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1、高考物理电学实验综合二（测电动势内阻与多用电表的使用）专项练习1.(2017天津卷9)某探究性学习小组利用如图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r11.0 k，电阻R19.0 k，为了方便读数和作图，给电池串联一个R03.0 的电阻。(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，将开关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
2、表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图。由I1I2图象得到电池的电动势E_V，内阻r_。【答案】：(1)aabb(2)1.4(1.361.44均可)0.5(0.40.6均可)【解析】：(1)a、b间的电压不为零，说明a、a或b、b间有一处导线断开，若a、a间电压不为零，说明aa导线断开；若a、a间电压为零，则一定是bb导线断开。(2)在给出的图象中取两个点，读数分别为I10.12 mA、I260 mAI10.07 mA、I2200 mA。据闭合电路欧姆定律知：E(I1I2)(R0r)I1(r1R1)，将上述两组数据代入可得：电动势E1.4 V，内阻r0.57 。2为了确定一个定值电阻R
3、x的阻值，做如下测量：(1)用多用电表“1”倍率粗测该电阻，示数如图所示，测量结果为_。(2)用伏安法测量该电阻，实验室提供的器材及规格如下：电压表V1(03 V，内阻约3 k)电压表V2(015 V，内阻约15 k)电流表A(050 mA，内阻约5 )滑动变阻器R1(最大阻值20 )滑动变阻器R2(最大阻值2 k)定值电阻R0(阻值50 )电源(4 V，内阻可不计)开关1个，导线若干为了较准确的测量电阻，电压表应该选择_，滑动变阻器应该选择_；请在方框内画出电路图。【答案】：(1)13(2)V1R1见解析图【解析】：1)用多用电表“1”倍率粗测该电阻，测量结果为13 。(2)因电源电压只有4
4、 V，故电压表选V1；滑动变阻器要用分压电路，故选R1；电路如图所示：3二极管是一种半导体元件，它的符号为“”，其特点是具有单向导电性。电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大。(1)某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线。因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻。其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零。将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比较小。然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断_(填“左”或“右”)端为二极管的正极。(2)厂家提供的伏安特性曲线如图，为了验证厂
5、家提供的数据，该小组对加正向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材如下。A直流电源E：电动势3 V，内阻忽略不计B滑动变阻器R：020 C电压表V1：量程5 V、内阻约50 kD电压表V2：量程3 V、内阻约20 kE电流表A：量程0.6 A、内阻约0.5 F电流表mA：量程50 mA、内阻约5 G待测二极管DH单刀单掷开关S，导线若干为了提高测量结果的准确度，电压表应选用_，电流表应选用_。(填写各器材前的字母代号)(3)为了达到测量目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图。【答案】：(1)右(2)DF(3)如图所示【解析】：(1)电流从红表笔流入，黑表笔流出，由于欧姆挡的电源在表内
6、，因此，黑表笔接内部电源的正极，红表笔接内部电源的负极。当黑表笔接触二极管左端，红表笔接触右端时，指针偏角较小，读数很大；将红、黑表笔对调后，再测，指针偏角较大，读数很小，正向导通，所以右端为二极管的正极。(2)对加正向电压时的伏安特性曲线进行描绘，由于电源电动势为3 V，因此电压表应选用V2，应选D。从厂家提供的伏安特性曲线图可知，正向电流最大为30 mA左右，因此电流表应选F。(3)为达到描绘二极管伏安特性曲线的目的，滑动变阻器必须用分压式，由厂家提供的伏安特性曲线可知，R50 ，与电压表V2内阻相比是小电阻，应用电流表外接法。4某同学要测定一电源的电动势E和内电阻r，实验器材有：一只DI
7、S电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关和导线若干。该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据。(1)该同学设计实验的原理表达式是E_(用r、I、R表示)。(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到_(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)，实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为_。(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的 R图象，则由图象可求得，该电源的电动势E_V，内阻r_。(结果均保留两位有效数字)【答案】：(1)I(Rr)(2)最大值21(3)6.3(6.16.5)2.5(2.42.6)【解析
8、】：(1)根据闭合电路欧姆定律得EI(Rr)。(2)为保护电路应将电阻箱调到最大值，由图乙，R(2101)21 。(3)因为，所以 R图象中，斜率k，截距b，计算可得：E6.3 V，r2.5 。5.（2019全国3）某同学欲将内阻为98.5、量程为100uA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15k刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0（阻值14k），滑动变阻器R1（最大阻值1500），滑动变阻器R2（最大阻值500），电阻箱（099999.9），干电池（E=1.5V，r=1.5），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
9、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_：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_k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_。 【答案】 (1). (2). 900 (3). R1 (4). 45 (5). 5 (6). 0 (7). 35
10、000.0【解析】根据欧姆表的改装原理，由短接时的欧姆定律和中值电阻的意义可算出R=900，为了滑动变阻器的安全，选择R1；另外，需深刻里面欧姆表表盘的刻度原理和校准标准。6.（2017新课标3）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；表头的满偏电流为250 A，内阻为480 。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 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
11、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=_，R4=_。（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）1.47 mA（或1.48 mA） 1 10
12、0 2.95V【解析】：（1）欧姆表内部有电源，且电源的正极与黑色表笔相连；（2）R0是可变电阻，它的作用是欧姆表调零，使用欧姆表十，先将两表笔短接，调整R0使电表指针指在表盘右端电阻的“0”位置；（3） B 与2相连时，是量程较小的电流表，所以，R1+R2=；B端与4相连时，是量程较小的电压表，所以R4=；（4） 若此时B 端与1项链，多用电表是量程为2.5mA的电流表，则读数为1.47mA；若此时B 端与3相连，多用电表是欧姆档，则读数为1100，若此时B 端与5相连，多用电表的量程为5V 的电压表，则读数为2.95V； 7.（2014重庆） (1)某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该
13、电路用标称值为12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好图1维修人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障，他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如题6图2所示，读数为_ V，说明_正常(选填“蓄电池”或“保险丝”或“开关”或“小灯”)图2红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和题6图2相同，可判定发生故障的器件是_(选填“蓄电池”或“保险”或“开关”或“小灯”)【答案】 (1)11.5(11.211.8之间的值均可)蓄电池小灯【解析】(1)本题考查多用电表的读数、电路的故障分析用多用电表的电压挡分析故障时，电压表有
14、示数说明电源和电压表等组成了闭合回路，可能与电压表并联的部分电路发生故障，而与电压表串联部分未发生故障，若无示数则正好相反根据这个原理，a、c间接上电压表，断开开关，表针偏转，说明蓄电池正常，a，b间接上电压表，断开开关，表针不偏转，说明小灯发生故障，闭合开关后表针偏转，说明开关和保险丝正常8（2014安徽卷）其同学为了测量一个量程为3 V的电压表的内阻，进行了如下实验(1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得出电压表的内阻为3.00103 ，此时电压表的指针也偏转了已知多用表欧姆档表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5 V，则电压表的示数应为_V(结果保留两位
15、有效数字) 图1图2(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图2所示的电路图，实验步骤如下：A断开开关S，按图2连接好电路；B把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；C将电阻箱R0的阻值调到零；D闭合开关S；E移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3 V位置；F保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5 V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；G断开开关S.实验中可供选择的实验器材有：a待测电压表b滑动变阻器：最大阻值2000 c滑动变阻器：最大阻值10 d电阻箱：最大阻值9999.9 ，阻值最小改变量为0.1 e电
16、阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改变量为0.1 f电池组：电动势约6 V，内阻可忽略g开关，导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用_(填“b”或“c”)，电阻箱中选用_(填“d”或“e”)电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测_R真(填“”或“小 【解析】本题考查多用电表的欧姆档的原理、电路与使用方法等知识点，考查对半偏法测电压表内阻实验的理解能力、仪器选择能力与系统误差的分析能力(1)已知电压表的内阻RV3.0103 ，由于欧姆表的内阻等于中值电阻，所以欧姆表的内阻r1.5103
17、，根据分压关系可得电压表示数为1.0 V.(2)根据分压电路的滑动变阻器的阻值小，测量支路的电阻变化对其所分得的电压影响小，因此滑动变阻器选择c，由于电压表的内阻约为3.0103 ，故电阻箱选择d. 由于电阻箱串联接入测量支路，测量支路电阻增加，造成测量支路的电压大于3.0 V，电阻箱两端的电压大于1.5 V，因此R测R真RV越大，测量支路电阻越大，测量支路的电压越接近3.0 V，电阻箱的电压越接近1.5 V，因此R测越接近R真，相对误差越小。9.(1)为减小实验误差，方便调节，请在给定图甲中的A、B、C、D四个电路图和E，F、G三个滑动变阻器中选取适当的电路图和器材，并将它们的编号填在横线上
18、。应选取的电路图是_，滑动变阻器应选取_。E总阻值15 ，允许通过的最大电流为2 A的滑动变阻器F总阻值200 ，允许通过的最大电流为2 A的滑动变阻器G总阻值1000 ，允许通过的最大电流为1 A的滑动变阻器(2)由实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙中b线。将该小灯泡与一干电池组成闭合回路，该电池两极间的电压随电路中电流的变化关系图线如图乙中a线所示，则小灯泡与电池连接后的实际功率为_W；若再将一阻值为0.75 的电阻串联在电路中，则小灯泡的实际功率为_W。【答案】：(1)CE(2)0.720.24【解析】：（1)由小灯泡的伏安特性曲线(图中b线)可知，小灯泡电阻很小，不超过1 ，且电表示数
19、从零开始读数，因此电流表采用外接法，滑动变阻器应该采用分压式接法，C图正确；滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，应用总阻值较小的，故应选择E。(2)两图线的交点坐标即为小灯泡的电压和电流，实际功率PUI0.72 W；根据电池的U I图线可知，电池的内阻为0.75 ，若再将一阻值为0.75 的电阻串联在电路中，相当于小灯泡与等效内阻为1.5 的电源连接，在U I坐标系内，连接(0,1.5 V)和(1.0 A,0)两个点，作出等效电源的U I图线，读出该图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为(0.8 A,0.3 V)，此即为小灯泡的电流和电压值，故灯泡的实际功率为0.24 W。10.某物理兴趣
20、小组的同学要测定某电阻Rx的阻值，通过讨论，决定采用下列方法来测定。(1)方法一：用多用电表测量首先，选用欧姆表“1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图1所示，则该电阻的测量值为Rx_。(2)方法二：用伏安法测量所用的部分器材：电压表V(03 V，内阻约3 k)；电流表A(00.6 A，内阻约2 )。分析下列问题。他们设置了如图2、图3所示的两种电路图，为减小实验误差应选用_(填“图2”或“图3”)作为测量电路；请根据他们所选的电路将图4所示的实物图连接好；他们选择了正确的电路后，通过测量，根据得到的实验数据作出了如图5所示的U I图象，根据图象，可得Rx_。(3)方法三：等效替代法某同学设
21、计了如图6所示的测量电路，实验步骤如下所示：A按图6连接好实验电路B保持开关S2断开，将开关S1闭合，然后调节电阻箱R和滑动变阻器R。待电路稳定后电阻箱读数R1如图7所示，记下此时电压表的示数。C闭合开关S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，然后调节电阻箱的电阻，使电压表的读数与步骤B中的示数相同，此时电阻箱的读数R226 。在步骤A中电阻箱的读数为R1_；由以上实验测得电阻Rx的阻值为Rx_。【答案】：(1)7(2)图2如解析图所示6.06(3)206【解析】：(1)欧姆表读数刻度盘读数倍率，读数是Rx7 。(2)由于待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，所以电流表使用外接法，故选图2作为测量电路
22、；所连实物图如图所示；U I图象的斜率表示电阻的阻值，由所作的图象可知，图象的斜率为k 6.06 ，故被测电阻的阻值为Rx6.06 。(3)在步骤A中电阻箱的读数为R120 ；由于R1与Rx串联在电路中所起的作用与R2相同(电压表指针指示同一位置)，则有R1RxR2，故有RxR2R1。由题意可知R120 ，R226 ，故被测电阻的阻值为RxR2R126 20 6 。11某同学用伏安法利用下列器材测一节干电池的电动势和内阻。A被测干电池一节；B.电流表1：量程00.6 A，内阻为0.3 ；C.电流表2：量程00.6 A，内阻约为0.1 ；D.电压表1：量程03 V，内阻未知；E.电压表2：量程0
23、15 V，内阻未知；F.滑动变阻器1：010 ，2A；G.滑动变阻器2：0100 ，1 A；H.开关、导线若干。在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。(1)请在上述器材中选择适当的器材：_(填写器材前的字母)；(2)实验电路图应选择图_(填“甲”或“乙”)；(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E_V，内阻r_。【答案】：(1)ABDFH(2)甲(3)1.50.7【解析】：(1)为了读数准确，电压表应选择D；电流表应选
24、择内阻精确的，即选B；滑动变阻器总阻值较小有利于电表的数值变化，便于操作且可减小误差，故选F。(2)因电流表内阻已知，故应采用相对电源的电流表内接法，故选甲；(3)由U I图象可知，电池的电动势E1.50 V，内阻r RA0.7 。12（2015天津卷）用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 )的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选 用：A电流表：量程00.6 A，内电阻约1 B电流表：量程03 A，内电阻约0.2 C电压表：量程03 V，内电阻约30 kD电压表：量程06 V，内电阻约60 kE滑动变阻器：01 000 ，额定
25、电流0.5 AF滑动变阻器：020 ，额定电流2 A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均填仪器的字母代号)。(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路。仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图象法处理采集到的数据，在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标。【答案】：(1)ADF(2)
26、adcgfh(3)或U或R【解析】：(1)因三节干电池的电动势约为4.5 V，故电压表应选D；因干电池放电电流不宜超过0.5 A，故电流表应选A；由电压表和电流表的测量范围可知滑动变阻器选用F即可。(2)本实验的实验电路应如图。为了连接成如图的实验电路，还需要用导线将a与d，c与g，f与h相连。(3)实验时，电流表不再使用，电阻箱代替滑动变阻器，实验电路图如图所示。根据闭合电路欧姆定律得UrE，整理可得三种情况：，以为纵坐标，为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线；UEr，以U为纵坐标，为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线。R，以为纵坐标，R为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线。13.某兴
27、趣小组要精确测定电源的电动势和内阻，他们找来了如下器材：A电流表A(量程为30 mA、内阻未知)B电阻箱R(0999.9 )C滑动变阻器R1(020 )D滑动变阻器R2(01 k)E开关、导线若干F电源E(电动势约10 V)(1)要完成实验，首先需测量电流表A的内阻。测量电流表A内阻的实验电路如图甲所示：将下述实验过程补充完整。a选择器材，滑动变阻器R应该选取_(选填“R1”或“R2”)；b连接好电路，R的滑片应调到_(选填“a”或“b”)端；c断开S2，闭合S1，调节R，使电流表A满偏；d保持R不变，闭合S2，调节电阻箱R的阻值，当R10 时，电流表A的示数为20 mA；如果认为闭合S2前后
28、干路上电流不变，则电流表A的内阻Rg_。(2)在测出电流表内阻Rg后，测定该电源的电动势和内阻的电路如图乙所示。闭合开关S，调整电阻箱R，读取相应的电流表示数I，记录多组数据(R，I)，得到如图丙所示的 R图线，则电源的电动势E_V，内阻r_。【答案】：(1)R2a5(2)940【解析】：(1)电源的电动势约为10 V，电流表的满偏电流为30 mA，则电路总电阻的最小值为Rmin 333.3 ，则滑动变阻器应选择R2；闭合开关S1前，应将滑动变阻器接入电路的电阻值调到最大，因此连接好电路后，滑动变阻器的滑片应调到a端；闭合S2后，由并联电路的特点可知，(IgI)RIRg，则Rg5 。(2)根据题图乙，由闭合电路欧姆定律可知EI(RrRg)，则R，则图象的斜率k，图象的截距为b，又由图象可得k、b5，由以上可解得E9 V、r40 。