1、高考物理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）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、。 (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)aa bb (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 mA I10.07 mA、I2200 mA。 据闭合电路欧姆定律知： E(I1
3、I2)(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Rx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
4、动变阻器应该选择_； 请在方框内画出电路图。 【答案】 ： (1)13 (2)V1 R1 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 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
5、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 k D电压表 V2：量程 3 V、内阻约 20 k E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 D H单刀单掷开关 S，导线若干
6、 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)D F (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，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
7、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， RU I50 ，与电压表 V 2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 DIS 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” “
8、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1 I 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】 ： (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1 I R E r E，所以 1 I R 图象中，斜率k1 E，截距 br E，计算可得：E6.3 V，r2.5
9、 。 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
10、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). 35000.0 【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
11、，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 G 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 的使用，下列说法
12、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 88
13、0 （4）1.47 mA（或 1.48 mA） 1 100 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= 160 1g gg II RI ；B 端与 4 相连时，是量程较小 的电压表，所以 R4= 880 1 1 I RIU gg ； （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
14、电表是欧姆100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
15、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）
16、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
17、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
18、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 ，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
19、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。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
20、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)C E (2)0.72 0.24 【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 ，且电表示数从零 开始读数，因此电流表采用外接法，滑动变
21、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.某物理兴趣小组的同学要测定
22、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，
23、 可得Rx_。 (3)方法三：等效替代法 某同学设计了如图 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)20 6 【解析】 ：(1)欧姆表读数刻度盘
24、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； 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 2.0 0.33 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Rx R2R1。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；
25、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 015 V，内阻未知；F.滑动变阻器 1：0 10 ，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
26、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)1.5 0.7 【解析】 ： (1)为了读数准确，电压表应选择 D；电流表应选择内阻精确的，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r1.51.0 0.5 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
27、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 k D电压表：量程 06 V，内电阻约 60 k E滑动变阻器：01 000 ，额定电流 0.5 A F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)。
28、(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)A D F (2)ad cg fh (3)1 U 1 R或 U U R或 R U 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
29、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UU RrE，整理可得三种情况： 1 U r E 1 R 1 E，以 1 U为纵坐标， 1 R为横坐标，在直 角坐标系中图象为一条直线； UErU R，以 U为纵坐标，U R为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线。 R U 1 ER r E，以 R U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(099
30、9.9 ) 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前后干路上电流不变，则电流表 A 的内阻Rg_。 (2)在测出电流表
31、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1 I R 图线， 则电源的电动势E_V， 内阻r_。 【答案】 ： (1)R2 a 5 (2)9 40 【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RminE I 10 0.03 333.3 ，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1 I 1 ER rRg E ，则图象的斜率k1 E，图象的 截距为brR g E ，又由图象可得k1 9、b5，由以上可解得 E9 V、r40 。