高考考点完全题物理考点通关练考点31 测定电.docx
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高考考点完全题物理考点通关练考点31测定电
考点31 测定电源的电动势和内阻
练习使用多用电表
考点名片
考点细研究:
本考点命题要点:
(1)测定电源的电动势和内阻、闭合电路的欧姆定律,用图象处理实验数据;
(2)多用电表的构造、原理、使用方法和读数。
其中考查到的如:
2016年北京高考第19题、2016年四川高考第8题、2015年天津高考第9题、2015年江苏高考第10题、2015年安徽高考第21题(Ⅱ)、2015年四川高考第8题
(2)、2014年全国卷Ⅰ第23题、2014年大纲卷第23题、2014年福建高考第19题、2014年北京高考第21题、2014年天津高考第9题、2014年重庆高考第6题等。
备考正能量:
这两个实验是高考命题的重点和热点,重点考查测量电路原理、闭合电路欧姆定律、电路设计、仪器选择误差分析,多用电表的使用。
题型和考查方式多样。
预计今后还会重点考查。
一、基础与经典
1.在测定电池的电动势和内阻的实验中,待测电池、开关和导线配合下列仪器(电流表和电压表都是理想电表),不能达到实验目的的是( )
A.一只电流表和一个电阻箱
B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C.一只电压表和一个电阻箱
D.一只电流表和一个滑动变阻器
答案 D
解析 一只电流表和一个电阻箱读出两组电流、电阻值,可求出两组相应电阻箱上的电压,便可求E、r;一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器,改变滑动变阻器的阻值,读出两组电流、电压值,便可求E、r;一只电压表和一个电阻箱读出两组电压、电阻值,求出干路电流值,便可求E、r。
选项A、B、C均可以达到实验目的。
2.如图所示,用多用电表测量直流电压U和测电阻R时,若红表笔插入多用电表的“+”插孔,则( )
A.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表
B.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表
C.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表
D.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表
答案 B
解析 题图是多用电表电路结构示意图,无论是测电压U还是测电阻R,电流都是从红表笔流入多用电表,从黑表笔流出多用电表,选项B正确。
二、真题与模拟
3.2016·北京高考]某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。
为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是( )
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安培表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器
答案 D
解析 根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;D选项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。
一、基础与经典
4.某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。
实验室除提供开关S和导线外,有以下器材可供选择:
电压表:
V1(量程3V,内阻RV1=10kΩ)
电压表:
V2(量程15V,内阻RV2=50kΩ)
电流表:
G(量程3mA,内阻Rg=100Ω)
电流表:
A(量程3A,内阻约为0.5Ω)
滑动变阻器:
R1(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)
R2(阻值范围0~1000Ω,额定电流1A)
定值电阻:
R3=0.5Ω,R4=10Ω
(1)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中电压表应选用________,滑动变阻器应选用________(填写器材的符号)。
该同学发现所给的两个电流表的量程均不符合要求,他将电流表G进行改装,电流表G应与定值电阻________并联,改装后的电流表对应的量程是________A。
(2)在如图所示的虚线框内,画出该同学实验连线时依据的实验原理图。
(3)电流表G改装后其表盘没有来得及重新刻度,该同学利用上述实验原理测得数据,以电流表G的读数为横坐标,以电压表V的读数为纵坐标绘出了如图所示的图线,根据图线可求出电源的电动势E=________V(结果保留三位有效数字),电源的内阻r=________Ω(结果保留两位有效数字)。
答案
(1)V1 R1 R3 0.603(填0.6或0.60均可)
(2)如解析图所示 (3)1.48 0.86(0.70~0.90之间即可)
解析
(1)一节干电池的电动势E=1.5V,故电压表应选择V1;为方便实验操作,滑动变阻器应选R1,它的阻值范围是0~10Ω,电路中最小电流约为:
Imin=
=
=0.15A,电流表A的量程是3A,0.15A不到该量程的三分之一,电流表量程太大,因此不能用电流表A。
为了扩大电流表G的量程,应并联一个小电阻,故应与R3并联;改装后电流表量程:
I=Ig+
=0.003A+
A=0.603A。
(2)由题意可知,电流表用表头进行改装,电压表并联在电源两端,原理图如图所示。
(3)由上可知,改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍,图象的纵轴截距等于电源的电动势,由题图读出电源的电动势为:
E=1.48V。
图线的斜率大小k=r,由数学知识知:
k=
Ω=0.86Ω,则电源的内阻为:
r=k=0.86Ω。
5.如图甲为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻,测量步骤如下:
(1)调节________,使电表指针停在________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节________,使电表指针对准________的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为________Ω。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。
答案
(1)指针定位螺丝 电流
(2)×1 (3)欧姆调零旋钮 电阻 (4)19.0
解析 使用多用电表欧姆挡,先机械调零。
中值电阻约为15Ω,测量20Ω的电阻时,要使用×1的倍率,然后进行欧姆调零;由刻度盘和倍率可知,测量电阻的阻值为19.0Ω。
6.如图为一简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300μA,内阻Rg=100Ω,可变电阻R的最大阻值为10kΩ,电池的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色。
按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=________kΩ,若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小、内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
答案 红 5 变大
解析 由I=
及Ig=
知,指针指中央时,I=
Ig=150μA,Rx=5kΩ;欧姆表内阻R内=Rg+r+R,当电池电动势变小、内阻r增大时,欧姆表得重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=
,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过电流表示数体现出来的,由I=
=
,可知当R内变小时,I变小,指针偏左,欧姆表示数变大。
7.某学生实验小组利用图a所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。
使用的器材有:
多用电表;
电压表:
量程5V,内阻十几千欧;
滑动变阻器:
最大阻值5kΩ;
导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔________,调零点。
(2)将图a中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图b所示,这时电压表的示数如图c所示。
多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V。
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零,此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V。
从测量数据可知,电压表的内阻为________kΩ。
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图d所示。
根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为________V,电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。
答案
(1)短接
(2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0
(5)9.00 15.0
解析
(1)欧姆表每次使用都需要将红、黑表笔短接进行欧姆调零。
(2)由于红表笔接欧姆表内置电源的负极,因此红表笔也应该与电压表的负接线柱相连,故应和1端相连。
(3)欧姆表读数需要“×1k”倍率,因此电阻为15.0kΩ。
电流表示数3.60V,最小刻度是0.1V的需要精确到最小刻度的下一位。
(4)当滑动变阻器电阻为零的时候,欧姆表测得的是电压表的内阻,因此是12.0kΩ。
(5)根据欧姆表中间刻度可以判断欧姆表的内阻为15.0kΩ,根据(4)中的数据可知,当测内阻是12kΩ的电压表时,电压表示数是4V,所以I=
=
mA,可得E=I(RV+R内)=9.00V。
二、真题与模拟
8.2016·四川高考]用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。
实验器材:
待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。
实验主要步骤:
①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;
③以U为纵坐标,I为横坐标,作UI图线(U、I都用国际单位);
④求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题:
(1)电压表最好选用________;电流表最好选用________。
A.电压表(0~3V,内阻约15kΩ)
B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
C.电流表(0~200mA,内阻约2Ω)
D.电流表(0~30mA,内阻约2Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。
两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。
A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值。
答案
(1)A C
(2)C (3)ka k-R2
解析
(1)在此电路测量中,其误差来源于电压表分流,即需要电压表内阻远大于电源内阻,电压表应选A。
当滑动变阻器R=0时,Imax=
≈160mA,电流表应选C。
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑,电压变大,说明电阻变大,则一条导线接在电阻丝左端接线柱,另一根接在金属杆任意一个接线柱,C正确。
(3)由闭合电路欧姆定律得E=U+I(R2+r),则U=E-I(R2+r)。
UI图线纵轴截距为电动势,故E=ka,图线斜率的绝对值为电源内阻与R2之和,所以r=k-R2。
9.2015·天津高考]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4.5V,内电阻约1Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:
A.电流表:
量程0.6A,内电阻约1Ω
B.电流表:
量程3A,内电阻约0.2Ω
C.电压表:
量程3V,内电阻约30kΩ
D.电压表:
量程6V,内电阻约60kΩ
E.滑动变阻器:
0~1000Ω,额定电流0.5A
F.滑动变阻器:
0~20Ω,额定电流2A
(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)如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,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。
用图象法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线,则可以________为纵坐标,以________为横坐标。
答案
(1)A D F
(2)a d c g f h(3条连线必须全对) (3)
(横纵坐标互换亦可)
解析
(1)由于被测电池组的电动势约4.5V,因此电压表应选用D,由于电池允许通过的电流一般不超过0.5A,因此电流表选用A,滑动变阻器起限流作用,为了方便调节,因此阻值不宜太大,选用F。
(2)考虑到电流表内电阻与电池组的内电阻相差不大,而电压表内电阻特别大,为了使测量误差尽可能小,需用电压表测量电流表和滑动变阻器的总电压,故还需在电路中用导线将a与d相连接,c与g相连接,f与h相连接,电路连接如图所示。
(3)若用电阻箱与电压表以伏阻法测电源电动势和内电阻,根据闭合电路欧姆定律可知,E=U+
r,变形得
=
+
·
,以
为纵坐标,
为横坐标,作出的图象是一条直线。
10.2015·江苏高考]小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。
(1)图1中电流表的示数为________A。
(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:
U(V)
1.45
1.36
1.27
1.16
1.06
I(A)
0.12
0.20
0.28
0.36
0.44
请根据表中的数据,在图2的方格纸上作出UI图线。
由图线求得:
电动势E=______V;内阻r=______Ω。
(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。
其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为________________________。
答案
(1)0.44
(2)UI图线如图 1.60(1.58~1.62) 1.22(1.18~1.26)
(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大
解析
(1)由图可知,电流表的量程为0.6A,精度为0.02A,因此估读到0.01A即可,所以电流表的示数为0.44A。
(2)由图象与纵轴的截距得电动势为1.60V,斜率即内阻为r=
Ω=1.22Ω。
(3)如果一直保持电路闭合,干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大。
11.2015·安徽高考]某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器材:
一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头,一个开关,两个电阻箱(0~999.9Ω)和若干导线。
(1)由于表头量程偏小,该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表,则应将表头与电阻箱________(填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为________Ω。
(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图1所示,通过改变电阻R测相应的电流I,且作相关计算后一并记录如下表。
1
2
3
4
5
6
R(Ω)
95.0
75.0
55.0
45.0
35.0
25.0
I(mA)
15.0
18.7
24.8
29.5
36.0
48.0
IR(V)
1.42
1.40
1.36
1.33
1.26
1.20
①根据表中数据,图2中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图2中。
并画出IRI图线;
②根据图线可得电池的电动势E是________V,内阻r是________Ω。
答案
(1)并联 5.0
(2)①如图所示 ②1.53 2.0
解析
(1)将表头与一个定值电阻R并联,就相当于一个大量程的电流表;根据欧姆定律得:
Ug=IgRg=1×10-4A×2500Ω=0.25V,并联的电阻R=
=5.0Ω。
(2)根据闭合电路欧姆定律IR=E-I(r+RA),根据图线得电源的电动势E=1.53V、内阻r=
-5=2.0Ω。
12.2014·重庆高考]某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。
维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。
他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。
(1)断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图2所示,读数为________V,说明题中________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)正常。
(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图2相同,可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)。
答案
(1)11.5(11.2~11.8之间的值均可) 蓄电池
(2)小灯
解析
(1)多用电表调至50V量程最小分度为1V,应估读到下一位,故接ac两点测量的是电源两端的电压,读数为11.5V,可见蓄电池完好。
(2)断开开关,电压表指针不偏转,表明电压表被断路,开关闭合后,读数不变,表明蓄电池、保险丝、开关和多用表能组成完好回路,开关和保险丝无问题,发生故障的是小灯,小灯断路。
13.2017·湖南益阳检测]在如图甲所示的电路中,4节干电池串联,小灯泡A、B的规格为“3.8V,0.3A”。
合上开关S后,无论怎样移动滑动片,A、B灯都不亮。
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示);
A.2.5VB.10VC.50VD.250V
②测得c、d间电压约为5.8V,e、f间电压为0,则故障是________。
A.A灯丝断开B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开D.B灯被短路
(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过“欧姆调零”,
①测试前,一定要将电路中的开关S________;
②测c、d间和e、f间电阻时,某次测试结果如图乙所示,读数为________Ω,此时测量的是________间电阻,根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω。
答案
(1)①B ②A
(2)①断开 ②6.0 e、f 12.7
解析
(1)①由于4节干电池串联后电动势为6V,电压表量程应选10V,B正确。
②灯泡不亮,说明电路断路或短路,电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势,说明有电流通过电压表,c、d间以外其他部分电路接通,电压表接e、f时无示数,说明c、d间灯泡断路,A正确。
(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开,故填“断开”。
②温度高时灯丝的电阻大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)。
欧姆表读数应该为6.0Ω。
由于A灯泡断路,电阻无穷大,而欧姆表示数为6.0Ω,说明测量的应该是e、f间电阻。
由R=
可求得电阻为12.7Ω。
14.2016·河北衡水联考]某实验小组用如图甲所示电路测量一个水果电池的电动势和内阻。
已知该电池的电动势E约为1V,内阻为几百欧姆。
所用的实验器材有:
待测水果电池,电阻箱R(最大阻值9999.9Ω),改装的电压表V(量程1V,内阻RV=1kΩ),开关S和导线若干。
实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调节电阻箱,记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R;
③以
为纵坐标,
为横坐标,作
图线;
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题:
(1)实验得到部分数据如下表所示,其中第二组数据的电压表及电阻箱的示数如图乙、丙所示,则表中数据为:
①________,②________。
数据组
1
2
3
4
5
6
7
/(×10-3Ω-1)
1.0
①
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
/V-1
2.0
②
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
(2)在图丁的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并作出图线。
(3)根据图线求得水果电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。
(结果保留三位有效数字)
(4)某同学把电压表看作理想电表,则由图线求得的
________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案
(1)2.0 2.5
(2)如图所示 (3)1.00 500
(4)不变
解析 本题主要考查电源电动势和内阻的测量实验,意在考查考生的实验能力。
(1)电阻箱读数为500Ω,①为2.0;电压表读数为0.40V,②为2.5。
(3)由图知纵轴截距为1.5V-1,斜率为500A-1,由闭合电路欧姆定律有E=U+U
r,得
=
+
·
,即
=1.5V-1,
=500A-1,得E=1.00V,r=500Ω。
(4)由E=U+
可得
=
+
·
,两种情况的图线斜率相同,即
不变。
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