恒定電流（4）-備戰(zhàn)2022年高考案頭必備模型（解析版）

模型20恒定電流（4）-備戰(zhàn)2022年高考案頭必備模型+典例+方法+練習(xí)目錄 測(cè)定金屬的電阻率 2 描繪小電珠的伏安特性曲線 5 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 10 多用電表 13 處理探究性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方法 19

測(cè)定金屬的電阻率【模型+方法】1．實(shí)驗(yàn)原理(如圖所示)由R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)，因此，只要測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l、橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率ρ.2．實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲，直流電源(4V)，電流表(0～0.6A)，電壓表(0～3V)，滑動(dòng)變阻器(0～50Ω)，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測(cè)微器，毫米刻度尺．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d.(2)連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路．(3)用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量三次，求出其平均值l.(4)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置．(5)閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)．(6)將測(cè)得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρeq\f(l,S)和S＝eq\f(πd2,4)中，計(jì)算出金屬絲的電阻率．4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法①用Rx＝eq\f(U,I)分別算出各次的數(shù)值，再取平均值．②用U－I圖線的斜率求出．(2)計(jì)算電阻率將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計(jì)算公式ρ＝Rxeq\f(S,l)＝eq\f(πd2U,4lI).5．誤差分析(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一．(2)采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測(cè)量值小于真實(shí)值，使電阻率的測(cè)量值偏小．(3)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差．(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測(cè)量誤差．6．注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法．(2)實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開(kāi)關(guān)、電流表、被測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在被測(cè)金屬絲的兩端．(3)測(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量被測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測(cè)金屬絲長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值．(4)測(cè)金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值．(5)閉合開(kāi)關(guān)之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置．(6)在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)被測(cè)金屬絲的電流不宜過(guò)大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大．(7)若采用圖象法求電阻阻值的平均值，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮．【典例】某同學(xué)為測(cè)定電阻絲的電阻率ρ，設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的電路，電路中ab是一段電阻率較大、粗細(xì)均勻的電阻絲，保護(hù)電阻R0＝4.0Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0V，電流表內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑片P與電阻絲始終接觸良好．圖4(1)實(shí)驗(yàn)中用螺旋測(cè)微器測(cè)得電阻絲的直徑如圖乙所示，其示數(shù)為d＝________mm.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P的位置，分別測(cè)量出每次實(shí)驗(yàn)中aP長(zhǎng)度x及對(duì)應(yīng)的電流值I，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示.x/m0.100.200.300.400.500.60I/A0.490.430.380.330.310.28eq\f(1,I)/A－12.042.332.633.033.233.57將表中數(shù)據(jù)描在eq\f(1,I)－x坐標(biāo)紙中，如圖丙所示，該圖象的斜率的表達(dá)式k＝________(用題中字母表示)，由圖線求得電阻絲的電阻率ρ＝________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)．根據(jù)圖丙中eq\f(1,I)－x關(guān)系圖線縱軸截距的物理意義，可求得電源的內(nèi)阻為r＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)．答案(1)0.400(2)eq\f(4ρ,πEd2)1.1×10－61.3解析(1)螺旋測(cè)微器固定刻度上的半毫米刻線沒(méi)有露出，可動(dòng)刻度上的格數(shù)要估讀一位，讀數(shù)應(yīng)為0.01mm×40.0＝0.400mm；(2)由閉合電路的歐姆定律，I＝eq\f(E,r＋R0＋Rx)，變形得eq\f(1,I)＝eq\f(r＋R0,E)＋eq\f(Rx,E)，由電阻定律Rx＝ρeq\f(x,S)，S＝eq\f(πd2,4)，代入上式得eq\f(1,I)＝eq\f(r＋R0,E)＋eq\f(4ρ,πEd2)x，可看出eq\f(1,I)與x是一次函數(shù)關(guān)系，函則ρ＝eq\f(kπEd2,4)＝eq\f(3×3.14×3.0×4×10－42,4)Ω·m≈1.1×10－6Ω·m；題圖丙中eq\f(1,I)－x關(guān)系圖線的縱截距為1.77，此時(shí)待測(cè)電阻絲電阻為零，由閉合電路歐姆定律得：E＝I(r＋R0)，解得r≈1.3Ω.【練習(xí)】在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖2所示，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．圖2(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)_______mm.(2)為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A．電壓表0～3V，內(nèi)阻10kΩB．電壓表0～15V，內(nèi)阻50kΩC．電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05ΩD．電流表0～3A，內(nèi)阻0.01ΩE．滑動(dòng)變阻器，0～10ΩF．滑動(dòng)變阻器，0～100Ω①要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________．(填序號(hào))②實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖3所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤．圖3錯(cuò)誤1：_____________________________________________________________；錯(cuò)誤2：_____________________________________________________________.答案(1)0.680(2)①ACE②導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上采用了電流表內(nèi)接法解析(1)固定刻度讀數(shù)為0.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為18.0×0.01mm＝0.180mm，所以最終讀數(shù)為：0.5mm＋0.180mm＝0.680mm；②因eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，所以電流表采用外接法，該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤是：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上；采用了電流表內(nèi)接法．描繪小電珠的伏安特性曲線【模型+方法】1．實(shí)驗(yàn)原理(1)測(cè)多組小電珠的U、I的值，并繪出I－U圖象；(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系．2．實(shí)驗(yàn)器材小電珠“3.8V,0.3A”、電壓表“0～3V～15V”、電流表“0～0.6A～3A”、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)畫(huà)出電路圖(如圖1甲所示)．圖1(2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖乙所示的電路．(3)測(cè)量與記錄移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中．(4)數(shù)據(jù)處理①在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立直角坐標(biāo)系．②在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)．③將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，得到小電珠的伏安特性曲線．4．實(shí)驗(yàn)器材選取(1)原則：①安全；②精確；③操作方便．(2)具體要求①電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流．干電池中電流一般不允許超過(guò)0.6A.②用電器的額定電流不能小于通過(guò)該用電器的實(shí)際最大電流．③電壓表或電流表的量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最大值．④電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的eq\f(1,3)以上．⑤從便于操作的角度來(lái)考慮，限流式接法要選用總阻值與待測(cè)電阻相近的滑動(dòng)變阻器，分壓式接法要選用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器．5．注意事項(xiàng)(1)電路的連接方式：①電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾‰娭?3.8V,0.3A)的電阻很小，與量程為0.6A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大．②滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法：目的是使小電珠兩端的電壓能從0開(kāi)始連續(xù)變化．(3)I－U圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差．6．誤差分析(1)由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值．(2)測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差．(3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差．【典例】某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表(量程3V，內(nèi)阻3kΩ)；電流表(量程0.5A，內(nèi)阻0.5Ω)；固定電阻R0(阻值1000Ω)；滑動(dòng)變阻器R(阻值0～9.0Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)5V，內(nèi)阻不計(jì))；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干．(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，在虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示．圖2由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻______(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率__________(填“增大”“不變”或“減小”)．(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率．閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_(kāi)_______W，最大功率為_(kāi)_______W．(結(jié)果均保留兩位小數(shù))答案(1)見(jiàn)解析圖(2)增大增大(3)0.391.17解析(1)電壓表量程為3V，要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，需要給電壓表串聯(lián)一個(gè)定值電阻擴(kuò)大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開(kāi)始，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，小燈泡的電阻RL＝eq\f(U,I)＝eq\f(3.8,0.32)Ω＝11.875Ω，因eq\f(RL,RA)＜eq\f(RV,RL)，故電流表用外接法，實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示．(2)由IU圖象知，圖象中的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率在減小，表示燈泡的電阻隨電流的增大而增大，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)知，燈絲的電阻率增大．(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大為9.0Ω時(shí)，電路中的電流最小，燈泡實(shí)際功率最小，由E0＝U＋I(xiàn)(R＋r)得U＝－10I＋4，作出圖線①如圖所示．由交點(diǎn)坐標(biāo)可得U1＝1.78V，I1＝221mA，P1＝U1I1≈0.39W；當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻值R＝0時(shí)，燈泡消耗的功率最大，由E0＝U＋I(xiàn)(R＋r)得，I＝－U＋4，作出圖線②如圖所示．由交點(diǎn)坐標(biāo)可得，U2＝3.70V，I2＝315mA，最大的功率為P2＝U2I2≈1.17W.練習(xí)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性曲線，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表V(量程5V，內(nèi)阻3kΩ)；電流表A(量程0.3A，內(nèi)阻0.5Ω)；固定電阻R0(阻值1.0Ω)；滑動(dòng)變阻器R(阻值0～9.0Ω)電源E(電動(dòng)勢(shì)5V，內(nèi)阻不計(jì))；開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干；(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～0.32A的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡進(jìn)行測(cè)量，利用上述器材，設(shè)計(jì)電路，在虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示．由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻________(填“增大”“不變”或“減小”)；設(shè)A為實(shí)驗(yàn)曲線上的某點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)的切線斜率為k1，坐標(biāo)原點(diǎn)與A點(diǎn)連線的斜率為k2，在對(duì)應(yīng)A點(diǎn)時(shí)小燈泡的電阻為_(kāi)_______．(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻1.0Ω)和題給器材連接成如圖乙所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率．閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_(kāi)_______W．(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)答案(1)見(jiàn)解析圖(2)增大eq\f(1,k2)(3)0.21(0.20～0.23均可)解析(1)因本實(shí)驗(yàn)需要電流從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，因此應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法；由于電流表量程較小，為了擴(kuò)大電流表量程，將R0和電流表并聯(lián)，因并聯(lián)后的電流表內(nèi)阻RA滿足eq\f(RL,RA)<eq\f(RV,RL)，故電流表采用外接法，故原理圖如圖所示：(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大時(shí)，燈泡的功率最小，將R等效為電源內(nèi)阻，則電源電動(dòng)勢(shì)為3V，等效內(nèi)阻為10Ω，則有：U＝3－10I.作出電源的I－U圖象如圖中直線所示．由圖線交點(diǎn)可知，燈泡電壓為U＝1.12V，電流I＝188mA＝0.188A，則最小功率P＝UI＝1.12×0.188W≈0.21W.測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1．實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律．2．實(shí)驗(yàn)器材電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用0.6A的量程，電壓表用3V的量程，按圖1連接好電路．圖1(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到使阻值最大的一端．(3)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣的方法再測(cè)量幾組I、U值，填入表格中．(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆除電路，整理好器材．4．用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E、r.(2)用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖2所示．圖2①圖線與縱軸交點(diǎn)為E；②圖線與橫軸交點(diǎn)為I短＝eq\f(E,r)；③圖線的斜率表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.5．注意事項(xiàng)(1)為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池．(2)電流不要過(guò)大，應(yīng)小于0.5A，讀數(shù)要快．(3)要測(cè)出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些．(4)若U－I圖線縱軸刻度不從零開(kāi)始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|確定．6．誤差來(lái)源(1)偶然誤差：用圖象法求E和r時(shí)作圖不準(zhǔn)確．(2)系統(tǒng)誤差：電壓表分流．(3)本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量結(jié)果是：E測(cè)<E真，r測(cè)<r真.【典例】某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一段粗細(xì)均勻、電阻率較大的電阻絲，于是設(shè)計(jì)了如圖3甲所示的電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，其中MN為電阻絲，R0是阻值為1.0Ω的定值電阻，實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，記錄電壓表示數(shù)U，電流表示數(shù)I以及對(duì)應(yīng)的PN長(zhǎng)度x，繪制了U－I圖線如圖乙所示．圖3(1)由圖乙求得電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(2)實(shí)驗(yàn)中由于電表內(nèi)阻的影響，電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值________其真實(shí)值(選填“大于”“等于”或“小于”)．(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可繪出圖象如圖丙所示．圖象斜率為k，電阻絲橫截面積為S，可求得電阻絲的電阻率ρ＝______，電表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量________(選填“有”或“沒(méi)有”)影響．答案(1)1.490.45(2)小于(3)kS沒(méi)有解析(1)由閉合電路歐姆定律可知：U＝E－I(r＋R0)，則題圖乙中的圖象與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)表示電動(dòng)勢(shì)，故E＝1.49V，圖象斜率的絕對(duì)值大小表示r＋R0，則r＋R0＝eq\f(1.49－1.2,0.20)Ω＝1.45Ω，解得：r＝1.45Ω－1.0Ω＝0.45Ω.(3)根據(jù)歐姆定律可知，電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ρx,S)，則可知k＝eq\f(ρ,S)，解得：ρ＝kS，若考慮電表內(nèi)阻，圖象的斜率不變，所以電表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量沒(méi)有影響．練習(xí)在測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)電路．圖4(1)根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)?jiān)趫D乙中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接．(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至______(選填“a”或“b”)端．(3)合上開(kāi)關(guān)S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)．在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖丙所示，兩直線與縱軸的截距分別為UA、UB，與橫軸的截距分別為IA、IB.①S2接1位置時(shí)，作出的U－I圖線是圖丙中的________線(選填“A”或“B”)；②S2接1位置時(shí)，測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是________表(選填“電壓”或“電流”)的示數(shù)偏________(選填“大”或“小”)．答案(1)如圖所示(2)a(3)①B②電流小解析(1)實(shí)物圖如圖所示(2)為保護(hù)電表，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值要最大，應(yīng)將滑片滑至a端；(3)S2接1位置時(shí)，引起誤差的原因是電壓表的分流，使得電流的測(cè)量值偏小，故電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值都偏小，所以作出的圖象是B.多用電表【模型+方法】1．認(rèn)識(shí)多用電表(1)多用電表可以用來(lái)測(cè)量電流、電壓、電阻等，并且每一種測(cè)量項(xiàng)目都有幾個(gè)量程．圖1(2)外形如圖1所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開(kāi)關(guān)，它的四周刻有各種測(cè)量項(xiàng)目和量程．多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負(fù)插孔(紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔)．2．用多用電表測(cè)量小燈泡的電壓和電流按如圖2甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋，測(cè)小燈泡兩端的電壓．圖2按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋，測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流．3．用多用電表測(cè)定值電阻的阻值(1)原理電路圖I與Rx的對(duì)應(yīng)關(guān)系相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R使I＝Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R)，即表頭滿偏(Rg＋r＋R是歐姆表的內(nèi)阻)相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝∞，此時(shí)I＝0，指針不偏轉(zhuǎn)待測(cè)電阻為Rx，I＝eq\f(E,Rg＋r＋R＋Rx)，指針指到某確定位置刻度特點(diǎn)表頭電流滿偏I(xiàn)g處，對(duì)應(yīng)歐姆表零刻度(右側(cè))表頭電流I＝0處，對(duì)應(yīng)歐姆表∞刻度(左側(cè))表頭電流I與電阻Rx一一對(duì)應(yīng)，但不是線性關(guān)系，表盤刻度不均勻(2)測(cè)量步驟①估測(cè)待測(cè)電阻值．②歐姆擋調(diào)零．③將被測(cè)電阻接在紅黑表筆之間．④讀數(shù)：指針示數(shù)乘以倍率．⑤使用完畢：選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長(zhǎng)期不用應(yīng)取出電池．(3)注意事項(xiàng)①區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”．機(jī)械零點(diǎn)是表盤刻度左側(cè)的“0”位置，機(jī)械調(diào)零對(duì)應(yīng)的是表盤下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點(diǎn)是指刻度盤右側(cè)的“0”位置，歐姆調(diào)零對(duì)應(yīng)的是歐姆調(diào)零旋鈕．②使指針指在中值附近，否則換擋．③測(cè)電阻時(shí)每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零．④手不能接觸表筆的金屬桿．⑤測(cè)量電阻時(shí)待測(cè)電阻要與其他元件和電源斷開(kāi)．4．用多用電表測(cè)二極管的正、反向電阻(1)認(rèn)識(shí)二極管：晶體二極管由半導(dǎo)體材料制成，它的符號(hào)如圖3所示，左端為正極，右端為負(fù)極．圖3特點(diǎn)：當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí)電阻很小，當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)電阻很大．(2)用多用電表測(cè)二極管的正、反向電阻①測(cè)二極管正向電阻：將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)選至低倍率的歐姆擋，歐姆調(diào)零之后將黑表筆接觸二極管的正極，紅表筆接觸二極管的負(fù)極(如圖4甲)．②測(cè)二極管反向電阻：將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)選至高倍率的歐姆擋，歐姆調(diào)零之后將黑表筆接觸二極管的負(fù)極，紅表筆接觸二極管的正極(如圖乙)．圖4使用二極管前，常常需要辨明它的正負(fù)極，若標(biāo)識(shí)模糊，可用歐姆表測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的電阻判斷二極管的正負(fù)極．【典例】圖6(a)為某同學(xué)組裝完成的簡(jiǎn)易多用電表的電路圖．圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為480Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開(kāi)關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個(gè)擋位，5個(gè)擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和2.5mA擋，歐姆×100Ω擋．圖6(1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接．(2)關(guān)于R6的使用，下列說(shuō)法正確的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B．使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C．使用電流擋時(shí)，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.(4)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時(shí)B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為_(kāi)_________；若此時(shí)B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為_(kāi)_______；若此時(shí)B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為_(kāi)___________．(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)【答案】(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA1．10kΩ2.94V【答案】(1)當(dāng)B端與“3”連接時(shí)，內(nèi)部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A端流出，故A端與黑色表筆相連接．(2)在使用多用電表之前，調(diào)整表頭指針定位螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項(xiàng)B正確；使用電流擋時(shí)，電阻R6不在閉合電路中，調(diào)節(jié)無(wú)效，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．(3)根據(jù)題給條件可知，當(dāng)B端與“2”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，此時(shí)為量程1mA的電流擋，由并聯(lián)電路兩支路電流與電阻成反比知，eq\f(Rg,R1＋R2)＝eq\f(1－0.25,0.25)＝eq\f(3,1)，解得R1＋R2＝160Ω.當(dāng)B端與“4”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后再與R4串聯(lián)，此時(shí)為量程1V的若此時(shí)B端是與“3”連接的，多用電表作為歐姆表使用，讀數(shù)為11×100Ω＝1.10kΩ.若此時(shí)B端是與“5”連接的，多用電表作為直流電壓表使用，量程為5V，讀數(shù)為2.94V.【練習(xí)1】某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤的50μA刻度．可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導(dǎo)線若干．圖9(1)歐姆表設(shè)計(jì)將圖9中的實(shí)物連線組成歐姆表．歐姆表改裝好后，滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為_(kāi)_______Ω；滑動(dòng)變阻器選________(填“R1”或“R2”)．(2)刻度歐姆表表盤通過(guò)計(jì)算，對(duì)整個(gè)表盤進(jìn)行電阻刻度，如圖10所示．表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為_(kāi)_______、________.圖10(3)校準(zhǔn)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向________kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量．若校準(zhǔn)某刻度時(shí)，電阻箱旋鈕位置如圖11所示，則電阻箱接入的阻值為_(kāi)_______Ω.圖11【答案】(1)如圖所示900R1(2)455(3)035000.0【解析】(1)由題知當(dāng)兩表筆間接入15kΩ的電阻時(shí)，電流表示數(shù)為50μA，由閉合電路歐姆定律有eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,Rg＋r＋Rx＋R0＋R)，代入數(shù)據(jù)解得R＝900Ω，所以滑動(dòng)變阻器選擇R1.(2)歐姆表的內(nèi)阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15kΩ，當(dāng)電流為25μA時(shí)，有eq\f(Ig,4)＝eq\f(E,Rg′＋Rx′)，可得Rx′＝45kΩ；當(dāng)電流為75μA時(shí)，有eq\f(3Ig,4)＝eq\f(E,Rg′＋Rx″)，可得Rx″＝5kΩ.(3)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向0kΩ處．題圖中電阻箱讀數(shù)為35000.0Ω.【練習(xí)2】感冒發(fā)熱是冬春季節(jié)常見(jiàn)的疾病，用電子體溫計(jì)測(cè)量體溫既方便又安全。電子體溫計(jì)的工作原理是利用熱敏電阻阻值隨溫度的變化將溫度轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。某同學(xué)想利用一熱敏電阻和一數(shù)字電壓表制作一個(gè)電子體溫計(jì)。(1)該同學(xué)用多用電表歐姆“×10”擋，粗測(cè)了熱敏電阻的阻值，測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，則該熱敏電阻該次測(cè)量的電阻阻值為_(kāi)__Ω。(2)該同學(xué)在用伏安法測(cè)熱敏電阻在不同溫度下的電阻時(shí)，得到如圖乙所示的電阻阻值Rt與溫度t的關(guān)系圖像，由圖像可知熱敏電阻在3