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1.(2019·湖南五校联考)为了精确测量一电阻的阻值 Rx,现有以下器材:蓄电池组 E,电
流表 A,电压表 V,滑动变阻器 R,电阻箱 RP,开关 S1、S2,导线若干.某实验小组设计了
如图甲所示的电路,实验的主要步骤如下:
a.闭合 S1,断开 S2,调节 R 和 RP,使电流表和电压表的示数适当,记下两表示数分别
为 I1、U1;
b.保持 S1 闭合、RP 阻值不变,闭合 S2,记下电流表和电压表示数分别为 I2、U2.
(1)按图甲所示的电路图将如图乙所示的实物连成电路.
(2)被测电阻的阻值 Rx=________(用两电表的示数表示).
(3)由于电流表、电压表都不是理想电表,则被测电阻的阻值 Rx 的测量值________真实值
(选填“大于”“小于”或“等于”).
解析:(1)如图所示.
(2)由题意易知 RP=
U1
I1,又 RP、Rx 并联的阻值为 R 并=
U2
I2,又
1
RP+
1
Rx=
1
R 并,联立解得 Rx=
U1U2
U1I2-U2I1.
(3)若考虑电流表和电压表不是理想电表,则在分析时应考虑电压表的内阻,即在第(2)问
的分析中
U1
I1表示的就是 RP 和 RV 并联时的总电阻,结合后面的分析可知此时 Rx 的测量值仍等
于真实值.
答案:(1)见解析图 (2)
U1U2
U1I2-U2I1 (3)等于2.(2017·高考全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中 E 是电池;
R1、R2、R3、R4 和 R5 是固定电阻,R6 是可变电阻;表头 G 的满偏电流为 250 μA,内阻为 480
Ω.虚线方框内为换挡开关,A 端和 B 端分别与两表笔相连.该多用电表有 5 个挡位,5 个挡位
为:直流电压 1 V 挡和 5 V 挡,直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡,欧姆×100 Ω挡.
(1)图(a)中的 A 端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接.
(2)关于 R6 的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号).
A.在使用多用电表之前,调整 R6 使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整 R6 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整 R6 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得 R1+R2=____________Ω,R4=____________Ω.
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时 B 端是与“1”相连的,则多用电表
读数为________;若此时 B 端是与“3”相连的,则读数为________;若此时 B 端是与“5”相连
的,则读数为________.(结果均保留 3 位有效数字)
解析:(1)A 端与电池正极相连,电流从 A 端流出,A 端与黑表笔相连.
(2)使用多用电表前,应机械调零,即应调整“指针定位螺丝”,使指针指在表盘左端电流
“0”位置,与 R6 无关,选项 A 错;使用欧姆挡时,需要红、黑表笔短接,使电表指针指在表盘
右端电阻“0”位置,选项 B 对;使用电流挡时,B 端与“1”或“2”相连,与 R6 无关,C 错.
(3)B 端与“1”“2”相连时,该多用电表挡位分别为直流 2.5 mA 挡、直流 1 mA 挡,如图 1
所示,由电表的改装原理可知,B 端与“2”相连时,有 I2=IG+
IGrG
R1+R2,解得 R1+R2=160 Ω;
B 端与“4”相连时,如图 2 所示,多用电表为直流电压 1 V 挡,表头并联部分电阻 R0=
IGrG
I2 ,R4
=
U4
I2-R0=880 Ω.
(4)B 端与“1”相连时,电表读数为 1.47 mA;B 端与“3”相连时,多用电表为欧姆×100 Ω挡,读数为 11.0×100 Ω=1.10×103 Ω;B 端与“5”相连时,多用电表为直流电压 5 V 挡,读
数为
147.5
250 ×5 V=2.95 V.
答案:(1)黑 (2)B (3)160 880
(4)1.47 mA 1.10×103 Ω 2.95 V
3.在一次课外活动中,物理兴趣小组成员小明从废旧的电视机上拆下一个定值电阻 Rx,
电阻上的标称不明显,阻值约为 200 Ω,为了进一步精确测定该电阻的阻值,小明到实验室
寻找到了下列器材:
电压表 V,0~5 V,内阻约为 3 kΩ;
电流表 A,0~300 mA,内阻 RA=10 Ω;
定值电阻 R1,阻值为 20 Ω;
定值电阻 R2,阻值为 400 Ω;
滑动变阻器 R3,0~5 Ω,额定电流 2 A;
滑动变阻器 R4,0~1 000 Ω,额定电流 1 A;
电源 E,E=6 V,内阻不计.
(1)小明为了精确测定电阻阻值,设计了如图甲所示电路,定值电阻 R 应该选择________;
滑动变阻器应该选择________.(填器材后面的符号)
(2)请你不要改动已连接导线,在实物连接图乙中把还需要连接的导线帮小明补上;闭合
开关前,由图甲可知应使变阻器滑片放在最________(选填“左”或“右”)端.
(3)若某次测量中电压表读数为 U,电流表读数为 I,那么小明测得的待测电阻的精确阻值
的表达式为 Rx=______(用题中的字母表达).
解析:(1)为了精确测定电阻阻值,需要使电表尽可能的大角度偏转,电压表量程为 5 V,
电流表满偏电压 Ug=IgRA=3 V,则待测电阻两端的最大电压 U=2 V,根据闭合电路欧姆定律可知,通过待测电阻的最大电流 IR=
U
Rx=10 mA,定值电阻阻值约为 R=
U
Ig-IR≈6.9 Ω,定值
电阻应选择 R1;为方便实验操作,滑动变阻器应选择 R3.
(2)根据电路图连接实物电路图.
滑动变阻器采用分压接法,为保护电路,闭合开关前滑片要置于最左端.
(3)由题意可知,电流表两端电压 UA=IRA,并联电压 U 并=U-UA=U-IRA.
通过定值电阻的电流 IR=
U 并
R =
U -IRA
R ,通过待测电阻的电流 Ix=I-IR.
根据欧姆定律可知,待测电阻阻值
Rx=
U 并
Ix =
(U-IRA)R
I(RA+R)-U.
答案:(1)R1 R3 (2)见解析图 左
(3)
(U-IRA)R
I(RA+R)-U
4.小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻.
(1)图中电流表的示数为________ A.
(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:
U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44
请根据表中的数据,在上面的方格纸上作出 U-I 图线.
由图线求得:电动势 E=________ V;内阻 r=___________________________________
Ω.
(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合.其实,
从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为__________________________________.
解析:(1)由图可知,电流表的量程为 0.6 A,精度为 0.02 A,因此电流表的示数为 0.02 A
×22=0.44 A.
(2)U-I 图线如图所示,由图象与纵轴的截距得电动势为 1.60 V,斜率即内阻为 r=
1.60-1.0
0.49 Ω=1.22 Ω.
(3)如果一直保持电路闭合,干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验
误差增大.
答案:(1)0.44 (2)U-I 图线如解析图 1.60(1.58~1.62 都算对) 1.22(1.18~1.26 都算对)
(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大
5.(2019·山东六校联考)某同学利用图甲所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表 V 的内阻(内
阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱 R(最大阻值 99 999.9 Ω),滑动变阻器 R1(最大阻
值 50 Ω),滑动变阻器 R2(最大阻值 5 kΩ),直流电源 E(电动势 3 V),开关 1 个,导线若
干.
实验步骤如下:
①按电路原理图甲连接线路;
②将电阻箱阻值调节为 0,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置,闭合
开关 S;③调节滑动变阻器,使电压表满偏;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为 2.00 V,记下电
阻箱的阻值.
回答下列问题:
(1)实验中选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).
(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线.
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为 630.0 Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分
压不变.计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位).
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为
________(填正确答案标号).
A.100 μA B.250 μA
C.500 μA D.1 mA
解析:(1)为了使电阻箱调节时,滑动变阻器分得的电压变化很小,分压电路中滑动变阻
器的最大阻值越小越好,因此应选用 R1.
(3)如果认为滑动变阻器分得的电压不变,则调节电阻箱后,电压表两端的电压为 2.00 V,
电阻箱两端的电压为 0.5 V,根据串联电路的分压原理,
RV
R =
2.00
0.5 ,求得电压表的内阻 RV=
4×630.0 Ω=2 520 Ω.
(4)如果此电压表由一个表头与一个电阻串联组成,可知此表头的满偏电流为 I g =
2.5 V
2 520 Ω=1 mA,D 项正确.
答案:(1)R1 (2)连线如图所示 (3)2 520 (4)D
6.在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分
的长度约为 50 cm.(1) 用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图甲所示,其读数应为
________ mm(该值接近多次测量的平均值).
(2)用伏安法测金属丝的电阻 Rx.实验所用器材为:电池组(电动势 3 V,内阻约 1 Ω)、电
流表(内阻约 0.1 Ω)、电压表(内阻约 3 kΩ)、滑动变阻器 R(0~20 Ω,额定电流 2 A)、开关、
导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
由以上实验数据可知,他们测量 Rx 是采用下图中的________(选填“乙”或“丙”)图.
(3)如图丁是测量 Rx 的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片 P 置
于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图,补充完成图丁中实物间的连线,并使闭合开关的
瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立 U、I 坐标系.如图戊所示,图中已标出了与测量数据
对应的 4 个坐标点.请在图中标出第 2、4、6 次测量数据的坐标点,并描绘出 U-I 图线.由
图线得到金属丝的阻值 Rx=________ Ω.(保留 2 位有效数字)(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号).
A.1×10-2 Ω·m
B.1×10-3 Ω·m
C.1×10-6 Ω·m
D.1×10-8 Ω·m
(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准.下列关于误差的说法中正
确的选项是________.
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用 U-I 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
解析:(1)主尺半刻度线未露出,读数为 0 mm,螺旋尺的读数为 39.8×0.01 mm=
0.398 mm,所以此螺旋测微器读数为(0+0.398) mm=0.398 mm.
(2)由图表数据可知,待测电阻阻值约为 5 Ω,若电路采用限流接法,回路最小电流 I=
E
Rx+R 滑+r,代入数值约为 0.11 A,不可能达到 0.020 A,所以应该是分压接法.
(3)实物连图时要注意:开关闭合前,滑动变阻器应处于零阻值处,以使待测电阻的电压
最小;应保证开关能控制整个电路的通断;电流从电压表和电流表正极流入.
(4)在坐标系中描出 2、4、6 次测量数据对应的点,然后连线.由于第 6 个数据描点偏差
太大,舍弃不用;图线的斜率即为 Rx 的阻值,由图象可知,Rx=4.5 Ω.(5)由电阻定律知 R=ρ
l
S,则 ρ=
S
l·R=
π(d
2)2
l R≈1×10-6 Ω·m,C 正确.
(6)由于读数而引起的误差是偶然误差,由于电压表与电流表的内阻而引起的误差是系统
误差,A、B 错误.若将电流表和电压表的内阻计算在内,则消除了电表内阻对实验的影响,
即消除了由测量仪表引起的系统误差,C 正确.用 U-I 图象处理数据,体现了多次测量求平
均值的思想,而且剔除了个别偶然误差比较大的点,如图线中的第 6 个点,D 正确.
答案:(1)0.398(0.397~0.399 均正确) (2)乙 (3)图见解析 (4)图见解析 4.5(4.3~4.7 均
正确) (5)C (6)CD