高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题17电磁学实验含解析

高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题17电磁学实验含解析

专题 17 电磁学实验 第一部分 名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的 基本概念和基本规律。 考纲要求 1、掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法；掌 握多用表的使用方法。 2、掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法，会用伏安法测电阻。 3、能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、 分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。 命题规律 1、与电阻测量有关的电学实验仍是 2015 年高考命题的热点，同进伴随对基本仪器的读 数能力的考查。 2、命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等。 3、重视对实验操作能力的考查；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程 的选择。 第二部分知识背一背 （1）电学测量仪器的使用与读数 仪器 极性 量程选择 读数 电流表 有正、 负极的电 表，电流由 电表的正极 流入，负极 流出 使指针指示比满 偏刻度的1 3 多的位置 3 V 和 3 A 量 程估读到最小分 度的 1 10 ；15 V 量 程估读到最小分 度的1 5 ；0.6 A 量 程应估读到最小 分度的1 2 电压表 欧姆表 使指针尽量指在 取两位有效 表盘中间位置 数字并乘以相应 挡位的倍率 （2）多用电表使用“四注意”： ①极性：从电表外部看，电流应从红表笔（“+”极）流入电表，从黑表笔（“-”极）流 出电表。 ②功能：利用多用电表测电压和电流时，选择开关对应的是电表的量程;而测电阻时，选 择开关对应的是倍率。 ③调零：测量电阻时，要进行两次调零：机械调零和欧姆调零。“机械零点”在表盘刻度 左侧“0”位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻 度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。 ④保护：测电阻时，应把被测电阻从电路中拆下测量;多用电表长期不用时，必须取出表 内的电池。 （3）控制电路（滑动变阻器的接法）的比较与选择 ①控制电路的比较 比较项目 限流式接法 分压式接法 电路 电压调节的 范围 R R＋R0 E→E 0→E 电能损耗 节能 耗能 电路连接 简便 复杂 ②控制电路的选择：优先选用限流式． 以下情况考虑分压式： （1）要求待测电路的 U、I 从 0 变化； （2）R 滑≪Rx； （3）选用限流式时，Ux、Ix 过大（超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等）或 Ux、 Ix 过小（最大值不超过电表满量程的1 3 ，读数误差大）. （4）伏安测电阻实验中电流表的内、外接法 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差 原因 由于电流表内阻的分压作用， 电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用，电流表 测量值偏大 比较 项目 电流表内接法 电流表外接法 测量 结果 xxA RRRI UR 测 电阻的测量值大于真实值 x xV xV RRR RR I UR 测 电阻的测量值小于真实值 适用 条件 Rx≫RA，大电阻 Rx≪RV，小电阻 ②特别提醒：在 RV、RA 均不知的情况下，可采用试触法.如下图所示，分别将 a 端与 b、c 接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采用内 接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采用外接 法. （5）选择实验仪器的三大原则 ①安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能 达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大 电流等。 ②精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确 程度达到要求即可，并不是精度越高越好。 ③方便性原则：在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调 节控制操作方便。 （a）用分压式接法时，滑动变阻器应该选用阻值较小的，而额定电流较大的。 （b）用限流式接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的，额定电流应大于被 测电阻的额定电流 第三部分 技能+方法 一、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。 ⑥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。 二、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： （a）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）； （b）被控制电路的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0 时； （c）实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时； （d）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． 三、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 四、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. 五、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 【例 1】图 1 是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。 （1）根据图 1 画出实验电路图. （2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图 2 中的①②③④所示，电流 表量程为 0.6A，电压表量程为 3V。所示读数为： ①__________②__________③__________④__________。两组数据得到的电阻分别为 __________和__________。 【答案】（1）如图 （2）①0.10A、②0.24A、③2.0V、④0.27V。(8.3 0.1)  和 (2.7 0.1)  ，如填为 (2.7 0.1)  和(8.3 0.1)  也行 【思维提升】做此类实验，一定要注意实验原理，根据实验要求，选择合适的器材，在读取 电表数据时，一定要注意选取的量程，和分度值， 【例 2】某研究性学习小组欲较准确地测量一电池组的电动势及其内阻，给定的器材如下： A．电流表 G（满偏电流10mA，内阻10 ） B．电流表 A（ 0 0.6 3A A～ ～ ，内阻未知） C．滑动变阻器 0R （ 0 100～ ，1A ） D．定值电阻 R（阻值 990 ） E．多用电表 F．开关与导线若干 （1）某同学首先用多用电表的直流10V 挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如右图所示， 则该电表读数为 V。（2 分） （2）该同学再用提供的其他实验器材，设计了如下图甲所示的电路，请你按照电路图在图乙 上完成实物连线．（2 分） （3）图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的 1 2I I 图线（ 1I 为电流表 G 的示数， 2I 为电流表 A 的示数），则由图线可以得到被测电池组的电动势 E=V，内阻 r=  ．（每 空 2 分） 【答案】（1）7.2； （2）如图所示； （3）7.5；5.0 （3）电流表 G 和定值电阻 R 组成了一个量程为10V 的电压表，由U E Ir  可得，图象与纵 轴的交点为电源的电动势，由图可知，电动势 7.5E V ；图象的斜率表示电源的内阻，内阻 7 5 5.00.5 0.1r    。 【思维提升】本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确图象的应用，首先根据电压 表的量程可明确对应的读数；其次根据已知原理图，根据原理图先连出其中一个支路，再去 连接另一支路，注意导线不能交叉；最后根据图象与纵坐标的截距表示电源的电动势；图象 的斜率表示电源的内阻。 【例 3】测一个阻值约为 25kΩ的电阻，备有下列器材： A．电流表（量程 100μA，内阻 2kΩ） B．电流表（量程 500μA，内阻 300Ω） C．电压表（量程 10V，内阻 100kΩ） D．电压表（量程 50V，内阻 500kΩ） E．直流稳压电源（电动势 15V，允许最大电流 1A） F．滑动变阻器（最大电阻 1kΩ，额定功率 1W） G．导线若干 （1）电流表应选，电压表应选。 （2）画出测量 Rx 的原理图。 【答案】（1）B，C （2）测量电路如图所示。 【思维提升】本题（1）的关键是首先根据电源电动势的大小来选择电压表的量程，再根据欧 姆定律求出通过待测电阻的最大电流来选择电流表的量程；题（2）的关键是明确滑动变阻器 的全电阻远小于待测电阻阻值时，变阻器应用分压式接法；当电流表内阻为已知时，电流表 应用内接法。 【例 4】某同学通过实验描绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，现有电源（电动 势 6V，内阻不计）、电流表 0A （0-500μA，内阻 1000Ω）、定值电阻 R、开关和导线若干，其 他可供选用的器材如下： A、电流表（0~250mA，内阻约 5Ω） B、电流表（0~0.6A，内阻约为 0.2Ω） C、滑动变阻器（0~10Ω，额定电流 1.0A） D、滑动变阻器（0~50Ω，额定电流 0.2A） （1）为了测定小灯泡上的电压，可以将电流表 0A 串联定值电阻的阻值 R=_______Ω，将其改 装成一个量程为 3.0V 的电压表 （2）为减小测量误差并便于操作，实验中电流表应选用_________，滑动变阻器应选用 ________（选填器材前的字母） （3）如图甲是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请补充完成图甲中实物间的连线， （4）某同学在实验中测出 9 组对应的数据，已在图乙坐标中描出相应的点，请在图中作出小 灯泡的伏安特性曲线，如果将这个小灯泡接到电动势为 3.0V，内阻为 5.0Ω的电源两端，小 灯泡消耗的功率是______W（结果保留两位有效数字） 【答案】（1） 5000R   （2）A、C（3）如图所示（4）如图所示，0.36W （3）需要电压从零开始，故采用滑动变阻器的分压接法，电流表的内阻和小灯泡的内阻相接 近，故采用电流表的外接法，如图所示 （4）伏安特性曲线如图所示。在同一坐标系内作出电源的 U-I 图象；两图象的交点坐标值是 该电源给灯泡供电时灯泡两端电压与通过灯泡的电流，由交点可知，U=2.0V，I=0.18A，故 0.36P UI W  【思维提升】应明确：①当实验要求电流从零调或变阻器的全电阻远小于待测电阻时变阻器 应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器以方便调节；②当待测电阻满足   V x x A R R R R 时，电 流表应用外接法，满足   V x x A R R R R 时，电流表应用内接法；③表示电阻和电源的 I-U 图线的交 点表示通过电阻的电流和电阻两端电压 【例 5】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下 数据（I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压）。实验时用到的器材有：电压表、电流表、滑 动变阻器（变化范围 0—10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干。 I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 （1）在下面虚线框中画出实验电路图。要求尽量减少实验误差。 （2）在下面方格图中画出小灯泡的 U—I 曲线。 【答案】（1）见图（2）见右图 【解析】 （1）要研究小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法， 因为小灯泡的电阻和电流表的内阻相接近，所以采用电流表的外接法，如图所示 【思维提升】本题考查了作实验电路图、作灯泡的伏安特性曲线，根据题意确定滑动变阻器 与电流表的接法是正确作出实验电路图的关键，要掌握描点法作图的方法 【例 6】某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件 1R（6V，2.5W） 的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，备有下列器材 A、直流电源（6V，内阻不计） B、电流表 G（满偏电流 3mA，内阻 10Ω） C、电流表 A（0~0.6A，内阻未知） D、滑动变阻器 R（0~20Ω，5A） E、滑动变阻器 'R （0~200Ω，1A） F、定值电阻 0R （阻值为 1990Ω） G、开关与导线若干 （1）根据题目提供的实验器材，请你设计测量电子元件 1R 伏安特性曲线的电路原理图（ 1R 可 用“ ”表示）（请画在方框内） （2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用__________（温馨 提示：填写器材前面的字母序号） （3）将上述电子元件 1R 和另一个电子元件 2R 接入如图所示的电路甲中，他们的伏安特性曲 线分别如图乙中 oa、ab 所示，电源的电动势 E=7.0V，内阻忽略不计，调节滑动变阻器 3R ， 使电子元件 1R 和 2R 消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件 1R 的阻值为____________Ω， 3R 接入电路的阻值为___________Ω（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）如图所示（2）D（3）10、8 （3）因为两个电子元件消耗的电功率相等，说明两者的电压和电流相等，所以根据图（3） 乙可知，此时电阻两端的电压为 2.5 0.25U V I A ， ，根据欧姆定律得： 1 2.5 100.25R    【思维提升】应明确：①当实验要求电流从零调或变阻器的全电阻远小于待测电阻时变阻器 应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器以方便调节；②当待测电阻满足   V x x A R R R R 时，电 流表应用外接法，满足   V x x A R R R R 时，电流表应用内接法 【例 7】在实验室测量两个直流电源的电动势和内电阻，电源甲的电动势大约为 4.5V，内阻 大约为1.5 ；电源乙的电动势大约为 1.5V，内阻大约为1 。由于实验室条件有限，除了导 线、开关外，实验室还能提供如下器材： A．量程为 3V 的电压表V B．量程为 0.6A 的电流表 1A C．量程为 3A 的电流表 2A D．阻值为 4.0Ω的定值电阻 1R E．阻值为 100Ω的定值电阻 2R F．最大阻值为 10Ω的滑动变阻器 3R G．最大阻值为 100Ω的滑动变阻器 4R （1）选择电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器等器材，采用图甲所示电路测量电源甲的 电动势和内电阻。在数据处理过程中，分别以电流表的示数 I 和电压表的示数 U 为横坐标和 纵坐标，经过计算机拟合得到如图乙所示的U I 图像，U 和 I 的单位分别为 V 和 A，拟合公 式为 5.6 4U I A   ；根据上述实验结果，请你判断，在实验中定值电阻选择是（填 D 或者 E）； 电流表选择的是（填 B 或者 C）；滑动变阻箱选择的是（填 F 或者 G）。 （2）为了简便快捷地测量电源乙的电动势和内电阻，选择电压表、定值电阻等器材，采用如 图丙所示电路。 ①定值电阻应选择（填 D 或者 E）。 ②实验中，首先将 1k 闭合， 2k 断开，电压表示数为1.48V ；然后将 1k 、 2k 均闭合，电压表 示数为1.23V ，则电源乙电动势 E=V；内阻 r   （该空结果保留 2 位有效数字）。 【答案】（1）D、B、F；（2）①D；②1.48；0.81 【思维提升】本题考查了实验器材的选择，实验数据处理，要正确实验器材的选取原则，理 解实验原理是正确解题的关键，同时根据安全性原则、准确性原则、与方便操作性原则选择 实验器材；电路断路时的路端电压是电源电动势，短路电阻为电源内阻，根据表达式求出电 动势与内阻。 【例 8】同学们知道，将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，但日常 生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究。 （1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有 1V 多一点。晓 宇同学找来了一个土豆做实验，当用量程为 0～3V、内阻约 50kΩ的电压表测其两极时读数为 0.96V。但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V，0.5A”的小灯泡供电时，灯泡 并不发光。检查灯泡、线路均没有故障，而用电压表测量其电压确实能达到 3V 多。据您猜想， 出现这种现象的原因应当是：（不要求写分析、推导过程）。 （2）晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，读得此时的读数为 30Ω. 小丽同学用灵 敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为 0.32mA，根据前面用电压表测得的 0.96V 电压，由闭合电路欧姆定律得：   kI Er 0.31032.0 96.0 3 .因而晓宇同学说土豆的内阻 为 30Ω，而小丽同学则说是 3kΩ。 请你判断，用晓宇或小丽同学的方法测量“土豆电池”的内阻，结果是否准确，为什么？请 分别说明理由。 （3）若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择： A.电流表 A1（量程为 0～0.6A ，内阻为 1Ω） B. 灵敏电流表 A2（量程为 0～0.6mA ，内阻为 800Ω） C．灵敏电流表 A3（量程为 0～300μA ，内阻未知） D.滑动变阻器 R1（最大阻值约 10Ω） E.滑动变阻器 R2（最大阻值约 2kΩ） F．定值电阻（阻值 2kΩ） G.变阻箱（0～9999Ω） ①为了能尽可能准确测定“土豆电池”的电动势和内阻， 实验中应选择的器材是（填器材前 的字母代号）。 ②在方框中画出设计的电路图。 【答案】（1）水果电池内阻太大（2）晓宇的方法不正确；小丽同学测量的误差也很大。 （3）①B、G ② 【解析】 （3））①安阻法测电源电动势与内阻需要电阻箱与电流表，由题意可知，水果电池内阻很大， 通过水果电池的最大电流较小，为保证安全并精确测量，电流表可选 B，灵敏电流表 A2（量程 为 0～0.6mA，内阻为 800Ω），因此实验器材可选：B、G． ②安阻法测电源电动势与内阻的实验电路图如图所示． 【思维提升】在测电源电动势和内电阻这个实验里，涉及到电路的选择，仪器的选择，数据 处理；根据给出的器材选用一个电流表和一个电阻箱，电流表选用量程符合测量要求的，滑 动变阻器选用最大阻值与电池内阻相差不多的，能使电流表示数变化较明显，方便调节。 【例 9】在实验室测量两个直流电源的电动势和内电阻，电源甲的电动势大约为 4.5V，内阻 大约为 1.5Ω；电源乙的电动势大约为 1.5V，内阻大约为 1Ω。由于实验室条件有限，除了导 线，开关外，实验室还能提供如下器材： A、量程为 3V 的理想电压表 V B、量程为 0.6A 的电流表 1A ； C、量程为 3A 的电流表 2A D、阻值为 4.0Ω的定值电阻 1R E、阻值为 100Ω的定值电阻 2R F、最大阻值为 10，Ω的滑动变阻器 3R G、最大阻值为 100Ω的滑动变阻器 4R （1）选择电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器等器材，采用如图甲所示电路测量电源甲 的电动势和内电阻，在数据处理过程中，分别以电流表的示数 I 和电压表的示数 U 为横坐标 和纵坐标，经过计算机拟合得到如图乙所示的 U-I 图像，U 和 I 的单位分别为 V 和 A，拟合公 式为 U=-5.6I+4.4；根据上述实验结果，请你判断，在实验中定值电阻选择的是_______（填 D 或者 E），电流表选择的是__________（填 B 或者 C），滑动变阻器选择的是________（填 F 或者 G） （2）为了简便快捷地测量电源乙的电动势和内电阻，选择电压表，定值电阻等器材，采用如 图丙所示电路 ①定值电阻应该选择___________（填 D 或者 E） ②实验中，首先将 1k 闭合， 2k 断开，电压表示数为 1.48V，然后将 1k 、 2k 均闭合，电压表示 数为 1.23V，则电源乙的电动势 E=____________V；内阻 r=________________Ω（该空结果保 留 2 位有效数字） 【答案】（1）D、B、F（2）①D②E=1.48V、 0.81 【思维提升】测定电源的电动势和内电阻是高中阶段电学实验考查的重点，是近几年各地高 考题目的出题热点，本题突出了对于实验原理、仪器选择及 U-I 图象处理等多方面内容的考 查，题目层次源于课本，凸显能力，体现创新意识，侧重于对实验能力的考查 【例 10】在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材： A．待测电阻 R，阻值约为 10Ω左右 B．电压表 Vl，量程 6V，内阻约 2kΩ C．电压表 V2，量程 15V，内阻约 10kΩ D．电流表 Al，量程 0.6A，内阻约 0.2Ω E．电流表 A2，量程 3A，内阻约 0.02Ω F．电源：电动势 E=12V G．滑动变阻器 l，最大阻值 10Ω，最大电流为 2A H．滑动变阻器 2，最大阻值 50Ω，最大电流为 0.2A I．导线、电键若干 ①为了较精确测量电阻阻值，除 A、F、I 以外，还要在上述器材中选出该实验所用器材 （填器材前面的字母代号）。 ②在虚线框内画出该实验电路图。 【答案】①BDG ②外接、分压电路 【思维提升】此题是伏安法测电阻；关键是掌握器材的选择及电路的选择方法；器材的选取要根 据三点原则：安全；准确；方便。即在保证不超程的情况下尽量选小量程电表，仪器的使用要便 于操作；当待测电阻阻值较小时用安培表外接电路；当滑动变阻器阻值较小时一般用分压电路. 第四部分 基础练+测 1．【西藏日喀则地区第一高级中学 2016 届高三 10 月月考理科综合物理试题】电池的内阻很 小，不便于直接测量，某探究小组的同学将一只 2.5Ω的保护电阻 0R 与电池串联后再用电流 表和电压表测量电池的电动势和内阻，实验电路如图 1 所示 ①按电路原理图把实物电路补充完整 ②实验中测定出额下列数据 请根据数据在图 2 中坐标图上画出 I-U 图像，连线时，有一组数据是弃之不用的，原因是 _______________________________________________________ ③由 I-U 图像得出电池的电动势为_____V，内阻为________Ω 【答案】①②数据存在严重错误③如图所示③ 1.5VE  ， 0.50 【解析】 试题分析：①对照电路图连线即可，要注意电表的极性，如图所示 考点：测量电源电动势和内阻实验 【名师点睛】测定电源的电动势和内电阻是高中阶段电学实验考查的重点，是近几年各地高 考题目的出题热点，本题突出了对于实验原理、仪器选择及 U-I 图象处理等多方面内容的考 查，题目层次源于课本，凸显能力，体现创新意识，侧重于对实验能力的考查 2．【黑龙江省牡丹江市第一高级中学 2016 届高三上学期期中考试物理试题】为了测量一节干 电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表 1：量程 0～0.6 A，内阻 r=0.3Ω C．电流表 2：量程 0～0.6 A，内阻约为 0.1Ω D．电压表 1：量程 0～3 V，内阻未知 E．电压表 2：量程 0～15 V，内阻未知 F．滑动变阻器 1：0～10Ω，2 A G．滑动变阻器 2：0～100Ω，1 A H．开关、导线若干 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）在上述器材中请选择适当的器材：__________（填写选项前的字母）； （2）实验电路图应选择下图中的__________（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，则干电池的电动势 E ＝_______V，内电阻 r＝__________Ω。 【答案】（1）ABDFH；（2）甲；（3）1.5V，0.7Ω 考点：测量一节干电池的电动势和内阻。 【名师点睛】此题是考查了测量干电池的电动势和内阻的实验；关键是搞清实验的原理、注 意事项以及器材的选项、误差等问题；本题中由于电流表内阻会引起误差，故选择阻值已知 的电流表，注意在最后求解电源内阻时要减去电表的内阻. 3．【2016•重庆市一中高三上期中】（9 分）某学习小组探究一小灯泡在不同电压下的功率大小， 实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接. （1）实验要求滑动变阻器的滑片从左向右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请 按此要求用笔划线代替导线在图中完成余下导线的连接； （2）实验测得的数据如下表记录： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电压 U（V） 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 电流 I（A） 0 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 请将剩余两个点描在图乙的坐标图中，并画出小灯泡的伏安特性曲线； （3）根据所画伏安特性曲线判断： ①将该灯泡直接接在一电动势为 3V、内阻为 1Ω的电源两端，小灯泡的功率为 W；（结果保留 两位小数） ②将只相同的小灯泡并联后，与①中电源、以及一定值电阻 R0=0.25Ω串联成闭合回路，可使 灯泡消耗的总功率最大，最大值约为 W.（结果保留两位小数） 【答案】（1）连线如下图；（2）作图如下 ；（3）①1.25（1.25～1.30）; ② 3 ，1.80 （3）①在灯泡 U-I 图象中作出电源的 U-I 图象如图所示：由图示图象可知，灯泡两端电压 U=2.5V，通过灯泡的电流 I=0.5A，灯泡功率：P=UI=2.5×0.5=1.25W. 考点：本题考查描绘小电珠的伏安特性曲线．。 【名师点睛】本题考查了连接实物电路图、作图象、求灯泡功率，要掌握应用描点法作图的 方法；应用图象法处理实验数据是处理实验数据常用的方法，掌握应用图象法处理实验数据 的方法． 4．【2016•广东省广州六中、广雅中学、执信中学等六校高三第一次联考】（9分）（1）某研究 小组的同学为了测量某一电阻RX的阻值，甲同学先用多用电表进行粗测。使用多用电表欧姆挡 时，将选择开关调到欧姆挡“×10”档位并调零，测量时发现指针向右偏转角度太大，这时 他应该：先将选择开关换成欧姆挡的“______”档位，将红、黑表笔短接，再进行，使指针 指在欧姆刻度的“0”处；再次测量电阻RX的阻值时，指针在刻度盘上停留的位置如图9所示， 则所测量的值为Ω。 （2）为进一步精确测量该电阻，实验台上摆放有以下器材： A.电流表（量程 15mA，内阻约 100Ω） B.电流表（量程 0.6A，内阻约 0.5Ω） C.电阻箱（最大电阻 99.99Ω） D.电阻箱（最大电阻 999.9Ω） E.电源（电动势 3V，内阻 0.8Ω） F.单刀单掷开关 2 只 G.导线若干 乙同学设计的电路图如图 10 所示，现按照如下实验步骤完成实验： ①调节电阻箱，使电阻箱有合适的阻值 R1，仅闭合 S1，使电流表有较大的偏转且读数为 I； ②调节电阻箱，保持开关 S1 闭合，开关 S2 闭合，再次调节电阻箱的阻值为 R2，使电流表读数 仍为 I。 a.根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择（填器材前字母） b.根据实验步骤可知，待测电阻 Rx=（用题目所给测量数据表示）。 图 11 图 10 15 10 图 9 （3）利用以上实验电路，闭合 S2 调节电阻箱 R，可测量出电流表的内阻 RA，丙同学通过调节 电阻箱 R，读出多组 R 和 I 值，作出了 1 RI  图像如图 11 所示。若图像中纵轴截距为 1A-1，则 电流表内阻 RA=Ω。 【答案】（1）×1，欧姆调零，12;（2）A ，R2-R1；（3）2. 2 考点：本题考查伏安法测电阻. 【名师点睛】本题考查测量电阻的实验，要注意正确根据题意明确实验原理；然后根据所对 应的物理规律分析求解即可；对于图象分析问题，要注意根据物理规律确定公式，结合图象 的性质分析斜率以及截距的意义． 5．【贵州省遵义市航天高级中学 2016 届高三上学期第三次模拟考试理科综合试题】某学习小 组的同学拟探究小灯泡 L 的伏安特性曲线，可供选用的器材如下： 小灯泡 L，规格“4.0V．0.7A”； 电流表 A1，量程 3A，内阻约为 0.1Ω; 电流表 A2，量程 0.6A，内阻 r2=0.2Ω; 电压表 V，量程 3V，内阻 rV=9kΩ； 标准电阻 R1，阻值 1Ω； 标准电阻 R2，阻值 3kΩ; 滑动变阻器 R，阻值范围 O~ 10Ω，； 学生电源 E，电动势 6V，内阻不计； 开关 S 及导线若干。 ①甲同学设计了如图 1 所示的电路来进行测量，当通过 L 的电流为 0.46A 时，电压表的示数 如图 2 所示，请问读数________V，此时 L 的电阻为__________Ω。 ②乙同学又设计了如图 3 所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在 L 上的 电压值是____________V。 ③学习小组认为要想更准确地描绘出 L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你 在乙同学的基础上利用所供器材，在图 4 所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上 标明所选器材代号。 【答案】① 2.30，5②4③见下图中的答图 1 或答图 2。（3 分） （3）首先电流表 1A 的量程太大，误差太大，应使用电流表 2A ，而 2A 的量程小于小灯泡的额 定电流，所以需要将电流表的量程增大，所以给电流表 A2 并联一个分流电阻，实验电路图如 图 1 或图 2 所示 考点：描绘小灯泡伏安特性曲线实验 【名师点睛】在分析电学实验时，仪器的选择非常重要，对电表读数时要先确定电表量程的 分度值，读数时视线要与电表刻度线垂直；应用串联电路特点即可求出灯泡两端电压 6．【唐山一中 2015 年高考仿真试卷】指针式多用表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列 问题： （1）在使用多用电表测量时，若选择开关拨至“25mA”挡，指针的位置如图（a）所示，则 测量结果为_____ mA。 （2）多用电表测未知电阻阻值的电路如图（b）所示，电池的电动势为 E、内阻为 r， R0 为调 零电阻，Rg 为表头内阻，电路中电流 I 与待测电阻的阻值 Rx 关系图像如图（c）所示，则该图 像的函数关系式为 I=_____________________； （3）下列根据图（c）中 I-Rx 图线做出的解释或判断中正确的是（ ） A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大 B．欧姆表调零的实质是通过调节 R0 使 Rx=0 时电路中的电流 I=Ig C．Rx 越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏 D．测量中，当 Rx 的阻值为图（c）中的 R2 时，指针位于表盘中央位置的左侧 （4）根据图线可知该电池的电动势 E=__________． 【答案】（1）11.5；（2） xRR EI  1 或 xg g RIE IEI   ；（3）BCD；（4） 1RIE g 。 （a） 50 （3）欧姆表盘是由电流表示电阻，根据闭合电路的欧姆定律可知电阻越大电流越小，表盘上 电流左小右大，电阻应是左大右小，故 A 错误；由（2）可知当 0xR 时， 0RRr EI g  ， 调节 R0，使回路中电流为 Ig，也就是说此时将多用电表两表笔短接，回路中电流为 Ig，表明 外接电阻为零，故 B 正确；由 xRR EI  1 可知，Rx 由 0→R1→2R1→3R1→4R1→……逐渐变化时， 电流 I 的变化为 5432 gggg g IIIII  ……，可见 Rx 越小，相同的电阻变化量对应的电 流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，故 C 正确；R1 位中值电阻，指针正对表盘正中央， R2>R1，欧姆表示数左大右小，因此当阻值为 R2 时，指针位于表盘中央位置的左侧，故 D 正确。 （4）由（2）已知， )( 0RRrIE gg  且 01 RRrR g  ，故 1RIE g 。 7．【河南省南阳市一中2012级高三春期第三次模拟考试】为精确测量额定电压为3V的某电阻R 的阻值，某同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻．他将红黑表笔分别插入“+”、“一” 插孔中，将选择开关置于“×1”档位置，然后将红、黑表笔短接调零，此后测阻值时发现指 针偏转角度较小（如图甲所示）。试问： （1）为减小读数误差，该同学应将选择开关置于“”位置。 （2）再将红、黑表笔短接，此时发现指针并未指到右边的“0Ω”处（如图乙所示），那么他 该调节旋钮直至指针指在“0Ω”处再继续实验，结果看到指针指在如图丙所示位置。 （3）现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材： A．灵敏电流表 G（量程 200μA，内阻 300Ω） B．电流表 A（量程 0.6A，内阻约 0.3Ω） C．电压表 V1（量程 3.0V，内阻约 3kΩ） D．电压表 V2（量程 15.0V，内阻约 5kΩ） E．滑动变阻器 R1（最大阻值为 10Ω） F．最大阻值为 99.99Ω的电阻箱 R2 G．电源 E（电动势 4V，内阻可忽略） H．电键、导线若干。 为了尽可能提高测量精确度，除电源、电键、待测电阻 R、导线以外还应选择的最恰当器材（只 需填器材前面的字母）有。 请在下面的方框中画出你设计的电路图。 【答案】（1） ×10 ；（2）欧姆调零；（3）A C E F；电路如图； 8．【海南省文昌中学 2014—2015 学年度第二学期物理试题】用下列器材组装成一个电路，既 能测量出电池组的电动势 E 和内阻 r，又能同时描绘灯泡的伏安特性曲线。 A．电压表 V1（量程 6V、内阻很大） B．电压表 V2（量程 3V、内阻很大） C．电流表 A（量程 3A、内阻很小） D．滑动变阻器 R（最大阻值 10Ω） E．小灯泡（2A、5W） F．电池组（电动势 E、内阻 r） G．开关一只，导线若干 （1）某同学设计的实验电路图如下图，实验时，调节滑动变阻器的滑动片向右，则电压表 V1 的示数，则电压表 V2 的示数。（选填“变大”、“变小”或“不变”） （2）每一次操作后，同时记录电流表 A、电压表 V1 和电压表 V2 的示数，组成两个坐标点（I， U1）、（I，U2），标到 U—I 坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图所示，则电池 组的电动势 E＝V、内阻 r＝Ω。（结果保留两位．．有效数字） （3）在 U—I 坐标中两条图线在 P 点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为Ω，电池组 的效率为（结果保留两位．．有效数字）。 【答案】（1）变小、变大；（2）4.5 ；1.0 ；（3）0 ；56%； 9．【陕西省西工大附中 2015 届高三下学期三模考试】图示为多用表的不完整的示意图，图中 还显示出了表内的电源 E1 和表内的调零电阻 R0。被测电路由未知电阻 Rx 和电池 E2 串联构成。 ⑴. 现欲测阻值大约为一千多欧姆的未知电阻 Rx 的阻值，请完善以下测量步骤： ①.甲、乙两测试表笔中，甲表笔应是 （填“红”或“黑”）表笔； ②. 测电阻的倍率选择“×100Ω”，将甲、乙两表笔短接，调节调零电阻 R0，使表针指到表 盘刻度的最 （填“左”或“右”）端； ③.在测试表笔乙已接触被测电路右端的前提下（见图），测试表笔甲应接触被测电路中的 （填“a”或“b”）点； ④.若测试表笔甲接触的位置正确，此时表针恰好指在图示的虚线位置，则被测电阻 Rx 的阻值 为 Ω。 ⑵.已知图中电源 E1 的电动势为 4.5V，电源 E2 的电动势为 1.5V（不计其内阻）。若测电阻 Rx 时，测试表笔甲在 a、b 两个触点中连接了错误的触点，那么，表针的电阻示数将比真实值 （填“偏大”或“偏小”），其示数应为 Ω。 【答案】⑴.①.红，②.右，③.b，④.1500；⑵. 偏小，700 10．【江西省高安中学 2015 届高三命题中心模拟押题】有一根细而均匀的导电材料样品（如 图 a 所示），截面为同心圆环（如图 b 所示），此样品长 L 约为 3cm，电阻约为 100Ω，已知这 种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无法直接测量，现提供以下实验器材： A．20 等分刻度的游标卡尺 B．螺旋测微器 C．电流表 A1（量程 50mA，内阻 r1=100Ω，） D．电流表 A2（量程 l00mA，内阻 r2 大约为 40Ω，） E．电流表 A3（量程 3A．内阻 r3 大约为 0.1Ω） F．滑动变阻器 R（0～10Ω，额定电流 2A） G．直流电源 E（12V，内阻不计） H．导电材料样品 Rx（长 L 约为 3cm，电阻 Rx 约为 100Ω，） I．开关一只，导线若干 请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径 d 的实验方案，回答下列问题： （1）用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数 L= mm;用螺旋测微器测得该样品的 外径如图乙所示，其示数 D=____mm. （2）请选择合适的仪器，画出最佳实验电路图，并标明所选器材。 （3）实验中要测量的物理量有：（同时用文字和符号说明）．然后用已知物理量的符号和测 量量的符号来表示样品的内径 d= 。 【答案】（1）30.40mm 3.206-3.208mm （2）见右图 （3）电流表 A1 读数 I1，电流表 A2 读数 I2  2 12 1 1 4 L I Id D I r     【解析】 （1）游标卡尺读数为 L=30mm+8×0.05mm=30.40mm，螺旋测微器测得该样品的外径 d=3mm+20.7×0.01mm=3.207mm. 2）题中中没有给电压表，而且三个电流表中， 3A 电流表的量程太大，无法应用， 2A 电流表 的满偏电流大 11．【浙江省杭州第二中学 2015 届高三仿真考理科综合试题】在“描绘小灯泡的伏安特性曲 线”的实验中，小灯泡的规格为 “3.8V 0.3A”，除了开关、导线外，还有如下器材： 电压表 V： 量程 0～5V，内阻约 5k  电流表 A1：量程 0～500mA，内阻约 0.5 电流表 A2：量程 0～100 mA，内阻约 4  滑动变阻器 R1：最大阻值 10 ，额定电流 2.0A 滑动变阻器 R2：最大阻值 100 ，额定电流 1.0A 直流电源 E：电动势约 6V，内阻约 0.5 （1）上述器材中，电流表应选，滑动变阻器应选．（填器材符号） （2）某同学已连接如图甲所示的电路，在闭合开关前，检查发现有一处不当之处，请指出并 说明如何改正．． （3）不当之处改正后，在电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零，闭合开关后， 发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则 断路的导线为（用图中给出的导线符号表示）． （4）通过实验得出了小灯泡的 I-U 图线如图乙，可知在小灯泡上的电压为 2.0V 时，小灯泡 的电阻是  ． （5）如果把该小灯泡直接接在电动势是 2V、内阻是 8  的电源上组成闭合回路，则通过小灯 泡的电流为 A 【答案】（1） 1A 1R （2）开关闭合前，滑动触头应在左端（3）c（4）8（5）0.16 12．【吉林省实验中学 2016 届高三上学期第一次模拟理科综合试题】某同学利用多用电表欧 姆挡测某未知电阻的阻值，他将开关置于×1 挡位，指针示数如图，若想更准确一些，下面操 作正确的步骤顺序是（填序号） A. 将两表笔短接进行欧姆调零 B. 将两表笔短接进行机械调零 C. 将开关置于×1k 挡 D. 将开关置于×100 挡 E. 将两表笔接未知电阻两端，待指针稳定后读数. 【答案】DAE 考点：本题考查了多用电表的使用方法。 【名师点睛】本题较易。多用电表的使用方法属于高中必须掌握内容，本题要掌握欧姆表的 使用方法，明确要选择合适的档位并每次换档后要首先进行欧姆调零，欧姆表指针示数与挡 位的乘积是欧姆表示数。即电阻＝示数×倍率，指针偏角过小就是示数太大，须换成较大倍 率。 13．【浙江省嘉兴市第一中学 2016 届高三上学期期中考试物理试题】电源的效率η定义为外 电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线 如图所示，图中 U 为路端电压，I 为干路电流，a、b 为图线上的两点，相应状态下电源的效 率分别为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb 的值分别为 A． 4 1 4 3、 B． 3 2 3 1、 C． 2 1 2 1、 D． 3 1 3 2、 【答案】D 【解析】 试题分析：解：电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比． E U IE IU P P  内 外 ．E 为电源的总电压（即电动势），在 U-I 图象中，纵轴截距表示电动势， 根据图象可知： EU a 3 2 ， EU b 3 1 ，则 Ea 3 2 ， Eb 3 1 ．故 A、B、C 错误，D 正确． 考点：闭合电路欧姆定律；测定电源的电动势和内阻． 【名师点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律、测定电源的电动势和内阻。属于中等难度 的题目。解决本题的关键知道电源的效率也等于外电压与电动势之比，以及会正确理解 U-I 图象，并从中读出电源电动势和外电压． 14．【浙江省嘉兴市第一中学 2016 届高三上学期期中考试物理试题】甲同学采用如图甲所示 的电路测定电源的电动势和内电阻。提供的器材：电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）及滑 动变阻器 R、电键 S、导线。实验电路如图甲所示。 （1）连好电路后，当该同学闭合电键 S，发现电流表示数为 0，电压表示数不为 0。检查各接 线柱均未接错，接触良好，且电路未发生短路；他用多用电表的电压档检查电路，把两表笔 分别接 bc 和、de 时，示数均为 0，把两表笔接 cd 时，示数与电压表示数相同，由此可推断 故障是：_________________。 （2）排除故障后，该同学顺利完成实验数据的测量，如下表所示。并根据数据在空白的坐标 纸上，作出图所示的 U—I 图线，该图存在多处不妥之处，请指出。（指出两处不妥之处）。 ，。 （3）为了在实验中保护电流表和调节电阻时电压表、电流表的示数变化均明显，乙同学对甲 同学的实验进行改进，设计了如图丙所示的电路，丙电路中电阻 R0 应该选取下列备选电阻的 哪一个?。A．1Ω B．5Ω C．10Ω D．20Ω 【答案】（1）滑动变阻器断路；（2）U 的坐标选择不当，U、I 的坐标上没有标明单位；（3） B I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 U/V 2.93 2.87 2.85 2.77 2.75 2.70 （3）保护电阻 R0 应大约为 6.0 3 0 R Ω=5Ω，所以 B 选项正确； 考点：测定电源的电动势和内阻 【名师点睛】本题主要考查了测定电源的电动势和内阻。属于中等难度的题目。本题考查测 定电动势和内电阻的图象和数据处理，要明确该实验的原理和步骤．用电压表测电路时，若 示数为零，则说明所接部分没有断路；若有示数则说明所接部分内出现了断路。 15．【吉林省长春外国语学校 2016 届高三上学期第一次质量检测物理试题】（1）某实验小组 在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝直径以及电流表、电压表的读数 如图甲、乙、丙所示，则金属丝的直径的读数是__________． （2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 0～10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约 20kΩ．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势 E=4.5V，内阻很小．则 图丁电路图中__________（填电路图下方的字母代号）电路为本次实验应当采用的最佳电 路．但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏__________．（填“大”或“小”） （3）若已知实验所用的电流表内阻的准确值 RA 是已知的，那么准确测量金属丝电阻 Rr 的最佳 电路应是图丁中的__________电路（填电路图下的字母代号）．此时测得电流为 I、电压为 U， 则金属丝电阻 Rr=__________（用题中字母代号表示）． 【答案】（1）0.881mm；0.42A；2.25V；（2） A；小；（3） U I − RA （3）因已知电流表准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻；故应选 B 电路；待 测电阻及电流表总电阻 UR I  ，则待测电阻 RX=R-RA= U I − RA 考点：测定金属电阻率 【名师点睛】此题考查了测定金属电阻率的实验；能根据各种仪器的原理及读数方法进行读 数，注意估读；对于电学实验一定不要单纯靠记忆去解决问题，一定要在理解的基础之上， 灵活运用欧姆定律及串并联的相关知识求解. 16．【广西省柳州铁路第一中学 2016 届高三上学期 10 月月考理综试题】某多用电表内欧姆 挡“×1”的内部电路图如图所示，小明同学将电阻箱和电压表 V 并联后接在两表笔 a、b 上， 欲用图示的电路测量多用电表内部的电阻 r（远小于电压表 V 的内阻）和电池的电动势 E。实 验的主要步骤为： （1）表笔 a 为________（填“红表笔”或“黑表笔”）。将选择开关转至欧姆挡“×1”，将红 黑表笔短接，调节________，使指针指在_______（填“左”或“右”）侧零刻度处。 （2）改变电阻箱 R 的阻值，分别读出 6 组电压表和电阻箱的示数 U、R，将 1 1 U R 、 的值算出并 记录在表格中，请将第 3、5 组数据的对应点在坐标纸上补充标出，并作出 1 1 U R  图线。 组数 1 2 3 4 5 6 R 100.0 50.0 25.0 16.7 12.5 9.1 1 R 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.11 U 1.20 0.95 0.74 0.60 0.50 0.40 1 U 0.83 1.05 1.35 1.68 2.00 2.50 （3）根据图线得到电动势 E= ____________V，内电阻 r= ________Ω。（结果保留三位有效 数字） （4）由于电压表的分流作用，多用电表内部电池的电动势的测量值比真实值______（填“大” 或“小”）。 【答案】（1）a；调零旋钮（或调 R0）；右（2）如图所示（3）1.43（1.45～1.41）；23.4（22.9～ 23.9）（4）小 考点：测量电池内阻和电动势实验 【名师点睛】测定电源的电动势和内电阻是高中阶段电学实验考查的重点，是近几年各地高 考题目的出题热点，本题突出了对于实验原理、仪器选择及 U-I 图象处理等多方面内容的考 查，题目层次源于课本，凸显能力，体现创新意识，侧重于对实验能力的考查