2021高考物理二轮复习限时集训14 电学实验及创新

专题限时集训(十四)

(建议用时：40分钟)

［4组专题通关练］

1.如图甲所示为实验室的一直流电流表，其使用说明书上附的该电流表的内

部电路如图乙所示。

⑴某次用0〜3A量程测量时，示数如图丙所示，其读数为Ao

丙

(2)该电流表0〜0.6A量程对应的内阻约为。(结果保留两位小数)。

(3)若电阻Ri断路，则电流表允许通过的最大电流约为mA(结果保留

两位有效数字)。

［解析］(1)电流表量程为0〜3A,由图丙所示表盘可知，其分度值为0.1A,

示数为1.20Ao

(2)由图乙所示电路图可知，电流表量程为0〜0.6A时，电流表内阻为：

(Ri+&)(R3+Rg)

R1+R2+R3+&

(0.1+0.4)*(5+55)

=0.1+0.4+5+55fi^O.50。

⑶由图示电路图可知，电流表量程为0〜3A时:

/g(Rg+&+R2)r$(5+55+0.4)

3Af+氐=/计0」6051g

解得：4^0.0050A=5.0mAo

［答案］(1)1.20(2)0.50(3)5.0

2.（原创题）随着智能手机耗电的增加，充电宝成了手机及时充电的一种重要

工具。可将充电宝视为跟蓄电池和干电池一样的可移动直流电源,其电动势约5Vo

某同学想测量该充电宝在充满电后的电动势和内阻，他剥开充电宝连接线的外绝

缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为负极，另外两根导线

空置不用。实验室还提供了如下器材：

甲

A.量程是3.0A,内阻约为0.2。的电流表；

B.量程是6V,内阻约为6k。的电压表；

C.量程是15V,内阻约为30ko的电压表；

D.阻值为0〜1k。，额定电流为0.5A的滑动变阻器；

E.阻值为0〜10。，额定电流为3A的滑动变阻器；

F.阻值为2.5。的定值电阻；

G.阻值为20。的定值电阻；

H.开关S一个，导线若干。

（1）实验中滑动变阻器应选用o（选填相应器材前的字母）

（2）根据所给器材，该同学设计了如图甲所示的电路，其中Ro应选择

（选填相应器材前的字母），它在电路中的作用是。

（3）该同学记录的8组数据如表中所示，请在图乙的坐标纸上画出该充电宝的

U-1图线。由图线可知该充电宝的电动势E=V,内阻r=（保

留到小数点后两位）

次数12345678

电流〃A0.170.310.660.931.181.371.631.89

电压U/V5.055.035.004.974.944.934.904.86

UN

//A

乙

［解析］(1)滑动变阻器R用于改变电路中的电流，从安全和方便性原则应选

E;(2)Ro作为保护电阻，除了防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏外，还要

保证测量，因此不能选G,只能选F;(3)由E=U+/r可知，充电宝的电动势为E

=5.07V,UU图线的斜率大小即为充电宝的内阻大小，则内阻为r=0.11。。

［答案］(1)E(2)F防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏(3)如图所

示5.070.11

［B组能力提升练］

3.(2020•河北六校第一次联考)如图甲所示为某一电路中的一部分，由于其中

的一个电阻发生了断路，导致整个电路不能正常工作，小明和小亮两位同学利用

多用电表进行了以下实验操作，请根据他们的测量情况，回答相应的问题。

甲

乙

丙

(1)小明首先在P、。间接上一直流电源，P接电源正极，多用电表的选择开

关置于“直流电压2.5V”挡位，红表笔接P,黑表笔接。，稳定后电表指针在表

盘上的位置如图乙所示，则P、。之间的电压是Vo

(2)小明又将红表笔接P,黑表笔接M,若多用电表示数与P、。之间的电压

完全相同，则可以确定必定是发生了断路。

(3)小亮同学在该部分电路不接电源的情况下，将多用电表选择开关置于欧姆

挡倍率“X10”的挡位，调零后红表笔接P,黑表笔接M,电表指针在表盘上的

位置如图丙所示，由于多用电表最上面的刻度线被磨损得很严重，无法直接读取

数据，他进一步观察发现，此时指针偏转的角度恰好位于表盘0〜15。之间的正

中位置，其中15。的位置是多用电表指针半偏时所指的位置，则此时多用电表所

测的阻值是。，小亮据此确定电阻R2没有断路，你认为他的判断是

(填“正确”或“错误”)的。

［解析］(1)根据多用电表电压挡读数规则，P、Q之间的电压为2.00Vo(2)

红表笔接P,黑表笔接M,若多用电表示数与P、。之间的电压相同，说明多用

电表测量的是电源电压，可以确定是电发生了断路。(3)在该部分电路不接电源的

情况下，将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率“xio”的挡位，指针偏转;，根据

FE

多用电表欧姆挡测量原理，由闭合电路欧姆定律有/g=j,

K内R内+/?中'

E

«—内十,人又R中=150。，联立解得R=50。。P、M之间的电阻值可能为Ri和当

串联后的电阻值，小亮确定R2没有断路是错误的。

［答案］(1)2.00⑵R2⑶50错误

4.(2019-2020学年济南市高三模拟考试)图甲所示是大型机械厂里用来称重

的电子吊秤，其中称重的关键元件是拉力传感器，其工作原理是：挂钩上挂上重

物，拉力传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，拉力敏感电阻丝的电

阻也随着发生变化，再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或

电流），从而完成将重物的重力变换为电信号的过程。

小明找到了一根拉力敏感电阻丝RL,其阻值随拉力变化的图象如图乙所示，

小明设计了合适的电路图并按图制成了一个简易“吊秤”。实验室提供了如下器

材：

电源E（电动势为15V,内阻约2。）；

灵敏毫安表（量程为10mA,内阻约50。）；

滑动变阻器R（最大阻值为10k。）；

RL接在4、5两接线柱之间，通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起；

开关S和导线若干。

（1）请在图丙中帮助小明将设计的实验电路图补充完整。

（2）小明根据设计好的电路图，连接好实验电路，完成下列操作：

a.滑环下不吊重物时，调节滑动变阻器，当电流表为某一合适示数时，读出

电流表的示数八；

b.滑环下吊上待测重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为仇保持滑动变阻

器滑片位置不变，读出此时电流表的示数12。

设RL-F图象的斜率为k,待测重物的重力G的表达式为G=

（用物理量的符号表示）。

（3）小明在实验的过程中不慎将灵敏毫安表烧坏，现手头只有量程为2mA、内

阻（标称值）为200。的电流表，还有定值电阻&（50。）、定值电阻电（10。）可供选

择，为了使实验顺利进行，小明决定改装电流表，将2mA的量程扩大至10mA,

小明改装的方法是电流表应该和定值电阻_______(选填“串联”或“并联”)，且

定值电阻应选择(在空格内填写字母代号)。

(4)由于量程为2mA、内阻为200。的电流表内阻的真实值比标称值略大，导

致改装后的电流表示数与真实示数相比(选填“偏大”或“偏小”)，应该

使选择的定值电阻阻值适当_______(选填“增大”“减小”或“不变”)»

［解析］(2)对待测重物受力分析，由平衡条件得2Fcos，=G,由题图乙得尸

=岛=1()3。，由闭合电路欧姆定律得Ro=［-(R+Rg+r),RL=~(R

+Rg+r),故由一&=与一年，联立解得G=：1一十。⑶将2mA的电流

<2>1超\<2>1/

表的量程扩大至10mA,根据并联分流原理，电流表应该和定值电阻并联，由并

联电路电压相等可知，/gRg=(1-/g)R\解得必=50。，故选择用。(4)改装的电

流表的分流电阻分得的电流偏大，改装后电流表示数比真实值偏小，根据改装电

流表的原理，内阻真实值比标称值大，并联的分流电阻也应比50。大，故应适当

增大分流电阻的阻值。

［答案］⑴如图所示(2)独誓代T)(3)并联Ri(4)偏小增大

［C组真题重温练］

5.(2020•全国卷1422)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻所

用电压表的内阻为1k。，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。、。两

点之间，测量得到如图(b)所示的两条U-/图线，其中U与I分别为电压表和电流

表的示数。

图(a)

回答下列问题：

⑴图(b)中标记为n的图线是采用电压表跨接在_____(填“o、尸”或“o、

Q”)两点的方案测量得到的。

⑵根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线(填“I”或"n”)得

到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为。(保留1位小数)。

V

图(b)

(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对⑵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)。

［解析］(1)当用电流表内接法时，测量值为RH=RT+RA>RX,当用电流表外

接法时，测量值为&2=VRx,图(b)中图线n的斜率较小，所以应为使用

Kx-rKv

电流表外接法测量的结果，即电压表跨接在0、P间测量得到的。

(2)由图线可得应约为50.0。，可知RX>NR\RV,所以用电流表内接法测量

的结果误差较小，即由图线I得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果

箸=50.50

(3)因为RXI=RX+RA,所以-RA=50.0。。

［答案］(1)0、P(2)I50.5(3)50.0

6.(2019•全国卷0423)某同学欲将内阻为98.5。、量程为100"A的电流表改

装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15k。刻度正好对应电流表

表盘的50"A刻度。可选用的器材还有：定值电阻Ro(阻值14k。)，滑动变阻器

Ri(最大阻值1500。)，滑动变阻器/?2(最大阻值500。)，电阻箱(0〜99999.9。)，

干电池(E=1.5V,r=1.5。)，红、黑表笔和导线若干。

图(a)

(1)欧姆表设计

将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路

的电阻应为滑动变阻器选_______(填“RJ或)。

(2)刻度欧姆表表盘

通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示。表盘上。、8处的电流刻

度分别为25和75,则a、方处的电阻刻度分别为、o

图(b)

(3)校准

红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向k。处；将红、

黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量

值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图⑹所示，则电阻

箱接入的阻值为

［解析］(1)由题知当两表笔间接入15k。的电阻时，电流表示数为50jtA,由

闭合电路欧姆定律有［=□代入数据解得R=900。，所以滑动

变阻器选择Ri。(2)欧姆表的内阻Rg，=Rg+r+Ro+R=15k。，当电流为25pA时

有；=R，+R,QRJ=3Rx=45k£l;;当电流为75"A时有4，=R，+R"=RJ=

j/?x=5kflo(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0k。处。

题图(c)中电阻箱读数为35000.0。。

［答案］⑴如图所示900R⑵455

(3)035000.0

7.(2020•全国卷H・T23)某同学要研究一小灯泡L(3.6V,0.30A)的伏安特性。

所用器材有：电流表Ai(量程200mA,内阻Rgi=10.0。)、电流表Az(量程500mA,

内阻42=1.0。)、定值电阻Ro(阻值Ro=lO.O。)、滑动变阻器Ri(最大阻值10。)、

电源以电动势4.5V,内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图(a)

所示。

(1)根据图(a),在图(b)的实物图中画出连线。

图(a)图(b)

⑵若A、12分别为流过电流表Ai和A2的电流，利用八、12、Rgi和Ro写出：

小灯泡两端的电压U=,流过小灯泡的电流/=o为保证小灯泡

的安全，八不能超过_______mAo

(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变

滑动变阻器滑