专题19　电学实验-高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(江苏专用)

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专题19 电学实验
【命题规律】
命题角度
（1）基本仪器的读数；
（2）伏安法测电阻、测定金属的电阻率；
（3）电阻测量的创新方案．
（4）电源电动势和内阻的测量；
（5）多用电表的原理及使用．
【知识荟萃】
★考向一、基本仪器的读数
基本仪器读数
1．游标卡尺的原理和读数
（1）原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.
（2）读数：由主尺读出整毫米数l0，从游标尺上读出与主尺上某一刻度对齐的刻度线n，则测量值（mm）＝（l0＋n×精确度）mm.注意：①游标卡尺的精确度一般为游标尺上总刻度数的倒数．②游标卡尺不需要估读．
2.螺旋测微器的原理和读数
（1）原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5 mm，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．
（2）读数：测量值（mm）＝固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度数（估读一位）×0.01（mm）．
3．电流表和电压表的读数和选用
（1）电表读数
（2）电表的选用
根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般取满偏的eq \f(1,3)～eq \f(2,3)左右），以减少实验误差．
★考向二、 伏安法测电阻、测定金属的电阻率
1．电流表内、外接的选择
（1）两种接法的比较
（2）两种接法的选择
①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内偏大，小外偏小”．
②临界值计算法
Rxeq \r(RVRA)时，用电流表内接法．
③实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
2．滑动变阻器分压式与限流式接法的选择
（1）“以小控大用分压，相差无几用限流”
①当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器．
②当采用限流式接法时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器．
（2）必须采用分压式接法的三种情况：①要求电压从零开始变化；②滑动变阻器阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式接法不能获取有区分度的多组数据．
★考向三、电阻测量的创新方案
测量电阻创新方案对比
★考向四、电源电动势和内阻的测量
测量电源电动势和内阻的方法及误差分析
（1）伏安法
（2）伏阻法和安阻法
★考向五、多用电表的原理及使用
1．欧姆表内部构造和原理
（1）欧姆表内部电路简化如图.
（2）多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律．
①红、黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有Ig＝eq \f(E,Rg＋R＋r)；
②当红、黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝eq \f(E,Rg＋R＋r＋Rx)，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＝eq \f(Ig,2)，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．
【经典例题】
【例题1】在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中。
（1）下图中，代表电流传感器，代表电压传感器，为变阻器，为定值电阻。则下面各电路图中，图________是最合理正确实验电路图。
（2）某次实验得到的电源的图线，其拟合方程为可得，该电源的电动势________，内阻________。
（3）根据实验测得的该电源的、数据，若令，，则通过计算机拟合得出图线如图所示，则图线最高点点的坐标________，________。（结果均保留两位有效数字）
【答案】 c
【解析】
（1）测电源的电动势和内阻，需要测量路端电压和干路电流，定值电阻是为了保护电路，开关应该接入干路中，故电路图选c；
（2）根据闭合电路欧姆定律可知
电源的图线，其拟合方程为
可得
，
（3） 若令
，
由此可知图线表示电源输出功率随外电阻变化图线，根据
当R=r时，输出功率达到最大值
故图线最高点坐标
，
【例题2】在“测量金属丝的电阻率”时，某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝（接入电路的长度为50.00cm，电阻约几欧），电压表V（0～3V，内阻约2kΩ；0～15V，内阻约15kΩ），电流表A（0～3A，内阻约0.01Ω；0～0.6A，内阻约0.05Ω），滑动变阻器R（0～10Ω，0.6A），干电池两节，导线若干。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，读数应为_________mm；
（2）请用笔画线代替导线，在图乙中完成实物电路的连接_________；
（3）实验中，调节滑动变阻器，记录到的电压表和电流表的示数如表所示，请在图丙中作出U一I图线_____；
（4）进一步分析，可得金属丝的电阻率ρ=___________Ω·m（结果保留两位有效数字）；
（5）测得的电阻率比真实值偏大可能原因有___________。
A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大
B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大
C．电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大
D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小
【答案】 0.400
AB
【解析】
（1）螺旋测微器读数为
（2）两节干电池的电动势大约3V，所以电压表的量程选择0～3V的，通过滑动变阻器的最大电流为0.6A，所以电流表量程选择0～0.6A的，且根据题意可知
所以电流表采用外接法，滑动变阻器选用限流式接法，则实验的电路图为
（3）图线如图所示
（4）由图可知，图线的斜率大约为5.0，则金属丝的电阻为
根据电阻定律有
（5）A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大会导致测得的电阻率偏大，A正确；
B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大会导致测得的电阻率偏大，B正确；
C．由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻测量值偏小，则电阻率测量值会偏小，C错误；
D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小，这与结果的精确度无关，D错误。
故选AB。
【例题3】一只电流表的表盘刻度清晰，但刻度值污损。某同学要测量其内阻，除了待测电流表之外，实验室提供的器材如下：
A．电压表V（量程为3V）
B．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为1A）
C．滑动变阻器R2（最大阻值为500Ω，额定电流为1A）
D．电阻箱R＇（0~999.9Ω）
E．电源（电动势约为9V，内阻约为1Ω）
F．开关一个、导线若干
（1）如果采用图1所示的实验电路，应选用滑动变阻器______（选填“R1”或“R2”）；闭合开关S前，应将图1中滑动变阻器的滑片调至______（选填“a”或“b”）端；
（2）请用笔画线代替导线，将图2中电路连接完整______；
（3）闭合开关S，调节滑动变阻器和电阻箱接入电路的阻值，使电流表指针满偏，记录电压表的读数U和电阻箱的阻值R＇。重复上述操作，进行多次实验，记录多组实验数据如下表所示，请在图3中绘出U-R＇图像______，由图像可得电流表的量程为______A，内阻为______Ω；（结果保留两位有效数字）
（4）如果上述待测电表是一只满偏电流小于1μA的高灵敏检流计，其内阻约为300Ω，再提供两只标准电阻Ra=1Ω、Rb=9999Ω，要测量检流计内电阻和满偏电流，请你对上述电路图1进行改进，补全右侧虚线框内电路图，并标明Ra、R______。
【答案】 R1 a 0.60（0.57～0.63） 2.0（1.9～2.1）
【解析】
（1）因实验中滑动变阻器采用的是分压式接法，为了操作方便应选择最大阻值较小的滑动变阻器R1；
闭合开关前，为了保证电表安全，应将滑动变阻器R1的滑片置于图中的a端，使测量电路处于短接状态；
（2）电路连接如下图
（3）在坐标系中描点连线，如图
由于每次实验均使电流表指针满偏，则有
可得
结合图像可知
由图像知，当时，，代入可得
（4）需将高灵敏检流计量程扩大，同时需串联电阻进行保护，电路图如图
【例题4】一学习小组要用伏安法尽量准确地描绘一个标有“3V，1.5W”的小灯泡的I – U图线，现有下列器材供选用：
A．电源E（电动势3V，内阻较小）
B．开关一个、导线若干
C．滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流为1A）
D．电压表V1（0~6V，内阻约10kΩ）
E.电压表V2（0~3V，内阻约为3kΩ）
F.电流表A1（量程300 mA、内阻约为5Ω）
G.电流表A2（量程600 mA、内阻约为1Ω）
（1）实验中需用到的仪器有___________（用字母序号表示）；
（2）实验要求能够实现在0 – 3V的范围内对小灯泡的电压进行测量，请在实验电路图（a）中将实物连线补充完整；___________
（3）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（b）所示，由实验曲线可求得小灯泡电压为2.0 V时的小灯泡的实际功率为___________W，若将该小灯泡直接接在电动势E=3V、内电阻r=10 Ω的电源两端，则小灯泡的电阻为___________Ω。（结果均保留3位有效数字）
【答案】 ABCEG 0.480 6.22（6.11-6.32）
【解析】
（1）由题意可知，小灯泡的额定电压为3V，因此电压表选择量程为0~3V即可；
小灯泡的额定电流为
电流表选择量程为0~600 mA即可；
因此实验中需用到的仪器有ABCEG；
（2）实验要求电压从零开始调节，因此滑动变阻器采用分压式接法；
有上可知，，同时灯泡的电阻估算为
由于灯泡电阻较小，故电流表采用外接法，以减小误差；
实验电路图如图所示；
（3） 由实验曲线可求得小灯泡电压为2.0 V时，流经小灯泡的电流为240mA，则小灯泡的实际功率为
若将该小灯泡直接接在电动势E=3V、内电阻r=10 Ω的电源两端，由闭合电路欧姆定律可得
代入数据可得：；在图乙中画出直线，如图所示。
与灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为（1.15V，185mA），所以小灯泡的实际电阻为
【精选习题】
1．图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
（1）若电路中电阻箱的示数如图乙所示，其阻值为___________Ω。
（2）虚线框内为用毫安表改装成电流表的电路，已知：毫安表内阻为10Ω、满偏电流为100mA，若阻值为2.5Ω，则改装后电流表的量程为___________mA。
（3）实验步骤如下：
①将滑动变阻器R的滑片移到___________端（选填“左”或“右”）；
②闭合开关S，将电阻箱阻值由图乙阻值调为2.5Ω，操作正确的是___________（选填选项前序号）；
A．先将“10档”中3调至0，再将“1档”调至2，“0.1档”调至5
B．先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0
③多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数U和毫安表的示数I。某次测量时毫安表的示数如图丙所示，其读数为___________mA；
④以U为纵坐标，I为横坐标，作出图象如图丁所示；
根据图象求得电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。
【答案】 30.0 500 左 B 58 1.46（1.45~1.47） 0.40（0.39~0.41）
【解析】
（1）电阻箱阻值为
（2）改装后电流表的量程为
（3）为防止电路中电流过大，烧坏电流表，闭合开关前应将滑动变阻器R的滑片移到最大阻值处，即移到左端；
为防止电阻箱短路，电阻箱操作时应先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0，故选B。
毫安表量程为100mA，由图示毫安表表盘可知，其分度值为2mA，示数为58mA；
改装后的电流表内阻为
根据改装原理可知，实际电流为电流表读数的5倍，由闭合电路欧姆定律可知
由图可知，电源的电动势
则电源内阻为
2．某研究性学习小组测量电阻的阻值过程如下
（1）用多用电表的欧姆挡粗测电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过小，因此需选择__________（选填“k”或“”）倍率的电阻档，换挡后应重新____________（选填“欧姆”或“机械”）调零，测量时多用电表的示数如图所示，测量结果为________
（2）为了精确地测量待测电阻的阻值，实验室提供了下列器材：
A．电流表（量程为，内阻）
B．电流表（量程为1.5mA，内阻）
C．滑动变阻器R（；额定电流1A）
D．定值电阻
E.定值电阻
F.电源（电动势V，内阻约2）
G.开关S、导线若干
①要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大，从而可测量多组实验数据，请将设计好的电路图画在虚线框中（要标出器材的符号）。（ ）
②按正确的电路连接，闭合开关，记录电流表、的示数、，移动滑动变阻器的滑片，记录多组数据，并做出图线如图所示，则待测电阻________（结果要保留3位有效数字）。
【答案】 欧姆
【解析】
（1）用多用电表的欧姆挡粗测电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过小，则电阻太大，其读数太大误差太大，要减小读数需选择大倍率的挡位所以选择倍率的电阻档。
换挡后，欧姆表内阻发生变化，所以应重新进行欧姆调零。
测量电阻为：19。
（2）①由于滑动变阻器阻值比待测电阻阻值小的多，所以控制电路采用分压式电路，由于采用伏安法测电阻，但没有电压表，所以用内阻已知的电流表来改装成电压表，则需要串联一个大电阻，由于电源的电动势为3.0V，所以选择定值电阻，利用安安法测电阻有
采用这种方法测电阻时系统没有误差，则采用外接法，实验电路图如图所示
②根据安安法测电阻有
代入数据整理得
由图像可得

解得
3．为准确测量电源的电动势和内电阻，实验室提供有下列器材：
灵敏电流计G（内阻约为50 Ω）；
电压表V（0～3 V，内阻约为10 kΩ）；
电阻箱R1（0～9 999 Ω）；
滑动变阻器R2（0～100 Ω，1.5 A）；
旧干电池一节；
导线开关若干。
（1） 某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图甲所示，测得电压表示数为2 V，灵敏电流计示数为4 mA，电阻箱旋钮位置如图乙所示，则灵敏电流计内阻为______；
（2） 该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍。调节好后连接成如图丙所示的电路测量干电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出几组电压表和电流计的示数如下表，请在图丁所示的坐标系中选择合理的标度，作出对应的U-IG图线；______
（3）由作出的U-IG图线求得干电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω；
（4）本实验测出的电源电动势与真实值相比______ （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】 45 1.4 15.5 相等
【解析】
（1）由图乙所示电阻箱可知，电阻箱示数为
由欧姆定律可得
电流计内阻为
（3）由图示电源U−I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.4，电源电动势E=1.4V，电流表内阻
图象斜率
电源内阻
（4） 根据丙图可知
由此可知通过电源的电流是安培表测得的电流10倍，电压表没有起到分流作用，因此本实验测出的电源电动势与真实值相等。
4．某同学要测量一均匀新材料制成的导体的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量导体的直径．测量过程中，当测微螺杆靠近导体，改用如图所示的部件______（选填“”、“B”、“C”或“D”），直到听到“喀喀”的声音停止旋转。从图中的示数可读出导体的直径为____；
（2）用多用电表的电阻“”挡测此导体的电阻。先将红表笔和黑表笔直接接触，调节____，使指针指向“”，再将红表笔和黑表笔与导体两端接触，表盘的示数如图，则导体的阻值约为____。
（3）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下：
待测导体电阻
电流表（量程，内阻约）
电流表（量程，内阻约）
电压表（量程，内阻约）
电压表（量程，内阻约）
直流电源（电动势，内阻不计）
滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流）
滑动变阻器（阻值范围，允许通过的最大电流）
开关导线若干
为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学选择器材、设计了如图的电路，试指出3处不妥之处：
①________；
②________；
③________。
【答案】 B 0.410 欧姆调零旋钮 120 滑动变阻器采用限流接法 电流表选用A1 电流表采用内接法
【解析】
（1）读数前应先旋紧B，使读数固定不变；
螺旋测微器的固定刻度为0mm，可动刻度为
41.0×0.01mm=0.410mm
所以最终读数为
0mm+0.410mm=0.410mm
（2）欧姆表使用前一定要欧姆调零，即红黑表笔直接接触后，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0Ω”；
欧姆表读数=倍率×表盘读数，即
R=10×12Ω=120Ω
（3） ①为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，所以滑动变阻器采用限流接法而没有采用分压接法，这是错误的；
②电动势，则电流
所以电流表选用A1而没有选择A2这是错误的；
③电压表内阻较大，应采用外接法，所以图中采用内接法而没有采用外接法，这是错误的。
5．实际电流表有内阻，测量电流表G1的内阻r1采用如图甲所示的电路，可供选择的器材如下：
① 待测电流表G1：量程为0~5mA，内阻约为300Ω
② 电流表G2：量程为0~10mA，内阻约为40Ω
③ 定值电阻R1：阻值为10Ω
④ 定值电阻R2：阻值为200Ω
⑤ 滑动变阻器R3：阻值范围为0~1000 Ω
⑥ 滑动变阻器R4：阻值范围为0~20Ω
⑦ 干电池E：电动势约为1.5V，内阻很小
⑧ 电键S及导线若干
（1）定值电阻R0应选________，滑动变阻器R应选________（在空格内填写序号）。
（2）实验步骤如下：
① 按电路图连接电路（为电路安全，先将滑动变阻器滑片P调到左端）；
② 闭合电键S，移动滑片P至某一位置，记录G1和G2的读数，分别记为I1和I2；
③ 多次移动滑动触头，记录各次G1和G2的读数I1和I2；
④ 以I1为纵坐标，I2为横坐标，作出相应图线，如图乙所示。
⑤ 根据I1-I2图线的斜率k及定值电阻R0，得到待测电流表G1的内阻表达式为r1=________（用k、R0表示）。
（3）用G1表改装成如图丙的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程的挡位，1、2两个挡位为电流表挡位，量程分别为300mA和100mA。
① 关于此多用表，下列说法正确的是________。
A．当转换开关S旋到位置4时，是电阻挡
B．当转换开关S旋到位置6时，是电压挡
C．转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大
D．A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔
② 当把转换开关S旋到位置3，在AB之间接90Ω电阻时，表头G1指针刚好在半偏处，在AB之间接30Ω电阻时，指针在电流满偏值的处，则E的电动势为________。
【答案】 ④ ⑥ ABD 9.0V
【解析】
（1） 由于待测电流表G1量程远小于电流表G2的量程，根据欧姆定律可知应将与待测电流表内阻接近的定值电阻R2并联才行，所以定值电阻应选④；
由于变阻器采用分压式接法时，变阻器的全电阻应选调节比较方便的，所以应选择阻值小的变阻器⑥；
（2） 根据欧姆定律有
整理得
可得
解得
（3）① A．根据多用电表的工作原理可知，转换开关S接4时与内部电池相连接，应是欧姆表即是电阻档，所以A正确；
B．当转换开关S接6时，与内部电池断开，表头与外部的定值电阻串联，电压量程扩大，是电压挡，B正确；
C．根据串联电阻的分压规律可知，转换开关旋到5的量程应比旋到6的量程小，所以C错误；
D．根据通过电流表的电流方向与指针偏转方向的关系可知，红表笔应与欧姆表内部电池的负极相连，黑表笔应与内部电池的正极相连，所以A表笔应是红表笔，B应是黑表笔，D正确。
故选ABD。
② 根据闭合电路的欧姆定律有，在AB之间接90Ω电阻时有
在AB之间接30Ω电阻时有
联立解得
开关S旋到位置3时，此时电流表的量程为100mA，则E的电动势为
6．电学实验中可将电源E1与电源E2及灵敏电流计G连成如图甲所示的电路，若G的示数为0，说明此时两电源的电动势相等.小明根据这一原理，设计了如图乙所示的电路测量待测电源C的电动势，其中A为内阻可忽略的工作电源，B为电动势恒定的标准电源，B的电动势为EB。
（1）为保护灵敏电流计，开关闭合前，滑动变阻器R3的滑片应处在最______端（选填“左”或“右”）；
（2）下列实验操作步骤，正确的顺序是______；
①开关S2置于2处
②将开关S2置于1处，闭合开关S1、S3
③保持流过R1、R2的电流不变，调节R1、R2，使的R3阻值为0时，G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1测、R2测
④将R1和R2的阻值调至最大
⑤调节R1、R2，使R3阻值为0时，G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1标、R2标
（3）在步骤③中，为保持流过R1和R2的电流不变，调整R1、R2时需要使R1测、R2测与R1标、R2标满足的关系是______；
（4）待测电源C的电动势EC=______（用题中所给物理量符号表示）；
（5）若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势测量值相比于上述方案结果______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。
【答案】 左 ④②⑤①③ 不变
【解析】
（1）在开关闭合前，R3接入的阻值应为最大，保护G，则触头应在最左端。
（2）实验操作中正确的顺序为④②⑤①③。
（3）改用待测电源替换标准电源的位置，其前提条件是工作电源A所在电路电流I要保持不变，电源A的输出电压固定不变，采取的措施是使R1标与R2标的阻值之和为某一固定阻值，使R1测和R2测的阻值之和也为该固定阻值，即
（4）根据部分电路欧姆定律，有
可知，当满足
有
（5）若考虑工作电源内阻，则有
因之前有
考虑到了工作电源内阻后，则有
故整理后依旧为
故测量值不变。
7．某实验小组测量约十几欧的电阻Rx的阻值。
（1）先用多用电表粗测Rx的阻值。将选择开关旋到“×1”电阻挡，红黑两表笔短接，调节图甲中___________（选填“A”、“B”或“C”），发现指针最大偏角位置如图乙所示，同学们认为此现象可能是表内电池电动势减小造成的。取出多用电表内的电池（标称的电动势为9V），用直流电压10V挡测得该电池两端的电压为7.1V。
（2）为较准确测出该电池的电动势E和电阻Rx的阻值，实验器材如下：
A．电流表A（量程0.6A，内阻约0.2Ω）
B．电压表V（量程3V，内阻为3.0kΩ）
C．定值电阻R0（阻值6.0kΩ）
D．滑动变阻器R1
E.滑动变阻器R2
F.开关S、导线若干
用图丙所示的电路进行实验，将R2的滑片移至最右端，R1的滑片移至最左端，闭合开关S，接下来的正确操作顺序___________
①将R1的滑片移至最右端
②将R2的滑片移至最左端
③改变R1的阻值，读出多组电压表U和电流表I的示数
④改变R2的阻值，读出多组电压表U和电流表I的示数
（3）该组同学在测量电阻Rx阻值的过程中，电压表示数U和相应电流表示数I记录如下表。请根据表中数据在图丁中作出U-I图线___________
由图线可知，电阻Rx的阻值为___________Ω（结果保留两位有效数字）
（4）上述实验中，电压表的内阻对电阻Rx的测量结果___________影响，电流表的内阻对电池电动势的测量结果___________影响（均选填“有”或“无”）。
【答案】 C ④①②③ 15 有 无
【解析】
（1）欧姆调零时，两表笔短接后，应调节欧姆调零旋钮，即图中的C。
（2）由前面的操作可知，先测量电源电动势，所以接下来通过改变R2的阻值，读出多组电压表U和电流表I的示数，作图即可得到电源电动势；为了电路安全，先将R1的滑片移至最右端，然后将R2的滑片移至最左端，再改变R1的阻值，来测量Rx的阻值。故操作顺序为④①②③。
（3）图像为
电阻Rx的电压为电压表读数的3倍，所以阻值为
（4）因为电压表分流导致电流表测量结果偏大，所以电压表的内阻对电阻Rx的测量结果有影响。
测电动势时，利用图像的纵截距表示电源电动势，此时电流表示数为零，电压表测出了此时的真实路端电压，所以电流表内阻对测量电动势没有影响。
8．某同学测量一根长直电阻丝的电阻率。按图1所示的电路用等效替代方法测出一段电阻丝的电阻∶导线Ⅰ和Ⅱ先按图1中的实线连接，后按图1中的虚线连接在上述两种情形下，当电流计G的示数为零时导线I和Ⅱ中无电流流过，电压，则，由此可测得P1P2段的电阻为R0。R0的阻值已知，P1P2的长度通过固定在电阻丝旁的刻度尺读出。
（1）待测电阻丝的总电阻约20Ω，若有两种阻值的定值电阻∶①10Ω；②30Ω，实验中R0应选用____________
（2）根据图1中实线的电路，请用笔画线代替导线，将滑动变阻器连入图2所示的实物电路。（ ）
（3）按图1中实线连接好电路后，闭合开关S1和S2，接下来的正确操作顺序是____________。
①将导线Ⅰ连接在B上
②记下P1位置在刻度尺上的读数
③记下P2位置在刻度尺上的读数
④调节滑动变阻器的触头，使G的示数为零
⑤改变导线Ⅱ连接在电阻丝上的位置，使G的示数为零
（4）该同学多次更换定值电阻R0重复上述实验。当R0=15Ω时，记下P1的读数为70.00cm，P2的读数为20.00cm。用螺旋测微器测得电阻丝的直径，并计算出电阻丝的横截面积为0.500mm2。由此求得电阻丝的电阻率ρ=____________Ω·m。
（5）小明同学认为与教材中“测量金属丝的电阻率”的实验方法相比，上述实验测得电阻的误差更小。你是否同意他的观点？请简要说明理由。（ ）
【答案】 ① ②④①⑤③（或④②①⑤③） 1.5×10-5 同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大
【解析】
（1）由于
则
所以实验中R0应选用①10Ω。
（2）实线的电路，如图所示
（3）先连接导线Ⅰ在C点，调节滑动变阻器使G的示数为零，或者先记下P1位置在刻度尺上的读数，接着将导线Ⅰ连接在B上，改变导线Ⅱ连接在电阻丝上的位置，使G的示数为零，最后记下P2位置在刻度尺上的读数。则正确操作顺序是②④①⑤③（或④②①⑤③）。
（4）由于
则
根据
则有
。
（5）同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大，该方法采用了等效替代的方法减小的电表内阻导致的误差问题。
9．某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像。
（1）为使电源向电容器充电，应将开关S与_______（填“1” 或“2”）端相连；
（2）在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的 _________；
（3）图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同。根据图像估算电容器在t0~2t0时间内，释放电荷量的表达式为_______（用I0、t0表示）。
（4）图丁中实线是实验得到的放电时的I-t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小变阻箱R的阻值，则得到的I-t图线是图丁中的_________（选填“①”、“②”或“③”），理由是________。
【答案】 1 A 或 ② 电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短
【解析】
（1）为使电源向电容器充电，电容器应与电源连接，故应将开关S与 “1”端相连；
（2）充电过程中电容器C两端电压逐渐增大，充电电流I随时间t应逐渐较小至零，故电流I随时间t的图像可能是图乙中的 A，故A正确。
故选A。
（3）根据图象的含义，因
I−t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为I0t0，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为8个或7个，所以释放的电荷量是
或
（4）应该是②，理由是：电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。
10．合金材料的电阻率都比较大，某同学按如下步骤测量一合金丝的电阻率。实验操作如下：
（1）用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置测量金属丝的直径，结果都如图甲所示，则该金属丝的直径为_____ mm。
（2）按图乙连接测量电路，将滑动变阻器置于最大值，闭合开关，移动滑动变阻器，发现电压表读数有读数，而电流表读数总为零，已知电流表、电压表以及待测金属丝都是完好的，则电路故障为导线___断路（用图中导线编号表示）。
（3）排除电路故障后，改变滑动头在金属丝上的位置，测出金属丝长度l和接入电路的电阻Rx如下表：
请根据表中的数据，在图丙方格纸上作出Rx–l图象。（ ）
（4）根据图象及金属丝的直径，计算该合金丝电阻率ρ=_____Ω·m（保留二位有效数字）。
（5）采用上述测量电路和数据处理方法，电表内阻对合金丝电阻率测量的影响为______（填“使结果偏大”、“使结果偏小”、“对结果无影响”）。
【答案】 0.379、0.380或者0.381 a或c 8.5×10-6~9.9×10-6 对结果无影响
【解析】
（1）由图甲所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0mm，可动刻度示数为
38.0×0.01mm=0.380mm
螺旋测微器示数，即金属丝的直径为
0mm+0.380mm=0.380mm
（2）根据题意可知，电流表无读数，说明是电流表所在支路断路，则是a或者c导线断路。
（3） Rx-l图象如图所示
（4）根据电路图可知Rx和l的关系为
所以Rx-l图象的斜率为
代入数据解得
（5）应用图象法处理实验数据，求解电阻率时是采用的图线的斜率，电流表内阻对结果无影响。
11．（1）如图甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为：I=________；（调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示）
（2）I﹣Rx的关系图象如图乙所示，由图象判断下列说法正确的是_____；
A．指针偏角越小，测量的误差越小
B．欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流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的阻值为图乙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧
（3）用欧姆挡粗测电阻，选用 “×1k”倍率挡测量，发现指针偏转角度过大，因此需选择________（选填“×10k”或“×100”）倍率的挡，换挡后应重新进行________（选填“欧姆”或“机械”）调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx=______Ω
（4）为了精确地测量待测电阻Rx的阻值，实验室提供了下列器材：
A．电流表A1（量程为500μA，内阻r1=800Ω）
B．电流表A2（量程为1.5mA，内阻r2约为300Ω左右）
C．滑动变阻器R（0~100Ω；额定电流1A）
D．定值电阻R1=3200Ω
E.定值电阻R2=200Ω
F.电源（电动势E=3.0V，内阻约2Ω）
G.开关S、导线若干
①要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大，请将设计好的电路图画在虚线框中（标出器材的符号）________
②按正确的设计连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，读出电流表A1、A2的示数I1、I2，记录多组数据，并做出I1−I2图象如图丁所示，则待测电阻Rx=________Ω（结果要保留3位有效数字）。
【答案】 BC##CB ×100 欧姆 1.9×103 2.00×103（1.94×103 ~2.02×103）
【解析】
（1）根据闭合电路欧姆定律
故
（2）A．指针在表盘中间位置时的误差才较小，故A错误；
B．欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流达到满偏电流，故B正确；
C．根据
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；
D．当Rx的阻值为图乙中的R2时，Rx大于中值电阻，指针位于表盘中央位置的左侧，故D错误。
故选BC。
（3） 指针偏转角度过大，说明选择的挡位较大，应该换×100倍率的挡位，换挡后应重新进行欧姆调零。
如图丙所示，测量结果为
（4）① 电流表A1内阻已知，可与一定值电阻串联，改装成电压表，根据串并联关系，串联的电阻越大，改装成的电压表量程越大，当与R1串联时，量程为
电源电压为3V，故电流表A1与R1串联比较合适。
改装后的电压表内阻为
因为
故采用电流表外接法。
因要精确地测量待测电阻，需要测得多组数据，故采用分压接法。电路图如下：
②根据串并联关系
结合图像可知
解得
12．某磁敏电阻在室温下的阻值随磁感应强度变化的特性曲线如图甲所示，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值。某实验小组利用该磁敏电阻测量待测磁场的磁感应强度（不考虑磁场对测量电路其他部分的影响），提供的其它实验器材有：
A．电流表 （0~2 mA，内阻约为30 Ω）
B．电压表 （0~3 V，内阻约为5 kΩ）
C．滑动变阻器R1（0~10 Ω，额定电流50 mA）
D．滑动变阻器R2（0~10 Ω，额定电流500 mA）
E．干电池2节
F．开关、导线若干
（1）根据图甲可知，只有在0～0.6 T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化才是不均匀变化的，则在0.6～1.4 T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化关系表达式为______。
（2）实验应选用的滑动变阻器为______（选填“R1”或“R2”）。
（3）将该磁敏电阻置入待测磁场中，实物电路图如图乙所示。请用笔画线代替导线，在图乙中添加连线______，闭合开关后，电路能测得如下表所示的数据：
（4）根据上表中的数据，可得磁敏电阻的测量值RB＝______Ω。
（5） 已知无磁场时磁敏电阻阻值R0＝200 Ω，则待测磁场的磁感应强度B＝______T。（结果保留两位有效数字）
【答案】 或 R2 0.95
【解析】
（1）根据甲图可得，斜率为
由图可知当B等于0.6时，为4，则可得磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化关系表达式为
可变形为
（2）从表中看待与磁敏电阻连接的支路电压从零开始，故滑动变阻器的电压为3V，电阻最大为10Ω，此时的电流为0.3A=300mA>50mA，故需要选用R2；
（3）由于磁敏电阻的阻值较大，电路应采用电流表内接法，由于数据从零开始，滑动变阻器采用分压电路，实物连线如下图所示
（4）由
求出每次R的测量值，再采用多次测量取平均的方法，则有
（5）由
代入数据，可解得
刻度格数
精确度（mm）
测量结果
10
0.1
主尺上读的毫米数＋0.1n
20
0.05
主尺上读的毫米数＋0.05n
50
0.02
主尺上读的毫米数＋0.02n
量程
精确度
读数规则
电流表0～3 A
0.1 A
与刻度尺一样，采用eq \f(1,10)估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可
电压表0～3 V
0.1 V
电流表0～0.6 A
0.02 A
估读位与最小刻度在同一位，采用eq \f(1,2)估读
电压表0～15 V
0.5 V
估读位与最小刻度在同一位，采用eq \f(1,5)估读
内接法
外接法
电路图
误差原因
电流表分压U测＝Ux＋UA
电压表分流I测＝Ix＋IV
电阻测量值
R测＝eq \f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值
R测＝eq \f(U测,I测)＝eq \f(RxRV,Rx＋RV)