(填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于

(填“a”或

“b”)端;(3)閉合開關(guān)S,滑動變阻器滑片滑到某一位置時(shí),電壓表

、待測電壓表的示數(shù)分別為U1、U,則待測電壓表內(nèi)阻RV=

(用U1、U和R0表示);(4)測量得到U1=4.20V,U=2.78V,則待測電壓表內(nèi)阻RV=

kΩ(結(jié)果保留3位有效

數(shù)字)。a

1.57R1

解析

(1)利用多用電表歐姆擋測電阻的步驟:選擇適當(dāng)倍率的歐姆擋,紅、黑表筆短

接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆,故正確的操作順序?yàn)镃、A、B。多用電表在

使用時(shí),電流從紅表筆流入,從黑表筆流出,即“紅進(jìn)黑出”;電壓表在使用時(shí),電流從正

接線柱流入,從負(fù)接線柱流出,所以多用電表的紅、黑表筆分別與電壓表的負(fù)、正接線

柱連接。虛線Ⅰ所示指針偏角過小,被測電阻大于1000Ω而小于2000Ω,則應(yīng)將選擇

開關(guān)置于“×100”位置,使指針指在刻度盤的中間區(qū)域。多用電表電阻擋的讀數(shù)為16.0×100Ω=1.6kΩ。(2)控制電路采用分壓式接法,為了提高測量精度,滑動變阻器最大阻值應(yīng)小一些,即滑

動變阻器選擇R1。為使電壓表示數(shù)從0開始變化及保護(hù)電表,開始時(shí)滑動變阻器滑片應(yīng)

置于a端。(3)由歐姆定律可得RV=

=

。(4)代入數(shù)據(jù)可得RV=

Ω≈1.57kΩ。3.(2022山東,14,8分)某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材,設(shè)計(jì)了一個(gè)測量電阻阻值的實(shí)驗(yàn)。實(shí)

驗(yàn)器材:干電池E(電動勢1.5V,內(nèi)阻未知);電流表A1(量程10mA,內(nèi)阻為90Ω);電流表A2(量程30mA,內(nèi)阻為30Ω);定值電阻R0(阻值為150Ω);滑動變阻器R(最大阻值為100Ω);待測電阻Rx;開關(guān)S,導(dǎo)線若干。測量電路如圖所示。(1)斷開開關(guān),連接電路,將滑動變阻器R的滑片調(diào)到阻值最大一端,將定值電阻R0接入電

路;閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片位置,使電流表指針指在滿刻度的

處。該同學(xué)選用的電流表為

(填“A1”或“A2”);若不考慮電池內(nèi)阻,此時(shí)滑動變阻器接入電路的電阻值應(yīng)為

Ω。(2)斷開開關(guān),保持滑片的位置不變,用Rx替換R0,閉合開關(guān)后,電流表指針指在滿刻度的

處,則Rx的測量值為

Ω。(3)本實(shí)驗(yàn)中未考慮電池內(nèi)阻,對Rx的測量值

(填“有”或“無”)影響。A160100無解析

(1)回路中的電流I<

=10mA,即不可能使A2半偏,故選用的電流表為A1;當(dāng)A1半偏時(shí),回路中的電流I=5mA,若不考慮電池內(nèi)阻,有I=

,代入數(shù)據(jù)解得此時(shí)滑動變阻器接入電路的阻值R=60Ω。(2)電流表指針指在滿刻度的

處,此時(shí)回路中的電流I'=6mA,由I'=

,解得Rx=100Ω。(3)若考慮電池內(nèi)阻,則I=

,I'=

,其中RA1+R+r不變,故未考慮電池內(nèi)阻,對Rx的測量值無影響。4.(2024屆湖北八市聯(lián)考)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一待測電阻(約為200Ω)的

阻值?？墒褂玫钠鞑?滑動變阻器R1(最大阻值為20Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為

500Ω),電阻箱R0(最大阻值為999.9Ω),靈敏電流計(jì)G,電阻絲,電源E,開關(guān)S,導(dǎo)線若干。(1)按原理圖甲將實(shí)物圖乙中的連線補(bǔ)充完整。(2)完成下列填空:①滑動變阻器R應(yīng)選用

(選填“R1”或“R2”)。②將電阻箱R0的阻值置于225.0Ω,將R的滑片置于適當(dāng)位置,接通S,再反復(fù)調(diào)節(jié)電阻絲上滑動觸頭P的接入位置。某次調(diào)節(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流計(jì)G中有從A流向B的電流,應(yīng)將觸頭P

向

(選填“左”或“右”)移動,直至電流計(jì)示數(shù)為0。③將電阻箱R0和待測電阻Rx位置對調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將R0的阻值置于196.0Ω

時(shí),接通S后,電流計(jì)的示數(shù)也為0,則待測電阻的阻值為

Ω。④某同學(xué)在對調(diào)電阻箱和待測電阻時(shí),不小心將滑動變阻器的滑片移動了少許,對實(shí)驗(yàn)

結(jié)果

(選填“有”或“無”)影響。R1

左210無答案

(1)如圖所示

解析

(2)①滑動變阻器R要采用分壓式接法,應(yīng)選用最大阻值較小的R1。②某次調(diào)節(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流計(jì)G中有從A流向B的電流,說明A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢,因?yàn)殡娮?/p>

絲左端電勢高于右端電勢,則應(yīng)將觸頭P向左移動,直至電流計(jì)示數(shù)為0。③在②中電流計(jì)示數(shù)為0時(shí),電阻R0、Rx以及電阻絲觸頭P兩邊的電阻R左、R右滿足

=

;將電阻箱R0和待測電阻Rx位置對調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將R0的阻值置于196.0Ω時(shí),接通S后,電流計(jì)的示數(shù)也為0,則

=

,則待測電阻的阻值Rx=

=

Ω=210Ω。④某同學(xué)在對調(diào)電阻箱和待測電阻時(shí),不小心將滑動變阻器的滑片移動了少許,電阻絲滑動觸頭P兩邊電阻的比例關(guān)系不變,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響。實(shí)驗(yàn)13測量電源電動勢和內(nèi)阻1.(2023湖北,12,10分)某實(shí)驗(yàn)小組為測量干電池的電動勢和內(nèi)阻,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示電

路,所用器材如下:電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻很大);電流表(量程0~0.6A);電阻箱(阻值0~999.9Ω);干電池一節(jié)、開關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干。(1)根據(jù)圖(a),完成圖(b)中的實(shí)物圖連線。(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值,閉合開關(guān)。逐次改變電阻箱的電阻,記錄其阻值R、相應(yīng)的

電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U-I圖像如圖(c)所示,則干電池的電

動勢為

V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為

Ω(保留2位

有效數(shù)字)。1.580.64(0.63~0.65均可)(3)該小組根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)一步探究,作出

-R圖像如圖(d)所示。利用圖(d)中圖像的縱軸截距,結(jié)合(2)問得到的電動勢與內(nèi)阻,還可以求出電流表內(nèi)阻為

Ω(保留2位

有效數(shù)字)。(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大,本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測量值

(填“偏大”或“偏

小”)。2.4偏小解析

(1)根據(jù)電路圖,連線如圖所示。

(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,由圖線與縱軸的交點(diǎn)知E=1.58V,由圖線斜率知內(nèi)

阻r=

=

Ω=0.64Ω。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得E=I(R+RA+r),因此

=

R+

+

,由題圖(d)知,圖線縱軸截距為

+

=1.9A-1,解得RA≈2.4Ω。(4)本實(shí)驗(yàn)中干電池內(nèi)阻的測量值等于干電池內(nèi)阻的真實(shí)值與電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)阻值,

故測量值偏小。2.(2024黑吉遼,11,6分)某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻?？衫玫钠鞑挠?電壓

表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們設(shè)計(jì)

了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。

(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將電阻絲拉直固定,按照圖(a)連接電路,金屬夾置于電阻絲的

(填“A”或

“B”)端;A②閉合開關(guān)S,快速滑動金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U,斷開開關(guān)S,記錄金屬夾

與B端的距離L;③多次重復(fù)步驟②,根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖(c)中圖線Ⅰ;④按照圖(b)將定值電阻接入電路,多次重復(fù)步驟②,再根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作

出圖(c)中圖線Ⅱ。(2)由圖線得出縱軸截距為b,則待測電池的電動勢E=

。(3)由圖線求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為k1、k2,若

=n,則待測電池的內(nèi)阻r=

(用n和R0表示)。解析

(1)①金屬夾應(yīng)置于電阻絲的A端,此時(shí)接入電路中的阻值最大,起到保護(hù)電路的

作用。(2)(3)設(shè)電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,電阻絲橫截面積為S,電阻率為ρ,電阻絲接入電路的

電阻為R,長度為L,對于圖線Ⅰ可得U=E-

×r,對于圖線Ⅱ可得U=E-

×(R0+r),其中R=ρ

,對圖線Ⅰ表達(dá)式整理可得

=

+

×

,對圖線Ⅱ表達(dá)式整理可得

=

+

×

,可得

=b,

=

=n,解得E=

,r=

。3.(2021全國乙,23,10分)一實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示的電路測量一電池的電動勢E(約

1.5V)和內(nèi)阻r(小于2Ω)。圖中電壓表量程為1V,內(nèi)阻RV=380.0Ω;定值電阻R0=20.0Ω;

電阻箱R,最大阻值為999.9Ω;S為開關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空:

(1)為保護(hù)電壓表,閉合開關(guān)前,電阻箱接入電路的電阻值可以選

Ω(填“5.0”

或“15.0”);(2)閉合開關(guān),多次調(diào)節(jié)電阻箱,記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U;15.0(3)根據(jù)圖(a)所示電路,用R、R0、RV、E和r表示

,得

=

;(4)利用測量數(shù)據(jù),作

-R圖線,如圖(b)所示;

(5)通過圖(b)可得E=

V(保留2位小數(shù)),

r=

Ω(保留1位小數(shù));(6)若將圖(a)中的電壓表當(dāng)成理想電表,得到的電源電動

勢為E’,由此產(chǎn)生的誤差為

×100%=

%。1.540.75解析

(1)由串、并聯(lián)電路特點(diǎn)及閉合電路歐姆定律可得,電壓表滿偏時(shí),電阻箱接入電

路的電阻值R=

-r=

Ω-r>7.5Ω,可選用15.0Ω。(3)E=

(R+r)+U整理可得

=

·

R+

。(5)圖(b)中圖線的斜率k=

V-1·Ω-1=0.0342V-1·Ω-1,即

·

=0.0342V-1·Ω-1,解得E≈1.54V。圖(b)中圖線與R=0軸線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)約為b=0.673V-1,即

=0.673V-1,解得r≈0.7Ω。(6)若電壓表為理想電表,同理可得

=

R+

+

,即

=k,解得E'=1.46V,

×100%≈5%。4.(2022福建,12,7分)在測量某電源電動勢和內(nèi)阻時(shí),因?yàn)殡妷罕砗碗娏鞅淼挠绊?不論

使用何種接法,都會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,為了消除電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差,某實(shí)驗(yàn)興趣小組

設(shè)計(jì)了如圖甲實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測量。已知R0=2Ω。(1)按照圖甲所示的電路圖,將圖乙中的器材實(shí)物連線補(bǔ)充完整。

甲(2)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:①將滑動變阻器滑到最左端位置②接法Ⅰ:單刀雙擲開關(guān)S與1接通,閉合開關(guān)S0,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,記錄下若干組數(shù)據(jù)U1-I1的值,斷開開關(guān)S0③將滑動變阻器滑到最左端位置④接法Ⅱ:單刀雙