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1、十年高考分类汇编专题十年高考分类汇编专题12恒定电流（恒定电流（2） （2011- 2020） 目录目录 题型一、功率、小灯泡的伏安特性曲线 . 1 题型二、测量电源动势 E 和内阻 r . 5 题型三、多用电表的理解与综合应用 . 16 题型一、功率、小灯泡的伏安特性曲线题型一、功率、小灯泡的伏安特性曲线 1.（2017新课标 1）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 3.8 V，额定电流 0.32 A） ；电压表VV（量程 3 V，内阻 3 k） ；电流表A（量程 0.5 A，内阻 0.5 ） ；固定电阻 R0（阻值 1 000 ） ；滑动变阻器 R（阻值 09
2、.0 ） ；电源 E（电动势 5 V，内阻不计） ；开关 S；导线若干。 （1）实验要求能够实现在 03.8 V 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）实验测得该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 E0（电动势 4 V，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 2
3、 位小数） 【考点】小灯泡的功率、对伏安特性曲线的理解 【答案】 （1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17 【解析】 （1）要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答案图所示； （2）由 IU 图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律lRS知，电阻率增大； （3）当滑动变阻器的阻值为 9 时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时 E=U+I（r+R）得 U=10I+4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为 U=1.75 V，I=225 mA，P1=UI=0.39
4、 W；整理得：1EIURrRr ，当直线的斜率最大时，与灯泡的 IU 曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值 R=0 时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为 U=3.67 V，I=0.32 A，如右图所示，最大的功率为 P2=UI=1.17 W。 2.（2014 浙江卷）小明对 2B 铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值 (1)图 1 是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图 1 中画出 图 1 (2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段 2B 铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U- I 图上，如图 2 所示在图中，由电流表外接
5、法得到的数据点是用_(选填“”或“”)表示的 图 2 (3) 请你选择一组数据点，在图 2 上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为_. 【考点】小灯泡的功率、对伏安特性曲线的理解、绘制分压电路的实物图 【答案】 (1)如图所示 题图 1 图 2 (2)“” (3)作图见第 22 题图 2 用“”连线 R(1.11.3) ；用“”连线 R(1.51.7) 【解析】(1)由图 2 中的电压、电流数据从零开始可知滑动变阻器采用分压式，电压表选择量程 3 V，电流表采用外接法 (2)外接法由于电压表分流， 测得的电阻比内接法测得的要小， 故电流表外接法得到的数据点是用“”表示的 (3)用“”数据点连
6、直线，斜率为铅笔芯的电阻，考虑误差因素，R(1.11.3)，用“”数据点连直线，同理得 R(1.51.7). 3.（2020 天津）某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表 （量程0 3V，内阻约为3k） 电流表 （量程0 0.6A，内阻约为1） 滑动变阻器 （0 20，额定电流1A） 待测电池组 （电动势约为3V，内阻约为1） 开关、导线若干 该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是_。 改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的_端 （填“a”或者“b”） 实验中发
7、现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数 U 和对应的电流表读数 I，并作出UI图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为_V，内阻为_。（结果均保留两位有效数字） 【考点】小灯泡的功率、对伏安特性曲线的理解 【答案】 (1). 5 (2). a (3). 2.9 (4). 0.80 【解析】1因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线 5 连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱； 2开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最
8、大，故应将滑片置于 a端； 34由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故 E=2.9V；图线与横轴的交点为短路电流I=0.50A，故可得等效内阻为：2.9=5.800.5ErI= 又因为在开关和电池负极之间接有5的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为 5.805=0.80r=- 题型二、测量电源动势题型二、测量电源动势 E 和内阻和内阻 r 4. （2020 北京） 用图 1 所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻 （约为 1） 。其中 R 为电阻箱，电流表的内电阻约为 0.1，电压表的内电阻约为 3k。 （1）利用图 1 中甲图实验电路测电源的电动势 E 和内电阻 r，所测
9、量的实际是图 2中虚线框所示“等效电源”的电动势E和内电阻r。若电流表内电阻用AR表示，请你用 E、r和 RA表示出E、r，并简要说明理由_。 （2）某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图 3 中，实线是根据实验数据（图甲：U=IR，图乙：UIR）描点作图得到的 U- I 图像；虚线是该电源的路端电压 U随电流 I变化的U- I 图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。 在图 3 中，对应图甲电路分析的 U- I 图像是：_；对应图乙电路分析的 U- I 图像是：_。 （3）综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图 1中的_（填“甲”或“乙”）
10、。 【考点】：测量电源电动势 【答案】 (1). EE，ArR，理由见解析 (2). C (3). A (4). 乙 【解析】(1)1将电源和电流表视为等效电源，电源电动势是电源本身具有的属性，电流表不具有产生电动势的本领，所以等效电源的电动势仍然为 EE 而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻，即 ArrR (2)2对甲图，考虑电表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得 A()EUIrUI rR路内 变形得 A()UrRIE 直接通过实验获得数据，可得 UrIE 图像与纵轴截距均为电源电动势E，虚线对应的斜率大小为r，实线对应的斜率大小为A()rR，所以对应图甲电路分析的UI图像是 C； 3
11、对乙图，考虑电表内阻时（即虚线对应的真实情况），根据闭合电路欧姆定律得 VV()UrEUIrUIrUIrURR路内 变形得 VVVVR rRUIERrRr 直接通过实验获得数据，可得 UrIE 虚线对应的斜率大小为r，实线对应的斜率大小为VVRrrRr，虚线对应的纵轴截距为E，实线对应的纵轴截距为VVREERr；两图线在0U 时，对应的短路电流均为EIr短，所以对应图乙电路分析的UI图像是 A。 (3)4图甲虽然测量的电源电动势准确，但电流表分压较为明显，所以内阻测量的误差很大；图乙虽然电动势和内阻测量均偏小，但是电压表内阻很大，分流不明显，所以电动势和内阻的测量误差较小，所以选择图乙可以减小
12、由电表内电阻引起的实验误差。 5. （2015 广东） 某实验小组研究两个未知元件 X 和 Y 的伏安特性， 使用的器材包括电压表 （内阻约为 3k） 、电流表（内阻约为 1） 、定值电阻等。 使用多用电表粗测元件 X 的电阻。选择“1”欧姆档测量，示数如图 15（a）所示，读数为 。据此应选择图 15 中的 （填“b”或“c” ）电路进行实验。 连接所选电路，闭合 S；滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐 （填“增大”或“减小”）；依次记录电流及相应的电压；将元件 X 换成元件 Y，重复实验。 图（a）是根据实验数据作出的 U-I 图线，由图可判断元件 （填“X”或“Y” ）
13、是非线性元件。 该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值21R 的定值电阻，测量待测电池组的电动势 E 和电阻 r，如图 （b） 所示。 闭合 S1和 S2， 电压表读数为 3.00V； 断开 S2， 读数为 1.00V， 利用图 （a） 可算得 E= V，r= （结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表） 。 【考点】内外接法、测量电源电动势和内阻 【答案】1 10 b 2增大 3Y 4 3.2 0.50 【解析】1读数为 10，欧姆档“1” ，故电阻为 101 = 10 。采用外接法的原因是 RX =10 ”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
14、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 RV3.0 103 ， 由于欧姆表的内阻等于中值电阻， 所以欧姆表的内阻 r1.5 103 ，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 3.0 103 ，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。