高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷复习练习(Word版 含答案)

高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷复习练习(Word 版 含答案)
一、必修第3册 静电场及其应用解答题易错题培优（难）
1．如图所示，在竖直平面内有一质量m ＝0.5 kg 、电荷量q ＝＋2×10－
3 C 的带电小球，有
一根长L ＝0.1 m 且不可伸长的绝缘轻细线系在一方向水平向右、分布的区域足够大的匀强电场中的O 点.已知A 、O 、C 点等高，且OA ＝OC ＝L ，若将带电小球从A 点无初速度释放，小球到达最低点B 时速度恰好为零，g 取10 m/s 2.
(1)求匀强电场的电场强度E 的大小；
(2)求小球从A 点由静止释放运动到B 点的过程中速度最大时细线的拉力大小； (3)若将带电小球从C 点无初速度释放，求小球到达B 点时细线张力大小. 【答案】（1）2.5×103 N/C （2）2－10) N （3）15N 【解析】 【详解】
(1)小球到达最低点B 时速度为零，则
0＝mgL －EqL . E ＝2.5×103 N/C
(2) 小球到达最低点B 时速度为零，根据对称性可知，达到最大速度的位置为AB 弧的中点，即当沿轨迹上某一点切线方向的合力为零时，小球的速度有最大值，由动能定理有
12
mv 2
－0＝mgL sin 45°－Eq (L －L cos 45°). m 2
v L
＝F －2mg cos 45°. F ＝2－10) N.
(3)小球从C 运动到B 点过程，由动能定理得
21
02
mgL qEL mV +=
-. 解得：
24V =
在B 点
02
(cos 45)V T mg m
L
-= 以上各式联立解得
T =15N.
2．如图所示，在沿水平方向的匀强电场中，有一长度l =0. 5m 的绝缘轻绳上端固定在O
点，下端系一质量21010m .-=⨯kg 、带电量8
2.010q -=⨯C 的小球（小球的大小可以忽
略）在位置B 点处于静止状态，此时轻绳与竖直方向的夹角α=37°，空气阻力不计，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8，g =10m/s 2. （1）求该电场场强大小；
（2）在始终垂直于轻绳的外力作用下将小球从B 位置缓慢拉动到细绳竖直位置的A 点，求外力对带电小球做的功；
（3）过B 点做一等势面交电场线于C 点（C 点未画出），使轻绳与竖直方向的夹角增大少许（不超过5°），再由静止释放，求小球从C 点第一次运动到B 点的时间，并写出分析求解过程.
【答案】(1) 63.7510E =⨯N/C (2)2
1.2510F W J -=⨯ (3)0.31t s =
【解析】 【详解】
（1）带电小球静止，受到合力等于零，电场力与重力的关系是：
tan Eq mg α=，即tan mg
E q
α=
代入数值计算得电场场强大小：63.7510/E N C =⨯
（2）小球在外力作用下从B 位置缓慢移动到A 位置过程中，根据动能定理有：
sin (cos )0F W Eql mg l l αα-+-=
所以sin tan (cos )F mg
W q mg l l q
ααα=
-- 代入数值解得电场场强大小：2
1.2510F W J -=⨯
（3）分析受力可知：小球在运动过程中，重力和电场力的合力为恒力，大小为
5
cos 4
mg F mg α=
= 类比研究单摆的方法可知，小球的运动与单摆类似，回复力由上述合力沿圆周切向的分力提供。

因为从C 到B 的角度θ很小，进一步可知回复力与相对平衡位置的位移大小成正比、方向相反，故小球的运动为简谐运动。

小球的运动可等效为在某个场强大小为5
4
g mg '=
，方向与竖直方向成α角斜向右下的场
中做简谐运动，其周期为
225/4
l l T g g π
π==' 故从C 到B 最短的时间1
0.10.314
t T s π=
==
3．如图，在足够大的平行金属板间的水平匀强电场中，有一长为L 的轻质绝缘棒OA ，一端可绕O 点在竖直平面内自由转动，另一端A 处有一带负电、电量为q 、质量为m 的小球，当变阻器滑片在P 点处时，棒静止在与竖直方向成30°角的位置，如图所示。

已知此时BP 段的电阻为R ，平行金属板间的水平距离为d 。

（1）求此时金属板间电场的场强大小E 1；
（2）若金属板旋转30°（图中虚线表示），并移动滑片P 的位置，欲使棒能静止的位置与竖直方向的夹角不变，BP 段的电阻R ’应调节为多大？
（3）若金属板不转动，将BP 段的电阻突然调节为3R ，则棒摆动中小球最大动能为多少？
【答案】(1)3mg
(2)32
R (3) (2-3)mgL 【解析】 【详解】
（1）由平衡可知
E 1q =mg tan30°
解得
E 1=
3mg
（2）金属板旋转30°后电场强度方向也相应旋转30°，而合力方向仍与竖直方向成30°角，受力如右图所示。

E 1q =mg
解得
E 2= mg q
金属板旋转前，两板间电势差
U1= E1d=3
3
mg
q
d
金属板旋转后，两板间电势差
U2 = E2d’= E2 d cos30°=3
2
mg
q
d=
3
2
U1
所以BP段的电阻R’=3 2 R
（3）BP段的电阻突然调节为3R，U3 =3U1
E3=3E1=3mg q
小球摆动速度最大时棒与竖直方向夹角为60°，如右图所示。

根据动能定理有：
E3qL（sin60°-sin30°）-mgL（cos30°-cos60°）=E k-0
E k=(2-3)mgL
4．如图所示，高为h的光滑绝缘直杆AD竖直放置，在D处有一固定的正点荷，电荷量为Q。

现有一质量为m的带电小球套在杆上，从A点由静止释放，运动到B点时速度达到最
大值，到C点时速度正好又变为零，B、C和D相距分别为1
3
h和
1
4
h，静电力常量为k，
重力加速度为g，求：
(1)小球的电荷量q和在C点处的加速度；
(2)C、A两点间的电势差。

【答案】(1)
2
9
mgh
q
kQ
=,
7
9
a g
=方向竖直向上(2)
27
4
kQ
h
【解析】
【详解】
(1)小球运动到B点时速度达到最大，说明小球必带正电，在B点应有：
2()3
kQq mg h =
得：
29mgh q kQ
=
在C 点，由牛顿第二定律：
2
()4
kQq
mg ma
h -= 得：
7
9
a g =
，方向竖直向上。

(2)设C 、A 两点间的电势差为U ，则A 、C 间的电势差为-U 。

从A 到C 过程，由动能定理：
()04
h
mg h qU --=
得：
274kQ
U h
=
5．如图所示，有一水平向左的匀强电场，场强为41.2510N/C E =⨯，一根长 1.5m L =、与水平方向的夹角为37θ=︒的光滑绝缘细直杆MN 固定在电场中，杆的下端M 固定一个带电小球A ，电荷量6
4.510C Q -=+⨯；另一带电小球B 穿在杆上可自由滑动，电荷量
61.010C q -=+⨯，质量21.010kg m -=⨯。

现将小球B 从杆的上端N 静止释放，小球B
开始运动。

（静电力常量9229.010N m /C k =⨯⋅，取2
10m/s g =，sin370.6︒=，
cos370.8︒=）求：
(1)小球B 开始运动时的加速度为多大？
(2)小球B 的速度最大时，与M 端的距离r 为多大？
【答案】(1)a ＝3.2 m/s 2；(2)r ＝0.9 m 【解析】 【分析】 【详解】
(1)开始运动时小球B 受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得
2
sin cos kQq
mg qE ma L -
-=θθ 解得
22
cos sin 3.2m/s kQq qE a g mL m
=-
-=θ
θ (2)小球B 速度最大时合力为零，即
2
sin cos 0kQq
mg qE r -
-=θθ 解得
0.9m sin cos kQq
r mg qE =
=-θθ
6．有一水平向右的匀强电场中，竖直平面内有半径为0．1m 的圆周，在圆心O 处放置电荷量为Q ＝10-8C 的带正电的点电荷，圆周a 点与圆心O 在同一水平线上，且E a ＝0（静电力常数K =9×109N.m 2／C 2）
（1）匀强电场场强大小？ （2）圆周最高点C 处的场强
【答案】（1）3910N/C ⨯ （2）41.2710N/C ⨯ 方向与水平方向成45斜向右上方 【解析】 【详解】
（1）在a 点的合场强等于零，则表明点电荷在a 点产生的场强与匀强电场的场强相等即：
3
2
=910N/C kQ E r =
⨯ （2）正点电荷在C 点产生的场强大小为2
kQ
E r =
，方向竖直向上，匀强电场的场强大小2
kQ
E r =
，方向水平向右，根据矢量合可知C 点的合场强等于; 22
4222=2 1.2710N/C kQ kQ kQ E r r r ⎛⎫⎛⎫
=+=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
合
方向与水平方向成45斜向右上方
二、必修第3册 静电场中的能量解答题易错题培优（难）
7．如图甲所示，真空中的电极被连续不断均匀地发出电子（设电子的初速度为零），经加速电场加速，由小孔穿出，沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板A 、B 间的中线射入偏转电场，A 、B 两板距离为d 、A 、B 板长为L ，AB 两板间加周期性变化的电场，AB
U 如图乙所示，周期为T ，加速电压为2
12
2mL U eT
=，其中m 为电子质量、e 为电子电量，L 为A 、B 板长，T 为偏转电场的周期，不计电子的重力，不计电子间的相互作用力，且所有电子都能离开偏转电场，求：
(1)电子从加速电场1U 飞出后的水平速度0v 大小？
(2)0t =时刻射入偏转电场的电子离开偏转电场时距A 、B 间中线的距离y ；
(3)在足够长的时间内从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比。

【答案】(1) 02L v T =；(2) 2
08eU T md
；(3) 31.7%
【解析】 【分析】 【详解】
(1)加速电场加速。

由动能定理得
2
1012
qU mv =
解得
02L v T
=
(2)电子在偏转电场里水平方向匀速运动，水平方向有
0L v t =
所以运动时间
2
T t = 则0t =时刻射入偏转电场的电子，在竖直方向匀加速运动，竖直方向有
22
2001812()22eU eU T T md y at md
=⨯⨯=
= (3)由上问可知电子在电场中的运动时间均为2
T
t =，设电子在0U 时加速度大小为1a ，03U 时加速度大小为2a ，由牛顿第二定律得：
01U e ma d ⋅
=，023U
e ma d
⋅= 在0
2
T
时间内，设1t 时刻射入电场中的电子偏转位移刚好为0，则： 2
21111121112222T T a t a t t a t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=---⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦
解得
14
T
t =
在0
2T
时间内，04
T
时间内射入电场中的电子均可从中垂线上方飞出。

2
T T 这段时间内，设能够从中垂线上方飞出粒子的时间间隔为2t ，2t T t =-时刻射入的
电子刚好偏转位移为0，则有
2
22222212112222T T a t a t t a t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=---⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦
解得
224
t =
所以
12t t t T ∆=+=⎝⎭
所以从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比
100%31.7%t T η∆=
=≈
8．在空间中取坐标系Oxy ，在第一象限内平行于y 轴的虚线MN 与y 轴距离为d ，从y 轴
到MN 之间的区域充满一个沿y 轴正方向的匀强电场，如图所示．一电子从静止开始经电压U 加速后，从y 轴上的A 点以平行于x 轴的方向射入第一象限区域，A 点与原点O 的距离为h ．不计电子的重力．
（1）若电子恰好从N 点经过x 轴，求匀强电场的电场强度大小E 0；
（2）匀强电场的电场强度E 大小不同，电子经过x 轴时的坐标也不同．试求电子经过x 轴时的x 坐标与电场强度E 的关系．
【答案】（1）024Uh E d =（2）Uh
x E
=或22d Uh x Ed =+
【解析】 【分析】
本题考查电子在电场中的受力及运动 【详解】
设电子的电荷量为e 、质量为m ，电子经过电场加速后获得速度v 0．则
2
012
eU mv =
（1）电子从A 点运动到N 点，有
00d v t =
eE a m
=
212
h at =
联立解得电场强度大小
02
4Uh
E d =
（2）讨论两种情况： ①当2
4Uh
E d ≥
时，电子从电场内经过x 轴，有 0x v t =
eE a m
=
212
h at =
联立解得x 坐标与电场强度E 的关系为
2
Uh
x
E
=
②当
2
4Uh
E
d
<时，电子先离开电场，之后再经过x轴在电场内运动时间为t1，有
01
d v t
=
2
11
1
2
y at
=
1
y
v at
=
在电场外运动时间为t2，电子做匀速直线运动，有
02
x d v t
-=
12
y
h y v t
-=
联立解得x坐标与电场强度E的关系为
2
2
d Uh
x
Ed
=+
9．静电场方向平行于x轴，其电势ϕ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中0ϕ和d 为已知量。

一个带负电的粒子在电场中以0
x=为中心，沿x轴方向做周期性运动。

己知该粒子质量为m、电量为-q，忽略重力。

（1）求粒子所受电场力的大小；
（2）若将粒子由x d
=处由静止释放，求粒子的运动周期；
（3）若粒子在0
x=处获得一定动能，且动能与电势能之和为–A（
0A qϕ
<<）。

求粒子的运动区间。

【答案】（1）0
q
F
d
ϕ
=；（2）
2
2
4
md
T
q
=
ϕ
3）
00
-1-1-
A A
d x d
q q
⎛⎫⎛⎫
≤≤
⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭
ϕϕ
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图可知，0与d（或-d）两点间的电势差为φ0，电场强度的大小为：
E
d
ϕ
=
电场力的大小为：
q F qE d
ϕ==
（2）考虑粒子从x d =处由静止释放开始运动的四分之一周期，由牛顿第二定律得粒子的加速度
q F a m md ϕ=
= 根据直线运动公式
2
12
d x at =
= 联立并代入得：
t =
故得粒子的运动周期为：
4T t ==（3）设粒子在[-x ，x ]区间内运动，速率为v ，由题意得
2
1--2
mv q A =ϕ 由图可知：
01-x d ⎛
⎫= ⎪⎝
⎭
ϕϕ 由上解得：
2
011--2x mv q A d ⎛⎫= ⎪⎝⎭
ϕ 因动能非负，有：
01--0x q A d ⎛⎫
≥ ⎪⎝⎭
ϕ
则有：
01-A x d q ⎛⎫≤ ⎪⎝
⎭ϕ 所以可得粒子的运动区间为：
00-1-1-A A d x d q q ⎛⎫⎛⎫
≤≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝
⎭ϕϕ
10．如图所示，在xOy 直角坐标系0<x <L 的区域存在沿y 轴负方向的匀强电场，在L ≤x ≤2.5L 的区域存在方向垂直xOy 平面向里的匀强磁场。

S 为一粒子源，可以产生带电量
为q 、质量为m 的正粒子，粒子初速度可忽略。

粒子经电压为U 0的加速电场加速后沿x 轴正方向从y 轴上的M 点进入电场区域，M 点到原点的距离为L ，一段时间后该粒子从磁场左边界与x 轴的交点处进入磁场，经磁场偏转后从磁场右边界射出磁场，该粒子在磁场中运动的时间为其在磁场中做匀速圆周运动周期的四分之一，若不计粒子重力。

求： (1)0<x <L 区域内匀强电场的电场强度； (2)匀强磁场的磁感应强度大小；
(3)若仅将匀强磁场的磁感应强度增大到原来的2倍，分析计算粒子将从什么位置离开电磁场区。

【答案】(1)04U L
；0
22mU L q (3)2.5L
【解析】 【分析】 【详解】
（1）设粒子经加速电场加速后的速度为0v 则有
2001
2
qU mv =
令磁场左边界与x 轴的交点为C 点，从M 点到C 点：粒子在电场中做类平抛运动：
0L v t =
212
L at =
Eq a m =
联立可得：
4U E L
=
（2）粒子从M 进入电场，经C 进入磁场，在电场和磁场中的运动轨迹如图所示。

粒子在C 点进入磁场的速度，
y v at =
22005y v v v v =+= sin 5
y v v
α=
=
粒子在磁场中洛伦磁力提供向心力：
2
v Bqv m r
=
根据几何关系可得：
sin sin 1.5r r L αβ+=
根据题意可得
90αβ+=︒
解得：
22mU B L q
=
当磁感应强度加倍时，半径减半2
r
r '=
，则： sin 1.5r r L α''+<
运动轨迹如图
设：粒子从磁场左边界回到电场（F 点）时速度方向与水平方向夹角为α，则F 、C 两点的距离为；
2cos 0.52
r
y L α∆=⨯=
把粒子从y 轴进入电场和由磁场左边界返回电场两段运动看做一个完整的平抛运动，前后两段运动的时间相同，由磁场返回偏转电场的过程沿y 轴方向的位移为：
2211
(2)322
a t at L -= 所以到达y 轴的位置距原点
3- 2.5L y L ∆=
11．如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成θ角的绝缘直杆AC ，其下端(C 端)距地面高度为h ．有一质量m =0.5kg 的带电小环套在直杆上，正以某一速度 0v 沿杆匀速下滑，小环离杆后正好通过C 端的正下方P 点处．(g 取10m/s 2)
(1)若θ=45°，试判断小环的电性，并求出小环受到的电场力大小； (2)若θ=45°，h =0.8m ，求小环在直杆上匀速运动的速度大小0v ；
(3)若保持h 不变，改变θ角(0＜θ＜90°)及小环的电荷量，使小环仍能匀速下滑，离杆后正好通过C 端的正下方P 点处，试推出初速度0v 与θ角间的定量关系式． 【答案】(1) 负电 5N (2)2m/s (3)02
gh
v θ= 【解析】 【详解】
(1)小环沿杆匀速下滑，合力为零，小环所受的电场力水平向右，则小球带负电。

小环匀速下滑合力为零，电场力
tan 455N F mg =︒=
(2)小环离开杆后做类平抛运动，由牛顿第二定律
2mg ma =
平行于杆的方向做匀速直线运动，则有
0sin 45x v t h ==︒
垂直于杆的方向做匀加速直线运动，则有
2
1cos 452
y at h =
=︒ 得02m/s v = (3)有牛顿第二定律得
cos mg
ma θ
=
平行于杆的方向做匀速直线运动，则有
0sin h v t θ=
垂直于杆的方向做匀加速直线运动，则有
21cos 2
h at θ=
解以上方程得
0tan 2
gh
v θ=
12．如图，ABD 为竖直平面内的绝缘轨道，其中AB 段是长为 1.25L m =的粗糙水平面，其动摩擦因数为0.1μ=，BD 段为半径R =0.2 m 的半圆，两段轨道相切于B 点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，电场强度大小3510/E V m =⨯。

一带负电小球，以速度v 0从A 点沿水平轨道向右运动，接着进入半圆轨道后，恰能通过最高点D 点。

已知小球的质量为
22.010m kg -=⨯，所带电荷量52.010q C -=⨯，g 取10 m/s 2(水平轨道足够长，小球可视
为质点，整个运动过程无电荷转移)，求：
（1）带电小球在从D 点飞出后，首次在水平轨道上的落点与B 点的距离； （2）小球的初速度v 0。

【答案】（1）0.4m ；（2）2.5m /s 【解析】 【详解】
（1）对小球，在D 点，有：
2D
v mg qE m R
-=
得：
1m/s D v =
从D 点飞出后，做平抛运动，有：
mg qE ma -=
得：
25.0m/s a =
2122
R at =
得：
0.4t s =
0.4m D x v t ==
（2）对小球，从A 点到D 点，有：
22011()2222
D mg q
E L mg R qE R mv mv μ---⋅+⋅=
- 解得：
0 2.5m/s v =
三、必修第3册 电路及其应用实验题易错题培优（难）
13．某同学要将一满偏电流为3mA 的毫安表G 改装为量程为30mA 的电流表。

他先测量出毫安表G 的电阻，然后对表进行改装，最后再利用一标准毫安表，对改装后的电流表进行检测
具体实验步骤如下： ①按电路原理图a 连接线路
②将R 1的阻值调到最大，闭合开关S 1后调节R 1的阻值，使毫安表G 的指针偏转到满刻度 ③闭合S 2，保持R 1不变，调节R 2的阻值，使毫安表G 的指针偏转到满刻度的三分之一的位置
④记下R 2的阻值
回答下列问题：
（1）如果按正确操作步骤测得R 2的阻值为90Ω，则毫安表G 内阻的测量值R g =___Ω，与
毫安表内阻的真实值g
R '相比，R g ____g R '（填“>”、“＝”或“<”） （2）若忽略实验的误差，将上述毫安表G 改装成量程为30mA 的电流表，则需要并联一个阻值R =___Ω的电阻
（3）根据图b 所示电路对改装后的电表进行检测，当标准毫安表的示数为16.0mA 时，改装表的指针位置如图c 所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，改装电流表的量程是__mA
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R 的电阻换为一个阻值为kR 的电阻即可，其中k =____ 【答案】180 < 20 )32
29
27
【解析】 【分析】 【详解】
（1）[1]由于指针指在三分之一的位置，说明R 2分得电流为电流计电流的两倍，所以电流计电阻是R 2的两倍，为180Ω。

闭合S 2后，R 2与R g 的并联值R 并<R g ，所以I 总>I g ，而此时G
的示数为满偏电流的三分之一，所以I R2大于三分之二满偏电流，所以2R 2<g R '，即R g <g
R '； （2）[2]由并联电路分流特点，得
3180
303
g g g
I R R I I ⨯=
=
--Ω=20Ω （3）[3]标准毫安表的示数为16.0mA 时，改装后的电表显示为刻度盘的中值刻度，故改装电流表的量程为32mA ；
（4）[4]把毫安表改装成电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值
g g g
I R R I I =
-
当量程为32mA 时，则有
()33
31033231029
g
g R R R --⨯=
=
-⨯
当量程为30mA 时，则有
()33
31033031027
g
g R R kR --⨯=
=
-⨯
联立解得2927
k =
14．某同学将一个量程为0~1mA 、内阻未知的电流表G 改装为量程为0~3V 的电压表V 。

他先测量该电流表G 的内阻R g ，再进行改装，然后把改装的电压表与标准电压表进行校准并进行误差分析。

实验室准备的仪器有： 电源E （电动势为4.5V ，内阻约1.2Ω）
滑动变阻器R 1（最大阻值为5000Ω，允许通过的最大电流约为0.02A ） 滑动变阻器R 2（最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流约为1.0A ） 电阻箱R （最大阻值为999.9Ω，允许通过的最大电流约为0.2A ） 标准电压表0V （最大量程为3.0V ，内阻约为4000Ω） 开关两个，导线若干 他的操作过程如下：
(1)先按如图(a)所示的电路，测量电流表G 的内阻R g ，其步骤为：
①将滑动变阻器R 1调到最大，保持开关K 2断开，闭合开关K 1，再调节滑动变阻器R 1，使电流表G 的指针指在满刻度I g 处。

②保持滑动变阻器R 1的阻值不变，再闭合开关K 2，调节电阻箱R 的阻值使电流表G 的指针指在满刻度的一半处，即
1
2
g I I =
， 此时电阻箱上示数如图(b)所示，则电流表G 的内阻R g =__Ω。

(2)他根据所测出的电流表G 内阻R g 的值，通过计算后，在表头G 上串联一个电阻R ，就将电流表G 改装成量程0~3V 的电压表V ，如图(c)所示，则这个定值电阻的阻值为R =__Ω。

(3)他再用标准电压表V 0对改装的电压表进行校准，要求电压能从0到最大值之间逐一进行校准，试在图(d)的方框中补全校准电路图，并标出所选用器材的符号，其中改装的电压表和标准电压表已画出。

（______________）
(4)由于电流表G 内阻R g 的测量值____（填“小于”或“大于”）真实值，改装电压表V 时串联电阻R 的阻值_____（填“偏大”或“偏小”），因此在校准过程中，改装的电压表的示数总比标准表的示数______(填“偏大”或“偏小”)。

【答案】105.0Ω 2895Ω 小于 偏大 偏小
【解析】 【分析】
根据题目中给出的提示，以及电表的改装知识进行解答。

【详解】
(1)[1]电阻箱的读数为
105.0ΩK R =，
电流表的内阻为
g 105.0ΩR =；
(2)[2]由电压表的改装原理可知：
()g g g g g 112895Ωg U U
R n R R R I R I ⎛⎫=-=-=-= ⎪ ⎪⎝⎭
；
(3)[3]要求电压从0到最大值之间逐一进行校准，因此应采用分压法，滑动变阻器选用
2R ，标准电压表和改装电压表应并联。

电路图如图所示：
；
(4)[4][5][6]用半偏法测电流表内阻g R 时，由于电阻箱R 的连入使得电路总电流变大，致使
g R 的测量值偏小，这样在改装电压表时串联电阻
()g g 1U
R n R R I
=-=
-， 其阻值偏大，使得校准时通过其电流值偏小，故改装的电压表示数小于标准表的示数。

【点睛】
电表的改装及校准。

15．某实验小组进行电阻丝电阻率的测量，其中实验器材有；
A ．直流电源（电动势约4.5V ，内阻很小可忽略）
B ．0-0.5A 的电流表（内阻很小可忽略）
C ．R 0＝10Ω的定值电阻
D ．R 0＝50Ω的定值电阻 E.粗细均匀，总电阻约15Ω的待测电阻丝 F.刻度尺 G 螺旋测微器 H.开关一个，导线若干
(1）图甲是实验电路图，请规范画出其实验原理图__________； (2）实验时，定值电阻R 0应选用________________（填器材编号）；
(3)实验时，多次移动线夹所在的位置，测量其连入电路中的电阻丝的长度，记为l ，同时记下相对应的电流表的示数I ; (4）以
1
I
为纵轴，以l 为横轴，得到图丙的图象，已知该图线的截距为b 、斜率为k ．由此可知电源的电动势可表示为___，若测得电阻丝直径为d ，则电阻丝的电阻率可表示为
ρ＝____．（都用题中所给的字母符号表示）
(5)实际上电源和电流表都存在一定的内阻，而实验处理数据时忽略了这两个内阻，因此将导致电阻率的测量值_____实际值．（填“大于”或“小于”）
【答案】
C 0R b 20
4d kR b
π 小于
【解析】 【分析】 【详解】
（1）根据实物图画出电路图如图所示;
（2）根据电源电动势和电流表的量程可知保护电阻的阻值大约为0 4.5
90.5
E R Ig ===Ω 所以保护电阻选C
（4）根据闭合电路欧姆定律知：
0()x E I R R =+ 及2
4x l l R S d ρ
ρπ== 得：
0214R l I d E E
ρ
π=+ 所以结合图像是0R b E = ，所以0R
E b =
24k d E ρπ= ，所以20
4d kR b
πρ=
（5）由于整理公式时忽略掉了电源的电阻和电流表的电阻 所以导致测量值偏小
16．现将一满偏电流Ig =1mA 且内阻未知的电流表改装成量程为3V 的电压表．电流表的电阻可用下面(甲)图电路测定．连接好电路，先将电位器R 2调至最大，断开S 2，闭合S 1，调节电位器R 2，使电流表指针偏转到满刻度．再闭合S 2，调节电阻箱R 1，使电流表的指针偏
转到满刻度的2
3
，此时电阻箱R1的示数如图(乙)所示．
（1）电阻箱的示数R1=________Ω．
（2）按要求将该电流表改装成量程为3V的电压表时应串联一个阻值R=_______Ω的电阻．
（3）用此电路测定电流表的内阻会产生系统误差，导致测量值_______真实值(填“大于”或“小于”)．
（4）要对改装好的电压表进行逐刻度校对，实验器材如(丙)图所示，请完成实物图连线
__________．
【答案】120 2940 小于
【解析】
(1)电阻箱的读数是从最大的数开始读．该电阻的阻值：1000×0+100×1+10×2+1×0=120Ω.
(2)将上述电流表改装成量程为6.0V的电压表，应给该表头串联一个阻值为：I g×（r g+R）=U,而r g=240Ω，代入数据得：R=2940Ω.
(3)闭合S2后，电路总电阻变小，电路总电流变大，通过R1的电流小于原来电流的三分之二，则该实验测出的电表内阻偏小；
(4)为了使改装后的电压表跟标准电压表V从0开始一一进行校对，采用滑动变阻器的分压接法,同时两表需要并联，实物连线如图所示：
【点睛】本题考查半偏法测电流表内阻的原理和电压表的改装原理以及改装表的校对，难点是对半偏法测电流表内阻原理的解释．
17．现要绘制一个额定电压2.5V、额定功率约0.7W的小灯泡的伏安特性曲线．
⑴为使绘制的图线更加准确，选择了合适的器材，如图所示．请在图甲中连好实物电路图______．
⑵合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的______(填“左端”或“右端”)．
⑶根据实验数据，描绘出的U-I图象如图乙所示，某同学将该小灯泡连接在一个电动势为
3.0V、内电阻为6Ω的电源上，组成一个闭合电路，则此时该小灯泡实际功率约为
________W．（结果保留两位有效数字）
【答案】左端0.38W
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[]1如下图所示，
因小灯泡的内阻较小，电流表采用外接法，要绘制小灯泡的伏安特性曲线，为使绘制的图线更加准确，需要多组电压、电流的实验数据，因此滑动变阻器需要分压式接法，所以实物电路图的连接如上图。

(2)[]2合上开关前，首先检查电路连接是否正确，无误后，为保证实验安全，并且使小灯泡上的电压从零开始变化，滑动变阻器的滑动触头应先置于滑动变阻器的左端。

(3)[]3将该小灯泡连接在一个电动势为3.0V 、内电阻为6Ω的电源上，因该电路的短路电流是0.5A,其U —I 图线如上图直线，两图线的交点坐标，就是小灯泡在电路中的实际工作电压和电流，由上图线得数据：1U =1.6V 1I =0.24A,据电功率公式得
111P U I ==0.38W
故小灯泡实际功率约为0.38W
18．合金材料的电阻率都比较大，某同学按如下步骤测量一合金丝的电阻率。

实验操作如下：
(1)用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置测量金属丝的直径，结果都如图甲所示，则该金属丝的直径为________mm 。

(2)按图乙连接测量电路，将滑动变阻器置于最大值，闭合开关，移动滑动变阻器，发现电压表读数有读数，而电流表读数总为零，已知电流表、电压表以及待测金属丝都是完好的，则电路故障为导线_________断路（用图中导线编号表示）。

(3)排除电路故障后，改变滑动头在金属丝上的位置，测出金属丝长度l和接入电路的电阻R x如下表
请根据表中的数据，在图丙方格纸上作出R x–l图像_______。

(4)根据图像及金属丝的直径，计算该合金丝电阻率ρ= __________Ω·m（保留二位有效数字）。

(5)采用上述测量电路和数据处理方法，电表内阻对合金丝电阻率测量的影响为_____（填“使结果偏大”、“使结果偏小”、“对结果无影响”）。

【答案】0.379、0.380或者0.381 a 或c
68.510-⨯~69.910-⨯ 对结果无影响
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 金属丝的直径为
0mm 38
0.01mm 0.380mm +⨯=
（2）[2]只有a 或c 发生断路时，电压表相当于测电源电压，此时才会电压表读数有读数，而电流表读数总为零。

（3）[3] 在图丙方格纸上作出R x –l 图像如下
（4）[4]根据公式l
R S
ρ=得 6
1321=9.6610=0.380..001π28510l RS ρ--=⨯⨯ ⎪⎭
⨯⨯⎛⎫⎝ （5）[5]因为多次测量金属丝长度l 和接入电路的电阻，通过画图求斜率求出
x R l 的大小，所以电表内阻对合金丝电阻率测量结果无影响。

四、必修第3册电能能量守恒定律实验题易错题培优（难）
19．某同学在做“测电源电动势与内阻”的实验中，可使用的器材有：
A．两只相同的毫安表（量程I g＝3mA，内阻R g＝1000Ω）；
B．滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）；
C．滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）；
D．各种规格的定值电阻R0；
E．电源E（电动势约为3.0V）；
F．开关、导线若干．
由于给出的毫安表量程太小，该同学首先要把一只毫安表改装成量程为0.6A的电流表，他需要把阻值为__________Ω的定值电阻R0与毫安表并联（结果保留一位小数）.该同学将用如右上方的电路图进行实验，测定电源的电动势和内阻．在实验中发现变阻器的滑片由左向右逐渐滑动时，电流表G1示数逐渐增大，电流表G2示数接近3.0mA并且几乎不变，当滑片临近最右端时，电流表G2示数急剧变化．出现这种问题，应更换一个总阻值比原来______(选填“大”或“小”)的变阻器．在更换变阻器后,该同学连好电路，改变滑动变阻器滑片的位置，读出毫安表G1、G2的示数分别为I1、I2，并得到多组数据，建立直角坐标系，作出了I2和I1的关系图线，经拟合得到直线I2＝3.0mA－0.4I1 ,则得出电源电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω．（保留一位小数）
【答案】5.0 Ω小 3.0V 2.0Ω
【解析】
【详解】
[1]已知量程I g＝3mA，内阻R g＝1000Ω, 0.6
I=A，设电流表的量程扩大的倍数为n，
g
I
n
I
=
并联的电阻为R,根据并联电路的特点则有
1
g
R
R
n
=
-
解得R=5.0Ω
[2]当变阻器的滑片由左向右逐渐滑动时，变阻器的阻值逐渐减小，外电路电阻减小，电流表G1示数逐渐增大，电流表G2示数接近3.0mA并且几乎不变，说明变阻器的电阻接近零时，路端电压才接近电源电动势，出现这种问题，应更换一个总阻值比原来小的变阻器，[3][4]G1示数是1I时,电路中的总电流是21
200
I I
+，由闭合电路的欧姆定律得
()
221
200
g
E I R I I r
=++。