1、1培优点十八 与闭合电路欧姆定律有关的实验一、考点分析1. 与闭合电路欧姆定律有关的实验是指以闭合电路欧姆定律为基本实验原理的实验，包括测定电源的电动势和内阻、多用电表的原理和使用等实验。2. 两点注意：(1)测定电源的电动势和内阻的实验中注意用图象法处理数据；(2)涉及多用电表的实验，理解欧姆表工作原理往往是解题的关键。二、考题再现典例 1. (2018全国 I 卷23)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在 2580范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻 RT，其标称值(25时的阻值)为 900.0 ；电源 E (6 V，内阻可忽略)； 电压表 V
2、 (量程 150 mV)；定值电阻 R1 (阻值 20.0 )； 滑动变阻器 R3(最大阻值为 1000 )；电阻箱 R2 (阻值范围 0999.9 )； 单刀开关 S1，单刀双掷开关 S2。实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度 t 升至 80.0 C，将 S2与 1 端接通，闭合 S1，调节 R1的滑片位置，使电压表读数为某一值 U0；保持 R1的滑片位置不变，将 R2置于最大值，将 S2与 2 端接通，调节 R2，使电压表读数仍为 U0；断开 S1，记下此时 R2的读数，逐步降低温控室的温度 t。得到相应温度下 R2的阻值，直至温度降到 25.0 C，实验得到的 R2 t 数据
3、见下表。t/ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0R2/ 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.02回答下列问题：(1)在闭合 S1前，图(a)中 R1的滑片应移动到 （填“ a”或“ b”）端；(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出 R2 t 曲线：(3)由图(b)可得到 RT在 25 C80C 范围内的温度特性，当 t = 44.0 C 时，可得 R1 = ；(4)将 RT握于手心，手心温度下 R2的相应读数如图(c)所示，该读数为 ，则手心温度为 C。【解析】(1)图(a)的电路滑动变阻器采用限流
4、接法，在闭合S1前， R1应该调节到接入电路部分的电阻最大处，使电路中电流最小，即图(a)中的 R1的滑片应移到 b 端。(2)将 t = 60和 t = 70对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出 R2 t 的图象。(3)根据题述实验过程可知，测量的 R2数据等于对应的热敏电阻 Rr的电阻值。由画出的R2 t 图象可知当 t = 44.0时对应的 Rr =460 。(4)由画出的 R2 t 图象可知，当 Rr= 620.0 ，手心温度 t =33.0。【答案】 （1） b （2）如图所示 （3）450 （4）620.0 33.0典例 2. (2017全国 III
5、 卷23)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 250 A，内阻为 480 。虚线方框内为换挡开关， A 端和 B 端分别与两表笔相连。该多用电表有 5 个挡位，5 个挡位为：直流电压 1 V 挡和 5 V 挡，直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡，欧姆100 挡。3(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，
6、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_ ， R4_ 。(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”相连的，则多用电表读数为_；若此时 B 端是与“3”相连的，则读数为_；若此时 B 端是与“5”相连的，则读数为_。(结果均保留 3 位有效数字)【解析】(1) A 端与电池正极相连，电流从 A 端流出， A 端与黑表笔相连。(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝” ，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与 R6无关，选项 A
7、错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项 B 对；使用电流挡时， B 端与“1”或“2”相连，与 R6无关，C 错。(3)B 端与“1” 、 “2”相连时，该多用电表挡位分别为直流 2.5 mA 挡、直流 1 mA 挡，如图甲所示，由电表的改装原理可知， B 端与“2”相连时，有 I2 IG ，解得IGrGR1 R2R1 R2160 ； B 端与“4”相连时，如图乙所示，多用电表为直流电压 1 V 挡，表头并联部分电阻 R0 ， R4 R0880 。IGrGI2 U4I2(4)B 端与“1”相连时，电表读数为 1.47 mA； B 端与“3”相连时，多用
8、电表为欧姆100 挡，读数为 11.0100 1.1010 3 ； B 端与“5”相连时，多用电表为直流电压 5 V 挡，读数为 5 V2.95 V。147.52504【答案】(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA 1.1010 3 2.95 V三、对点速练1某学习小组在练习使用多用电表的同时，对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)。(1)该学习小组先使用多用电表测量电压，若选择开关处在“10 V”挡位，指针的位置如图甲所示，则测量结果为_ V。(2)然后学习小组对多用电表进行了探究，将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡，测未知电阻值的电路如图乙所示，通过查
9、找资料，了解到表头 G 的满偏电流为 10 mA，并通过测量作出了电路中电流 I 与待测电阻阻值 Rx关系图象如图丙所示，由此可确定电池的电动势E_ V，该图象的函数关系式为 I_。综上可判定学习小组使用了多用电表_倍率的欧姆挡。A1 B10 C100 D1 k【答案】(1)4.6 (2)1.5 B1.5150 Rx【解析】(1)若用多用电表直流 10 V 挡测量电压，其分度值为 0.2 V，对应读数是 4.6 V。(2)对欧姆表内部的电路由闭合电路的欧姆定律有 I ，当欧姆调零时， Rx0 Erg Rx R滑， I 10 mA；而指针指向中值电阻时， R 滑 rg Rx150 ，而 I1ER
10、滑 rg5 mA，故 E1.5 V；故电流的表达式为 I ；由此可知欧姆表的内阻E150 150 1.5150 Rx150 1510 ，则选择的是10 倍率。2如图所示为多量程多用电表的示意图。(1)测量某电阻时，用欧姆挡“100”挡时，发现指针偏5转角度过小，他应该换用欧姆挡_挡（填“10”或“1 k”） ，换挡后在测量前要先进行_；若接通 3、4 时分别对应“10” 、 “100”挡，则 E=_E。(2)表头 G 的标记值为 10 mA，10 ，据此改装的多用表测电流时的读数总比标准电流表的读数偏大，则表头 G 内阻的真实值_10 。(填“大于”或“小于”)(3)现提供以下实验器材：A多用
11、表表头 G，标记值为 10 mA，10 ；B电阻箱 R (0999.9)；C滑动变阻器 R1 (0200 ，额定电流 1 A)；D滑动变阻器 R2 (02 k，额定电流 1 A)；E直流电源 E1 (电动势为 1.5 V，内阻很小)；F直流电源 E2 (电动势为 12 V，内阻很小)；G开关 S1、S 2，导线若干请在所给的方框中，用上述器材设计一个用半偏法较准确地测量表头 G 内阻的实验电路图，并在电路图中标明所选择器材的物理量符号。【答案】(1) 1 k 欧姆调零 10 (2)小于 (3)电路图如图所示3某学习小组的同学设计了如图所示的电路来测量定值电阻 R0的阻值及某电源的电动势E 和内
12、阻 r。待测电源（电动势为 E，内阻为 r）待测电阻 R0电流表 A（量程为 0.6 A，内阻不计）电阻箱 R（099.9 ）单刀单掷开关 S1和 S2，导线若干。(1)先测电阻 R0的阻值，请将学习小组同学的操作补充完整：先闭合 S1和 S2，调节电阻箱，读出其示数 r1和对应的电流表示数 I，然后_，使电流表的示数仍为 I，读出此时电阻箱的示数 r2，则电阻 R0的表达式为 R0 =_。(2)学习小组同学通过上述操作，测得电阻 R0 = 9.5 ，继续测电源的电动势 E 和内阻r，该小组同学的做法是：闭合 S1，断开 S2，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数 R 和对应的电流表示数 I，如
13、下表数据：6组数 1 2 3 4 5电阻 R/ 0 3.0 6.0 12.0 18.0电流 I/A 0.50 0.40 0.33 0.25 0.20请用第 1 组和第 5 组数据求出该电源的电动势 E =_V， r =_。若只考虑系统误差，采用此测量电路所测的电动势与实际值相比_，测得的内阻与实际值相比_。 （填“偏大” “偏小”或“相同” ）【答案】(1)断开 S2，调节电阻箱的阻值 r1 r2 (2)6 2.5 相同 偏大【解析】(1)电路中只有电流表而没有电压表，无法由伏安法求出电阻，故只有利用电阻箱得出待测电阻的阻值，当电路中电流相等时，电阻也应相同；因此可以控制电流相等，利用电阻箱的
14、示数变化，得出待测电阻的阻值，因此缺失的步骤应为：将 S2断开，调节电阻箱使电流表的示数仍为 I；而待测电阻等于两次电阻箱的示数之差，即 R0 = r1 r2。(2)由闭合回路欧姆定律可得 E = I1(R0 + r)， E = I2(R0 + r + R2 )，代入数据解得 E = 6 V， r = 2.5 ；由于没考虑电流表内阻的影响，使内阻测量值偏大。4. 某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻，图中两个电流表相同，定值电阻阻值为 R0。(1)电路中 R0的作用为_。(2)闭合开关 S1之前，先将电阻箱接入电路的阻值调到_（填“最大”或“最小” ） ，闭合开关 S1，再闭合开关 S
15、2，调节电阻箱的阻值，使电流表 A2的指针偏转较大（接近满偏） ，读出电流值 I0，读出这时电阻箱的阻值 R1；断开开关 S2，调节电阻箱的阻值，使电流表 A2的示数再次为 I0，读出这时电阻箱的阻值 R2，则电流表 A1的阻值为_。(3)闭合开关 S3，依次调_（填“大”或“小” ）电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值 R，并记录每次调节后电流表 A1的示数 I，根据记录的 R、 I，作出 IR I 图象，则图象可能是_。7(4)若根据记录的 R、 I，作出 1RI图象，通过对图象的处理，得到图象与纵轴的截距为a，图象的斜率为 b，则电源的电动势 E =_，电源的内阻 r =_。【答案】
16、 (1)保护电路元件(或保护电路) (2)最大 R1 R2 (3)大 D (4) 1b 201bRa【解析】(1)电路中 R0作为保护电阻，起到保护电路元件的作用。(2)为了防止电路中的电流过大，闭合开关 S1之前，应将电阻箱接入电路的电阻调到最大，根据等效替代可知，电流表 A1的内阻为 R1 R2。(3)由于开始时电流表接近满偏，因此调节电阻箱使电流表的示数逐渐减小，即电阻箱的阻值逐渐调大。由闭合电路欧姆定律得 E = I(R+RA1+R0+r)，得到 IR =E I(r+ R0+ RA1)，可见 D 项正确。(4)由 E = I(R+RA1+R0+r)得 0A11()rI，根据题意有 1b
17、，得 1，由0A11()ra，得012201()()bbrRRaa。5. 如图(a)所示是某汽车转向灯的控制电路，电子闪光器可以产生周期性的开关动作，使转向信号灯和转向指示灯闪烁。该电路的工作过程为：汽车若向左转弯，就把转向信号灯开关(单刀三掷开关)拨至左侧位置 1，闪光器工作，转向信号灯闪烁，向路人或其他车辆发出信号，同时安装在仪表盘上的转向指示灯也在闪亮，向驾驶员提供转向灯工作的情况；汽车向右转弯的原理与向左转一样。8(1)闭合点火开关，将转向信号灯开关拨至右侧位置 2，发现电路不工作。为排查电路故障，多用电表的选择开关应旋至 (选填“欧姆挡” “交流电压挡” “直流电压挡”或“直流电流挡
18、”)的位置；用调节好的多用电表进行排查，若只有电子闪光器断路，则表笔接A、 B 时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)，接 B、 D 时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。(2)电容式转向信号闪光器的内部结构如图(b)所示，它主要由一个具有双线圈的灵敏维电器和一个大容量的电容器组成。其工作原理如下：i. 接通转向灯电路，蓄电池通过线圈 L1和常闭触点对转向灯供电，在线圈 L1的磁场的作用下， 。ii. 蓄电池对电容器充电，此时线圈 L1、 L2均串入电路，故转向灯电流较小，转向灯不亮，在线圈 L1、 L2的磁场的作用下，触点打开。iii. 充电结束后，电流为零，触点闭合，蓄电池通过线圈 L1和触
19、点向转向灯供电，电容器也通过线圈 L2放电， 。iv. 放电结束后，线圈 L2的电流为零，触点打开，转向灯不亮。重复上述过程，实现转向灯的闪烁。请将上述原理补充完整。9【答案】(1)直流电压档 偏转 不偏转 (2)i. 触点打开，转向灯电路切断，转向灯不亮 iii. L1、 L2中电流方向相反，产生的磁场抵消，触点闭合，转向灯发光【解析】(1)蓄电池为直流电源，将转向信号灯开关拨至右侧位置 2 时电源接入电路，为排查电路故障，多用电表的选择开关应旋至直流电压档的位置；用多用电表的直流电压挡检查电路故障，若只有电子闪光器断路，由图示电路图可知，表笔接 A、 B 时，电压表与电源两极相连接，指针偏
20、转，表笔接 B、 D 时，电压表与电源两极不相连，电压表指针不偏转。(2)i、接通转向灯电路，蓄电池通过线圈 L1和常闭触点对转向灯供电，在线圈山的磁场的作用下，触点打开，转向灯电路切断，转向灯不亮。iii、充电结束后，电流为零，触点闭合，蓄电池通过线圈 L1和触点向转向灯供电，电容器也通过线圈 L2放电， L1、 L2中电流方向相反，产生的磁场抵消，触点闭合，转向灯发光。6某物理兴趣小组的同学要测量一节干电池的电动势 E 和内电阻 r。实验室提供如下器材：待测干电池电流表 A1：量程 00.6 A，内阻 r1约为 0.125 电流表 A2：量程 0300 A，内阻 r2为 1 000 滑动变
21、阻器 R：阻值范围 020 ，额定电流 2 A电阻箱 R：阻值范围 09 999 ，额定电流 1 A开关 S、导线若干小组中不同的同学选用了不同的器材和实验方案：(1)甲同学选用电流表 A1、电流表 A2和滑动变阻器 R、电阻箱 R等来测量干电池的电动势和内电阻，电路如图(a)所示。他将电流表 A2与电阻箱 R串联，使其改装成一个量程为 3.0 V 的电压表，此时电阻箱R的阻值应调到_ ；在记录数据时，他没有记录第三组的电压值，请你根据图(b)电流表 A2的表盘示数写出对应的电压值 U_V；10(a) (b) (c)测量次数 1 2 3 4 5 6电流表 A1读数 I/A 0.12 0.20
22、0.36 0.38 0.50 0.57改装电压表 U 读数 U/V 1.37 1.32 1.14 1.10 1.05请你根据他记录的数据，在图(c)的直角坐标系上画出 U I 图象；并由图象得到电池的电动势 E_ V，内电阻 r_。(2)乙同学选用电流表 A2、电阻箱 R、开关和导线测量干电池的电动势和内阻，电路如图(d)所示。实验中他先将电阻箱 R阻值调到最大，闭合开关 S；多次调节电阻箱阻值，分别记下电流表的示数 I 和电阻箱对应的阻值 R；以 为纵坐标，以( R r2)为横坐标，1I作 ( R r2)图线，如图(e)所示，并根据图象求出图线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b。1I(d) (e)请用斜率 k 和截距 b，写出电动势 E_，内电阻 r_.(3)请你对两位同学的实验作出评价_。【答案】(1)9 000 1.20 如图所示 1.46(1.451.47 均可) 0.73(0.710.74均可)11(2) 1k bk(3)乙同学的设计方案较好，实验器材简单，没有系统误差
