2018屆高考物理二輪復習 板塊一 專題突破復習 專題六 物理實驗 第二講 電學實驗學案

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1、 第二講　電學實驗 [知識建構(gòu)] [高考調(diào)研] 1.考查方法：高考對學生實驗的考查，主要有以下5個實驗：①測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)．②測繪小燈泡的伏安特性曲線．③測定電源的電動勢和內(nèi)阻．④練習使用多用電表．⑤傳感器的簡單使用．但高考出題方向是基本實驗的變形及創(chuàng)新． 2.常用的思想方法：①等效替代法．②半偏法．③圖象法．④試觸法． [答案]　(1)以下三種情況必須采用分壓接法： ①要使待測元件的電壓(或電流)從零(或很小值)開始連續(xù)調(diào)節(jié)，必須采用分壓接法； ②如果實驗所提供的電壓表、電流表或電阻元件允許的最大電流(或電壓)較小，采用限流接法時，實際電

2、流(或電壓)都會超過允許的最大電流(或電壓)，為了保護電表或電阻元件免受損壞，必須采用分壓接法； ③若所用的滑動變阻器阻值遠小于待測電阻阻值，采用限流式接法時電流變化不大，必須采用分壓接法． (2)伏安法、安安法、伏伏法、半偏法、等效替代法． (3)測電源電動勢和內(nèi)阻方法拓展 (4)多用電表歐姆擋使用步驟及方法 考向一　電學測量類儀器的使用與讀數(shù) [歸納提煉] 1．電流表、電壓表、歐姆表的對比 2.多用電表的使用方法 (1)選倍率，一般要選擇比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級的倍率，如估計值為200 Ω就應該選×10的倍率． (2)進行歐姆調(diào)零． (3)

3、將紅黑表筆接被測電阻兩端進行測量． (4)將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值． (5)測量結(jié)束后，將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋． [熟練強化] 角度一　電流表及電壓表的讀數(shù) 1．(1)電流表量程一般有兩種：0～0.6 A,0～3 A；電壓表量程一般有兩種：0～3 V,0～15 V，如圖甲所示． ①接0～3 V量程時讀數(shù)為________V. ②接0～15 V量程時讀數(shù)為________V. ③接0～3 A量程時讀數(shù)為________A. ④接0～0.6 A量程時讀數(shù)為________A. (2)完成下列讀數(shù)(如圖乙所示)． a．________mm　b．____

4、____mm　c．________mm d．________mm　e．________mm. [答案]　(1)①1.90?、?.5?、?.80?、?.16 (2)a.0.482(0.481～0.483)　b．0.532(0.531～0.533)　c．4.076(4.075～4.077)　d．5.663(5.661～5.665)　e．11.14 角度二　多用電表的讀數(shù)問題 2．如下圖所示為多用電表的刻度盤．若選用倍率為“×100”的歐姆擋測電阻時，表針如下圖所示，則： (1)所測電阻的阻值為________Ω；如果要用此多用電表測量一個阻值約為2.0×104 Ω的電阻，為了使測量

5、結(jié)果比較精確，應選用的歐姆擋是________(選填“×10”、“×100”或“×1 k”)． (2)用此多用電表進行測量，當選用量程為50 mA的電流擋測量電流時，表針指于圖示位置，則所測電流為________mA；當選用量程為250 mA的電流擋測量電流時，表針指于圖示位置，則所測電流為________mA. (3)當選用量程為10 V的電壓擋測量電壓時，表針也指于圖示位置，則所測電壓為________V. [解析]　(1)歐姆表讀數(shù)：對應最上一行刻度值為15，倍率為“×100”，讀數(shù)為1.5×103 Ω；測2.0×104 Ω電阻時應選“×1 k”的歐姆擋．(2)選50 mA直流電流

6、擋，則每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，測量的精確度為1 mA，應估讀到0.1 mA(此時為1/10估讀)，指針對應的讀數(shù)為30.7 mA；選擇量程為250 mA的電流擋，則每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，測量的精確度為5 mA，應估讀到1 mA(此時為1/5估讀)，指針對應的讀數(shù)為153 mA.(3)選擇10 V電壓擋，則每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，測量的精確度為0.2 V，應估讀到0.1 V(此時應為1/2估讀)，指針對應的讀數(shù)為6.1 V. [答案]　(1)1.5×103　×1 k　(2)30.7(30.5～30.9都正確)　153(152～1

7、54都正確)　(3)6.1 角度三　多用電表的原理與構(gòu)造 3．(2017·全國卷Ⅲ)圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖．圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭?的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆×100 Ω擋． (1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接． (2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標號)． A．在使用多

8、用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C．使用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置 (3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω. (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為________．(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) [解析]　(1)A端接內(nèi)置電源正極，故為黑表筆． (

9、2)R6為歐姆表組成部分，只能在使用歐姆表時進行歐姆調(diào)零操作，在其他擋時不起作用，B正確． (3)當B接2時，為小量程電流表，I2＝1 mA， R1＋R2＝＝160 Ω； 當B接4時為小量程電壓表，U4＝1 V，?與R1、R2并聯(lián)后為等效表頭，R4＝＝880 Ω. (4)當B接1時，為電流表大量程，Im＝2.5 mA，最小刻度為0.05 mA，需估讀到最小刻度同位，讀數(shù)為1.47 mA(1.47 mA、1.48 mA都對)； 當B接3時，為歐姆“×100”擋，讀數(shù)為1100 Ω，保留3位有效數(shù)字為1.10×103 Ω； 當B接5時，為電壓表大量程，Um＝5 V，最小刻度為0.1 V

10、，需估讀到最小刻度下一位，讀數(shù)為2.95 V(2.93～2.97 V都對)． [答案]　(1)黑　(2)B　(3)160　880 (4)1.47 mA(1.47 mA、1.48 mA都對)　1.10×103 Ω　2.95 V(±0.02 V) 歐姆表使用禁忌 (1)忌不調(diào)零就使用多用電表． (2)忌搞錯連接方式．測電壓須并聯(lián)，測電流須串聯(lián)． (3)忌搞反直流電流方向．直流電要從正極測試筆插孔流入，從負極測試筆插孔流出． (4)忌用手接觸測試筆的金屬桿，特別是在測電阻時，更應注意不要用手接觸測試筆的金屬桿． (5)忌用直流電擋位測交流電． (6)忌用多用電表測不是50 Hz

11、的交流電；普通多用電表的交流電擋位是按照50 Hz設計的，不能準確測量其他頻率的交流電． (7)忌不進行歐姆調(diào)零就用多用電表測電阻值． (8)忌改換歐姆擋量程后，不重新調(diào)零． (9)忌把電池裝反． (10)忌把電阻同其他電路連在一起進行測量． (11)忌只看讀數(shù)不乘倍率． (12)忌把電池裝在多用電表內(nèi)長期不用． (13)多用電表不用時，忌把選擇開關(guān)置于歐姆擋． 考向二　電阻、電阻率的測量 [歸納提煉] 測電阻的幾種常用方法 1．伏安法測電阻 用電壓表和電流表測出待測電阻Rx的電壓U和電流I. (1)多測幾組U、I值，利用Rx＝求出Rx的平均值． (2)描繪出U－I

12、圖象，利用圖線的斜率求出Rx. 2．等效替代法測電阻 實驗電路如圖所示． 電阻R2保持不變，把待測電阻R和電阻箱R1分別接入電路，如果兩次電路中的電流相同，則可以認為待測電阻的阻值R等于此時電阻箱的電阻R1，即R＝R1. 3．用多用電表測電阻 　(2016·全國卷Ⅱ)某同學利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流電源E(電動勢3 V)，開關(guān)1個，導線若干． 實驗步驟如下： ①按電路原理圖(a)連接線路； ②將

13、電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應的位置，閉合開關(guān)S； ③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏； ④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值． 回答下列問題： (1)實驗中選擇滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)． (2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線． (3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變．計算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個位)． (4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿

14、刻度電流為________(填正確答案標號)． A．100 μA B．250 μA C．500 μA D．1 mA [思路路線]　 [解析]　(1)為了使電阻箱調(diào)節(jié)時，滑動變阻器分得的電壓變化很小，分壓電路中滑動變阻器的最大阻值越小越好，因此應選用R1.(3)如果認為滑動變阻器分得的電壓不變，則調(diào)節(jié)電阻箱后，電壓表兩端的電壓為2.00 V，電阻箱兩端的電壓為0.5 V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，＝，求得電壓表的內(nèi)阻RV＝4×630.0 Ω＝2520 Ω.(4)如果此電壓表由一個表頭與一個電阻串聯(lián)組成，可知此表頭的滿偏電流為Ig＝＝1 mA，D項正確． [答案]　(1)R

15、1 (2)連線如圖所示　(3)2520　(4)D 半偏法測電阻 半偏法測電流表內(nèi)阻 半偏法測電壓表內(nèi)阻 電路圖 原理及步驟 原理：先讓電流通過電流表并使其滿偏，然后接上電阻箱R2，并調(diào)節(jié)它使電流表半偏，由于總電流幾乎不變，電流表和R2上各有一半電流通過，意味著它們電阻相等，即為電流表的內(nèi)阻Rg＝R2.步驟：①先合下S1，調(diào)節(jié)R1使電流表指針滿偏；②再合下S2，保持電阻R1不變，調(diào)節(jié)R2使電流表指針半偏，記下R2的值，則Rg＝R2 原理：先調(diào)分壓使電壓表滿偏，然后接上電阻箱R2，并調(diào)節(jié)它使電壓表半偏，由于總電壓幾乎不變，電壓表和R2上電流相同，意味著它們電阻相

16、等，即為電壓表的內(nèi)阻RV＝R2.步驟：①先合下S，調(diào)節(jié)R2＝0，再調(diào)節(jié)R1使電壓表指針滿偏．②保持變阻器電阻R1不變，調(diào)節(jié)R2使電壓表指針半偏，記下R0的值，有RV＝R2. 電阻測量值 測量值小于真實值 測量值大于真實值 適用條件 R1?R2 R2?R1 [熟練強化] 遷移一　“橋式電路法”測電阻 1．(2017·全國卷Ⅱ)某同學利用如圖(a)所示的電路測量一微安表(量程為100μA，內(nèi)阻大約為2500 Ω)的內(nèi)阻．可使用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20 Ω，另一個阻值為2000 Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99999.9 Ω)；電源E(電動勢約為1.5

17、 V)；單刀開關(guān)S1和S2.C，D分別為兩個滑動變阻器的滑片． (1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線． 　　 (2)完成下列填空： ①R1的阻值為________Ω(填“20”或“2000”)． ②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中的滑動變阻器的________端(填“左”或“右”)對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近． ③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0 Ω，接通S1.將R1的滑片置于適當位置，再反復調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置．最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢________(填“相等”或“不相等”)．

18、 ④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2601.0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變．待測微安表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個位)． (3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議：________________ ____________________. [解析]　(2)R1起分壓作用，應選用最大阻值較小的滑動變阻器，即R1的電阻為20 Ω，為了保護微安表，閉合開關(guān)前，滑動變阻器R1的滑片C應移到左端，確保微安表兩端電壓為零；反復調(diào)節(jié)D的位置，使閉合S2前后微安表的示數(shù)不變，說明閉合后S2中沒有電流通過，B、D兩點電勢相等；將電阻

19、箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2601.0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變．說明＝，則解得RμA＝2550 Ω.(3)要提高測量微安表內(nèi)阻的精度，可調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程． [答案]　(1)連線如圖 (2)①20?、谧蟆、巯嗟取、?550 (3)調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程 遷移二　半偏法測電流表內(nèi)阻 2．某同學要把一個量程為200 μA的直流電流計G改裝為量程為4 V的直流電壓表． (1)他按如圖所示的電路，用半偏法測定電流計G的內(nèi)電阻rg，其中電阻R0約為1 kΩ.為使rg的測量值盡量準確，

20、在以下器材中，電源E應選用________，電阻R1應選用________，電阻R2應選用________(選填器材前的字母)． A．電源(電動勢1.5 V) B．電源(電動勢6 V) C．電阻箱(0～999.9 Ω) D．滑動變阻器(0～500 Ω) E．電位器(一種可變電阻，與滑動變阻器相當)(0～5.1 kΩ) F．電位器(0～51 kΩ) (2)該同學在開關(guān)斷開的情況下，檢查電路連接無誤后，將R2的阻值調(diào)至最大．后續(xù)的實驗操作步驟依次是________，________，________，________，最后記錄R1的阻值并整理好器材．(請按合理的實驗順序，選填下列步驟

21、前的字母) a．閉合S1 b．閉合S2 c．調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 d．調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 e．調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 f．調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 (3)如果所得的R1的阻值為300.0 Ω，則圖中被測電流計G的內(nèi)阻rg的測量值為________Ω，該測量值________實際值(填“略大于”“略小于”或“等于”)． (4)給電流計G________聯(lián)(填“串”或“并”)一個阻值為________kΩ的電阻，就可以將該電流計G改裝為量程為4 V的電壓表． [解析]　(1)利用半偏法測量電流

22、計的內(nèi)阻時，所選滑動變阻器的阻值必須大于電路所需的最小電阻值，根據(jù)電源的路端電壓等于電源電動勢，電路中的最大電流為電流計的滿偏電流，則最小電阻值為 Ω＝30 kΩ或 Ω＝7.5 kΩ，考慮到保護電路電阻R0＝1 kΩ，則可知調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流計滿偏時滑動變阻器的阻值分別接近29 kΩ或6.5 kΩ，所以電路圖中的滑動變阻器R2不能選擇D和E，只能選擇F.電流計滿偏時，滑動變阻器的阻值越大，實驗的誤差越小，所以電源應選擇電動勢為6 V的B，而且電位器F的阻值也滿足調(diào)節(jié)所需．R1是用來測量電流計內(nèi)阻的電阻箱，只能選C. (2)實驗步驟為：第一步，閉合S2(b)；第二步，調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流計

23、滿偏(c)；第三步，閉合S1(a)；第四步，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流計半偏(e)；第五步，讀出R1的示數(shù)，此即待測電流計的內(nèi)阻． (3)R1的示數(shù)即待測電流計的內(nèi)阻，為300.0 Ω.閉合S1后，電路中的總電阻減小，當電流計半偏時，干路電流大于電流計的滿偏電流，流過電阻箱的電流大于流過電流計的電流，所以電阻箱的阻值略小于被測電流計的內(nèi)阻． (4)給電流計串聯(lián)一個電阻可以改裝成電壓表，可得改裝后電壓表的內(nèi)阻為RV＝＝ Ω＝20 kΩ，則串聯(lián)電阻的大小為20 kΩ－0.3 kΩ＝19.7 kΩ. [答案]　(1)B　C　F　(2)b　c　a　e　(3)300.0　略小于　(4)串　19.7

24、遷移三　伏安法測電阻 3．(2016·浙江卷)某同學用伏安法測量導體的電阻，現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 Ω的電流表．采用分壓電路接線，圖1是實物的部分連線圖，待測電阻為圖2中的R1，其阻值約為5 Ω. (1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線①連接________(填a或b)、導線②連接________(填c或d)． (2)正確接線測得實驗數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得R1的阻值為________Ω. U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.

25、44 0.53 (3)已知圖2中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導體，R2的邊長是R1的，若測R2的阻值，則最優(yōu)的連線應選________(填選項)． A．①連接a，②連接c B．①連接a，②連接d C．①連接b，②連接c D．①連接b，②連接d [解析]　(1)因電壓表的內(nèi)阻遠大于待測電阻R1的阻值，則電流表采用外接法，而滑動變阻器應采用分壓式接法，故測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線①連接a，導線②連接d；(2)建立坐標系描點連線如圖所示，則R1＝＝ Ω≈4.5 Ω； (3)根據(jù)電阻定律可得，R＝ρ＝，故R2＝R1，要測R2的阻值，與測量R1一樣，最優(yōu)的

26、連線應①連接a，②連接d，選項B正確． [答案]　(1)a　d (2)見解析圖　4.5(4.4～4.7)　(3)B 考向三　描繪小燈泡的伏安特性曲線 [歸納提煉] 1．小燈泡電阻較小，為了減小誤差，電流表采用外接法，為了使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化，滑動變阻器應采用分壓接法． 2．實驗過程中為了減小誤差，電壓表量程要進行變換．U≤3 V時，采用0～3 V量程；U>3 V時，采用0～15 V量程． 3．閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑動觸頭應移到使開關(guān)閉合時小燈泡兩端的電壓為零的位置． 4．畫U－I圖線時，要用平滑曲線連接，舍棄偏離較遠的點． 　(2017·全國卷Ⅰ)某同學研究

27、小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ)；電流表?(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導線若干． (1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖． (2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示．由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻________(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)．

28、(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率．閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為________W，最大功率為________W．(結(jié)果均保留2位小數(shù)) [思路點撥]　(1)如何滿足0～3.8 V的電壓測量范圍． (2)根據(jù)伏安特性曲線求“工作點”． [解析]　(1)要實現(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，則滑動變阻器需要設計成分壓接法；電壓表應與固定電阻R0串聯(lián)，將量程改為4 V．由于小燈泡正常發(fā)光時電阻約為12 Ω，所以需將電流表外接．(2)由小燈泡伏安特性曲線可

29、知，隨著電流的增加小燈泡的電阻增大．根據(jù)電阻定律可知，燈絲的電阻率增大．(3)當滑動變阻器接入電路中的阻值最大為9.0 Ω時，流過小燈泡的電流最小，小燈泡的實際功率最小，把滑動變阻器視為等效電源內(nèi)阻的一部分，在題圖(a)中畫出等效電源E0′(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達式為U＝4－10I ，圖線如圖中Ⅰ所示，故小燈泡的最小功率為Pmin＝U1I1＝1.75×0.225 W≈0.39 W．當滑動變阻器接入電路中的阻值最小為零時，流過小燈泡的電流最大，小燈泡的實際功率最大，在題圖(a)中畫出電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)的伏安特性曲線，

30、函數(shù)表達式為U＝4－I，圖線如圖中Ⅱ所示，故小燈泡的最大功率為Pmax＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W. [答案]　(1)實驗電路原理圖如圖所示 (2)增大　增大 (3)0.39　1.17 小燈泡的電阻隨電流的增加而增大，要計算其實際電功率和工作電阻，需要利用圖象求解.在燈泡(或熱敏電阻等)伏安特性曲線(或相應圖象)上畫出表示電源或等效電源的伏安特性曲線，兩圖線的交點即為工作點，根據(jù)交點對應的縱橫坐標值得出燈泡(或熱敏電阻等)兩端的電壓和通過的電流，利用P＝UI得出實際消耗的電功率. [熟練強化] 1．(2016·重慶六校聯(lián)考)某學習小組欲描繪小燈泡的

31、伏安特性曲線，現(xiàn)提供下列器材： A．電壓表V(量程6 V，內(nèi)阻約6 kΩ) B．電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻約10 Ω) C．電阻箱R1(0～999.9 Ω) D．定值電阻R2＝200 Ω E．定值電阻R3＝100 Ω F．滑動變阻器R4(0～10 Ω) G．滑動變阻器R5(0～100 Ω) H．規(guī)格為“6 V　6 W”的待測燈泡 I．電源E(電動勢約12 V，內(nèi)阻較小) J．開關(guān)、導線若干 (1)某同學根據(jù)實驗原理，將電流表的量程由0.6 A擴大至1.0 A，首先采用了如圖1所示的電路測量電流表內(nèi)阻．閉合開關(guān)S1，反復調(diào)節(jié)電阻箱阻值，當R1＝19.0 Ω時，發(fā)現(xiàn)閉

32、合和打開開關(guān)S2時電壓表指針指示值相同，則電流表的內(nèi)阻RA＝________Ω.若忽略偶然誤差，從理論上分析，實驗測得的電流表內(nèi)阻值________(選填“大于”、“小于”或“等于”)真實值． (2)圖2是測量燈泡電流隨電壓變化的實物電路，請你用筆畫線代替導線完成電路連接(要求在閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑動頭置于最左端)． (3)實驗中，滑動變阻器應選擇________(選填“R4”或“R5”)． [解析]　(1)根據(jù)題意可知，當R1＝19.0 Ω時，S2閉合的情況下，沒有電流通過開關(guān)S2(此時，電阻箱R1、定值電阻R2和R3、電流表構(gòu)成“電橋”)，則有＝(“電橋原理”)，得RA＝＝ Ω＝

33、9.5 Ω.從理論上分析，RA＝是沒有系統(tǒng)誤差的，實驗測得電流表內(nèi)阻值等于真實值．(2)正常工作時燈泡的電阻R0＝ Ω＝6 Ω，電流表改裝后的內(nèi)阻RA0＝ Ω＝5.7 Ω，則R0≈RA0，所以采用電流表外接法；由于要描繪燈泡的伏安特性曲線，燈泡的電壓需要從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓式接法；為保證開關(guān)閉合時，燈泡兩端的電壓最小，燈泡應與滑動變阻器左下接線柱連接．(3)因滑動變阻器采用分壓式接法，為便于調(diào)節(jié)，應選用最大阻值較小的R4. [答案]　(1)9.5　等于　(2)如圖所示　(3)R4 2．(2015·福建卷)某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實驗器材如圖甲所示，

34、現(xiàn)已完成部分導線的連接． (1)實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導線在圖甲實物接線圖中完成余下導線的連接； (2)某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為________A； (3)該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將________只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為________W(保留兩位小數(shù))． [解析]　(1)要求電流表示數(shù)從零開始增大，滑動變阻器應采用分壓式連接．實物圖連接如圖所示． (2)

35、由題圖乙可知，電流表示數(shù)為0.44 A. (3)從圖線中計算出小電珠電阻約為4 Ω，4只并聯(lián)后總電阻接近電源內(nèi)阻，此時它們的總功率最大．四個小電珠并聯(lián)后，當施加相同電壓時其總電流為原來的4倍，只需將橫軸單位長度所表示的電流值變?yōu)?倍．則該圖象即可表示四個小電珠并聯(lián)后的U－I圖象，連接(0,3.00 V)和(3.0 A,0)兩點，則交點就是實際小電珠并聯(lián)后的電壓與電流，P＝UI≈2.25 W. [答案]　(1)圖見解析　(2)0.44 (3)4　2.25(2.22～2.28) 考向四　測定電源的電動勢和內(nèi)阻 [歸納提煉] 實驗設計思路 [熟練強化] 角度一　伏安法測電

36、源電動勢、內(nèi)阻 1．(2017·河北六校聯(lián)考)某實驗小組正在測定一節(jié)新型電池的電動勢和內(nèi)阻，已知該電池的電動勢約為4 V，內(nèi)阻很小，現(xiàn)要選取一個定值電阻R0當作保護電阻，同時還可以等效到電源內(nèi)以增大電源的內(nèi)阻． (1)如果要準確測定R0的阻值，在操作臺上準備了如下實驗器材： A．電壓表V(量程4 V，電阻約為4 kΩ) B．電流表A(量程1 A，內(nèi)阻很小) C．定值電阻R1(阻值約2 Ω) D．定值電阻R2(阻值約10 Ω) E．滑動變阻器R3(0～10 Ω，允許通過的最大電流為1 A) F．開關(guān)S一個，導線若干 根據(jù)上述器材，小組的一位成員，設計了如圖1所示的電路原理圖，所

37、選取的相應器材(電源用待測的新型電池)均標在圖上，應把R1、R2中的________選為待測電阻R0；其實驗電路圖中有什么不妥之處，你認為應該怎樣調(diào)整？________________. (2)為了測量該新型電池的電動勢和內(nèi)阻，試在圖2中將所選器材進行連接(用筆畫線表示導線)．根據(jù)實驗記錄，作出的U－I圖線如圖3所示，從中可以求出待測新型電池的內(nèi)阻與定值電阻的總阻值為________Ω，電池電動勢為________V. [解析]　(1)該新型電池內(nèi)阻很小，要把保護電阻等效到電源內(nèi)阻中去，故應選用阻值較小的定值電阻；定值電阻R1的阻值和電流表的內(nèi)阻都比較小，而R1的電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，

38、故應采用電流表外接法．(2)電路連接時電表的正負接線柱不能接錯，因為新型電池電動勢約為4 V，考慮保護電阻分壓，當滑動變阻器連入電路的阻值達到10 Ω時，電壓表兩端電壓約為3.3 V，滑動變阻器連入電路的阻值為2 Ω時，電流表的電流約為1 A，電壓表和電流表均符合要求；由U－I圖象可讀出電池電動勢為3.85 V，路端電壓為1.50 V時的電流為0.94 A，則r′＝＝ Ω＝2.5 Ω. [答案]　(1)R1　電流表改為外接法 (2)如圖所示　2.5(2.46～2.54均可)　3.85(3.83～3.87均可) 角度二　“電流表＋電阻箱”法測電源電動勢、內(nèi)阻 2．某實驗小組利用如圖甲

39、所示的電路測量電源的電動勢和電壓表的內(nèi)阻，儀器只有一個電阻箱R、電池E、待測電壓表、開關(guān)S和導線若干．連接好電路后將電阻箱的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)；逐漸調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄對應的電壓表示數(shù)U，數(shù)據(jù)如下表． R/(×103 Ω) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 U/V 9.98 5.60 4.35 3.33 2.86 2.38 2.03 1.75 1.67 (1)首先測量電源的電動勢E，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知電源的電動勢近似等于______________，此測量值________(填“大于”、“小于”或“等于”)電源電動勢的真實值． (2)

40、電壓表內(nèi)阻的表達式為RV＝______________.(用E、U和R表示) (3)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖乙的坐標紙中作出－R的關(guān)系圖象，并由圖象求得電源的電動勢為________；電壓表的內(nèi)阻為________________________． [解析]　(1)由于電壓表的內(nèi)阻遠大于電源的內(nèi)阻，所以當電阻箱的阻值為零時，電壓表的示數(shù)近似等于電源電動勢，由表格可知電動勢近似為9.98 V，由于電源的內(nèi)阻確實存在，所以電壓表的示數(shù)與電源電動勢的真實值相比偏?。?2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝U＋R，得RV＝.(3)由E＝U＋R可得＝·R＋，圖象的截距為電動勢的倒數(shù)，所以E＝10 V；圖象的斜率

41、為，可得電壓表的內(nèi)阻為1.6 kΩ. [答案]　(1)9.98 V　小于　(2)　(3)如圖所示　10 V　1.6 kΩ 角度三　“電壓表＋電阻箱”法測電源電動勢、內(nèi)阻 3．某學習小組要測量一電池的電動勢和內(nèi)阻(小于30 Ω)，實驗室提供的器材有：一個滿偏電壓為3 V、內(nèi)阻為3 kΩ的電壓表V1，兩個電阻箱(0～9999.9 Ω)，一個開關(guān)和若干導線． (1)由于電壓表V1量程偏小，首先需將電壓表改裝成量程為9 V的電壓表V2，則電壓表V1應與電阻箱________(填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”)，并將該電阻箱阻值調(diào)為__________________． (2)接著用改裝的電壓表V2對

42、電池的電動勢及內(nèi)阻進行測量，實驗電路如圖1所示，改變電阻箱R的阻值并記錄相應的電壓表V2示數(shù)U，進行相關(guān)計算后將數(shù)據(jù)一并記錄在下表中. 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 R(Ω) 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 U(V) 4.18 5.71 6.44 6.90 7.04 8.00 (V－1) 0.239 0.175 0.155 0.145 0.142 0.125 (Ω－1) 0.050 0.025 0.017 0.013 0.010 0.008 ①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，圖2中已描繪出四個點，請將第3

43、、4兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖2中，并作出－圖線； ②根據(jù)圖線可得電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) [解析]　電壓表擴大量程需串聯(lián)一個電阻R串，則Imax＝＝＝1×10－3 A，R串＝－RV1＝－3×103 Ω＝6000 Ω.由題圖1得U＋r＝E，整理得＝·＋，結(jié)合作出的圖線有＝0.11 V－1，＝ A－1，解得電池的電動勢E＝9.09 V，內(nèi)阻r＝23.6 Ω. [答案]　(1)串聯(lián)　6000 Ω (2)①如圖所示?、?.09　23.6 測電源電動勢、內(nèi)阻的三種方法 (1)用電壓表、電流表、可變電阻(如滑動變阻器)測量．如圖

44、甲所示，測出兩組U、I值就能算出電源的電動勢和內(nèi)阻，當然也能用圖象法處理數(shù)據(jù)．原理公式為E＝U＋Ir. (2)用電流表、電阻箱測量．如圖乙所示，測出兩組I、R值，就能算出電源的電動勢和內(nèi)阻，當然也能用圖象法處理數(shù)據(jù)．原理公式為E＝I(R＋r)． (3)用電壓表、電阻箱測量．如圖丙所示，測出兩組U、R值，就能算出電源的電動勢和內(nèi)阻，當然也能用圖象法處理數(shù)據(jù)．原理公式為E＝U＋r. 高考題型預測——實驗器材的選擇與創(chuàng)新設計 [考點歸納] 器材選取三原則 1．安全性原則：要能夠根據(jù)實驗要求和客觀條件選用合適的儀器，使實驗切實可行，能達到預期目標．另外還要注意測量儀器的量程，電

45、器元件的電流不能超過其允許通過的最大電流等． 2．精確性原則：根據(jù)實驗的需要，選用精度合適的測量工具，但對某個實驗來講，精確程度合適即可，并不是精度越高越好． 3．方便性原則：實驗時需考慮調(diào)節(jié)方便，便于操作，如滑動變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，在二者都能滿足實驗要求的情況下，還要考慮阻值大小對實驗操作是否調(diào)節(jié)方便的問題． [典題示例] (2017·河北名校聯(lián)盟)一待測電阻Rx的阻值約為20 Ω，現(xiàn)要測量其阻值，實驗室提供的器材如下： A．電流表A1(量程150 mA，內(nèi)阻約為60 Ω) B．電流表A2(量程20 mA，內(nèi)阻r2＝30 Ω) C．電壓表V

46、(量程15 V，內(nèi)阻約為3000 Ω) D．定值電阻R01＝10 Ω E．定值電阻R02＝120 Ω F．滑動變阻器R1(3 Ω，2.0 A) G．滑動變阻器R2(500 Ω，0.5 A) H．電源，電動勢E＝4 V(內(nèi)阻不計) I．開關(guān)S及導線若干 (1)為了使電表調(diào)節(jié)范圍較大，測量準確，測量時電表讀數(shù)不得小于其量程的，請從所給的器材中選擇合適的實驗器材______________(用器材前對應的字母序號填寫)． (2)根據(jù)你選擇的實驗器材，請你在虛線框內(nèi)畫出測量Rx的最佳實驗電路圖并標明元件符號． (3)待測電阻阻值的表達式為Rx＝________，式中未知量

47、符號的物理意義為__________________________________． [審題指導] 第一步　讀題干—提信息 題干 信息 1)A2內(nèi)阻r2＝30 Ω 可改裝成電壓表 2)電壓表量程15 V 量程過大不可用 3)為了使電表調(diào)節(jié)范圍較大，測量準確 滑動變阻器用分壓式接法 第二步　審程序—順思路 [解析]　因測量時要使電表調(diào)節(jié)范圍較大，測量準確，所以滑動變阻器要用分壓式接法，選用小阻值的R1； 電源電動勢為4 V，電壓表的量程為15 V，量程太大不可用，因電流表A2的內(nèi)阻已知且題中給出了定值電阻，所以可用電流表A2與定值電阻R02串聯(lián)充當電壓表(量程

48、為3 V)使用，此時通過待測電阻的最大電流不超過I＝150 mA，電流表A1可直接測電流．電路如圖所示，此時通過被測電阻的電流為I＝I1－I2，被測電阻兩端的電壓為U＝I2(R02＋r2)，根據(jù)歐姆定律，被測電阻的阻值為Rx＝. [答案]　(1)ABEFHI　(2)見解析　(3)　I1、I2分別為電流表A1、A2的示數(shù) 定值電阻的五大功能 (1)保護電學元件，使通過元件的電流不會過大，避免損壞元件． (2)與其他元件組合成混聯(lián)電路，利用串、并聯(lián)電路的特點列式求待測電阻阻值． (3)改裝功能：大阻值定值電阻與小量程電流表串聯(lián)改裝成大量程電壓表；小阻值定值電阻與小量程電流表并聯(lián)改裝成

49、大量程電流表；大阻值定值電阻與小量程電壓表串聯(lián)改裝成大量程電壓表． (4)小阻值定值電阻與電源串聯(lián)，等效擴大電源內(nèi)阻，減小測量電源內(nèi)阻的誤差． (5)與其他元件搭配組合，通過開關(guān)控制以便于構(gòu)成兩個不同的電路，測兩次電流、電壓值，列出關(guān)系式求得未知量． [預測題組] 現(xiàn)有一塊靈敏電流計A1，量程為200 μA，內(nèi)阻約為1 kΩ，要精確測出其內(nèi)阻Rg，提供的器材有： 電流表A2(量程為1 mA，內(nèi)阻r＝50 Ω)； 滑動變阻器R(阻值范圍為0～30 Ω)； 定值電阻R1(阻值R1＝100 Ω)； 定值電阻R2(阻值R2＝3 kΩ)； 電源E(電動勢約為4.5 V，內(nèi)阻很小)；

50、 單刀單擲開關(guān)S一個，導線若干． (1)請利用上述所有器材，設計出合理的、便于多次測量的實驗電路圖，并保證各電表的示數(shù)超過其量程的，將電路圖畫在題中的虛線框中． (2)在所測量的數(shù)據(jù)中選一組，用測量量和已知量來計算A1表的內(nèi)阻，表達式為Rg＝________，表達式中各符號表示的意義是____________________________________________________________ ___________________________________________________________. [解析]　本題考查電學實驗，電流表內(nèi)阻的測量．首先對于控制電路，被測電阻大約為1000 Ω，而滑動變阻器最大值只有30 Ω，則應采用分壓式接法．測A1兩端的電壓，因沒有提供電壓表，可以把A2改裝成電壓表，但其量程又太小，可用一個電阻串聯(lián)，放大其測電壓的量程，因A1的最大電壓值只有0.2 V，則只要把R1與A2串聯(lián)即可滿足要求．又由于A1兩端電壓太低，可以再串一個電阻R2來增大電壓，從而使滑動變阻器的范圍大些．其設計圖如圖所示．(2)閉合電路歐姆定律可知Rg＝，I1、I2分別表示A1、A2的示數(shù)，r表示電流表A2的內(nèi)阻． [答案]　(1)如圖所示 (2)　I2表示A2表的示數(shù)，I1表示A1表的示數(shù) 32