【高考物理】2026高考導(dǎo)與練總復(fù)習(xí)物理一輪（基礎(chǔ)版）第十章第5講實(shí)驗(yàn)用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量含答案第5講實(shí)驗(yàn):用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解多用電表的構(gòu)造和原理,掌握多用電表的使用方法。2.會(huì)使用多用電表測(cè)電壓、電流及電阻。3.會(huì)用多用電表探索黑箱中的電學(xué)元件。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)閉合電路歐姆定律(1)當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí),Ig=ER(2)當(dāng)被測(cè)電阻Rx接在紅、黑表筆兩端時(shí),I=ER(3)當(dāng)I=12Ig時(shí),中值電阻R中=Rg+R+r,三、實(shí)驗(yàn)器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個(gè)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)量定值電阻的阻值(1)機(jī)械調(diào)零:調(diào)整定位螺絲,使指針指向左端的零位置。(2)根據(jù)被測(cè)電阻的估計(jì)阻值,選擇合適的擋位,把兩表筆短接,進(jìn)行歐姆調(diào)零。(3)將被測(cè)電阻接在兩表筆之間,待指針?lè)€(wěn)定后讀數(shù)。(4)改變選擇開(kāi)關(guān)擋位時(shí),需重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。(5)測(cè)量完畢,將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。2.測(cè)量小燈泡的電壓和電流3.測(cè)量二極管的正、反向電阻4.探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件判斷元件應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時(shí)均無(wú)示數(shù),說(shuō)明無(wú)電源電阻電阻擋兩接線柱正、反接時(shí)示數(shù)相同二極管電阻擋正接時(shí)示數(shù)很小,反接時(shí)示數(shù)很大電容器電阻擋正接、反接示數(shù)先很小,然后逐漸變大,最后指針指在無(wú)窮大處五、數(shù)據(jù)處理1.測(cè)電阻時(shí),電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。2.測(cè)電流和電壓時(shí),如果表盤(pán)最小刻度為1、0.1、0.01等,讀數(shù)時(shí)應(yīng)讀到最小刻度的下一位,若表盤(pán)的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等,讀數(shù)時(shí)只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可。六、注意事項(xiàng)1.表內(nèi)電源正極接黑表筆,負(fù)極接紅表筆,但是紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔,注意電流的實(shí)際方向應(yīng)為“紅入”“黑出”。2.區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”。機(jī)械零點(diǎn)是表盤(pán)刻度左側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是表盤(pán)下邊中間的指針定位螺絲;歐姆零點(diǎn)是表盤(pán)刻度右側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是歐姆調(diào)零旋鈕。3.電阻表讀數(shù)時(shí)注意乘相應(yīng)擋位的倍率。4.使用多用電表時(shí),手不能接觸表筆的金屬桿。5.測(cè)量電阻時(shí)待測(cè)電阻要與其他元件和電源斷開(kāi),否則不但影響測(cè)量結(jié)果,甚至可能損壞電表。6.測(cè)電阻時(shí)每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零。7.使用完畢,選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋,長(zhǎng)期不用應(yīng)取出電池。七、誤差分析1.偶然誤差(1)估讀時(shí)易帶來(lái)誤差。(2)指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使誤差增大。2.系統(tǒng)誤差(1)電池用舊后,電動(dòng)勢(shì)會(huì)減小,內(nèi)阻會(huì)變大,致使電阻測(cè)量值偏大,要及時(shí)更換電池。(2)測(cè)電流、電壓時(shí),由于電表內(nèi)阻的影響,測(cè)得的電流、電壓均小于真實(shí)值?？键c(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1]【多用電表的原理】(2024·云南昆明階段檢測(cè))電流表G1的量程為0～5mA,內(nèi)阻為290Ω。把它改裝成如圖所示的一個(gè)多量程多用電表,電流和電壓的測(cè)量都各有兩個(gè)量程。當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到1或2位置時(shí)為電流擋,其中小量程為0～10mA,大量程為0～100mA。(1)對(duì)于此多用電表,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到位置5時(shí)是擋。

(2)開(kāi)關(guān)S接位置(選填“1”或“2”)時(shí)是小量程的電流擋,圖中電阻R2=Ω。

(3)已知圖中的電源E的電動(dòng)勢(shì)為3V,短接A、B表筆進(jìn)行歐姆調(diào)零后,此電阻擋的內(nèi)阻為Ω?，F(xiàn)用該擋測(cè)一未知電阻的阻值,指針偏轉(zhuǎn)到電流表G1滿偏刻度的35處,則該未知電阻的阻值為Ω?！敬鸢浮?1)電壓(2)2261(3)300200【解析】(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接位置5、6時(shí),為電壓擋。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到2位置時(shí),并聯(lián)的電阻大,分流小,其電流表的量程小,因此開(kāi)關(guān)S接位置2時(shí)是小量程的電流擋。設(shè)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)的最大電流為I1,接2時(shí)的最大電流為I2,由題意可知,當(dāng)開(kāi)關(guān)接到1時(shí),有Ig(r+R2)=(I1-Ig)R1,當(dāng)開(kāi)關(guān)接到2時(shí),有Igr=(I2-Ig)(R1+R2),代入數(shù)據(jù)解得R2=261Ω。(3)由上述分析可知,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到位置3時(shí),電路中的滿偏電流Im=10mA,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得R內(nèi)=EIm=310×10-3Ω=300Ω,由指針偏轉(zhuǎn)到電流表G1滿偏刻度的35處可得,35Im=掌握多用電表原理的兩點(diǎn)注意(1)多用電表根據(jù)閉合電路歐姆定律I=ERx+R+R(2)R+Rg+r為電阻表的內(nèi)阻。[例2]【多用電表的使用】(2024·廣東模擬)小明同學(xué)練習(xí)使用多用電表測(cè)電阻。(1)如圖甲所示,請(qǐng)根據(jù)下列步驟完成電阻測(cè)量:①旋動(dòng)(選填“S”或“T”),使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線。

②將K旋轉(zhuǎn)到電阻“×10”擋的位置。③將紅、黑表筆短接,旋動(dòng)(選填“S”或“T”),使指針對(duì)準(zhǔn)電阻擋的“0”刻線。

④將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大。為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,并按的順序進(jìn)行操作,再完成讀數(shù)測(cè)量。

A.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置B.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1”的位置C.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接D.將兩表筆短接,旋動(dòng)合適部件,對(duì)電表歐姆調(diào)零(2)正確操作后,讀數(shù)如圖乙所示,則阻值為Ω。

(3)若電阻表內(nèi)用一個(gè)新電池(電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻較小),測(cè)得該電阻讀數(shù)為R;然后更換其他品牌的新電池(電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻較大),調(diào)零后測(cè)得該電阻讀數(shù)為R′,則R(選填“>”“<”或“=”)R′。

【答案】(1)①S③T④BDC(2)19(3)=【解析】(1)①電表使用前,先旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零旋鈕S使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線。③選擇電阻擋位后進(jìn)行歐姆調(diào)零,將紅、黑表筆短接,旋動(dòng)T使指針對(duì)準(zhǔn)電阻擋的“0”刻線。④將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大,即被測(cè)電阻阻值偏小,將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1”的位置,將兩表筆短接,旋動(dòng)T,對(duì)電表歐姆調(diào)零,然后將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接,所以操作順序?yàn)锽DC。(2)讀數(shù)為19×1Ω=19Ω。(3)由電阻表的結(jié)構(gòu)可知,電源的內(nèi)阻的變化,可以通過(guò)調(diào)零電阻的阻值變化來(lái)抵消,所以兩次的測(cè)量值是相等的?？键c(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例3]【用多用電表檢測(cè)電路故障】如圖是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖,A、B燈都不亮,他采用下列兩種方法進(jìn)行故障檢查。(1)應(yīng)用多用電表的直流電壓擋進(jìn)行檢查,選擇開(kāi)關(guān)置于10V擋。該同學(xué)測(cè)試結(jié)果如表1所示,在測(cè)試a、b間直流電壓時(shí),紅表筆應(yīng)接觸(選填“a”或“b”)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,可判定故障是。

A.燈A短路 B.燈B短路C.cd段斷路 D.df段斷路表1測(cè)試點(diǎn)電壓示數(shù)a、b有示數(shù)b、c有示數(shù)c、d無(wú)示數(shù)d、f有示數(shù)表2測(cè)試點(diǎn)指針偏轉(zhuǎn)情況c、dd、ee、f(2)將開(kāi)關(guān)斷開(kāi),再選擇電阻擋測(cè)試,測(cè)量結(jié)果如表2所示,那么檢查出的故障是。(多選)

A.燈A斷路 B.燈B短路C.燈A、B都斷路 D.d、e間導(dǎo)線斷路【答案】(1)aD(2)BD【解析】(1)應(yīng)用多用電表判斷電路故障,首先要正確使用多用電表,對(duì)多用電表而言,電流應(yīng)從紅表筆流入該表內(nèi),由題圖能看出a點(diǎn)接電源正極,電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì),所以紅表筆應(yīng)接觸a。由題表1可知,a、b間,b、c間,d、f間均有示數(shù),c、d間無(wú)示數(shù),說(shuō)明d、f之外路段無(wú)斷路,且d、f間有電阻,而燈不亮,則d、f間有斷路,故C錯(cuò)誤,D正確;若燈A或燈B短路,不會(huì)造成A、B燈都不亮,故A、B錯(cuò)誤。(2)由題表2可知,c、d間有一定的電阻但不是很大,燈A既不短路也不斷路,故A、C錯(cuò)誤;d、e間存在很大電阻,表明d、e間導(dǎo)線斷路,故D正確;e、f間電阻為零,則燈B短路,故B正確。[例4]【測(cè)量元件的電阻】(2024·重慶沙坪壩三模)某興趣小組用多用電表測(cè)量一個(gè)二極管的正向電阻,分別利用“×10”擋和“×100”擋進(jìn)行正確操作,發(fā)現(xiàn)測(cè)得的阻值有很大差距。分析原因時(shí),有同學(xué)提出,可能因?yàn)槎嘤秒姳聿煌瑩跷坏膬蓚€(gè)倍率所用電源電動(dòng)勢(shì)不同而造成二極管的正向電阻不同,為分析具體原因,該小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。(1)先將多用電表調(diào)到“×100”擋,紅表筆和黑表筆短接,進(jìn)行歐姆調(diào)零;再把多用電表、電流表(量程為0～500μA,內(nèi)阻約為300Ω)、電阻箱(阻值范圍為0～9999Ω)和開(kāi)關(guān)串聯(lián)成閉合回路,并將電阻箱的阻值調(diào)到最大,如圖甲所示。其中多用電表的紅表筆應(yīng)該接電流表的(選填“正”或“負(fù)”)極。

(2)閉合開(kāi)關(guān),調(diào)整電阻箱的阻值,該多用電表的表盤(pán)指針和電流表指針位置如圖乙所示,電阻表中央刻度示數(shù)為15,可知多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)為V(結(jié)果保留3位有效數(shù)字);再換用“×10”擋,重復(fù)上述操作,測(cè)得內(nèi)部電源電動(dòng)勢(shì)與“×100”擋相同。

(3)該型號(hào)二極管的伏安特性曲線如圖丙所示,根據(jù)圖丙和多用電表測(cè)電阻時(shí),內(nèi)部電路可知,用不同倍率擋位測(cè)得二極管阻值的不同并非電表內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)不同,而是不同倍率擋位的不同,由圖丙可知,“×10”擋測(cè)得的二極管正向電阻阻值為Ω(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

【答案】(1)負(fù)(2)1.47(3)內(nèi)阻220(215～225均正確)【解析】(1)多用電表測(cè)電阻時(shí),電流從黑表筆流出,流入電流表的正極,再?gòu)碾娏鞅碡?fù)極流出,流進(jìn)多用電表紅表筆,故多用電表紅表筆應(yīng)該接電流表的負(fù)極。(2)電流表讀數(shù)為420μA,電流表內(nèi)阻和電阻箱阻值之和可由電阻表示數(shù)得出,為2000Ω,中值電阻1500Ω,故電動(dòng)勢(shì)E=420μA×3500Ω=1.47V。(3)當(dāng)用多用電表的電阻“×10”擋和“×100”擋測(cè)量二極管的正向電阻時(shí),多用電表可視為電動(dòng)勢(shì)E=1.47V,內(nèi)阻分別為r1=150Ω和r2=1500Ω的等效電源,故不同倍率的擋位內(nèi)阻不同,在伏安特性曲線坐標(biāo)圖中作函數(shù)150I=1.47-U圖線,如圖所示,兩圖線交點(diǎn)為(0.88V,4.0mA),可算出二極管此時(shí)的正向電阻約為0.884×10-[例5]【多用電表探測(cè)“電學(xué)黑箱”】(2024·安徽合肥一模)如圖甲,A、B、C和D、E、F分別是電學(xué)黑箱Ⅰ、Ⅱ的接線柱?，F(xiàn)用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件。每個(gè)黑箱內(nèi)的元件不超過(guò)2個(gè),每?jī)蓚€(gè)接線柱之間最多只能接1個(gè)元件,且元件的種類只限于定值電阻、干電池和二極管(非理想)。實(shí)驗(yàn)操作如下:(1)如圖乙,在使用多用電表之前,發(fā)現(xiàn)指針未指左側(cè)“0”刻度線,應(yīng)先調(diào)節(jié)(選填“a”“b”或“c”)。

(2)探索黑箱Ⅰ。將選擇開(kāi)關(guān)撥至“直流電壓10V”擋,對(duì)A、B、C任意兩個(gè)接線柱測(cè)量,將發(fā)生正向偏轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的接法和數(shù)值記錄在表中,紅表筆接A、黑表筆接C時(shí),電表指針如圖丙中P位置所示,將讀數(shù)填入表1空白處。表1紅表筆接AAB黑表筆接CBC電壓表示數(shù)/V1.51.5(3)探索黑箱Ⅱ。先用“直流電壓10V”擋對(duì)D、E、F任意兩接線柱正向、反向測(cè)量,發(fā)現(xiàn)均無(wú)偏轉(zhuǎn)。再用電阻擋進(jìn)行測(cè)量,將連接情況和數(shù)據(jù)填入下表。選擇開(kāi)關(guān)旋至電阻“×100”擋,紅表筆接D、黑表筆接E,表盤(pán)指針如圖丙中Q位置所示,讀出阻值填入表2①處。若最后一組數(shù)據(jù)漏記,請(qǐng)推出并填入表2②處。表2紅表筆接黑表筆接測(cè)得的電阻/ΩDE①

DF1.0kED∞EF∞FD1.0kFE②

(4)將探明的電路結(jié)構(gòu)畫(huà)在虛線框中?！敬鸢浮?1)a(2)3.2(3)9001.9k(4)圖見(jiàn)解析【解析】(1)如題圖乙,在使用多用電表之前,發(fā)現(xiàn)指針未指左側(cè)“0”刻度線,應(yīng)機(jī)械調(diào)零,故應(yīng)先調(diào)節(jié)a。(2)電壓表示數(shù)為U=3.2V。(3)紅表筆接D、黑表筆接E,ED間的阻值為RED=9×100Ω=900Ω。紅表筆接F,黑表筆接E,EF間的阻值為REF=RED+RDF=0.9kΩ+1.0kΩ=1.9kΩ。(4)紅表筆接A,AB間的電壓為1.5V,則AB間接入干電池,干電池正極與A相連,同理可得,BC間接入干電池,干電池正極與B相連,黑箱Ⅰ內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖甲所示。不管是紅黑表筆正接還是反接,DF間的電阻都為1.0kΩ,可知DF間接入定值電阻。紅表筆接D,黑表筆接E,DE間阻值較小,紅表筆接E,黑表筆接D,DE間阻值無(wú)窮大,可知DE間接入二極管,且二極管的正極與E相連,黑箱Ⅱ內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙所示。判斷黑箱內(nèi)元件的基本思路(1)首先用多用電表電壓擋探測(cè)黑箱是否有電源。(2)如果有電源,則用多用電表的電壓擋探測(cè)黑箱外任意兩接點(diǎn)間電壓,根據(jù)電壓關(guān)系判定黑箱內(nèi)電源的位置及各接點(diǎn)間電阻關(guān)系,從而分析出黑箱內(nèi)各元件的連接情況。(3)如果沒(méi)有電源,則直接用多用電表的電阻擋測(cè)量任意兩點(diǎn)間的電阻值,根據(jù)所測(cè)量的電阻值,分析黑箱內(nèi)各元件的連接情況。(滿分:40分)1.(12分)用如圖所示的多用電表測(cè)量定值電阻。(1)如圖為一正在測(cè)量中的多用電表表盤(pán);①如果是用直流250mA擋測(cè)量電流,則讀數(shù)為mA;

②如果是用直流5V擋測(cè)量電壓,則讀數(shù)為V。

(2)若待測(cè)電阻的阻值約為20Ω,測(cè)量步驟如下:①調(diào)節(jié)指針定位螺絲,使多用電表指針對(duì)準(zhǔn)(選填“直流電流電壓”或“電阻”)的“0”刻線;

②將選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到電阻擋的(選填“×1”“×10”或“×100”)的位置;

③將紅、黑表筆插入“+”“-”插孔,并將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使電表指針對(duì)準(zhǔn)電阻的(選填“0刻線”或“∞刻線”);

④將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,讀取數(shù)據(jù)。(3)測(cè)量后需要繼續(xù)測(cè)量一個(gè)阻值大約是2kΩ的電阻。在紅黑表筆接觸這個(gè)電阻兩端之前,請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出必要的步驟,并按的順序進(jìn)行操作,再完成讀數(shù)測(cè)量。

A.調(diào)節(jié)指針定位螺絲,使多用電表指針對(duì)準(zhǔn)“0”刻線B.將紅黑表筆接觸C.把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1k”位置D.把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置E.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使電表指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0”刻線(4)某同學(xué)通過(guò)測(cè)量找到發(fā)光二極管的負(fù)極,首先將多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋的“×1”擋,經(jīng)過(guò)歐姆調(diào)零之后,他把紅表筆接在二極管的短管腳上,把黑表筆接在二極管的長(zhǎng)管腳上,發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出了耀眼的白光;然后他將兩表筆的位置互換,發(fā)現(xiàn)二極管不發(fā)光。這說(shuō)明(選填“長(zhǎng)管腳”或“短管腳”)所連接的是二極管的負(fù)極。

【答案】(1)①180②3.60(2)①直流電流電壓②×1③0刻線(3)DBE(4)短管腳【解析】(1)若是用直流250mA擋測(cè)量電流,則最小分度值為5mA,則讀數(shù)為180mA。如果是用直流5V擋測(cè)量電壓,則最小分度值為0.1V,則讀數(shù)為3.60V。(2)若待測(cè)電阻的阻值約為20Ω,則先調(diào)節(jié)指針定位螺絲,使多用電表指針對(duì)準(zhǔn)直流電流電壓的“0”刻線。再根據(jù)電阻表測(cè)電阻時(shí)指針盡可能接近“中值”的原則,將選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到電阻擋“×1”的位置。然后將紅、黑表筆插入“+”、“-”插孔,并將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使電表指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0刻線”。最后將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,讀取數(shù)據(jù)。(3)測(cè)量后需要繼續(xù)測(cè)量一個(gè)阻值大約是2kΩ的電阻,則不需要重新機(jī)械調(diào)零。先把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置,然后將紅黑表筆接觸,最后調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使電表指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0”刻線。故選DBE。(4)將多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋的“×1”擋,經(jīng)過(guò)歐姆調(diào)零之后,他把紅表筆接在二極管的短管腳上,把黑表筆接在二極管的長(zhǎng)管腳上,發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出了耀眼的白光,說(shuō)明此時(shí)二極管通入了正向電流,即紅表筆接在二極管的負(fù)極,所以短管腳所連接的是二極管的負(fù)極。2.(10分)(2024·湖南長(zhǎng)沙二模)某實(shí)驗(yàn)小組使用某個(gè)多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量,并探究電阻表的原理。(1)某次測(cè)量時(shí),多用電表表盤(pán)指針指在如圖甲所示的位置,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是。

A.若該讀數(shù)是選用電阻擋“×100”倍率得到的,應(yīng)該更換為“×10”倍率,歐姆調(diào)零后再次進(jìn)行測(cè)量B.多用電表的電阻擋是靠?jī)?nèi)部電源提供電流的,若選用“×10”倍率測(cè)量電阻,則電阻表內(nèi)阻約為20ΩC.測(cè)直流電流時(shí),應(yīng)讓紅表筆接外電路的正極,黑表筆接外電路的負(fù)極D.測(cè)二極管正向電阻時(shí),應(yīng)讓紅表筆接二極管的負(fù)極,黑表筆接二極管的正極(2)該小組進(jìn)一步探究電阻表的原理,設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路,通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)S,可使電阻表具有“×1”和“×10”的兩種倍率,可用器材如下:A.干電池(電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻不計(jì));B.電流表G(滿偏電流Ig=1mA,內(nèi)阻Rg=90Ω);C.定值電阻R0(阻值為5.0Ω);D.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為150Ω);E.定值電阻R2(阻值為1.0Ω)、R3未知;F.開(kāi)關(guān)一個(gè),紅、黑表筆各一支,導(dǎo)線若干。虛線框內(nèi)是雙量程電流表,已知當(dāng)S接a時(shí),對(duì)應(yīng)電流表量程是0～0.1A;①定值電阻R3=Ω;

②當(dāng)開(kāi)關(guān)S撥向(選填“a”或“b”)時(shí),電阻表的倍率是“×10”,歐姆調(diào)零后,電阻表內(nèi)阻為Ω。

③使用一段時(shí)間后電池老化,電動(dòng)勢(shì)下降到1.4V、內(nèi)阻增大到4Ω,但仍可調(diào)零,正確操作后,測(cè)量另一個(gè)定值電阻,電阻表讀數(shù)為150Ω,則這個(gè)電阻的阻值應(yīng)為Ω。

【答案】(1)B(2)①9②b150③140【解析】(1)多用電表指針偏轉(zhuǎn)較大,說(shuō)明待測(cè)電阻較小,若該讀數(shù)是選用電阻擋“×100”倍率得到的,應(yīng)該更換為“×10”倍率,歐姆調(diào)零后再次進(jìn)行測(cè)量,故A說(shuō)法正確;多用電表作電阻表使用時(shí),是靠?jī)?nèi)部電源提供電流,中值刻度對(duì)應(yīng)的電阻等于這個(gè)倍率下電阻表的內(nèi)阻,若選用的是“×10”的倍率測(cè)電阻,則電阻表內(nèi)阻約為R=15×10Ω=150Ω,故B說(shuō)法錯(cuò)誤;測(cè)直流電流時(shí),應(yīng)該讓電流從紅表筆流入,從黑表筆流出,以保證表盤(pán)指針能夠正偏,故應(yīng)讓紅表筆接外電路的正極,黑表筆接外電路負(fù)極,故C說(shuō)法正確;作為電阻表使用時(shí),多用電表內(nèi)部電源正極與黑表筆相連,為保證電流從紅表筆流入,從黑表筆流出,應(yīng)讓紅表筆接二極管的負(fù)極,黑表筆接二極管的正極,故D說(shuō)法正確。(2)當(dāng)S接a時(shí),對(duì)應(yīng)電流表量程是0～0.1A,則有Ig(R3+Rg)=(I1-Ig)R2,其中I1=0.1A,解得R3=9Ω,則電阻表內(nèi)阻為Ra內(nèi)=EI1=15Ω;當(dāng)S接b時(shí),對(duì)應(yīng)電流表最大量程為I2=Ig+10mA=0.01A,則電阻表內(nèi)阻為Rb內(nèi)=EI2=150Ω,故當(dāng)開(kāi)關(guān)S接b時(shí),電阻表的倍率是“×10”,歐姆調(diào)零后,電阻表內(nèi)阻為150Ω。電動(dòng)勢(shì)下降到1.4V,調(diào)零后,電阻表內(nèi)阻為Rb內(nèi)′=E'I2=140Ω,電阻表讀數(shù)為150Ω,對(duì)應(yīng)的電流為I=ERb內(nèi)+R=3.(12分)在如圖甲所示的電路中,四節(jié)干電池串聯(lián),小燈泡A、B的規(guī)格均為“3.8V0.3A”。合上開(kāi)關(guān)S后,無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片,A、B燈都不亮。(1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障:①選擇開(kāi)關(guān)置于下列量程的擋較為合適;(用字母序號(hào)表示)

A.2.5V B.10V C.50V D.250V②測(cè)得c、d間電壓約為5.8V,e、f間電壓為0,則故障是。

A.A燈絲斷開(kāi) B.B燈絲斷開(kāi)C.d、e間連線斷開(kāi) D.B燈短路(2)接著用電阻表的“×1”擋測(cè)電阻,電阻表經(jīng)過(guò)“歐姆調(diào)零”,①測(cè)試前,一定要將電路中的開(kāi)關(guān)S;

②測(cè)c、d間和e、f間電阻時(shí),某次測(cè)量結(jié)果如圖乙所示,讀數(shù)為Ω,此時(shí)測(cè)量的是間電阻,根據(jù)小燈泡的規(guī)格計(jì)算出的電阻為Ω,它不等于測(cè)量值,原因是

。

【答案】(1)①B②A(2)①斷開(kāi)②6e、f12.7溫度高時(shí)燈絲電阻率大,計(jì)算出的電阻是燈絲溫度高時(shí)的電阻(或測(cè)量出的電阻是常溫下燈絲的電阻)【解析】(1)①因?yàn)殡娫吹碾妱?dòng)勢(shì)大約為6V,要使電壓擋選擇的量程安全以及準(zhǔn)確,選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于10V擋,B正確。②測(cè)得c、d間電壓約為5.8V,接近電源電動(dòng)勢(shì),e、f間電壓為0,可知燈泡A斷路,A正確。(2)①用電阻表測(cè)量電阻時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi),使得待測(cè)電阻與電源不相連。②電阻表的讀數(shù)為6×1Ω=6Ω,因?yàn)閏、d間斷路,可知測(cè)量的是e、f間的電阻。根據(jù)R=UI得,小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為R=3.80.3Ω≈12.7Ω。它不等于測(cè)量值,原因是溫度高時(shí)燈絲電阻率大4.(12分)如圖所示的黑箱,箱內(nèi)有一節(jié)干電池、一個(gè)電阻、一個(gè)晶體二極管和一個(gè)電容器,箱外有4個(gè)接線柱,分別標(biāo)為1、2、3、4,相鄰兩個(gè)序號(hào)間只有一個(gè)元件。(1)若用多用電表確定干電池的位置,應(yīng)使用多用電表的(選填下述擋位的序號(hào))進(jìn)行試測(cè)。

A.直流2.5V擋B.直流2.5A擋C.電阻擋(2)試測(cè)后,用直流1.5V電壓擋進(jìn)一步測(cè)量,測(cè)量結(jié)果記錄如下:紅表筆位置111黑表筆位置234示數(shù)1.5V00確定干電池位置后,去掉干電池,應(yīng)用多用電表的擋進(jìn)行測(cè)量,結(jié)果如下:

紅表筆位置111234黑表筆位置234111電阻情況電阻很大電阻很大電阻很大先有電阻,然后變?yōu)楹艽箅娮栎^小電阻很小(3)根據(jù)以上結(jié)果在虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖?！敬鸢浮?1)A(2)電阻(3)圖見(jiàn)解析【解析】(1)已知電路中有一節(jié)干電池,應(yīng)用直流電壓擋試測(cè)。故選A。(2)為避免試觸時(shí)電壓表反接損壞電表,應(yīng)采用較大量程試測(cè)。確定好電源的正負(fù)極位置后,可以利用1.5V擋測(cè)量。1、2之間直接測(cè)量為1.5V,說(shuō)明電壓表測(cè)量值為電源電動(dòng)勢(shì),去掉電源后,應(yīng)用電阻擋檢測(cè)電路。(3)紅表筆接在多用電表內(nèi)部電源負(fù)極,紅表筆接1,黑表筆接2、3、4顯示電阻很大,說(shuō)明二極管處于反接狀態(tài),黑表筆接1,紅表筆接4顯示電阻很小,說(shuō)明二極管處于1、4之間,且處于導(dǎo)通狀態(tài);而紅表筆接3、黑表筆接1顯示電阻較小,說(shuō)明3、4間有電阻存在;由于電容器的充電和放電,導(dǎo)致紅表筆接2、黑表筆接1時(shí)先有電阻,然后變?yōu)楹艽?說(shuō)明在2、3間有電容器。虛線框內(nèi)電路圖如圖所示。5.(14分)(2024·廣西桂林一模)課外學(xué)習(xí)小組選擇圖甲所示的發(fā)光二極管用作電源指示燈,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。(1)為了判斷二極管的正負(fù)極,選擇多用電表的同一電阻擋進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果如圖乙所示,可知二極管的(選填“a”或“b”)端為正極。

(2)為研究二極管的特性,利用數(shù)字化信息系統(tǒng)(DIS)和電源(電壓可調(diào)節(jié))測(cè)得二極管兩端的正向電壓U和通過(guò)二極管電流I的多組數(shù)據(jù),并在方格紙上描出了相關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn),請(qǐng)?jiān)趫D丙中作出I-U圖線。(3)根據(jù)I-U圖線,二極管導(dǎo)通時(shí),其正向電阻隨兩端電壓增大而(選填“增大”或“減小”)。

(4)根據(jù)資料信息,該類型二極管正常工作電流約為20mA。將該二極管與一個(gè)定值電阻串聯(lián)作為6.0V電源的指示燈,現(xiàn)有三種阻值的定值電阻:①100Ω,②200Ω,③300Ω,應(yīng)選用(填寫(xiě)相應(yīng)的序號(hào))。

(5)選擇(4)中合適的電阻與該二極管串聯(lián)連接在6.0V電源兩端時(shí),該二極管消耗的功率約為W(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

【答案】(1)a(2)見(jiàn)解析圖甲(3)減小(4)②(5)0.040【解析】(1)按照“紅入黑出”以及電阻表的讀數(shù)可知二極管從a到b是導(dǎo)通狀態(tài),所以a為二極管的正極。(2)根據(jù)圖上坐標(biāo)點(diǎn)可畫(huà)出圖像如圖甲所示。(3)根據(jù)I-U圖線,圖像的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小,所以二極管導(dǎo)通時(shí),其正向電阻隨兩端電壓增大而減小。(4)該類型二極管正常工作電流約為20mA。二極管的電壓為2.16V,則二極管的電阻為R=UI=2.1620×10-3Ω=108Ω,將該二極管與一個(gè)定值電阻串聯(lián)作為6I(R+Rx),解得Rx=192Ω,所以應(yīng)該選200Ω的定值電阻,即選②。(5)根據(jù)U=E-Ir,得I=(6200-U200)A,由圖乙可知二極管工作時(shí)I=18.9mA,電壓U=2.13V,由P=UI得P≈0.040W。第6講實(shí)驗(yàn):測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻[方案一]伏安法一、實(shí)驗(yàn)原理及電路設(shè)計(jì)1.原理:閉合電路歐姆定律E=U+Ir。利用測(cè)得的U、I值,根據(jù)E=2.電路圖(圖甲)與實(shí)物圖(圖乙)。二、實(shí)驗(yàn)操作1.選量程、連線路:按原理圖連接電路,注意電壓表、電流表的量程和正、負(fù)接線柱。2.滑動(dòng)變阻器滑片移到阻值最大一端。3.測(cè)量:閉合開(kāi)關(guān),改變滑動(dòng)變阻器阻值,測(cè)多組U、I值。4.求解:利用公式法或圖像法求E、r。三、注意事項(xiàng)1.為了使路端電壓變化明顯,可使用內(nèi)阻較大的舊電池。2.電流不要過(guò)大,應(yīng)小于0.5A,讀數(shù)要快。3.要測(cè)出不少于6組的(I,U)數(shù)據(jù),變化范圍要大些。4.若U-I圖線縱軸刻度不從零開(kāi)始,則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流,內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r=|ΔUΔ四、數(shù)據(jù)處理方法一:列方程組求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的大小。1.U12.U2根據(jù)以上兩組方程分別求出E、r,再取其平均值作為電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。方法二:用作圖法處理數(shù)據(jù),如圖所示。1.圖線的縱截距為電動(dòng)勢(shì)E。2.圖線的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻r=|ΔUΔ五、誤差分析1.偶然誤差:主要來(lái)源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確。2.系統(tǒng)誤差:若采用圖甲電路,由于電壓表的分流作用造成誤差,電壓值越大,電壓表的分流越多,對(duì)應(yīng)的I真與I測(cè)的差值越大。其U-I圖像如圖丙所示。結(jié)論:E測(cè)<E真,r測(cè)<r真。若采用圖乙電路,由于電流表的分壓作用造成誤差,電流值越大,電流表的分壓越多,對(duì)應(yīng)的U真與U測(cè)的差值越大。其U-I圖像如圖丁所示。結(jié)論:E測(cè)=E真,r測(cè)>r真。[方案二]安阻法一、實(shí)驗(yàn)原理及電路設(shè)計(jì)1.原理:如圖所示,用一個(gè)電流表和一個(gè)電阻箱組合測(cè)量,E=I(R+r)。2.電路設(shè)計(jì)二、數(shù)據(jù)處理1.公式法:E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E和r。2.圖像法:由E=I(R+r)變形得1I=rE+1E·R,則1I-R圖像是一條如圖所示的直線,直線在縱軸的截距為b,斜率為k,則有E=1k三、誤差分析由于電流表的分壓,測(cè)量結(jié)果:E測(cè)=E真,r測(cè)>r真。[方案三]伏阻法一、實(shí)驗(yàn)原理及電路設(shè)計(jì)1.原理:如圖所示,用一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱組合測(cè)量,E=U+URr2.電路設(shè)計(jì)二、數(shù)據(jù)處理1.公式法:E=U1+U1R1r,E=U2+U2R2r2.圖像法:由E=U+URr變形得1U=1E+rE·1R,可見(jiàn)1U-1R圖像為一條直線,如圖所示,直線的斜率k=rE,縱軸截距b=1E三、誤差分析由于電壓表的分流,測(cè)量結(jié)果:E測(cè)<E真,r測(cè)<r真。考點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1]【實(shí)驗(yàn)原理和操作】(2024·甘肅卷,12)精確測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響?？捎闷鞑挠?電壓表(量程1.5V,內(nèi)阻約為1.5kΩ)、電流表(量程0.6A)、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開(kāi)展了以下實(shí)驗(yàn)。(1)考慮電流表內(nèi)阻影響。①用圖1所示電路測(cè)量電流表的內(nèi)阻。從圖2電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA=Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

②用圖3所示電路測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示,則干電池電動(dòng)勢(shì)E=U+(用I、r和RA表示)。

③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得多組電表讀數(shù),作出圖4所示的U-I圖像。則待測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)E=V(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=Ω(結(jié)果保留1位小數(shù))。

(2)考慮電壓表內(nèi)阻影響。該小組也嘗試用圖5所示電路測(cè)量電壓表內(nèi)阻,但發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成。原因是(單選,填正確答案標(biāo)號(hào))。

A.電路設(shè)計(jì)會(huì)損壞儀器B.滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤C.電壓太大無(wú)法讀數(shù)D.電流太小無(wú)法讀數(shù)【答案】(1)①1.0②I(r+RA)③1.401.0(2)D【解析】(1)①由題圖2可知,電壓表讀數(shù)為U=0.60V,電流表讀數(shù)為I=0.58A,根據(jù)歐姆定律可得電流表內(nèi)阻為RA=UI=0.600.58Ω≈②由閉合電路歐姆定律可知,干電池電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為E=U+I(r+RA)。③根據(jù)E=U+I(r+RA)可得U=-(r+RA)I+E,根據(jù)題圖4可知,縱截距b=E=1.40V,圖線斜率的絕對(duì)值|k|=r+RA=1.40-1.000.20-0Ω=2.0Ω,所以待測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)為E=1.40(2)由于將電壓表串聯(lián)接在電路中,電壓表內(nèi)阻很大,電路中電流太小無(wú)法讀數(shù)。故選D。[例2]【數(shù)據(jù)處理及誤差分析】(2022·福建卷,12)在測(cè)量某電源電動(dòng)勢(shì)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(huì)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(cè)量。已知R0=2Ω。(1)按照?qǐng)D甲所示的電路圖,將圖乙中的器材實(shí)物連線補(bǔ)充完整。(2)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:①將滑動(dòng)變阻器滑到最左端位置;②接法Ⅰ:單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與1接通,閉合開(kāi)關(guān)S0,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,記錄下若干組數(shù)據(jù)U1-I1的值,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S0;③將滑動(dòng)變阻器滑到最左端位置;④接法Ⅱ:單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與2閉合,閉合開(kāi)關(guān)S0,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,記錄下若干組數(shù)據(jù)U2-I2的值,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S0;⑤分別作出兩種情況所對(duì)應(yīng)的U1-I1和U2-I2圖像。(3)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí),某次讀取電表數(shù)據(jù)時(shí),電壓表指針如圖丙所示,此時(shí)U1=V。(4)根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù),作出U1-I1和U2-I2圖像如圖丁所示,根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=Ω。(結(jié)果均保留2位小數(shù))

(5)由圖丁可知(選填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測(cè)得的電源內(nèi)阻更接近真實(shí)值。

(6)綜合考慮,若只能選擇一種接法,應(yīng)選擇(選填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測(cè)量更合適。【答案】(1)圖見(jiàn)解析(3)1.30(4)1.802.50(5)接法Ⅱ(6)接法Ⅱ【解析】(1)根據(jù)題圖甲所示的電路圖,實(shí)物連接如圖所示。(3)量程為3V的電壓表分度值為0.1V,需要估讀到分度值的下一位,由題圖丙可知電壓表讀數(shù)為U1=1.30V。(4)當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí),相對(duì)于電源,電流表內(nèi)接,電流表示數(shù)為零時(shí),電壓表測(cè)量準(zhǔn)確,故電動(dòng)勢(shì)為U1-I1圖線的縱軸截距,則E=1.80V;當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接2時(shí),相對(duì)于電源,電流表外接,電壓表示數(shù)為零時(shí),電流表測(cè)量準(zhǔn)確,由U2-I2圖像可知此時(shí)電路中電流為0.40A,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知I=ER0+r,解得內(nèi)阻為r=EI-R0=1.800.40Ω-(5)由題圖丁可知U1-I1圖像斜率的絕對(duì)值為k1=1.80-00.36Ω=R0+r1,解得r1=3.00Ω;由題圖丁可知U2-I2圖像斜率的絕對(duì)值為k2=1.70-00.40Ω=R0+r2,解得r2r-r2r=2.50-2.252(6)分析電路圖可知接法Ⅰ的誤差來(lái)源是電流表的分壓,接法Ⅱ的誤差來(lái)源是電壓表的分流,由于電源內(nèi)阻較小,遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,結(jié)合(5)問(wèn)的分析可知,若只能選擇一種接法,應(yīng)選擇接法Ⅱ更合適?？键c(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例3]【安阻法】(2025·四川高考適應(yīng)性考試)某實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)量某化學(xué)電池的電動(dòng)勢(shì),實(shí)驗(yàn)室提供器材如下:待測(cè)化學(xué)電池(電動(dòng)勢(shì)1～1.5V,內(nèi)阻較小);微安表(量程100μA,內(nèi)阻約1500Ω);滑動(dòng)變阻器R0(最大阻值25Ω);電阻箱R1(0～9999Ω);電阻箱R2(0～999.9Ω);開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。(1)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案首先需要擴(kuò)大微安表的量程。在測(cè)量微安表內(nèi)阻時(shí),該小組連接實(shí)驗(yàn)器材,如圖甲所示。閉合S前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于(選填“a”或“b”)端;閉合S,滑動(dòng)P至某一位置后保持不動(dòng),調(diào)節(jié)電阻箱R1,記錄多組R1的阻值和對(duì)應(yīng)微安表示數(shù),微安表示數(shù)用國(guó)際單位制表示為I1后,繪制R1-1I1圖像,擬合直線,得出R1=0.159×1I1-1619,可知微安表內(nèi)阻為(2)為將微安表量程擴(kuò)大為25mA,把微安表與電阻箱R2并聯(lián),并調(diào)整R2的阻值為Ω(結(jié)果保留1位小數(shù))。

(3)微安表量程擴(kuò)大后,按圖乙所示電路圖連接實(shí)驗(yàn)器材。保持電阻箱(選填“R1”或“R2”)的阻值不變,閉合S,調(diào)節(jié)電阻箱(選填“R1”或“R2”)的阻值R,記錄多組R和對(duì)應(yīng)微安表示數(shù),計(jì)算得出干路電流I2后,作R-1I2圖像,如圖丙所示,可知化學(xué)電池的電動(dòng)勢(shì)為V(結(jié)果保留2位小數(shù))【答案】(1)a1619(2)6.5(3)R2R11.16【解析】(1)由題圖甲可知,閉合S前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于a端,使微安表支路的電壓從0開(kāi)始調(diào)節(jié);閉合S,滑動(dòng)P至某一位置后保持不動(dòng),由于微安表支路的電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的阻值,則可認(rèn)為微安表支路的電壓U保持不變,根據(jù)歐姆定律可得U=I1(R1+Rg),可得R1=U·1I1-Rg,結(jié)合R1=0.159×1I1-1619,可知微安表內(nèi)阻為Rg=1(2)為將微安表量程擴(kuò)大為25mA,把微安表與電阻箱R2并聯(lián),則有Im=Ig+IgRgR2,解得R2=IgRgIm-(3)保持電阻箱R2的阻值不變,閉合S,調(diào)節(jié)電阻箱R1的阻值R;設(shè)改裝后電流表的內(nèi)阻為RA,待測(cè)化學(xué)電池內(nèi)阻為r,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=I2(RA+r+R),可得R=E·1I2-(RA+r),可知R-1I2圖像的斜率為k=E=69-4067-42[例4]【伏阻法】(2024·云南曲靖期中)某中學(xué)課外興趣小組測(cè)量手機(jī)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖甲所示,已知電池的電動(dòng)勢(shì)約為3V、內(nèi)阻小于1Ω,現(xiàn)提供的器材如下:A.手機(jī)電池;B.電壓表V1(量程為0～15V,內(nèi)阻約為10kΩ);C.電壓表V2(量程為0～3V,內(nèi)阻約為10kΩ);D.電阻箱R(0～99.9Ω);E.定值電阻R01=2Ω;F.定值電阻R02=100Ω;G.開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。(1)如果要準(zhǔn)確測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,電壓表應(yīng)選擇;定值電阻R0應(yīng)選擇。(均選填實(shí)驗(yàn)器材前的標(biāo)號(hào))

(2)興趣小組一致認(rèn)為用線性圖像處理數(shù)據(jù)便于分析,于是在實(shí)驗(yàn)中改變電阻箱的阻值R,記錄對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)U,獲取了多組數(shù)據(jù),畫(huà)出的1U-1R圖像為一條直線,如圖乙所示,若把流過(guò)電阻箱的電流視為干路電流,則可得該電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=Ω。(結(jié)果均保留2(3)若考慮電壓表的分流作用,則該實(shí)驗(yàn)中電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與真實(shí)值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

【答案】(1)CE(2)3.30.25(3)偏小【解析】(1)由題意知電池電動(dòng)勢(shì)約為3V,要準(zhǔn)確測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,電壓表應(yīng)選擇量程為3V的V2,故電壓表應(yīng)選擇C;R02=100Ω的定值電阻阻值太大,使得電壓表指針的偏角太小,且在改變電阻箱阻值時(shí),電壓表的示數(shù)變化不明顯,故定值電阻選擇阻值較小的R01,故定值電阻R0應(yīng)選擇E。(2)由閉合電路歐姆定律得E=U+UR(R0+r),整理可得1U=r+R0E·1R+1E,結(jié)合題圖乙可得b=1E=0.3V-1,k=r+R0E=3-0.34.0(3)考慮到電壓表的分流作用,則E真=U+(UR+URV)(R0+r真),整理可得1U=r真+R0E真·1R+RV+R0+r真RV[例5]【實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新】(2024·黑吉遼卷,11)某探究小組要測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)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(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們?cè)O(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?qǐng)D甲連接電路,金屬夾置于電阻絲的(選填“A”或“B”)端;

②閉合開(kāi)關(guān)S,快速滑動(dòng)金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U,斷開(kāi)開(kāi)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,作出圖丙中圖線Ⅰ;④按照?qǐng)D乙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,作出圖丙中圖線Ⅱ。(2)由圖線得出縱軸截距為b,則待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=。

(3)由圖線求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為k1、k2,若k2k1=n,則待測(cè)電池的內(nèi)阻r=(用n和R0表示【答案】(1)A(2)1b(3)【解析】(1)為了保護(hù)電路,閉合開(kāi)關(guān)前,金屬夾置于電阻絲接入電路的最大阻值處,由題圖甲可知,應(yīng)該置于A端。(2)對(duì)于題圖甲,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir,設(shè)金屬絲的電阻率為ρ,橫截面積為S,結(jié)合歐姆定律和電阻定律得I=UR,R=ρLS,聯(lián)立可得U=E-USρLr,整理可得1U=1E+SrEρ·1L,對(duì)于題圖乙,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R0),結(jié)合歐姆定律和電阻定律得I=UR,R=ρLS,聯(lián)立可得1U=1E+S(r(3)由題意可知k1=SrEρ,k2=S(r+R0)Eρ,又k[例6]【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新】(2023·湖北卷,12)某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路,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(kāi)關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干。(1)根據(jù)圖甲,完成圖乙中的實(shí)物圖連線。(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值,閉合開(kāi)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圖像如圖丙所示,則干電池的電動(dòng)勢(shì)為V(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(3)該小組根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)一步探究,作出1I-R圖像如圖丁所示。利用圖丁中圖像的縱軸截距,結(jié)合(2)問(wèn)得到的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻,還可以求出電流表內(nèi)阻為Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無(wú)窮大,本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測(cè)量值(選填“偏大”或“偏小”)。

【答案】(1)圖見(jiàn)解析(2)1.580.64(3)2.5(4)偏小【解析】(1)實(shí)物連線如圖所示。(2)由電路結(jié)合閉合電路歐姆定律可得U=E-Ir,由圖像可知E=1.58V,內(nèi)阻r=1.58-1.370.(3)根據(jù)E=I(R+RA+r),可得1I=1E·R+RA+rE,由圖像可知RA+rE=2A-1,(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無(wú)窮大,則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的是電壓表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻的并聯(lián)值,即實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的電池內(nèi)阻偏小。[例7]【實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)新】(2024·河南開(kāi)封期末)當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路時(shí),如果兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同,則接點(diǎn)間會(huì)有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,這種裝置叫溫差電源。已知某溫差電源的電動(dòng)勢(shì)隨兩端溫差變化的關(guān)系如圖甲所示。物理興趣小組欲通過(guò)測(cè)量溫差電源電動(dòng)勢(shì)來(lái)間接測(cè)定兩接點(diǎn)間溫差。(1)按照?qǐng)D乙所示安裝實(shí)驗(yàn)器材。閉合開(kāi)關(guān)前,電阻箱R0阻值應(yīng)調(diào)到(選填“最大”或“最小”);調(diào)節(jié)并記錄R0,此時(shí)電流表指針位置如圖丙所示,其讀數(shù)為I=A;改變R0的阻值,記錄多組數(shù)據(jù),作出1I-R0圖像,如圖丁所示。(2)由圖丁可得,此溫差電源電動(dòng)勢(shì)E=V。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(3)結(jié)合圖甲信息,得出此時(shí)溫差Δt=℃。據(jù)此方案,電流表內(nèi)阻對(duì)溫差測(cè)量結(jié)果(選填“有”或“無(wú)”)影響。

【答案】(1)最大0.40(2)2.5(3)4×102無(wú)【解析】(1)為了保護(hù)電表和電源,閉合開(kāi)關(guān)前,使得電路電流最小,電阻箱R0阻值應(yīng)調(diào)到最大。由題圖丙有I=0.40A。(2)設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,由閉合電路歐姆定律有E=I(R0+r),得1I=1E·R0+rE,可知1I-R0圖線的斜率為k=1E=6-210V-1=25V-1,(3)由(2)結(jié)合題圖甲得出此時(shí)溫差Δt=4×102℃,因?yàn)槭抢?I-R0圖線的斜率求得的電源電動(dòng)勢(shì),與電流表內(nèi)阻無(wú)關(guān),所以據(jù)此方案,(滿分:40分)1.(6分)(2024·北京卷,15)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池,并用數(shù)字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測(cè)量水果電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。連接電路后,閉合開(kāi)關(guān)S,多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R,記錄電壓表的讀數(shù)U,繪出U-UR圖像,如圖乙所示,可得:該電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=kΩ。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字【答案】1.03.3【解析】由閉合電路歐姆定律得E=U+URr,解得U=-URr+E,結(jié)合題圖乙可得E=1.0V,r=|k|=1.0-0.4(2.(6分)(2025·河南高考適應(yīng)性考試)現(xiàn)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E(約為3V)和內(nèi)阻r。可以選用的器材有:滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為15Ω),定值電阻R0(阻值4Ω),電壓表V(量程0～3V,內(nèi)阻很大),電流表A1(量程0～0.6A)和A2(量程0～3A),開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干。電路原理圖如圖甲所示。(1)將圖乙中的實(shí)物圖連接完整,其中電流表應(yīng)選擇(選填“A1”或“A2”)。

(2)實(shí)驗(yàn)中將滑動(dòng)變阻器滑片置于兩個(gè)不同位置時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為(U1,I1),(U2,I2),則電源電動(dòng)勢(shì)E=,內(nèi)阻r=(用U1、I1、U2、I2和R0表示)。

【答案】(1)圖見(jiàn)解析A1(2)I1U2-I【解析】(1)根據(jù)電路圖可得實(shí)物連接圖如圖所示,若不考慮電源內(nèi)阻,電路中的最大電流Imax=ER0=0.75A,故選A(2)對(duì)兩次測(cè)量的電壓和電流數(shù)據(jù),根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=U1+I1(R0+r),E=U2+I2(R0+r),聯(lián)立得r=U2-U1I1-I3.(8分)(2024·貴州銅仁期末)在測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,由于所用的電壓表(視為理想電壓表)的量程較小,某