2025版正禾一本通高三一轮总复习物理-51实验(十三)　用多用电表测量电学中的物理量

[实验(十三)]用多用电表测量电学中的物理量________________________________________________________________________(每题10分，建议用时：50分钟)1．(10分)(2023·江苏扬州三模)某小组测量灯泡钨丝在室温时的电阻值，实验使用的低压直流钨丝灯泡规格为“24V15W”，电源电动势为36V的电池，滑动变阻器的最大阻值为20Ω。(1)甲同学准备用多用电表测灯泡两端的电压，当灯泡接近正常发光，应将如图1所示的选择开关旋至______(填“A”“B”“C”或“D”)。(1分)(2)准备使用的实物电路如图2所示，红表笔应与灯泡________(填“左”或“右”)端的接线柱接触。请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线)。(2分)(3)进行实验，测出多组电压U和电流I的数据，计算得出电阻R，将数据点描绘在RU坐标系中，如图3所示。可知：当灯泡电压变为额定电压一半时，其功率______(填“大于”“小于”或“等于”)原功率的eq\f(1,4)，灯丝处于室温时电阻约为________Ω(保留两位有效数字)。(4分)(4)乙同学认为可用多用电表欧姆挡直接测量灯丝电阻即为室温时的电阻值。你是否同意他的观点？________________请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3分)解析：(1)灯泡的额定电压为24V，所以应该选取直流电压“50V”挡，故选择开关旋至C处。(2)测量电压时红表笔流入电流，黑表笔流出电流，所以红表笔应与灯泡的右端相连；根据欧姆定律可得灯泡正常工作时的电阻为R＝eq\f(U2,P)＝eq\f(242,15)Ω＝38.4Ω，电流为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(15,24)A＝0.625A＝625mA，电源电动势为36V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，所以电流表选0～0.6A量程且采用分压电路，连接电路如图(a)所示。(3)由题图3可知当灯泡两端电压变为额定电压一半时，灯泡对应的阻值为29Ω，此时的功率为P′＝eq\f(U′2,R′)＝eq\f(122,29)W≈4.97W>eq\f(1,4)P，将这些点用平滑的曲线相连，如图(b)所示，灯丝处于室温即所加电压为零时，由图(b)可知，其对应的阻值为4.9Ω。(4)用多用电表欧姆挡直接测量灯丝电阻不是室温时的电阻值，因为用欧姆挡测量时，回路中有电流，钨丝发热，所以测得的电阻值不是室温时的电阻。答案：(1)C(2)右见解析图(3)大于4.9(4.7～5.1)不同意理由见解析2．(10分)小明同学利用自己所学物理知识，自制了一个欧姆表，请回答下列问题。(1)他采用的内部等效电路图为下图中的______，表笔a为______(选填“红”或“黑”)色。(5分)(2)他用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测该电表的电阻，发现指针偏角过小，他应先将倍率调为__________(选填“×1”或“×100”)，紧接着欧姆调零，正确操作后，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值约为__________Ω(保留两位有效数字)。(5分)解析：(1)根据欧姆表的原理可知其内部有电源，有滑动变阻器调节其电阻，并且黑表笔接电源的正极，红表笔接电源的负极，则他采用的内部等效电路图为C，表笔a为红色。(2)用此欧姆表粗测某电阻的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏角过小，可知待测电阻较大，他应先将倍率调为“×100”，紧接着欧姆调零，正确操作后，由题图可知，该电阻的阻值约为Rx＝28×100Ω＝2.8×103Ω。答案：(1)C红(3)×1002.8×1033．(10分)学习了欧姆表原理和使用后，小明同学对欧姆表如何实现更换不同测量倍率产生了浓厚的探索兴趣。经过一番探究，他尝试完成了将一表头改装成有三种倍率挡eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(“×1”“×10”“×100”))的欧姆表，原理如图甲所示。已知电源电动势为1.5V、内阻约为1Ω；灵敏电流计满偏电流为1mA，内阻为99Ω；改装所用定值电阻为R1和R2(R1<R2)；滑动变阻器有RA(0～1000Ω)和RB(0～2000Ω)供选择；待测电阻Rx的阻值约200Ω；欧姆表表盘刻度如图乙所示(指针半偏所指刻度在表盘上的“15”)。(1)要尽可能准确测量电阻阻值，欧姆表挡位开关K应旋转到______(选填“1”“2”或“3”)；(1分)(2)改装时用到的定值电阻阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω；(4分)(3)为使三个挡位欧姆表使用时都能正常欧姆调零，滑动变阻器阻值应选______(选填“RA”或“RB”)；(2分)(4)用改装的欧姆表测量待测电阻Rx的电阻，正确操作时欧姆表示数如图乙所示，则待测电阻Rx的阻值为________Ω。若表头的实际阻值大于99Ω，则用此表头改装的欧姆表测量值与真实值相比______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(3分)解析：(1)由于欧姆表指针半偏时所指的刻度为欧姆表的内阻，则当K→3时，欧姆表内阻最大，即为“×100”倍率；由于R1<R2，故K→1对应“×1”倍率，K→2对应“×10”倍率，因为待测电阻的阻值约200Ω，故选择“×10”倍率的挡位更准确，即开关K旋转到2。(2)中值电阻与满偏电流的对应关系为Ig＝eq\f(E,R中)，可知K→1时改装后电表满偏电流为100mA，其中通过灵敏电流计的电流为1mA，故通过电阻R1的电流为99mA，根据并联电路的电流与电阻成反比的关系可得R1＝1Ω；当Κ→2时改装后的电表满偏电流为10mA，同理可得R2＝11Ω。(3)因为K→3时，电路中的电流最大值为1mA，根据闭合电路欧姆定律估算可知，滑动变阻器的最大阻值超过1000Ω，所以选RB。(4)欧姆表的挡位开关是旋转到“×10”倍率，故读数为240Ω；若表头的实际阻值大于99Ω，使用时表头分配的电流会减小，指针偏角小，欧姆表指针指在刻度值更大的刻度处，所以测量值偏大。答案：(1)2(2)111(3)RB(4)240偏大4．(10分)(2023·河北模拟预测)如图所示为某同学组装的双量程欧姆表电路，欧姆表的低倍率量程为“×1”，高倍率量程为“×10”，使用过程中只需控制开关K的打开或闭合，结合调零电阻的调整，就能实现双倍率使用。所用器材如下：A.干电池(电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω)B．电流计G(满偏电流Ig＝100mA，内阻Rg＝7.5Ω)C．定值电阻R1＝16eq\f(1,9)ΩD．可调电阻R0E．开关一个；红、黑表笔；导线若干电路组装好之后，这位同学把原来表盘上的“50mA”改为了“15Ω”。(1)欧姆表的表笔分为红、黑两种颜色，电路图中的________(填“表笔1”或“表笔2”)应该是红色表笔。(2)请根据电路图判断，电路中开关K______(填“打开”或“闭合”)时对应欧姆表的低倍率。(4分)(3)使用“×10”挡位时，要保证两表笔短接时表针满偏，滑动变阻器R0接入电路的阻值为______Ω；使用“×1”挡位时，要保证两表笔短接时表针满偏，滑动变阻器R0接入电路的阻值为______Ω。(4分)(4)使用“×1”挡位时，这只欧姆表刻度盘上5Ω对应电流计G上通过的电流为________mA。(2分)解析：(1)欧姆表都是红表笔电势低于黑表笔电势，因此，表笔1是红表笔，表笔2是黑表笔。(2)低倍率时欧姆表内部总电阻小于高倍率时欧姆表内部总电阻，因此，电路中开关K闭合时对应低倍率。(3)使用“×10”挡位时，中值电阻为150Ω，设此时滑动变阻器R0的最大值为R01，则r＋Rg＋R01＝150Ω，解得R01＝142Ω，使用“×1”挡位时，中值电阻为15Ω，设此时滑动变阻器R0的最大值为R02，则eq\f(（Rg＋R02）R1,（Rg＋R02）＋R1)＋r＝15Ω，代入数据解得R02＝137.5Ω。(4)用“×1”挡位测量一只电阻为5Ω的标准电阻时，总电流I＝eq\f(E,R中＋5Ω)＝eq\f(1.5,15＋5)A＝0.075A＝75mA，则有(I－I′)R1＝I′(Rg＋R02)，故通过G的电流为I′＝I·eq\f(R1,Rg＋R02＋R1)＝7.5mA。答案：(1)表笔1(2)闭合(3)142137.5(4)7.55．(10分)(2023·浙江高三专题练习)某物理兴趣小组尝试通过实验测量某金属导体电阻。(1)先用欧姆表“×1”挡粗测该导体阻值，指针位置如图1，对应的读数是______Ω。(2分)经查阅资料发现该电阻的阻值约为5Ω，测量值与真实值的偏差较大，原因是该同学未进行欧姆调零所致，若此时把两表笔短接，指针应指在欧姆挡零刻度线的______侧(选填“左”或“右”)；(2分)(2)考虑到伏安法测电阻中电表会给实验测量带来误差，为解决该问题，兴趣小组设计了如图2所示的电路(部分导线未画)，实验操作如下：①断开开关S2，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电流表和电压表指针偏转到合适位置，并记录两电表示数U、I1。图3所示的电流表读数为________A。(2分)②闭合开关S2，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为U，并记录此时的电流表示数I2，则该电阻的阻值可表示为Rx＝________(结果用U、I1、I2表示)。(2分)③根据你对该实验原理的理解，在图2中将剩余的两根导线连接到合适的位置。(2分)解析：(1)欧姆表的读数为R＝24×1Ω＝24Ω，测量值大于真实值是因为电表内阻偏大，因此短接时，电流达不到满偏电流，指针应在欧姆挡零刻度线的左侧。(2)①电流表读数为I1＝16×0.02A＝0.32A；②两个电阻并联的电流之和等于总电流，根据欧姆定律得Rx＝eq\f(U,I2－I1)；③电压表应并联到定值电阻两端，如图所示。答案：(1)24左(2)①0.32②eq\f(U,I2－I1)③见解析图6．(10分)某同学查阅资料发现二极管的实物图、电路符号以及二极管的正向伏安特性曲线如图甲所示，为了验证二极管的正向伏安特性，该同学在实验室找来电源、电流表、电压表、滑动变阻器R、二极管、开关和导线若干。(1)该同学设计的实验电路图如图乙所示，为了描绘二极管的正向伏安特性曲线，电源a端应为电源的______(选填“正”或“负”)极；闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于______(选填“P”或“Q”)端。(2分)(2)用笔画线代替导线，完成图丙实物图连线。(3)闭合开关S，调节滑动变阻器滑片位置，测量多组电流值I和电压值U，并描绘二极管的正向伏安特性曲线如图丁所示，由图像可知，欧姆定律________(选填“适用”或“不适用”)二极管。在“死区电压”阶段二极管的阻值__________(选填“非常大”或“几乎为零”)，在正向电压U＝0.8V时，二极管的阻值为______Ω(结果保留两位有效数字)。(6分)(4)若将该规格的二极管与一个阻值为R＝50Ω的定值电阻串联后接在一节电动势为E＝1.5V、内阻不计的干电池上，如图戊所示，则稳定后二极管的实际功率为________W(结果保留两位有效数字)。(2分)解析：(1)研究二极管的正向伏安特性曲线，二极管的正极应该接高电势，负极接低电势，所以电源a端应为电源的负极；闭合开关前，为了保护电路，应该让分压电路的电压值为零，所以滑动变阻器的滑片应滑到Q端。(2)连接电路如图1所示。(3)根据描绘的伏安特性曲线可知，二极管正向伏安特性曲线为非线性电阻，不适用欧姆定律；在“死区电压”阶段，二极管正向电压增大，但是电流值几乎为0，所以二极管在“死区电压”阶段阻值非常大；正向电压为0.8V时，电流为20mA，所以此时二极管的