2020年高考物理常考题型解析：电学实验(1)

【专题 13】电学实验 1、多用电表测电阻使用“五步”法 （1）选档：选倍率,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率,如估计值为 200Ω 就应该选×10 的 倍率; （2）调零：进行欧姆调零; （3）测量：将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量; （4）读数：将指针示数乘以倍率,得测量值; （5）整理：测量结束后,将选择开关扳到 OFF 或交流电压最高挡。 特别注意:用欧姆挡测电阻时,如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大),应该适当增大倍率重 新调零后再测量;如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小),应该适当减小倍率重新调零后再测 量。 2、控制电路的设计技巧 （1）滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法： ①要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)； ②被控制电路的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0 时； ③实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时； ④若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时． （2）若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻 RL 与 滑动变阻器的最大值 R0 接近或 RL 略小于 R0，则应该采用限流式接法．测定电源的电动势和内阻实验必须 采用限流式接法． 3、电学仪器的选择: （1）电源的选择:一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 （2）电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选 择电流表;选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大,一般应使指针能达到半偏以上,以减小读数的 偶然误差,提高精确度 4、实物图连接注意 （1）一般先从电源正极开始，须看电流的方向，将干路元件依次连线； （2）最后并接电压表； （3）连线时要注意电表的正、负接线柱，要使电流从正接线柱流入，负接线柱流出. 5、器材选择的一般步骤是： （1）找出唯一性的器材； （2）草画电路图（暂不把电表接入）； （3）估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）； （4）考虑能否都使电表达到满偏的 1/3 以上，且不超过电表的量程★考点一：测量电阻和电阻率实验 ◆典例一：（2019高考江苏卷物理11）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下： （1）螺旋测微器如题11-1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再 旋动 （选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损 坏． （题11–1图） （2）选择电阻丝的 （选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径． （3）题11-2甲图中Rx，为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入题11-2乙图实物电路中的 正确位置． （题11-2甲图） （题11-2乙图） （4）为测量R，利用题11-2甲图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1–I1关 系图象如题11-3图所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表： U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 请根据表中的数据，在方格纸上作出U2–I2图象．（5）由此，可求得电阻丝的Rx= Ω．根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率． 【答案】．（1）C （2）不同 （3）（见图1）（4）（见图2）（5）23.5（23.0~24.0都算对） 【解析】（1）在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在螺旋测微器测砧与测微螺杆之间，再旋动微调 旋钮C，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏． （2）选择电阻丝的不同位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径． （3）将滑动变阻器的下方两个接线柱与电池和开关串联的电路两端连接，上侧的接线柱与定值电阻R0的b 端连接。 （4）根据表中的数据，在方格纸上先描点，然后过尽可能多的点画出直线，作出U2–I2图象． （5）根据欧姆定律，U1=I1(Rx+R0)，U2=I2R0，由此可知U2–I2图象斜率为R0，R0= =25.5Ω，U1–I1关系 图象斜率为（Rx+R0），Rx+R0= Ω=49.0Ω，即Rx=23.5Ω。 ◆典例二：（2018 高考天津理综）某同学用伏安法测定待测电阻 Rx 的阻值（约为 10 kΩ），除了 Rx，开关 S、导线外，还有下列器材供选用： A．电压表（量程 0~1 V，内阻约为 10 kΩ） 2.04 0.08 1.96 0.04B．电压表（量程 0~10 V，内阻约为 100 kΩ） C．电流表（0~1 mA 内阻约为 30 Ω） D．电流表（0~0.6 A，内阻约为 0.05 Ω） E．电源（电动势 1.5 V，额定电流 0.5 A，内阻不计） F．电源（电动势 12 V，额定电流 2 A，内阻不计） G．滑动变阻器 R0（阻值范围 0~10 Ω，额定电流 2 A） ①为使测量尽量准确，电压表选用_________，电流表选用______________，电源选用______________。 （均填器材的字母代号）； ②画出测量 Rx 阻值的实验电路图。 ③该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会______________其真实 值（填“大于”“小于”或“等于”），原因是____________________________。 【答案】 ① B C F ②测量 Rx 阻值的实验电路图如图。 ③大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际电压（其他正确表述也可） 【解析】①因为待测电阻很大，达到 10kΩ，所以电路图中电流表内接，电源要选择电动势为 12V 的 F。当 电源电动势 12 V 时，电路电流约为 =1.2mA，所以电流表选量程 1mA 的 C，电压表选择量程为 10V 的 B。 ②因为给的滑动变阻器的最大阻值只有 10Ω，若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用 滑动变阻器的分压接法，由于 < ，所以采用电流表内接法，电路图如图所示， ② ③由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流准确，根据 Rx=U/I 可知测量值偏大； x EI R = V x R R x A R R ARRR += x测★考点二：描绘小灯泡的伏安特性曲线 ◆典例一：．(2017·全国理综 I 卷·23) 某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡 L（额定电 压 3.8V，额定电流 0.32A）：电压表 V（量程 3V，内阻 3k ）;电流表 A（量程 0.5A,内阻 0.5 ）;固定电 阻 （阻值 1000 ）；滑动变阻器 R（阻值 0~9.0 ）；电源 E（电动势 5V，内阻不计）；开关 S；导线若 干。 （1） 实验要求能够实现在 0~3V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。 （2） 实验测得小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率______ （填“增大”“不变”或“减小”）。 （3） 用另一电源 （电动势 4V，内阻 1.00 ）和题给器材连接成图（b）所示的电路。调节滑动变阻 器 R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关 S，在 R 的变化范围内，小灯泡的最小功率为 _____W，最大功率为_______W.（结果均保留两位小数） 【答案】（1）电路如图。（4分） Ω Ω 0R Ω Ω 0E Ω（2）增大 （1分） 增大（1分） （3）0.39W，（2分）1.17W（2分） 【解析】（1）实现在 0~3V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要设计成滑动变阻器分压接法。由于小灯 泡正常发光时电阻约为 10Ω，所以需要设计成电流表外接，实验电路原理图如图所示。 （2）由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大。根据电阻定律，灯丝的电阻率增大。 （3）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大为 9Ω 时，把滑动变阻器看作等效电源的内阻一部分，在图（a） 中画出等效电源 E（电动势 4V，内阻 1.00Ω+9Ω=10Ω）的伏安特性曲线，如图中曲线 I 所示，与小灯泡伏 安特性曲线的交点即为电路工作点，该点纵横坐标值的乘积等于小灯泡的最小功率，最小功率为 Pmin=UI=2.25×0.175=0.39W。 当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，在图（a）中画出电源 （电动势 4V，内阻 1.00 ）的伏安特性 曲线，如图中曲线 II 所示，与小灯泡伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点纵横坐标值的乘积等于小 灯泡的最大功率，最大功率为 Pmax=UI=3.62×0.318=1.17W。 ◆典例二：（2020 南京学情调研） 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，除小灯泡“ ”外，有如 下器材： ．直流电源 （内阻不计） ．直流电流表 （内阻约为 ， ） 0E Ω．直流电压表 （内阻约为 ， ） ．滑动变阻器 、 ．开关、导线若干 （1）实验电路应选用图甲中的________（填字母代号）。 （2）实验中有一组数据的电表示数如图乙所示，电压表的读数为________ ，电流表的读数为________ 。 （3）如图丙所示，在实验中某同学已经接好了部分导线，且滑动变阻器的滑动头已经放置在合理位置了， 请你用笔画线代表导线，将图中的器材连成实验电路。 （4）如图丁所示为某位同学根据正确的实验电路图所测量的几组数据画出的 图象，分析曲线可知小 灯泡的电阻值随 变大而________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【参考答案】（1）B；（2）1.20；0.34；（3）实物电路图如图所示；（4）变大。 【名师解析】 （1）根据实验目的与题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后选择实验电路图。 描绘灯泡的伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；由于电压表内阻远大 于灯泡电阻，电流表应采用外接法，因此应选择图 B 所示电路图。（2）根据题意确定电表的量程与分度值，然后根据指针位置读出其示数。 灯泡额定电压为 3V，电压表选择 3V 量程，由图示电压表可知，其分度值为 0.1V，示数为 1.20V； 灯泡额定电流： ，电流表应选择 0.6A 量程，由图示电表可知，其分度值为 0.02A， 示数为 0.34A； （3）根据实验电路图连接实物电路图。 电压表选择 3V 量程，电流表选择 0.6V 量程，根据图 B 所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示： （4）根据图示图象应用欧姆定律分析判断灯泡电阻如何变化。 由图丁所示图象可知，随 I 增大 U 增大，且 U 与 I 的比值变大，即灯泡电阻变大； ★考点三：电表内阻测量和校对 ◆典例一：（2019 全国理综 I 卷 23）（10 分） 某同学要将一量程为 250μA 的微安表改装为量程为 20 mA 的电流表。该同学测得微安表内阻为 1 200 Ω， 经计算后将一阻值为 R 的电阻与微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对 改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。 （1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。 （2）当标准毫安表的示数为 16.0 mA 时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量 程不是预期值，而是 。（填正确答案标号） A．18 mA A．21 mA C．25mA D．28 mA 0.5V3V 1.5W U PI ===（3）产生上述问题的原因可能是 。（填正确答案标号） A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于 1 200 Ω B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于 1 200 Ω C．R 值计算错误，接入的电阻偏小 D．R 值计算错误，接入的电阻偏大 （4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是都正确，都不必重新测量，只需要将阻值为 R 的电阻换为一个 阻值为 kR 的电阻即可，其中 k= 。 【答案】（1）连线如图所示（3 分） （2）C （2 分）（3）AC （2 分（4） （2 分） 【解析】(1)量程为 250μA 的微安表改装成量程为 20mA 的电流表，量程扩大了 80 倍，需要将定值电阻与微 安表并联，然后根据图（a）的原理图连线。 （2）当标准毫安表示数为 16.0mA 时，其对应的微安表读数为 160μA，其量程扩大了 100 倍，因此所改装 的电表量程是 25mA,选项 C 正确。 （3）若微安表内阻测量错误，当标准毫安表示数为 16.0mA 时，对应的微安表读数为 200μA。而实际测量 时微安表读数偏小为 160μA，实际测量时微安表读数偏小，说明微安表实际内阻大于 1200Ω，选项 A 正确 B 错误。量程为 250μA 的微安表改装成量程为 20mA 的电流表，量程扩大了 80 倍，当标准毫安表示数为 16.0mA 时，对应的微安表读数为 200μA。而实际测量时微安表读数偏小为 160μA，说明与 R 值计算错误， 并联接入的电阻值偏小，导致微安表中电流较小，选项 C 正确 D 错误。 (4) 预期目的是量程为 250μA 的微安表改装成量程为 20mA 的电流表，量程扩大了 80 倍，根据并联电路规 99 79律：IgRg=79IgkR；当标准毫安表示数为 16.0mA 时，其对应的微安表读数为 160μA，其量程扩大了 100 倍， 根据并联电路规律：IgRg=99IgR；联立解得：k=99/79. ★考点四 电动势和内阻测量 ◆典例一（2018 海南物理第 12 题） 某同学利用图(a)中的电路测量电流表 的内阻 RA(约为 5 )和直流电源的电动势 E (约为 10V)。 图中 R1 和 R2 为电阻箱，S1 和 S2 为开关。已知电流表的量程为 100mA，直流电源的内阻为 r。 (1)断开 S2，闭合 S1，调节 R1 的阻值，使 满偏；保持 R1 的阻值不变，闭合 S2，调节 R2，当 R2 的阻值为 4.8 时 的示数为 48.0mA。忽略 S2 闭合后电路中总电阻的变化，经计算得 RA=_____Ω；(保留 2 位有效数 字) (2)保持 S1 闭合，断开 S2，多次改变 R1 的阻值，并记录电流表的相应示数。若某次 R1 的示数如图(b)所示， 则此次 R1 的阻值为 ； (3)利用记录的 R1 的阻值和相应的电流表示数 ，作出 图线，如图(c)所示。用电池的电动势 E、内 阻 r 和电流表内阻 RA 表示 随 变化的关系式为 =___ 。 利用图(c)可求得 E=___ V。 (保留 2 位有效 数字) 【答案】. (1) 5.2 (2) 148.2 (3) 9.1（8.9-9.4） 【解析】(1)断开 S2，闭合 S1，调节 R1 的阻值，使 满偏即示数为 100mA；保持 R1 的阻值不变，闭合 S2， 调节 R2，当 R2 的阻值为 4.8 时 的示数为 48.0mA。忽略 S2 闭合后电路中总电阻的变化，即认为电路中 电流不变，由欧姆定律，RA×（100-48.0）mA =4.8Ω×48.0mA，解得 RA=5.2Ω； (2)根据电阻箱读数规则，此次 R1 的阻值为 R1=1×100Ω+4×10Ω+8×1Ω+2×0.1Ω=148.2 ； Ω Ω Ω I 1 1I R− − 1I − 1R 1I − 1 1R r R E E ++ Ω Ω（3）保持 S1 闭合，断开 S2，多次改变 R1 的阻值，并记录电流表的相应示数，由闭合电路欧姆定律，E=I （r+RA+ R1），变化为 = R1+ ，对照图（c）所示的图线可知，当 R1=100Ω 时， =12A-1；代 入 = R1+ ，得 12=100 + 。当 R1=196Ω 时， =22.5A-1；代入 = R1+ ，得 22.5=196 + 。联立解得：E=9.1V。 ★考点五 多用电表的使用 ◆典例一（2019 全国理综 II 第 22 题）某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头（量程100 内阻 900 ）；电阻箱 R1 （阻值范围 0 999.9 ）；电阻箱 R2 （阻值范围 0 99 999.9 ）；导线若干。 要求利用所给器材先组装一个量程为 1 mA 的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为 3 V 的直流电压 表。组装好的多用电表有电流 1 mA 和电压 3 V 两挡。 回答下列问题： （1）在虚线框内画出电路图并标出 R1 和 R2，其中*为公共接线柱，a 和 b 分别是电流挡和电压挡的接线柱。 （2）电阻箱的阻值 （保留到个位） 【答案】（1）如图（2分） （2）100 （2分） 2910（2分） 【解析】 （1）把表头改装成电流表，要在表头上并联一个小电阻以分流，把电流表改装成电压表，要在电流表上串 联一个大电阻以分压，所以并联的电阻是小电阻，用 R1，串联的电阻为大电阻，用 R2，电路图如下。 1I − 1 E Ar R E + 1I − 1I − 1 E Ar R E + 1 E Ar R E + 1I − 1I − 1 E Ar R E + 1 E Ar R E + μA, Ω ~ Ω ~ Ω 1 1____________ Ω. ____________ ΩR R= = 。（2）把表头改装成电流表，求并联的电阻 R1 的公式： ，代入数据得 ，改装后的电流表的内阻为 RA= = ，其中 为表头的电压量程也就是电流表的电压量程。 把 电 流 表 改 装 为 电 压 表 （ 量 程 为 3V ）， 串 联 大 电 阻 为 ， 代 入 数 据 得 改装后的电压表的内阻为 。。 ★考点六 传感器的简单使用 ◆典例一（2019 全国理综 II 卷 23）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正 向电压 U 与温度 t 的关系，图中 V1 和 V2 为理想电压表；R 为滑动变阻器，R0 为定值电阻（阻值 100 Ω）； S 为开关，E 为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度 t 由温度计（图中未画出）测出。图 （b）是该小组在恒定电流为 50.0μA 时得到的某硅二极管 U—t 关系曲线。回答下列问题： （1）实验中，为保证流过二极管的电流为 50.0μA，应调节滑动变阻器 R，使电压表 V1 的示数为 U1= mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度 t 升高时，硅二极管正向电阻 （填“变大”或“变小”），电 压表 V1 示数 （填“增大”或“减小”），此时应将 R 的滑片向 （填“A”或“B”）端移动，以使 V1 示 数仍为 U1。 1 1 − = G G I I RR Ω= −× ×= − − 100 110100 101 900 6 31R I IR GG Ω=× ×× − − 90101 10100900 3 6 VUIR GGG 09.0== )1(2 −= GG A RI URR Ω=−×= 2910)109.0 3(902R GI U（2）由图（b）可以看出 U 与 t 成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为 = ×10-3V/℃（保留 2 位有效数字）。 【答案】（1）5.00 变小 增大 B （2）2.8 【解析】（1）由欧姆定律，为保证流过二极管的电流为 I=50.0μA，应调节滑动变阻器 R，使电压表 V1 的示 数为 U1=IR0=5.00mV。根据图（b）可知，当控温炉内的温度 t 升高时，硅二极管两端电压 U 降低，由 U=IR 可知，硅二极管的正向电阻变小，电流增大，电压表 V1 示数增大，此时应将 R 的滑片向 B 端移动，以使 V1 示数仍为 U1。 （2）由图（b）可以看出 U 与 t 成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为 = V/℃=2.8×10-3V/℃。 1.（2017 海南物理）某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为：待测电阻 R（阻值约为 5 Ω），电 源（电动势 3 V），滑动变阻器（阻值范围 0~10 Ω），电流表（量程 0.6 A，3 A），电压表（量程 3 V，15 V），开关，导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作用。回答下列问题： （1）按照实验要求在图（a）中画出实物连线图。 Δ| |Δ U t Δ| |Δ U t 0.440-0.300 80-30（2）若已按实验要求接线，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为 3 V，电流表的示 数始终接近 0。写出产生这种现象的一个原因：_______________。 （3）在连线正确后，闭合开关。电压表和电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示。由图可知，电压表 读数为_______V，电流表读数为______A。由此可得待测电阻的阻值为_____Ω（结果保留 3 位有效数字）。 【答案】（1）实物连线图如图所示。 （2）闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为 3 V，电流表的示数始终接近 0。写出产 生这种现象的一个原因是：待测电阻 R 处断路。 （3）2.20 0.480 4.58 【命题意图】 本题考查电阻的测量及其相关的知识点。 【解析】（1）实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作用，电压表选择 3V 量程，电流表选择 0.6A 量程，实物连线图如图所示。（2）若已按实验要求接线，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片， 电压表的示数始终约为 3 V，电流表的示数始终接近 0。写出产生这种现象的一个原因：_______________。 （3）根据电表读数规则，电压表读数为 U=2.20V，电流表读数为 I=0.480A。由此可得待测电阻的阻值为 R=U/I=4.58Ω。 2.（2020 河南顶级名校联考）某实验小组要描绘小灯泡 完整的伏安特性曲线，实验室除导线和 开关外，还有以下器材可供选择 ．电源 （电动势为 ，内阻约为 ） ．电压表 （量程为 ，内阻约为 ） ．电流表 （量程为 ，内阻为 ） ．电阻箱 （最大阻值为 ） ．滑动变阻器 （最大阻值为 ，额定电流为 ） （1）实验小组设计了如图甲所示的四种实验电路，其中最合理的是________（填正确答案标号）。 （2）调整电阻箱的阻值为 ，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，记录小灯泡 两端的电压电流表的示数， 以小灯泡 两端的电压为纵轴，通过小灯泡 的电流大小为横轴建立直角坐标系，并标注在坐标系中，得到 图乙所示的数据点。当电流表的示数为 时，则通过小灯泡 的电流大小为________ ，此时电压表的 示数为 ，请把此数据点标在图乙坐标系中并画出小灯泡 的伏安特性曲线 （3）若将这个小灯泡 与 ＝ 的定值电阻串联，接在图丙所示的交变电压上，则小灯泡 消耗的电功率 约为________ ．（结果保留两位有效数字）【答案】（1） ；（2） ；图象如图所示；（3） 。 【解析】 （1）根据题意确定电流表与滑动变阻器的接法，然后选择实验电路图。 电流表量程远小于灯泡额定电流，应把电阻箱与电流表并联扩大电流表量程， 描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，因此应选择图 所示电路 图。 （2）根据图示电路图应用并联电路特点求出流过灯泡的电流，根据坐标系内描出的点作出图线。 电流表内阻为 ，并联电阻箱阻值为 ，通过电阻箱的电流为电流表量程的 倍， 当电流表示数为 时，流过电流表的电流为： ＝ ＝ ， 根据坐标系内描出的点作出图象如图所示： （3）根据图示图象求出电源电压有效值，然后在灯泡 图线坐标系内作出等效电源的 图象，求出 灯泡的电压与电流，然后应用电功率公式求出灯泡实际功率。 由图丙所示图象可知，电源电动势的有效值： ＝ ， 电源与定值电阻 ＝ 组成等效电源，在灯泡 图象坐标系内作出电源的 图象如图所示， 由图示图象可知，灯泡两端电压 ＝ ，通过灯泡的电流 ＝ ， 灯泡消耗的实际功率： ＝ ＝ ＝ ； 3.（2019全国理综III第23题）某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和 校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R 0 （ 阻 值 14kΩ ） ， 滑 动 变 阻 器 R1 （ 最 大 阻 值 1500Ω ） ， 滑 动 变 阻 器 R2 （ 最 大 阻 值 500Ω ） ， 电 阻 箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5 V，r=1.5 Ω），红、黑表笔和导线若干。 （1）欧姆表设计 将图（a）中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Ω：滑动 变阻器选 （填“R1”或“R2”）。 （2）刻度欧姆表表盘 通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处 的电阻刻度分别为 、 。 （3）校准 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向___kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电 阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置 如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为_______Ω。 .【答案】 （1）900 R1 （2）45、5 （3）0 35000.0 【解析】（1）依次将图（a）中元件串联连接，注意红表笔连接电源电池负极，黑表笔连接电池正极。根据 题述，改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度，由闭合电路欧姆定律，E=Ig/2× （1500+r+Rg+R+R0），解得R=900Ω。滑动变阻器选最大阻值1500Ω的“R1”。 （2）对a处，电流Ia=25μA，由闭合电路欧姆定律，E=Ia×（1500+r+Rg+R+R0+Rx），解得Rx=45kΩ，即a处 的电阻刻度为45；对b处，电流I b=75μA，由闭合电路欧姆定律，E=I a×（1500+r+R g+R+R0+Rx），解得 Rx=5kΩ，即a处的电阻刻度为5。 （3）红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多 组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮 位置如图（c）所示，根据电阻箱读数规则，则电阻箱接入的阻值为3×10kΩ+5×1kΩ=35.0000kΩ=35000.0Ω。 4.[2017·天津理综，9(3)]某探究性学习小组利用如图 14 所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表 A1 的内阻 r1＝1.0 kΩ，电阻 R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个 R0＝3.0 Ω 的电阻。 图 14 ①按图示电路进行连接后，发现 aa′、bb′和 cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条 导线内部是断开的，将电键 S 闭合，用多用电表的电压挡先测量 a、b′间电压，读数不为零，再测量 a、a′ 间电压，若读数不为零，则一定是______导线断开；若读数为零，则一定是______导线断开。 ②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表 A1 和 A2 的多组 I1、 I2 数据，作出图象如图 15。由 I1－I2 图象得到电池的电动势 E＝________ V，内阻 r＝________ Ω。图 15 【答案】　①aa′　bb′　②1.41(1.36～1.44 均可)　0.5(0.4～0.6 均可) 【解析】　①用多用电表的电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流， 将电压表接在 a、b′间后有示数，说明电路被接通，即 a、b′间有断路故障，再测量 a、a′间电压，电压表读 数不为零，说明断路故障的范围被缩小到 a、a′间，则一定是 aa′导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被 接通，电路故障一定是 bb′导线断开。 ②根据闭合电路的欧姆定律得 E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，I1≪I2，上式可简化为 E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)， 读出两点坐标：(60 mA，0.12 mA)和(260 mA，0.05 mA)，代入方程解得电动势 E＝1.41 V，内阻 r＝0.5 Ω。 5.（2017 全国 III 卷·23）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； 、 、 、 和 是固定电阻， 是可变电阻；表头○G的满偏电流为 250 ，内阻为 480Ω。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 1V 挡和 5V 挡，直 流电流 1mA 挡和 2.5mA 挡，欧姆 挡。 （1）图（a）中的 A 端与__________（填“红”或“黑”）色表笔相连接。 （2）关于 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 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 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 1R 2R 3R 4R 5R 6R μA 100× Ω 6R 6R 6RC．使用电流挡时，调整 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 __________Ω， __________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）。 【答案】（1）黑 （2）B （3）160，880 （4） ， ， 【解析】（1）观察图（a）电路，图（a）中的 A 端向上连接的电池正极，电流从电池正极流出，所以图 （a）中的 A 端与 “黑”色表笔相连接。 （2）在使用多用电表之前，调节机械调零旋钮，使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项 A 错误；在 使用多用电表的欧姆档之前，先将两表笔短接，调整 使电表指针指在表盘右端电阻为零的位置及电流满 偏的位置，选项 B 正确；使用电流挡时，不需要调整 ，选项 C 错误。 （3）图中 2 位置对应直流电流 1mA 挡，则有 250×10 -6×480V=( )(1-0.250) ×10-3V，解得 =160Ω。图中 4 位置对应直流电压 1V 挡，则有 250×10-6×480V+1×10-3× =1V 解得 =880Ω。 （4）若此时 B 端是与“1”相连的，图中 2 位置对应直流电流 2.5mA 挡，则多用电表读数为 1.48mA；若此时 B 端是与“3”相连的，图中 4 位置对应欧姆 挡，则读数为 ；若此时 B 端是与“5”相连的，图 中 5 位置对应直流电压 5V 挡，则读数为 2.95V。 6R 1 2R R+ = 4R = 1.48mA 31.10 10× Ω 2.95V 6R 6R 1 2R R+ 1 2R R+ 4R 4R 100× Ω 31.10 10× Ω