易错疑难集训3(器材选取及实验电路的设计)3

1、易错疑难集训3过易错 教材易混易错集训易错点1 利用图线处理数据时对坐标起点把握不准造成错解1.一实验中学的实验小组用如图所示的电路测量一节干电池的电动势（E约为1.5V）和内阻的实验：该小组的同学经多次测量得到如下表中的数据： 测量次数物理量123456I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43首先建立合适的坐标系，画出伏安特性曲线，由图线可知电源的内阻r_；假如第五组数据测量的比较准确，则由这组数据可求得的电流表的内阻RA_。2.某同学为了探究旧电池与新电池相比电动势以及内阻的变化时，该同学找了一节旧的干电池，利用了以下的器

2、材进行测量：电流表A1(、)，电流表A2(、其内阻未知)，滑动变阻器R0(、允许的最大电流为)，定值电阻R= 990 ，导线若干以及电键。他利用以上的实验器材，设计了如图甲所示的电路图，通过调节滑动变阻器的触头得到了多组数据，其中的度数表示为、的度数表示为，然后将这些数据在坐标系中用一条平滑的线连接，如图乙所示，由图线可知旧电池的电动势为_ V，内阻为_ 。（保留两位有效数字）3.利用如图所示的电路测量电源的电动势和内阻，其中电源的电动势大约为3V、伏特表（、）、伏特表（、无穷大）、最大阻值为的滑动变阻器、阻值为的定值电阻。 (1)请根据上面的电路图用笔画线代替导线将下列实验器材连线； (2)

3、将电路连接好后，闭合电键，通过调节滑动变阻器的滑片，读出多组伏特表的读数记录在下表中。根据图表中的数据在下面的坐标系中画出相应的图像；U1(V)2.792.682.572.44 2.362.27U2(V)0.380.600.821.011.231.40(3)由画出的图线，根据所学的知识可得该电池的电动势E_V，内阻r_.(结果保留三位有效数字)4.（2014·黑龙江双鸭山一中期末考试）某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值，给定器材及规格为：电流表A(量程为05 mA，内阻约为10 )；电压表V(量程为03 V，内阻约为3 k)；最大阻值约为100 的滑动变阻器；电源E(电动势约

4、3 V)；开关S、导线若干(1)由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图甲所示电路试测，读得电压表示数大约为2.5 V，电流表示数大约为5 mA，则未知电阻的阻值Rx大约为_ .(2)经分析，该电路测量误差较大，需改进请直接在图甲上改画：在不需要的连线上画“×”表示，补画上需要添加的连线(3)对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙所示的UI图象，得Rx_ .(保留三位有效数字) 易错点2 对定值电阻的在电路中的作用不理解造成错解5.现欲测量电动势约为4V、内阻约为2的电源的电动势和内阻，实验室提供的器材有待测电源、电键、导线若干，还有以下的器材：量程为0.6A的电流表量程为

5、3A的电流表量程为3V的电压表量程为15V的电压表阻值为2的定值电阻阻值为10的定值电阻最大阻值为10的滑动变阻器最大阻值为100的滑动变阻器（1）根据所学的知识分析，应用_ V量程的电流表、应用_ V量程的电压表、应用阻值为_ 的定值电阻、应用最大阻值为_ 的滑动变阻器，选择好合适的实验器材后，请设计一个能精确测量电源的电动势和内阻的电路图；（2）写出该实验误差的原因_ _，结果电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值。（后两空填“>”、“=”或“<”）6.实验室有一阻值未知的电阻，某同学用欧姆表粗测其阻值约为，为了精确地测量该电阻的阻值，该同学选用了如下的实验器材：A安培表

6、A1(、)B安培表A2(、)C定值电阻D滑动变阻器R（、额定电流）E电源E，电动势为4 V(内阻不计)F开关S及导线若干(1)该同学为了精确地测量该电阻的阻值，并且要求所有电表的示数都在满量程的以上，请利用以上的实验器材设计合理的测量电路；(2)该同学完成电路后，闭合电键，读出一组安培表A1以及安培表A2的示数分别用I1、I2表示，则待测电阻的阻值为_。（用以上的物理量表示）过疑难 教材疑难问题专练疑难点1 电阻测量时电路的选择1.一同学在利用伏安法测量阻值约为的的电阻时，设计了如下的两种电路A、B。已知伏特表的内阻为、安培表的内阻为。求：(1)为了减小实验误差，应选择的电路为 ；(2)如果利

7、用电路图B完成待测电阻的测量时，读得了一组数据，伏特表和安培表的示数分别为、，则该电阻的测量值和真实值分别为 和 。2.为了描绘一额定功率为、额定电压为的小灯泡的伏安特性曲线，实验室有以下可供选择的实验器材：电压表(量程为、)电压表(量程为、)电流表(量程为、)电流表(量程为、)滑动变阻器(、额定电流为2 A)滑动变阻器(、额定电流为1 A)学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)为了减小实验误差，应选择 电路图来完成本实验，选择该电路的原因是： _；(2)为了完成本实验且要求能精确地测量，电压表应用_，电流表应用_，滑动变阻器应用_。(填写仪器前的序号)3.某同学为了探究小灯泡在不同电压

8、下所消耗实际功率的情况，利用了下面的实验器材完成的实验：蓄电池（E=12V、内阻不计）待测小灯泡（12V、5W）双量程电压表V（量程3V、15V内阻很大）双量程电流表A（量程0.6A、3A内阻不计）滑动变阻器（最大阻值为10、额定电流1A）电键以及导线为了完成上述操作，按自己设计的电路用笔画线代替导线完成实物图的连接；已知该同学根据多次测量的数据得到了右图的电流随电压变化的规律，则由图像可知当流过小灯泡的电流强度为0.40A时，小灯泡两端的电压消耗的实际功率为 W。疑难点2 实物连接与数据处理4.在实验室为了描绘额定电压为5V、额定功率为2.5W的小灯泡的伏安特性曲线时，实验室除了电键和导线外

9、，提供的实验器材还有：电源(电动势约为6 V，内阻可不计)电流表(03 A，内阻约为0.1 )电流表(00.6A，内阻约为5 )电压表(015 V，内阻约为15 k)电压表(05 V，内阻约为10 k)滑动变阻器(010 ，额定电流2 A)滑动变阻器(01 k，额定电流0.5 A)为了精确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线： (1)电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_(填器材前的序号)；(2)用笔画线代替导线，将下列实验器材按要求连接好电路； (3)某实验小组按要求完成电路，描绘出的电压随电流的变化规律如图所示。如果将该灯泡按下图的方式接入电路，则小灯泡消耗的实际功率为 W。（保留两位小数，

10、已知电路中电源的电动势和内阻分别为、，定值电阻的阻值为） 5.某实验中学的兴趣小组为了描述一未知电学元件的电压与电流的关系图线时，通过分析设计的测量电路如甲图所示，则：(1)用笔画线代替导线将图乙中未完成的导线连接；(2)若实验中所用的电表均不是理想的电表，则待测电学元件阻值的测量值_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值；(3)在某次操作时，闭合电键后，量表均有读数，但无论如何移动滑动变阻器的触头，电压表的读数始终不能为零，分析电路中可能出现短路的位置可能是_(填图中代表导线的两个字母)之间；(4)该小组同学通过诊断排除了故障，连好电路，通过调节滑动变阻器的阻值，得到了多组电压以及电流的数

11、值记录在下表中，请在如下的坐标系中画出伏安特性曲线；序号电压/V电流/A10020.400.0230.800.0541.200.1251.600.2062.000.3172.400.44 (5)该小组的同学准确地描绘出该元件的伏安特性曲线后，想准确地求解不同电压下的阻值采用了如下的方案：A方案：找出某电压所对应的电流值，利用欧姆定律求解该电阻的阻值；B方案：在图像中确定某电压下的点，做出该点的切线，利用数学知识求出该点的斜率为，则由图线该电阻的阻值为。请你分析比较合理的方案为 (填“A”或“B”)。6.（2014·山东淄博二中期末考试）某研究性学习小组用较粗的铜丝和铁丝相隔较近距离插

12、入苹果中，制成了一个苹果电池，现在用如图甲所示器材来测定苹果电池的电动势和内阻设计好合适的电路后，调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，记录多组U、I的数据，填入事先设置的表格中，然后逐渐增大铜丝和铁丝插入的深度，重复上述步骤进行实验按照插入深度逐渐增加的顺序，利用相应的实验数据，在UI坐标系中绘制图象如图乙中的a、b、c所示(1)实验器材有：电流表(量程1mA，内阻不计)；电压表(量程1V，内阻1k)；滑动变阻器R1(阻值0200)；滑动变阻器R2(阻值010k)，该电路中应选用滑动变阻器_(选填“R1”或“R2”)(2)某同学根据正确设计的电路将图甲中实物图连接出一部分，

13、请将剩余部分连接起来(3)在该实验中，随电极插入的深度增大，电源电动势_，电源内阻_(均选填“增大”、“减小”或“不变”)(4)图线b对应的电路中，当外电路总电阻R2000时，该电源的输出功率P_W(计算结果保留三位有效数字)疑难点3 创新实验的设计7.为了研究导体的电阻与电阻率的关系时，某同学从实验室选择了一个用金属丝绕成的滑动变阻器，其阻值约为，首先要能精确地测出该金属丝的电阻，实验室另外提供了如下的实验器材：能输出稳恒电压的直流电源双量程电流表A1（00.6 A、03 A，内阻不可忽略）毫安表A2(0100 mA，内阻约10 )双量程电压表V(03 V、015 V，内阻约几k)螺旋测微器

14、电阻箱R1(0999.9 、额定电流1 A)电阻箱R2(09 999 、额定电流1 A)单刀双掷开关一个则分析以下的内容：（1）请同学设计一个能比较精确地测量出滑动变阻器的阻值以及电流表的内阻的电路，并补全电路图，并标注所选用的器材符号。(2)用螺旋测微器分别测出滑动变阻器未绕线部分的直径以及绕线部分的直径，求金属丝的半径为 。(3)请依据你设计电路的思想，写出简要的操作以及求出待测量的表达式：_；_；滑动变阻器的阻值为Rx_、电流表的内阻为RA_。8.某实验小组为了精确地测量电源的电动势和内阻时，采用了如下的装置以及操作： (1)晓宇同学利用了如图甲所示的电路完成了操作并进行了测量，在DIS

15、系统中A为_传感器、 B为_传感器（填“电压”或“电流”），开关S闭合前，滑片P应置于_端(选填“a”或“b”)；(2)晓勇同学在利用伏安法测量电源的电动势和内阻时，由于所用的电流表的量程很小，因此通过改装他利用了如图乙所示的电路完成了本次测量，其中、滑动变阻器的最大阻值为、假设两块电表均为理想的。晓勇通过多次测量后描绘出了想对应的伏安特性曲线，则由图线可知该电源的电动势和内阻分别为_V、_。9.（2014·云南曲靖一中期中考试）已知一个标有 “2.4 V，0.06 A”字样的电学元件的RU特性如图所示某同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R随电压U变化的图

16、象。可供选择的器材有：电流表A1(量程100 mA，内阻约2 )；电流表A2(量程0.3 A，内阻约0.3 )；电压表V1(量程1 V，内阻500 )；电压表V2(量程15 V，内阻1 k)；定值电阻R1(电阻为1 k)；定值电阻R2(电阻为10 k)；滑动变阻器R0(010 ，2 A)；电池E(电动势为3 V，内阻很小)；导线若干和开关S一个。(1)利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据他在实验中应选用电流表_，电压表_，定值电阻_(填所选器材的符号)(2)在方框内画出该同学的实验电路图(3)在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为_ V.10.某中学的物理兴趣实验小组

17、利用如图所示的电路测量一只内阻约为3的电压表V1的内阻时，除了电动势约为3V、内阻可忽略的电源以及开关、导线外，实验室还为该小组提供了以下的器材：电压表V1 (量程为3V)电压表V2 (量程为6V、内阻约6 k)定值电阻R13 k定值电阻R230 滑动变阻器R3(01 k、额定电流为1 A)滑动变阻器R4(010 、额定电流为2 A)请依据本实验的电路图以及提供的实验器材完成下面的问题：(1)为了减小本实验的误差，则定值电阻选用_；滑动变阻器选用_；(2)请用笔画线代替导线完成实物图的连接；(3)完成电路的连接后，通过调节滑动变阻器的滑片，读出多组电压表的示数、，并利用这些数据描绘出两物理量的

18、关系图线，如图所示，若该图线的斜率为，则电压表V1 的内阻为_。（用字母表示）过易错 教材易混易错集训1.【参考答案】 (0.75±0.10) 0.22 【解题思路】本题的易错之处在于对纵坐标的起点误认为从零开始容易造成错解。作出UI图象，由图象斜率可求得r=(0.75±0.10)；由欧姆定律得：RRA，得RAR0.22 。2.【参考答案】9.110【解题思路】本题的易错之处是不能正确地解读电流关于的函数关系式，结合图像求出电动势以及电池的内阻。由实验电路，R和A1串联相当于电压表，根据闭合电路欧姆定律EI1(RRA1)(I1I2)r解得：I1EI2延长I1I2图线，当I2

19、0时，读出I19.0 mA，图线斜率的绝对值，解得E9.1 V，r10 。3.【参考答案】(1)实物连线如图所示(2)如图所示(3)2.98(2.963.00)1.03(1.011.05)【解题思路】本题的易错之处在于对纵坐标的起点误认为从零开始，在求解斜率（即电池的内阻）时容易出现错误。（1）由电路图依次连线将实物图连好，如图所示；（2）将表中的数据在坐标系中描点，依次连成一条平滑的直线；(3)由于R0为定值电阻，所以即为干路总电流由画出的U1U2图可知，E2.98 V(2.96 V3.00 V都对)，当U12.00 V时，U21.9 V，此时I0.95 A由rk1.03 (1.01 1.0

20、5 都对)。4.【参考答案】(1)500(2)如图所示(3)500【解题思路】本题的易错之处在于对两坐标的交点的起点坐标定势思维认为从零开始，在求电源的内阻时造成错解。 (1)根据用图甲测量的数据和欧姆定律可得：Rx 500 .(2)待测电阻Rx约为500 ，而电压表的内阻约为3 k，是待测电阻的6倍左右，电流表的内阻约为10 ，待测电阻是电流表内阻的50倍左右，所以用电流表外接法电压表的分流作用比较大，应改为电流表内接法(3)待测电阻Rx的大小就等于图乙中图线的斜率，即Rx 500 .【练后反思】在处理这类问题时由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画UI图线时，纵轴的刻度可以不

21、从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻。5.【参考答案】(1) 30.62010电路图如答图所示 (2)电压表的分流 < <【解题思路】本题的易错之处在于容易忽略保护电阻的选择，而直接画出课本上的测量电路。(1)由于电源是约为4 V，所以选量程为3 V的电压表；由于电源的电动势大于电压表的量程，因此加上保护电阻，考虑到电源的内阻约为2，保护电阻不宜太大，选2的即可，否则会使电流表、电压表读数范围较小，造成较大的误差；由于电路中的最大电流为，因此电流表的选量

22、程为0.6A的即可；由于电源的内阻较小，滑动变阻器的最大阻值一般比电源的内阻大几倍就能很好地控制电路中的电流和电压，因此取010 范围；由以上分析可知该电路的设计如图所示；(2)由于电压表的分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成E测<E真，r测<r真。6.【参考答案】(1)见解析图(2) 【解题思路】本题的易错之处是不能正确地理解电流表的用途，不能正确地把其中一只合适的电流表当作电压表用。(1)测量电阻的基本原理是闭合电路欧姆定律。由于题中只给了两只安培表，没有给电压表，故在测量电路中必须让其中一只安培表充当电压表来测量被测电阻两端的电压。由串、并联电路的性质可知，应该选择量

23、程较小的安培表A2与待测电阻并联，而另一只量程较大的安培表A1用来测通过两支路的总电流，若安培表A1达到其量程的即50 mA，根据并联电路性质可得通过安培表A2的电流为×50 mA20 mA，这一值达到其满偏值，不可采用；当安培表A2达到其量程的时，安培表A1不能达到其量程的，故不能满足本实验的条件。为此必须减小通过安培表A2的电流，将定值电阻与安培表A2串联后增大了这一支路的电阻，从而减小了这一支路的电流，能满足实验条件，从而提高了实验的精确度，这一支路与待测电阻并联后的总阻值为R并 。若滑动变阻器采用限流式接法，可估算出电流最小为I×103 mA120 mA，此时通过安

24、培表A2的电流I2I×120 mA40 mA>20 mA，会超过其量程，A2会被烧毁，故必须采用分压式接法。实验电路如图所示；(2)由欧姆定律可得：I2(R0r2)(I1I2)Rx，解得：Rx。过疑难 教材疑难问题专练1.【参考答案】（1）A （2） 【解题思路】本题的难点在于电流表的内外接法的正确选择。（1），与和两个条件相比，显然待测电阻更符合，这说明因安培表分压造成的误差要比因电压的分流造成的误差小，则正确选项为A图；（2）该电阻的测量值为，电压表中的电流，中的电流，所以。2.【参考答案】(1)甲 描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)【解题思路】本

25、题的解题关键是滑动变阻器以及安培表的正确接法。(1)因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据(2)因小灯泡额定电压为4 V,015 V的量程太大，读数误差大，所以电压表选05 V的；小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表只能选；滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 ，调节不方便，故应选滑动变阻器；又因RVRA>R，所以电流表应外接。3.【参考答案】实物图如下 2.4 【解题思路】处理本题的关键是选择合适的电路并能依次完成电路的连接。实物图连线注意：滑动变阻器采用分压式接法，电流表

26、选0.6A量程，电压表选15V量程，电流表采用限流或分压接法都可以。由图像可直接读出电流强度大小为0.40A时加在灯泡两端的电压为为6.0A，此时小灯泡的实际功率为2.4W。【练后反思】电阻测量的重点是对两种电路的选择：（1）测量电路的选择：若被测电阻或用电器电阻为大电阻，应选用“电流表内接法”；若被测电阻或用电器电阻为小电阻，应选用“电流表外接法”。当被测电阻Rx>时，Rx为大电阻；当被测电阻Rx<时，Rx为小电阻；（2）控制电路的选择：滑动变阻器以何种方式接入电路中，应遵循安全性、精确性、方便性、节能性的原则，综合考虑，灵活选用。在下列三种情况下必须采用分压式接法：要求通过被控

27、制部分的电流或电压实现从零开始调节时，必须采用分压式接法；当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的电阻R0，且实验要求电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压式接法；若采用限流式接法，电路中的实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定电压(或电流)时，只能采用分压式接法。4.【参考答案】(1) (2)见解析图(3)0.84(0.810.87)皆可【解题思路】解决本题的难点之处在于能准确地画出等效电源的伏安特性曲线，从而求出灯泡消耗的实际功率。(1)由灯泡的额定电压为5V、额定功率为2.5W，则I0.5 A，因此电流表选，电压表选，由于电路接成分压式，滑动变阻器选；(2)如图所示(3)

28、把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为Imax0.6 A，在题图中的UI图中，作出此电源的UI图线如图中虚线所示两图线交点即表示该灯泡的实际工作点由图知U2.2 V，I0.38 A，所以PUI2.2×0.38 W0.84 W。5.【参考答案】(1)如图所示(2)小于(3)f(4)如图所示 (5)A【解题思路】本题的疑难之处在于选择合适的量度、充分地利用坐标纸描绘出一条平滑的曲线。(1)由电路图可知，电流表为外接法，滑动变阻器为分压式接法；(2)由电流表外接的特点可知，该元件的测量值小于其真实值；(3)当图中的f处接触不良时，控制电路由分压式变为限流式，故无法将电压表的示数调

29、为零(4)根据表中的数据，先描点，再利用平滑的曲线连接起来；(5)IU图线上切线(即斜率)可反映电阻的大小，但不能用来计算电阻的大小，而则可以用来计算电阻的大小。6.【参考答案】R2(2)如图(3)不变减小(4)3.20×104(3.10×1043.30×104【解题思路】本题的疑难之处在于能由图线分析出，随电极插入深度的增大电源的变化情况。因为电流表量程1mA，电压表量程1V，则，电阻R至少要大于1000，则R1。最大阻值才200，只有选择R2。随着电极的插入电源电动势不变，但是横截面增大了，电阻减小。在图线b上取两点(0.4mA，0.8 V)，(0.2 mA，

30、0.88 V)R内×0.4×103A0.8VR内×0.2×103A0.88 VR内400PI2·R3.2×104W【练后反思】实物连线的原则：1先串后并，接线到柱，注意量程和正负；2对限流电路，只需用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)；3对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。7.【参考答案】(1)实验电路见解析(2)(3)S接1，调整R1R，使电流表有适当的读数IS接2，调整R1R，使电流表恢复读数IRRR【解题思路】本题的难点之处在于分析出该实验的原理以及仪器的选择、电路的设计。(1)使用学生电源稳压输出，输出电压稳定，可以不用电压表测电压，以消除因电压表的接入带来的系统误差，电路简单，操作方便。由于电流表内阻未知，因此实验就同时考虑