备考2024届高考物理一轮复习强化训练第十章恒定电流实验十三用多用电表测量电学中的物理量

实验十三用多用电表测量电学中的物理量1.[探究电压表内阻对测量结果的影响/2023江苏]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有：干电池（电动势约1.5V，内阻不计）2节；两量程电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ；量程0～15V，内阻约15kΩ）1个；滑动变阻器（最大阻值50Ω）1个；定值电阻（阻值50Ω）21个；开关1个及导线若干.实验电路如图1所示.（1）电压表量程应选用3V（选填“3V”或“15V”）.（2）图2为该实验的实物电路（右侧未拍全）.先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱D（选填“B”“C”“D”）连接，再闭合开关，开始实验.图2（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1，2，…，21之间的电压.某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为1.50V.根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如图4中实线所示.图4（4）在图1所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为R1，定值电阻的总阻值为R2，当被测电阻为R时，其两端的电压U＝ER1＋R2R（用E、R1、R2、R表示），据此作出U－R理论图线如图（5）分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因.你是否同意他的观点？请简要说明理由.不同意.当R较小时，电压表的内阻大，分流小；当R较大时，和电压表并联以外的电阻分压很小，电压表是否理想对电压表读数的影响不大.解析（1）由题图2可知两节干电池全部接入电路，则电源电动势约为3V，因此电压表量程选择3V.（2）电源正极与D连接，开始时接入电路的电阻最大，且滑动变阻器滑片向右滑动时，电阻减小，因此接线柱A与滑动变阻器的接线柱D连接.（3）结合电压表选用的量程可知电压表的读数为1.50V.（4）根据闭合电路欧姆定律可得被测电阻R两端的电压U＝ER12.[自制简易电饭煲＋电路故障分析/2022河北]某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示，选用的器材有：限温开关S1（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关S2（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）.自备元件有：加热电阻丝R（阻值为60Ω，用于加热煮饭）；限流电阻R1和R2（阻值均为1kΩ）；指示灯L1和L2（2.5V，0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭）；保险丝T.图1图2（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是CD（多选）.A.按下S1，L1和L2均发光B.当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光C.保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换D.当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭（2）简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常.在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件.下列操作步骤的正确顺序是CABDE（填写各步骤前的字母）.A.将选择开关旋转到“×100”位置B.将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点C.调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度D.测量指示灯L1两端的阻值E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡图3图4（3）操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3所示，可判断是L1断路损坏；若指针如图4所示，可判断是R1断路损坏.（用电路中的元件符号表示）解析（1）按下S1，L2被短路，L2不发光，选项A错误；当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，S2也断开，干路中的电流约为220V1000Ω＝0.22A＝220mA，L2能发光，但L1支路电流大约为220×601000mA＝13.2mA＜30mA，故L1不能发光，选项B错误；保温过程中，当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，电阻丝加热，当锅内温度高于80℃时，S2自动断开，电阻丝停止加热，之后重复上述过程，选项C正确；当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L2被短路，L2不发光，L1中的电流大约为220V1000Ω＝0.22A＝220mA，发光，选项（2）测量电阻时，先进行机械调零，然后选择测量电阻的挡位，再进行欧姆调零，接着进行测量，测量完毕后，选择开关置于交流电压挡的最高挡或者“OFF”挡，故测量电阻的步骤为CABDE.（3）测量L1的电阻，若指针指在如题图3所示的位置，读数约为1070Ω，近似等于R1与R的阻值之和，说明故障为L1断路；若指针指在如题图4所示的位置，说明L1电阻较小，L1正常，结合题述知故障为R1断路.3.[测量充电宝的电动势和内阻/2021天津]随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择.充电宝可以视为与电池一样的直流电源.一充电宝的电动势约为5V，内阻很小，最大放电电流为2A，某实验小组测定它的电动势和内阻.他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流，定值电阻R0＝3Ω，两只数字多用电表M、N，两表均为理想电表，并与开关S连成如图所示电路.①图中测量电流的电表是N，测量电压的电表是M.（均填写字母M或N）②调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第4次的记录数据有误.（填测量次数的序号）次数1234567电流I/A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516电压U/V4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848③电路中接入R0可以达到下列哪个效果.C（填选项前的字母）A.使测电流的电表读数变化明显B.为了更准确地测量充电宝内阻C.避免使充电宝的放电电流过大D.减小测量电压的电表分流作用解析①电表N串联在电路中，测量电路中的电流；电表M一端接在开关上，另一端接在充电宝的负极，闭合开关后相当于并联在电源两端，所以M的作用是测量路端电压.②表格中的电流I不断增大，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知路端电压U不断减小，电压表的示数应该不断减小，所以第4次的记录数据有误.③因为充电宝的内阻很小，所以电阻R0串联在电路中，起保护电路的作用，避免充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件，选项C正确.4.[探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系/2021重庆]某兴趣小组使用如图1所示电路，探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系，其中P是电阻箱，R0是阻值为37.9kΩ的定值电阻，E是太阳能电池，是电流表（量程0～100μA，内阻2.10kΩ）.（1）实验中若电流表的指针位置如图2所示，则电阻箱P两端的电压是2.48V.（保留3位有效数字）（2）在某光照强度下，测得太阳能电池的输出电压U与电阻箱P的电阻R之间的关系如图3中的曲线①所示.不考虑电流表和电阻R0消耗的功率，由该曲线可知，M点对应的太阳能电池的输出功率是40.5mW.（保留3位有效数字）图3（3）在另一更大光照强度下，测得的U－R关系如图3中的曲线②所示.同样不考虑电流表和电阻R0消耗的功率，与曲线①相比，在电阻R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的输出功率较大（选填“较小”“较大”），由图像估算曲线②中太阳能电池的最大输出功率约为108（105～108均正确）mW.（保留3位有效数字）解析（1）根据电流表的读数规则，可知电流表读数是I1＝62.0μA＝6.20×10－5A.则电阻箱P两端的电压是U1＝I1（rg＋R0）＝6.20×10－5×（2.10＋37.9）