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专题八 第25课时 电学实验(2)——以闭合电路欧姆定律为核心的实验课件PPT
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这是一份专题八 第25课时 电学实验(2)——以闭合电路欧姆定律为核心的实验课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了命题角度，专题强化练，高考预测，高考题型1，2伏阻法和安阻法，答案见解析图a，答案见解析图c，开关未断开，电阻箱阻值为零，答案见解析图等内容，欢迎下载使用。
第25课时 电学实验(2)——以闭合电路 欧姆定律为核心的实验
(1)电源电动势和内阻的测量；(2)多用电表的原理及使用.
高考题型1 电源电动势和内阻的测量
高考题型2 多用电表的原理及使用
测量电源电动势和内阻的方法及误差分析(1)伏安法
电源电动势和内阻的测量
例1 (2020·山东卷·14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；定值电阻R1(阻值2 Ω)；定值电阻R2(阻值5 Ω)；开关一个，导线若干.
(1)该小组按照图1甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________.(单选，填正确答案标号) A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表内阻较小
解析 电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于干电池内阻，选项B正确.
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示.请根据实验数据，回答以下问题：①图2中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像.
解析 根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示.
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”).
由于2 Ω
解析 先画出原理图，如图(b)，然后依据原理图将各仪器依次连接起来，如图(c).
例2 (2018·江苏卷·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图4所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处____________；________________.
解析 在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全.
由图像可计算出该干电池的电动势为___________________V；内阻为_________________Ω.
1.34(1.30～1.44均可)
1.2(1.0～1.4均可)
解析 根据闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r)
描点连线后图像如图所示.根据图像可知r＝1.2 Ω.图像的斜率为电动势E，
(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图6所示，则该干电池的电动势应为_____V；内阻应为________Ω.
1.34 1.0
解析 根据欧姆定律，得电流表的内阻
该干电池的内阻应为r′＝r－rA＝1.0 Ω
例3 (2021·辽宁营口市高三期末)某同学为测量一节新干电池的电动势和内阻，根据实验室提供的器材，设计了如图7所示的电路，其中R0是阻值大约为几欧姆的定值电阻，S3为单刀双掷开关.
(1)实验开始前，先将电阻箱接入电路的电阻值调节到适当大的值，断开开关S2，将S3合向a，再将开关S1闭合，记录电压表的示数为U1，电阻箱接入电路的电阻为R1＝20 Ω；再闭合开关S2，调节电阻箱接入电路的阻值，当电压表的示数再次为U1时，电阻箱接入电路的阻值改变了5 Ω，则定值电阻R0＝________ Ω；
解析 闭合开关S2，电路中的电阻减小，电流增大，外电压减小，电压表的示数变小，应将电阻箱接入电路的电阻增大，因此当电压表的示数再次为U1时，由题意知，电阻箱接入电路的电阻为25 Ω，则定值电阻为R0＝R2－R1＝5 Ω
(3)由于电压表不是理想电压表，本次实验中电动势的测量值和真实值之间关系E测________E真(填“>”“＝”或“＜”).
1.欧姆表内部构造和原理(1)欧姆表内部电路简化如图9.
(2)多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律.
②当红、黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝ ，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出.③由于I与R是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处.当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝ ，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻.
2.多用电表的读数及使用(1)电流的流向电流从多用电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，即“红进黑出”.(2)“机械零点”与“欧姆零点”“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.
(3)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，应使指针位于表盘中间附近，若指针偏角过大，则说明所测电阻偏小，应换用小倍率.(4)使用欧姆表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，读数之后要乘以倍率.
例4 (2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA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15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度.可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，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10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”).
解析 由题知当两表笔间接入15 kΩ的电阻时，电流表示数为50 μA，
代入数据解得R＝900 Ω，所以滑动变阻器选择R1.
(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11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________、________.
45 5
(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12所示，则电阻箱接入的阻值为________ Ω.
解析 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处.题图中电阻箱读数为35 000.0 Ω.
例5 (2017·全国卷Ⅲ·23)图13(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 μA，内阻为480 Ω.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 Ω挡.
解析 当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑表笔相连接.
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)表笔相连接.
(2)关于R6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
解析 在使用多用电表之前，调整表头指针定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；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，选项B正确；
使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误.
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.
160 880
解析 根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 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)
1.10 kΩ 2.95 V
解析 若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.47 mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95 V.
1.(2021·山东济宁市高三一模)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻.实验室提供以下器材：电压表：V(量程3 V，内阻RV约为10 kΩ)电流表：G(量程3 mA，内阻RG＝50 Ω)滑动变阻器：R(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)定值电阻：R0＝0.25 Ω开关S和导线若干.
该同学设计出如图14甲所示的实验电路图，实验过程中，该同学记录了多组电压表和电流表G的示数U、G，根据数据在坐标系中作出U－G图像如图乙所示.
(1)该同学将电流表G与定值电阻R0并联，实际上是进行了电表的改装，则改装后的电流表的量程是________ A；(结果保留一位有效数字)
(2)根据图乙可求出该干电池的电动势E＝_____ V(结果保留三位有效数字)，该干电池的内阻r＝________ Ω(结果保留两位有效数字).
解析 根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，结合题图乙可求出该干电池的电动势为纵轴截距E＝1.48 V
2.(2021·湖北宜昌市高三联考)小明想利用多用电表和一粗细均匀的铅笔芯测一节干电池的电动势和内电阻，实验步骤如下：(1)将多用电表调至欧姆“×1”挡，调零后，测量该铅笔芯的电阻，指针指示如图15甲所示，则该铅笔芯的电阻R为____ Ω；(2)将多用电表调至合适的直流电流挡(该挡内阻较小)，按如图乙连接电路；(3)用刻度尺测得铅笔芯连入电路的总长度为L；
解析 铅笔芯的电阻R＝8.0×1 Ω＝8.0 Ω
(4)多次改变铅笔芯接入电路中PN的长度x，并记录相对应的电表读数；(5)在坐标纸上画出 －x图像如图丙所示，已知该图像的斜率为k，纵轴截距为b，由图像可知，该干电池的电动势E＝_______，内电阻r＝_______；(本问结果均用题中所给字母表示)
所以该方法测得的干电池的电动势等于真实值，测得的内电阻大于真实值，产生的原因是电流表的分压作用.
(6)若不考虑测量中的偶然误差，从实验原理上看，该方法测得的干电池的电动势________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测得的内电阻______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，产生的原因是_________________.
1.(2021·福建厦门市一模)电话手表越来越受儿童的青睐，某同学要测某品牌电话手表的电池的电动势和内阻，设计了如图1甲所示的电路，电路中R0为定值电阻，阻值大小为0.5 Ω.
(1)请按图甲所示的电路图完成图乙中实物图的连接；
解析 根据题图甲连接电路如图所示
解析 为了让电流由最小值开始调节，滑动变阻器的滑片开始时应滑到左端.
(2)闭合开关S前，应先将滑动变阻器的滑片移到______(填“左”或“右”)端；
解析 最小分度值为0.1 V，故电压表的读数为2.40 V.
(3)实验过程中，若某次电压表的示数如图丙所示，则该示数为_____ V；
(4)闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表U和电流表I的示数，作出U－I图像如图丁所示，则电池的电动势E＝___________________ V(结果保留三位有效数字)，电池的内阻r＝__________________ Ω(结果保留两位有效数字).
2.91(2.91～2.94
0.92(0.90～0.96均可)
解析 根据闭合电路欧姆定律可知U＝E－I(R0＋r)由题图丁的纵轴截距可知，电池的电动势为E＝2.91 V
2.(2021·广东广州市一模)某同学为了制作一个简易台灯：先将电源、开关、小灯泡和滑动变阻器连成图2甲所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡达到合适亮度；然后用图乙所示的多用电表测量滑动变阻器接入电路的阻值，以便用定值电阻代替滑动变阻器完成制作.请完成相关实验步骤(多用电表已机械调零，小灯泡仍在发光)：
(1)预估：根据滑动变阻器的最大阻值及滑片位置，估计接入电路的阻值约20 Ω；(2)选挡：将______(选填“K”“S”或“T”)旋转到________位置；
解析 选挡：因电阻约为20 Ω，则将选择开关K旋转到×1位置；
(3)调零：将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，短接红、黑表笔，旋转_____(选填“K”“S”或“T”)，使指针_________________________；
解析 调零：将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，短接红、黑表笔，旋转T，使指针对准欧姆“0”(零)刻度线；
(4)测量：①__________________________________________；
解析 测量：断开电路开关(或将滑动变阻器从电路中拆离)；
动变阻器从电路中拆离)
②将黑表笔与滑动变阻器金属杆上的接线柱接触，红表笔与滑动变阻器的接线柱_____(选填“a”“b”“c”或“d”)接触.多用电表的指针位置如图丙，其读数为__________________ Ω.
18.0(17.9～18.2均可)
解析 将黑表笔与滑动变阻器金属杆上的接线柱接触，红表笔与滑动变阻器的接线柱a接触.多用电表的指针位置如题图丙，其读数为18.0 Ω.
3.(2021·河北唐山市一模)新能源汽车是汽车发展的主流方向，如图3(a)为车载动力电池组中一块电池，其技术参数是额定容量约120 Ah，额定电压约3.3 V，内阻约0.03 Ω.现有一块该型号的旧电池，某研究小组用如图(b)所示电路测量该电池的电动势和内阻，其中电流表量程为100 mA、内阻为9 Ω；定值电阻R0＝1 Ω.测得的数据如下表所示.
(1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是_________________；
解析 实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是扩大电流表的量程；
(2)利用测得的数据在图4坐标纸上作出R和 的图像，其中I表示干路电流；
即量程扩大10倍，则5次试验对应的干路电流I分别为1 A、0.5 A、0.34 A、0.25 A、0.2 A，则画出R－ 图像如图
(3)由R－ 图像可知，该电池的电动势E＝____________________ V，内阻r＝________________ Ω.(结果均保留两位有效数字)
3.3(3.2～3.4均可)
2.0(1.8～2.2均可)
4.(2021·山东德州市一模)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器.请回答下列问题：(1)使用多用电表粗测电阻时，将选择开关拨至欧姆挡“×10”挡，经正确操作后，指针指在图5甲中的a位置，为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡________(选填“×1”或“×100”)挡；若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两端时，指针指在图甲中的b位置，则待测电阻约为________ Ω.
解析 选择开关拨至欧姆挡“×10”挡，由题图甲a位置所示可知，指针偏角很大，说明电阻值偏小，倍率挡选择偏大，则为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡“×1”挡；待测电阻为：20×1 Ω＝20 Ω；
(2)图乙是该多用电表欧姆挡内部电路示意图，选择“×1k”挡测量某二极管的阻值，指针指在图甲中的c位置，则与A表笔相连的是二极管的________(选填“正极”或“负极”).
解析 该欧姆表的两只表笔中，B表笔内部接电源的正极，在外部电路，电路从B表笔到二极管再到A表笔，指针指在题图甲中的c位置，电阻特别大，相当于断路，则二极管是反向接入电路，则B表笔接二极管负极，A表笔接二极管正极；
(3)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω进行标度的，若该欧姆表中的表头G满偏电流为1 mA、内阻为10 Ω，变阻器R0的阻值范围为0～3 000 Ω，由于电池老化，当电池电动势下降到1.4 V、内阻增大到5 Ω时，欧姆表仍可调零，则调零后R0接入电路的电阻将变____(选填“大”或“小”).
解析 电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω时，调零电阻：
电池的电动势下降到1.4 V、内阻增大到5 Ω时调零电阻：
则调零后R0接入电路的电阻将变小.
5.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室提供了下列实验器材：A.干电池两节，每节电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆B.电压表V1、V2，量程均为0～3 V，内阻约 为3 kΩC.电流表，量程为0～0.6 A，内阻小于1 ΩD.定值电阻R0，阻值为5 ΩE.滑动变阻器R，最大阻值为20 ΩF.开关和导线若干
两位同学分别选用了上述部分实验器材设计了甲、乙两种实验电路.(1)一同学利用如图6甲所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1、I数据，并画出U1－I图像，求出电动势和内阻.这种方案测得的电动势和内阻均偏小，产生该误差的原因是____________，这种误差属于________(填“系统误差”或“偶然误差”).
解析 误差主要来源于电压表的分流作用，使流过内阻的电流不等于流过电流表的电流，这种误差属于系统设计方面的误差，因此属于系统误差.
(2)另一同学利用如图乙所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1和U2的数据，描绘出U1－U2图像如图丙所示，图线斜率为k，在纵轴上的截距为a，则电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(均用k、a、R0表示)
6.(2021·全国乙卷·23)一实验小组利用图7(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω).图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9 Ω；S为开关.按电路图连接电路.完成下列填空：
(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选_____Ω(填“5.0”或“15.0”)；(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
解析 为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电压表满偏电压大，当电压表满偏时有
代入数据解得R＋r＝9.5 Ω，故R>7.5 Ω因此电阻箱接入电路的电阻值选15.0 Ω.
解析 由闭合回路的欧姆定律可得
(5)通过图(b)可得E＝________V(保留2位小数)，r＝________Ω(保留1位小数)；
延长图线，得到图线与纵轴的交点为0.85 V－1，
代入可得E≈1.55 V，r≈1.0 Ω.
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E′，由此产生的误差为 ×100%＝________%.
解析 如果电压表为理想电压表，则可有
第25课时 电学实验(2)——以闭合电路 欧姆定律为核心的实验
(1)电源电动势和内阻的测量；(2)多用电表的原理及使用.
高考题型1 电源电动势和内阻的测量
高考题型2 多用电表的原理及使用
测量电源电动势和内阻的方法及误差分析(1)伏安法
电源电动势和内阻的测量
例1 (2020·山东卷·14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；定值电阻R1(阻值2 Ω)；定值电阻R2(阻值5 Ω)；开关一个，导线若干.
(1)该小组按照图1甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________.(单选，填正确答案标号) A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表内阻较小
解析 电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于干电池内阻，选项B正确.
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示.请根据实验数据，回答以下问题：①图2中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像.
解析 根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示.
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”).
由于2 Ω
解析 先画出原理图，如图(b)，然后依据原理图将各仪器依次连接起来，如图(c).
例2 (2018·江苏卷·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图4所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处____________；________________.
解析 在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全.
由图像可计算出该干电池的电动势为___________________V；内阻为_________________Ω.
1.34(1.30～1.44均可)
1.2(1.0～1.4均可)
解析 根据闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r)
描点连线后图像如图所示.根据图像可知r＝1.2 Ω.图像的斜率为电动势E，
(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图6所示，则该干电池的电动势应为_____V；内阻应为________Ω.
1.34 1.0
解析 根据欧姆定律，得电流表的内阻
该干电池的内阻应为r′＝r－rA＝1.0 Ω
例3 (2021·辽宁营口市高三期末)某同学为测量一节新干电池的电动势和内阻，根据实验室提供的器材，设计了如图7所示的电路，其中R0是阻值大约为几欧姆的定值电阻，S3为单刀双掷开关.
(1)实验开始前，先将电阻箱接入电路的电阻值调节到适当大的值，断开开关S2，将S3合向a，再将开关S1闭合，记录电压表的示数为U1，电阻箱接入电路的电阻为R1＝20 Ω；再闭合开关S2，调节电阻箱接入电路的阻值，当电压表的示数再次为U1时，电阻箱接入电路的阻值改变了5 Ω，则定值电阻R0＝________ Ω；
解析 闭合开关S2，电路中的电阻减小，电流增大，外电压减小，电压表的示数变小，应将电阻箱接入电路的电阻增大，因此当电压表的示数再次为U1时，由题意知，电阻箱接入电路的电阻为25 Ω，则定值电阻为R0＝R2－R1＝5 Ω
(3)由于电压表不是理想电压表，本次实验中电动势的测量值和真实值之间关系E测________E真(填“>”“＝”或“＜”).
1.欧姆表内部构造和原理(1)欧姆表内部电路简化如图9.
(2)多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律.
②当红、黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝ ，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出.③由于I与R是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处.当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝ ，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻.
2.多用电表的读数及使用(1)电流的流向电流从多用电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，即“红进黑出”.(2)“机械零点”与“欧姆零点”“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.
(3)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，应使指针位于表盘中间附近，若指针偏角过大，则说明所测电阻偏小，应换用小倍率.(4)使用欧姆表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，读数之后要乘以倍率.
例4 (2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA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15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度.可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，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10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”).
解析 由题知当两表笔间接入15 kΩ的电阻时，电流表示数为50 μA，
代入数据解得R＝900 Ω，所以滑动变阻器选择R1.
(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11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________、________.
45 5
(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12所示，则电阻箱接入的阻值为________ Ω.
解析 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处.题图中电阻箱读数为35 000.0 Ω.
例5 (2017·全国卷Ⅲ·23)图13(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 μA，内阻为480 Ω.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 Ω挡.
解析 当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑表笔相连接.
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)表笔相连接.
(2)关于R6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
解析 在使用多用电表之前，调整表头指针定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；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，选项B正确；
使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误.
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.
160 880
解析 根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 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)
1.10 kΩ 2.95 V
解析 若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.47 mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95 V.
1.(2021·山东济宁市高三一模)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻.实验室提供以下器材：电压表：V(量程3 V，内阻RV约为10 kΩ)电流表：G(量程3 mA，内阻RG＝50 Ω)滑动变阻器：R(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)定值电阻：R0＝0.25 Ω开关S和导线若干.
该同学设计出如图14甲所示的实验电路图，实验过程中，该同学记录了多组电压表和电流表G的示数U、G，根据数据在坐标系中作出U－G图像如图乙所示.
(1)该同学将电流表G与定值电阻R0并联，实际上是进行了电表的改装，则改装后的电流表的量程是________ A；(结果保留一位有效数字)
(2)根据图乙可求出该干电池的电动势E＝_____ V(结果保留三位有效数字)，该干电池的内阻r＝________ Ω(结果保留两位有效数字).
解析 根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，结合题图乙可求出该干电池的电动势为纵轴截距E＝1.48 V
2.(2021·湖北宜昌市高三联考)小明想利用多用电表和一粗细均匀的铅笔芯测一节干电池的电动势和内电阻，实验步骤如下：(1)将多用电表调至欧姆“×1”挡，调零后，测量该铅笔芯的电阻，指针指示如图15甲所示，则该铅笔芯的电阻R为____ Ω；(2)将多用电表调至合适的直流电流挡(该挡内阻较小)，按如图乙连接电路；(3)用刻度尺测得铅笔芯连入电路的总长度为L；
解析 铅笔芯的电阻R＝8.0×1 Ω＝8.0 Ω
(4)多次改变铅笔芯接入电路中PN的长度x，并记录相对应的电表读数；(5)在坐标纸上画出 －x图像如图丙所示，已知该图像的斜率为k，纵轴截距为b，由图像可知，该干电池的电动势E＝_______，内电阻r＝_______；(本问结果均用题中所给字母表示)
所以该方法测得的干电池的电动势等于真实值，测得的内电阻大于真实值，产生的原因是电流表的分压作用.
(6)若不考虑测量中的偶然误差，从实验原理上看，该方法测得的干电池的电动势________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测得的内电阻______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，产生的原因是_________________.
1.(2021·福建厦门市一模)电话手表越来越受儿童的青睐，某同学要测某品牌电话手表的电池的电动势和内阻，设计了如图1甲所示的电路，电路中R0为定值电阻，阻值大小为0.5 Ω.
(1)请按图甲所示的电路图完成图乙中实物图的连接；
解析 根据题图甲连接电路如图所示
解析 为了让电流由最小值开始调节，滑动变阻器的滑片开始时应滑到左端.
(2)闭合开关S前，应先将滑动变阻器的滑片移到______(填“左”或“右”)端；
解析 最小分度值为0.1 V，故电压表的读数为2.40 V.
(3)实验过程中，若某次电压表的示数如图丙所示，则该示数为_____ V；
(4)闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表U和电流表I的示数，作出U－I图像如图丁所示，则电池的电动势E＝___________________ V(结果保留三位有效数字)，电池的内阻r＝__________________ Ω(结果保留两位有效数字).
2.91(2.91～2.94
0.92(0.90～0.96均可)
解析 根据闭合电路欧姆定律可知U＝E－I(R0＋r)由题图丁的纵轴截距可知，电池的电动势为E＝2.91 V
2.(2021·广东广州市一模)某同学为了制作一个简易台灯：先将电源、开关、小灯泡和滑动变阻器连成图2甲所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡达到合适亮度；然后用图乙所示的多用电表测量滑动变阻器接入电路的阻值，以便用定值电阻代替滑动变阻器完成制作.请完成相关实验步骤(多用电表已机械调零，小灯泡仍在发光)：
(1)预估：根据滑动变阻器的最大阻值及滑片位置，估计接入电路的阻值约20 Ω；(2)选挡：将______(选填“K”“S”或“T”)旋转到________位置；
解析 选挡：因电阻约为20 Ω，则将选择开关K旋转到×1位置；
(3)调零：将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，短接红、黑表笔，旋转_____(选填“K”“S”或“T”)，使指针_________________________；
解析 调零：将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，短接红、黑表笔，旋转T，使指针对准欧姆“0”(零)刻度线；
(4)测量：①__________________________________________；
解析 测量：断开电路开关(或将滑动变阻器从电路中拆离)；
动变阻器从电路中拆离)
②将黑表笔与滑动变阻器金属杆上的接线柱接触，红表笔与滑动变阻器的接线柱_____(选填“a”“b”“c”或“d”)接触.多用电表的指针位置如图丙，其读数为__________________ Ω.
18.0(17.9～18.2均可)
解析 将黑表笔与滑动变阻器金属杆上的接线柱接触，红表笔与滑动变阻器的接线柱a接触.多用电表的指针位置如题图丙，其读数为18.0 Ω.
3.(2021·河北唐山市一模)新能源汽车是汽车发展的主流方向，如图3(a)为车载动力电池组中一块电池，其技术参数是额定容量约120 Ah，额定电压约3.3 V，内阻约0.03 Ω.现有一块该型号的旧电池，某研究小组用如图(b)所示电路测量该电池的电动势和内阻，其中电流表量程为100 mA、内阻为9 Ω；定值电阻R0＝1 Ω.测得的数据如下表所示.
(1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是_________________；
解析 实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是扩大电流表的量程；
(2)利用测得的数据在图4坐标纸上作出R和 的图像，其中I表示干路电流；
即量程扩大10倍，则5次试验对应的干路电流I分别为1 A、0.5 A、0.34 A、0.25 A、0.2 A，则画出R－ 图像如图
(3)由R－ 图像可知，该电池的电动势E＝____________________ V，内阻r＝________________ Ω.(结果均保留两位有效数字)
3.3(3.2～3.4均可)
2.0(1.8～2.2均可)
4.(2021·山东德州市一模)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器.请回答下列问题：(1)使用多用电表粗测电阻时，将选择开关拨至欧姆挡“×10”挡，经正确操作后，指针指在图5甲中的a位置，为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡________(选填“×1”或“×100”)挡；若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两端时，指针指在图甲中的b位置，则待测电阻约为________ Ω.
解析 选择开关拨至欧姆挡“×10”挡，由题图甲a位置所示可知，指针偏角很大，说明电阻值偏小，倍率挡选择偏大，则为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡“×1”挡；待测电阻为：20×1 Ω＝20 Ω；
(2)图乙是该多用电表欧姆挡内部电路示意图，选择“×1k”挡测量某二极管的阻值，指针指在图甲中的c位置，则与A表笔相连的是二极管的________(选填“正极”或“负极”).
解析 该欧姆表的两只表笔中，B表笔内部接电源的正极，在外部电路，电路从B表笔到二极管再到A表笔，指针指在题图甲中的c位置，电阻特别大，相当于断路，则二极管是反向接入电路，则B表笔接二极管负极，A表笔接二极管正极；
(3)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω进行标度的，若该欧姆表中的表头G满偏电流为1 mA、内阻为10 Ω，变阻器R0的阻值范围为0～3 000 Ω，由于电池老化，当电池电动势下降到1.4 V、内阻增大到5 Ω时，欧姆表仍可调零，则调零后R0接入电路的电阻将变____(选填“大”或“小”).
解析 电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω时，调零电阻：
电池的电动势下降到1.4 V、内阻增大到5 Ω时调零电阻：
则调零后R0接入电路的电阻将变小.
5.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室提供了下列实验器材：A.干电池两节，每节电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆B.电压表V1、V2，量程均为0～3 V，内阻约 为3 kΩC.电流表，量程为0～0.6 A，内阻小于1 ΩD.定值电阻R0，阻值为5 ΩE.滑动变阻器R，最大阻值为20 ΩF.开关和导线若干
两位同学分别选用了上述部分实验器材设计了甲、乙两种实验电路.(1)一同学利用如图6甲所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1、I数据，并画出U1－I图像，求出电动势和内阻.这种方案测得的电动势和内阻均偏小，产生该误差的原因是____________，这种误差属于________(填“系统误差”或“偶然误差”).
解析 误差主要来源于电压表的分流作用，使流过内阻的电流不等于流过电流表的电流，这种误差属于系统设计方面的误差，因此属于系统误差.
(2)另一同学利用如图乙所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1和U2的数据，描绘出U1－U2图像如图丙所示，图线斜率为k，在纵轴上的截距为a，则电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(均用k、a、R0表示)
6.(2021·全国乙卷·23)一实验小组利用图7(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω).图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9 Ω；S为开关.按电路图连接电路.完成下列填空：
(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选_____Ω(填“5.0”或“15.0”)；(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
解析 为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电压表满偏电压大，当电压表满偏时有
代入数据解得R＋r＝9.5 Ω，故R>7.5 Ω因此电阻箱接入电路的电阻值选15.0 Ω.
解析 由闭合回路的欧姆定律可得
(5)通过图(b)可得E＝________V(保留2位小数)，r＝________Ω(保留1位小数)；
延长图线，得到图线与纵轴的交点为0.85 V－1，
代入可得E≈1.55 V，r≈1.0 Ω.
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E′，由此产生的误差为 ×100%＝________%.
解析 如果电压表为理想电压表，则可有
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