专题突破练 专题七 第26练 电学实验(二) 以闭合电路欧姆定律为原理的实验

第26练 电学实验(二) 以闭合电路欧姆定律为原理的实验1．(2022·湖北卷·13)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究．(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D ，示数如图甲所示，其读数为________ mm.再用游标卡尺测得其长度L .(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻R x 的阻值．图中电流表量程为0.6 A 、内阻为1.0 Ω，定值电阻R 0的阻值为20.0 Ω，电阻箱R 的最大阻值为999.9 Ω.首先将S 2置于位置1，闭合S 1，多次改变电阻箱R 的阻值，记下电流表的对应读数I ，实验数据见下表．R /Ω I /A 1I /A －1 5.0 0.414 2.42 10.0 0.352 2.84 15.0 0.308 3.25 20.0 0.272 3.68 25.0 0.244 4.10 30.00.2224.50根据表中数据，在图丙中绘制出1I －R 图像．再将S 2置于位置2，此时电流表读数为0.400 A ．根据图丙中的图像可得R x ＝__________ Ω(结果保留2位有效数字)．最后可由表达式ρ＝________得到该材料的电阻率(用D 、L 、R x 表示)．(3)该小组根据图乙的电路和图丙的1I －R 图像，还可以求得电源电动势E ＝______ V ，内阻r＝________ Ω.(结果均保留2位有效数字)(4)持续使用后，电源电动势降低、内阻变大．若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会____________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．答案 (1)3.700 (2)6.0 πD 2R x 4L(3)12 3.0 (4)偏小解析 (1)用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D ，其读数为 3.5 mm ＋0.01 mm ×20.0＝3.700 mm(2)由电路可知，当将S 2置于位置1，闭合S 1时E ＝I (R A ＋R 0＋r ＋R ) 即1I ＝1E R ＋R A ＋R 0＋r E 由图像可知1E ＝4.9－2.035 V －1R A ＋R 0＋rE ＝2 A －1 解得E ＝12 V ，r ＝3.0 Ω再将S 2置于位置2，此时电流表读数为0.400 A ，则E ＝I ′(r ＋R 0＋R A ＋R x ) 解得R x ＝6.0 Ω 根据R x ＝ρL S ＝ρL14πD 2解得ρ＝πD 2R x4L(3)由(2)可知E ＝12 V ，r ＝3.0 Ω(4)根据表达式E ＝I ′(r ＋R 0＋R A ＋R x )因电源电动势变小，内阻变大，则当电流表有相同读数时，得到的R x 的值偏小，即R x 测量值偏小．2.(2022·山东卷·14)某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验．实验器材： 干电池E (电动势1.5 V ，内阻未知)； 电流表A 1(量程10 mA ，内阻为90 Ω)； 电流表A 2(量程30 mA ，内阻为30 Ω)； 定值电阻R 0(阻值为150 Ω)； 滑动变阻器R (最大阻值为100 Ω)； 待测电阻R x ； 开关S ，导线若干． 测量电路如图所示．(1)断开开关，连接电路，将滑动变阻器R 的滑片调到阻值最大一端．将定值电阻R 0接入电路；闭合开关，调节滑片位置．使电流表指针指在满刻度的12处．该同学选用的电流表为________(选填“A 1”或“A 2”)；若不考虑电池内阻．此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为________ Ω.(2)断开开关，保持滑片的位置不变．用R x 替换R 0，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的35处，则R x 的测量值为________ Ω.(3)本实验中未考虑电池内阻，对R x 的测量值________(选填“有”或“无”)影响． 答案 (1)A 1 60 (2)100 (3)无解析 (1)若不考虑电池内阻，且在电池两端只接R 0时，电路中的电流约为 I ＝E R 0＝1.5150A ＝10 mA ， 由题知，闭合开关，调节滑片位置，要使电流表指针指在满刻度的12处，则该同学选用的电流表应为A 1；当不考虑电池内阻，根据闭合电路的欧姆定律有E ＝I m2(R ＋R 0＋R A1)，计算出R ＝60 Ω.(2)断开开关，保持滑片的位置不变，用R x 替换R 0，闭合开关后，有E ＝3I m5(R ＋R x ＋R A1)代入数据有R x ＝100 Ω.(3)若考虑电池内阻，根据闭合电路的欧姆定律有E ＝I m2[(R ＋r )＋R 0＋R A1]E ＝3I m5[(R ＋r )＋R x ＋R A1]联立计算出的R x 不受电池内阻r 的影响．3.(2021·全国乙卷·23)一实验小组利用图(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R V ＝380.0 Ω；定值电阻R 0＝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 ； (3)根据图(a)所示电路，用R 、R 0、R V 、E 和r 表示1U ，得1U ＝________；(4)利用测量数据，做1U－R 图线，如图(b)所示：(5)通过图(b)可得E ＝________V(保留2位小数)，r ＝________Ω(保留1位小数)；(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⎪⎪⎪⎪E ′－E E ×100%＝________%. 答案 (1)15.0(3)R 0＋R V ER V R 0·R ＋1E ＋(R V ＋R 0)r ER V R 0 (5)1.55 1.0 (6)5解析 (1)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 U mR V R 0R V ＋R 0＝E －U m R ＋r 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. (3)由闭合电路欧姆定律可得 E ＝U ＋UR V R 0R V ＋R 0(R ＋r ) 化简可得1U ＝R 0＋R V ER V R 0·R ＋1E ＋R V ＋R 0ER V R 0r(5)由上面公式可得R 0＋R V ER V R 0＝k ＝119E ，1E ＋R V ＋R 0ER V R 0r ＝b ＝1E ＋r19E由1U－R 图像计算可得k ≈0.034 V －1·Ω－1 延长图线，得到图线与纵轴的交点为0.85 V －1，则有0.85 V －1＝1E ＋r 19E ＋519E (V －1)代入可得E ≈1.55 V ，r ≈1.0 Ω. (6)如果电压表为理想电压表，则可有 1U ＝1E ＋r ER 0＋1ER 0R 则此时E ′＝120k因此误差为⎪⎪⎪⎪⎪⎪120k －119k 119k ×100%＝5%.1．(2022·福建龙岩市质检)某同学为测量玩具电瓶车上蓄电池的电动势和内阻，现有如下实验器材：A ．电压表V(0～10 V ，内阻约为3 kΩ)B ．电流表A(0～0.6 A ，内阻约为2 Ω)C ．定值电阻R 0＝13 ΩD ．滑动变阻器R (0～50 Ω)E ．待测蓄电池F ．开关S 、导线若干为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R 0.实验中，多次调节外电阻R ，读出相应的电压表和电流表示数U 和I ，通过描点、作图得到如图丙所示的U －I 图像．(1)为使测量结果尽量准确，应该选择______(选填“甲”或“乙”)电路图． (2)由图像信息可知，蓄电池的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω.(3)实验中电表内阻会引起实验误差，若电压表内阻R V 已知，在甲电路中电压表示数U 和电流表示数I 满足表达式U ＝kI ＋b ，k 、b 均为常数，则b ＝________.(结果用R V 、R 0、r 、E 表示)答案 (1)甲 (2)12 2 (3)R VR V ＋R 0＋rE解析 (1)因电流表内阻对电池内阻的影响较大，则实验应该采用甲电路； (2)由图像信息可知，蓄电池的电动势E ＝12 V ，内阻 r ＝ΔUΔI －R 0＝⎝⎛⎭⎫120.8－13 Ω＝2 Ω； (3)由电路可得E ＝U ＋(I ＋UR V)(r ＋R 0)即U ＝ER VR V ＋R 0＋r －R V (R 0＋r )R V ＋R 0＋r I则b ＝R VR V ＋R 0＋rE2．(2022·陕西西安市一模)某实验小组用如图甲所示的电路测量一蓄电池的电动势和内阻，已知蓄电池电动势的值在2 V 左右，内阻小于1 Ω，允许通过的最大电流为2 A ．电路中R 0为定值电阻．除待测蓄电池、开关、导线和量程均为3 V 的电压表V 1、V 2外，可供使用的实验器材还有：A ．定值电阻(阻值1 Ω，额定功率为5 W)B ．定值电阻(阻值10 Ω，额定功率为10 W)C ．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)D ．滑动变阻器(阻值范围0～200 Ω，额定电流2 A)(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________(填器材前字母代号)．(2)根据图甲，在图乙的实物图中画出连线．(3)实验时，调节滑动变阻器，使其滑片滑到最左端，逐次改变滑动变阻器滑片的位置并读取相应的U 1和U 2，所得实验数据记录在表格中，以U 1为纵坐标，U 2为横坐标，按表中的数据在给出的坐标纸上画出U 1－U 2图像如图丙所示，若实验中认为两个电压表的内阻为无穷大，由图像求得蓄电池的电动势E 测＝______ V ，内阻r ＝________ Ω.答案 (1)A C (2)见解析图 (3)2.1 0.11 解析 (1)电路中最大的电流I max ＝E R 0＋r若定值电阻阻值为1 Ω，电路中最大电流约为I max ＝2 A ，最大功率约为 P ＝I max 2R 0＝4 W<5 W ，符合条件；若定值电阻阻值为10 Ω，则I max ＝0.2 A ，最大功率约为P ＝I max 2R 0＝0.4 W<10 W ，功率太小，电压和电路中的电流太小不易测量，所以定值电阻应选A ；若滑动变阻器的阻值为(0～10 Ω)，则电路的最小电流约为0.2 A ，滑动变阻器两端的最大电压约为2 V ，既能保证电路安全又方便实验操作，符合题意；若滑动变阻器的阻值为(0～200 Ω)，最大阻值太大，不方便实验操作，故滑动变阻器应选C. (2)连线如图所示．(3)由闭合电路欧姆定律得U 1＋U 2＝E －U 2R 0r整理得U 1＝－(rR 0＋1)U 2＋E故图像的纵截距为E ，则由题图丙可知E 测＝2.1 V 斜率为k ＝－2.11.9＝－(rR 0＋1)解得r ≈0.11 Ω.3．(2022·四川成都市石室中学二模)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，请回答下列问题：(1)某同学找来一电阻箱，结合电流表(内阻r A ＝100 Ω)用如图甲所示电路对水果电池b 进行测量．测得多组数据，作出1I －R 图像如图乙所示，则水果电池b 的电动势E ＝______ V ，内阻r ＝________ Ω；(2)现有如图丙所示的实验器材，照片中电阻箱阻值可调范围为0～9 999 Ω，滑动变阻器阻值变化范围为0～10 Ω，电流表G 的量程为0～3 mA 、内阻为200 Ω，电压表的量程有0～3 V 和0～15 V ．请在图丙中选择合适的器材，在虚线框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图．答案 (1)1.0 900 (2)见解析图解析 (1)由闭合电路欧姆定律得E ＝I (R ＋r ＋r A ) 整理得1I ＝1E R ＋r ＋r A E图像斜率和纵轴截距分别为k ＝1E ，b ＝r ＋r A E由图像知k ＝11 000 mA －1·Ω－1＝1 V －1，b ＝1 mA －1代入数据解得E ＝1.0 V ，r ＝900 Ω(2)第一种方法：电流表量程太小，使用电阻箱和电压表代替电流表进行测量，电路图如图所示，根据闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋UR ′r变形得1U ＝1E ＋rER ′绘制1U －1R ′图像，可知图像斜率为r E ，与纵轴截距为1E，从而求解电动势和内阻；第二种方法：通过电阻箱改装电流表，扩大电流表的量程，实现电流的测量，电路图如图所示，I为改变量程之后的电流表示数，根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir可以绘制U－I图像，设纵轴截距为b，横轴截距为a，则E＝b，r＝ba.4．(2022·湖北省十一校第二次联考)(1)一个电压表由表头G与分压电阻R串联而成，如图所示，若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可以加以改进________．A．在R上并联一个比R大得多的电阻B．在R上串联一个比R大得多的电阻C．在R上并联一个比R小得多的电阻D．在R上串联一个比R小得多的电阻(2)有一内阻未知(约25～35 kΩ)、量程已知，共有30个均匀小格的直流电压表V.小荆同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用电表中欧姆挡的内部电源的电动势，他们从多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为N1＝30.①请你将他们的实验电路连接起来．②他们在实验过程中，欧姆挡的选择开关拨至倍率“×________”．③在实验中，同学读出电压表的示数为U，欧姆表指针所指的刻度为N2，并且在实验过程中，一切操作都是正确的，请你写出欧姆表内部电源的电动势表达式E＝________(用N1、N2和U 表示)．④若欧姆表使用一段时间后，电源的电动势变小，内阻变大，但此表仍然可以调零．按正确的使用方法再测待测电阻，测量结果会______．(选填“偏大”“偏小”或“不变”)答案(1)A(2)①见解析图②1 k(103或1 000)③N1＋N2N2U④偏大解析(1) 若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些，说明指针偏角小，分压电阻阻值较大，在R上并联一个比R大得多的电阻可以校准该电压表，故选A.(2)①用多用电表测电压表内阻的电路图如图所示．②直流电压表V 内阻未知(约25～35 kΩ)，用欧姆表测其内阻时，应尽量使指针指在中间值附近，所以应选×1 k 挡．③欧姆表中值电阻为R 中＝N 1×1 kΩ＝1 000N 1 Ω 欧姆表指N 2刻度，则电压表的内电阻R V ＝1 000N 2 Ω 流过电压表的电流I V ＝U R V ＝U1 000N2 Ω由闭合电路欧姆定律得电源电动势E ＝U ＋I V R 中＝N 1＋N 2N 2U④欧姆表调零时，其内阻R 内＝EI g电源电动势变小，则欧姆表内阻R 内变小，用欧姆表测电阻时 I ＝E R 内＋R x ＝I g R 内R 内＋R x ＝I g1＋R xR 内由于R 内变小，I 变小，指针跟原来的位置相比偏左了，则所测电阻偏大．5．某实验小组在练习使用多用电表的同时，对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)．请回答下列问题：(1)该学习小组先使用多用电表测量直流电压，若选择开关处在直流电压500 V 挡，指针的位置如图甲所示，则测量结果为________ V.(2)将多用电表挡位调到电阻“×1 k ”挡，进行欧姆调零后将红黑表笔分别接在没有接入电路的滑动变阻器(最大阻值为100 Ω，如图乙所示)A 、B 两个接线柱上，则发现欧姆表指针的偏转角度________(选填“较小”或“较大”)．(3)然后学习小组将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡并重新进行欧姆调零后测未知电阻阻值的电路如图丙所示．通过查找资料，了解到表头G 的满偏电流为10 mA ，并通过测量作出了电路中电流I 与待测电阻阻值R x 的关系图像如图丁所示，由此可确定电池的电动势E ＝________ V ，该图像的函数关系式为I ＝________ (A)．综上可判定学习小组使用多用电表欧姆挡的倍率是下列四个选项中的________(填字母代号)． A ．×1 B ．×10 C ．×100D ．×1 k答案 (1)270 (2)较大 (3)1.51.5150＋R xB解析 (1)电压500 V 挡分度值为10 V ，测量结果为270 V.(2)用“×1 k ”挡来测量100 Ω的电阻，指针应指在0.1 Ω处，故指针的偏转角度较大． (3)如题图丙所示，当表头满偏时有I g ＝ER 内当表头半偏时有12I g ＝ER 内＋R x结合题图丁可知此时R 内＝R x ＝150 Ω 代入数据可得E ＝1.5 V 该图像的函数关系式为 I ＝E R 内＋R x ＝ 1.5150＋R x(A) 多用电表欧姆挡的内阻为R 内＝150 Ω，而表盘中间刻度为15 Ω，故倍率是“×10”，B 正确． 6．(2022·云南省第一次统测)某同学用如图甲所示的电路测量一热敏电阻阻值随温度变化的特性曲线，图中R T 为放置于控温箱中的热敏电阻．(1)请用笔画线代替导线，在图乙中将未完成的实物连线补充完整．(2)某次测量时，将控温箱的温度调至某一恒定温度，闭合开关S1，单刀双掷开关S2置于1，调整滑动变阻器R1，使电流表G有适当的示数，记为I；再将S2置于位置2，保持电路其他部分不变，调整电阻箱R2，使电流表示数仍为I，此时电阻箱R2如图丙所示，则在此温度下，该热敏电阻的阻值为________ Ω.(3)不断调整热敏电阻的温度，记录不同温度及对应温度下热敏电阻的阻值，得到热敏电阻阻值R T随温度t变化的图像如图丁所示．(4)关闭控温箱电源，一段时间后热敏电阻温度与室温相同，此时用电路甲测得热敏电阻阻值为5 667 Ω，可知室温为________ ℃.(结果保留两位有效数字)(5)某同学用该热敏电阻设计了一简易报警装置如图戊所示，图中电源电动势为E＝24 V，内阻不计．可变电阻R x最大阻值为4 000 Ω，该报警电路需满足下列两个条件：①报警器电流大于或等于3 mA时将报警；②温度达到100 ℃时，报警器中电流不允许超过5 mA；则可得保护电阻R(无论如何调整R x，通过报警器的电流始终不超过允许通过的最大电流)至少应为________ kΩ；在R取最小值的情况下，要使报警器在60 ℃时报警，可变电阻R x的阻值应调为________ kΩ；若要提高报警温度，应将R x调________(选填“大”或“小”)．(计算结果均保留两位有效数字)答案(1)见解析图(2)6 200(4)24(5)3.4 1.9大解析(1)实物连线如图所示；(2)本实验采用等效替代法测量电阻，所以该热敏电阻的阻值为6 200 Ω；(4)根据题图丁知，热敏电阻阻值为5 667 Ω时，室温为24 ℃；(5)根据题图丁知，温度达到100 ℃时，热敏电阻的阻值为R T＝1.4 kΩ根据闭合电路欧姆定律得5 mA ＝ER T＋R解得R＝3.4 kΩ根据题图丁知，温度达到60 ℃时，热敏电阻的阻值为R T′＝2.7 kΩ根据闭合电路欧姆定律得3 mA＝ER T′＋R＋R x解得R x＝1.9 kΩ根据上式，R x与R T的和保持不变，若要提高报警温度，R T减小，应将R x调大.错题统计(题号)对应考点错因分析电源电动势和内阻的测量多用电表的原理及使用传感器的使用创新型实验一、电源电动势和内阻的测量(1)伏安法方案一 方案二电路图误差来源 电压表的分流 电流表的分压 真实值和测量值的关系I 真＝I 测＋UR VU 真＝U 测＋IR A图像误差分析E 测<E 真，r 测<r 真(r 测＝R V ·rR V ＋r)E 测＝E 真，r 测>r 真 (r 测＝r ＋R A )(2)伏阻法和安阻法方案伏阻法安阻法电路图原理 E ＝U ＋UR rE ＝IR ＋Ir 关系式1U ＝r E ·1R ＋1E1I ＝1E ·R ＋r E图像误差分析 E 测＜E 真，r 测＜r 真(r 测＝R V ·rR V ＋r) E 测＝E 真，r 测＞r 真(r 测＝r ＋R A )二、多用电表的原理及使用1．欧姆表原理(多用电表测电阻原理) (1)构造欧姆表由电流表G、电源、调零电阻R和红、黑表笔组成．①如图，红表笔接“＋”插孔，黑表笔接“－”插孔，即红“＋”，黑“－”．②电流方向为从红表笔流进欧姆表，从黑表笔流出欧姆表，即“红进黑出”．③黑表笔与欧姆表内部电源正极相连，红表笔与负极相连．(2)工作原理闭合电路欧姆定律：I＝ER g＋R＋r＋R x.2．多用电表的内部电路结构与刻度盘(1)内部电路结构示意图(2)多用电表刻度盘3．多用电表的常见考查形式多用电表当欧姆表使用时内部有电源，往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等，常涉及的变形有：(1)与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋UR V·r，从而计算得到E；(2)与电流表串联形成闭合电路，则E＝I(R A＋r)，从而计算得到E；(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极时，测得的电阻较小，反之测得的电阻很大，由此可判断出二极管的正、负极．三、传感器的使用1．常见的传感器光电传感器、温度传感器、力电传感器、电容式传感器等．2．光敏电阻与热敏电阻(1)光敏电阻：随着光照强度的增大，光敏电阻的阻值变小．(2)金属热电阻：电阻随温度的升高而增大．(3)热敏电阻：①正温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而增大．②负温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而减小．四、电学创新实验的解题要领1．解决电学创新实验的两点注意(1)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等．(2)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表．2．解决电学设计型实验常用的三种方法(1)转换法：将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)．如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率．(2)替代法：用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量．(3)控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验.1．(2022·河北石家庄市质检)在实践活动中，某同学用苹果制成水果电池．该同学用如图甲所示的实验电路来测量该电池的电动势和内阻，得到如图乙所示的U－I图线．(1)由图线可得，该电池的电动势E ＝______ V ，内阻r ＝________ Ω(结果均保留3位有效数字)．(2)实验测得的电池内阻与真实值相比，r 测________r 真(选填“>”“<”或“＝”)，其原因是______(选填“电压表分流”或“电流表分压”)．(3)为了更精确测量该电池的内阻，该同学设计如图丙所示的测量电路，其中S 1、S 2是单刀单掷开关，S 3是单刀双掷开关，开始时开关S 1、S 2、S 3均断开(结果均用所测得物理量的符号表示)．①请按照电路图丙，在图丁中用笔画线代替导线完成电路的连接；②先闭合S 1，将S 3拨向a ，读出电压表的示数为U 1，电流表的示数为I 1，则电压表的内阻R V ＝________；③保持闭合S 1，S 3拨向b ，读出电压表的示数为U 2，最后闭合S 2，读出电压表的示数为U 3，电流表示数为I 3，则该电池的内阻r ＝___________________________________________. 答案 (1)0.950 467 (2)小于 电压表分流 (3)①见解析图 ②U 1I 1③U 2－U 3I 3＋U 3－U 2U 1I1或U 1(U 2－U 3)I 3U 1＋I 1(U 3－U 2)解析 (1)由U ＝E －Ir 可知，图像在纵轴的截距等于电源电动势，斜率的绝对值等于内阻，由图像可得E ＝0.950 V ，r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝0.950－0.2501.50×10－3 Ω≈467 Ω.(2)本实验存在系统误差，原因是电压表分流，使得电流表示数小于干路电流，当外电路短路时，电压表分流为零，实际电流等于电流表电流，电压越大，电压表分流越多，实际电流与电流表示数的差越大，图像斜率的绝对值越大，由此造成电源内阻测量值小于真实值． (3)①按照电路题图丙，电路的连接如图所示②根据欧姆定律可得，电压表的内阻为R V ＝U 1I 1③根据闭合电路欧姆定律可得E ＝U 3＋(I 3＋U 3R V )r ，E ＝U 2＋U 2R V r又R V ＝U 1I 1联立解得r ＝U 1(U 2－U 3)I 3U 1＋I 1(U 3－U 2).2．(2022·四川凉山州二诊)为测定一电池的电动势和内阻，某同学先后用一套实验仪器，分别设计了如图甲和乙所示的两个电路．其中R 、R 0分别是电阻箱和定值电阻，实验记录电阻箱R 的阻值以及电压表的示数U .根据实验记录的数据作出如图丙所示图线．(1)同学连好电路后，使用多用电表测定值电阻R 0的电阻值，首先使回路中开关S______(选填“闭合”或“断开”)，将选择开关拨至“×10”挡，进行欧姆调零．将两表笔接定值电阻R 0两端，发现指针偏转太大，为了使多用电表测量的结果更准确，该同学把开关拨至________(选填“×1”或“×100”)挡，再进行欧姆调零．将两表笔接电阻R 0两端，多用电表的示数如图丁所示，则R 0的测量结果为________ Ω.(2)可以判断图丙是利用图________(选填“甲”或“乙”)所示电路进行实验所作出的．(3)依据实验数据及题中条件绘出的1U －R 图线如图戊所示，则电池电动势E ＝___________ V ，内阻r ＝________ Ω(计算结果均保留两位有效数字)． 答案 (1)断开 ×1 7.0 (2)甲 (3)5.6 2.8解析 (1)用多用电表测电阻时，被测电阻应与其他电路断开；将两表笔接定值电阻R 0两端，发现指针偏转太大，说明被测电阻阻值较小，应换用小倍率的挡位，故选用“×1”挡；欧姆表的读数等于表盘读数乘以倍率，多用电表的读数为7.0 Ω×1＝7.0 Ω(2)先观察题图丙，发现R ＝0时，1U 有一定数值，随着R 增大，1U 增大，即电压表示数减小，显然题图甲中电压表示数会随着R 的增大而减小，题图乙电压表示数会随着R 的增大而增大，故可以判断题图丙中图线是利用题图甲所示电路的实验数据描绘的． (3)根据闭合电路欧姆定律可得E ＝U ＋UR 0(R ＋r )变形得1U ＝1E ＋r ER 0＋RER 0由题图戊可知1E ＋r ER 0＝0.25 V －1，1ER 0＝k ＝0.53－0.2511 V －1·Ω－1解得E ＝5.6 V ，r ＝2.8 Ω.3．(2022·四川宜宾市二诊)为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度变化而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)．(1)某光敏电阻R 在不同照度下的阻值如表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线．由图像可求出照度为0.6 lx 时的电阻约为________ kΩ.(2)如图乙，是街道路灯自动控制电路设计图，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(选填“AB”或“BC”)之间．(3)用多用电表“×10”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为________ Ω；已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合，图乙中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：R1(0～200 Ω，1 A)、R2(0～2 000 Ω，0.1 A)．要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择(选填“R1”“R2”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)端移动．答案(1)2.7(2)AB(3)140R2左解析(1)从题图甲可以看出当照度为0.6 lx时的电阻约为2.7 kΩ.(2)当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上．(3)根据欧姆表的读数规则，线圈的电阻为R ＝14.0×10 Ω＝140 Ω回路中的电流为2 mA 时回路中的电阻R x ＝E I ＝60.002Ω＝3 000 Ω 所以选择滑动变阻器R 2比较合理．若要求天色渐暗照度降低至1.0 lx 时点亮路灯，则天色更暗时光敏电阻更大，要先保证回路中的电流为2 mA 不变，则应减小滑动变阻器的阻值，即向左滑动滑动变阻器的滑片．4．多用电表是物理学中很重要的实验器材，请根据所学的知识回答下列问题．(1)图甲为多用电表欧姆挡的电路图，已知电流表的满偏电流I g ＝200 μA ，内阻不计，电源的电动势为E ＝1.5 V ，内阻r ＝5 Ω，则进行机械调零和欧姆调零后，滑动变阻器接入电路的阻值为________ Ω，若此内阻对应多用电表欧姆挡的“×1 k ”倍率，则电流表30 μA 刻度处对应的刻度值为________．(2)某实验小组的同学设计了如图乙所示的电路来测量未知电阻R x 的阻值，电路中接有恒定电压U ，实验时，该小组的同学将多用电表的旋钮扳到直流电流挡后，接在了图乙中的a 、b 间，则与a 点相连接的应为图甲中的________(填“m ”或“n ”)端；(3)连接好电路后闭合开关，多次调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R 和多用电表示数I ，根据得到的实验数据描绘出了如图丙所示的图像，已知多用电表直流电流挡的内阻R A ＝5 Ω，则图乙中R x ＝__________ Ω，U ＝________ V .答案 (1)7 495 42.5 (2)n (3)195 8解析 (1)当电流表满偏时，滑动变阻器接入电路的阻值为R 0＝E I g －r ＝( 1.5200×10－6－5) Ω＝7 495 Ω电流表的示数I 1＝30 μA 时，由闭合电路欧姆定律可知，表盘上30 μA 刻度处所对应的阻值为R 1＝E I 1－E I g ＝ 1.530×10－6Ω－7 500 Ω＝42 500 Ω 故对应的刻度值为42.5.(2)由题图乙可知a 点连接的为正极，故应与多用电表的红表笔相连接，由多用电表使用过程中电流总是“红进黑出”，可知n 端为红表笔．。