高中物理伏安法测电阻试题

某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如下图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应。已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：
A．电源E（3 V，内阻约为1Ω）
B．电流表A₁（0．6 A，内阻r₁约为1 Ω）
C．电流表A₂（0．6 A，内阻r₂＝5Ω）
D．开关S，定值电阻R₀
①为了较准确地测量电阻R_x的阻值，请将电流表A₂接入虚线框内并画出其中的电路图。

②在电阻R_x上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A₁的读数为I₁，A₂的读数为I₂，则R_x＝______________（用字母表示）。
③改变力的大小，得到不同的R_x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R_x值，最后绘成的图像如上图所示。当F竖直向下（设竖直向下为正方向）时，可得R_x与所受压力F的数值关系是R_x＝__________。（各物理量单位均为国际单位）
④定值电阻R₀的阻值应该选用________________。
A．1 Ω               B．5 Ω                C．10 Ω                D．20 Ω

小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中不正确的是

A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大

B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝

C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝

D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小

用图中所示的电路测定未知电阻R_x的值，图中电源的电动势E未知，电源内阻r与电流表的内阻R_A均可忽略不计，R为电阻箱．

（1）要测得R_x的值，R至少需要取几个不同的数值？请用所测得的物理量推导出计算R_x的表达式；
（2）若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正比，则在用此电路测R_X时，R至少需要取几个不同的数值？请用所测得的物理量推导出计算R_x的表达式；
（3）若电源内阻r不可忽略，能否应用此电路测量R_x．

如图甲所示的电路中，R₁、R₂均为定值电阻，且R₁＝100 Ω，R₂阻值未知，R₃为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：

（1）电源的电动势和内阻；
（2）定值电阻R₂的阻值；
（3）滑动变阻器的最大阻值。

在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为该电表的电路原理图.其中选用的电流表满偏电流I_g="10" mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表.该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度不均勻且对应数据没有标出，C为中间刻度.若指针

（1）若指针在图乙所示位置，选择开关接1时，其读数为______;选择开关接3时，其读数为______
（2）为了测选择开关接2时欧姆表的内阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到 了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R₁的阻值使电表指针满偏；
②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指中间刻度位置C处，此时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为______Ω.
③计算得到表内电池的电动势为______V.(保留两位有效数字）
(3)调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为______Ω.(保留两位有效数字）

伏安法可以测纯电阻，也可以测非纯电阻电学元件的输入电压和电流，从而求出其输入功率。用如图（A）所示的电路可以测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的电功率。
（1）下面的实物连接图就是测直流电动机的输入功率的实物连接图，请根据实物连接图在虚线框内画出实验电路图；（直流电动机的符号用表示）

（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次上升时选取匀速上升阶段，测量其上升的高度h和时间t，h每次均为1.5m，所测物理量及测量结果部分数值（空缺表格部分的数据隐去）如下表所示。

实验次数	1	2	3	4	5	6
电动机的电流(I/A)	0.2	0.4	0.6	0.8	2.5	2.5
提重物重力Mg/N	0.8	2.0	4.0	6.0	6.5	7.0
重物上升时间(t/s)	1.4	1.7	2.3	2.7	电机不转	电机不转

从实验数据中，可以根据某些数据计算出电动机线圈的内阻，其阻值为________Ω。
（3）电动机效率η等于输出的机械功率与输入的电功率的比值，请推导出电动机效率η的表达式为η=_________（用题目中的符号表示）；现在用前4次实验数据（包括空缺表格部分隐去的数据）做出Mg/I—t的图象，如图所示，请由图象给出的数据求出电动机的平均效率        ℅。（结果保留三位有效数字）

某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈、薄的金属圆片．现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R₀(约为2 kΩ)，二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA)．在操作台上还准备了如下实验器材：
A．电压表V (量程4 V，电阻R_V约为4.0 kΩ)，
B．电流表A₁(量程100 mA，电阻R_A1约为5 Ω)，
C．电流表A₂(量程4 mA，电阻R_A2约为50 Ω)，
D．滑动变阻器R₁(0～20 Ω，额定电流1 A)，
E．开关S一只、导线若干，
F．游标卡尺，
G．螺旋测微器。
（1）为了测定电阻的阻值，某小组的四位成员各自设计了如图所示的电路原理图，并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），则电路设计正确且器材选取也妥当的是（   ）

（2）为了测锂电池的电动势和内阻，请在下面的方框甲中画出实验原理图，并在图中标明所选用器材.

（3）某小组根据测得的数据，画出了U－I图线，如图乙所示，根据图线，可求得：该锂电池的电动势U＝    V，内阻r＝    Ω.
（4）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄金属圆片的直径和厚度。读出图中的示数。该游标卡尺示数为     cm。螺旋测微器示数为     mm.

一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图(甲)所示，图中U＝12 V的直线为图线的渐近线．现将该电源和一个变阻器R₀接成如图(乙)所示电路，已知电源允许通过的最大电流为2 A，变阻器的最大阻值为R₀＝22 Ω.求：
 
(1)电源电动势E和内电阻r；
(2)空载时A、B两端输出的电压范围．
(3)A、B两端所能接负载的电阻的最小值．

甲同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R₁和R₂阻值．

实验器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻R₁，待测电阻R₂，电压表V（量程为1.5V，内阻很大），电阻箱R（0－99.99Ω），单刀单掷开关S₁，单刀双掷开关S₂，导线若干。
（1）先测电阻R₁的阻值．请将甲同学的操作补充完整：
A．闭合S₁，将S₂切换到a，调节电阻箱，读出其示数R₀和对应的电压表示数U_l．
B．保持电阻箱示数不变，                ，读出电压表的示数U₂．
C．则电阻R₁的表达式为R₁＝              ．
（2）甲同学已经测得电阻R_l＝4.80Ω，继续测电源电动势E和电阻R₂的阻值．该同学的做法是：闭合S₁，将S₂切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的图线，则电源电动势E＝______ V，电阻R₂＝______Ω（保留三位有效数字）。

在测定一节干电池的电动势和内电阻实验中，备有下列器材：

A．待测的干电池（电动势约为1.5 V，内电阻小于1.0Ω ）
B．电流表A₁（量程0—3 mA，内阻R_g1＝10Ω）
C．电流表A₂（量程0—0.6 A，内阻R_g2＝0.1Ω）
D．滑动变阻器R₁（0—20Ω，10 A）
E．滑动变阻器R₂（0—200Ω，l A）
F．定值电阻R₀（990Ω）
G．开关和导线若干

（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的（a）、（b）两个参考实验电路，其中合理的是______图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选______（填写器材前的字母代号）。
（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的I₁-I₂图线（I₁为电流表A₁的示数，I₂为电流表A₂的示数，且I₂的数值远大于I₁的数值），则由图线可得被测电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。
（3）若将图线的纵坐标改为______，则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小

用如图甲所示的电路图研究灯泡L（2.4V，1.0W）的伏安特性，并测出该灯泡在额定电压下正常工作时的电阻值，检验其标示的准确性。
（1）在闭合开关S前，滑动变阻器触头应放在___________端。（选填“a”或“b”）
（2）根据电路图，请在图乙中以笔划线代替导线将实物图补充完整。
（3）实验后作出的U—I图象如图丙所示，图中曲线弯曲的主要原因是：_________。
（4）根据所得到的图象如图丙所示，求出它在额定电压（2.4V）下工作时的电阻值R=_______，这个测量值比真实值偏____________。（选填“大”或“小”）

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流．现有如下器材：
直流电源（电动势3.0V，内阻不计）
电流表A₁（量程3A，内阻约0.1Ω）
电流表A₂（量程600mA，内阻约5Ω）
电压表V₁（量程3V，内阻约3kΩ）
电压表V₂（量程15V，内阻约200kΩ）
滑动变阻器R₁（阻值0～10Ω，额定电流1A）
滑动变阻器R₂（阻值0～1kΩ，额定电流300mA）
（1）在该实验中，电流表应选择　   　（选填“A₁”或“A₂”），电压表应选择　   　（选填“V₁”或“V₂”），滑动变阻器应选择　   　（选填“R₁”或“R₂”）．
（2）某同学用导线a、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路，请在图乙方框中完成实验的电路图．

（3）该同学连接电路后检查所有元器件都完好，经检查各部分接触良好．但闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，则断路的导线为　   　．
（4）由于电表内电阻的影响，本实验中电压表的示数　   　（填写“大于”、“等于”、“小于”）小灯泡两端的电压，电流表的示数　   　（填写“大于”、“等于”、“小于”）流过小灯泡的电流；电压表的内电阻对测量结果　   　（填写“有”、“无”）影响，电流表的内电阻对测量结果　   　（填写“有”、“无”）影响．

一个小灯泡的额定电压为2.0V．额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线．

A．电源E：电动势为3.0V，内阻不计；

B．电压表V1：量程为0﹣3V，内阻约为1kΩ

C．电压表V2：量程为0﹣15V，内阻约为4kΩ

D．电流表A1：量程为0﹣3A，内阻约为0.1Ω；

E．电流表A₂：量程为0﹣0.6A，内阻约为0.6Ω；
F．滑动变阻器R₁：最大阻值为10Ω，额定电流为0.6A；
G．滑动变阻器R₂：最大阻值为15Ω，额定电流为1.0A；
H．滑动变阻器R₃：最大阻值为150Ω，额定电流为1.0A；
I．开关S，导线若干．
实验得到如下数据（I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压）：

I/A	0.00	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/N	0.00	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）实验中电压表应选用      ；电流表应选用      ；滑动变阻器应选用      （请填写选项前对应的字母 ）．
（2）请你不要改动已连接导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上．闭合开关前，应使变阻器滑片放在最      （填“左”或“右”）端．

（3）在下面坐标中画出小灯泡的U﹣I曲线．

（4）若将本题中的小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是1.0Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率约为      W（保留两位有效数字）．

为了测定电源电动势E、内电阻r的大小并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图甲所示的电路．闭合开关，调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R，电压表V₁的示数U₁，电压表V₂的示数U₂.根据记录数据计算出流过电阻箱的电流I，分别描绘了a、b两条U－I图线，如图乙所示．请回答下列问题：

（1）写出流过电阻箱的电流I的表达式：________；
（2）小灯泡两端电压随电流变化的图象是________（选填“a”或“b”）；
（3）根据图乙可以求得电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω，该电路中小灯泡消耗的最大功率为________W.

电阻A，B的伏安曲线如图所示，下面说法正确的是（   ）

A．两电阻串联后的伏安曲线在区域 I内，两电阻并联后的伏安曲线在区域 III内

B．两电阻串联后的伏安曲线在区域 III内，两电阻并联后的伏安曲线在区域 I内

C．A，B电阻阻值之比为 1 : 3

D．A，B电阻阻值之比为 3 : 1