2019届高三物理专题训练之 与闭合电路欧姆定律有关的实验

这是一份2019届高三物理专题训练之 与闭合电路欧姆定律有关的实验，共12页。试卷主要包含了0 Ω；等内容，欢迎下载使用。
置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25℃时的阻值)为900.0 Ω；
电源E (6 V，内阻可忽略)； 电压表V (量程150 mV)；
定值电阻R1 (阻值20.0 Ω)； 滑动变阻器R3(最大阻值为1000 Ω)；
电阻箱R2 (阻值范围0~999.9 Ω)； 单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 °C，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数，逐步降低温控室的温度t。得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 °C，实验得到的R2－t数据见下表。

回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到 （填“a”或“b”）端；
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2－t曲线：
(3)由图(b)可得到RT在25 °C－80°C范围内的温度特性，当t = 44.0 °C时，可得R1 = Ω；
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为 Ω，则手心温度为 °C。
典例2. (2017∙全国III卷∙23)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。

(1)图(a)中的A端与________ (填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________ Ω，R4＝________ Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________。(结果均保留3位有效数字)
二、对点速练
1．某学习小组在练习使用多用电表的同时，对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)。
(1)该学习小组先使用多用电表测量电压，若选择开关处在“10 V”挡位，指针的位置如图甲所示，则测量结果为________ V。

(2)然后学习小组对多用电表进行了探究，将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡，测未知电阻值的电路如
图乙所示，通过查找资料，了解到表头G的满偏电流为10 mA，并通过测量作出了电路中电流I与待测电阻阻值Rx关系图象如图丙所示，由此可确定电池的电动势E＝______ V，该图象的函数关系式为I＝__________________。综上可判定学习小组使用了多用电表________倍率的欧姆挡。
A．×1 B．×10 C．×100 D．×1 k
2．如图所示为多量程多用电表的示意图。
(1)测量某电阻时，用欧姆挡“×100”挡时，发现指针偏转角度过小，他应该换用欧姆挡______挡（填“×10”或“×1 k”），换挡后在测量前要先进行______；若接通3、4时分别对应“×10”、“×100”挡，则E'=_____E。
(2)表头G的标记值为10 mA，10 Ω，据此改装的多用表测电流时的读数总比标准电流表的读数偏大，则表头G内阻的真实值_______10 Ω。(填“大于”或“小于”)
(3)现提供以下实验器材：
A．多用表表头G，标记值为10 mA，10 Ω；
B．电阻箱R (0～999.9)；
C．滑动变阻器R1 (0～200 Ω，额定电流1 A)；
D．滑动变阻器R2 (0～2 kΩ，额定电流1 A)；
E．直流电源E1 (电动势为1.5 V，内阻很小)；
F．直流电源E2 (电动势为12 V，内阻很小)；
G．开关S1、S2，导线若干
请在所给的方框中，用上述器材设计一个用半偏法较准确地测量表头G内阻的实验电路图，并在电路图中标明所选择器材的物理量符号。
3．某学习小组的同学设计了如图所示的电路来测量定值电阻R0的阻值及某电源的电动势E和内阻r。
待测电源（电动势为E，内阻为r）
待测电阻R0
电流表A（量程为0.6 A，内阻不计）
电阻箱R（0～99.9 Ω）
单刀单掷开关S1和S2，导线若干。
(1)先测电阻R0的阻值，请将学习小组同学的操作补充完整：先闭合S1和S2，调节电阻箱，读出其示数r1和对应的电流表示数I，然后______________________________，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱
的示数r2，则电阻R0的表达式为R0 =__________。
(2)学习小组同学通过上述操作，测得电阻R0 = 9.5 Ω，继续测电源的电动势E和内阻r，该小组同学的做法是：闭合S1，断开S2，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，如下表数据：
①请用第1组和第5组数据求出该电源的电动势E =________V，r =________Ω。
②若只考虑系统误差，采用此测量电路所测的电动势与实际值相比_________，测得的内阻与实际值相比____________。（填“偏大”“偏小”或“相同”）
4. 某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻，图中两个电流表相同，定值电阻阻值为R0。
(1)电路中R0的作用为___________。
(2)闭合开关S1之前，先将电阻箱接入电路的阻值调到________（填“最大”或“最小”），闭合开关S1，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的指针偏转较大（接近满偏），读出电流值I0，读出这时电阻箱的阻值R1；断开开关S2，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的示数再次为I0，读出这时电阻箱的阻值R2，则电流表A1的阻值为_______。
(3)闭合开关S3，依次调______（填“大”或“小”）电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R，并记录每次调节后电流表A1的示数I，根据记录的R、I，作出IR－I图象，则图象可能是______。

(4)若根据记录的R、I，作出图象，通过对图象的处理，得到图象与纵轴的截距为a，图象的斜率为b，则电源的电动势E =______，电源的内阻r =______。
5. 如图(a)所示是某汽车转向灯的控制电路，电子闪光器可以产生周期性的开关动作，使转向信号灯和转向指示灯闪烁。该电路的工作过程为：汽车若向左转弯，就把转向信号灯开关(单刀三掷开关)拨至左侧位置1，闪光器工作，转向信号灯闪烁，向路人或其他车辆发出信号，同时安装在仪表盘上的转向指示灯也在闪亮，
向驾驶员提供转向灯工作的情况；汽车向右转弯的原理与向左转一样。

(1)闭合点火开关，将转向信号灯开关拨至右侧位置2，发现电路不工作。为排查电路故障，多用电表的选择开关应旋至 (选填“欧姆挡”“交流电压挡”“直流电压挡”或“直流电流挡”)的位置；用调节好的多用电表进行排查，若只有电子闪光器断路，则表笔接A、B时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)，接B、D时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)电容式转向信号闪光器的内部结构如图(b)所示，它主要由一个具有双线圈的灵敏维电器和一个大容量的电容器组成。其工作原理如下：
i. 接通转向灯电路，蓄电池通过线圈L1和常闭触点对转向灯供电，在线圈L1的磁场的作用下， 。
ii. 蓄电池对电容器充电，此时线圈L1、L2均串入电路，故转向灯电流较小，转向灯不亮，在线圈L1、L2的磁场的作用下，触点打开。
iii. 充电结束后，电流为零，触点闭合，蓄电池通过线圈L1和触点向转向灯供电，电容器也通过线圈L2放电， 。
iv. 放电结束后，线圈L2的电流为零，触点打开，转向灯不亮。重复上述过程，实现转向灯的闪烁。
请将上述原理补充完整。
6．某物理兴趣小组的同学要测量一节干电池的电动势E和内电阻r。实验室提供如下器材：
待测干电池
电流表A1：量程0～0.6 A，内阻r1约为0.125 Ω
电流表A2：量程0～300 μA，内阻r2为1 000 Ω
滑动变阻器R：阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A
电阻箱R′：阻值范围0～9 999 Ω，额定电流1 A
开关S、导线若干
小组中不同的同学选用了不同的器材和实验方案：
(1)甲同学选用电流表A1、电流表A2和滑动变阻器R、电阻箱R′等来测量干电池的电动势和内电阻，电路如图(a)所示。
①他将电流表A2与电阻箱R′串联，使其改装成一个量程为3.0 V的电压表，此时电阻箱R′的阻值应调到________ Ω；
②在记录数据时，他没有记录第三组的电压值，请你根据图(b)电流表A2的表盘示数写出对应的电压值U＝________V；

(a) (b) (c)
③请你根据他记录的数据，在图(c)的直角坐标系上画出U－I图象；并由图象得到电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________Ω。
(2)乙同学选用电流表A2、电阻箱R′、开关和导线测量干电池的电动势和内阻，电路如图(d)所示。实验中他先将电阻箱R′阻值调到最大，闭合开关S；多次调节电阻箱阻值，分别记下电流表的示数I和电阻箱对应的阻值R′；以eq \f(1,I)为纵坐标，以(R′＋r2)为横坐标，作eq \f(1,I)－(R′＋r2)图线，如图(e)所示，并根据图象求出图线的斜率k和在纵轴上的截距b。

(d) (e)
请用斜率k和截距b，写出电动势E＝________，内电阻r＝________.
(3)请你对两位同学的实验作出评价________________________________________。
一、考题再现
典例1. 【解析】(1)图(a)的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻最大处，使电路中电流最小，即图(a)中的R1的滑片应移到b端。
(2)将t = 60℃和t = 70℃对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2－t的图象。
(3)根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于对应的热敏电阻Rr的电阻值。由画出的R2－t图象可知当t = 44.0℃时对应的Rr =460 Ω。
(4)由画出的R2－t图象可知，当Rr= 620.0 Ω，手心温度t =33.0℃。
【答案】（1）b （2）如图所示 （3）450 （4）620.0 33.0
典例2.【解析】(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑表笔相连。
(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，选项A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，C错。
(3)B端与“1”、“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图甲所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相连时，有I2＝IG＋eq \f(IGrG,R1＋R2)，解得R1＋R2＝160 Ω；B端与“4”相连时，如图乙所示，多用电表为直流电压1 V挡，表头并联部分电阻R0＝eq \f(IGrG,I2)，R4＝eq \f(U4,I2)－R0＝880 Ω。
(4)B端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA；B端与“3”相连时，多用电表为欧姆×100 Ω挡，读数为11.0×100 Ω＝1.10×103 Ω；B端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V挡，读数为eq \f(147.5,250)×5 V＝2.95 V。
【答案】(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA 1.10×103 Ω 2.95 V
二、对点速练
1．【答案】(1)4.6 (2)1.5 eq \f(1.5,150＋Rx) B
【解析】(1)若用多用电表直流10 V挡测量电压，其分度值为0.2 V，对应读数是4.6 V。
(2)对欧姆表内部的电路由闭合电路的欧姆定律有I＝eq \f(E,rg＋Rx＋R滑)，当欧姆调零时，Rx＝0 Ω，I＝eq \f(E,R滑＋rg)＝10 mA；而指针指向中值电阻时，R滑＋rg＝Rx＝150 Ω，而I1＝eq \f(E,150＋150)＝5 mA，故E＝1.5 V；故电流的表达式为I＝eq \f(1.5,150＋Rx)；由此可知欧姆表的内阻150 Ω＝15×10 Ω，则选择的是×10倍率。
2．【答案】(1) ×1 k 欧姆调零 10 (2)小于 (3)电路图如图所示
3．【答案】(1)断开S2，调节电阻箱的阻值 r1－r2 (2)①6 2.5 ②相同 偏大
【解析】(1)电路中只有电流表而没有电压表，无法由伏安法求出电阻，故只有利用电阻箱得出待测电阻的
阻值，当电路中电流相等时，电阻也应相同；因此可以控制电流相等，利用电阻箱的示数变化，得出待测电阻的阻值，因此缺失的步骤应为：将S2断开，调节电阻箱使电流表的示数仍为I；而待测电阻等于两次电阻箱的示数之差，即R0 = r1－r2。
(2)由闭合回路欧姆定律可得E = I1(R0 + r)，E = I2(R0 + r + R2 )，代入数据解得E = 6 V，r = 2.5 Ω；
②由于没考虑电流表内阻的影响，使内阻测量值偏大。
4.【答案】 (1)保护电路元件(或保护电路) (2)最大 R1－R2 (3)大 D (4)
【解析】(1)电路中R0作为保护电阻，起到保护电路元件的作用。
(2)为了防止电路中的电流过大，闭合开关S1之前，应将电阻箱接入电路的电阻调到最大，根据等效替代可知，电流表A1的内阻为R1－R2。
(3)由于开始时电流表接近满偏，因此调节电阻箱使电流表的示数逐渐减小，即电阻箱的阻值逐渐调大。由闭合电路欧姆定律得E = I(R+RA1+R0+r)，得到IR =E－I(r+ R0+ RA1)，可见D项正确。
(4)由E = I(R+RA1+R0+r)得，根据题意有，得，由，得
。
5.【答案】(1)直流电压档 偏转 不偏转 (2)i. 触点打开，转向灯电路切断，转向灯不亮 iii. L1、L2中电流方向相反，产生的磁场抵消，触点闭合，转向灯发光
【解析】(1)蓄电池为直流电源，将转向信号灯开关拨至右侧位置2时电源接入电路，为排查电路故障，多用电表的选择开关应旋至直流电压档的位置；用多用电表的直流电压挡检查电路故障，若只有电子闪光器
断路，由图示电路图可知，表笔接A、B时，电压表与电源两极相连接，指针偏转，表笔接B、D时，电压表与电源两极不相连，电压表指针不偏转。
(2)i、接通转向灯电路，蓄电池通过线圈L1和常闭触点对转向灯供电，在线圈山的磁场的作用下，触点打开，转向灯电路切断，转向灯不亮。
iii、充电结束后，电流为零，触点闭合，蓄电池通过线圈L1和触点向转向灯供电，电容器也通过线圈L2放电，L1、L2中电流方向相反，产生的磁场抵消，触点闭合，转向灯发光。
6．【答案】(1)①9 000 ②1.20 ③如图所示 1.46(1.45～1.47均可) 0.73(0.71～0.74均可)
(2)eq \f(1,k) eq \f(b,k)
(3)乙同学的设计方案较好，实验器材简单，没有系统误差
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
组数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
0
3.0
6.0
12.0
18.0
电流I/A
0.50
0.40
0.33
0.25
0.20
测量次数
1
2
3
4
5
6
电流表A1读数I/A
0.12
0.20
0.36
0.38
0.50
0.57
改装电压表U读数U/V
1.37
1.32
1.14
1.10
1.05