2024版高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十一描绘小灯泡的伏安特性曲线学案新人教版

2024版高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十一描绘小灯泡的伏安

特性曲线学案新人教版实验十一描绘小灯泡的伏安特性曲线

实验知识-自主回顾

SHIYANZHISHIZIZHUHUIGU

一、实验目的

1.掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法。

2.掌握伏安特性曲线的描绘方法。

3.理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是一条直线.

二、实验原理

根据欧姆定律，在纯电阻电路中，当电阻的阻值恒定时，电阻两端的电压和通过电阻的

电流成线性关系，〃一/图像是一条直线；如果电阻的阻值是变化的，〃一/图像不再是一条直

线。本实验用伏安法测出小灯泡两端电压及电流，描绘出小灯泡的〃一/图像。实验电路如图

所示。对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍，所

以，它的伏安特性曲线是一条曲线。

三、实验步骤

1.按如图所示的电路原理图连接电路，在闭合开关前变阻器的滑片靠近图中所示的幺端。

2.闭合开关，移动滑片只读出十儿组〃、/值，并记录在表格中。

3.建立〃一/坐标系，将所得几组从/值在坐标上描出所对应的点。

4.用平滑的曲线将各点连接起来，即为〃一/图像。

四、数据处理

实验中，在调节滑动受阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡的电压变换有

规律,再对应地读电流值,然后再根据所取的电压、电流的最大值,选取适当的横、纵坐标

分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且分布疏密程度均匀一

些。

五、实验器材选取

1.原则：①安全；②精确；③操作方便。

2.具体要求

(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中电流一般不允许超过

0.6Ac.

(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。

(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。

(4)滑动变阻器，分压式接法要选用小限值滑动变阻器。

六、误差分析

1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。

2.电流表、电压表的读数带来误差。

3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差.

七、注意事项

1.本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表处接班。

2.本实验要作出少一/图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必

须采用分压接法。

3.为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于电路图中的力端。

4./一〃图像在"=1.0V左右将发生明显弯曲，故在^1.0V左右绘点要密，以防出

现很大误差。

5.电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定。

6.当小灯泡电压快接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录/后马上断开

开关。

7.误差较大的点要舍去，/一〃图像应是平滑曲线而非折线。

8.建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根

据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。

核心考点-重点突破

HEXINKAODIANZHONGDIANTUP0

考点一教材原型实验

»■例1(2021・甘肃模拟)为描绘一只规格为“2.8V1.6W”的小灯泡的伏安特性

曲线，某同学给了以下器材：

A.干电池组£(电动势3V)

B.滑动变阻器以最大电阻5Q)

C.电流表Ai(量程()〜0.6A,内阻约0.5。)

D.电流表比(量程0〜3A,内阻约0.1Q)

E.电压表4(量程0〜3V,内阻约3kQ)

F.电压表V2(量程()〜15V,内阻约15kQ)

G.开关一个，导线若干。

(1)实验应选用的电流表是C，电压表是巳(填器材前面的字母序号)

(2)测量电路应采用电流表处接(填“内接”或“外接”)法，控制电路应采用滑动变阻器

分压式(填“限流式”或“分压式”)接法。

(3)如图，作出的/一〃图像中旦(填或"优)图线比较符合小灯泡的伏安特性

曲线。

［解析］(1)由于小灯泡的额定电压为2.8V,所以电压表应选E,小灯泡的额定电流为/

P1.6

=7,.=7-77A^o.57A,所以电流表应选C；

UZ.o

(2)由于小灯泡的电阻较小，所以电流表用外接法，描绘小灯泡的伏安特性曲线时小灯泡

电压从零开始变化，所以滑动变阻器用分压式接法；

(3)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，图像中图线上点的横坐标与纵坐标

的比值表示小灯泡的电阻，所以/一〃图像中a图线比较符合小灯泡的伏安特性曲线。

______________________________________

方法总结仪器选取及电路选取需要注意的三个问题

(1)应根据电路中的最大电压与最大电流来选择电压表与电流表的量程；

(2)当实验要求电压或电流从零调节或当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻时，滑动

变阻器应采用分压式接法；

⑶当待测电阻满足张■时，电流表采用外接法，满足9〈♦时，电流表采用内接法。

(变式训练1)为了描绘一个“12V6W”的小灯泡的伏安特性曲线，现提供以下器材

进行实验。

直流电源公电动势15V,内阻不计；

电流表A：量程分别为0〜0.6A和0〜3A,内阻分别约为0.50Q和0.1Q：

电压表V：量程0〜3V,内阻为3kQ；

定值电阻吊：阻值为12kQ：

滑动变阻器凡最大阻值20Q,允许通过的最大电流1A：

开关一个；导线若干。

(1)由于电压表的量程偏小，要用所给电压表V和定值电阻吊改装成一个较大量程的电压

表W,改装后的电压表量程为。〜15V：

(2)在方框里画出符合本实验要求的电路图;

（1）改变实验电路：如在电表内阻已知的情况下，利用定值电阻改装电表量程。

（2）改变实验FI的：如可以研究电阻的电功率。

（3）改变被测元件：可以探究其他元件的伏安特性。

►►■例2（2020•吉林模拟）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3（量程3V,内阻3kQ）：电流表0（量程0.5

A,内阻0.5Q）；固定电阻尼（阻值1000Q）；滑动变显器以阻值0〜9.0Q）；电源以电

动势5V,内阻不计）；开关S；导线若干。

（1）实验要求能够实现在。〜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。

［答案］

-------0^3

L

----------0-

(A)I---------

⑵实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻埴乂（选填“增大”“不变”或“减

小”），灯丝的电阻率增大（选填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）用另一电源笈（电动势4V,内阻LOOQ）和题给器材连接成图（b）所示的电路图，调

节滑动变阻器〃的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在/?的变化范围内，小灯

泡的最小功率为空处W,最大功率为业机（结果均保留2位小数）

―<8)~~

图。,）

［解析］（1）在额定电压下，小灯泡L的阻值吊=含心。=11.875。，这个阻值较小,

U.

所以采用电流表外接法；由于电压表量程为3V,小于额定电压3.8V,所以将固定电阻尼与

电压表串联来测小灯泡电压；要实现0〜3.8V的范围内的测量，滑动变阻器必须采用分压式

接法，所以实验电路原理如图所示。

(2)实验曲线上某点与原点连线的斜率的倒数表示小灯泡的电阻，所以随着电流的增加，

小灯泡的电阻增大；由可得。=华，所以灯丝的电阻率增大。

(3)当"=9.0。时，小灯泡的实际功率最小，由闭合电路欧姆定律有瓦=/(〃+?')+〃，

即4=10/+^,在图中作出该直线如图(甲)所示，交点坐标约为/=223mA,Q1.77V,最

小功率凡0=0=0.39W：当斤=0时，小灯泡的实际功率最大，有£=/­〃，即4=/+〃，

在图中作出该直线如图(乙)所示，交点坐标约为7=318mA,〃=3.69V,小灯泡的最大功率

儿x=。7=1.17Wo

2NIANGAOKAO1NIANMONI

1.（2020•全国卷H）某同学要研究一小灯泡L（3.6V,0.30A）的伏安特性，所用器材有：

电流表Ai（量程200mA,内阻心=10.0。）、电流表八2（量程500mA,内阻尼2=1.0Q）、定

值电阻吊（阻值尺=10.0Q）、滑动变阻器用（最大阻值10。）、电源以电动势4.5V,内阻

很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。

⑴根据图（a）,在图⑸的实物图中画出连线。

图⑹

［答案］

（2）若上、儿分别为流过电流表X和人的电流，利用，、I八治和凡写出：小灯泡两端的

电压〃-1（益+吊）,流过小灯泡的电流/=上二_&＞为保证小灯泡的安全，人不能超过国mA。

（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器

滑片位置并读取相应的乙和％所得实验数据在卜表中给出。

71/mA325585125144173

人/m424470

根据实验数据可算得，当人=173mA时，灯丝电阻411.6。（保留1位小数）。

(4)如果用另一个电阻替代定值电阻分，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性由线,

所用电阻的阻值不能小于8^Q(保留1位小数)o

［解析］本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的器材选择、电路连接、实验原理及

数据处理。

(1)连接电路时要注意各线不要交叉，连接电表时注意电表的正、负接线柱。

(2)由电路图可知，电流表8与定值电阻向串联充当电压表使用，所以小灯泡两端的电压

〃一为(心十后)，流过小灯泡的电流I-L-Ix,为保证小灯泡的安全，小灯泡两端的电压不能

36V

超过3.6V,故当小灯泡两端的电压为3.6V时，流过电流表乩的电流/=芸7万=0.18A=

外1十加

180mAo

小、wi-…丁3Mqm,/凡1+凡173X10-aX10.0+10.0

(3)当/i=173mA时，小灯泡的电阻R=.=470—173X10

Q^11.6Qo

(4)电流表Ai与定值电阻R'。串联充当电压表使用，即流过电流表A1的电流为满偏电流

36V

200mA时，电流表Ai与定值电阻两端的电压不能小于3.6V,则R'o5*Qnnv］n..-10Q=

ZUUA1UA

8.0Q。

2.(2019•全国卷II,23)某小组利用图(a)所示的日路，研究硅二极管在恒定电流条件

下的正向电压〃与温度E的关系，图中⑪和⑥为理想电压表；〃为滑动变阻器，必为定值电阻

(阻值100Q)：S为开关，£为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度1由温度

计(图中未画出)测出。图⑶是该小组在恒定电流为50.0uA时得到的某硅二极管小士关系

曲线。回答下列问题：

控温炉7馥二极管:

图(a)

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0UA,应调节滑动变阻器凡使电压表⑪的

示数为4=5.示mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度r升高时，硅二极管正向电阻变小（填

“变大”或“变小”），电压表0示数增大（填“增大”或“减小”），此时应将〃的滑片向以填

“A”或"B”）端移动，以使®示数仍为见

（2）由图⑹可以看出『与E成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的

△I'

测温灵敏度为—=2^8X10-3V/C（保留2位有效数字）。

［解析］（1）0、®是理想电压表，则必与硅二极管串联，电流相等，

吊两端电压"=/M=50.OXIO^XIOOV=5.00X10-3V=5.00mV。

由小？图像知：控温炉内温度升高，〃变小，又/=50.0nA不变，故硅二极管正向电阻

变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧

姆定律知，电路中电流增天，⑪示数增大；要保持⑪示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，

即滑片向B端移动。

（2）由上£图像的斜率可知：44V/C=2.8X10「V/℃。

COU

3.（2020•辽宁模拟）一探究小组要描绘一个标有“5V2.5k'小马达（电动机，线圈

电阻恒定）的伏安特性曲线，马达两端的电压需要从零逐渐增加到5Vo现有下列器材：

A.电源（电动势6V）

B.电压表（量程。〜6V）

C.电流表8（量程0-3A）

D.电流表A2（量程0〜0.6A）

E.滑动变阻器"（最大阻值10Q）

F.滑动变阻器后（最大阻值200Q）

G.开关和导线若干

（1）实验中电流表应选。（填"C”或"D”）,滑动变阻器应选£（填"E”或"F”）。

（2）请在图甲方框中画出完整的实验电路图。

//A

［答案］

(3)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数大于0.5¥时马达才开始转动，该

小组用所测数据描绘的伏安特性曲线如图乙所示，由图像可得马达线圈的电阻为L至Q,马

达正常工作时的机械功率为区生肌(结果保留三位有效数字)

［解析］本题考杳探究小马达的伏安特性曲线.

P95

⑴小马达的额定电流/=声号A=0.5A,故电流表应选用D：实验要求小马达的电压

从零逐渐增大到5V,故滑动变阻器应采用分压式接法，为方便调节，滑动变阻器应选最大阻

值小的，故选E。

n弓

(2)由图乙知，小马达的电阻仁Q=1.25Q,由分析知小马达的电阻与电流表的内

V・x

阻相差较小，电流表采用外接法，电路图如图所示。

P95

⑶马达正常工作时的电流/=7，=-4A=0.5A,则机械功率人尸尸-力?=2.5—0.5?X1.25

UO

W-2.19鼠专题强化七电阻测量的五种方法

全国高考与部分省市的高考物理试卷中，电学实验经常考杳电阻测量的原理与方法，除

了伏安法外，下面总结了电阻测量的另几种常用思路和方法。

方法一、等效替代法

1.电流等效替代

该方法的实验步骤如下：

(1)按如图电路图连接好电路，并将电阻箱总的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片。置于

a端。

-------<<-

(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置.，记下此时电流表的示

数为Zo

(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流

表的示数仍为L

(4)此时电阻箱连入电路的阻值吊与未知电阻兄的阻值等效，即R,=h

(5)电路可以是限流电路，根据实际情况也可以是分压电路。

(6)该实验也可以测电表内阻。

2.电压等效替代

该方法的实验步骤如下：

(1)按如图电路图连好电路，并将电阻箱吊的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片夕置于a

端。

<Y>

C±=i__Il~«<—J

aRbS,

(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示

数为小

(3)断开S2,再闭合Ss,保持滑动变阻渊滑片〃位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍

为心

(4)此时电阻箱连入电珞的阻值吊与未知电阻上的阻值等效，即尼=曲。

(5)该实验常用于大电阻的测量，用分压式电路。

(6)该实验也可测电表内阻。

*■^1为了测定电阻的阻值，实验室提供下列器材：待测电阻尺(阻值约100。)、

电阻箱总(0〜999.9。)、滑动变阻器H、电流表A(量程0.6A)、电压传感器、直流电源以内

阻可忽略)、开关、导线若干。甲同学设计了如图(a)所示的电路进行实验。

⑴根据电路图(a),在图(b)中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。

［答案］如图所示

(2)实验操作时，先将滑动变阻器的滑片〃移到c端，再接通开关S；保持，断开，闭合

S),调节滑动变阻器"使电流表指针偏转至某一位置如图⑹所示，记下此时的电流7=0.40Ao

断开S“使滑动变阻器〃的阻值丕变(填“不变”或“改变”)，调节电阻箱兆的阻值在100Q

左右，再闭合S2,调节总使得电流表示数仍为/时，分的读数即为凡的阻值。

(3)乙同学利用图(d)所示电路进行实验，改变电阻箱而的阻值，从电压传感器获得相应

的电压〃，作出;，一此关系图像如图(e)所示，图线的纵轴截距为6,斜率为片则电阻尼的阻

值为若电源内阻不可忽咯，用此方法得到的测量值大王(填“大于"''小于"或“等于”)

真实值。

［解析］(1)根据电路图连接实物图如图所示；

(2)根据图中偏转指针对应的数据和电流表量程可以读出示数为0.40A：由于本实验采用

的是等效法，两次操作应保证滑动变阻器接入电路的阻值不变；

(3)根据闭合电路欧姆定律有£［=万%,整理可得与根据数学知识可知方=1k

/G十ubi\xtt

=加解得此=*若计电源内阻有U=1W则看.截距少点故测量值比真实

值要大。

方法二、电桥法

电桥法是测量电阻的一种特殊方法，其测量原理电路如图所示，实验中调节电阻箱必，

当4、〃两点的电势相等时，用和尼两端的电压相等，设为3。同时是和凡两端的电压也相等,

设为从根据欧姆定律有停=条暂=暂，由以上两式解得府=不足枚就是电桥平衡的条件,

/II1\2I\3Hx

由该平衡条件可求出被测电阻M的阻值。

在上面的电路中：

。）当£=，时，诟=°'…。

⑵当*和’%>0—且方向：…

（3）当时，I/尿0,人N0,且方向：8—力。

H2/G

►►・^2某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100PA,内阻大约为

2500Q）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器兆，兄（其中一个阻值为20O,另一个

阻值为2（）00Q）.电阻箱兄（最大阻值为99999.9Q）；电源以电动势约为1.5V）；单刀

开关，和S2。a〃分别为两个滑动变阻器的滑片。

图（a）

⑴按原理图（a）将图（9）中的实物连线。

图(b)

［答案］

(2)完成卜列填空：

①一的阻值为现Q(选填“20”或“2000w)。

②为了保护微安表，开始时将吊的滑片。滑到接近图㈤中滑动变阻器的左端(选填“左”

或“右”)对应的位置：将兄的滑片。置于中间位置附近C

③将电阻箱兆的阻值胃.于2500.0Q,接通S”将用的滑片置于适当位置，再反复调节

尼的滑片〃的位置。最终使得接通乱前后，微安表的示数保持不变，这说明S?接通前〃与〃

所在位置的电势相笠(选填“相等”或“不相等”)。

④将电阻箱后和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将兆的阻值置于2601.0Q

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Z亚。(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：调节凡上的分压，尽可能使微安表接近满

量程。

［解析］(1)实物连线如图所示。

(2)用起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即用的电阻为20Q；为了保护

微安表，闭合开关前，滑动变阻器用的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复

调节〃的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，以。两点

电势相等；将电阻箱兄和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将发的阻值置于2601.0

。时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。说明泻3=次名一万，解得亿.4=2

AItAZOU1.U

550Q

(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节用上的分压，尽可能使微安表接近满量程。

方法三、安安法

若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。

(1)如图甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时'如果已知A的内阻吊，可测得

即的内阻尼=华。

(2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压心》仄时，如果己知儿的内阻A,Ai串联一定值

电阻尼后，同样可测得A2的电阻用」与.,

►►■^3某同学利用如图甲所示的电路测量一表头的电阻。供选用的器材如下:

甲

乙

丙

A.待测表头G,内阻△约为300C,量程5.0mA；

B.灵敏电流计&,内阻72=30()。,量程1.0mA；

C.定值电阻d200C；

D.滑动变阻器必=20Q；

E.滑动变阻器后=2000。；

F.电源，电动势E=3.0V,内阻不计；

G.开关S,导线若干。

(1)在如图乙所示的实物图上将导线补充完整；

［答案］

(2)滑动变阻器应选W填写器材前的代号)。开关S闭合前，滑动变阻器的滑片,应滑动

至口(填“a"或)端；

(3)实验中某次待测表头G.的示数如图丙所示，示数为3.00mA；

(4)该同学多次移动滑片只记录相应的G、。读数人、加以上为纵坐标，力为横坐标,

作出相应图线。已知图线的斜率A=0.18,则待测表头内阻n=绚Q。

(5)该同学接入电阻〃的主要目的是保护(L使两表为能达到接近满偏。

［解析］(1)实物连线如图：

(2)因为滑动变阻器要接成分用电路,则应选择限值较小的D：开关S闭合前,滑动变阻

器的滑片R应滑动至a端；

(3)待测表头G.的示数为3.00mA；

(4)由欧姆定律可知：/)ri=A(R~\~2?),

即八，则。;=4=0.18,解得八=27。Q；

(5)该同学接入电阻"的主要目的是：保护G2,使两表均能达到接近满偏。

方法四、伏伏法

若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用。

(1)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知%的内阻R\,则可测出\,2的内阻

R?=：~R\。

U\

(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流儿《儿时，若已知％的内阻“，明并联一定值电阻

品后，同样可得\12的内阻鹿=7~1。

6,i.u\

M+K

甲乙

*■(^4用以下器材可测量电阻尼的阻值。

A.待测电阻凡，阻值约为600Q

B.电源反电动势约为6.0V,内阻可忽略不计

C.亳伏表V1，量程为0~500mV,内阻n=1000。

D.电压表V2,量程为0〜6V,内阻及约为10k。，

E.电流表A,量程为0〜0.6A,内阻门约为1Q

F.定值电阻尼，分=6()Q

G.滑动变阻器m最大阻值为150Q

H.开关S一个，导线若干

(1)测量中要求两块电表的读数都不小于其量程的1/3,并能测量多组数据，请在虚线框

中画出测量电阻尼的实验可路图。

［答案］

⑵若选测量数据中的一组来计算凡，则由已知量和测量量计算凡的表达式为艮=

1

产，式中各符号的意义是：心；为亳伏表片的读数，"为电压表v-,的读数，八为亳

LhAbJTI

伏表的内阻，而为定值电阻。(所有物理量用题中代表符号表示)

6V

［解析］(1)电路的最大电流为/=诉一万=。01A,电流表量程太大，可以把亳伏表并

oUOW

联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需用分

压式接法，电路如图。

(2)流过被测电阻的电流为

Rs

被测电阻阻值为

&一仄_也一瓜Rg

乩=［=U\分+^

方法五半偏法

1.利用电流表半偏测电流表0的内阻

(1)实验原理(如图)

⑵实验步骤

①分调至阻值最大，闭合Si调M的阻值使@示数达到满偏值。

②保持用阻值不变，闭合S,调节尼使®示数达到满偏值一半，同时记录展的值。

③R\=R*

2.利用电压表半偏测电压表S的内阻

(1)实验原理(如图)

K

~h_s./---

(2)如图所示，测最电压表反的内阻，操作步骤如下：

①滑动变阻器的滑片滑至最右端，电阻箱的阻值调到最大；

②闭合，、S2,调节环使S表示数指到满偏刻度：

③断开工，保持必不变，调节必使®表指针指到满刻度的一半；

④由上可得

*■例5(2020•安徽池州月考)某探究小组为7研究用“半偏法”测电阻和改装电

表，先用“半偏法”测量程为0〜100nA的电流表G的电阻，再将电流表G改装成电压表。

(1)首先采用如图甲所示的实验电路测量该电流表G的内阻凡，图中心为滑动变阻器、自

为电阻箱。他按电路图连接好电路，将用的阻值调到最大，闭合开关Si后，他应该正确操作

的步骤是迎。(选出下列必要的步骤，并将其序号排序)

~~r^n

S,Er

------>>~|l--------

甲

A.记下是的阻值

B.调节洛的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度

C.闭合&,调节衣和花的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半

D.闭合W,保持用的阻值不变，调节色的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的•半

(2)如果按正确操作步骤测得此的阻值为100。，则测得兄的阻值大小为项。；与电

流表电阻的真实值川g相比,凡"式填”或“<”)。

(3)将上述电流表G串联一个29900Q的电阻，改装成电压表，该电压表的量程是。〜3

Vo用它来测量电压时，表盘指针位置如图乙所示，此时电压表的读数大小为加V。

［解析］(1)本题是使用半偏法测电流表的内阻，故调节发的阻值，先使电流表的指针偏

转到满刻度，然后再闭合S2,保持用的阻值不变，调节是的阻值，使电流表的指针偏转到满

刻度的一半，故操作顺序为BDA。

(2)此时是的阻值与其的阻值相等，故位的阻值大小也为10()Q。随着S2的闭合，整个

电路中的电流将会变大，但实际上我们仍然是按照电流大变时的电流来计算的，通过电阻箱

用的电流将比通过电流表G的电流要大，又因为尼与G并联，电压相同，所以实际的电阻值

读数是将小于灵敏电流表的电阻(内阻)。所以用半偏法测电阻测出的电阻要小于实际电阻。

(3)电流表G与一较大的电阻串联即可改装成电压表"―/出+/潞=10一叹(100+29900)

V=3V,此时指针位置所指示的电压读数为2.6Vo

(专题强化训练)

1.某同学利用图甲中的电路测量电流表④的内阻々(约为5C),图中片是滑动变阻器，

此是电阻箱，Si和S2为开关。已知电流表的量程为10mAo

甲乙丙

(1)请根据电路图连接图乙中的实物图;

［答案］

(2)断开Sz,闭合S”调节用的阻值，使公商偏；保持后的限值不变，闭合Sz,调节感

当是的阻值如图丙所示时，④恰好半偏。若忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，则可知吊=

4.9Q；

⑶考虑电路中总电阻的变化，则电流表的内阻吊的测量值"君和真实值即相比，R《R久

1

(填“>”或"V")：若选用一个电动势£更大的电源并能完成该实验时，相对误差一1检

KM

将变小(填“大”或“小”)。

(4)将(2)中电流表内阻的测量值作为该表内阻，若要改装成量程为3V的电压表，则需

与该电流表串联一个阻值为型的电阻。

［解析］(1)连接的电路如图。

(2)E的阻值为吊=4X1Q+9X0.10=4.9

(3)闭合开关出后电流表⑷与兆并联，电路总电阻变小，电路中电流变大，电流表⑸半

偏时通过电阻箱的电流大于电流表的电流，则其电阻小『电流表的内阻，我们认为电流表内

阻等于型的阻值，则电流表内阻测量值小于真实值。

(3)断开S2,闭合Si

r=-^

5R\+RN

当闭合S2时，吊和尼并联，所以有

ER

R+R\卜

解得

他一弦_/他

Ra~~E

电动势变大，所以变小。

(4)串联的电阻

U3

=7一吊=77777。-4.9Q=295.1。。

R'/gU.V1

2.(2020•湖南长沙月考)某实验小组的同学利用图甲所示的电路探究并联电路中各点电

势的关系。已知吊=10Q，尼=2。Q，吊=30Q,M=4。电源的电动势为《=10V,

内阻不计，且电源负极端接地。

甲乙

R

(1)由此可得a、〃两点电势差为

(2)该实验小组同学又设计了图乙的电路来测量电阻尼的阻值，其中"为电阻箱，G为灵

敏电流计，请按图乙的实验原理图完成图内中实物电路的连线。

［答案］

(3)实验时，先调节电阻箱，使电阻箱的阻值为在。闭合开关，反复调节滑动变阻器滑片

的位置，使通过灵敏电流计的电流为零；断开开关，保持滑动变阻器的滑片所处位置大变，

交换电阻箱与待测电阻的位置。闭合开关，然后反复调节电阻箱，使灵敏电流计的示数再次

为零，记下此时电阻箱的阻值为此；则待测电阻的阻值为凡=4诙(用题中已知量的字母表

示)。

［解析］本题考查电桥法测电阻。

(1)由题图甲可知，一两端的电压为％=/…二=8V：则a点的电势为。-8V,尼两端的

十76

电压为V,则6点的电势为4=6V,则氏="一以=2Vo

K2\l\3

(2)根据原理图连线，如图所示。

(3)先调节电阻箱，使电阻箱的阻值为吊，闭合开关，反复调节滑动变阻器滑片的位置.，

使通过灵敏电流计的电流为零，此时灵敏电流计两端电势相同；若设此时滑动变阻器滑片左

右两边的电阻分别为足和E,则应满足断开开关.保持滑动变阻器的滑片所处位置不

/GKb

变，交换电阻箱与待测电阻的位置。闭合开关，然后反复调节电阻箱，使灵敏电流计的示数

再次为零，记下此时电阻箱的阻值为他则应满足与=，联立解得凡=，而。

第1讲重力弹力摩擦力

选择题（本题共15小题，1〜】1题为单选，12〜15题为多选）

1.（2021•天津静海区四校联考）玩具汽车停在模型柝面上，如图所示，下列说法正确的

是（C)

A.桥面受向下的弹力,是因为桥面发生了弹性形变

B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力

C.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变

D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变

［解析〕本题考查弹刀的产生及方向的判断。汽车与桥面相互挤压后都发生了形变，选

项B错误；由于桥面发生弹性形变，所以对汽车有向上的弹力，选项C正确，D错误；由于汽

车发生了形变，所以对桥面产生向下的弹力，选项A错误。

2.（2021•安徽毛坦厂中学月考）如图所示，用一水平力将木块压在粗糙的竖直墙面上,

现增加外力，则关于木块所受的静摩擦力和最大静摩擦力说法正确的是（C）

A.都变大

B.都不变

C.静摩擦力不变，最大静摩擦力增大

D.静摩擦力增大，最大静摩擦力不变

［解析］本题考查静摩擦力的大小变化。由题图可知，静摩擦力应沿墙壁方向且与重力

方向相反，重力与静摩擦力大小相等，故静摩擦力不变，垂直于堵面方向上，物体受力及

墙面的弹力作用而平衡，水平外力增大时，物体受墙的弹力增大，则最大静摩擦力增大，故C

正确，A、B、D错误。

3.如图所示，物体〃叠放在物体力上，力、〃的质量均为/〃，且上、下表面均与斜面平行,

它们以共同速度沿倾角为。的固定斜面。匀速下滑，贝ND）

B

切勿以物物吻以物

A.A.8间没有静摩擦力

B.1受到〃的静摩擦力方向沿斜面向上

C./I受到斜面的滑动摩擦力大小为娱in0

D.力与斜面间的动摩擦因数〃=tan0

［解析］对物体〃受力分析可知，〃一定受重力、支持力，将重力分解可知重力有沿斜面

向下的分力，夕能匀速下滑，受力一定平衡，故力对8应有沿斜面向上的静摩擦力；根据力的

相互作用规律可知，/I受到8的静摩擦力应沿斜面向下，故A、B错误；对/!、6整体分析，并

将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故A受的滑动摩擦力

沿斜面向上，大小为2磔sin〃，C错误；对尔/，整体分析，受重力、支持力和滑动摩擦力，

由于匀速下滑，故重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力平衡，故2〃感in呼os0,

解得P=tan0,D正确。

4.（202（）•宁夏石嘴山三中期中）如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们

的右端受到大小均为厂的拉力作用，而左端的情况各不相同：①弹簧的左端固定在墙上：②

弹簧的左端受大小也为尸的拉力作用；③弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；

④弹簧的左端拴一小物块，物块在粗糙的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以/、A

A、依次表示四个弹簧的伸长量，则有（D）

A.B.

C.7,>73D.h=h

［解析］本题考查对弹力的理解。①②作用效果相同，故弹簧的弹力均为支③④中物块

会有加速度，物块对弹簧的拉力仍等于凡可知九=/2=/3=入，故D正确。

5.（2021•天津耀华中学月考）如图所示，一长直木板的上表面放有一小物块，当木板以

远离物块的一端。为轴，由水平位置缓慢向上转动（。角变大）时，则物块受到的摩擦力片随

转过的角度。变化的图像可能是图中的（C）

、•：：：*

［解析］本题考查摩擦力的突变问题。物块受到的摩擦力在开始为静摩擦力，f=mgsin

。，按正弦规律变化；而滑动后，/=〃/〃QOS接余弦定律变化，故C正确。

6.（2021•山东济南一中月考）如图所示，某竖直弹射装置由两根劲度系数为左的轻弹簧

以及质量不计的底盘构成，当将质量为勿的物体竖直射向空中时，底盘对物体的支持力为6欧（g

为重力加速度），已知两根弹簧与竖直方向的夹角为夕=30°,则此时每根弹簧的伸长量为

D)

3mg

A*—

k

［解析］本题通过弹簧组考查胡克定律的应用。物体受重力和支持力，根据牛顿第二定

律，有N—mg=ma,其中力=6mg,解得a=5g。再对质量不计的底盘和物体整体受力分析，

整体受重力和两个拉力，根据牛顿第二定律，在竖直方向满足2Acos30°-mg=ma,解得F

=23侬。根据胡克定律，有故DIE确。

KK

7.如图甲、乙所示，物体48在力£的作用下一起以相同的速度沿/方向匀速运动,

关于物体力所受的摩擦力，下列说法正确的是（D）

A.两图中物体力均受摩擦力，且方向均与〃相问

B.两图中物体力均受摩擦力，且方向均与尸相反

C.两图中物体力均不受摩擦力

D.图甲中物体力不受摩擦力，图乙中物体力受摩擦力，方向和尸相同

［解析］甲图中力做匀速直线运动，合外力为零，水平方向不受外力，故甲图中4没有

相对于8的运动趋势，故力不受摩擦力；乙图中力也处于平衡状态，但力的重力使力有沿8

上表面下滑的趋势，故8对力有向上的摩擦力，即力受与尸方向相同的摩擦力，故D正确。

8.（2020•北京师大附中期中）如图，两个弹簧的质量不计,劲度系数分别为一、8它

们一端固定在质量加的物体上，另一端分别固定在久〃上，当物体平衡时上面的弹簧处于原

长，若把固定的物体换成质量为2m的物体（弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内），当物

体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了人则4为（A）

,k\+k?mgk\+ka

2mg

,k\+k?2mgki+k>

［解析］本题考查胡克定律在弹簧串联体中的应用。当物体的质量为加时，下方弹簧被

压缩的长度为必=等。当物体的质量变为2/〃时，设物体下降的高度为心则上方弹簧伸长的

AI

长度为X,下方弹簧被压缩的长度为小+筋两弹簧弹力之和等于2侬，由胡克定律和平衡条

件得为x+ki（汨+x）=2mg,联立解得x=,故选A。

K\\Kz

9.（2021•安徽师大附中月考）如图所示，一长方形木板放置在水平地面上，在长方形木

板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板与木板不接触。现有一个

方形物块在木板上沿挡板以速度/运动，同时方形木板以大小相等的速度向左运动，木板的

运动方向与竖立挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为小和〃2,

物块的质量为例则竖直挡板对物块的摩擦力大小为（B）

B.看u\

C.-^iuD.也小〃2勿g

［解析］物块沿运动方向受挡板的摩擦力£=〃爪，因物块沿挡板运动的速度的大小等

于木板的运动速度的大小，故物块相对木板的速度方向与挡板成45°角，物块受木板的摩擦

力为£=〃2侬，其方向与挡板成45°角，则物块与挡板之间的正压力K=〃23：OS45°=乎

挡板对物块的摩擦力大小£=〃/、=方-小〃2mg,故BJE确。

10.（2021•江苏清江中学月考）如图甲所示，水平粗糙桌面上两个相同的条形磁铁的异

名磁极正对放置，起初均静止。已知两磁铁间吸引力分随两磁铁间距离＞变化的图像如图乙，

每根磁铁质量为0=0.2kg,与桌面间动摩擦因数为〃=0.5,两磁铁起初距离为20cm,

现在用手控制人先用水平力让它缓缓向8靠近，当发现8开始运动时，立即改用竖直向下的

压力压住力使其保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在/，向力靠近过程中，以下说

法正确的有（C）

A8

A.当x=5cm时，〃将开始运动

B.当x=4cm时，8的加速度为10m/s?

C.竖直向下压力的最大值一定大于4N

D.8运动过程中加速度可能达到28m/s2

［解析］本题考查滑动摩擦力的计算。月受到桌面的滑动摩擦力磔=0.5X0.2X10

N=1.0N,当/I对6的吸引力等于滑动摩擦力时，8开始滑动，由题图乙可知，当x=4cm

时，片开始滑动，且加速度为零，故A、B错误；当x=0时，吸引力43.0N,最大，要使力

不动，应满足桌面对A的摩擦力心=〃（/〃g+A）34N,故C正确；当＞=（）即A=3.0N

时，8的加速度最大，根据牛顿第二定律，F-f=ma,«的最大加速度为10m/s2,故D错误。

11.（