电路问题.docx
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电路问题
电学实验问题
一、串并联电路电阻、电压、电流关系
二、电流表电压表的改装
三、电流表的内外接法
四、滑动变压器的内外接法
五、电源、用电器的各物理量关系
六、测电阻的实验原理
七、测电源电动势和内阻的方法
热点一 基本仪器的使用及读数
1．游标卡尺
（1）构造：
主尺，游标尺（主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪），游标尺上还有一个深度尺（如图所示）。
（2）原理：
利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。
常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：
刻度格数（分度）
刻度总长度
每小格与1mm的差值
精确度
（可准确到）
10
9mm
0.1mm
0.1mm
20
19mm
0.05mm
0.05mm
50
49mm
0.02mm
0.02mm
（3）读数：
若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表示为（x＋K×精确度）mm。
需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要向后估读一位。
2．螺旋测微器
（1）构造：
如图，S为固定刻度，H为可动刻度。
（2）原理：
可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01mm。
（3）读数
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。
②测量值（mm）＝固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度数（估读一位）×0.01（mm）
③如图所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：
2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。
3．电压表、电流表的使用及读数
量程选择
使用事项
电表估读
选择合适量程：
使得测量时指针偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的
，但又不能超过量程
（1）使用前应先进行零点调整（机械调零）
（2）红表笔插“＋”插孔，黑表笔插“－”插孔
（3）红表笔接电势高处，黑表笔接电势低处，即电流从红表笔进表，从黑表笔出表
（1）最小分度是“1、0.1、0.01、…”时，估读到最小分度的
（即估读到最小分度的下一位）
（2）最小分度是“2、0.2、0.02、…”时，估读到最小分度的
（即估读到最小分度的本位）
（3）最小分度是“5、0.5、0.05、…”时，估读到最小分度的
（即估读到最小分度的本位）
典例：
例1、
（1）如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为________mm、________mm、________mm。
（2）使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是________mm。
（3）①如图甲所示的电表使用0～0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A；当使用0～3A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A，图中表针示数为________A。
②如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V。
若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V。
（4）旋钮式电阻箱如图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________Ω，今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为________。
热点二 电流表在电路中的内、外接法
阻值比较法：
先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。
例2、在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材
如下：
待测金属丝：
Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：
（量程0～3V，内阻约3kΩ）；
电流表：
（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω）；
电流表：
（量程0～3A，内阻约0.05Ω）；
电源：
E1（电动势3V，内阻不计）；
E2（电动势12V，内阻不计）；
滑动变阻器：
R（最大阻值约20Ω）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm.
（2）若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________，在虚线框内完成电路原理图。
（均填器材代号）
热点三 滑动变阻器的两种接法及其选择
滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况
（1）要求电压表能从零开始读数；
（2）当待测电阻Rx≫R（滑动变阻器的最大阻值）时；
（3）若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻的允许电流。
例3、某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。
如图所示为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：
器材（代号）
规格
电流表（A1）
量程0～50mA，内阻约为50Ω
电流表（A2）
量程0～200mA，内阻约为10Ω
电压表（V1）
量程0～3V，内阻约为10kΩ
电压表（V2）
量程0～15V，内阻约为25kΩ
滑动变阻器（R1）
阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A
滑动变阻器（R2）
阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA
直流电源（E）
输出电压6V，电阻不计
电键（S）、导线若干
（1）为提高实验结果的准确程度，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________。
（以上均填器材代号）
（2）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。
测定金属的电阻率
例4、某同学为了测量电流表
内阻的精确值，提供如下器材：
电流表
（量程300mA，内阻约为5Ω）
电流表
（量程600mA，内阻约为1Ω）
电压表
（量程15V，内阻约为3kΩ）
滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流为1A）
滑动变阻器R2（0～250Ω，额定电流为0.01A）
电源E（电动势3V，内阻较小）
定值电阻R0（5Ω）
导线、开关若干
（1）要求待测电流表
的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能减小误差。
以上给定的器材中滑动变阻器应选________。
请画出测量用的电路原理图，并在图中标出所选仪器的代号。
（2）若选测量数据中的一组来计算电源流
的内阻r1，则r1的表达式为r1＝________。
（3）上式中各符号的物理意义是
________________________________________________________________________。
描绘小电珠的伏安特性曲线
例5、甲同学要描绘一个标有“3.6V 1.2W”的小灯泡的伏安特性曲线，除了导线和开关外，还有下列器材可供选择：
电压表V（量程为5V，内阻约为5kΩ）
直流电源E（电动势为4.5V，内阻不计）
电流表A1（量程为350mA，内阻约为1Ω）
电流表A2（量程150mA，内阻约为2Ω）
滑动变阻器R1（阻值为0～200Ω）
滑动变阻器R2（阻值为0～10Ω）
（1）实验中电流表应选________，滑动变阻器应选________；（填写器材代号）以下的四个电路中应选用________进物实验。
（2）根据所选电路图，请在图1中用笔画线代替导线，把实验器材连接成完整的实验电路。
图图1图2图3
（3）实验中得到了8组数据，该同学通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线，如图2所示。
将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与R＝10Ω的定值电阻串联，接在电动势为8V、内阻不计的电源上，如图3所示。
则闭合开关S后，电流表的示数为________A，两个小灯泡的总功率为________W。
例6、用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。
已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。
可选用的实验器材有：
电流表A1（量程0～30mA）；
电流表A2（量程0～100mA）；
电压表V（量程0～6V）；
滑动变阻器R1（阻值0～5Ω）；
滑动变阻器R2（阻值0～300Ω）；
开关S一个，导线若干条。
某同学的实验过程如下：
Ⅰ.设计如图1所示的电路图，正确连接电路。
Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。
以U为纵轴，I为横轴，得到如图2所示的图线。
Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。
重复Ⅱ的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为（I0,0），与纵轴U的交点坐标为（0，U0）。
回答下列问题：
（1）电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；
（2）由图2的图线，得电源内阻r＝________Ω；
（3）用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx；
（4）若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________。
（选填“相同”或“不同”）
例1、答案：
（1）17.7 23.85 3.18
（2）2.150 （3）①0.02 0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5 （4）1987 将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0 0～19998Ω
例2、答案：
（1）1.773（1.771～1.775均正确）
（2）
E1 电路原理图如上
例3、答案：
（1）A2 V1 R1
（2）如图所示
例4、答案：
（1）R1 电路原理图见解析
（2）
R0
例5、答案：
（1）A1 R2 A
（2）连接成完整的实验电路如图甲所示 （3）0.3 1.26
例6、答案：
（1）A2 R2
（2）25 （3）
－r （4）相同 不同
课后习题
1.（10分）（全国卷2016甲）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60°C时，系统报警。
提供的器材有：
热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过IC时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。
在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，IC约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60°C时阻值为650.0Ω。
（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
（2）在电路中应选用滑动变阻器________（填“R1”或“R2”）。
（3）按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，
这一阻值为______Ω；滑动变阻器的滑片应置于______（填“a
”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是______。
②将开关向______（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻
器的滑片，直至______。
（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
2．（全国2016乙卷）（9分）某同学利用图所示电路测量量程为2.5V的电压表
的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：
电阻箱R（最大阻值
），滑动变阻器
（最大阻值
），滑动变阻器
（最大阻值
），直流电源E（电动势3V），开关1个，导线若干。
实验步骤如下：
①按电路原理图连接线路；
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V，记下电阻箱的阻值。
回答下列问题：
实验中应选择滑动变阻器（填“
”或“
”）．
根据所示电路将右图中实物图连线。
实验步骤④中记录的电阻箱阻值为
，若认为调节电阻箱时滑动
变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为
（结果保留到个位）。
如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度
电流为（填正确答案标号）。
A．
B．
C．
D．
3．[2016·全国卷Ⅲ]某同学用图1中所给器材进行与安培力有关的实验．两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直．
（1）在图中画出连线，完成实验电路．要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动．
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A．适当增加两导轨间的距离
B．换一根更长的金属棒
C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是________（填入正确选项前的标号）．
4．（10分全国卷2017甲）
某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：
小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表
（量程3V，内阻3kΩ）；电流表
（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻R0（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。
（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）用另一电源E0（电动势4V，内阻1.00Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。
闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。
（结果均保留2位小数）
5．（2017全国卷乙）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100μA，内阻大约为2500Ω）的内阻．可使用的器材有：
两个滑动变阻器R1，R2（其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀双掷开关S1和S2．C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线．
（2）完成下列填空：
①R1的阻值为 Ω（填“20”或“2000”）
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的 端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1．将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置、最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）
④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待微安表的内阻为 Ω（结果保留到个位）．
（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：
．
6．（2017全国卷丙9分）图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头
的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。
虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别于两表笔相连。
该多用电表有5个挡位，5个挡位为：
直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。
（1）图（a）中的A端与___________（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
（2）关于R6的使用，下列说法正确的是__________________（填正确答案标号）。
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
（3）根据题给条件可得R1+R2=________Ω，R4=_____________Ω。
（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。
若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为_____________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为_____________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为____________。
（结果均保留3为有效数字）
2、【答案】
如图
2520
D
3、[答案]
（1）连线如图所示
（2）AC
4、
（1）如右图
（2）增大增大
（3）0.391.17
5、故答案为：
（1）图见解析；
（2）①20；②左；③相等；④2550；（3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程．
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