《2025年赢在微点物理》

【典例5】某同学用伏安法测定待测电阻$R_{x}$的阻值(约为12 kΩ)，除了$R_{x}$、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A. 电压表(量程0~3 V，内阻约为10 kΩ)
B. 电压表(量程0~10 V，内阻约为100 kΩ)
C. 电流表(0~1 mA，内阻约为30 Ω)
D. 电流表(0~0.6 A，内阻约为0.05 Ω)
E. 电源(电动势36 V，额定电流2 A，内阻约为3 Ω)
F. 滑动变阻器$R_{0}$(阻值范围0~20 Ω，额定电流2 A)
G. 定值电阻$R_{1}$(阻值约为50 Ω)
H. 定值电阻$R_{2}$(阻值约为100 Ω)
(1)为使测量尽量准确，电压表选用______，电流表选用______，由于电源电动势较大，为便于操作，还需选用定值电阻______。（均填器材的字母代号）
(2)在如图所示的虚线框中画出测量$R_{x}$阻值的实验电路图。
(3)如图甲是此实验的器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在(2)问中所画的电路图，补充完成图中实物间的连线。
(4)开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于______（填“左端”“右端”或“正中间”）。
(5)由于电路故障，电压表和电流表均有读数，但调节滑动变阻器，它们的读数不能为零。其故障的原因是______和______之间的导线发生断路(填图甲中导线两端的编号)。
(6)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，图中所描绘不是直线，某同学分析实验结论时对出现曲线的原因给出以下理由，其中正确的是______（填选项字母）。

答案：

(1)B　C　G
(2)图见解析
解析　
(1)如选用量程为3V的电压表,则电压表满偏时,待测电阻$R_{x}$的电流约为$\frac{3\ V}{12\ k\Omega}=0.25\ mA$,两个电流表均不太适合。若选用量程为10V的电压表,则电压表满偏时,待测电阻$R_{x}$的电流约为$\frac{10\ V}{12\ k\Omega}=0.83\ mA$,此时可选用1mA的电流表。滑动变阻器的最大阻值只有20Ω,远小于待测电阻的12kΩ,因此采用变阻器的分压接法,易于操作。但电源电动势36V相对所选用的电表量程,都较大,因此在实验时,滑动变阻器不能大幅度移动,操作不方便,因此需选用一个电阻起分压保护作用。这个保护电阻的阻值相对待测电阻的12kΩ较小,只能串联在干路上分压,据分压关系得,定值电阻应选50Ω的定值电阻。
(2)因待测电阻阻值较大,为了准确测量,电流表采用内接法,电路图如图所示。

【典例6】在研究小灯泡的伏安特性的实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率为0.5 W，实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A. 直流电源3 V(内阻不计)
B. 直流电流表0~300 mA(内阻约为5 Ω)
C. 直流电流表0~3 A(内阻约为0.025 Ω)
D. 直流电压表0~3 V(内阻约为3.0 kΩ)
E. 滑动变阻器100 Ω，0.5 A
F. 滑动变阻器10 Ω，2 A
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。
(1)实验中电流表应选用______，滑动变阻器应选用______。（均填写仪器前的字母）
(2)根据所提供器材，在方框中画出实验电路图。
(3)如图甲是此实验的器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在(2)问中所画的电路图，补充完成图中实物间的连线。
(4)开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于______（填“左端”“右端”或“正中间”）。
(5)由于电路故障，电压表和电流表均有读数，但调节滑动变阻器，它们的读数不能为零。其故障的原因是______和______之间的导线发生断路(填图甲中导线两端的编号)。
(6)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，图中所描绘不是直线，某同学分析实验结论时对出现曲线的原因给出以下理由，其中正确的是______（填选项字母）。
A. 实验时操作错误，从而使读数错误
B. 小灯泡灯丝电阻不是恒值，随温度升高会发生变化
C. 电路中的连接点有接触不良的现象
D. 改描I - U曲线可能变为直线
(7)根据实验数据，画出小灯泡I - U图线如图乙所示。由此可知，当电压为0.75 V时，小灯泡的灯丝电阻是______Ω（保留3位有效数字）。

答案：

(1)B　F　
(2)见解析图(a)
(3)见解析图(b)(只要原理正确其他解法也可)　
(4)左端　
(5)5　13(只要原理正确其他解法也可)　
(6)B　
(7)6.00
解析　
(1)小灯泡的额定电流为$I=\frac{P}{U}=\frac{0.5\ W}{2.5\ V}=0.2\ A = 200\ mA$,故选电流表B;为了使通过灯泡的电流从0开始,且方便调节,滑动变阻器应用分压式接法,所以滑动变阻器选择阻值较小的F。
(2)电流表内阻和小灯泡的内阻相接近,故采用电流表外接法,要求小灯泡两端的电压从零开始,所以采用滑动变阻器的分压接法,电路图如图(a)所示。

(3)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图(b)所示。
(4)为了保护小灯泡不被烧坏,开关S闭合之前,应使得小灯泡两端的电压为零,所以滑动变阻器的滑片应置于最左端。
(5)调节滑动变阻器,两个电表的读数不能为零。其故障的原因是滑动变阻器接成了限流形式,即5和13之间的导线发生断路。
(6)图线出现曲线的原因是小灯泡灯丝电阻不是恒值,随温度升高会发生变化,故选B。
(7)由题图乙所示图像可知,当小灯泡两端的电压为0.75V时,小灯泡中的电流为0.125A,所以根据欧姆定律可得此时小灯泡的电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{0.75}{0.125}\ \Omega = 6.00\ \Omega$。