11、阻的電流表當(dāng)作電壓表來(lái)使用，把已知內(nèi)阻的電壓表當(dāng)作電流表來(lái)使用，甚至可以把已知內(nèi)阻的電流表(或電壓表)和電阻箱改裝成符合要求的電壓表(或電流表).
4.定值電阻作為保護(hù)電阻，是定值電阻最常見的應(yīng)用
近幾年考題當(dāng)中，經(jīng)常出現(xiàn)用阻值已知的定值電阻(或電阻箱)充當(dāng)電壓表，或用阻值已知的定值電阻(或電阻箱)充當(dāng)電流表.
例2 發(fā)光二極管在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如圖4所示是一種發(fā)光二極管的實(shí)物圖，正常使用時(shí)，帶“＋”號(hào)的一端接高電勢(shì)，帶“－”號(hào)的一端接低電勢(shì)，某同學(xué)想描繪它的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)測(cè)得它兩端的電壓U和通過(guò)它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示.
圖4
U/V
0
0
12、.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
I/mA
0
0.9
2.3
4.3
6.8
12.0
19.0
30.0
(1)實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：
A.電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻約10 kΩ)
B.電壓表(量程0～15 V，內(nèi)阻約25 kΩ)
C.電流表(量程0～50 mA，內(nèi)阻約50 Ω)
D.電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～10 Ω，允許最大電流3 A)
F.電源(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì))
G.開關(guān)，導(dǎo)線若干
該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表選用的是________，電流表選用的是
13、________.(填選項(xiàng)字母)
(2)請(qǐng)?jiān)趫D5中以筆畫線代替導(dǎo)線，按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整.
圖5
(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于最________端；(填“左”或“右”).
(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙中畫出該發(fā)光二極管的I－U圖線.
(5)由I－U圖線可知：二極管的電阻值隨工作電壓的增大而________(填“不變”“增大”或“減小”)
(6)若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為10 mA，現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動(dòng)勢(shì)為3 V、內(nèi)阻不計(jì)的電池組相連，還需串聯(lián)一個(gè)阻值R＝________的電阻，才能使它工作在最佳狀態(tài).(結(jié)果保留三位有
14、效數(shù)字)
解析 (1)由表中數(shù)據(jù)可知：最大電壓為2.8 V，電壓表選A；最大電流為30 mA，電流表選C；
(2)因電壓、電流要從0測(cè)起，滑動(dòng)變阻器用分壓式接法；二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻，故電流表用外接法，實(shí)物圖的連接如圖甲.
(3)因滑動(dòng)變阻器是分壓式接法，在開始前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于最左端；
(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖上描出各點(diǎn)，用光滑的曲線連接起來(lái)，如圖乙.
(5)由圖線可知，二極管的電阻值隨電壓的增大而減小；
(6)根據(jù)U－I圖線，當(dāng)二極管的工作電壓為1.9 V時(shí)，工作電流約為10 mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為1.1 V，故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：R＝ Ω＝110 Ω
15、.
答案 (1)A C (2)見解析圖甲 (3)左
(4)見解析圖乙 (5)減小 (6)110 Ω
變式訓(xùn)練
3.使用理想電壓表、理想電流表、滑動(dòng)變阻器、直流電源等儀器，研究一只小燈泡完整的伏安特性，測(cè)得I－U圖象如圖6甲所示.已知滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的有效移動(dòng)長(zhǎng)度為30 cm，變阻器的最大阻值為22.5 Ω，電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，內(nèi)阻不計(jì).
圖6
(1)在圖乙的虛線框內(nèi)，不改變滑動(dòng)變阻器和電源的位置，補(bǔ)上電壓表、電流表、燈泡，畫出完整的電路圖.要求滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向左滑動(dòng)時(shí)，燈泡的電壓增大.
(2)根據(jù)I－U圖象可知：從A到B的過(guò)程中燈泡的電阻逐漸________(選填“增大”
16、或“減小”)，改變的阻值為________ Ω.
(3)在獲得A→B段圖線數(shù)據(jù)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向左移動(dòng)了________ cm的長(zhǎng)度.
答案 (1)電路圖如圖所示 (2)增大 5 (3)10
解析 (1)滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，電流表內(nèi)、外接法均可，滑動(dòng)片左移燈泡電壓變大，電路圖如圖所示.
(2)由I—U圖象可知，從A到B的過(guò)程中燈泡的電阻逐漸增大，由歐姆定律得：電阻的改變量ΔR＝RB－RA＝－＝5 Ω.
(3)由I—U圖象可知，燈泡兩端電壓為U并＝3 V，滑動(dòng)變阻器左半段電壓為6 V－3 V＝3 V，通過(guò)燈泡的電流為IL＝0.2 A，由串并聯(lián)電路特點(diǎn)有(＋0.2)(
17、22.5－R)＝3，得R＝15 Ω；與燈泡并聯(lián)的滑動(dòng)變阻器電阻絲長(zhǎng)度×30 cm＝20 cm，在獲得A→B段圖線數(shù)據(jù)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向左移動(dòng)了30 cm－20 cm＝10 cm.
4.某待測(cè)電阻Rx的阻值在80～100 Ω之間，現(xiàn)要測(cè)量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：
圖7
A.電流表A1(量程30 mA，內(nèi)阻r1＝10 Ω)
B.電流表A2(量程150 mA，內(nèi)阻r2約為30 Ω)
C.電壓表V(量程15 V，內(nèi)阻約為10 kΩ)
D.定值電阻R0＝20 Ω
E.滑動(dòng)變阻器R(最大電阻約10 Ω)
F.電源E(電動(dòng)勢(shì)為4 V)
G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
(1)如果
18、用圖7甲來(lái)測(cè)量Rx，測(cè)得的電阻將________真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)；
(2)如果用圖乙來(lái)測(cè)量Rx，測(cè)量電流表A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2，則Rx＝________；
(3)根據(jù)提供的器材要完成此實(shí)驗(yàn)，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙兩種電路，你認(rèn)為圖________更合適.
答案 (1)小于 (2)R0－r1 (3)乙
解析 (1)因待測(cè)電阻Rx是小電阻，如果用圖甲來(lái)測(cè)量Rx，由于電壓表的分流作用，故測(cè)得的電阻將小于真實(shí)值.
(2)如果用乙圖來(lái)測(cè)量Rx，根據(jù)歐姆定律有，并聯(lián)部分電壓為：U＝(I2－I1)R0；
且U＝I1(Rx＋r1)，故Rx＝R0－r1.
19、
考題三 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本原理是閉合電路歐姆定律，數(shù)據(jù)處理的主要思想方法是“化曲為直”，常用的方法有三種：
1.伏安法——利用電壓表和電流表.閉合電路方程為E＝U＋I(xiàn)r，利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；也可作出U－I圖象，圖線的縱截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻.
2.伏阻法——利用電壓表和電阻箱.閉合電路方程為E＝U(1＋).利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或?qū)⒎匠叹€性化，處理為＝·＋或U＝－r＋E，作－圖象或U－圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r.
3.安阻法——利用電流表和電阻箱.閉合電路方程為E＝I(R＋r)，利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方
20、程求解或?qū)⒎匠叹€性化，處理為＝·R＋，作－R圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r.
例3 某同學(xué)用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材：
A.被測(cè)干電池一節(jié)
B.電流表1：量程0～0.6 A，內(nèi)阻r＝0.3 Ω
C.電流表2：量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω
D.電壓表1：量程0～3 V，內(nèi)阻未知
E.電壓表2：量程0～15 V，內(nèi)阻未知
F.滑動(dòng)變阻器1：0～10 Ω，2 A
G.滑動(dòng)變阻器2：0～100 Ω，1 A
H.開關(guān)、導(dǎo)線若干
伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差，在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)
21、確地測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.
(1)在上述器材中請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?填寫器材前的字母)：電流表選擇________，電壓表選擇__________，滑動(dòng)變阻器選擇___________.
(2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖8中的________(填“甲”或“乙”)；
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U－I圖象，則在修正了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差后，干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________ V，內(nèi)電阻r＝________ Ω.
圖8
解析 (1)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，電壓表選D；電流表的量程為0～0.6 A，且明確電流表內(nèi)阻，電流表選B；滑動(dòng)變阻器阻值較小利于電表的數(shù)值變化
22、，滑動(dòng)變阻器選F.
(2)因電流表B的內(nèi)阻已知，可將電流表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻，求出等效電阻后，再求出實(shí)際電源內(nèi)阻，故選用甲圖；
(3)由U－I圖可知，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝1.5 V；等效內(nèi)電阻r′＝＝1 Ω；則干電池內(nèi)阻為r＝1 Ω－0.3 Ω＝0.7 Ω.
答案 (1)B D F (2)甲 (3)1.5 0.7
變式訓(xùn)練
5.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖9甲所示的電路來(lái)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻R1和R2的阻值.實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源E(不計(jì)內(nèi)阻)，待測(cè)電阻R1，待測(cè)電阻R2，電壓表V(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(0～99.99 Ω)，單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干.
圖9
23、
(1)先測(cè)電阻R1的阻值.請(qǐng)將該同學(xué)的操作補(bǔ)充完整：
A.閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R0和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U1.
B.保持電阻箱示數(shù)不變，__________，讀出電壓表的示數(shù)U2.
C.則電阻R1的表達(dá)式為R1＝__________.
(2)該同學(xué)已經(jīng)測(cè)得電阻R1＝3.2 Ω，繼續(xù)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值，其做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的－圖線，則電源電動(dòng)勢(shì)E＝____ V，電阻R2＝_____ Ω.
答案 (1)將S2切換到b R0 (2)2 0.8
解析
24、 (1)由題知，為了多測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)將S2切換到b；由歐姆定律有：U2＝I(R0＋R1)，U1＝IR0，聯(lián)立解得：R1＝R0；
(2)根據(jù)E＝U＋(R1＋R2)，變形得：＝＋·，對(duì)比圖象有：＝0.5，得：E＝2 V；
＝＝2.0，R1＝3.2 Ω，得：R2＝0.8 Ω.
6.甲同學(xué)利用如圖10所示的電路測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，提供的器材有：
A.干電池兩節(jié)，每節(jié)電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻未知
B.直流電壓表V1、V2，內(nèi)阻很大
C.直流電流表A，內(nèi)阻可忽略不計(jì)
D.定值電阻R0，阻值未知，但不小于5 Ω
E.滑動(dòng)變阻器
F.導(dǎo)線和開關(guān)
(1)請(qǐng)根據(jù)所給電路圖，以筆畫線代表導(dǎo)線
25、，在圖11的實(shí)物圖上將所缺導(dǎo)線畫上.
圖10
圖11
(2)甲同學(xué)利用該電路完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于某根導(dǎo)線發(fā)生斷路故障，導(dǎo)致一只電壓表始終沒有讀數(shù)，因此只記錄了一只電壓表和電流表的示數(shù)，如下表所示：
U/V
2.62
2.48
2.34
2.20
2.06
1.92
I/A
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
利用表格中的數(shù)據(jù)在圖12中作出U－I圖象.
圖12
(3)由圖象可知，兩節(jié)干電池總電動(dòng)勢(shì)為________ V，總內(nèi)阻為________ Ω.由計(jì)算得到的數(shù)據(jù)可以判斷，能夠示數(shù)的電壓表應(yīng)為表________(選
26、填“V1”或“V2”).
答案 (1)、(2)見解析圖
(3)2.90 3.50 V1
解析 (1)根據(jù)電路圖，在給出的實(shí)物圖上畫出所缺的導(dǎo)線，如圖甲所示；
(2)將(I，U)作為坐標(biāo)值將各點(diǎn)描出，并用直線將各點(diǎn)相連，作圖象如圖乙所示；
(3)由U＝E－Ir知；對(duì)比圖象得E＝2.90 V，r＝ Ω＝3.50 Ω；若示數(shù)為V2的，則測(cè)量的內(nèi)電阻一定有R0，而定值電阻大于5 Ω，故說(shuō)明讀數(shù)只能是V1的.
考題四 電學(xué)創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)
高考中電學(xué)實(shí)驗(yàn)要拿到滿分，考生應(yīng)注意以下“三”個(gè)方面：
第一：認(rèn)真完成課本上的每一個(gè)實(shí)驗(yàn).知道每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的，掌握每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理，熟悉每一
27、個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，領(lǐng)會(huì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的作用，學(xué)會(huì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的使用，學(xué)會(huì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的處理方法，弄清每一個(gè)實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源等.
第二：對(duì)于給出實(shí)驗(yàn)電路圖的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，要注意從原理出發(fā)，理解實(shí)驗(yàn)方法，找出圖象中兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，理想圖象中圖線的斜率和截距的物理意義.
第三：對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要注意從原理出發(fā)找方法，選器材，定方案.高考中，對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考查，一般不直接采用課本上的設(shè)計(jì)方案，但是其設(shè)計(jì)理念均取材于課本中的必考實(shí)驗(yàn)，因此考生要對(duì)課本上的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)做到心中有數(shù).
例4 某同學(xué)嘗試把一個(gè)靈敏電流表改裝成溫度表，他所選用的器材有：靈敏電流表(待改裝)，學(xué)生電源(電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì))，
28、滑動(dòng)變阻器，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干，導(dǎo)熱性能良好的防水材料，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，PTC熱敏電阻Rt(PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為Rt＝a＋kt，a＞0，k＞0).設(shè)計(jì)電路如圖13所示，并按如下步驟進(jìn)行操作：
圖13
(1)按電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材；
(2)將滑動(dòng)變阻器滑片P滑到a端，單刀雙擲開關(guān)S擲于c端，調(diào)節(jié)滑片P使電流表滿偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不動(dòng)，設(shè)此時(shí)電路總電阻為R，斷開電路；
(3)容器中倒入適量開水，觀察標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)下降5 ℃，就將開關(guān)S置于d端，并記錄此時(shí)的溫度t和對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，然后斷開開關(guān)，請(qǐng)根據(jù)溫度表的設(shè)計(jì)原理和電路
29、圖，寫出電流與溫度的關(guān)系式I＝__________(用題目中給定的符號(hào))；
(4)根據(jù)對(duì)應(yīng)溫度記錄的電流表示數(shù)，重新刻制電流表的表盤，改裝成溫度表，根據(jù)改裝原理，此溫度表表盤刻度線的特點(diǎn)是：低溫刻度在________側(cè)(填“左”或“右”)，刻度線分布是否均勻？________(填“是”或“否”).
解析 (3)由題知Rt＝a＋kt，由閉合電路的歐姆定律可得，I＝＝.
(4)由上式可知，溫度越高，電流表中的電流值越小，則低溫刻度在表盤的右側(cè)；由于電流與溫度的關(guān)系不是線性函數(shù)，所以表盤的刻度是不均勻的.
答案 (3) (4)右 否
變式訓(xùn)練
7.圖14甲圖是乙圖所示多用電表歐姆×1 k
30、擋的工作電池，外殼上印著標(biāo)稱電動(dòng)勢(shì)9 V，但A、B兩極極性沒有標(biāo)示.
圖14
(1)實(shí)驗(yàn)小組甲同學(xué)選擇多用電表的直流電壓擋對(duì)電池測(cè)量：將(＋)(－)表筆分別與A、B相連時(shí)電表指針反偏；對(duì)調(diào)連接，電表有了正常示數(shù)；再在A、B兩極間接入一只200 Ω電阻，電表示數(shù)減小(如電表刻度盤所示).由以上測(cè)量可以確定電池的正極是________(填“A”或“B”).
(2)接著要測(cè)量這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r.乙同學(xué)說(shuō)至少還需要電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器；丙同學(xué)說(shuō)至少還需要電阻箱；丁同學(xué)說(shuō)不再需要什么，利用甲的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以了.顯然丁同學(xué)設(shè)計(jì)的方案不再需要實(shí)驗(yàn)操作，他能得到電池的電動(dòng)勢(shì)和
31、內(nèi)電阻么？若能，寫出結(jié)論；若不能，簡(jiǎn)述理由________________.
(3)最后按圖丙所示電路對(duì)該電池進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中通過(guò)適時(shí)調(diào)整滑動(dòng)變阻器，保持電流表示數(shù)為10 mA不變，每分鐘記錄一次電壓表示數(shù)，實(shí)驗(yàn)歷時(shí)20分鐘.將各組電壓—時(shí)間數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，經(jīng)擬合，可認(rèn)為電壓由6.2 V均勻下降到5.8 V.則這次放電過(guò)程中通過(guò)電流表的電量是________ C，電流表和變阻器消耗的電能是________ J.
答案 (1)B (2)E＝7.0 V r＝80 Ω (3)12 72
解析 (1)電壓表接入電路中時(shí)，正極應(yīng)與電源正極相連，將(＋)(－)表筆分別與A、B相連時(shí)電表指
32、針反偏；對(duì)調(diào)連接，電表有了正常示數(shù)，說(shuō)明B極為正極；
(2)電池外殼上印著標(biāo)稱電動(dòng)勢(shì)9 V，則直流電壓表的量程取10 V，直接接在電源兩端時(shí)，測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)，由圖乙可知E＝7.0 V，在A、B兩極間接入一只200 Ω電阻時(shí)，由圖乙可知，電壓表示數(shù)為5.0 V，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U＝E－r，代入數(shù)據(jù)得：
5.0＝7.0－r，得：r＝80 Ω.
(3)這次放電過(guò)程中通過(guò)電流表的電量是q＝It＝12 C，電流表和變阻器的平均電壓＝ V＝6 V，則電流表和變阻器消耗的電能Q＝It＝6×12 J＝72 J.
專題規(guī)范練
1.在探究規(guī)格為“4.0 V 2.0 W”的小燈泡L的伏安特性曲線實(shí)
33、驗(yàn)中，可供選用的器材如下：
小燈泡L：“4.0 V 2.0 W”；
電流表A1：量程3.0 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω；
電流表A2：量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω；
電壓表V：量程3.0 V，內(nèi)阻RV＝9.0 kΩ；
定值電阻R1：阻值2.0 kΩ；
定值電阻R2：阻值4.5 kΩ；
定值電阻R3：阻值12.0 kΩ；
定值電阻R4：阻值18.0 kΩ；
滑動(dòng)變阻器R：阻值范圍0～10 Ω；
學(xué)生電源E：電動(dòng)勢(shì)6.0 V，內(nèi)阻不計(jì)；
開關(guān)S及導(dǎo)線若干.
(1)電流表應(yīng)選____，定值電阻選________(在R1、R2、R3、R4中選一個(gè)).
(2)在方框中畫出實(shí)
34、驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào).
(3)小雨同學(xué)采用同樣的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢查實(shí)驗(yàn)電路連接正確，然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn).在不斷開電路的情況下，檢查電路故障，應(yīng)使用多用電表________(選填“歐姆×10”“直流電壓10 V”或“直流電流2.5 mA”)擋，檢查過(guò)程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“＋”、“－”接線柱接觸時(shí)，多用電表指針發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路故障是______________________.
答案 (1)A2 R2 (2)見解析圖 (3)直流電壓10 V 電流表斷路
解析 (1)由題知，小燈泡額定電流約為I＝＝ A＝
35、0.5 A，故選A2；
因電壓表量程為3 V，小于燈泡的額定電壓，為了完成測(cè)量，要串聯(lián)定值電阻擴(kuò)大量程，且改裝后量程略大于4 V，由改裝原理得：串聯(lián)電阻至少應(yīng)R＝ kΩ＝3 kΩ，故選R2；
(2)小燈泡電阻R＝＝ Ω＝8 Ω，為小電阻，電流表用外接法，且變阻器用分壓式接法，故原理圖如圖所示.
(3)由題知，在不斷開電路測(cè)量時(shí)，只能用電壓擋測(cè)量，故選用直流電壓10 V擋；檢查過(guò)程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“＋”、“－”接線柱接觸時(shí)，多用電表指針發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路故障是電流表斷路.
2.某課外小組在參觀工廠時(shí)，看到一丟棄不用的電池，同學(xué)們想用物理上學(xué)到的知識(shí)來(lái)測(cè)定這個(gè)電池的
36、電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，已知這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)約為11～13 V，內(nèi)阻小于3 Ω，由于直流電壓表量程只有3 V，需要將這只電壓表通過(guò)連接一固定電阻(用電阻箱代替)，改裝為量程為15 V的電壓表，然后再用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，以下是他們的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：
(1)把電壓表量程擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)電路如圖1甲所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下，完成填空：
第一步：按電路圖連接實(shí)物
第二步：把滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端，把電阻箱阻值調(diào)到零
第三步：閉合開關(guān)，把滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使電壓表讀數(shù)為3 V
第四步：把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為________ V
第五步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)
37、，撤去其他線路，即得量程為15 V的電壓表.
圖1
(2)實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有：
A.電壓表(量程為3 V，內(nèi)阻約2 kΩ)
B.電流表(量程為3 A，內(nèi)阻約0.1 Ω)
C.電阻箱(阻值范圍0～9 999 Ω)
D.電阻箱(阻值范圍0～999 Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(阻值為0～20 Ω，額定電流2 A)
F.滑動(dòng)變阻器(阻值為0～20 kΩ)
則電阻箱應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________.
(3)用該擴(kuò)大了量程的電壓表(電壓表的表盤沒變)，測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U－I圖線如圖丙所示，可知電池的
38、電動(dòng)勢(shì)為________ V，內(nèi)阻為________ Ω.
答案 (1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5
解析 (1)將3 V電壓表改裝成15 V量程，串聯(lián)電阻箱后的內(nèi)阻是原來(lái)內(nèi)阻的5倍，由于滑動(dòng)變阻器的位置不變，分壓部分的兩端電壓仍為3 V，此時(shí)電壓表讀數(shù)為0.6 V.
(2)改裝電壓表需要串聯(lián)大電阻，故選C；在分壓電路中為方便調(diào)節(jié)，選用阻值較小的滑動(dòng)變阻器，故選E.
(3)由圖丙知，當(dāng)外電路斷路時(shí)，電壓表的電壓為U＝2.3 V，電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝2.3×5 V＝11.5 V，內(nèi)阻為r＝＝ Ω＝2.5 Ω.
3.熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件. 某實(shí)驗(yàn)小組欲探究通過(guò)
39、熱敏電阻R1(常溫下阻值約為10 Ω)的電流隨其兩端電壓變化的特點(diǎn).熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)電阻器(NTC)，正溫度系數(shù)電阻器(PTC)在溫度升高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)電阻器(NTC)在溫度升高時(shí)電阻值越小，現(xiàn)提供下列器材：
A.電流表A1(量程100 mA，內(nèi)阻約1 Ω)
B.電流表A2(量程1.0 A，內(nèi)阻約0.3 Ω)
C.電壓表V1(量程3.0 V，內(nèi)阻約3 kΩ)
D.電壓表V2(量程10.0 V，內(nèi)阻約10 kΩ)
E.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為10 Ω)
F.電源E(電動(dòng)勢(shì)15 V，內(nèi)阻忽略)
G.開關(guān)，導(dǎo)線若干
(1)該小組測(cè)出熱敏電阻
40、R1的U－I圖線如圖2曲線Ⅰ所示，該熱敏電阻是________熱敏電阻(填“PTC”或“NTC”).
圖2
(2)請(qǐng)?jiān)谒峁┑钠鞑闹羞x擇必需的器材，電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________(填寫器材前面的字母)；并在虛線框中畫出該小組設(shè)計(jì)的電路圖.
(3)該小組又通過(guò)查閱資料得出了熱敏電阻R2的U－I圖線如曲線Ⅱ所示.然后將熱敏電阻R1、R2分別與某電池組連成如圖3所示電路.測(cè)得通過(guò)R1和R2的電流分別為0.30 A和0.60 A，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)為______ V.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
圖3
答案 (1)PTC (2)B D 見解析
41、圖 (3)10.0
解析 (1)由圖知，電阻隨溫度的升高而增大，R1為PTC熱敏電阻；
(2)電路最大電流約為I＝＝ A＝1.5 A，電流表選B；電源電動(dòng)勢(shì)為15 V，電壓表選D；加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，滑動(dòng)變阻器用分壓接法，由于熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表用外接法，電路圖如圖所示；
(3)因E＝U＋I(xiàn)r，由題圖曲線可知，電流為0.30 A時(shí)，電阻R1兩端電壓為8.0 V，電流為0.60 A時(shí)，電阻R2兩端電壓為6.0 V，則有：E＝8.0＋0.3r，E＝6.0＋0.6r，聯(lián)立得E＝10.0 V.
4.為了測(cè)定一段由均勻材料制成的圓柱體的電阻率(電阻在20
42、0～250 Ω之間)，現(xiàn)給定電壓表V(量程6 V、內(nèi)阻約為5 kΩ)、電流表A(量程30 mA、內(nèi)阻約為40 Ω)、滑動(dòng)變阻器R(0～15 Ω)、電源(E＝6 V)、開關(guān)S及導(dǎo)線若干.
(1)設(shè)計(jì)測(cè)量圓柱體電阻Rx的電路圖，并畫在虛線框內(nèi)；
(2)如圖4所示中的6個(gè)點(diǎn)分別表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電壓表U和電流表I的值，試根據(jù)圖求出圓柱體電阻Rx＝________ Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；
圖4
(3)用50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得該圓柱體的長(zhǎng)度l如圖5甲所示，則l＝________ mm；用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)圓柱體的直徑d如圖乙所示，則d＝________ mm.
圖5
(4)
43、由以上數(shù)據(jù)求出ρ＝___________ Ω·m(保留兩位有效數(shù)字).
答案 (1)見解析圖 (2)2.3×102 (3)11.06 2.000 (4)6.5×10－2
解析 (1)由題知，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，電流表用外接法，為測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器用分壓接法，電路圖如圖甲所示：
(2)根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖乙所示：
由圖象可知，待測(cè)電阻阻值：Rx＝＝＝2.3×102 Ω；
(3)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)
l＝11 mm＋3×0.02 mm＝11.06 mm；
螺旋測(cè)微器的讀數(shù)
d＝2.0 mm＋0×0.01 mm＝2.000 mm；
(4)由Rx＝ρ＝
44、ρ，得
ρ＝≈6.5×10－2 Ω·m.
5.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖6甲的電路，其中RT為熱敏電阻，電壓表量程為3 V，內(nèi)阻RV約10 kΩ，電流表量程為0.5 A，內(nèi)阻RA＝4.0 Ω，R為電阻箱.
圖6
(1)該實(shí)驗(yàn)小組首先利用該電路進(jìn)行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn).閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下電壓表示數(shù)U1、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，在I－U坐標(biāo)系中，將各組U1、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示.為了完成該實(shí)驗(yàn)，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在________(選填“a”或“b”)點(diǎn)；
(2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析計(jì)算
45、可得外電路的電壓U2，U2的計(jì)算式為_____________；(用U1、I、R和RA表示)
(3)實(shí)驗(yàn)小組利用(2)中的公式，計(jì)算出各組的U2，將U2和I的數(shù)據(jù)也描繪在I－U坐標(biāo)系中，如圖乙中直線所示，根據(jù)圖象分析可知，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________ V，內(nèi)電阻r＝______ Ω；
(4)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到8.5 Ω時(shí)，熱敏電阻消耗的電功率P＝________ W.(保留兩位有效數(shù)字)
答案 (1)a (2)U2＝U1＋I(xiàn)(R＋RA) (3)6.0 5.0 (4)0.48
解析 (1)利用伏安法測(cè)電阻，由圖象可知熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表電阻，所以采用電流表外接法，故導(dǎo)線
46、c端應(yīng)接在a點(diǎn)；
(2)路端電壓U2等于外部各部分上的電壓之和，
由串并聯(lián)電路規(guī)律得外電壓：U2＝U1＋I(xiàn)(R＋RA)
(3)由伏安特性曲線得，電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝6.0 V，
內(nèi)電阻r＝ Ω＝5.0 Ω.
(4)把電流表、電阻箱和電源作為等效電源，其等效電源內(nèi)阻r0＝4.0 Ω＋8.5 Ω＋5.0 Ω＝17.5 Ω；在I－U圖象中作等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)(2.4,0.2)，故熱敏電阻的電功率P＝2.4×0.2 W＝0.48 W.
6.一位同學(xué)想測(cè)量一個(gè)有清晰刻度，但沒有示數(shù)，量程、內(nèi)電阻未知的電流表Ax，為了測(cè)量電流表Ax的量程和內(nèi)
47、電阻，可以使用的實(shí)驗(yàn)器材如下：
圖7
A.電源(電動(dòng)勢(shì)約4 V，內(nèi)電阻忽略不計(jì))
B.待測(cè)電流表Ax (量程和內(nèi)電阻未知)
C.標(biāo)準(zhǔn)電流表A0(量程0.6 A，內(nèi)電阻未知)
D.電阻箱(阻值范圍0～999.9 Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(阻值為0～20 Ω)
F.滑動(dòng)變阻器(阻值為0～20 kΩ)
G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為：
(1)將實(shí)驗(yàn)儀器按圖7所示電路連接，滑動(dòng)變阻器R0應(yīng)選________(選填儀器前的字母序號(hào));
(2)將電阻箱R1的阻值調(diào)至最大，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至某一位置，閉合開關(guān)S；接著調(diào)節(jié)電阻箱，直至電流表Ax滿偏，記錄此時(shí)電
48、阻箱的阻值和標(biāo)準(zhǔn)電流表A0的示數(shù)；
(3)移動(dòng)滑片P至滑動(dòng)變阻器的另一位置，再次調(diào)節(jié)電阻箱R1直至電流表Ax滿偏，記錄此時(shí)電阻箱的阻值和標(biāo)準(zhǔn)電流表A0的示數(shù)；
(4)重復(fù)步驟(3)3～5次；
(5)該同學(xué)記錄了各組標(biāo)準(zhǔn)電流表A0的示數(shù)I和電阻箱的阻值R1的數(shù)據(jù)，并作出I－圖線；
(6)根據(jù)圖8圖線可以求得電流表Ax的量程為______ A，內(nèi)電阻為________ Ω.將電流表Ax與一個(gè)阻值為________ Ω的電阻串聯(lián)就可以組成量程為3 V的電壓表.
圖8
答案 (1)E (6)0.3 0.5 9.5
解析 (1)滑動(dòng)變阻器因接成分壓電路，故R0應(yīng)選阻值較小的E；
49、(6)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知：(I－Ig)R1＝IgRg，解得I＝IgRg＋I(xiàn)g，由圖線可知：Ig＝0.3 A；IgRg＝k＝0.15，解得Rg＝0.5 Ω；將電流表Ax與一個(gè)阻值為R＝－Rg＝ Ω－0.5 Ω＝9.5 Ω的電阻串聯(lián)就可以組成量程為3 V的電壓表.
7.二極管是一種半導(dǎo)體元件，它的符號(hào)為，其特點(diǎn)是具有單向?qū)щ娦裕措娏鲝恼龢O流入時(shí)電阻比較小，而從負(fù)極流入時(shí)電阻比較大.
(1)某課外興趣小組想要描繪某種晶體二極管的伏安特性曲線.因二極管外殼所印的標(biāo)識(shí)模糊，為判斷該二極管的正、負(fù)極，他們用多用電表電阻擋測(cè)二極管的正、反向電阻.其步驟是：將選擇開關(guān)旋至合適倍率，進(jìn)行歐姆調(diào)零，將黑表
50、筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時(shí)，指針偏角比較小.然后將紅、黑表筆位置對(duì)調(diào)后再進(jìn)行測(cè)量，指針偏角比較大，由此判斷________端為二極管的正極.(選填“左”或“右”)
(2)廠家提供的伏安特性曲線如圖9所示，為了驗(yàn)證廠家提供的數(shù)據(jù)，該小組對(duì)加反向電壓時(shí)的伏安特性曲線進(jìn)行了描繪，可選用的器材有：
圖9
A.直流電源E：電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)
B.直流電源E：電動(dòng)勢(shì)50 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)
C.滑動(dòng)變阻器：0～20 Ω
D.電壓表V1：量程45 V、內(nèi)阻約500 kΩ
E.電壓表V2：量程3 V、內(nèi)阻約20 kΩ
F.電流表A：量程0.6 A、內(nèi)阻約400 Ω
G
51、.電流表mA：量程50 mA、內(nèi)阻約5 Ω
H.待測(cè)二極管D
I.單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干
①為了提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，選用的器材為_________.(填序號(hào)字母)
②為了達(dá)到測(cè)量目的，請(qǐng)?jiān)趫D10虛線框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖.
圖10
③為了保護(hù)二極管，反向電壓不要達(dá)到40 V，請(qǐng)你對(duì)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)或操作提出一條合理的建議：_________________________________________________________________________.
答案 (1)右 (2)①BCDGHI?、谠韴D如圖 ③a.在二極管支路串入一阻值合適的限流電阻起保護(hù)作
52、用；b.閉合開關(guān)前滑動(dòng)觸頭停在最左端，向右移動(dòng)滑動(dòng)觸頭時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，同時(shí)仔細(xì)觀察電流表示數(shù)變化，以防止電流超過(guò)0.2 mA
解析 (1)歐姆表內(nèi)部有電源，當(dāng)紅表筆接觸右端時(shí)，說(shuō)明紅表筆接入電源的負(fù)極；此時(shí)指針偏角較小，說(shuō)明電阻較大，故說(shuō)明接入了反向電壓，故二極管右端應(yīng)為正極.
(2)由題意可知，采用的電源電壓為50 V，故為了安全和準(zhǔn)確，電壓表應(yīng)選取D；由圖可知，最大電流約為30 mA，故電流表應(yīng)選G，故選BCDGHI；②為了得出完整的圖象，應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)因反向電阻較大，故可以采用電流表內(nèi)接法，原理圖如圖；③a.在二極管支路串入一阻值適合的限流電阻起保護(hù)作用；b.閉合開關(guān)前滑動(dòng)觸頭停在最左端，向右移動(dòng)滑動(dòng)觸頭時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，同時(shí)仔細(xì)觀察電流表示數(shù)變化，以防止電流超過(guò)0.2 mA.
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（全國(guó)通用）2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題16 電學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案
