2020年高考物理 母題題源系列 專題18 電學實驗(含解析)
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2020年高考物理 母題題源系列 專題18 電學實驗(含解析)
專題18 電學實驗
【母題來源一】2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅰ卷)
【母題原題】某同學要將一量程為250 μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表。該同學測得微安表內阻為1 200 Ω,經計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝。然后利用一標準毫安表,根據(jù)圖(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表)。
(1)根據(jù)圖(a)和題給條件,將(b)中的實物連接。
(2)當標準毫安表的示數(shù)為16.0 mA時,微安表的指針位置如圖(c)所示,由此可以推測出改裝的電表量程不是預期值,而是__________。(填正確答案標號)
A.18 Ma B.21 mA C.25mA D.28 mA
(3)產生上述問題的原因可能是__________。(填正確答案標號)
A.微安表內阻測量錯誤,實際內阻大于1 200 Ω
B.微安表內阻測量錯誤,實際內阻小于1 200 Ω
C.R值計算錯誤,接入的電阻偏小
D.R值計算錯誤,接入的電阻偏大
(4)要達到預期目的,無論測得的內阻值是否正確,都不必重新測量,只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可,其中k=__________。
【答案】(1) (2)C (3)AC (4)
【解析】(1)電表改裝時,微安表應與定值電阻R并聯(lián)接入虛線框內,則實物電路連接如下圖所示:
(2)由標準毫安表與該裝表的讀數(shù)可知,改裝后的電流表,實際量程被擴大的倍數(shù)為:倍。故當原微安表表盤達到滿偏時,實際量程為:,故本小題選C;
(3)根據(jù),得:,改裝后的量程偏大的原因可能是,原微安表內阻測量值偏小,即電表實際內阻真實值,大于1200Ω;或者因為定值電阻R的計算有誤,計算值偏大,實際接入定值電阻R阻值偏小。故本小題選AC;
(4)由于接入電阻R時,改裝后的表實際量程為25 mA,故滿足;要想達到預期目的,即將微安表改裝為量程為20 mA電流表,應滿足,其中,聯(lián)立解得:或。
【母題來源二】2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅱ卷)
【母題原題】某小組利用圖(a)所示的電路,研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關系,圖中V1和V2為理想電壓表;R為滑動變阻器,R0為定值電阻(阻值100 Ω);S為開關,E為電源。實驗中二極管置于控溫爐內,控溫爐內的溫度t由溫度計(圖中未畫出)測出。圖(b)是該小組在恒定電流為50.0μA時得到的某硅二極管U–I關系曲線?;卮鹣铝袉栴}:
(1)實驗中,為保證流過二極管的電流為50.0μA,應調節(jié)滑動變阻器R,使電壓表V1的示數(shù)為U1=__________mV;根據(jù)圖(b)可知,當控溫爐內的溫度t升高時,硅二極管正向電阻__________(填“變大”或“變小”),電壓表V1示數(shù)__________(填“增大”或“減小”),此時應將R的滑片向__________(填“A”或“B”)端移動,以使V1示數(shù)仍為U1。
(2)由圖(b)可以看出U與t成線性關系,硅二極管可以作為測溫傳感器,該硅二極管的測溫靈敏度為=__________×10–3V/℃(保留2位有效數(shù)字)。
【答案】(1)5.00 變小 增大 B (2)2.8
【解析】(1)U1=IR0=100 Ω×50×10–6 A=5×10–3 V=5 mV由,I不變,溫度升高,U減小,故R減小;由于R變小,總電阻減小,電流增大;R0兩端電壓增大,即V1表示數(shù)變大,只有增大電阻才能使電流減小,故華東變阻器向右調節(jié),即向B短調節(jié)。
(2)由圖可知,=2.8×10–3V/℃
【母題來源三】2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅲ卷)
【母題原題】某同學欲將內阻為98.5 Ω、量程為100 μA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準,要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對應電流表表盤的50 μA刻度。可選用的器材還有:定值電阻R0(阻值14 kΩ),滑動變阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω),電阻箱(0~99 999.9 Ω),干電池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),紅、黑表筆和導線若干。
(1)歐姆表設計
將圖(a)中的實物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后,滑動變阻器R接入電路的電阻應為__________Ω:滑動變阻器選__________(填“R1”或“R2”)。
(2)刻度歐姆表表盤
通過計算,對整個表盤進行電阻刻度,如圖(b)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__________、__________。
(3)校準
紅、黑表筆短接,調節(jié)滑動變阻器,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應的測量值,完成校準數(shù)據(jù)測量。若校準某刻度時,電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示,則電阻箱接入的阻值為__________Ω。
【答案】(1) 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0
【解析】(1)連線如圖:
根據(jù)歐姆表的改裝原理,當電流計滿偏時,則,解得R=900Ω;為了滑動變阻器的安全,則滑動變阻器選擇R1;
(2)在a處,,解得Rxa=45kΩ;
在b處,則,解得Rxb=5kΩ;
(3)校準:紅黑表筆短接,調節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指針指到0 kΩ處;由圖可知,電阻箱接入的電阻為:R=35 000.0 Ω。
【母題來源四】2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理(天津卷)
【母題原題】現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率。
(1)某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結果如圖所示,其讀數(shù)是______。
(2)利用下列器材設計一個電路,盡量準確地測量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻約為,畫出實驗電路圖,并標明器材代號。
電源(電動勢,內阻約為)
電流表(量程,內阻)
電流表(量程,內阻約為)
滑動變阻器(最大阻值,額定電流)
開關及導線若干
(3)某同學設計方案正確,測量得到電流表的讀數(shù)為,電流表的讀數(shù)為,則這段金屬絲電阻的計算式______。從設計原理看,其測量值與真實值相比______(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)(均可) (2) (3) 相等
【解析】(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)法則可知讀數(shù)為。因該實驗沒有電壓表,電流表A1的內阻已知,故用A1表當電壓表使用,為了調節(jié)范圍大,應用分壓式滑動變阻器的接法,則點如圖如圖
由電路圖可知流過電流為,電阻兩端的電壓為,因此電阻
該實驗的電流為真實電流,電壓也為真實電壓,因此測得值和真實值相等。
【命題意圖】考查電流表量程的改裝關鍵是電壓相等,各支路電流之和等于總量程。若量程擴大N倍,則并聯(lián)一個阻值為的電阻。描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗,涉及電路原理圖的繪制、電表的讀數(shù)和數(shù)據(jù)的處理,意在考查考生對電路基礎知識、電表讀數(shù)的掌握情況及簡單的推理能力。做此類實驗,一定要注意實驗原理,根據(jù)實驗要求,選擇合適的器材,在讀取電表數(shù)據(jù)時,一定要注意選取的量程和分度值。本題要求考生根據(jù)四個表盤來判斷電表的類別及彼此的對應關系,考查了考生簡單的推理能力。
【考試方向】與電阻測量有關的電學實驗仍是高考命題的熱點,同進伴隨對基本儀器的讀數(shù)能力的考查,命題形式可能為填空、選擇性填空、電路圖或實物連線、圖象圖表分析等;重視對實驗操作能力的考查;實驗器材的選擇,包括滑動變阻器、電阻箱、電表量程的選擇。
【得分要點】
1、多用電表測電阻使用“五步”法
(1)選檔:選倍率,一般要選擇比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級的倍率,如估計值為200 Ω就應該選×10的倍率;
(2)調零:進行歐姆調零;
(3)測量:將紅、黑表筆接被測電阻兩端進行測量;
(4)讀數(shù):將指針示數(shù)乘以倍率,得測量值;
(5)整理:測量結束后,將選擇開關扳到OFF或交流電壓最高擋。
特別注意:用歐姆擋測電阻時,如果指針偏轉角度太小(即指針所指的歐姆刻度值太大),應該適當增大倍率重新調零后再測量;如果指針偏轉角度太大(即指針所指的歐姆刻度值太?。?,應該適當減小倍率重新調零后再測量。
2、控制電路的設計技巧
(1)滑動變阻器控制電路的方式有分壓式和限流式兩種,下列幾種情況必須選用分壓式接法:
①要求被控制電路的電流(或電壓)從零開始可連續(xù)調節(jié)時(如:測繪導體的伏安特性曲線等實驗);
②被控制電路的電阻RL遠大于滑動變阻器的最大值R0時;
③實驗要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù))時;
④若采用限流式接法,電路中實際電壓(或電流)的最小值仍超過電表或電器的額定值時。
(2)若測量電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調節(jié),只是小范圍內測量,且被控制電路的電阻RL與滑動變阻器的最大值R0接近或RL略小于R0,則應該采用限流式接法。測定電源的電動勢和內阻實驗必須采用限流式接法。
3、電學儀器的選擇
(1)電源的選擇:一般可以根據(jù)待測電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源。
(2)電表的選擇:一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表;根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表;選擇的電表的量程應使電表的指針偏轉的幅度較大,一般應使指針能達到半偏以上,以減小讀數(shù)的偶然誤差,提高精確度。
4、實物圖連接注意
(1)一般先從電源正極開始,須看電流的方向,將干路元件依次連線;
(2)最后并接電壓表;
(3)連線時要注意電表的正、負接線柱,要使電流從正接線柱流入,負接線柱流出。
5、器材選擇的一般步驟是:
(1)找出唯一性的器材;
(2)草畫電路圖(暫不把電表接入);
(3)估算最大值(在限流電路中把滑動變阻器觸頭推向最小值);
(4)考慮能否都使電表達到滿偏的1/3以上,且不超過電表的量程。
1.(2020·天津高考模擬)某實驗小組要研究小燈泡在不同電壓下的工作特點,進行了如下的實驗。
(1)首先測量某電源的電動勢和內阻。由于擔心電源內阻過小,因此給電源串聯(lián)了一個定值電阻R0,然后進行實驗。電路如圖(a)所示,缺失的導線應該是_____和_____相連(填“a”、“b”或“c”)。電路補充完整后,多次測量記錄數(shù)據(jù),并做出如圖(b)所示的U–I圖像,由圖像可得該電源電動勢為E=_____V。(結果保留兩位有效數(shù)字)
(2)小燈泡規(guī)格為“3.0 V,0.6 A”,測得其伏安特性曲線如圖(c)所示。取三個這種小燈泡,與(1)中電源按如圖(d)所示電路連接,A燈恰好正常發(fā)光。由此,可求得電源內阻r=_____Ω,(1)中定值電阻R0=_____Ω。(結果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】(1)a c 4.8 (2)1 3.8
【解析】(1)由于電源的內阻較小,為了減小測量誤差,所以電流表應內接,即a、c相連;圖象與縱軸交點即為電動勢,所以電動勢為4.8 V;
(2)由A燈恰好正常發(fā)光可知,B、C燈泡中的電流為0.3 A,由圖(c)可知,B、C燈泡兩燈電壓為1.2 V,所以電源內阻上的電壓為:,流過電源的電流與A燈中的電流相同即為0.6 A,所以電源的內阻,由圖(b)可知,短路電流為1 A,即有:,解得:。
2.(2020·重慶南開中學高考模擬)某物理興趣小組準備測量一節(jié)干電池的電動勢和內阻實驗室提供了如下器材:
A.電流表(量程,內阻為)
B.電流表(量程,內阻為)
C.電壓表(量程,內阻很大)
D.滑動變阻器(阻值范圍,額定電流)
E.滑動變阻器(阻值范圍,額定電流)
F.定值電阻
G.定值電阻
以及待測干電池,開關、導線若干。
同學們根據(jù)提供的器材,設計了如圖的實驗電路圖。
(1)請根據(jù)電路圖,將實物圖中連線補充完整。
(2)為了盡量減小誤差且方便操作,圖中電流表應選擇________(填或),滑動變阻器應選擇________(填或),定值電阻應選擇________(填或)。
(3)同學們利用上述實驗裝置測得了多組實驗數(shù)據(jù),并將電流表的讀數(shù)作為橫坐標,電壓表的讀數(shù)作為縱坐標,選取合適的標度,繪制了如圖的圖線。則該小組同學測定的干電池電動________,內阻________。(填含有、、的表達式)
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)實物連線圖如圖:
(2)因測量一節(jié)干電池的電動勢,干電池的電阻約為,因此電路的最大電流約為500 mA,因此選A2量程過大,因此要選擇A1并聯(lián)電阻改裝電流表即可;則電流表選擇A1即可;滑動變阻器R2阻值過大,不方便操作,則滑動變阻器選擇R1即可;定值電阻選擇R3以后可將電流表A1改為600 mA量程,滿足實驗要求,因此選R3即可;
(3)若設電流表的讀數(shù)為I,電壓表讀數(shù)為U,則電路中的總電流為200I,由閉合電路的歐姆定律:,由圖像可知E=a;,解得。
3.(2020·福建高考模擬)為測定待測電阻Rx的阻值(約為200 Ω),實驗室提供如下器材:
電池組E:電動勢3 V,內阻不計;
電流表A1:量程0~15 mA,內阻約為100 Ω;
電流表A2:量程0~300 μA,內阻為1 000 Ω;
滑動變阻器R1:阻值范圍0~20 Ω,額定電流2 A;
定值電阻R2,阻值為9 000 Ω,額定電流10 mA;
定值電阻R3,阻值為200 Ω,額定電流0.1 A;開關S、導線若干。
實驗中要求準確地測量Rx的阻值,請回答下列問題:
(1)正確選取器材,在下面方框內畫出測量Rx阻值的電路圖,并在圖中標明所選器材的符號。
(2)調節(jié)滑動變阻器R1,兩表的示數(shù)如上圖所示,可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA,電流表A2的示數(shù)是________μA,則待測電阻Rx的阻值是_________Ω(計算結果保留一位小數(shù))。
(3)僅從實驗原理產生系統(tǒng)誤差的角度分析,Rx的測量值_______真實值(選填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1) (2)8.0 150 191.1 (3)=
【解析】(1)電源電動勢為3 V,可以用已知內阻的電流表與定值電阻串聯(lián)組成電壓表測電壓,即用電流表A2與定值電阻R2,阻值為9 000 Ω串聯(lián),所測得電壓為:,即可滿足測量電壓的要求,電流用另一個電流表測電流,因此需要選擇的電表為:A1、A2。待測電阻阻值約為200 Ω,滑動變阻器最大阻值為20 Ω,待測電阻阻值遠大于滑動變阻器最大阻值,為進行多次測量,滑動變阻器應采用分壓接法,電流表A2與定值電阻串聯(lián)組成電壓表測電壓,電壓表內阻為:1 000+9 000=10 000 Ω,遠大于待測電阻阻值,所以電流表應采用外接法,實驗電路圖如圖所示。
(2)由圖所示電流表A1可知,其量程為15 mA,分度值為0.5 mA,示數(shù)為8.0 mA;由圖所示電流表A2可知,其量程為300 μA,分度值為10 μA,示數(shù)為150 μA;阻值為:。
(3)測量Rx阻值是根據(jù)定義求得的,因為A2所在的路與Rx并聯(lián),所以電壓一定相等,在計算Rx的電流時,利用兩個電流表的差值來求出的,也沒有存在誤差,所以Rx的測量值等于真實值。
4.(2020·南昌市第一中學高考模擬)為了測量一個量程0~3 V、內阻約3 kΩ的電壓表的內電阻,提供的實驗器材有:
A.待測電壓表V1;
B.電流表A1(0~0.6 A,內阻約0.2 Ω);
C.電壓表V2(量程0~10 V,內電阻約10 kΩ);
D.滑動變阻器R1(0~50 Ω,額定電流0.5 A);
E.定值電阻R=5 kΩ;
F.電源E(電動勢8 V,內阻較小);
G.開關一個、導線若干。
(1)在線框內畫出正確的實驗電路圖。(要求測量值盡可能精確、測量值的變化范圍盡可能大一些,所用器材用對應的符號標出)
(2)在圖中完成實物連線。
(3)實驗時需要測得的物理量有_______________。(用符號表示并說明其物理意義)
(4)待測電壓表內電阻表達式為_____________。(用(3)中符號表示)
【答案】(1) (2) (3)電壓表的讀數(shù),電壓表的讀數(shù) (4)
【解析】(1)待測電壓表量程只為電壓表量程的,所以應將待測電壓表擴大量程,與R串聯(lián),然后再將其電壓表并聯(lián);由于滑動變阻器的全電阻遠小于待測電壓表內阻,所以變阻器應采用分壓式接法,又待測電壓表與定值電阻R串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián),電路圖如圖所示:
(2)注意導線不要交叉,如圖所示:
(3、4)根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律應有:,解得:,需要測量電壓表的讀數(shù),電壓表的讀數(shù)。
5.(2020·安徽高考模擬)當今人工智能技術迅猛發(fā)展,電池是新型人工智能機器人的重要部分,某新型機器人上的一節(jié)電池的電動勢約為3 V,內阻約為2~7 Ω,為測量該電池的電動勢和內阻,實驗室可供選用的器材如下:
A.待測電池
B.定值電阻R0(R0=1.8 Ω)
C.電壓表V(量程3 V,內阻約2 kΩ)
D.電流表A(量程0.6 A,內阻RA=1.2 Ω)
E.電阻箱(0~99.99 Ω,額定電流1.5 A)
F.開關一個、導線若干
(1)甲、乙兩位同學為測量出該電池的電動勢和內阻,各自想出了自己的測量方法,設計電路分別如圖1、圖2所示,則你認為合理的是______。
A.甲的設計
B.乙的設計
C.誤差幾乎一樣,都可以
D.兩人的設計都不行
(2)如果按甲同學所設計的電路進行測量得到電阻箱的電阻R和電流表的讀數(shù)I以及計算出的多組數(shù)據(jù)后,作出了如圖3所示的–R圖象。請你幫助他分析計算電池的電動勢E=______V,內阻r=______Ω。(結果均保留一位小數(shù))
(3)已知某個小燈泡的U–I圖象如圖4所示,把三只這樣的相同的小燈泡并聯(lián)后與R1一起接在第(2)問中已經測量的電池上,電路圖如圖5所示。已知R1=2 Ω,則閉合開關電路穩(wěn)定后,其中一個小燈泡的電阻為______Ω,功率為______W。(結果均保留三位有效數(shù)字)
【答案】(1)A (2)3.0 3.0 (3)10.0 0.144
【解析】(1)由于甲同學所設計的電路中電流表內阻已知,可減小測量誤差,故甲同學的實驗電路更合理些;
(2)根據(jù)E=I(R+r+RA+R0),得到:,結合圖象斜率和截距得到:E=3.0 V,r=3.0 Ω;
(3)設每個小燈泡的電壓、電流分別為U、I,結合電路,可得U=E–3I(r+R1),即U=–15I+3(V),在U–I圖象中做出此圖線,如圖所示,交點(0.12 A,1.2 V)即為一個小燈泡的工作狀態(tài),則得到一個小燈泡的電阻RL=1.2 V÷0.12 V=10.0 Ω,一個小燈泡的工作時的功率為:PL=1.2 V×0.12 A=0.144 W。
6.(2020·廣西高考模擬)某同學要將一個滿偏電流為150 μA的電流表G改裝成3 V量程的電壓表并進行校準。
(1)電流表G的內阻未知(大約幾百歐),該同學設計了一個測量電流表G內阻的電路如圖甲所示,請根據(jù)電路圖將圖乙中的電路連接完整。
(2)圖甲電路中G為待測電流表,R1為電阻箱,調節(jié)電阻箱使其接入電路的阻值為R0,閉合電鍵S,調節(jié)滑動變阻器R,使電流表G、A指針均有較大角度的偏轉,示數(shù)分別為I1、I2,則被測電流表G的內阻Rg=______(用測得的物理量的字母表示)。
(3)若測得電流表G的內阻為800 Ω,將其改裝成3 V量程的電壓表,需要串聯(lián)一個定值電阻R2,其阻值應該為______Ω。
(4)對改裝的電壓表進行校準,其中V為標準電壓表,校準電路應選用______(填“丙”或“丁”),理由是________________________。
(5)用校準后的改裝電壓表測量某段電路兩端的電壓,電流計上的指針所指的位置如圖戊所示,則被測電路兩端的電壓值為______V。(計算結果保留三位有效數(shù)字)
【答案】(1) (2) (3)19 200 (4)丙 因為電壓可以從零開始調節(jié),電壓測量范圍較大,能充分校準 (5)2.80
【解析】(1)實物連接圖如圖所示;
(2)由實驗原理圖可知,通過電阻箱電流為I0=I2–I1,又電阻箱和G并聯(lián),故兩端電壓相等,根據(jù)歐姆定律,得電流表G的內阻;
(3)由題意,電流表G的滿偏電壓為:UG=IGRG①
串聯(lián)電阻分擔電壓為:U2=U–UG②
故需串聯(lián)電阻:③
聯(lián)立①②③,代入數(shù)據(jù)得R2=19 200 Ω。
(4)在校準時,應采用圖丙,因為電壓可以從零開始調節(jié),電壓測量范圍較大,能充分校準。
(5)電壓表使用的是0~3 V的接線柱,每一個大格代表1 V,每一個小格代表0.1 V,示數(shù)為2.80 V。
7.(2020·湖南高考模擬)指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器,請回答下列問題:
(1)在使用多用電表測量時,若選擇開關找至“25 V“擋,指針的位置如圖(a)所示,則測量結果為___________V。
(2)多用電表測量未知電阻阻值的電路如圖(b)所示,電源的電動勢為E,R0為調零電阻。某次將待測電阻用電阻箱代替時,電路中電流I與電阻箱的阻值Rx關系圖象如圖(c)所示,則此時多用電表的內阻為_________Ω,該電池的電動勢E=________V。
(3)下列判斷正確的是______。
A.在圖(b)中、電表的左、右插孔處分別標注著“﹣”、“+”
B.由圖線(c)的特點可知,歐姆表的刻度盤上的數(shù)字左小右大
C.歐姆表調零的實質是通過調節(jié)R,使Rx=0時電路中的電流達到滿偏電流
D.電阻Rx的變化量相同時,Rx越小,則對應的電流變化量就越小
(4)如果隨著使用時間的增長,該多用電表內部的電源電動勢減少,內阻增大,但仍然能夠歐姆調零,如仍用該表測電阻,則測量結果是_______。(填“偏大”“偏小”或“不變”)
【答案】(1)11.5 (2)1.5×104 12 (3)AC (4)偏大
【解析】(1)選擇開關置于“25 V”時,選擇表盤第二排刻度進行讀數(shù),分度值為0.5 V,對應刻度示數(shù)為:11.5 V。
(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律得:,
由題圖可得Ig=0.8 mA,當I=0.3 mA時,Rx=15 kΩ,解得R內=15 kΩ=1.5×104 Ω,E=12 V。
(3)根據(jù)電流紅進黑出,在題圖b中,電表的右、左插孔處分別標注著“+”“﹣”,故A正確;函數(shù)圖象是非線性變化,導致歐姆表刻度不均勻,歐姆表的刻度盤上的示數(shù)左大右小,由于外電阻增大電路電流減小造成的,故B錯誤;歐姆表調零通過調節(jié)滑動變阻器R0,調節(jié)至待測電阻Rx為零(即兩表筆短接)時,電流表滿偏,對應歐姆表示數(shù)為零,故C正確;歐姆表刻度不均勻的原因是待測電阻和電路電流關系非線性變化,而且I–Rx切線斜率大小隨待測電阻值增大而減小,即Rx阻值變化量對應電流變化量隨待測電阻增大而減小,歐姆表刻度左密右疏,故D錯誤。故選AC。
(4)測量原理為閉合電路歐姆定律:當電池電動勢變小、內阻變大時,歐姆得重新調零,由于滿偏電流Ig不變,由公式,歐姆表內阻R中得調小,,因R中變小,則同一Rx則電流要變小,對應電阻刻度值偏大。
8.(2020·江蘇揚州中學高考模擬)LED燈的核心部件是發(fā)光二極管。某同學欲測量一只工作電壓為2.9 V的發(fā)光二極管的正向伏安特性曲線,所用器材有:電壓表(量程3 V,內阻約3 kΩ),電流表(用多用電表的直流25 mA擋替代,內阻約為5 Ω),滑動變阻器(0~20 Ω),電池組,電鍵和導線若干。他設計的電路如圖(a)所示?;卮鹣铝袉栴}:
(1)根據(jù)圖(a),在實物圖(b)上完成連線;
(2)在電鍵S閉合前,將多用電表選擇開關拔至直流25 mA擋,調節(jié)變阻器的滑片至最________端(填“左”或“右”);
(3)某次測量中,多用電表示數(shù)如圖(c),則通過二極管的電流為_______mA;
(4)該同學得到的正向伏安特性曲線如圖(d)所示。由曲線可知,隨著兩端電壓增加,二極管的正向電阻_________(填“增大”、“減小”或“幾乎不變”);
(5)若實驗過程中發(fā)現(xiàn),將變阻器滑片從一端移到另一端,二極管亮度幾乎不變,電壓表示數(shù)在2.7 V~2.9 V之間變化,試簡要描述一種可能的電路故障:___________。
【答案】(1) (2)左 (3)15.8~16.2 (4)減小 (5)連接電源負極與變阻器的導線斷路(接觸不良)
【解析】(1)連線如圖;
(2)從電學實驗安全性原則考慮,開始實驗時,要使電路中電阻最大,電流最小,故滑動變阻器的滑片應調節(jié)至最左端;
(3)多用電表選擇開關撥至直流25 mA擋,最小分度為0.5 mA,讀數(shù)應估讀到0.1 mA,故由圖c可知讀數(shù)為15.9 mA;
(4)由發(fā)光二極管的正向伏安特性曲線可知,圖象的斜率表示二極管的正向電阻大小的倒數(shù),即斜率越大則二極管的正向電阻越小,故隨著兩端電壓增加,圖象的斜率越大,二極管的正向電阻減??;
(5)二極管亮度幾乎不變,電壓表示數(shù)在2.7 V~2.9 V之間變化,表示滑動變阻器失去作用,故該電路故障可能是連接電源負極與變阻器的導線斷路。