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1231.(2019全国卷Ⅱ)某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中V1和V2为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100Ω);S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线。回答下列问题:图(a)123图(b)123(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0μA,应调节滑动变阻器R,使电压表V1的示数为U1=mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻(填“变大”或“变小”),电压表V1示数(填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向(填“A”或“B”)端移动,以使V1示数仍为U1。(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为=×10-3V/℃(保留2位有效数字)。𝛥𝑈𝛥𝑡123解析:(1)U1=IR0=50.0×10-3×100mV=5.00mV。从U-t关系曲线可以得出,温度升高时,二极管两端电压变小,二极管正向电阻变小,回路电流变大,电压表V1示数增大,为了保证电流不变,滑动变阻器R的滑片应向B端移动。答案:(1)5.00变小增大B(2)2.8(2)由题图知,Δ𝑈Δ𝑡=0.44-0.3080-30V/℃=2.8×10-3V/℃。1232.(2019全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。图(a)123(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Ω;滑动变阻器选(填“R1”或“R2”)。(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a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为、。图(b)123(3)校准红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向kΩ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(c)所示,则电阻箱接入的阻值为Ω。图(c)13解析:(1)把图中各元件串联起来,注意电流从红表笔进,从黑表笔出。15kΩ为中值电阻,也是欧姆表内阻,RΩ-R0-r-Rg=15000Ω-14000Ω-1.5Ω-98.5Ω=900Ω,R1最大值为1500Ω,能提供900Ω的电阻,故选R1。(3)欧姆表欧姆调零时调到0Ω;读数就是箭头指的数乘以倍数,然后再加起来,求得和为35000.0Ω。(2)RΩ+Rx1=𝐸𝐼1,RΩ=15kΩ,I1=25μA,联立求得Rx1=45000Ω=45kΩ,a处的刻度标为45。RΩ+Rx2=𝐸𝐼2,I2=75μA,联立求得Rx2=5000Ω=5kΩ,b处的刻度标为5。2123答案:(1)连线如图所示900R1(2)455(3)035000.01233.(2018全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100μA,内阻900Ω);电阻箱R1(阻值范围0~999.9Ω);电阻箱R2(阻值范围0~99999.9Ω);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表,组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值应取R1=Ω,R2=Ω。(保留到个位)123解析:(1)微安表改装为1mA的电流表,需要并联小于其内阻的电阻,起分流作用,应选R1;改后的电流表再改装为大量程的电压表时需要串联较大的电阻,起分压作用,应选R2。电路如图所示。(2)微安表与R1并联,有Igrg=(I-Ig)R1,其中I=1mA,Ig=100μA,rg=900Ω,代入得R1=100Ω。改装后的电流表量程为I=1mA,内阻为改装后的电流表与R2串联,有IR2=U-IRg,其中U=3V,得R2=2910Ω。答案:(1)见解析图(2)1002910Rg=𝑅1𝑟g𝑅1+𝑟g=90Ω;考点1考点2考点3考点4以测电阻为核心的实验例1(2018天津高考)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:A.电压表(量程0~1V,内阻约10kΩ)B.电压表(量程0~10V,内阻约100kΩ)C.电流表(量程0~1mA,内阻约30Ω)D.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.05Ω)E.电源(电动势1.5V,额定电流0.5A,内阻不计)F.电源(电动势12V,额定电流2A,内阻不计)G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)考点1考点2考点3考点4(1)为使测量尽量准确,电压表选用,电流表选用,电源选用。(均填器材的字母代号)(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是。考点1考点2考点3考点4审题读取题干获取信息用伏安法测定待测电阻Rx的阻值要选用电压表、电流表;要选择电流表采用内接法或者外接法;要选择滑动变阻器接法Rx的阻值(约为10kΩ)Rx属于大电阻为使测量尽量准确要选用量程合适的电压表、电流表该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会其真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)分析电压表的分流作用或者电流表的分压作用的影响考点1考点2考点3考点4解析:(1)由于待测电阻约为10kΩ太大,电源电动势为12V时,电路中电流大约1.2mA,故电流表选C,电源选F。由于待测电阻约为10kΩ,电路中电流约为1.2mA,则待测电阻两端电压约为12V,所以电压表选B。(2)由于待测电阻阻值远大于所选电流表内阻,而略小于电压表内阻,故实验测量电路设计时用内接法;而滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻的阻值,故控制电路中滑动变阻器使用限流式接法根本起不到调节作用,滑动变阻器只能采用分压式接法。电路图见答案。考点1考点2考点3考点4答案:(1)BCF(2)如图所示(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)考点1考点2考点3考点4方法归纳伏安法测电阻要明确的七个要点(1)仪表选择的三个原则:安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。(2)选择电流表内外接法的口诀:“内大大”(大电阻适合电流表内接法,测量值比实际值偏大)。(3)选择滑动变阻器接法的口诀:“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定,并联总电流主要由电阻小的支路决定,故并联电路对小电阻的变化更敏感,即小电阻“控制”着大电阻)。(4)电表有时可反常规使用:已知内阻的电压表可当电流表使用,已知内阻的电流表可当电压表使用。(5)定值电阻的常见用途:保护电路、分压或分流。(6)电压表量程的选择:比电源电动势略大或相差不多。(7)电流表量程的选择:和电压表量程与被测电阻的比值相差不大。考点1考点2考点3考点4对应训练1.(2019湖南长沙模拟)现要测量电流表G1的内阻,给出下列器材:电流表G1(量程0~5mA,内阻r1约为150Ω左右);电流表G2(量程0~10mA,内阻r2约为100Ω左右);定值电阻R1=100Ω;定值电阻R2=10Ω;滑动变阻器R3(0~200Ω);干电池E(1.5V,内阻未知);单刀单掷开关S;导线若干。(1)定值电阻选;(2)在方框中已画出部分实验电路设计图,请补充完整,并标明所用器材的代号;(3)若选测量数据中的一组计算r1,所用的表达式r1=,式中各符号的意义是。考点1考点2考点3考点4解析:(1)若选R2,则其阻值太小,电流过大,而R1与G1内阻相当,故选R1。(2)电路图如图所示:G2的示数与G1的示数之差为通过R1的电流值。(3)由串、并联电路特点:I1r1=R1(I2-I1),得r1=𝐼2-𝐼1𝐼1R1,I1、I2分别表示电流表G1、G2的示数,R1表示定值电阻R1的阻值。答案:(1)R1(2)电路图见解析(3)𝐼2-𝐼1𝐼1R1I1、I2分别表示电流表G1、G2的示数,R1表示定值电阻R1的阻值考点1考点2考点3考点42.(2019吉林三调)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:V待测电压表(量程0~3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,内阻不计),开关两个,导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。考点1考点2考点3考点4(2)根据设计的电路进行的实验步骤是:移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在的支路分压(选填“最大”或“最小”);闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针(选填“满偏”或“半偏”);保持滑动变阻器滑片位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针(选填“满偏”或“半偏”);读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV',与电压表内阻的真实值RV相比,RV'RV(选填“”“=”或“”)。考点1考点2考点3考点4解析:(1)待测电压表电阻(3000Ω)远大于滑动变阻器R1的电阻值(100Ω),故滑动变阻器R1采用分压式接法。电路图如图所示。考点1考点2考点3考点4(2)根据设计的电路进行的实验步骤是:移动滑动电阻器的滑片,以保证通电后电压表所在的支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动电阻器滑片位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻。(3)电压表串联电阻箱后认为电压不变,而实际该支路电压变大,则电阻箱分压大于计算值,则会引起测量值偏大,故RVRV'。答案:(1)电路图见解析(2)最小满偏半偏(3)考点1考点2考点3考点4以测特性曲线为核心的实验例2(2017全国卷Ⅰ)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V(量程3V,内阻3kΩ);电流表A(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。考点1考点2考点3考点4(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”)。考点1考点2考点3考点4(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)考点1考点2考点3考点4审题读取题干获取信息小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A)……电压表V(量程3V,内阻3kΩ);电流表A(量程0.5A,内阻0.5Ω)电压表V量程太小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滑动变阻器需要设计成分压接法I-U图象中随着电流的增大,图线的斜率变小考点1考点2考点