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文檔簡介
專題11電學(xué)實驗
考點五年考情(2021-2025)命題趨勢
考點1測量電從2021年到2025年天津高考物理卷
源電動勢和內(nèi)2022、2021來看,電學(xué)實驗的命題注重對基本原理和
阻方法的考查,如電阻率的測量、電源電動
勢和內(nèi)阻的測量等。題型較為穩(wěn)定,常以
選擇題或填空題形式出現(xiàn)。命題強調(diào)實驗
設(shè)計與創(chuàng)新能力,可能會給定基本器材和
條件,要求學(xué)生自行設(shè)計實驗方案。同時,
注重實驗探究性,會設(shè)置開放性問題,考
考點2用多用
查學(xué)生分析問題、解決問題的能力。數(shù)字
電表測量電學(xué)2023
實驗和創(chuàng)新實驗方式增多,利用傳感數(shù)據(jù)
中的物理量
采集器等收集數(shù)據(jù),用計算機軟件分析。
此外,電學(xué)實驗還常與傳感器結(jié)合,考查
電路的控制,難度一般較大。誤差分析也
是考查重點,要求學(xué)生能精準識別誤差來
源并掌握數(shù)據(jù)處理方法。
考點01測量電源電動勢和內(nèi)阻
1.(2022·天津·高考)實驗小組測量某型號電池的電動勢和內(nèi)阻。用電流表、電壓表、滑動變阻器、待測
電池等器材組成如圖1所示實驗電路,由測得的實驗數(shù)據(jù)繪制成的U?I圖像如圖2所示。
(1)圖1的電路圖為下圖中的__________。(選填“A”或“B”)
(2)如果實驗中所用電表均視為理想電表,根據(jù)圖2得到該電池的電動勢E=__________V,內(nèi)阻
r=__________Ω。
(3)實驗后進行反思,發(fā)現(xiàn)上述實驗方案存在系統(tǒng)誤差。若考慮到電表內(nèi)阻的影響,對測得的實驗數(shù)
據(jù)進行修正,在圖2中重新繪制U?I圖線,與原圖線比較,新繪制的圖線與橫坐標軸交點的數(shù)值將
__________,與縱坐標軸交點的數(shù)值將__________。(兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)
【答案】B4.51.8不變變大
【詳解】(1)[1]通過觀察實物圖可知電壓表接在電源兩端,故電路圖為B;
(2)[2][3]根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir有U=?Ir+E則U?I圖線在縱軸上的截距表示電池的電動勢E,
斜率是電池的內(nèi)阻r,根據(jù)圖像可知,縱軸截距為4.5,橫軸截距為2.5,結(jié)合上述分析可知電池電動勢
4.5
E=4.5V;內(nèi)阻r=Ω=1.8Ω
2.5
(3)[4][5]分析測量電路可知系統(tǒng)誤差的來源是電壓表的分流作用,使得電流表的示數(shù)小于流過電池的
U測U測
電流,考慮電壓表內(nèi)阻RV的影響,流過電壓表的電流為IV=可知流過電池的電流為I=I測+,I>I測因
RVRV
電壓表內(nèi)阻RV不變,隨著電壓U測值減小,電壓表電流IV減小,當電壓U測值趨于0時,I趨于I測,在圖
2中重新繪制的U?I圖線如圖所示
故新繪制的圖線與橫坐標軸交點的數(shù)值將不變,與縱坐標軸交點的數(shù)值將變大。
2.(2021·天津·高考)隨著智能手機的廣泛應(yīng)用,充電寶成為手機及時充電的一種重要選擇。充電寶可
以視為與電池一樣的直流電源。一充電寶的電動勢約為5V,內(nèi)阻很小,最大放電電流為2A,某實驗小
組測定它的電動勢和內(nèi)阻。他們剝開充電寶連接線的外絕緣層,里面有四根導(dǎo)線,紅導(dǎo)線為充電寶的正
極,黑導(dǎo)線為充電寶的負極,其余兩根導(dǎo)線空置不用,另有滑動變阻器R用于改變電路中的電流,定值
電阻R0=3Ω,兩只數(shù)字多用電表M、N,兩表均為理想電表,并與開關(guān)S連成如圖所示電路。
①圖中測量電流的電表是___________,測量電壓的電表是___________。(均填寫字母“M”或“N”)
②調(diào)節(jié)滑動變阻器,測得多組I、U數(shù)據(jù),記錄如下表,其中只有一個數(shù)據(jù)記錄有誤,審視記錄的數(shù)據(jù),
可以發(fā)現(xiàn)表中第___________次的記錄數(shù)據(jù)有誤。(填測量次數(shù)的序號)
次數(shù)1234567
電流I/A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516
電壓U/V4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848
③電路中接入R0可以達到下列哪個效果。___________(填選項前的字母)
A.使測電流的電表讀數(shù)變化明顯B.為了更準確地測量充電寶內(nèi)阻
C.避免使充電寶的放電電流過大D.減小測量電壓的電表分流作用
【答案】NM4C
【詳解】①[1]器件N串聯(lián)在電路中,測量干路電流,所以N為電流表;
[2]器件M一端接在開關(guān)上,另一端接在充電寶的負極,閉合開關(guān)后相當于并聯(lián)在電源兩端,所以M為
電壓表,測量路端電壓;
②[3]題中表格的電流I不斷增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir可知路端電壓U不斷減小,電壓表的
示數(shù)不斷減小,所以第4次的記錄數(shù)據(jù)有誤;
③[4]因為充電寶的內(nèi)阻很小,所以電阻R0串聯(lián)在電路中,起保護電路的作用,避免使充電寶的放電電流
過大損壞電路中的器件。
故選C。
考點02用多用電表測量電學(xué)中的物理量
3.(2023·天津·高考)某同學(xué)測量金屬絲的電阻R大小。
(1)首先使用多用電表的歐姆擋進行粗測,用“×1”擋正確測量,指針偏轉(zhuǎn)如圖所示對應(yīng)的讀數(shù)為
_________Ω;
(2)該同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路,再次開展測量,除學(xué)生電源(輸出電壓為4V)、滑動變阻器、開關(guān)、
導(dǎo)線外,還提供如下器材:
A.電壓表(量程0—15V,內(nèi)阻約15kΩ)B.電壓表(量程0—3V,內(nèi)阻約3kΩ)
C.電流表(量程0—3A,內(nèi)阻約0.025Ω)D.電流表(量程0—0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)
①為了測量準確,實驗時應(yīng)選用_________測量電壓U,應(yīng)選用_________測量電流I;(填器材前對應(yīng)
字母)
②關(guān)于該實驗下列哪些說法是正確的?_________
A.電壓表內(nèi)阻分流引起的誤差是系統(tǒng)誤差
B.閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片應(yīng)置于b端
C.滑動變阻器采用圖示接法電壓U可以調(diào)為零
D.通過測量多組數(shù)據(jù)繪制U?I圖像可減小系統(tǒng)誤差
【答案】7BDAC/CA
【詳解】(1)[1]電阻大小讀數(shù)為7Ω×1=7Ω
(2)[2]由于同學(xué)們使用學(xué)生電源(4V),則為減小讀數(shù)誤差,則應(yīng)選擇量程為0—3V的電壓表測量電
壓U,即實驗時應(yīng)選用B測量電壓U。故選B。
U4V
[3]電路中的最大電流為I==≈0.57A則應(yīng)選用量程0—0.6A的電流表測量電流I,即應(yīng)選用D測
maxR7.0Ω
量電流I。故選D。
[4]A.電壓表分流屬于系統(tǒng)誤差,故A正確;
B.為保護電路,實驗開始前滑動變阻器滑片應(yīng)該調(diào)到a端,使電壓表示數(shù)為零,故B錯誤;
C.如圖所示的電路為分壓式電路,可以通過調(diào)節(jié)滑片使電壓表示數(shù)為0,即滑動變阻器滑片調(diào)到a端,
電壓表示數(shù)為零,故C正確;
D.通過測量多組數(shù)據(jù)繪制U?I圖像可減小偶然誤差,故D錯誤。
故選AC。
1.(2025·天津濱海塘沽一中·三模)某實驗小組測量Rx的電阻,已知Rx的阻值約為250Ω,提供器材如下:
A.電流表A1(量程為0~15mA,內(nèi)阻r1約為2Ω)
B.電流表A2(量程為0~3mA,內(nèi)阻r2為100Ω)
C.電壓表V(量程為0~15V,內(nèi)阻約3kΩ)
D.定值電阻R1=900Ω
E.定值電阻R2=9900Ω
F.滑動變阻器R3(0~3Ω,允許通過的最大電流為200mA)
G.滑動變阻器R4(0~20Ω,允許通過的最大電流為400mA)
H.滑動變阻器R5(0~50Ω,允許通過的最大電流為400mA)
I.蓄電池E電動勢為3V,內(nèi)阻很?。?/p>
J.開關(guān)S
(1)測量中要求誤差盡可能小,并能測量多組數(shù)據(jù),請在虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖(注意:
在電路圖中注明各器材的符號)。______
(2)用I1表示電流表A1的示數(shù),I2表示電流表A2的示數(shù),U表示電壓表V的示數(shù),根據(jù)所選器材和設(shè)計電
路,電阻Rx的表達式為Rx=______(用題中符號表示)。
(3)從系統(tǒng)誤差的角度出發(fā),該實驗Rx的測量值______(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。
【答案】(1)
IR+r
(2)212
I1?I2
(3)等于
【詳解】(1)要求測量多組數(shù)據(jù),滑動變阻器應(yīng)選擇分壓式接法,阻值應(yīng)選擇小的,但R3允許通過的
最大電流較小,將其接在電源兩端時,電流超過允許的最大電流,故滑動變阻器選擇R4。電源電動勢為
3V,電壓表的量程過大,則應(yīng)使用電流表A2和電阻串聯(lián)改裝電壓表,電壓表量程為Ug=Igr+R
當選擇定值電阻為R1=900Ω時,量程為3V,故定值電阻選擇R1,如圖
I2R1+r2
(2)由歐姆定律得I1?I2Rx=I2R1+r2解得Rx=
I1?I2
(3)由(2)可知,測量過程沒有系統(tǒng)誤差,則從系統(tǒng)誤差的角度分析,Rx的測量值等于真實值。
2.(2025·天津濱海新區(qū)大港一中·沖刺)測量一個未知定值電阻Rx的阻值,該電阻阻值接近500Ω。現(xiàn)實
驗室有如下器材可供選擇:
A.待測電阻Rx;
B.電流表Al(量程0~10mA,內(nèi)阻RA1=100Ω);
C.電流表A2(量程0~5mA,內(nèi)阻RA2約為100Ω);
D.電壓表V(量程0~1.5V,內(nèi)阻Rv=500Ω);
E.定值電阻R0=200Ω;
F.滑動變阻器R1(最大阻值約為10Ω,最大電流為1A);
G.滑動變阻器R2(最大阻值約為1000Ω,最大電流為1A);
H.直流電源E,電動勢為3V,內(nèi)阻很??;
I.開關(guān)S,及若干導(dǎo)線。
小明在以上器材中選擇了合適的器材,并設(shè)計了電路,如甲所示。要求測量數(shù)據(jù)范圍較大,測量結(jié)果盡
可能準確。
(1)a電表應(yīng)選______,b電表應(yīng)選______(請?zhí)顚懰x儀器前的字母編號)
(2)調(diào)節(jié)滑阻器,得到多組a電表和b電表的示數(shù),做出圖像乙,圖像橫縱軸物理量的單位均采用國際單
位,該圖像斜率大小為k=150,則待測電阻Rx=_______Ω(保留三位有效數(shù)字)。
【答案】(1)BD
(2)500
【詳解】(1)[1]電源電動勢為3V,a表與R0串聯(lián)改裝成電壓表,即a表內(nèi)阻已知,選電流表A1,能測
量的最大電壓為U=I1(RA1+R0)=3V故a電表選擇A1;
[2]電源電動勢為3V,b表選電壓表V來測電流。其內(nèi)阻已知,能夠測量出通過其所在電路的電流。與Rx
分壓,能分走將近1.5V電壓,量程合適,且電壓表內(nèi)阻已知,測量會更精確。
(2)乙圖橫軸為電流表示數(shù),縱軸為電壓表示數(shù),電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I滿足關(guān)系式有
U(RA1+R0)RVR0+RA1RV
U=I(RA1+R0)?Rx解得U=I則有k=解得Rx=500Ω
RVRV+RxRV+Rx
3.(2025·天津北辰·三模)某同學(xué)利用下述器材,要測量阻值大約30Ω一段電阻絲的電阻:
A、電源E(電動勢約4?V)
B、電壓表V1(量程為0~5?V,內(nèi)阻約4kΩ)
C、電壓表V2(量程為0~1?V,內(nèi)阻約1kΩ)
D、定值電阻R0,阻值為10Ω
E、滑動變阻器R(最大阻值5Ω)
F、開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。
(1)他設(shè)計如圖1所示電路圖,請根據(jù)電路圖把圖2中的實物圖補充完整;
(2)通過調(diào)節(jié)滑動變阻器,測量得到多組V1和V2的示數(shù)U1、U2,并作出圖3所示圖像,該圖像的斜率為k,
則待測金屬絲電阻Rx=_____(用R0、k等字母表示),該測量值_____(填“大于”“等于”或“小于”)真實
值。
【答案】(1)
(2)k?1R0大于
【詳解】(1)根據(jù)電路圖連接實物圖,如圖所示
U2U1?U2Rx+R0Rx+R0
(2)[1]根據(jù)串并聯(lián)電路的特點有=所以有U1=U2可知在U1?U2圖像中斜率k=解得
R0RxR0R0
Rx=k?1R0
U2U1?U2U1?U2
[2]根據(jù)電路得到的關(guān)系式=是不考慮電壓表V2分流的情況下等到的結(jié)果,即Rx=中的電流
R0RxI
,所以。
I測<I真Rx測>Rx真
4.(2025·天津河西·二模)某興趣小組要測量一個未知電阻Rx的阻值,實驗室提供的器材如下:
A、多用電表
B、恒壓電源(輸出電壓為3?V)
C、電壓表(量程0~3?V,內(nèi)阻約為1kΩ)
D、電流表(量程0~3?mA,內(nèi)阻約為40Ω)
E、滑動變阻器最大阻值20Ω
F、開關(guān)及導(dǎo)線若干
(1)該小組先用多用電表的電阻擋粗測Rx的阻值。選用“×10”擋試測時,發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角度很小,于是
決定換用另一倍率。換用另一倍率后,需要重新進行___后方可再次進行測量。
(2)粗測后得知Rx的阻值大約為1000Ω,接下來該小組采用伏安法繼續(xù)測量。為使電阻的測量結(jié)果盡量準
確且在調(diào)節(jié)電路的過程中電壓表示數(shù)的變化范圍足夠大,應(yīng)選擇以下哪個電路進行測量?___________
(填寫正確答案標號)
A.B.
C.D.
(3)本實驗所用測量儀器均已校準。下列關(guān)于本實驗誤差的說法中哪些是正確的?___________(填寫正
確答案標號)
A.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差
B.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差
C.用U?I圖像處理數(shù)據(jù)求電阻Rx可以減小偶然誤差
D.該小組選用合理電路進行測量后,系統(tǒng)誤差將導(dǎo)致Rx的測量值小于真實值
【答案】(1)歐姆調(diào)零
(2)B
(3)BC
【詳解】(1)換用另一倍率后,需要重新進行歐姆調(diào)零后方可再次進行測量。
(2)為使電阻的測量結(jié)果盡量準確且在調(diào)節(jié)電路的過程中電壓表示數(shù)的變化范圍足夠大,則滑動變阻
器采用分壓式連接,根據(jù)Rx>RARV可知電流表內(nèi)接,故B符合題意。故選B。
(3)A.由于電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差,故A錯誤;
B.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差,故B正確;
C.用U?I圖象處理數(shù)據(jù)能起到“平均”的作用,可以減小偶然誤差但不能消除偶然誤差,故C正確;
D.電流表內(nèi)接法測量的電阻為Rx+RA,大于真實值,故D錯誤。
故選BC。
5.(2025·天津九校聯(lián)考·二模)多用電表的原理及使用。
(1)如圖甲所示的是多用電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,通過選擇開關(guān)分別與1、2、3、4、5、6相連,以改變電
路結(jié)構(gòu),分別成為電流表、電壓表和歐姆表,下列說法正確的是______。
A.選擇開關(guān)接2時量程比接1時量程小,選擇開關(guān)接6時量程比接5時量程大
B.在使用歐姆表測量電阻阻值時,若紅黑表筆接反了,測量值將偏大
C.用多用電表的歐姆擋測導(dǎo)體的電阻時,若兩手同時分別接觸兩表筆的金屬桿,則測量值偏小
D.用多用電表的歐姆擋測電阻時,若指針偏轉(zhuǎn)角度很小,則應(yīng)換倍率較小的擋再進行測量
(2)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)如圖乙所示的實驗電路不能正常工作,為排查電路故障,閉合開關(guān)S后,他用多用電表測
量各點間的電壓Uab=Ubc=Uac=0,Uef=6V。已知只有一處故障。為進一步判斷電路故障的性質(zhì),他斷開
開關(guān)S后,將選擇開關(guān)置于電阻擋的×1擋,分別將紅黑表筆接c、e端時,指針指在如圖丙所示的位置,
則該電阻為______Ω,他將紅黑表筆接e、f端時,指針幾乎不偏轉(zhuǎn),因此電路故障為______。
【答案】(1)AC
(2)18R?斷路
【詳解】(1)A.對電流表來說,分流電阻越小量程越大,由圖可知接2時分流電阻更大,所以1比2
量程大,對電壓表來說,分壓電阻越大量程越大,由圖可知接6時分壓電阻更大,所以6比5量程大,
故A正確;
B.測量電阻時,如果紅、黑表筆分別插在負、正插孔,不會影響測量結(jié)果,故B錯誤;
C.人是導(dǎo)體,雙手捏住兩表筆金屬桿,測量的是電阻與人體的并聯(lián)電阻阻值,測量值將偏小,故C正
確;
D.用歐姆擋測電阻時,如果指針偏轉(zhuǎn)過小,說明待測電阻大,應(yīng)將選擇開關(guān)撥至倍率更大的擋位,故
D錯誤。
故選AC。
(2)[1]將選擇開關(guān)置于電阻擋的×1擋,分別將紅黑表筆接c、e端時,由圖可知讀數(shù)為?18Ω;
[2]再測?e、f?時幾乎不動表針,說明從?e?到?f?已開路。結(jié)合電路圖可判定是電阻?R?斷路。
6.(2025·天津紅橋·二模)某同學(xué)想測某電阻的阻值。
(1)該同學(xué)先用多用電表的歐姆擋中的“×10”擋粗略測量該電阻,結(jié)果如圖甲所示,則該讀數(shù)為______Ω。
為了更準確地測量該電阻的阻值Rx,有以下實驗器材可供選擇:
A.電流表A1(量程為0~15mA,內(nèi)阻r1約為2Ω);
B.電流表A2(量程為0~3mA,內(nèi)阻r2=100Ω);
C.定值電阻R1=900Ω;
D.定值電阻R2=9900Ω;
E.滑動變阻器R3(0~20Ω,允許通過的最大電流為200mA);
F.滑動變阻器R4(0~100Ω,允許通過的最大電流為50mA);
G.蓄電池E(電動勢為3V,內(nèi)阻很小);
H.開關(guān)S。
(2)滑動變阻器應(yīng)選擇______(填“R3”或“R4”)。
(3)該同學(xué)設(shè)計了測量該電阻的電路圖,如圖乙所示。該同學(xué)在某次實驗過程中測得電流表A1的示數(shù)為I1,
電流表A2的示數(shù)為I2,則該電阻表達式Rx=_________________(用題中所給物理量的符號表示,圖中與A2
串聯(lián)的定值電阻R用所選的“R1”或“R2”表示)。
【答案】(1)260
(2)R3
I(R+r)
(3)212
I1?I2
【來源】2025屆天津市紅橋區(qū)高三下學(xué)期二模物理試卷
【詳解】(1)用多用電表的歐姆擋中的“×10”擋粗略測量該電阻,由圖甲所示可知,則該讀數(shù)為
26×10Ω=260Ω
(2)滑動變阻器采用分壓式接法,為保證安全且方便實驗操作,滑動變阻器應(yīng)選擇阻值較小的R3。
(3)電源電動勢為3V,把已知內(nèi)阻的電流表A2改裝成量程為3V的電壓表,串聯(lián)分壓電阻
U3
R=?r2=?3Ω?100Ω=900Ω定值電阻應(yīng)選擇R1;根據(jù)圖乙所示電路圖,由串并聯(lián)電路的特點得
Ig23×10
I2r2+R1
I2R1+r2=I1?I2Rx解得Rx=
I1?I2
7.(2025·天津·一模)某同學(xué)通過實驗準確測量某電壓表的內(nèi)阻,現(xiàn)有以下儀器:
A.待測電壓表V?,量程為0~3V,內(nèi)阻約為20kΩ~25kΩ
B.標準電壓表V?,量程為0~5V,內(nèi)阻約為50kΩ
C.定值電阻R1,阻值為20kΩ
D.定值電阻R2,阻值為200Ω
E.滑動變阻器R3,阻值范圍為0~20Ω,額定電流為0.2A
F.滑動變阻器R4,阻值范圍為0~100Ω,額定電流為0.2A
G.電池組,電動勢為6V,內(nèi)阻約為0.5Ω
H.開關(guān)和導(dǎo)線若干
(1)實驗器材選擇除A、B、G、H外,定值電阻應(yīng)選用_________,滑動變阻器應(yīng)選用_________(用器
材前的字母表示)。
(2)請設(shè)計一個測量電路,并在方框中畫出電路圖________。
(3)寫出測量電壓表內(nèi)阻的表達式:_________。(用已知物理量和測量物理量表示)
【答案】(1)CF
(2)
RU
(3)11
U2?U1
【詳解】(1)[1]為了準確的測量電壓表V1的內(nèi)阻,需要測量其電壓,要用到電壓表V2,由于電壓表
V2量程大于電壓表V1的量程,為使兩電壓表偏轉(zhuǎn)較大,減小實驗誤差,可將電壓表V1與定值電阻串聯(lián);
由于定值電阻R1的內(nèi)阻與電壓表V1相當,因此定值電阻選擇C;
[2]滑動變阻器阻值較小,為了保證電路安全,滑動變阻器采用分壓式接法,因兩個滑動變阻器的額定電
流為均為0.2A,電池組的電動勢為6V,若選用滑動變阻器R3,流過滑動變阻器的最大電流會大于其額
定電流,故滑動變阻器選擇F;
(2)根據(jù)上述分析,設(shè)計的電路圖如圖所示
U2?U1U1R1U1
(3)根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點,結(jié)合歐姆定律=解得RV=
R1RVU2?U1
8.(2025·天津·二模)某研究小組對如圖一所示的銘牌模糊不清的移動電源進行研究,設(shè)計的實驗電路如
圖二所示,電源內(nèi)阻不超過1Ω,除開關(guān)和若干導(dǎo)線外,可選用的其他實驗器材有:
A.電壓表(量程0~6V,內(nèi)阻未知);
B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻未知);
C.定值電阻R?(阻值5Ω);
D.滑動變阻器(阻值范圍0~20Ω);
E.滑動變阻器(阻值范圍0~2000Ω)
(1)為準確、方便地測出該移動電源的電動勢和內(nèi)阻,滑動變阻器R應(yīng)選擇______(填相應(yīng)器材前的字母
標號);
(2)為準確測得該移動電源的電動勢和內(nèi)阻,該組同學(xué)進行了理論分析。電鍵S接在1、2點時對應(yīng)的電
壓表示數(shù)U與電流表的示數(shù)I的U-I圖像如圖三所示,圖像的延長線與坐標軸分別交于a?、a?、b?、b?,
電動勢可表示為______,內(nèi)阻可表示為______(兩個結(jié)果選用a?、a?、b?、b?、R?其中的字母表示)。
【答案】(1)D
b1
(2)b1?R0
a2
【詳解】(1)因滑動變阻器E的阻值過大,使用不方便,則為準確、方便地測出該移動電源的電動勢
和內(nèi)阻,滑動變阻器R應(yīng)選擇D;
(2)根據(jù)圖二所示電路圖,由閉合電路的歐姆定律得U=E-I(r+R0)由圖示電路圖可知,開關(guān)接1時
電流表具有分壓作用,開關(guān)接2時電壓表具有分流作用,則b1a1圖線是開關(guān)接1時的圖線,b2a2是開關(guān)
接2時的圖線,開關(guān)接1時斷路電壓等于電源電動勢,則電源電動勢E=b1開關(guān)接2時短路時電壓表沒
b1b1
有分流,短路電流等于流過電源的電流,則r+R0=解得電源內(nèi)阻r=?R0
a2a2
9.(2025·天津·二模)某同學(xué)要精確測定一電阻Rx(阻值約15Ω),可選擇的實驗儀器有:
A.電源(3V,內(nèi)阻可以忽略)
B.電壓表V(0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)
C.電流表A(0~50mA,內(nèi)阻為2.0Ω)
D.定值電阻R1=0.5Ω
E.定值電阻R2=20Ω
F.滑動變阻器(0~5Ω)
G.開關(guān)、導(dǎo)線
完成下列問題:
(1)為了盡可能測出多組數(shù)據(jù),根據(jù)提供的實驗器材,請你選出最佳電路圖______(選填“A”或“B”);
A.B.
(2)實驗中應(yīng)該選用的定值電阻是______(選填“D”或“E”);
(3)移動滑動變阻器的滑片,記錄電流表和電壓表對應(yīng)的示數(shù),并在I?U圖像中描點作圖如圖所示,則該
電阻的精確值為______Ω。
【答案】(1)A
(2)D
(3)14.6
【詳解】(1)為了盡可能測出多組數(shù)據(jù),即測量范圍廣泛一些,控制電路應(yīng)采用滑動變阻器的分壓式
接法。
故選A。
UV3
(2)當電壓表滿偏時,通過待測電阻的電流約為Ix==A=200mA若定值電阻選擇R1=0.5Ω,則改裝
Rx15
IgRgIgRg
電流表的量程為I1=Ig+=250mA若定值電阻選擇R2=20Ω,則改裝電流表的量程為I2=Ig+=55mA可
R1R2
知,為了確保電流表安全,定值電阻應(yīng)選擇D。
()結(jié)合上述,根據(jù)電路歐姆定律有IRgRgR1變形得U根據(jù)圖像有
3U=I+Rx+I=R+RR
R1Rg+R11gx
Rg+
R1
120×10?3
=Ω?1解得R=14.6Ω
R1+RgRx1.5x
Rg+
R1
10.(2025·天津和平·一模)某物理興趣小組要測量一電池組的電動勢和內(nèi)阻,實驗室提供下列儀器:
A.待測電池組(電動勢約為3V,內(nèi)阻約為10Ω)
B.電壓表V(量程0~1.5V,內(nèi)阻為1000Ω)
C.電流表A(量程為0~3A,內(nèi)阻為0.5Ω)
D.定值電阻R0=1000Ω
E、電阻箱R1(0~999.9Ω)
F、滑動變阻器R2(0~2000Ω)
G、導(dǎo)線及開關(guān)
(1)同學(xué)們根據(jù)提供的器材,設(shè)計了如圖甲所示的a、b兩種測量電路,經(jīng)討論后認為a測量電路不合理,
應(yīng)選b測量電路。請說明a測量電路不合理的原因:___________。
(2)選用b圖進行實驗,將測量數(shù)據(jù)的單位統(tǒng)一成國際單位,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出如圖乙所示的圖像(U
為電壓表的示數(shù),R1為電阻箱的阻值),若測得圖線縱截距為b,圖線斜率k,則電池組電動勢E=_______;
內(nèi)阻r=_______。(忽略系統(tǒng)誤差的影響)
【答案】(1)電流表量程過大,電壓表量程過小
2k
(2)
bb
【詳解】(1)a測量電路不合理的原因是電流表量程過大,電壓表量程過小。
(2)[1][2]題目要求忽略系統(tǒng)誤差的影響(電壓表阻值很大,忽略其分流作用),根據(jù)閉合電路歐姆定
U
RV+R0
UURV12r122r22
律E=RV+R0+Ir=RV+R0+r整理,可得=?+結(jié)合圖像,可知=k,=b解得E=,
RVRVR1UER1EEEb
k
r=
b
11.(2025·天津耀華中學(xué)·一模)某實驗小組為了測量某種材料制成的電阻絲的電阻,實驗室提供的器材有:
A.電流表G1(內(nèi)阻Rg1=75Ω,滿偏電流Ig1=25mA)
B.電流表G2(內(nèi)阻Rg2=90Ω,滿偏電流Ig2=10mA)
C.定值電阻R0(25Ω,1A)
D.電阻箱R1(0~9999Ω,1A)
E.滑動變阻器R2(10Ω,1A)
F.電源E(9V,內(nèi)阻不計)
G.多用電表
H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
該組同學(xué)進行了以下操作:
(1)先用多用電表粗測電阻絲的阻值,當用“×10”擋測量時,指針位置如圖甲所示,則示數(shù)為_____Ω。
(2)為更準確的測量電阻絲阻值,該組同學(xué)設(shè)計電路圖如圖乙所示。若用G2與電阻箱R1串聯(lián),改裝成
量程為9V的電壓表,則電阻箱的阻值R1應(yīng)為_____Ω,同時將R0與G1并聯(lián)以擴展其量程。然后調(diào)節(jié)
滑動變阻器的滑片到合適位置,測得電流表G1的示數(shù)為I1,電流表G2的示數(shù)為I2,則該種材料的電阻
Rx=_____(用I1、I2、R1、Rg2表示)。
【答案】(1)90
I(R+R)
(2)8102g21
4I1?I2
【詳解】(1)歐姆表的讀數(shù)為指針所指刻度與倍率的乘積,所以讀數(shù)為9.0×10Ω=90Ω
(2)[1]用G2與電阻箱R1串聯(lián),改裝成量程為9V的電壓表,則U=Ig2(Rg2+R1)代入數(shù)據(jù)解得R1=810Ω
I(R+R)I(R+R)
[2]根據(jù)歐姆定律有R=2g21=2g21
xI1Rg14I?I
I1+?I212
R0
12.(2025·天津濱海新區(qū)·三模)某同學(xué)要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗室提供的器材有:
A.待測干電池一節(jié)
B.電流表:量程0~0.6A,內(nèi)阻約為0.2Ω
C.電壓表1:量程0~3V,內(nèi)阻約為3KΩ
D.電壓表2:量程0~3V,內(nèi)阻約為15KΩ
E.滑動變阻器:阻值范圍為0~10Ω,允許通過的最大電流2A
F.開關(guān)、導(dǎo)線若干
(1)由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響,測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。為減小系統(tǒng)誤差,電壓表應(yīng)選擇
___________(填寫器材前的字母),且同時選擇圖___________(填“甲”或“乙”)作為實驗電路。
(2)為修正該實驗的系統(tǒng)誤差,某同學(xué)提出一個新的實驗方案:按甲、乙實驗電路分別實驗,把兩組實
驗記錄的數(shù)據(jù)在同一坐標系內(nèi)描點作出U-I圖像(U為電壓表示數(shù),I為電流表示數(shù)),如圖丙所示,
綜合兩條圖線,可消除因電表內(nèi)阻造成的誤差,則此電池的電動勢,E=___________,內(nèi)阻r=___________。
用(U1、U2、I1、I2中的相關(guān)量表示)
【答案】(1)D乙
U1
(2)U1
I2
【詳解】(1)[1][2]實驗要盡可能準確地測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,已知電流表的內(nèi)阻未知,故
選擇電流表放在支路,而電壓表測量得到的電壓就可以看成是路端電壓,因電壓表分流會造成電流表
測量的電流比干路電流偏小,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,為減小誤差需減小電壓表分流,故選電壓表內(nèi)阻盡可能
大的,故電壓表選擇D,電路圖選乙。
U
(2)[1][2]圖甲由閉合回路歐姆定律有U=E?Ir+RA圖乙由閉合回路歐姆定律有E=U+I+r可知
RV
圖丙中U1-I1線為圖甲作出的圖像,縱軸截距等于電源電動勢,故E=U1,U2-I2線為圖乙作出的圖像,
EU1
故當路端電壓U2=0,有E=I2r可得r==
I2I2
13.(2025·天津新華中學(xué)·模擬)某實驗小組要測量一電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗室提供下列器材:
A.電池(電動勢約為3V,內(nèi)阻約為10Ω);
B.靈敏電流表G(量程為0~2mA,內(nèi)阻Rg=6.0Ω);
C.定值電阻R0;
D.電阻箱R1(0~999.9Ω);
E.開關(guān)和導(dǎo)線若干。
(1)由于靈敏電流表G的量程較小,不滿足實驗要求,現(xiàn)要把靈敏電流表的量程擴大為原來的3倍,則
應(yīng)使靈敏電流表G與定值電阻R0__________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),且定值電阻R0的阻值為__________Ω。
(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
(2)如圖甲所示,用改裝好的電流表A測量電池的電動勢和內(nèi)阻,改變并記錄電阻箱接入電路中的電阻
R1,根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),以靈敏電流表G的示數(shù)I的倒數(shù)為縱坐標,以相應(yīng)電阻箱接入電路的阻值R1為
橫坐標,作出如圖乙所示的圖像,則電池電動勢E=______V(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
【答案】(1)并聯(lián)3.0
(2)2.98
【詳解】(1)[1][2]電流表擴大量程需要并聯(lián)電阻分流,根據(jù)歐姆定律有IgRg=3Ig?IgR0解得R0=3.0Ω
13R+3r1
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=3IR+IR+3Ir變形得=?R+g可知?R圖像的斜率為
1gIE1EI1
3616?12
k==解得E=2.98V
E600
14.(2025·天津·一模)(1)某同學(xué)使用多用電表歐姆擋粗測待測電阻Rx的阻值。某次測量時,多用電表表
盤指針如圖所示。已知他選用歐姆擋的倍率為“×10”,則Rx的測量值為________Ω。
(2)該同學(xué)使用如圖所示的電路,進一步測量待測電阻Rx的阻值。某次實驗,電流表的示數(shù)為I,電壓
表的示數(shù)為U,則電阻Rx的測量值為________。若不考慮偶然誤差,該測量值與Rx的真實值相比
________(選填“偏小”、“偏大”或“相等”)。
【答案】(1)60
U
(2)偏大
I
【詳解】(1)根據(jù)歐姆表的讀數(shù)原理,可知Rx的測量值為Rx=6.0×10Ω=60Ω
U
(2)[1]根據(jù)歐姆定律,可得電阻Rx的測量值為R=
xI
實驗誤差來源于電流表的分壓,待測電阻兩端電壓待測電阻的真實值若不考慮
[2]UR=U?UARx真<Rx測
偶然誤差,該測量值與Rx的真實值相比偏大。
15.(2025·天津部分區(qū)·一模)(1)兩組同學(xué)利用不同的實驗器材進行碰撞的實驗研究。
第一組同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌通過頻閃照相進行“探究碰撞中的不變量”這一實驗。
①若要求碰撞動能損失最小則應(yīng)選下圖中的__________(填“甲”或“乙”)(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈,
乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥);
第二組同學(xué)采用下圖所示裝置進行“驗證動量守恒定律”實驗,在水平槽末端與水平面間放置了一個斜
面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接,使入射小球從斜槽上S點由靜止?jié)L下,落點為P′,放上被
碰小球后,入射小球和被碰小球在斜面上的落點分別為M′、N′。已知入射小球質(zhì)量為m1,被碰小球
質(zhì)量為m2,用刻度尺測量斜面頂點到M′、P′、N′三點的距離分別為l1、l2、l3。
②關(guān)于本實驗條件的敘述,下列說法正確的是________;
A.斜面與水平槽必須光滑
B.該實驗不需要秒表計時
C.兩小球的質(zhì)量應(yīng)滿足m1>m2
D.必須測量水平槽末端的高度
③則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為________(用所測物理量的字母表示)。
(2)①某同學(xué)使用多用電表歐姆擋粗測待測電阻Rx的阻值。某次測量時,多用電表表盤指針如圖所示。
已知他選用歐姆擋的倍率為“×10”,則Rx的測量值為________Ω。
②該同學(xué)使用如圖所示的電路,進一步測量待測電阻Rx的阻值。某次實驗,電流表的示數(shù)為I,電壓
表的示數(shù)為U,則電阻Rx的測量值為________。若不考慮偶然誤差,該測量值與Rx的真實值相比
________(選填“偏小”、“偏大”或“相等”)。
【答案】(1)甲BCm1l2=m1l1+m2l3
U
(2)60偏大
I
【詳解】(1)①[1]乙圖中由于裝有撞針和橡皮泥,則兩滑塊相碰時成為一體,機械能的損失最大,甲
圖中采用彈性圈,二者碰后即分離,機械能損失最小,若要求碰撞動能損失最小則應(yīng)選圖中的甲。
②[2]A.實驗驗證的是碰撞過程系統(tǒng)動量是否守恒,研究碰撞過程,斜面與水平槽不必光滑,故A錯
誤;
BD.實驗中,碰撞后小球做平拋運動,測出小球位移,應(yīng)用運動學(xué)公式可以求出小球的速度,該實驗
不需要秒表計時,也不需要測量水平槽末端的高度,故B正確;D錯誤;
C.為防止碰撞后入射球反彈,兩小球的質(zhì)量應(yīng)滿足m1>m2,故C正確。
故選BC。
③[3]小球離開斜面后做平拋運動,設(shè)斜面的傾角為θ,小球做平拋運動的位移為l,則有l(wèi)cosθ=vt,
1glgl
lsinθ=gt2聯(lián)立,解得v=cosθ碰撞前入射小球的速度v=cosθ2碰撞后入射小球的速度
22sinθ02sinθ
glgl
v=cosθ1碰撞后被碰小球的速度v=cosθ3兩球碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,
12sinθ22sinθ
由動量守恒定律可得m1v0=m1v1+m2v2整理,可得m1l2=m1l1+m2l3
(2)①[1]根據(jù)歐姆表的讀數(shù)原理,可知Rx的測量值為Rx=6.0×10Ω=60Ω
U
②[2]根據(jù)歐姆定律,可得電阻Rx的測量值為R=
xI
實驗誤差來源于電流表的分壓,待測電阻兩端電壓待測電阻的真實值若不考慮偶
[3]UR=U?UARx真<Rx
然誤差,該測量值與Rx的真實值相比偏大。
16.(2025·天津紅橋區(qū)·一模)按實驗要求填空:
甲圖中的實驗器材參數(shù)如下:
待測電流表A(量程0~1mA)
電阻箱R2(最大阻值999.9Ω)
滑動變阻器R1(①最大阻值10kΩ②最大阻值100Ω)
電源E(①電動勢為6V,內(nèi)阻很?、陔妱觿轂?V,內(nèi)阻很?。?/p>
(1)半偏法測電流表內(nèi)阻的電路如圖甲所示,測量方法是:先斷開開關(guān)S2,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)滑動變阻
器R1,使電流表的指針滿偏;保持R1的阻值不變,閉合S2,調(diào)節(jié)電阻箱R2,使電流表的指針半偏,此
時電阻箱R2的示數(shù)為
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