(山东省新高考)2021届高三精准培优专练-与闭合电路欧姆定律有关的实验-含答案.doc

1、与闭合电路欧姆定律有关的实验1.应用 电阻(电阻率)的测量 例1(2020全国I卷22)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1 k，电流表内阻为0.5 。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）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（b）所示的两条UI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：(1)图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在_（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（b）可判断，由图线_（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为_（保留

2、1位小数）。(2)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_（保留1位小数）。【答案】(1) O、P (2) I 50.5 (3)50.0【解析】(1)若将电压表接在O、P之间，则，根据一次函数关系可知对应斜率为。若将电压表接在O、Q之间，电流表分压为UAIRA，根据欧姆定律变形可知，解得UI(RRA)，根据一次函数可知对应斜率为RRA，对比图像的斜率可知kIkII，所以II图线是采用电压表跨接在O、P之间。(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50 左右，根据。说明电流表的分压较小，电流表的分流较大，所以电压表应跨接在O、

3、Q之间，所以选择图线I得到的结果较为准确。根据图像可知。(3)考虑电流表内阻，则修正后的电阻RxRxRA50.0 。2.应用 测电源的电动势和内阻 例2(2020山东卷14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：干电池一节（电动势约1.5 V，内阻小于1 ）；电压表V（量程3 V，内阻约3 k）；电流表A（量程0.6 A，内阻约1 ）；滑动变阻器R（最大阻值为20 ）；定值电阻R1（阻值2 ）；定值电阻R2（阻值5 ）；开关一个，导线若干。(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐

4、渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在UI坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现像的主要原因是_。（单选，填正确答案标号） A电压表分流B干电池内阻较小C滑动变阻器最大阻值较小D电流 表内阻较小(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567I/A0.080.140.200.260320.360.40U/V1.351.201.050.880730.71052请根据实验数据，回答以下问题：答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出

5、前4组数据对应的坐标点并画出UI图像_。根据实验数据可知，所选的定值电阻为_。（填“R1”或“R2”）用笔画线代替导线，请在答题卡上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路。【答案】(1)B (2)见解析图 R1 见解析图【解析】(1)电压表示数变化过小，则原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选B。(2)根据数据做出UI图像如图；由图像可知，电源内阻小于1 ，则定值电阻大于1.63 ，可知定值电阻为R1；定值电阻与电源串联，电路如图。提分训练1用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 )的电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供

6、选用：A电流表：量程0.6 A，内电阻约1 B电流表：量程3 A，内电阻约0.2 C电压表：量程3 V，内电阻约30 kD电压表：量程6 V，内电阻约60 kE滑动变阻器：01 000 ，额定电流0.5 AF滑动变阻器：020 ，额定电流2 A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均填仪器的字母代号)。(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连。(均填仪器上接线柱的字母代号) (3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路

7、，仍能完成实验实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图像法处理采集到的数据，为使在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标。2某学习小组拟研究一个标有“3.6 V，1.8 W”的小电珠的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：电流表A，量程00.6 A，内阻约为0.2 ；电压表V，量程015 V，内阻约为15 k；滑动变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势为4 V，内阻不计；开关S及导线若干。(1)该学习小组中的甲同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请按照图甲所示的电路图帮甲同学将图乙中的实物图连接起来。 (2)甲同学在实验中发现，由于电压表的量程较

8、大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果。于是又从实验室找来一量程为Ig100 A、内阻Rg1000 的灵敏电流计，想把该灵敏电流计改装成量程为5 V的电压表，则需串联一个阻值为_的电阻。(3)甲同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2如表所示：I1(A)00.190.300.370.430.460.480.49I2(A)010203040506070请在图丙中的坐标纸上画出I1I2图线。(4)若将该小电珠接在如图丁所示的电路中，则该小电珠消耗的电功率约为_W已知电源的电动势为E3.0 V，内阻r1.5 ，定值电阻R04.5 。(结果保留两位有效数字)3小明在实验室

9、中发现一个外观上像电阻的未知元件D，设计了如图甲所示电路进行实验探究，请按要求回答问题： (1)小明按图甲连接好电路，闭合开关S，将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，若D为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是_。A阻值一直为0B阻值先不变，后续阶段变小C阻值恒定且远大于R2D阻值先不变，后阶段变大(2)根据元件D铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正、负极之分，在电路中当D的正极接高电势时，其iu线如图乙中OC所示；当D的负极接高电势时，其iu线如图乙中OAB所示，其中AB段为D的稳压工作区，由

10、此可判断图甲中D的黑色端是它的_极(选填“正”或“负”)。(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框部分是其内部等效电路，已知电源电动势E9 V，电表满偏电流Ig3 mA。实验时小明先进行欧姆调零，则调零后多用电表内部总电阻为_；调零后按图丙连接元件D进行测量，若D恰好处于稳压工作区，则此时测得元件D的阻值应为_。4为了探究某电阻Rt在不同温度下的阻值，某同学设计了如图甲所示的电路，其中A为内阻不计、量程为3 mA的电流表，E1为电动势为1.5 V、内阻约为1 的电源，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，S为单刀双掷开关 (1)实验室中提供的滑动变阻器有两个：RA(0

11、150 )，RB(0500 )，本实验中滑动变阻器R1应选用_(选填“RA”或“RB”)。(2)完成下面实验步骤：调节温度，使Rt的温度达到t1；将S拨向接点1，调节_，使电流表的指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数I；将S拨向接点2，调节_，使电流表的读数仍为I，记下此时电阻箱的读数R0，则当温度为t1时，电阻Rt_；改变Rt的温度，重复步骤，即可测得电阻Rt的阻值随温度变化的规律。(3)现测得电阻Rt随温度t变化的图像如图乙所示。把该电阻与电动势为3.0 V、内阻不计的电源E2，量程为3.0 V的理想电压表V(图中未画出)和电阻箱R2连成如图丙所示的电路，用该电阻做测温探头，将电压表的

12、电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“电阻温度计”。若要求电压表的读数必须随温度的升高而增大，则应在原理图丙中_(选填“a、b”或“b、c”)两点接入电压表如果电阻箱阻值R275 ，则电压表刻度盘2.0 V处对应的温度数值为_。5某同学测定电源电动势和内阻，所使用的器材有：待测干电池一节(内阻很小)、电流表A(量程0.6 A，内阻RA小于1 )、电流表A1(量程0.6 A，内阻未知)、电阻箱R1(099.99 )、滑动变阻器R2(010 )、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个，导线若干。(1)该同学按图甲所示电路连接进行实验操作。请在答题卡相应位置的虚线框内补全与图甲对应的电路图。

13、(2)测电流表A的内阻：闭合开关K，将开关S与C接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R2，读取电流表A的示数为0.20 A、电流表A1的示数为0.60 A、电阻箱R1的示数为0.10 ，则电流表A的内阻RA_。(3)测电源的电动势和内阻：断开开关K，调节电阻箱R1，将开关S接_(填“C”或“D”)，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数；断开开关K，开关S所接位置不变，多次调节电阻箱R1重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值R和电流表A的示数I。(4)数据处理：图乙是由实验数据绘出的R图像，由此求出干电池的电动势E_V、内阻r_。(计算结果保留二位有效数字)(5)如果电流表A的电阻未知，本实验_

14、(填“能”或“不能”)测出该电源的电动势。6同学们在测量某电阻丝的电阻Rx的实验中，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表。(1)若使用图甲所示电路图进行实验，为了使Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的_点（填“b”或“c”）。实验测得电阻丝的UI图像如图乙所示，根据图像测得Rx_（保留两位有效数字）。(2)实验中，随着电源电压进一步增加，电阻丝逐渐进入炽热状态，同学们发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会发生变化在控制电阻丝两端的电压为10 V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v（用风速计测量）的变化关系如图丙所示由图可知当风速增加时，Rx会_（填“增大”或“减小”）。

15、当电源电压不变，在风速增加的过程中，为保持电阻丝两端电压为10 V，需要将滑动变阻器RW的滑片向_（填“M”或“N”）端调节。实验中为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图丁所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，V为待接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“”端和“”端应分别连接到电路中的b点和_点（填“a”“c”或“d”）。7举世瞩目的嫦娥四号，其能源供给方式实现了新的科技突破：它采用同位素温差发电与热电综合利用技术结合的方式供能，也就是用航天器两面太阳翼收集的太阳能和

16、月球车上的同位素热源两种能源供给探测器。图甲中探测器两侧张开的是光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能。某同学利用图乙所示电路探究某光伏电池的路端电压U与电流I的关系，图中定值电阻R05，设相同光照强度下光伏电池的电动势不变，电压表、电流表均可视为理想电表。(1)实验一：用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值，通过测量得到该电池的UI曲线a（如图丁）。由此可知，该电源内阻是否为常数_（填“是”或“否”），某时刻电压表示数如图丙所示，读数为_V，由图像可知，此时电源内阻为_。实验二：减小实验一光照的强度，重复实验，测得UI曲线b（如图丁）。(2)在实验一中当滑动变阻

17、器的电阻为某值时路端电压为2.5 V，则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，滑动变阻器消耗的电功率为_W（计算结果保留两位有效数字）。8某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。 (1)使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“1”欧姆档测量，示数如图1(a)所示，读数为_。据此应选择图1中的 _(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。(3)图2(a)是根据实验数据作出的UI

18、图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2(b)所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图2(a)可算得E_V，r_。(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)提分训练1【答案】(1)ADF(2)adcgfh(3)(或U或R)(横纵坐标互换亦可)【解析】(1)为了使测量更准确，电流表选量程为0.6 A的电流表A，电池组的电动势约4.5 V，故电压表选D，为了便于调节滑动变阻器应选F。(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内

19、电阻的原理图如图(a)所示，因此将a、d相连，c、g相连，f、h相连。(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图(b)所示，根据闭合电路欧姆定律，得EUr，所以，因此可作出图像处理数据。2【答案】(1)见解析图(a)(2)49 000(3)如图所示 (4)0.35【解析】(1)如图(a)所示。(2)设需要串联的电阻阻值为Rx，则有Ig(RgRx)5 V，代入数据可得Rx49000 。(4)将定值电阻R0看做该电源的内阻的一部分，则内阻r6 ，由此可得路端电压UEIr，在I1I2图线所在坐标纸上作出该IU图像如图(b)所示，可知其交点坐标表示的电流约为0.32 A，电压约为1.

20、1 V，所以该小电珠消耗的功率约为P0.321.1 W0.35 W。 3【答案】(1)B (2)负 (3)3 000(或3103) 6 000(或6103)【解析】(1)因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，则知元件阻值可能先不变，后续阶段变小，故B正确。(2)结合第(1)问中所给条件，可知D元件黑色部分为负极。(3)由R总，解得R总3000 ；D恰好处于稳压工作区时，其两端电压U6 V，而U，解得RD6000 。4【答案】(1)RB(2)R1R2R0(3)b、c50【解析】(1)由电源的电动势为1.5 V，电流表量程为3 mA可知，达到满偏时

21、，电路总电阻约为500 ，故滑动变阻器选择RB。(2)实验中选用替代法测量电阻，第二步中，先将S拨向接点1，调节滑动变阻器R1，记录电流表读数I；然后将S拨向接点2，调节电阻箱R2，使电流表读数仍为I，此时电阻箱的读数即为待测电阻的阻值，即RtR0。(3)由于电阻Rt随温度升高而增大，由闭合电路欧姆定律可知其两端电压也增大，所以电压表与之并联，即电压表接在b、c两点根据题图乙中图像可得Rt(100t) ，由串联分压规律可得电压表示数为2.0 V时，Rt150 ，解得t50()。5【答案】(1)见解析图 (2)0.20 (3)D (4)1.5 0.25 (5)能【解析】(1)由实物图连接原理图，

22、如图所示。(2)根据串并联电路的规律可知，流过电阻箱R1的电流I(0.600.20)A0.40 A；电压U0.100.40 V0.040 V，则电流表内阻。(3)S接D，否则外电路短路。(4)根据(3)中步骤和闭合电路欧姆定律可知EI(RRAr)，变形可得，根据图像可知，解得E1.5 V，r0.25 。(5)由可知：当电流表内阻未知时，能测出电动势，但不能测出内电阻。6【答案】(1)c 4.0（3.9 4.1） (2)减小 M d【解析】(1)电流表的内阻与Rx相当，为了使Rx的测量值更接近真实值，应采用电流表的外接法，所以电压表的a端应连接到电路的c点。UI图像的斜率表示电阻的阻值，则。(2

23、)由图可知当风速增加时，Rx会减小。Rx减小，并联部分电阻减小，并联部分分得电压减小，要让其分得电压不变，滑动变阻器的滑片应向M端移动，维持电路其它部分电阻与并联部分电阻之比不变。风速从零开始增加，置于气流中的电阻Rx会减小，其他电阻不变，要使电压表示数从零开始增加，电压表的正负接线柱只能接在b、d两点，因其它各点间的电势差不可能为零。7【答案】(1)否 1.50 5.6 (2)7.2102（7.01027.4102均算正确） 【解析】(1)由UI图像可知，因图像的斜率等于电源的内阻，可知电源内阻不是常数；电压表的量程为3.0 V，则读数为1.50 V；由图中读出，此时电路中的电流为250 m

24、A，因电源的电动势E2.9 V，可得此时电源的内阻；(2)在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.5 V，可得此时的电流为100 mA，则滑动变阻器的阻值；则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，此时外电路电阻R外RR025 ，将此电阻的UI线画在此电源的UI图像中，如图，直线与b的交点为电路的工作点，此时I60 mA，则滑动变阻器消耗的电功率PI2R7.2102 W。8【答案】(1)10b (2)增大 (3)Y (4)3.20.50【解析】(1)欧姆表的读数R示数倍率，得R10 ；根据实验电路产生误差的原因知应选用电流表外接，故选择“b”电路进行实验。(2)滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，R左增大，待测电阻两端的电压增大，所以电流表的示数增大。(3)根据伏安特性曲线知，X为线性元件，Y为非线性元件，且RX10 。(4)由闭合电路欧姆定律：S1、S2均闭合，有U1RX；S1闭合，S2断开，有U2RX，解以上两式得r0.50 ，E3.2 V。