（新課標）2020版高考物理大二輪復習 專題七 物理實驗 第二講 電學實驗教學案

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1、第二講　電學實驗 [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表示數(shù)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 實驗方案 伏阻法 安阻法 實驗原理 E＝U＋r

2、 E＝IR＋Ir 實驗電路 數(shù)據(jù)處理 計算法 由 解得E、r 由 解得E、r 數(shù)據(jù)處理 圖像法 原理：＝· ＋ 原理：＝·R＋ 原理：R＝E·－r 誤差來源 電壓表的分流 E測r真 (4)多用電表歐姆擋使用步驟及方法 熱點考向一　基本儀器的使用和讀數(shù) 【典例】　(2019·江西臨川模擬)(1)用如圖所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關(guān)K和兩個部件S、T.請根據(jù)下列步驟完成電阻測量： ①旋動部件________，使指針對準電流的“0”刻線． ②將K旋轉(zhuǎn)到電阻

3、擋“×100”的位置． ③將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件________，使指針對準電阻的________(選填“0刻線”或“∞刻線”)． ④將兩表筆分別與待測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小．為了得到比較準確的測量結(jié)果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按________的順序進行操作，再完成讀數(shù)測量． A．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1 k”的位置 B．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置 C．將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接 D．將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進行校準 (2)如圖所示為多用電表的表盤，測電阻時，若用的是“×100”擋，則圖示的電阻值為_____

4、___Ω；測直流電流時，用的是0～100 mA的量程，此時圖示的電流值為________mA；測直流電壓時，用的是0～50 V量程，此時圖示的電壓值為________V. [思路引領(lǐng)]　歐姆表測量前先機械調(diào)零，再歐姆調(diào)零．電流表、電壓表讀數(shù)要注意最小分度值． [解析]　(1)①機械調(diào)零應旋動S，使指針對準電流的“0”刻線．③歐姆調(diào)零應旋動T，使表筆短接時指針對準電阻的“0”刻線．④指針偏轉(zhuǎn)角度小，說明待測電阻大，所選倍率偏小，應改選更大的倍率，選好新的倍率后，需對多用電表重新進行歐姆調(diào)零，然后再測電阻，所以應按ADC順序操作． (2)歐姆表讀數(shù)＝刻度盤讀數(shù)×倍率＝17.0×100 Ω

5、＝1700 Ω；選用量程為0～100 mA的電流擋時，讀數(shù)可選取中間第二排刻度，由圖可知，此時的電流值為47 mA；選用量程為0～50 V的電壓擋，讀數(shù)選取中間第二排刻度，由圖可知，此時的電壓值為23.5 V. [答案]　(1)①S　③T　0刻線　④ADC　(2)1700　47　23.5 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)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

6、選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋． 遷移一　電流表及電壓表的讀數(shù) 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. [答案]　(1)1.90　(2)9.5　(3)0.80　(4)0.16 遷移二　多用電表的讀數(shù)問題 2．如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

7、針如圖所示，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

8、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1

9、0 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(152～154都正確)　(3)6.1 多用電表歐姆擋的表盤的刻度不均勻，指針在“0 Ω”附近和“∞”附近誤差很大，指針在表盤中央附近誤差最小，所以測量時一定要選擇合適的倍率，盡可能使指針指到表盤中央附近. 熱點考向二　以測電阻為核心的實驗 【典例】　(2019·江蘇卷)某同學測量一段長度已知的電阻絲的電阻率．實驗操作如下： (

10、1)螺旋測微器如下圖甲所示．在測量電阻絲直徑時，先將電阻絲輕輕地夾在測砧與測微螺桿之間，再旋動________(選填“A”“B”或“C”)，直到聽見“喀喀”的聲音，以保證壓力適當，同時防止螺旋測微器的損壞． (2)選擇電阻絲的________(選填“同一”或“不同”)位置進行多次測量，取其平均值作為電阻絲的直徑． (3)乙圖中Rx為待測電阻絲．請用筆畫線代替導線，將滑動變阻器接入丙圖實物電路中的正確位置． (4)為測量Rx，利用乙圖所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器測得5組電壓U1和電流I1的值，作出的U1－I1關(guān)系圖像如下圖丁所示．接著，將電壓表改接在a、b兩端，測得5組電壓U2和電流

11、I2的值，數(shù)據(jù)見下表： U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出U2－I2圖像． (5)由此，可求得電阻絲的Rx＝________Ω.根據(jù)電阻定律可得到電阻絲的電阻率． [思路引領(lǐng)]　可根據(jù)U－I圖像的斜率分別求出R0＋Rx＋RA和R0＋RA. [解析]　(1)A起固定作用，便于讀數(shù)；B為粗調(diào)，調(diào)節(jié)B使電阻絲與測微螺桿、測砧剛好接觸；然后調(diào)節(jié)C，C起微調(diào)作用．(2)電阻絲電阻R＝ρ，測量一段電阻絲的電阻，S為這段電阻絲的橫截面積，而不是某位置處

12、的橫截面積，故應在不同位置進行多次測量，取平均值作為電阻絲的直徑以減小誤差．(4)把U2和I2的數(shù)據(jù)在方格紙中描點連線，如答圖2所示．(5)結(jié)合題圖丁中圖線的斜率可知R0＋Rx＋RA＝49.0 Ω，R0＋RA＝25.5 Ω，解得Rx＝23.5 Ω. [答案]　(1)C　(2)不同　(3)如圖1所示　(4)如圖2所示　(5)23.5(23.0～24.0都算對) 常見測電阻的三種方法 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圖像，利用圖線的斜率求出Rx. 2．等效替代法測電阻

13、 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．半偏法測電阻 (1)用半偏法測電流表內(nèi)阻，如圖所示，電阻箱應和電流表并聯(lián)，然后與滑動變阻器串聯(lián)，R測R真． 遷移一　半偏法測電流表內(nèi)阻 1．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

14、kΩ.為使rg的測量值盡量準確，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

15、．(請按合理的實驗順序，選填下列步驟前的字母) 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．

16、 [解析]　(1)利用半偏法測量電流計的內(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)電源的路端電壓近似等于電源電動勢，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

17、(b)；第二步，調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流計滿偏(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)． (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

18、)串　19.7 遷移二　等效法測電阻 2．某同學想用如圖甲所示的實驗電路，測量未知電阻Rx的阻值、電流表A的內(nèi)阻和電源(內(nèi)阻忽略不計)的電動勢，實驗過程中電流表的讀數(shù)始終符合實驗要求． (1)為了測量未知電阻Rx的阻值，他在閉合開關(guān)之前應該將兩個電阻箱的阻值調(diào)至________(填“最大”或“最小”)，然后閉合開關(guān)K1，將開關(guān)K2撥至1位置，調(diào)節(jié)R2使電流表A有明顯讀數(shù)I0；接著將開關(guān)K2撥至2位置．保持R2不變，調(diào)節(jié)R1，當調(diào)節(jié)R1＝34.2 Ω時，電流表A讀數(shù)仍為I0，則該未知電阻的阻值Rx＝________Ω. (2)為了測量電流表A的內(nèi)阻RA和電源(內(nèi)阻忽略不計)的電動勢E

19、，他將R1的阻值調(diào)到1.5 Ω，R2調(diào)到最大，將開關(guān)K2調(diào)至2位置，閉合開關(guān)K1；然后多次調(diào)節(jié)R2，并在表格中記錄下了各次R2的阻值和對應電流表A的讀數(shù)I；最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，他畫出了如圖乙所示的圖像；利用圖像中的數(shù)據(jù)可求得，電流表A的內(nèi)阻RA＝________________________________________________________________________Ω，電源(內(nèi)阻忽略不計)的電動勢E＝________V. [解析]　(1)為了保證電路中用電器的安全，在閉合開關(guān)之前應該將兩個電阻箱的阻值調(diào)至最大，使電路中的電流較小，不會燒壞電流表；由于兩次操作電路中電流相

20、等，說明兩次操作電路中的總電阻也相等，故Rx＝34.2 Ω. (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知E＝I(R2＋RA＋R1)，解得＝＋，結(jié)合－R2圖像的斜率和截距可得E＝4 V，RA＝0.5 Ω. [答案]　(1)最大　34.2　(2)0.5　4 遷移三　電橋法測電阻 3．(2019·黑龍江三市調(diào)研)(1)如圖甲所示為某同學在實驗室設(shè)計的一電路圖，其中R1、R2、R3為定值電阻，R4為一電阻箱，G是一靈敏電流表(零刻度在表盤的中央)．閉合開關(guān)，當R4調(diào)節(jié)到某一值時，發(fā)現(xiàn)靈敏電流表的示數(shù)為零．則此時關(guān)于四個電阻阻值的關(guān)系正確的是________． A．R1＋R3＝R2＋R4 B．R1＋

21、R4＝R2＋R3 C．R1R4＝R2R3 D．R1R3＝R2R4 (2)受上述實驗的啟發(fā)，這位同學又設(shè)計了一測量未知電阻阻值的實驗．實驗所需器材是：待測電阻R待測、一直流電源(電動勢E＝3 V)、電阻箱R(阻值范圍是0～999.9 Ω)、一小白熾燈泡(耐壓值較高，可用來作指示燈)、一均勻但長度未知的直電阻絲AB(電阻絲上有一個帶有絕緣柄的小金屬線夾，線夾和電阻絲接觸良好，且線夾可在電阻絲上自由滑動)、比電阻絲稍長的毫米刻度尺一把、開關(guān)一個、導線若干． a．根據(jù)題意，請用線段代替導線把圖乙中電路連接完整． b．把線夾夾在電阻絲離A端較近的位置上，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱，使得小燈泡不

22、亮，記錄電阻箱此時的阻值R1，用刻度尺測量此時A到線夾的距離x1. c．把線夾向右移動，重復上述步驟，分別測量并記錄多組R、x數(shù)據(jù)(不少于六組)． d．把測得的數(shù)據(jù)在平面直角坐標系中描繪出來，為了較直觀地體現(xiàn)出變量之間的關(guān)系，要作出一線性圖像，如果圖像的縱坐標是電阻箱接入電路的電阻R，則橫坐標應該是________． e．根據(jù)上一步驟，作出的圖像在縱軸上的截距的絕對值為R0，圖像的斜率為k，則可求得R待測＝________；電阻絲的總長度L＝________. f．下列措施能進一步提高上述實驗準確性的是________． A．電阻箱應改換成阻值較大的滑動變阻器 B．小白熾燈泡應改換

23、成指針式毫伏表 C．直接用歐姆表來測量待測電阻會更準確、快捷 D．用刻度尺測長度時，要多次測量求平均值 [解析]　(1)由題知靈敏電流表示數(shù)為零，則φM＝φN，故UR1＝UR3，流過R1、R3的電流分別用I1、I3表示，由歐姆定律有I1＝、I3＝，又I1(R1＋R2)＝I3(R3＋R4)，聯(lián)立得R1R4＝R2R3，選項C正確． (2)a.連接電路如圖所示． d、e.設(shè)電阻絲單位長度阻值為r，則左邊電阻絲阻值為xr，右邊電阻絲的阻值為(L－x)r，由電橋平衡特點得xr·R＝(L－x)rR待測，整理得R＝R待測L－R待測，為保證圖像是線性的，若縱坐標是R，則橫坐標應該是，因為作出的圖

24、像在縱軸上的截距的絕對值為R0，可知R待測＝R0，L＝＝. f．滑動變阻器接入電路的阻值讀不出來，故A項錯誤；電橋是否平衡，通過小燈泡是否發(fā)光來判斷，如果不發(fā)光就說明電路已經(jīng)達到平衡，小燈泡的發(fā)光效果與通過的電流有關(guān)系，電流越小，發(fā)光越弱，但有微弱電流時，可能人眼看不到小燈泡發(fā)光，改換成指針式毫伏表，能更直觀判斷電橋是否平衡，故B項正確；用歐姆表來測量電阻，因刻度不均勻使讀數(shù)誤差太大，所以精確測量電阻時，不能用歐姆表，故C項錯誤；用刻度尺測長度時，多次測量求平均值，可以減少偶然誤差，故D項正確． [答案]　(1)C　(2)a.見解析圖　d.　e．R0　　f．BD 最獨特的測量方法——

25、電橋法測電阻 在電阻的測量方法中，有一種很獨特的測量方法，那就是電橋法．其測量電路如圖所示，實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3，當A、B兩點的電勢相等時，R1和R3兩端的電壓相等，設(shè)為U1，同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設(shè)為U2. 根據(jù)歐姆定律有：＝，＝，由以上兩式解得：R1Rx＝R2R3，這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件可求出被測電阻Rx的阻值. 熱點考向三　以測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的實驗 【典例】　(2018·江蘇卷)一同學測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻． (1)如圖1所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路．請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處．

26、(2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計算的數(shù)據(jù)見下表： R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A－1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作出R－關(guān)系圖像．由圖像可計算出該干電池的電動勢為________V；內(nèi)阻為________Ω. (3)為了得到更準確的測量結(jié)果，在測出上述數(shù)據(jù)后，該同學將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端．調(diào)節(jié)電阻箱，當電流表的示數(shù)為0.33 A時，電壓表的指針位置如圖2所示，則該干電池的電動勢應為____

27、____________________________________________________________________V；內(nèi)阻應為________Ω. [思路引領(lǐng)]　(1)利用閉合電路歐姆定律E＝I(R＋r)變化成R＝E－r，結(jié)合R－圖像分析是解題關(guān)鍵．(2)考慮到電流表內(nèi)阻，利用閉合電路歐姆定律得E＝I(R＋r＋RA)，則R＝E－(r＋RA)． [解析]　(1)在連接電路前，首先要斷開開關(guān)，電路中串聯(lián)的電阻箱阻值要調(diào)節(jié)到最大，所以操作中存在的不足之處是：①開關(guān)未斷開；②電阻箱阻值為零．(2)根據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)，利用描點法先在坐標圖中畫出數(shù)據(jù)點，然后用直尺過盡可能多的

28、點畫出傾斜的直線，如圖所示．對題圖1，利用閉合電路歐姆定律，可得E＝I(R＋r)，變化成R＝E·－r，對照作出的R－圖像，可知R－圖像的斜率等于電池的電動勢，可得E＝1.4 V；R－圖像在縱軸的截距的絕對值等于電池的內(nèi)阻，可得r＝1.2 Ω.(3)根據(jù)電壓表的讀數(shù)規(guī)則，題圖2中電壓表讀數(shù)U＝66 mV，由題述知I＝0.33 A，根據(jù)歐姆定律可得電流表內(nèi)阻RA＝＝0.2 Ω.對題圖1，考慮到電流表內(nèi)阻，利用閉合電路歐姆定律，可得E＝I(R＋r＋RA)，變化成R＝E·－(r＋RA)，對照作出的R－圖像，可知R－圖像的斜率等于電池的電動勢，可得E＝1.4 V；R－圖像在縱軸的截距的絕對值等于電池的內(nèi)

29、阻與電流表內(nèi)阻之和，可得電池的內(nèi)阻為1.0 Ω. [答案]　(1)①開關(guān)未斷開；②電阻箱阻值為零．(2)如圖所示　1.4(1.30～1.44都算對)　1.2(1.0～1.4都算對)　(3)1.4(結(jié)果與(2)問第一個空格一致)　1.0(結(jié)果比(2)問第二個空格小0.2) 測量電源電動勢和內(nèi)阻的三個常用方案 方案 伏安法 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋Ir E＝U＋r E＝IR＋Ir 電路圖 關(guān)系式 U＝E－Ir ＝＋ ＝＋ 圖像 縱軸截距：E 斜率大?。簉 縱軸截距： 斜率： 縱軸截距： 斜率： 誤差 分析

30、E測r真 E測r真 遷移一　利用伏安法測定電源電動勢和內(nèi)阻 1．(2019·哈爾濱三中模擬)某實驗小組正在測定一節(jié)新型電池的電動勢(約為3 V)和內(nèi)阻，現(xiàn)要選取一個定值電阻R0當作保護電阻． (1)首先為了準確測量定值電阻R0的阻值，在操作臺上準備了如下實驗器材： A．電壓表V(量程為0～3 V，電阻約為4 kΩ) B．電流表A1(量程為0～1 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω) C．電流表A2(量程為0～3 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω) D．定值電阻R0(阻值約為3 Ω) E．滑動變阻器R(0～1

31、0 Ω) F．開關(guān)S一個，導線若干 上述器材中，在測量R0阻值時應選擇________(填器材前面的序號)為電流表，其實驗電路圖應選圖甲中的________________________________________________________________________(填圖號)，經(jīng)測量定值電阻R0的阻值為2.8 Ω. (2)之后為了測量該新型電池的電動勢和內(nèi)阻，設(shè)計了如下實驗，完成圖乙中實驗器材的連接． (3)根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作出U－I圖線如圖丙所示，根據(jù)圖丙可以求出待測新型電池的內(nèi)阻為________Ω，電池電動勢為________V．(保留兩位有效數(shù)字)

32、 [解析]　(1)新型電池的電動勢約為3 V，定值電阻R0的阻值約為3 Ω，則通過定值電阻R0的最大電流約為1 A，故在測量R0的阻值時應選擇電流表A1；由于電壓表內(nèi)阻遠大于R0的阻值，故電流表采用外接的方法，即圖(a)所示． (2)如圖所示． (3)由電路圖可得U＝E－I(R0＋r)，則在U－I圖線中，圖線斜率的絕對值表示定值電阻和電源內(nèi)阻之和，即R0＋r＝＝3.75 Ω，所以電源的內(nèi)阻r＝0.95 Ω，由圖像可知，I＝0.1 A時，有U＝2.5 V，代入U＝E－I(R0＋r)得到E＝2.9 V. [答案]　(1)B　(a)　(2)見解析圖　(3)0.95　2.9 遷移二　利用電

33、壓表和電阻箱測定電源電動勢和內(nèi)阻 2．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)

34、 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、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)

35、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 測量電源電動勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律，處理實驗數(shù)據(jù)一般采用圖像法．求解電源電動勢和內(nèi)阻的一般方法是根據(jù)設(shè)計的電路，利用閉合電路歐姆定律列出相關(guān)方程，并將方程變化成與圖像相符的形式，再根據(jù)圖像的斜率和截距的物理意義得出電源電動勢

36、和內(nèi)阻. 高考熱點題型突破——電學實驗的創(chuàng)新設(shè)計與器材選擇 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，能達到預期目的．另外還要注意測量儀器的量程，尤其電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． 【典例】　(2019·河

37、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(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(0～3 Ω，2.0 A) G．滑動變阻器R2(0～500 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____

38、__________(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 A2內(nèi)阻r2＝30 Ω 可改裝成電壓表 電壓表量程15 V 量程過大不可用 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，所以滑動變阻器要用分壓

39、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．

40、 (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. 1．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＝5

41、0 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)； 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(shè)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_______________________________________________________________

42、_________________________________________________________________________________. [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(shè)計圖如圖所示．(

43、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) 2．(2019·江西省紅色七校)某學習小組進行精確測量電阻Rx的阻值的實驗，有下列器材供選用． A．待測電阻Rx(約300 Ω) B．電壓表V(3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) C．電流表A1(10 mA，內(nèi)阻約10 Ω) D．電流表A2(20 mA，內(nèi)阻約5 Ω) E．滑動變阻器R1(0～20 Ω，額定電流2 A) F．滑動變阻器R2(0～2000 Ω，額定電流0.5 A) G．直流電源E(3 V，內(nèi)阻約1

44、 Ω) H．開關(guān)、導線若干 (1)甲同學根據(jù)以上器材設(shè)計了用伏安法測量電阻的電路，并能滿足Rx兩端電壓從零開始變化并進行多次測量．則電流表應選擇________(填“A1”或“A2”)；滑動變阻器應選擇________(填“R1”或“R2”)；請在虛線框中幫甲同學畫出實驗電路原理圖． (2)乙同學經(jīng)過反復思考，利用所給器材設(shè)計出了如圖所示的測量電路，具體操作如下： ①按圖連接好實驗電路，閉合開關(guān)S1前調(diào)節(jié)滑動變阻器R1、R2的滑片至適當位置； ②閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1、R2的滑片，使電流表A1的示數(shù)恰好為電流表A2的示數(shù)的一半； ③閉合開關(guān)S2并保持

45、滑動變阻器R2的滑片位置不變，讀出電壓表V和電流表A1的示數(shù)，分別記為U、I； ④待測電阻的阻值Rx＝________，比較甲、乙兩同學測量電阻Rx的方法，你認為哪個同學的方法更有利于減小系統(tǒng)誤差？________(填“甲”或“乙”)同學的． [解析]　(1)通過待測電阻的最大電流約為Imax＝ A＝10 mA，電流表應選擇A1；實驗要求電壓從零開始變化，則滑動變阻器應采用分壓接法，為方便實驗操作，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器R1；由R>RA1RV，可知電流表應采用內(nèi)接法．(2)④由實驗步驟②可知，通過R2與Rx的電流相等，則兩支路電阻相等，由實驗步驟③可知，電壓表測待測電阻兩端電壓，由

46、于兩并聯(lián)支路電阻相等，則通過它們的電流相等，由實驗原理可知，通過待測電阻的電流等于電流表A1的示數(shù)I，則待測電阻的阻值Rx＝；由兩種實驗方案的實驗原理可知，甲同學的實驗中電流表的內(nèi)阻對實驗結(jié)果有影響，而乙同學的方法消除了電流表內(nèi)阻的影響，測量值與真實值相等． [答案]　(1)A1　R1　如圖所示　(2)④　乙 專題強化訓練(十六) 1．(2019·湖南湘東六校聯(lián)考)某同學想用半偏法測定一塊精度很高的電壓表V(量程為0～3 V，內(nèi)阻約為20 kΩ)的內(nèi)阻，并將其改裝成歐姆表，現(xiàn)有器材如下： A．直流電源E(電動勢為4 V，內(nèi)阻不計)； B．電阻箱R(最大阻值為99999.9 Ω

47、)； C．滑動變阻器R1(最大阻值為10 kΩ)； D．滑動變阻器R2(最大阻值為5 Ω)； E．開關(guān)、導線若干． (1)圖甲虛線框內(nèi)為該同學設(shè)計的部分測量電路，請你補畫完整，滑動變阻器應選擇________． (2)根據(jù)設(shè)計的電路圖，連接好實驗電路，進行實驗操作，請你補充完善下面的操作步驟．首先閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表指針達到滿偏；保持________不變，斷開開關(guān)________(選填“S1”或“S2”)，調(diào)節(jié)________的阻值，使電壓表指針達到半偏，讀取并記錄此時電阻箱的阻值R0，則電壓表的內(nèi)阻RV＝________. (3)實驗測得電壓表的

48、內(nèi)阻為24 kΩ，該同學選用上述電源E及另一個滑動變阻器將電壓表改裝為歐姆表，若將如圖乙所示的電壓表表盤上的電壓刻度換成電阻刻度，則電壓表表盤上2 V處對應的電阻值為________kΩ. [解析]　(1)由圖甲可知，滑動變阻器采用分壓式接法，因此選擇阻值較小的R2. (2)根據(jù)實驗原理可知，當電阻箱短接時，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的位置，使得電壓表指針滿偏，然后把電阻箱接入電路中，保持滑動變阻器的滑片位置不變，則并聯(lián)部分分得電壓幾乎不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使得電壓表指針半偏，則電阻箱的阻值即為電壓表的內(nèi)阻，即RV＝R0. (3)由題意可知·RV＝3 V，·RV＝2 V，聯(lián)立解得Rx＝16

49、 kΩ. [答案]　(1)見解析圖　R2　(2)滑動變阻器滑片位置　S2　R　R0　(3)16 2．(2019·吉林長春質(zhì)檢)某同學設(shè)計了圖甲的電路來測量一電源的電動勢和內(nèi)阻，待測電源電動勢約為2 V，內(nèi)阻約為幾歐姆，R為阻值0～10 Ω的滑動變阻器，R0為阻值990 Ω的定值電阻，X、Y為兩個電流表，實驗室有以下幾個電流表： A1：量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω A2：量程0～3 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω A3：量程0～20 mA，內(nèi)阻為1 Ω A4：量程0～2 mA，內(nèi)阻為10 Ω (1)為了較準確地測量電源的電動勢和內(nèi)阻，則X應該選擇________，Y應該選擇_

50、_______． (2)實驗中，調(diào)節(jié)滑動變阻器，得到多組X、Y的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)畫出X－Y的圖像如圖乙所示，則根據(jù)圖像計算可知，電源電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω(計算結(jié)果均保留兩位小數(shù))． [解析]　(1)據(jù)題意，X、Y是兩只電流表，故實驗原理是將X改裝成電壓表后，配合電流表Y采用伏安法測電源的電動勢和內(nèi)阻．根據(jù)電源電動勢約2 V和R0的阻值為990 Ω，可知R0應與A4串聯(lián)，即X應選A4.再根據(jù)圖乙可知電路中最大電流約為0.35 A，故Y應選A1.(2)因改裝后的電壓表U＝IX(RA4＋R0)，由閉合電路歐姆定律有U＝E－IYr，聯(lián)立結(jié)合題圖乙，當Y的電流為0時，可

51、得E＝1.85 V，當Y的電流為0.30 A時，X的電流為1.55 mA，U＝1.55 V，可得r＝1.00 Ω. [答案]　(1)A4　A1　(2)1.85　1.00 3．(2019·天津卷)現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率． (1)某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)是________________________________________________________________________mm. (2)利用下列器材設(shè)計一個電路，盡量準確地測量一段金屬絲的電阻．這段金屬絲的電阻Rx約為100 Ω，畫出實驗電路圖，并標明器材代號． 電源E(電動勢10

52、V，內(nèi)阻約為10 Ω) 電流表A1(量程0～250 mA，內(nèi)阻R1＝5 Ω) 電流表A2(量程0～300 mA，內(nèi)阻約為5 Ω) 滑動變阻器R(最大阻值10 Ω，額定電流2 A) 開關(guān)S及導線若干 (3)某同學設(shè)計方案正確，測量得到電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，則這段金屬絲電阻的計算式Rx＝________.從設(shè)計原理看，其測量值與真實值相比________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)． [解析]　(1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知，該金屬絲的直徑應為0 mm＋20.0×0.01 mm＝0.200 mm；(2)對提供的實驗器材分析可知，由于滑動變阻器的總電阻比

53、待測電阻的阻值小得多，因此滑動變阻器應采用分壓接法，由于沒有提供電壓表，因此可以用內(nèi)阻已知的電流表充當電壓表，即將A1作為電壓表，由于A1的內(nèi)阻已知，因此A2應采用外接法；(3)由電路圖可知，Rx＝，由于A1的內(nèi)阻已知，因此該實驗不存在系統(tǒng)誤差，因此測量值與真實值相等． [答案]　(1)0.200(0.196～0.204均可)　(2)如圖 (3)　相等 4．(2019·廣東六校聯(lián)考)為了測量電阻值約為4 Ω的未知電阻的準確阻值，實驗室提供了如下的實驗器材： 兩個內(nèi)阻均為r＝100 Ω、滿偏電流均為Ig＝1 mA的電流計?； 定值電阻R1＝29900 Ω、R2＝2900 Ω、R3＝

54、 Ω、R4＝ Ω； 最大阻值為5 Ω的滑動變阻器R5； 最大阻值為20 Ω的滑動變阻器R6； 內(nèi)阻可忽略的電源，電動勢E＝3 V； 開關(guān)一只，導線若干． 其中設(shè)計的部分測量電路如虛線框中的電路所示，請回答下列問題： (1)為了減小實驗誤差，定值電阻A應選用________，定值電阻B應選用________； (2)為了測量多組實驗數(shù)據(jù)，要求測量電路兩端電壓從零開始調(diào)節(jié)，則滑動變阻器應選用________，并在虛線框中將電路補充完整； (3)在反復調(diào)節(jié)滑動變阻器的過程中，發(fā)現(xiàn)兩電流計的示數(shù)總是相同，由此可知該待測電阻的阻值應為______________________．

55、[解析]　(1)定值電阻A與電流計?串聯(lián)相當于電壓表，又由于電源的電動勢為3 V，則由電壓表的改裝原理可知RA＝－r＝ Ω＝2900 Ω，故定值電阻A應選用R2，由題意可知流過待測電阻的最大電流值約為I＝ A＝0.75 A，定值電阻B與電流計?并聯(lián)相當于電流表，則由電流表的改裝原理可知RB＝＝ Ω＝ Ω，故定值電阻B應選用R3. (2)由于要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器應采用分壓式接法，滑動變阻器應選用最大阻值較小的R5，補全的電路如圖所示． (3)當兩電流計的示數(shù)相同時，設(shè)電流計的示數(shù)為I′，則由串、并聯(lián)電路的特點可知，通過待測電阻的電流與通過電阻B的電流相同，根據(jù)歐姆定律得＝，

56、整理可得待測電阻的阻值為Rx＝＝＝4 Ω. [答案]　(1)R2　R3　(2)R5　見解析圖　(3)4 Ω 5．(2019·鄭州市高中畢業(yè)班第一次質(zhì)量預測)某同學利用以下器材測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗原理如圖甲所示． 電壓表V：(量程3 V，內(nèi)阻約為RV＝10 kΩ) 電流表G：(量程3 mA，內(nèi)阻Rg＝100 Ω) 滑動變阻器R：(阻值范圍0～10 Ω，額定電流2 A) 定值電阻R0＝0.5 Ω 開關(guān)S和導線若干 (1)該同學將電流表G與定值電阻R0并聯(lián)，實際上是進行了電表的改裝，則他改裝后的電流表對應的量程是________A(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)． (2)

57、該同學利用上述實驗原理圖進行實驗測得多組數(shù)據(jù)，以電流表G的讀數(shù)I為橫軸，以電壓表V的讀數(shù)U為縱軸，繪出了如圖乙所示的圖線，根據(jù)圖線可求出干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果均保留兩位小數(shù)) (3)這樣測得的電動勢________，內(nèi)阻________．(填“偏大”“偏小”或“不變”) [解析]　(1)當電流表G的指針達到滿偏時，定值電阻R0中的電流IR0＝＝0.6 A，改裝后的電流表對應的量程為Im＝Ig＋IR0＝3 mA＋0.6 A＝0.603 A≈0.6 A．(2)電流表改裝后其量程擴大了200倍，即電路中的總電流是電流表讀數(shù)的200倍，由閉合電路歐姆定律有E＝U＋200Ir，對照圖乙，變換為U＝E－200r·I，圖線在縱軸的截距等于干電池的電動勢，E＝1.48 V，圖線的斜率的絕對值為200r＝ Ω，解得內(nèi)阻r＝0.84 Ω.(3)由于電壓表不是理想電表，則實際通過電池的電流大于改裝后電流表的讀數(shù)，可知測得的電動勢偏小，內(nèi)阻偏?。? [答案]　(1)0.6　(2)1.48(1.47～1.49均可)　0.84(0.76～0.90均可)　(3)偏小　偏小 28