第十章　电路-2014-2023十年高考物理真题分类汇编彩绘课件

第十章电路考点2014~2018年2019年2020年2021年2022年2023年合计全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷72.电路的基本概念和规律0102030101101873.电路的动态分析0300000000000374.含电容器电路的分析1000000001001175.实验:长度的测量及测量工具的选用0200000000000276.实验:测量金属丝的电阻率1201100200002577.实验:电阻的测量41010102151261278.实验:描绘小灯泡伏安曲线的原型实验1200000000102279.实验:描绘小灯泡伏安曲线的创新实验1000111100003280.实验:测定电源电动势和内阻的原型实验0300040000000781.实验:测定电源电动势和内阻的创新实验2200001201003582.实验:多用电表的使用1000000100001183.实验:电表的改装和校准2220000102004584.实验:传感器类实验1100000000001185.实验:拓展与创新实验10101002000133命题分析与备考建议1.命题热度:本章属于热点内容,10年来,从命题频次上看,全国卷10年27考,地方卷57考。2.考查方向:本章单独考查电路知识的时候很少,主要考查科学探究素养,通过实验考查电路知识的掌握情况。实验的原理、仪器的选择、电路的分析是高考的重点.测量电阻类实验、测量电源电动势和内阻类的实验、电路设计等创新类实验是高考命题的热点。3.明智备考:(1)一定要把握实验的灵魂——原理,会分析并弄清每个实验的原理,在原理掌握之后,学会数据的处理和误差分析的方法。在备考中要立足教材中的基本实验,弄透教材中的各种实验仪器的使用方法。(2)加强实验“可参与”环节的训练。高考实验试题非常重视对实验可参与环节的考查,因此要加强对基本仪器的读数、点迹处理、图像法、电路连接、电路改装与设计、误差分析及有效数字等的训练。(3)加强实验原理的理解与常规实验的变式训练。虽然高考实验题很少有与教材实验一模一样的问颗,但高考实验题涉及的实验原理、处理数据的方法、实验技能和教材实验的实验原理、处理实验数据的方法等实验基础知识基本是相同的。因此复习备考必须立足教材实验的拓展与创新,掌握常规实验应该怎么做、还能怎么做、还能做什么、是否真正做,关注同一实验的不同设计方法,关注同一仪器各种用途,并能灵活运用所学的实验理论和方法解决实验中遇到的新问题。第1节

电路的基本概念和规律应用考点72

电路的基本概念和规律应用

1.(2023·全国乙,20,6分,难度★★★)(多选)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0V,U23=2.5V,U34=-1.5V。符合上述测量结果的可能接法是(CD)A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间解析由于1、2间的电势差为正,所以1要接电源正极。若电源接在1、4之间,如图甲所示,不管电阻R接在1、3之间还是接在2、4之间,3、4间的电势差一定是正的,即U34>0,与题目已知条件不符合,选项A、B错误。因此电源接在1、3之间,若电阻R接在1、4之间,如图乙所示,则U13=U12+U23=5.5V,同时U13=U14+U43,因为U43=-U34=1.5V,所以只要UR=U14=4V就能满足题目要求,选项C正确。若电阻R接在2、4之间,如图丙所示,则U23=2.5V,同时U23=U24+U43,因为U43=-U34=1.5V,所以只要UR=U24=1V就能满足题目要求,选项D正确。2.(2022·北京,13,3分,难度★★)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示,电路中的R1和R2,其中一个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时,控制开关自动开启低水位预警;当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时,控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是(C)A.U1<U2B.R2为压力传感器C.若定值电阻的阻值越大,开启高水位预警时的水位越低D.若定值电阻的阻值越大,开启低水位预警时的水位越高甲乙丙丁5.(2020·海南,4,3分,难度★★)一车载加热器(额定电压为24V)发热部分的电路如图所示,a、b、c是三个接线端点,设ab、ac、bc间的功率分别为Pab、Pac、Pbc,则 (D)A.Pab>Pbc

B.Pab=PacC.Pac=Pbc

D.Pab<Pac6.(2020·北京,12,3分,难度★★★)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是 (B)A.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系B.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系C.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系D.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系78.(2019·江苏,3,4分,难度★★)如图所示的电路中,电阻R=2Ω。断开S后,电压表的读数为3V;闭合S后,电压表的读数为2V,则电源的内阻r为(

A

)A.1Ω B.2Ω

C.3Ω D.4Ω

9.(2018·浙江,5,3分,难度★★)杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯。已知高压钠灯功率为400W,LED灯功率为180W,若更换4000盏,则一个月可节约的电能约为(

B

)A.9×103

kW·h B.3×105

kW·hC.6×105

kW·h D.1×1012

kW·h解析每盏灯节约的电功率为0.22kW,每天亮灯时间大约12h,因此4000盏灯一个月节约的电能W=0.22×4000×12×30kW·h≈3.2×105

kW·h,选B。第2节

闭合电路欧姆定律及其应用考点73电路的动态分析1.(2018·海南,10,5分,难度★★★)(多选)如图,三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R,电源的内阻r<R,c为滑动变阻器的中点。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动,下列说法正确的是

(

CD

)A.R2消耗的功率变小

B.R3消耗的功率变大C.电源输出的功率变大

D.电源内阻消耗的功率变大解析把等效电路画出,如下2.(2016·上海,18,4分,难度★★★)(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合电键,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中(

BC

)A.U先变大后变小B.I先变小后变大C.U与I比值先变大后变小D.U变化量与I变化量比值等于R3解析不计电源内阻,电路的路端电压等于电源电动势,A选项错误;滑动变阻器的上半部分和下半部分并联,在滑片由a端滑到b端的过程中,该并联值先变大再变小,电压表示数U和电流表示数I的比值为该并联值和电阻R2之和,C选项正确;根据电阻的变化可判断电路中电流先变小再变大,B选项正确;U的变化量与I变化量比值等于R2支路总电阻,D选项错误。3.(2018·北京,23,18分,难度★★★)如图1所示,用电动势为E,内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图,并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。(2)a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率;b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。

解析(1)U=E-I·r所以U与I为一次函数关系,U-I图像为直线,截距为E,斜率为-r与纵轴交点:I=0,U=E,即电动势;与横轴交点:U=0,I=Er,即电源短路时的电流。(3)电动势定义式:E=W非q①在时间t内通过电路的电荷量为q=It②根据能量守恒定律,非静电力做的功应该等于内外电路产生的焦耳热的总和。即W非=Q内+Q外③在时间t内:Q外=I2Rt,④Q内=I2rt⑤联立①②③④⑤式,EIt=I2Rt+I2rt即E=IR+Ir得到:E=U外+U内其中U外即外电路电势降落,U内即内电路电势降落。考点74

含电容器电路的分析1.(2022·北京,9,3分,难度★★)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象,其中E为电源,R为定值电阻,C为电容器,为电流表,为电压表。下列说法正确的是(B)A.充电过程中,电流表的示数逐渐增大后趋于稳定B.充电过程中,电压表的示数迅速增大后趋于稳定C.放电过程中,电流表的示数均匀减小至零D.放电过程中,电压表的示数均匀减小至零解析本题考查电容器的充、放电过程及其特点。充电过程中,随着电容器C两极板电荷量的积累,电路中的电流逐渐减小,电容器充电结束后,电流表示数为零,选项A错误;电压表测量电容器两端的电压,充电过程中,随着电容器C两极板电荷量的积累,电容器两端的电压迅速增大,电容器充电结束后,电压趋于稳定,选项B正确;电容器放电过程几乎在瞬间完成,所以电流表和电压表的示数不是均匀减小至零的,选项C、D错误。2.(2016·全国2,17,6分,难度★★★)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(

C

)解析S断开时等效电路图如图a所示。图a图b

第3节

实验：长度的测量及测量工具的选用考点75实验:长度的测量及测量工具的选用1.(2017·海南,11,6分,难度★)某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径,游标卡尺的示数分别如图(a)和图(b)所示。由图可读出,圆管内壁的直径为

cm,圆管外壁的直径为

cm;由此可计算出金属圆管横截面的面积。

答案2.23

2.99解析图(a)中游标卡尺的主尺读数为22

mm,游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为3×0.1

mm=0.3

mm,所以最终读数为22

mm+0.3

mm=22.3

mm=2.23

cm;图(b)中游标卡尺的主尺读数为29

mm,游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为9×0.1

mm=0.9

mm,所以最终读数为29

mm+0.9

mm=29.9

mm=2.99

cm。故答案为2.23

cm;2.99

cm。2.(2015·海南,11,4分,难度★)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为

cm,高度为

mm。

图(a)图(b)答案1.220

6.860第4节

实验:测定金属的电阻率

电阻的测量考点76实验:测量金属丝的电阻率1.(2021·海南,14,10分,难度★★★)在伏安法测电阻的实验中,提供以下实验器材:电源E(电动势约6V、内阻约1Ω),待测电阻Rx(阻值小于10Ω),电压表(量程3V,内阻约3kΩ),电流表(量程0.6A、内阻约1Ω),滑动变阻器(最大阻值20Ω),单刀开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。某同学利用上述实验器材设计如图所示的测量电路。回答下列问题:(1)闭合开关S1前,滑动变阻器的滑片P应滑到

(填“a”或“b”)端;

(2)实验时,为使待测电阻的测量值更接近真实值,应将S2拨向

(填“c”或“d”);在上述操作正确的情况下,引起实验误差的主要原因是

(填正确选项前的标号);

A.电流表分压

B.电压表分流

C.电源内阻分压(3)实验时,若已知电流表的内阻为1.2Ω,在此情况下,为使待测电阻的测量值更接近真实值,应将S2拨向

(填“c”或“d”);读得电压表的示数为2.37V,电流表的示数为0.33A,则Rx=

Ω(结果保留两位有效数字)。

答案(1)b

(2)c

B

(3)d

6.02.(2021·北京,16,10分,难度★★★)在“测量金属丝的电阻率”实验中,某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。(1)该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻,示数如图1所示,对应的读数是

Ω。

图1图2

(2)除电源(电动势3.0V,内阻不计)、电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)、开关、导线若干外,还提供如下实验器材:A.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)B.电流表(量程0~3.0A,内阻约0.02Ω)C.滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A)D.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定电流0.5A)为了调节方便、测量准确,实验中电流表应选用

,滑动变阻器应选用

。(选填实验器材前对应的字母)

(3)该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I,得到多组数据,并在坐标图上标出,如图2所示。请作出该金属丝的U-I图线

,根据图线得出该金属丝电阻R=

Ω(结果保留小数点后两位)。

(4)用电流传感器测量通过定值电阻的电流,电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为小灯泡,电流随时间变化的图线如图4所示,请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。图3图4答案(1)6

(2)A

C5.83(4)刚闭合开关时,灯丝温度较低,电阻较小,电流较大;随着灯丝温度升高,电阻逐渐增大,电流逐渐减小;当灯丝发热与散热平衡时,温度不变,电阻不变,电流保持不变3.(2020·全国1,22,6分,难度★★★)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1kΩ,电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图乙所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题:甲(1)图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在

(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。

(2)根据所用实验器材和图乙可判断,由图线

(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为

Ω(保留1位小数)。

(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为

Ω(保留1位小数)。

注意有效数字的位数和图线上点的选取。4.(2019·江苏,11,8分,难度★★★)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下:(1)螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动

(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。

(2)选择电阻丝的

(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径。

图1(3)图2甲中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙实物电路中的正确位置。甲图2乙图2U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0(4)为测量R,利用图2甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1-I1关系图像如图3所示。接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图像。(5)由此,可求得电阻丝的Rx=

Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。

图3答案(1)C

(2)不同(3)(4)(5)23.5(23.0~24.0都算对)解析(1)在测量时,为了不损坏被测物体,最后也改用微调方旋钮即C,直到听见“喀喀”的响声;(2)为了减小测量误差,应选用电阻丝不同位置进行多次测量;(3)按照原理图,将实物图连线如图1。图1(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出,再连成一条直线,如图2。图25.(2018·天津,9(3),10分,难度★★★)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:A.电压表(量程0~1V,内阻约10kΩ)B.电压表(量程0~10V,内阻约100kΩ)C.电流表(量程0~1mA,内阻约30Ω)D.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.05Ω)E.电源(电动势1.5V,额定电流0.5A,内阻不计)F.电源(电动势12V,额定电流2A,内阻不计)G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)①为使测量尽量准确,电压表选用

,电流表选用

,电源选用

。(均填器材的字母代号)

②画出测量Rx阻值的实验电路图。③该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会

其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是

。答案①B

C

F②如图所示③大于

电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)解析①由于待测电阻约为10

kΩ太大,电源电动势为12

V时,电路中电流才大约1.2

mA,故电流表选C,电源选F。由于待测电阻约为10

kΩ,电路中电流约为1.2

mA,则待测电阻两端电压约为12

V,所以电压表选B。②由于待测电阻阻值远大于所选电流表内阻,而略小于电压表内阻,故实验测量电路设计时用内接法;而滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻的阻值,故控制电路中滑动变阻器使用限流式接法根本起不到调节作用,滑动变阻器只能采用分压式接法。电路图见答案。6.(2017·海南,12,12分,难度★★★)某同学用伏安法测量待测电阻的阻值,现有器材为:待测电阻R(阻值约为5Ω);电源(电动势3V),滑动变阻器(阻值范围0~10Ω),电流表(量程0.6A,3A);电压表(量程3V,15V),开关,导线若干。实验要求在测量电路中将电流表内接,滑动变阻器起分压作用,回答下列问题:图(a)(1)按照实验要求在图(a)中画出实物连线图。(2)若已按实验要求接线,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,电压表示数在0~3V范围内明显变化,电流表的示数始终为0,写出产生这种现象的一个原因

。

(3)在连线正确并排除故障后,闭合开关,电压表和电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示,由图可知,电压表读数为

V,电流表读数为

A,由此可得待测电阻的阻值为

Ω(最后一空计算结果保留3位有效数字)。

答案(1)电路图如图所示(2)电阻R断路或电流表断路(3)2.30

0.46

5.00解析(1)电路图如图所示:(2)若已按实验要求接线,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,电压表示数在0~3

V范围内明显变化,电流表的示数始终为0,导致这一现象的原因是电阻R断路或电流表断路。(3)由于电源电动势为3

V,所以电压表选用了3

V的量程,电流大约为0.6

A,所以电流表选用了0.6

A的量程;根据电压表和电流表的读数原则知:电压表的读数为2.30

V,电流表的读数为0.46

A,待测电阻的阻值为R=

==5.00

Ω。图(a)图(b)考点77

创新实验1.(2023·全国乙,23,10分,难度★★★)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、刻度尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。甲乙(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=

,金属丝的电阻r=

。(结果均用R0、U1、U2表示)

(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:U1/mV0.570.710.851.141.43U2/mV0.971.211.451.942.43(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2Ω。(5)用刻度尺测得金属丝长度l=50.00cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图乙所示,该读数为d=

mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。

(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ=

×10-7Ω·m。(保留2位有效数字)

2.(2023·江苏,12,15分,难度★★★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。实验电路如图甲所示。甲

(1)电压表量程应选用

(选填“0~3V”或“0~15V”)。

(2)图乙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

(选填“B”“C”或“D”)连接,再闭合开关,开始实验。

乙

(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丙所示,其示数为

V。根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线,如图丁中实线所示。

丙丁(4)在图甲所示的电路中,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=

(用E、R1、R2、R表示),据此作出U-R理论图线如图丁中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小。

(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。3.(2023·辽宁,12,6分,难度★★)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:

图(a)a.测得样品截面的边长a=0.20cm;b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动;c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U-L图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。图(b)

回答下列问题:(1)L是丙到

(填“甲”“乙”或“丁”)的距离;

(2)写出电阻率的表达式ρ=

(用k、a、I表示);

(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ=

Ω·m(保留两位有效数字)。

4.(2022·全国甲,22,5分,难度★★★)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有电源E(电动势1.5V,内阻很小),电流表A(量程10mA,内阻约10Ω),微安表G(量程100μA,内阻Rg待测,约1kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10Ω),定值电阻R0(阻值10Ω),开关S,导线若干。(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图。(2)某次测量中,微安表的示数为90.0μA,电流表的示数为9.00mA,由此计算出微安表内阻Rg=

Ω。

答案(1)电路图连接如图所示。(2)9905.(2022·山东,14,8分,难度★★★)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1.5V,内阻未知);电流表A1(量程10mA,内阻为90Ω);电流表A2(量程30mA,内阻为30Ω);定值电阻R0(阻值为150Ω);滑动变阻器R(最大阻值为100Ω);待测电阻Rx;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R0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处。该同学选择的电流表为

(选填“A1”或“A2”);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Rx替换R0,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的处,则Rx的测量值为

Ω。

(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值

(选填“有”或“无”)影响。

答案(1)A1

60

(2)100

(3)无6.(2022·广东,12,9分,难度★★★)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件。某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系,实验过程如下:(1)装置安装和电路连接:如图甲所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图乙所示的电路中。甲乙丙(2)导电绳拉伸后的长度l及其电阻Rx的测量:①将导电绳拉伸后,用刻度尺测量并记录A、B间的距离,即为导电绳拉伸后的长度l。②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2,闭合开关S1,调节R,使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。③闭合S2,电压表的示数

(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表的示数I2,则此时导电绳的电阻Rx

=

(用I1、I2和U表示)。

④断开S1,增大导电绳拉伸量,测量并记录A、B间的距离,重复步骤②和③。(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值

(选填“有”或“无”)影响。

(4)图丙是根据部分实验数据描绘的Rx-l图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上,当机械臂弯曲后,测得导电绳的电阻Rx为1.33kΩ,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为

cm,即为机械臂弯曲后的长度。

7.(2022·北京,15,8分,难度★★★)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。(1)用电压表(内阻约为3kΩ)和电流表(内阻约为0.1Ω)测量一个电阻的阻值(约为5Ω)。要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的

(选填“甲”或“乙”)。

图1(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约20kΩ电阻的阻值,下列实验步骤正确的操作顺序为

(填各实验步骤前的字母)。

A.将选择开关置于“×1k”位置B.将选择开关置于“OFF”位置C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开D.将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”图2(3)图2是“测量电源的电动势和内阻”实验的电路图。某同学在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找故障,在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d时,电压表没有示数。若电路中仅有一处故障,则

(选填选项前的字母)。

A.导线ab断路 B.滑动变阻器断路C.导线cd断路 D.滑动变阻器短路答案(1)甲

(2)ADCB

(3)C该题属于电学实验的基础问题——要理解并记住各类电表的使用方法、电表的连接方法和注意事项等。8.(2022·湖北,13,9分,难度★★★)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。

甲

乙R/ΩI/A5.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50(3)该小组根据图乙的电路和图丙的-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”)。

9.(2022·重庆,11,6分,难度★★★)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示,实验设定恒定电流为50.0μA,主要实验器材有恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表

、电压表

。(1)用加热器调节RT的温度后,为使电流表的示数仍为50.0μA,须调节

(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时,电流表示数为50.0μA;连接电压表后,电流表示数显著增大,须将原电压表更换为内阻

(选填“远大于”“接近”“远小于”)RT阻值的电压表。

(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示,由图可得温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中,RT的阻值随温度的平均变化率是

kΩ·℃-1(保留2位有效数字)。

答案(1)可变电阻R1

远大于

(2)1.210.(2021·浙江,18,7分,难度★★★)小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。(1)因电表内阻未知,用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后,合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1,电压表的读数U1=1.65V,电流表的示数如图2所示,其读数I1=

A;将K掷到2,电压表和电流表的读数分别为U2=1.75V,I2=0.33A。由此可知应采用电流表

(填“内”或“外”)接法。

(2)完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:①器材与连线如图3所示,请在虚线框中画出对应的电路图。

②先将单刀双掷开关掷到左边,记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数与前一次尽量相同,电阻箱的示数如图3所示,则待测电阻Rx=

Ω。此方法

(填“有”或“无”)明显的实验误差,其理由是

。

答案(1)0.34(0.33~0.34)

外

(2)①见解析

②5

有

电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近(或其他合理解释)替代法测电阻实验原理简单,看似没有系统误差,但考虑到电阻箱不能连续调节,往往很难保证电压表、电流表的读数不变,因此伏安法测电阻是最重要的测量电阻的方法。11.(2021·山东,14,8分,难度★★★)热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有:

甲待测热敏电阻RT(实验温度范围内,阻值为几百欧到几千欧);电源E(电动势1.5V,内阻r约为0.5Ω);电阻箱R(阻值范围0~9999.99Ω);滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω);微安表(量程100μA,内阻等于2500Ω);开关两个,温控装置一套,导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:①按图示连接电路;②闭合S1、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏:③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,调节电阻箱,使微安表指针半偏;④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题:(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用

(填“R1”或“R2”)。

(2)请用笔画线代替导线,将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。(3)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为6000.00Ω,该温度下热敏电阻的测量值为

Ω(结果保留到个位),该测量值

(填“大于”或“小于”)真实值。

(4)多次实验后,学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐

(填“增大”或“减小”)。

乙答案(1)R1

(2)如图所示

(3)3500

大于

(4)减小解析(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值,尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变,由于该支路与滑动变阻器前半部分并联,滑动变阻器的阻值越小,S2闭合前、后该部分电阻变化越小,从而电压的值变化越小,故滑动变阻器应选R1。(2)电路连接图如图所示(3)微安表半偏时,该支路的总电阻为原来的2倍,即RT+RμA=6000Ω可得RT=3500Ω当断开S2,微安表半偏时,由于该支路的电阻增加,电压略有升高,根据欧姆定律,总电阻比原来2倍略大,也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻,而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻,因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。(4)由于是lnRT-图像,当温度T升高时,减小,从图中可以看出lnRT减小,从而RT减小,因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。12.(2020·海南,15,10分,难度★★★)在测量定值电阻阻值的实验中,提供的实验器材如下:电压表V1(量程3V,内阻r1=3.0kΩ),电压表V2(量程5V,内阻r2=5.0kΩ),滑动变阻器R(额定电流1.5A,最大阻值100Ω),待测定值电阻Rx,电源E(电动势6.0V,内阻不计),单刀开关S,导线若干。回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应采用

(填“限流”或“分压”)接法;

(2)将虚线框中的电路原理图补充完整;(3)根据下表中的实验数据(U1、U2分别为电压表V1、V2的示数),在图(a)给出的坐标纸上补齐数据点,并绘制U2-U1图像;测量次数12345U1/V1.001.502.002.503.00U2/V1.612.413.214.024.82(4)由U2-U1图像得到待测定值电阻的阻值Rx=

Ω(结果保留三位有效数字);

(5)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻Ry(阻值约为700Ω)的阻值,在不额外增加器材的前提下,要求实验精度尽可能高,请在图(b)的虚线框内画出你改进的电路图。答案(1)分压(2)(3)(4)1.83×103(5)解析(1)电压表V1和Rx串联再和V2并联,并联的总电阻远大于滑动变阻器电阻,为了调节变阻器时,电表示数变化明显,且能获得更多组数据,选择分压接法。(2)完整的电路图,如图所示。(3)根据表中的实验数据,绘制的U2-U1图像,如图所示。(5)因待测电阻Ry(阻值约为700Ω)的阻值较小,若仍与电压表V1串联,则所分得的电压过小,不利于测量,故待测电阻Ry与其中一个电压表并联,由于电源电动势只有6V,为让待测电阻分得较大电压,故待测电阻Ry应与电压表V2并联,再与电压表V1串联,故改进后的电路图,如图所示。13.(2019·海南,11,8分,难度★★★)用实验室提供的器材设计一个测量电流表内阻的电路。实验室提供的器材为:待测电流表A(量程10mA,内阻约为50Ω),滑动变阻器R1,电阻箱R,电源E(电动势约为6V,内阻可忽略),开关S1和S2,导线若干。图(a)图(b)(1)根据实验室提供的器材,在图(a)所示虚线框内将电路原理图补充完整,要求滑动变阻器起限流作用;(2)将图(b)中的实物按设计的原理图连线;(3)若实验提供的滑动变阻器有两种规格①10Ω,额定电流2A

②1500Ω,额定电流0.5A实验中应该取

。(填“①”或“②”)

答案(1)电路图见解析(2)实物连线见解析(3)②解析(1)电路原理图如图;(2)实物连线如图:14.(2018·全国3,23,9分,难度★★★)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0Ω);V可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线;图(a)图(b)

12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表V的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表V的示数U2;(4)待测电阻阻值的表达式Rx=

(用R0、U1、U2表示);

(5)重复步骤(3),得到如下数据:(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值,求得Rx=

Ω。(保留1位小数)

答案(1)实物连线如图15.(2018·浙江,18,5分,难度★★★)(1)小明用多用电表测量一小段2B铅笔芯的电阻Rx,正确的操作顺序是

(填字母);

A.把选择开关旋转到交流电压最高挡B.调节欧姆调零旋钮使指针指到欧姆零点C.把红、黑表笔分别接在Rx两端,然后读数D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触E.把红、黑表笔分别插入多用电表“+”“-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图所示,则Rx=

Ω;

(3)小张认为用多用电表测量小电阻误差太大,采用伏安法测量。现有实验器材如下:电源(电动势3V,内阻可忽略),电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ),多用电表(2.5mA挡、25mA挡和250mA挡,对应的内阻约40Ω、4Ω和0.4Ω),滑动变阻器RP(0~10Ω),定值电阻R0(阻值10Ω),开关及导线若干。答案(1)EDBCA

(2)2.9

(3)B

250mA解析(1)多用电表应先进行机械调零,再进行欧姆调零,用完电表后再把电表挡位调整到交流电压最高挡或者off挡。机械调零的步骤是E,欧姆调零的步骤是DB,测电阻是C,最后步骤是A。(2)所选挡位为“×1”,最小精度0.2

Ω,所以只能读到小数点后一位,答案为2.9

Ω。(3)C项中,电压表量程0~3

V,电源电动势3

V,不能使电压表发生明显偏转,故C错误;A项中,被测总电阻是13

Ω左右,电源电压为3

V,最大电流在230

mA左右,选量程为0~250

mA多用电表测电流,电表内阻与待测电阻相比相差不太大,应采用电流表外接法,A错;D项中电压表两端测的就是电源电压,不会随滑动变阻器变化而变化,故D错误。经分析,应选B。16.(2017·全国2,23,9分,难度★★★)图(a)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100μA,内阻大约为2500Ω)的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20Ω,另一个阻值为2000Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99999.9Ω);电源E(电动势约为1.5V);单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω,接通S1。将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置,最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势

(填“相等”或“不相等”)。

④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为

Ω(结果保留到个位)。

(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:

。

解答创新类电学实验的基本方法以上几题,有的是根据电路原理图在实物图上连线;有的是设计电路图,并涉及选择器材和电路,该类试题基本上是在规定实验的基础上,在基本实验方法的基础上进行拓展迁移。基本的实验方法包括:实验原理的设计方法、实验误差的控制方法和实验数据的处理方法,而考题往往将基本的实验方法和物理原理合理迁移,设计出测量不同的物理量、可探究不同问题的实验方案。教材中所学过的物理规律、物理公式中只要含有某一物理量,则该规律、公式就可作为研究或测定该物理量的原理基础而进行相应的实验方法设计。如用伏安法测电阻,R=,也可迁移到测电压表内阻和电流表内阻上去测定电源的电动势和内阻。17.(2016·全国2,23,9分,难度★★★)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。图(a)实验步骤如下:①按电路原理图(a)连接线路;②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S;③调节滑动变阻器,使电压表满偏;④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。

(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为

Ω(结果保留到个位)。

(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为

(填正确答案标号)。

A.100μA B.250μAC.500μA D.1mA

18.(2015·全国2,23,9分,难度★★★)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:待测电压表V(量程0~3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值

100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,内阻不计),开关2个,导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。(2)根据设计的电路,写出实验步骤:

。

(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV',与电压表内阻的真实值RV相比,RV'

(填“>”“=”或“<”)RV,主要理由是

答案(1)实验电路图如图所示。(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0使电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻(3)>

断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大;此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RV'>RV(其他合理说法也可)第5节

实验:描绘小灯泡的伏安曲线考点78实验:描绘小灯泡伏安曲线的原型实验1.(2023·全国甲,22,5分,难度★★)某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为6kΩ,电流表内阻约为1.5Ω,实验中有图甲和图乙所示的两个电路图供选择。甲乙丙(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图丙所示,该同学选择的电路图是图

(选填“甲”或“乙”)。

(2)若选择另一个电路图进行实验,在图丙中用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图。答案(1)甲(2)如图实线所示2.(2017·全国1,23,10分,难度★★★★)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表V(量程3V,内阻3kΩ);电流表A(量程0.5A,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1000Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干。(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。考点79实验:描绘小灯泡伏安曲线的创新实验1.(2021·全国甲,23,10分,难度★★★)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:小灯泡(额定电压2.5V,额定电流0.3A)、电压表(量程300mV,内阻300Ω)、电流表(量程300mA,内阻0.27Ω)、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值0~20Ω)、电阻箱R2(最大阻值9999.9Ω)、电源E(电动势6V,内阻不计)、开关S、导线若干。完成下列填空:

图(a)

图(b)(1)有3个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线,R0应选取阻值为

Ω的定值电阻;

(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的

(选填“a”或“b”)端;

(3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R2的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10mA时,小灯泡的电阻为

Ω(保留1位有效数字）；(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V,该同学经计算知,应将R2的阻值调整为

Ω。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示:

U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0(5)由图(b)和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻

(选填“增大”“减小”或“不变”);

(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA,可得此时小灯泡电功率W1=

W(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300mA时,小灯泡的电功率为W2,则=

(保留至整数)。答案(1)10(2)a(3)0.7(4)2700(5)增大(6)7.4×10-210解析(1)描绘小灯泡的伏安曲线,需要达到额定功率,其最大电阻为

=11.7Ω,只能选10Ω的,其他的调不到。(2)将滑片置于a端,整个电路电阻最大,待测灯泡电压为零,这种接法最安全。(3)根据电阻定义

。(4)电压表的满偏电流

,串联的电阻

=2700Ω。(5)根据分压原理,,即UL=10UV。再根据电阻定义

可算出电阻变大。(6)由(5)可知,小灯泡电功率W1=U1I1=46×10×160×10-6W=7.4×10-2W,小灯泡电功率W2=U2I2=250×10×300×10-6W=0.75W,

2.(2021·河北,11,6分,难度★★★)某同学研究小灯泡的伏安特性。实验室提供的器材有:小灯泡(6.3V,0.15A),直流电源(9V),滑动变阻器,量程合适的电压表和电流表,开关和导线若干。设计的电路如图1所示。(1)参照图1,完成图2中的实物连线。图3(2)按照图1连线后,闭合开关,小灯泡闪亮一下后熄灭,观察发现灯丝被烧断,原因可能是

(单项选择,填正确答案标号)。

A.电流表短路B.滑动变阻器的滑片接触不良C.滑动变阻器滑片的初始位置在b端(3)更换小灯泡后,该同学正确完成了实验操作,将实验数据描点作图,得到I-U图像,其中一部分如图3所示。根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为

Ω。(保留三位有效数字)

答案(