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2012~2021十年高考匯編·專題19 電學實驗一測量未知電阻的阻值（解析版）.doc
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專題19 電學實驗一測量未知電阻的阻值（2012-2021）

1.（2021河北）某同學研究小燈泡的伏安特性，實驗室提供的器材有；小燈泡（ ， ），直流電源（ ），滑動變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關和導線若干，設計的電路如圖1所示。


（1）根據(jù)圖1，完成圖2中的實物連線______；
（2）按照圖1連線后，閉合開關，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察發(fā)現(xiàn)燈絲被燒斷，原因可能是______（單項選擇，填正確答案標號）；
A．電流表短路
B．滑動變阻器的滑片接觸不良
C．滑動變阻器滑片的初始位置在b端
（3）更換小燈泡后，該同學正確完成了實驗操作，將實驗數(shù)據(jù)描點作圖，得到 圖像，其中一部分如圖3所示，根據(jù)圖像計算出P點對應狀態(tài)下小燈泡的電阻為______ （保留三位有效數(shù)字）。

【答案】 (1). (2). C (3).
【解析】（1）[1]電流表負極與滑動變阻器的右端的 位置連接，如圖

（2）[2]開關閉合，小燈泡閃亮一下后燈絲燒斷，說明通過小燈泡的電流過大。
A．電流表內阻非常小，短路幾乎不影響通過小燈泡的電流，與燈絲燒斷無關，A錯誤；
B．滑動變阻器滑片接觸不良，無電流通過小燈泡，B錯誤；
C．滑動變阻器的滑片開始時置于 端，小燈泡部分分壓達到最大，通過電流最大，可能會燒斷小燈泡燈絲，C正確；
故選C。
（3）根據(jù)小燈泡的伏安特性曲線可知在 點時的電壓和電流分別為
，
根據(jù)歐姆定律 可知小燈泡的電阻為

2.（2021浙江）小李在實驗室測量一電阻Rx的阻值。
（1）因電表內阻未知，用如圖1所示的電路來判定電流表該內接還是外接。正確連線后，合上開關S，將滑動變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關K擲到1，電壓表的讀數(shù) ，電流表的示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù) ___________A；將K擲到2，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為 ， 。由此可知應采用電流表___________（填“內”或“外”）接法。
（2）完成上述實驗后，小李進一步嘗試用其它方法進行實驗：
①器材間連線如圖3所示，請在虛線框中畫出對應的電路圖___________；

②先將單刀雙擲開關擲到左邊，記錄電流表讀數(shù)，再將單刀雙擲開關挪到右邊，調節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的讀數(shù)與前一次盡量相同，電阻箱的示數(shù)如圖3所示。則待測電阻 ___________ 。此方法___________（填“有”或“無”）明顯的實驗誤差，其理由是___________。

【答案】 (1). 0.34 (2). 見解析 (3). 外 (4). 5 (5). 有 (6). 電阻箱的最小分度與待測電阻比較接近（或其它合理解釋）
【解析】（1）[1]由電流表的表盤可知電流大小為0.34A
[2]電壓表的百分比變化為

電流表的百分比變化為

因此可知電壓表的示數(shù)變化更明顯，說明電流表的分壓更嚴重，因此不能讓電流表分壓，采用外接法
（2）①[3]電路圖如圖


②[4]兩次實驗中電路電流相同，因此可有

可得

讀數(shù)可得

[5][6]電阻箱的最小分度和待測阻值阻值接近，這樣測得的阻值不夠精確，如待測電阻阻值為5.4Ω，則實驗只能測得其為 ，誤差較大。
3.（2021廣東）某小組研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律。根據(jù)實驗需要已選用了規(guī)格和量程合適的器材。
（1）先用多用電表預判熱敏電阻阻值隨溫度的變化趨勢。選擇適當倍率的歐姆擋，將兩表筆______，調節(jié)歐姆調零旋鈕，使指針指向右邊“ ”處。測量時觀察到熱敏電阻溫度越高，相同倍率下多用電表指針向右偏轉角度越大，由此可判斷熱敏電阻阻值隨溫度的升高而__________。
（2）再按圖連接好電路進行測量。


①閉合開關S前，將滑動變阻器 的滑片滑到_______端（選填“a”或“b”）。
將溫控室的溫度設置為T，電阻箱 調為某一阻值 。閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器 ，使電壓表和電流表的指針偏轉到某一位置。記錄此時電壓表和電流表的示數(shù)、T和 。斷開開關S。
再將電壓表與熱敏電阻C端間的導線改接到D端，閉合開關S。反復調節(jié) 和 ，使電壓表和電流表的示數(shù)與上述記錄的示數(shù)相同。記錄此時電阻箱的阻值 。斷開開關S。
②實驗中記錄的阻值 _____ （選填“大于”、“小于”或“等于”）。此時熱敏電阻阻值 _____。
【答案】 (1). 短接 (2). 減小 (3). b (4). 大于 (5).
【解析】（1）[1][2]選擇倍率適當 歐姆檔，將兩表筆短接；歐姆表指針向右偏轉角度越大，則阻值越小，可判斷熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。
（2）①[3]閉合開關S前，應將滑動變阻器R1的阻值調到最大，即將滑片滑到b端；
②[4][5]因兩次電壓表和電流表的示數(shù)相同，因為

即

可知R01大于R02。
4.（2019海南）用實驗室提供的器材設計一個測量電流表內阻的電路。實驗室提供的器材為：待測電流表A（量程10mA，內阻約為 ），滑動變阻器 ，電阻箱R，電源E（電動勢約為6V，內阻可忽略），開關 和 ，導線若干。

(1)根據(jù)實驗室提供的器材，在圖（a）所示虛線框內將電路原理圖補充完整，要求滑動變阻器起限流作用____；
(2)將圖（b）中的實物按設計的原理圖連線____；
(3)若實驗提供的滑動變阻器有兩種規(guī)格
① ，額定電流2A ② ，額定電流0.5A
實驗中應該取___。（填“①”或“②”）
【答案】 (1). (2). (3). ②
【解析】(1)電路原理圖如圖；

(2)實物連線如圖：

(3)待測電流表兩端允許的最大電壓為 ，當S2斷開，電流表滿偏時，滑動變阻器的阻值 ，故滑動變阻器選擇②。
5.（2020海南）在測量定值電阻阻值的實驗中，提供的實驗器材如下：電壓表 （量程 ，內阻 ），電壓表 （量程 ，內阻 ），滑動變阻器R（額定電流 ，最大阻值 ），待測定值電阻 ，電源E（電動勢 ，內阻不計），單刀開關S，導線若干：
回答下列問題：
（I）實驗中滑動變阻器應采用________接法（填“限流”或“分壓”）；
（2）將虛線框中的電路原理圖補充完整_____________；


（3）根據(jù)下表中的實驗數(shù)據(jù)（ 、 分別為電壓表 ﹑ 的示數(shù)），在圖（a）給出的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)點，并繪制 圖像__________；
測量次數(shù) 1 2 3 4 5

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

1.61 2.41 3.21 4.02 4.82


（4）由 圖像得到待測定值電阻的阻值 ________ （結果保留三位有效數(shù)字）；
（5）完成上述實驗后，若要繼續(xù)采用該實驗原理測定另一個定值電阻 （阻值約為 ）的阻值，在不額外增加器材的前提下，要求實驗精度盡可能高，請在圖（b）的虛線框內畫出你改進的電路圖______。
【答案】 (1). 分壓 (2). (3). (4). (5).
【解析】（1）[1] 電壓表 和 串聯(lián)在和 并聯(lián)，并聯(lián)的總電阻遠大于滑動變阻器電阻，為了調節(jié)變阻器時，電表示數(shù)變化明顯，且能或者更多組數(shù)據(jù)，選擇分壓接法；
（2）[2]完整的電路圖，如圖所示


（3）[3]根據(jù)下表中的實驗數(shù)據(jù)，繪制的 圖像，如圖所示


（4）[4]根據(jù)實驗電路圖，則有

變形得

則圖線的斜率為

根據(jù) 圖像可得斜率

則有

代入 ，解得
（5）[5]因待測電阻 （阻值約為 ）的阻值較小，若仍與電壓表 串聯(lián)，則所分得的電壓過小，不利于測量，故待測電阻 與其中一個電壓表并聯(lián)，由于電源電動勢只有6V，為讓待測電阻分得較大電壓，故待測電阻 應與電壓表 并聯(lián)，再與電壓表 串聯(lián)，故改進后的電路圖，如圖所示

6.（2020全國3）已知一熱敏電阻當溫度從10℃升至60℃時阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關系。所用器材：電源E、開關S、滑動變阻器R（最大阻值為20 Ω）、電壓表（可視為理想電表）和毫安表（內阻約為100 Ω）。
(1)在答題卡上所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖________________。

(2)實驗時，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和亳安表的示數(shù)，計算出相應的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5 V和3.0 mA，則此時熱敏電阻的阻值為_____kΩ（保留2位有效數(shù)字）。實驗中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖（a）所示。

(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ。由圖（a）求得，此時室溫為_____℃（保留3位有效數(shù)字）。
(4)利用實驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器，其電路的一部分如圖（b）所示。圖中，E為直流電源（電動勢為10 V，內阻可忽略）；當圖中的輸出電壓達到或超過6.0 V時，便觸發(fā)報警器（圖中未畫出）報警。若要求開始報警時環(huán)境溫度為50 ℃，則圖中_________（填“R1”或“R2”）應使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應為_________kΩ（保留2位有效數(shù)字）。
【答案】 (1). (2). 1.8 (3). 25.5 (4). R1 (5). 1.2
【解析】(1)滑動變阻器由用分壓式，電壓表可是為理想表，所以用電流表外接。連線如圖
(2)由部分電路歐姆定律得

(3)由該電阻的阻值隨溫度變化的曲線直接可讀得：25.5℃。
(4)①溫度升高時，該熱敏電阻阻值減小，分得電壓減少。而溫度高時輸出電壓要升高，以觸發(fā)報警，所以R1為熱敏電阻。②由圖線可知，溫度為50℃時，R1 =0.8kΩ，由歐姆定律可得


代入數(shù)據(jù)解得 。
7.（2020全國2）某同學要研究一小燈泡L（3.6 V，0.30 A） 伏安特性。所用器材有：電流表A1（量程200 mA，內阻Rg1=10.0 Ω），電流表A2（量程500 mA，內阻Rg2=1.0 Ω）、定值電阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑動變阻器R1（最大阻值10 Ω）、電源E（電動勢4.5 V，內阻很小）、開關S和若干導線。該同學設計的電路如圖（a）所示。
（1）根據(jù)圖（a），在圖（b）的實物圖中畫出連線______。

（2）若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U=_______，流過小燈泡的電流I=_______。為保證小燈泡的安全，I1不能超過_______mA。
（3）實驗時，調節(jié)滑動變阻器，使開關閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應的I1和I2。所得實驗數(shù)據(jù)在下表中給出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算得，當I1=173 mA時，燈絲電阻R=_______Ω（保留1位小數(shù)）。
（4）如果用另一個電阻替代定值電阻R0，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小數(shù)）。

【答案】 (1). (2). (3). (4). 180 (5). 11.6 (6). 8.0
【解析】（1）根據(jù)電路圖連接實物圖如圖所示

（2）①根據(jù)電路圖可知燈泡兩端的電壓為電流表A1和R0的總電壓，故根據(jù)歐姆定律有

②根據(jù)并聯(lián)電路特點可知流過小燈泡的電流為

③因為小燈泡的額定電壓為3.6V，故根據(jù)題目中已知數(shù)據(jù)帶入①中可知I1不能超過180mA；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當I1=173mA時，I2=470mA；根據(jù)前面的分析代入數(shù)據(jù)可知此時燈泡兩端的電壓為U=3.46V；流過小燈泡的電流為I=297mA=0.297A；故根據(jù)歐姆定律可知此時小燈泡的電阻為

（4）要測量完整的伏安特性曲線則燈泡兩端的電壓至少要達到3.6V，而電流表A1不能超過其量程200mA，此時結合①有

解得 ，即要完整的測量小燈泡伏安特性曲線所用電阻的阻值不能小于 。
8.（2020全國1）某同學用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內阻為1 kΩ，電流表內阻為0.5Ω。該同學采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖（a）所示電路的O、P兩點之間，另一種是跨接在O、Q兩點之間。測量得到如圖（b）所示的兩條U–I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。

回答下列問題：
（1）圖（b）中標記為II的圖線是采用電壓表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）兩點的方案測量得到的。

（2）根據(jù)所用實驗器材和圖（b）可判斷，由圖線________（填“I”或“II”）得到的結果更接近待測電阻的真實值，結果為________Ω（保留1位小數(shù)）。
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