2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)三十 鏈接高考8 電學(xué)儀器的使用及基本電路的選擇（含解析）新人教版

電學(xué)儀器的使用及基本電路的選擇 [A級(jí)－基礎(chǔ)練] 1．某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為_(kāi)_______cm和________mm. 解析：用毫米刻度尺測(cè)量時(shí)，讀數(shù)應(yīng)讀到mm的下一位，即長(zhǎng)度測(cè)量值為60.10 cm；題圖乙中游標(biāo)卡尺為五十分度游標(biāo)卡尺，精確度為0.02 mm，主尺讀數(shù)為4 mm，游標(biāo)尺第10條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，故游標(biāo)尺讀數(shù)為10×0.02 mm＝0.20 mm，所以金屬桿直徑測(cè)量值為4.20 mm. 答案：60.10　4.20 2．一個(gè)未知電阻，無(wú)法估計(jì)其電阻值，某同學(xué)用伏安法測(cè)量此電阻，用如圖所示甲、乙兩種電路各測(cè)一次，用圖甲測(cè)得的數(shù)據(jù)是3.0 V,3.0 mA.用圖乙測(cè)得的數(shù)據(jù)是2.9 V,4.0 mA.由此可知，用圖________測(cè)得Rx的誤差較小，測(cè)量值Rx＝________. 解析：對(duì)比兩次測(cè)量中電壓和電流的變化量，電壓的變化量為原電壓的，電流的變化量為原電流的，說(shuō)明電壓的變化量遠(yuǎn)小于電流的變化量．因此，電流表分壓不明顯，即電流表內(nèi)阻RA?Rx，所以采用圖甲測(cè)量時(shí)誤差較小，且Rx＝＝ Ω＝1 000 Ω. 答案：甲　1 000 Ω 3．如圖甲所示為某次測(cè)量時(shí)電壓表的刻度盤的情形，若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0～3 V量程，那么電壓表讀數(shù)為_(kāi)_______V，若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0～15 V量程，那么電壓表讀數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______V；如圖乙所示的電阻箱的讀數(shù)為_(kāi)_______Ω. 解析：0～3 V量程最小刻度是0.1 V，要向下估讀一位，讀1.15 V(由于最后一位是估讀的，有偶然誤差，讀成1.14～1.16 V都算正確).0～15 V量程最小刻度為0.5 V，只要求讀到0.1 V這一位，所以讀5.7V(5.6～5.8 V都算正確)．圖乙中的電阻箱有6個(gè)旋鈕，每個(gè)旋鈕上方都標(biāo)有倍率，將每個(gè)旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值(都為整數(shù))乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到電阻箱的讀數(shù)為84 580.2 Ω. 答案：1.15(1.14～1.16均可)　5.7(5.6～5.8均可) 84 580.2 4．有一只滿偏電流Ig＝5 mA，內(nèi)阻Rg＝400 Ω的電流表G.若把它改裝成量程為10 V的電壓表，應(yīng)________聯(lián)一個(gè)________Ω的分壓電阻，該電壓表的內(nèi)阻為_(kāi)_______Ω；若把它改裝成量程為3 A的電流表，應(yīng)________聯(lián)一個(gè)________Ω的分流電阻，該電流表的內(nèi)阻為_(kāi)_______Ω. 解析：改裝成電壓表時(shí)應(yīng)串聯(lián)一個(gè)分壓電阻．由歐姆定律得U＝Ig(Rg＋R1)，分壓電阻R1＝－Rg＝ Ω－400 Ω＝1 600 Ω，該電壓表內(nèi)阻RV＝Rg＋R1＝2 000 Ω.改裝成電流表時(shí)應(yīng)并聯(lián)一個(gè)分流電阻，由并聯(lián)電路兩端電壓相等得IgRg＝(I－Ig)R2.分流電阻R2＝Rg＝ Ω＝0.668 Ω.該電流表內(nèi)阻RA＝＝＝0.667 Ω. 答案：串　1 600　2 000　并　0.668　0.667 5．一只小燈泡，標(biāo)有“3 V　0.6 W”字樣，現(xiàn)用下面給出的器材測(cè)量該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，內(nèi)阻為1 Ω；最大阻值為5 Ω的滑動(dòng)變阻器；電流表的內(nèi)阻為1 Ω；電壓表的內(nèi)阻為10 kΩ；開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干． (1)在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用________(選填“內(nèi)接”或“外接”)法．滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用________(選填“分壓式”或“限流式”)接法． (2)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖(盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差)． 解析：因小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為Rx＝＝15 Ω，而電流表、電壓表的內(nèi)阻分別為1 Ω和10 kΩ，滿足RV?Rx，電流表應(yīng)外接；實(shí)驗(yàn)中因小燈泡兩端電壓只需3 V，而電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法． 答案：(1)外接　分壓式　(2)如圖所示 6．要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3V　0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作．已選用的器材有： 電池組(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V，內(nèi)阻約1 Ω)； 電流表(量程為0～250 mA，內(nèi)阻約5 Ω)； 電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)； 電鍵一個(gè)、導(dǎo)線若干． (1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的________________________________________________________________________ (填字母代號(hào))． A．滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 Ω，額定電流1 A) B．滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 750 Ω，額定電流0.3 A) (2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖________(填字母代號(hào))． 解析：(1)根據(jù)小燈泡標(biāo)示的額定值可以計(jì)算出小燈泡的額定電流I＝＝ A＝0.2 A，兩個(gè)滑動(dòng)變阻器在此電流下都能保證安全，根據(jù)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線的要求，小燈泡兩端的電壓需要從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，故調(diào)節(jié)電路中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法．為方便調(diào)節(jié)應(yīng)選用最大阻值小的滑動(dòng)變阻器，故選A. (2)額定電壓下小燈泡的阻值R＝＝ Ω＝15 Ω，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，故電流表應(yīng)該采用外接法，所以電路應(yīng)采用分壓外接法，故選B. 答案：(1)A　(2)B [B級(jí)－能力練] 7．某同學(xué)想用以下器材組裝一只歐姆表，并比較精確地測(cè)量一只幾千歐電阻的阻值． A．電流計(jì)，滿偏電流為1 mA，內(nèi)阻為20 Ω B．電流計(jì)，滿偏電流為0.6 A，內(nèi)阻為5 Ω C．電動(dòng)勢(shì)15 V，內(nèi)阻5 Ω的直流電源 D．電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻3 Ω的直流電源 E．最大阻值為5 000 Ω的滑動(dòng)變阻器 F．最大阻值為100 Ω的滑動(dòng)變阻器 (1)以上器材應(yīng)選用________(填字母)，并在下面虛線框內(nèi)畫出所組裝的歐姆表的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖． (2)歐姆表調(diào)零后，滑動(dòng)變阻器被接入電路部分的阻值為_(kāi)_______Ω. (3)若用此歐姆表測(cè)量電阻，發(fā)現(xiàn)指針指在滿偏電流的三分之一處，則此電阻的阻值約為_(kāi)_______Ω. (4)如果電池長(zhǎng)期未用，導(dǎo)致內(nèi)阻增大，電動(dòng)勢(shì)基本不變，且仍然能正常調(diào)零，這將導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果________(選填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”)． 解析：(1)選取器材要能夠滿足歐姆表調(diào)零的要求，即I＝，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大時(shí)，電流小于電流表的滿偏電流Ig，綜合考慮應(yīng)選A、D、E.歐姆表的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示． (2)歐姆表調(diào)零時(shí)，由閉合電路歐姆定律得E＝Ig(R＋Rg＋r)，代入數(shù)據(jù)解得R＝2 977 Ω. (3)測(cè)量電阻時(shí)，由閉合電路歐姆定律得E＝ I(R＋Rg＋r＋Rx)，由題意得I＝，代入數(shù)據(jù)解得Rx＝6 000 Ω. (4)用歐姆表測(cè)電阻時(shí)要先進(jìn)行調(diào)零，電池內(nèi)阻對(duì)歐姆表的測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響．由于電池的電動(dòng)勢(shì)不變，根據(jù)上面的分析可知，測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確． 答案：(1)ADE　圖見(jiàn)解析　(2)2 977　(3)6 000 (4)準(zhǔn)確 8．某同學(xué)用伏安法測(cè)量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 Ω的電流表．采用分壓電路接線，圖1是實(shí)物的部分連線圖，待測(cè)電阻為圖2中的R1，其阻值約為5 Ω. (1)測(cè)R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接________(填“a”或“b”)、導(dǎo)線②連接________(填“c”或“d”)． (2)正確接線測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，用作圖法求得R1的阻值為_(kāi)_______Ω. U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53 (3)已知圖2中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導(dǎo)體，R2的邊長(zhǎng)是R1的，若測(cè)R2的阻值，則最優(yōu)的連線應(yīng)選________(填選項(xiàng))． A．①連接a，②連接c B．①連接a，②連接d C．①連接b，②連接c D．①連接b，②連接d 解析：(1)因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻的阻值，故采用電流表外接法，又知滑動(dòng)變阻器采用分壓電路接線，故測(cè)R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線①連接a、導(dǎo)線②連接d. (2)作圖如圖所示，則R1＝＝ Ω＝4.5 Ω. (3)根據(jù)電阻定律可得R＝ρ＝，故R2＝R1，要測(cè)R2的阻值，與測(cè)量R1一樣，最優(yōu)的連線應(yīng)①連接a，②連接d，故B正確． 答案：(1)a　d　(2)圖見(jiàn)解析　4.5(4.4～4.7) (3)B 9．某同學(xué)在進(jìn)行擴(kuò)大電流表量程的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要知道電流表的滿偏電流和內(nèi)阻．他設(shè)計(jì)了一個(gè)用標(biāo)準(zhǔn)電流表G1來(lái)校對(duì)待測(cè)電流表G2的滿偏電流和測(cè)定G2內(nèi)阻的電路，如圖所示．已知G1的量程略大于G2的量程，圖中R1為滑動(dòng)變阻器，R2為電阻箱．該同學(xué)順利完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)． (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程包含以下步驟，其合理的順序依次為_(kāi)_______(填步驟的字母代號(hào))； A．合上開(kāi)關(guān)S2 B．分別將R1和R2的阻值調(diào)至最大 C．記下R2的最終讀數(shù) D．反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2的阻值，使G1的示數(shù)仍為I1，使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，此時(shí)R2的最終讀數(shù)為r E．合上開(kāi)關(guān)S1 F．調(diào)節(jié)R1使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，此時(shí)G1的示數(shù)為I1，記下此時(shí)G1的示數(shù) (2)僅從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理上看，用上述方法得到的G2內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相等”)； (3)若要將G2的量程擴(kuò)大為I, 并結(jié)合前述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量的結(jié)果， 寫出須在G2上并聯(lián)的分流電阻R分的表達(dá)式，R分＝________. 解析：(1)實(shí)驗(yàn)首先要保證G1、G2不被燒壞，應(yīng)先將R1、R2的阻值調(diào)至最大．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持合上S2與斷開(kāi)S2兩種情況下G1的示數(shù)I1為G2的滿偏電流IG2，當(dāng)合上S2時(shí)，G2示數(shù)為＝，此時(shí)流過(guò)R2的電流也為，得R2＝RG2.綜上所述可知步驟為BEFADC.(2)這種方法測(cè)量的G2的內(nèi)阻與真實(shí)值相等．(3)擴(kuò)大G2量程時(shí)原理如圖所示，有(I－I1)R分＝I1r，解得R分＝. 答案：(1)BEFADC　(2)相等　(3) 10.某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示，圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路． (1)已知表頭G滿偏電流為100 μA，表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 Ω.R1、R2和R3是定值電阻．利用R1和表頭構(gòu)成1 mA的電流表，然后再將其改裝為兩個(gè)量程的電壓表．若使用a、b兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為1 V；若使用a、c兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為3 V．則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應(yīng)R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω. (2)用量程為3 V，內(nèi)阻為2 500 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝表3 V擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn)．所用電池的電動(dòng)勢(shì)E為5 V；滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為50 Ω和5 kΩ.為方便實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電壓，圖中R應(yīng)選用最大阻值為_(kāi)_______Ω的滑動(dòng)變阻器． (3)校準(zhǔn)時(shí)，在閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)靠近________(填“M”或“N”)端． (4)若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn)，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值________(填“大于”或“小于”)900 Ω. 解析：(1)根據(jù)題意，R1與表頭G構(gòu)成1 mA的電流表，則IgRg＝(I－Ig)R1，得R1＝100 Ω；若使用a、b兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為1 V，則R2＝＝910 Ω；若使用a、c兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為3 V，則R3＝－R2＝2 000 Ω. (2)電壓表與改裝電表并聯(lián)之后，電阻小于2 500 Ω，對(duì)于分壓式電路，要求滑動(dòng)變阻器的最大阻值小于并聯(lián)部分，同時(shí)還要便于調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器選擇小電阻，即選擇50 Ω的電阻． (3)在閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)靠近M端，使并聯(lián)部分分壓為零，起到保護(hù)作用． (4)造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，說(shuō)明通過(guò)表頭G的電流偏小，則實(shí)際電阻偏大，故表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值大于900 Ω. 答案：(1)100　910　2 000　(2)50　(3)M　(4)大于 8