《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

例4 在如图7所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V 0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，A、B灯都不亮。

（1）用多用电表的直流电压挡检查故障：
①选择开关置于下列量程的______挡较为合适（用字母序号表示）。
A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是______。
A.A灯丝断开 B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开 D.B灯短路
（2）接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，
①测试前，一定要将电路中的开关S______。
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图8所示，读数为______$\Omega$，此时测量的是______间的电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为______$\Omega$，它不等于测量值，原因是______。

答案： 例4
(1)①B②A
(2)①断开　②6　e、f　12.7　温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)
解析　
(1)①因为电源的电动势大约为6V,要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应置于10V挡，故B正确。
②测得c、d间电压约为5.8V,接近电源电动势,e、f间电压为0,可知灯泡A断路，故A正确。
(2)①用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连。
②欧姆表的读数为6×1Ω=6Ω,因为c、d间断路，所以此时测量的是e、f间的电阻。根据R=U/I得，小灯泡正常发光时的电阻为R=3.8/0.3Ω≈12.7Ω。它不等于测量值，原因是温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)。

考点二 创新拓展实验
例5 如图9所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件（一只定值电阻和一只半导体二极管），每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测：用多用电表欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表：
|红表笔|A|C|C|B|A|B|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|黑表笔|C|A|B|C|B|A|
|阻值|有阻值|AC测量值|很大|很小|很大|接近AC间电阻|

（I）在图10虚线框中画出黑箱内的电路结构图。
（II）小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验：
（1）如图11所示，将电源（电动势未知，内阻不计）、电阻箱、开关连接，将e与______（选填“A”或“B”）相连，f与______（选填“A”或“B”）相连，A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出多组对应的电压表示数，记录为$U_1$。
（2）将e、f按照正确方式与A、C相连，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出对应的电压表示数，记录为$U_2$。
（3）分别作出$\frac{1}{U_1}-R$和$\frac{1}{U_2}-R$图像，发现两图线均为直线，若直线纵截距分别为$a_1$、$a_2$，斜率分别为$k_1$、$k_2$，则电源电动势为______，黑箱内定值电阻阻值为______，二极管正向电阻值为______。

答案：
例5(Ⅰ)见解析图　(II)
(1)B　A　
(3)1/a1或1/a2　a2/k2　a1/k1 - a2/k2
解析　(I)AC与CA间电阻相同，说明AC间是定值电阻，在测量BC之间电阻时，黑表笔接C时电阻很小，接B时电阻很大，说明BC之间有二极管，而且C接二极管的正极，则电路如图所示。
　　　　　　　　
(II)
(1)因为电流从A到B才能正向流过该二极管，且f与电源正极相连，故f接A,e接B。
(3)e与B、f与A相连时,AB之间的电压表测的是二极管和定值电阻的总电压，设电源电动势为E,二极管正向电阻为RD,定值电阻阻值为R0,则由题意得U1=E×(R0+RD)/(R+R0+RD)，即1/U1=1/[E(R0+RD)]×R+1/E，故在1/U1 - R关系图像中,纵截距a1=1/E，斜率k1=1/[E(R0+RD)]，故电源电动势E=1/a1。同理可得U2=E×R0/(R+R0)，1/U2=1/(ER0)×R+1/E，故在1/U2 - R关系图像中,纵截距a2=1/E，斜率k2=1/(ER0)，故电源电动势E=1/a2，定值电阻R0=a2/k2。在1/U1 - R关系图像中,将a1=1/E，R0=a2/k2代入k1等式中,可得二极管正向电阻阻值RD=a1/k1 - a2/k2。