2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 實(shí)驗(yàn)8 測(cè)定金屬絲的電阻率 第9章 第2節(jié)練習(xí)（含解析）

實(shí)驗(yàn)八測(cè)定金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 落實(shí)基礎(chǔ)·提煉精髓* 注意事項(xiàng)1.螺旋測(cè)微器的使用(1)測(cè)量前須校對(duì)零點(diǎn).(2)測(cè)量時(shí),當(dāng)測(cè)微螺桿將要接觸被測(cè)物體時(shí),要改用微調(diào)旋鈕.(3)螺旋測(cè)微器應(yīng)估讀一位,即以mm作單位,應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后面第三位.(4)方法:固定刻度數(shù)mm+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01 mm.2.游標(biāo)卡尺及讀數(shù)(1)看清精確度:10分度、20分度、50分度的精度分別為0.1,0.05,0.02.(2)主尺上標(biāo)識(shí)的1,2,3等數(shù)字單位是厘米,最小刻度是1 mm.(3)讀數(shù)方法(mm):主尺刻度數(shù)(mm)+游標(biāo)尺與主尺刻度的對(duì)齊數(shù)×精度.例如讀數(shù)為(50+4×0.05) mm=50.20 mm.3.電流表和電壓表的讀數(shù)(1)若刻度盤(pán)上每一小格為:1,0.1,0.01,時(shí),需估讀到最小刻度值的下一位.(2)若刻度盤(pán)上每一小格為:2,0.2,0.02,5,0.5,0.05,時(shí),只需估讀到最小刻度值的位數(shù).4.伏安法測(cè)電阻的電路選擇Rx<時(shí),用電流表外接法;Rx>時(shí),用電流表內(nèi)接法.5.測(cè)定金屬的電阻率(1)先測(cè)直徑,再連電路.應(yīng)該把所測(cè)量的待測(cè)金屬絲的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度接入電路.(2)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小,應(yīng)采用電流表外接法.(3)開(kāi)關(guān)S閉合前,滑動(dòng)變阻器的阻值要調(diào)至最大.(4)電流不宜太大(電流表用00.6 A量程),通電時(shí)間不宜太長(zhǎng),以免金屬絲溫度升高,導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變大.誤差分析1.測(cè)量金屬絲直徑、長(zhǎng)度以及電流、電壓帶來(lái)誤差.2.電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響,因?yàn)殡娏鞅硗饨?所以Rx測(cè)<Rx真,由Rx=,知測(cè)<真.3.通電電流過(guò)大,時(shí)間過(guò)長(zhǎng),致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化帶來(lái)誤差.命題研析 突破常規(guī)·注重創(chuàng)新命題點(diǎn)一常規(guī)實(shí)驗(yàn)【典例1】 某實(shí)驗(yàn)小組嘗試測(cè)量一段電阻絲的電阻率.可供選擇的器材有:A.電池組E(電動(dòng)勢(shì)為3 V,內(nèi)阻約5 );B.電壓表 V(量程為03 V,內(nèi)阻約15 k);C.電阻箱R(0999.9 );D.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干.完成下列填空:(1)把電阻絲拉直后用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑,測(cè)量結(jié)果如圖(甲)所示,其讀數(shù)為d= mm. (2)將電阻絲兩端固定在有刻度尺的接線(xiàn)板兩端的接線(xiàn)柱上,在被固定的電阻絲上夾一個(gè)與接線(xiàn)柱c相連的小金屬夾P.實(shí)驗(yàn)要求將a,c端接入電路,將小金屬夾P右移使電阻箱的阻值減小,保持接入電路的電壓表讀數(shù)保持不變,如圖(乙)所示,請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)在圖(丙)中完成電路的連接.(3)圖(乙)中電壓表讀數(shù)為U= V. (4)改變金屬夾P與電阻絲接觸點(diǎn)的位置,調(diào)整電阻箱接入電路中的阻值,使電壓表讀數(shù)保持不變.重復(fù)多次,記錄每一次電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度L,數(shù)據(jù)如表格所示.斷開(kāi)開(kāi)關(guān),整理實(shí)驗(yàn)器材.請(qǐng)?jiān)趫D(丁)中描點(diǎn),并作出R-L圖像.R/21.017.013.09.0L/cm20.0040.0060.0080.00(5)根據(jù)R-L圖像和已知數(shù)據(jù),可求出該電阻絲的電阻率為 ·m.(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 解析:(1)螺旋測(cè)微器固定刻度為0,可動(dòng)刻度為40.0,則d=0 mm+40.0×0.01 mm=0.400 mm.(2)在P右移、電阻箱阻值減小時(shí),電壓表讀數(shù)保持不變,則電阻箱和電阻絲應(yīng)該串聯(lián),電壓表測(cè)量?jī)烧叩碾妷汉?實(shí)驗(yàn)電路連接如圖1所示.(3)電壓表估讀到0.01 V,故電壓表讀數(shù)為2.50 V.(4)R-L圖像如圖2所示.(5)由R-L圖像可知,|k|=20 /m,根據(jù)電阻定律,有|R|=|L|·,|=|k|=,即=S|k|=d2|k|,代入數(shù)據(jù)解得=2.5×10-6 ·m.答案:(1)0.400(2)見(jiàn)解析(3)2.50(4)見(jiàn)解析(5)2.5×10-6反思總結(jié)(1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)特別注意:固定刻度的0.5 mm刻度線(xiàn)是否露出;可動(dòng)刻度必須有估讀部分;(2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出某兩個(gè)量間的關(guān)系圖像,然后由圖像解答問(wèn)題時(shí),一般按相應(yīng)物理規(guī)律找出相應(yīng)量間的函數(shù)關(guān)系,對(duì)比圖像,通過(guò)截距、斜率等求出結(jié)果.【典例2】 (2018·甘肅天水三模)某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率.步驟如下:(1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖(甲)所示,由圖可知其長(zhǎng)度為 mm; (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖(乙)所示,由圖可知其直徑為 mm; (3)用多用電表的電阻“×10”擋粗測(cè)電阻,按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻,表盤(pán)的示數(shù)如圖(丙)所示,則該電阻的阻值約為 . (4)該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下:待測(cè)圓柱體電阻R;電流表A1(量程04 mA,內(nèi)阻約50 );電流表A2(量程015 mA,內(nèi)阻約30 );電壓表 V1(量程03 V,內(nèi)阻約10 k);電壓表 V2(量程015 V,內(nèi)阻約25 k);直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4 V,內(nèi)阻不計(jì));滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍015 ,允許通過(guò)的最大電流2.0 A);滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍02 k,允許通過(guò)的最大電流0.5 A);開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干.為了方便實(shí)驗(yàn)并測(cè)量多組數(shù)據(jù),電流表應(yīng)選擇,電壓表應(yīng)選擇,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇. 請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中畫(huà)出完成此實(shí)驗(yàn)的原理圖,并標(biāo)明所用器材的代號(hào).解析:(1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為5 cm=50 mm,游標(biāo)讀數(shù)為3×0.05 mm=0.15 mm,所以圓柱體的長(zhǎng)度l=50 mm+0.15 mm=50.15 mm.(2)螺旋測(cè)微器固定刻度為4.5 mm,可動(dòng)刻度為20.0×0.01 mm,則圓柱體直徑d=4.5 mm+0.200 mm=4.700 mm.(3)歐姆表讀數(shù)為R=22×10 =220 .(4)電源電動(dòng)勢(shì)為4 V,電路中的最大電流I= A18 mA,應(yīng)選擇電流表A2,圓柱體兩端最大電壓約為U=15×220×10-3V=3.3 V,則電壓表選V1即可.本實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器若為限流接法,R1對(duì)電路影響小,R2不易操作,因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)為分壓接法,即選擇小阻值R1即可;由于= >220 ,故被測(cè)電阻屬于小電阻,電流表應(yīng)選外接法.電路圖如圖所示.答案:(1)50.15(2)4.700(3)220(4)A2V1R1電路圖見(jiàn)解析方法技巧實(shí)驗(yàn)儀器的選擇(1)選擇實(shí)驗(yàn)儀器的三原則安全性原則:要能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件使實(shí)驗(yàn)切實(shí)可行,且保證測(cè)量?jī)x器的量程,電阻類(lèi)器件的電流不能超過(guò)允許通過(guò)的最大電流等.精確性原則:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,選用精度合適的測(cè)量工具,既便于實(shí)驗(yàn)又盡量減小誤差即可,并不是精度越高越好.方便性原則:盡量使測(cè)量電路簡(jiǎn)單好接,測(cè)量中的調(diào)節(jié)控制操作方便.a.用分壓式接法時(shí),滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用阻值較小的,而額定電流較大的.b.用限流式接法時(shí),滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用阻值和被測(cè)電阻接近的,額定電流應(yīng)大于被測(cè)電阻的額定電流.(2)電源的選擇:一般可以根據(jù)待測(cè)電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源.(3)電表的選擇:一般根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表;根據(jù)待測(cè)電流的最大電流選擇電流表;選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大,一般應(yīng)使指針能超過(guò)量程的以上,以減小讀數(shù)的偶然誤差,提高精確度.(4)滑動(dòng)變阻器必須選用分壓式的“3種情況”若采用限流式接法不能控制電流滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求,若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí),待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過(guò)電流表(或電壓表)的量程,或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式接法.若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí),待測(cè)電阻上的電流或電壓變化不明顯,此時(shí),應(yīng)改用分壓式接法.若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式接法.題組訓(xùn)練1.(2018·山西太原二模)某實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)一個(gè)由均勻材料制成的圓柱體,他們想測(cè)量其電阻率,實(shí)驗(yàn)室能夠提供的實(shí)驗(yàn)器材有:電源E(8 V,內(nèi)阻約10 );電壓表V(06 V,內(nèi)阻約為50 k);電流表A(020 mA,內(nèi)阻為40 );滑動(dòng)變阻器R1(020 );待測(cè)電阻R(約為200 );開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)若干.他們進(jìn)行了如下操作:(1)為了獲得多組數(shù)據(jù),盡量精確測(cè)量其電阻值,請(qǐng)?jiān)趫D(a)方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖.(2)圖(b)中的6個(gè)點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流表、電壓表示數(shù),根據(jù)此圖可知阻值R= (保留三位有效數(shù)字). (3)如圖(c)所示,用螺旋測(cè)微器測(cè)得該圓柱體的直徑為 cm,用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度為 cm. (4)由以上數(shù)據(jù)可求出= ·m.(保留三位有效數(shù)字) 解析:(1)由于=250>=5,故該實(shí)驗(yàn)的測(cè)量電路應(yīng)該選用電流表的外接法,并且為了獲得多組數(shù)據(jù),盡量精確測(cè)量其電阻值,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,則實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示.(2)圖(b)中6個(gè)點(diǎn)基本處于一條直線(xiàn)上,過(guò)這些點(diǎn)作UI圖像,如圖2所示,根據(jù)圖線(xiàn)的斜率表示電阻大小可得R=240 .(3)用螺旋測(cè)微器測(cè)得該圓柱體的直徑為d=1.5 mm+19.4 mm×0.01=1.694 mm=0.169 4 cm,用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度為l=10 mm+14×0.05 mm=10.70 mm=1.070 cm.(4)根據(jù)電阻定律R=,且S=（）2,解得=,代入數(shù)據(jù)解得=5.05×10-2 ·m.答案:(1)見(jiàn)解析(2)240(3)0.169 41.070(4)5.05×10-22.(2018·山東臨沂二模)某研究小組的同學(xué)們準(zhǔn)備測(cè)量15 自來(lái)水的電阻率,以判斷該自來(lái)水是否符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)標(biāo)規(guī)定自來(lái)水在15 時(shí)電阻率應(yīng)大于13 ·m).他們先在一根均勻的長(zhǎng)玻璃管兩端各裝了一個(gè)電極,電極間裝滿(mǎn)密封的待測(cè)自來(lái)水,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案并分工進(jìn)行了以下測(cè)量:(1)同學(xué)們用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d;向玻璃管內(nèi)注滿(mǎn)自來(lái)水,并用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)度L;用多用電表的電阻“×100”擋,按正確的操作步驟測(cè)量此水柱體的電阻R,表盤(pán)的示數(shù)如圖(乙)所示;由圖(甲)所示可知玻璃管的內(nèi)徑d= mm,水柱體的電阻R= . (2)該小組同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下:電壓表V(量程15 V,內(nèi)阻約30 k);電流表A(量程300 mA,內(nèi)阻約50 );滑動(dòng)變阻器R0(0100 ,允許最大電流1 A);電池組E(電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)阻r=6 );開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干.請(qǐng)根據(jù)情況補(bǔ)全電路原理圖(并不是所有的接線(xiàn)點(diǎn)都要連接).(3)如果測(cè)出水柱的長(zhǎng)度L、玻璃管的內(nèi)徑d和水柱的電阻R,則自來(lái)水電阻率的表達(dá)式為=.(用符號(hào)表示) 解析:(1)游標(biāo)卡尺主尺為54 mm,游標(biāo)尺部分為7×0.02 mm=0.14 mm,則玻璃管內(nèi)徑d=54.14 mm.水柱體電阻R=26×100 =2 600 .(2)由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻的阻值,故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法;由于待測(cè)電阻的阻值與電壓表的內(nèi)阻相差不多,而且遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻,故電流表采用內(nèi)接法,則電路原理圖如圖所示.(3)根據(jù)電阻定律可知R=,則電阻率為=.答案:(1)54.142 600(2)見(jiàn)解析(3)命題點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖示創(chuàng)新角度分析2017全國(guó)卷,23(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):類(lèi)似于電橋法測(cè)電阻,S2閉合前后微安表示數(shù)不變,說(shuō)明B,D兩點(diǎn)電勢(shì)相等.(2)考查方式的拓展:提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議.2019湖北荊州質(zhì)檢(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):采用“等效法替代”測(cè)圓柱體的電阻.(2)考查方式的創(chuàng)新拓展:考查實(shí)驗(yàn)原理,用電路的串并聯(lián)知識(shí)解題.2018廣西南寧二模(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):用電壓表和電阻箱測(cè)量通過(guò)銅導(dǎo)線(xiàn)的電流.(2)考查方式的創(chuàng)新拓展:銅導(dǎo)線(xiàn)的電阻由圖像求出.【典例3】 (2017·全國(guó)卷,23)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路測(cè)量一微安表(量程為100 A,內(nèi)阻大約為2 500 )的內(nèi)阻.可使用的器材有:兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1,R2(其中一個(gè)阻值為20 ,另一個(gè)阻值為2 000 );電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 );電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V);單刀開(kāi)關(guān)S1和S2.C,D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片.(1)按原理圖(a)將圖(b)中的實(shí)物連線(xiàn).(2)完成下列填空:R1的阻值為(選填“20”或“2 000”). 為了保護(hù)微安表,開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的端(選填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近. 將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ,接通S1.將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)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(shuō)明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)(選填“相等”或“不相等”). 將電阻箱Rz和微安表位置對(duì)調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 時(shí),在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變.待測(cè)微安表的內(nèi)阻為(結(jié)果保留到個(gè)位). (3)寫(xiě)出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議: . 解析:(1)實(shí)物連線(xiàn)如圖所示.(2)如題圖(a),R1為分壓式接法,故選擇較小的20 電阻即可;實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),為保護(hù)微安表,應(yīng)使R1的滑片在最左端,使流過(guò)微安表的電流為零;斷開(kāi)、閉合開(kāi)關(guān)S2,微安表示數(shù)不變,說(shuō)明流過(guò)微安表的電流為零,B,D電勢(shì)相等;B,D電勢(shì)相等,對(duì)調(diào)前=,對(duì)調(diào)后=,聯(lián)立得RA=2 550 .(3)為了提高測(cè)量精度,調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿(mǎn)量程.答案:(1)見(jiàn)解析圖(2) 20 左相等2 550(3)見(jiàn)解析題組訓(xùn)練1.(2019·湖北荊州質(zhì)檢)某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率,需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻.(1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑,某次測(cè)量的示數(shù)如圖(a)和圖(b)所示,長(zhǎng)度L= cm,直徑D= mm. (2)按圖(c)連接電路后,實(shí)驗(yàn)操作如下:將滑動(dòng)變阻器R1的阻值置于最(選填“大”或“小”)處;將S2撥向接點(diǎn)1,閉合S1,調(diào)節(jié)R1,使電流表示數(shù)為I0; 將電阻箱R2的阻值調(diào)至最(選填“大”或“小”);S2撥向接點(diǎn)2;保持R1不變,調(diào)節(jié)R2,使電流表示數(shù)仍為I0,此時(shí)R2阻值為1 280 . (3)由此可知,圓柱體的電阻為 . (4)由此可知,圓柱體的電阻率= (用上面實(shí)驗(yàn)中涉及的相關(guān)符號(hào)來(lái)表示). 解析:(1)長(zhǎng)度L=50 mm+1×0.1 mm=50.1 mm=5.01 cm;直徑D=5 mm+31.5×0.01 mm=5.315 mm.(2)為使電流不會(huì)超出電流表量程,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值置于最大處.為使電流表中電流由較小逐漸變大,電阻箱阻值也應(yīng)先調(diào)至最大.(3)將S1閉合,S2撥向接點(diǎn)1時(shí),其等效電路圖如圖(甲)所示.將S2撥向接點(diǎn)2時(shí),其等效電路圖如圖(乙)所示,當(dāng)兩次電流表示數(shù)相同均為I0時(shí),R2=R圓柱體,所以R圓柱體=1 280 .(4)根據(jù)電阻定律R=R2,解得=.答案:(1)5.015.315(2)大大(3)1 280(4)2.(2018·廣西南寧二模)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的銅質(zhì)電線(xiàn)電纜產(chǎn)品中,部分存在導(dǎo)體電阻不合格問(wèn)題,質(zhì)檢部門(mén)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一個(gè)是銅材質(zhì)量不合格,使用了再生銅或含雜質(zhì)很多的次銅;再一個(gè)就是銅材質(zhì)量可能合格,但橫截面積較小.某興趣小組想應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中一捆銅電線(xiàn)的電阻率是否合格.小組成員經(jīng)查閱,純銅的電阻率為1.8×10-8 ·m.現(xiàn)取橫截面積約為1 mm2、長(zhǎng)度為100 m(真實(shí)長(zhǎng)度)的銅電線(xiàn),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量其電阻率,實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的器材如下:A.電源(電動(dòng)勢(shì)約為5 V,內(nèi)阻不計(jì));B.待測(cè)長(zhǎng)度為100 m的銅電線(xiàn),橫截面積約1 mm2;C.電壓表 V1(量程為3 V,內(nèi)阻約為0.5 k);D.電壓表 V2(量程為5 V,內(nèi)阻約為3 k);E.電阻箱R(阻值范圍0999.9 );F.定值電阻R0=1 G.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干.(1)小組成員先用螺旋測(cè)微器測(cè)量該銅電線(xiàn)的直徑d,如圖(甲)所示,則d= mm. (2)小組設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖(乙)所示,則P是,N是(填器材名稱(chēng)及對(duì)應(yīng)符號(hào)),通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出的圖像如圖(丙)所示. (3)圖(乙)電路測(cè)得銅電線(xiàn)的電阻測(cè)量值比真實(shí)值(選填“偏大”“不變”或“偏小”),原因是. (4)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出圖像,由此可知,這捆銅電線(xiàn)的電阻率=(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);從銅電線(xiàn)自身角度,你認(rèn)為電阻率大的可能原因是. 解析:(1)銅電線(xiàn)的直徑d=1.0 mm+12.5×0.01 mm=1.125 mm.(2)P測(cè)量的電壓大于N測(cè)量的電壓,故P是電壓表V2,N是電壓表V1.(3)由于沒(méi)考慮電壓表 V1的分流,使測(cè)得的銅電線(xiàn)的電阻偏大.(4)分析電路可知,通過(guò)銅電線(xiàn)的電流Ix=IR=,Rx=R=（-1）R,整理得=1+Rx·,根據(jù)題圖(丙)可知斜率k=Rx= =2.60 ,S=（）2=0.994 mm2,= ·m=2.58×10-8 ·m,故電阻率達(dá)不到要求,使用的有可能是再生銅或含過(guò)多雜質(zhì)的次銅.答案:(1)1.125(2)電壓表V2電壓表V1(3)偏大電壓表V1的分流(4)2.58×10-8 ·m使用的有可能是再生銅或含過(guò)多雜質(zhì)的次銅實(shí)驗(yàn)九描繪小電珠的伏安特性曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 落實(shí)基礎(chǔ)·提煉精髓* 注意事項(xiàng)1.電路的連接方式(1)電流表外接:本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小,因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法.(2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖像,要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值,故控制電路采用分壓接法.2.保護(hù)元件安全:為保護(hù)元件不被燒毀,開(kāi)關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于使小電珠分得電壓為零的一端.加在小電珠兩端的電壓不要超過(guò)其額定電壓.3.I-U圖像在U0=1.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲,故在U0=1.0 V左右多測(cè)幾組數(shù)據(jù),以防出現(xiàn)較大誤差.4.當(dāng)小電珠電壓接近額定電壓值時(shí),記錄數(shù)據(jù)后馬上斷開(kāi)開(kāi)關(guān).5.誤差較大的點(diǎn)要舍去,I-U圖像應(yīng)是平滑的曲線(xiàn).誤差分析1.由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無(wú)窮大,對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差,電流表外接,由于電壓表的分流,使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值.2.測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差.3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差.命題研析 突破常規(guī)·注重創(chuàng)新命題點(diǎn)一常規(guī)實(shí)驗(yàn)【典例1】 (2018·北京首都師大附中三模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中,需測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3 V,1.5 W”燈泡兩端的電壓和通過(guò)燈泡的電流.現(xiàn)有如下器材:直流電源(電動(dòng)勢(shì)3.0 V,內(nèi)阻不計(jì))電流表A1(量程3 A,內(nèi)阻約0.1 )電流表A2(量程0.6 A,內(nèi)阻約5 )電壓表 V1(量程3 V,內(nèi)阻約3 k)電壓表 V2(量程15 V,內(nèi)阻約200 k)滑動(dòng)變阻器R1(阻值010 ,額定電流1 A)滑動(dòng)變阻器R2(阻值01 k,額定電流300 mA)(1)在該實(shí)驗(yàn)中,電流表應(yīng)選擇(選填“A1”或“A2”),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇(選填“R1”或“R2”). (2)請(qǐng)你在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理電路圖,并將實(shí)物連線(xiàn)圖(甲)補(bǔ)充完整.(3)某同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)已作出該小燈泡的伏安特性曲線(xiàn),請(qǐng)計(jì)算當(dāng)小燈泡兩端電壓為0.75 V時(shí),小燈泡的電阻為R= . (4)若將該燈泡與一個(gè)6.0 的定值電阻串聯(lián),直接接在題中提供的電源兩端,請(qǐng)估算該小燈泡的實(shí)際功率P= W(保留兩位有效數(shù)字). (5)通過(guò)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的5組數(shù)據(jù)給出的信息,請(qǐng)你推斷小燈泡在不超過(guò)額定電壓條件下,圖(丙)中可能正確的是.(圖中I,U,P分別為小燈泡的電流強(qiáng)度、電壓、功率) 解析:(1)燈泡額定電流I=0.5 A,故電流表選A2,燈泡額定電壓為3 V,電壓表選 V1,為保證電路安全,方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1.(2)由于描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)需要電壓和電流從零開(kāi)始到額定值,則滑動(dòng)變阻器采用分壓接法;因Rx=6 ,與電流表內(nèi)阻差不多,電流表應(yīng)采用外接法,其電路原理圖和連接實(shí)物圖分別如圖1,圖2所示.(3)由作出的伏安特性曲線(xiàn),知U=0.75 V對(duì)應(yīng)的電流I=0.25 A,故電阻為R= =3 .(4)可把6.0 的定值電阻與電源看做等效電源,在燈泡I-U圖像中作出電源的I-U圖像如圖所示:兩圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)值為U=1.1 V,I=0.32 A,燈泡功率為P=UI=1.1 V×0.32 A0.35 W.(5)根據(jù)功率P=,燈泡電阻受溫度影響,隨溫度升高而增大,燈泡的P-U2圖像不是直線(xiàn),隨U增大,燈泡電阻增大,P-U2圖像的斜率變小,故A,B錯(cuò)誤;燈泡功率P=I2R,隨電流I增大,燈泡電阻R變大,P-I2圖像斜率變大,故C錯(cuò)誤,D正確.答案:(1)A2R1(2)圖像見(jiàn)解析(3)3(4)0.35(5)D方法技巧處理圖像的技巧(1)在描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)時(shí),要根據(jù)所描各點(diǎn)的分布趨勢(shì),作平滑的曲線(xiàn),當(dāng)某個(gè)(或某些)測(cè)量數(shù)據(jù)明顯偏離時(shí)要舍掉.(2)小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)上各點(diǎn)切線(xiàn)斜率的倒數(shù)不表示小燈泡在該電壓下的電阻,此時(shí)計(jì)算小燈泡的電阻一定要使用電阻的定義式Rx=,而不能使用表達(dá)式Rx=.【典例2】 (2018·四川省沖刺演練)LED被稱(chēng)為第四代照明光源或綠色光源,具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn),現(xiàn)在已經(jīng)走進(jìn)了尋常百姓的生活里.某興趣小組想測(cè)定一只標(biāo)有“3 V”字樣的LED燈正常工作時(shí)的電阻(約為400 ),實(shí)驗(yàn)室提供了如下的實(shí)驗(yàn)器材:A.電流表(量程為020 mA,內(nèi)阻約為10 )B.電流表(量程為010 mA,內(nèi)阻RA=30 )C.定值電阻R1=270 D.定值電阻R2=2 970 E.滑動(dòng)變阻器R(0500 )F.電源(電動(dòng)勢(shì)E=6 V,內(nèi)阻較小)G.開(kāi)關(guān)S一只,導(dǎo)線(xiàn)若干.(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的部分實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,該電路中滑動(dòng)變阻器的作用是限流,為了提高測(cè)量的精確性,請(qǐng)選擇合適的器材,電表1為 ,電表2為,定值電阻為.(均填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母) (2)請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn),完成如圖所示的電路連接(LED燈的電學(xué)符號(hào)與小燈泡的電學(xué)符號(hào)相同).(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,電表1的示數(shù)記為I1,電表2的示數(shù)記為I2,LED燈的電阻表達(dá)式為Rx=,當(dāng)電表1的示數(shù)為mA時(shí),記下電表2的示數(shù)并代入上述表達(dá)式中,求得的結(jié)果即為L(zhǎng)ED燈正常工作時(shí)的電阻.(所填寫(xiě)的符號(hào)與題中儀器名稱(chēng)的符號(hào)角標(biāo)一致,如A1的示數(shù)記為I1) 解析:(1)要精確測(cè)定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時(shí)的電阻,需測(cè)量LED燈兩端的電壓和通過(guò)LED燈的電流,由于沒(méi)有電壓表,可以將電流表B與定值電阻串聯(lián)改裝為電壓表測(cè)量電壓,改裝的電壓表內(nèi)阻R= =300 ,B的內(nèi)阻為30 ,則定值電阻應(yīng)選C.(2)用電流表A測(cè)總電流進(jìn)而可得LED燈的電流,滑動(dòng)變阻器采用限流式接法,電路圖如圖所示.(3)根據(jù)歐姆定律知,LED燈兩端的電壓UL=I1(R1+RA),通過(guò)LED燈的電流為I2-I1,則電阻Rx=,當(dāng)電表1的示數(shù)為10 mA時(shí),LED燈兩端的電壓為3 V,達(dá)到額定電壓,測(cè)出來(lái)的電阻為正常工作時(shí)的電阻.答案:(1)BAC(2)圖見(jiàn)解析(3)10方法技巧實(shí)物圖連線(xiàn)的技巧(1)方法是先串后并.接線(xiàn)到柱,注意量程和正負(fù).(2)對(duì)限流電路,只需用筆畫(huà)線(xiàn)當(dāng)作導(dǎo)線(xiàn),從電源正極開(kāi)始,把電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、“伏安法”部分依次串聯(lián)起來(lái)即可(注意電表的正負(fù)接線(xiàn)柱和量程,滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處).(3)對(duì)分壓電路,應(yīng)該先把電源、開(kāi)關(guān)和滑動(dòng)變阻器的全部電阻用導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái),然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩段之中任選一段,確定其兩端接線(xiàn)柱,將另外部分電路接入兩接線(xiàn)柱即可.題組訓(xùn)練1.(2018·江西高安三模)某學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究電器元件Z的伏安特性曲線(xiàn).他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)得電器元件Z兩端的電壓與通過(guò)它的電流的數(shù)據(jù)如表:U/V0.00.20.51.01.52.02.53.0I/A0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2070.214現(xiàn)備有器材:A.內(nèi)阻不計(jì)的6 V電源;B.量程為03 A的理想電流表;C.量程為00.6 A的理想電流表;D.量程為03 V的理想電壓表;E.阻值為010 ,額定電流為3 A的滑動(dòng)變阻器;F.開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干.(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)中電流表選的是.(填器材前面的字母) (2)利用表格中數(shù)據(jù)繪出的電器元件Z的伏安特性曲線(xiàn)如圖1所示,分析曲線(xiàn)可知該電器元件Z的電阻隨U變大而(選填“變大”“變小”或“不變”); (3)若把用電器Z接入如圖2所示的電路中時(shí),電流表的讀數(shù)為0.10 A,已知A,B兩端電壓恒為1.5 V,則定值電阻R0的阻值為 . 解析:(1)由數(shù)據(jù)表可知,電路中的最大電流為0.215 A,所以電流表選擇C.(2)由I-U圖像可知,圖線(xiàn)的斜率越來(lái)越小,可知元件電阻隨U的變大而變大.(3)由I-U圖像可知電流I=0.10 A時(shí),對(duì)應(yīng)的電壓U=0.5 V,所以元件Z的電阻為RZ=5 ,而R0+RZ= =15 ,得R0=10 .答案:(1)C(2)變大(3)102.(2018·黑龍江齊齊哈爾三模)一實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備探究元件Q的伏安特性曲線(xiàn),他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖(甲)所示的電路圖,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)請(qǐng)將圖(乙)中的實(shí)物連線(xiàn)按電路圖補(bǔ)充完整.(2)考慮電表內(nèi)阻的影響,當(dāng)電流表示數(shù)為I0時(shí),通過(guò)Q的電流值(選填“大于”“等于”或“小于”)I0. (3)在電路圖中閉合開(kāi)關(guān)S,電流表、電壓表均有示數(shù),但無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器滑動(dòng)片,總不能使電壓表的示數(shù)調(diào)為零.原因可能是圖中的(選填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”)處接觸不良. (4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得表格中的7組數(shù)據(jù).請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出該元件的I-U圖線(xiàn).序號(hào)電壓/V電流/A10.000.0020.400.0230.800.0541.200.1251.600.2062.000.3172.400.44(5)為了求元件Q在I-U圖線(xiàn)上某點(diǎn)的電阻,甲同學(xué)利用該點(diǎn)的坐標(biāo)I,U,由R=求得.乙同學(xué)作出該點(diǎn)的切線(xiàn).求出切線(xiàn)的斜率k,由R=求得.其中(選填“甲”或“乙”)同學(xué)的方法正確. 解析:(1)實(shí)物連線(xiàn)圖如圖1所示.(2)考慮電壓表的分流作用,通過(guò)Q的電流小于I0.(3)只有變阻器采用分壓式接法時(shí)電流和電壓才能從零開(kāi)始調(diào)節(jié),電流和電壓不能從零調(diào)節(jié)說(shuō)明變阻器采用的是限流式接法,所以可能是f處接觸不良.(4)將表中各組數(shù)據(jù)在I-U坐標(biāo)系中描點(diǎn),并過(guò)這些點(diǎn)作平滑曲線(xiàn)即得到Q的I-U圖像,如圖2所示.(5)電阻的定義等于R=所以應(yīng)該利用該點(diǎn)的坐標(biāo)值I,U,由R=求得,而不是求圖像切線(xiàn)的斜率,故甲同學(xué)的方法正確.答案:(1)圖見(jiàn)解析圖1(2)小于(3)f(4)圖見(jiàn)解析圖2(5)甲命題點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖示創(chuàng)新角度分析2017全國(guó)卷,23(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):電壓表自身量程不足而測(cè)較大電壓,需電壓表與定值電阻串聯(lián)擴(kuò)大量程.(2)數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新:在燈泡的伏安特性曲線(xiàn)上畫(huà)出表示電源或等效電源的I-U圖線(xiàn),根據(jù)交點(diǎn)信息求解.2018重慶市一中二檢考查方式的創(chuàng)新:使R,L1并聯(lián),與L2串聯(lián)接入電路,通過(guò)燈泡的U-I圖像解決較復(fù)雜電路的問(wèn)題.2019百校聯(lián)盟名師猜題(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):提供的儀器中無(wú)電壓表,需要微安表與電阻箱串聯(lián)改裝電壓表.(2)考查方式的創(chuàng)新:如何從圖像中確定燈泡的額定功率.【典例3】 (2017·全國(guó)卷,23)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性,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 k);電流表(量程0.5 A,內(nèi)阻0.5 );固定電阻R0(阻值1 000 );滑動(dòng)變阻器R(阻值09.0 );電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V,內(nèi)阻不計(jì));開(kāi)關(guān)S;導(dǎo)線(xiàn)若干.(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量,畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖.(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線(xiàn)如圖(a)所示.由實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)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”). (3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4 V,內(nèi)阻1.00 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路圖,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實(shí)際功率.閉合開(kāi)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)) 解析:(1)在額定電壓下,小燈泡L的阻值RL= =11.875 ,這個(gè)阻值較小,所以采用電流表外接法;由于電壓表量程為3 V,小于額定電壓3.8 V,所以將固定電阻R0與電壓表串聯(lián)來(lái)測(cè)小燈泡電壓;要實(shí)現(xiàn)03.8 V的范圍內(nèi)的測(cè)量,滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法,所以實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示.(2)實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率的倒數(shù)表示小燈泡的電阻,所以隨著電流的增加,小燈泡的電阻增大;由R=可得=,所以燈絲的電阻率增大.(3)當(dāng)R=9.0 時(shí),小燈泡的實(shí)際功率最小,由閉合電路歐姆定律有E0=I(R+r)+U,即4=10I+U,在圖中作出該直線(xiàn)如圖(甲)所示,交點(diǎn)坐標(biāo)約為I=223 mA,U=1.77 V時(shí)最小功率Pmin=UI=0.39 W;當(dāng)R=0時(shí),小燈泡的實(shí)際功率最大,有E=Ir+U,即4=I+U,在圖中作出該直線(xiàn)如圖(乙)所示,交點(diǎn)坐標(biāo)約為I=318 mA,U=3.69 V,小燈泡的最大功率Pmax=UI=1.17 W.答案:(1)見(jiàn)解析(2)增大增大(3)0.391.17【典例4】 (2018·重慶市一中二檢)為了研究某種小燈泡L(5 V,2.5 W)的伏安特性曲線(xiàn),除了直流電源(電動(dòng)勢(shì)約為6 V,內(nèi)阻不計(jì))、導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)外,還有如下實(shí)驗(yàn)器材:A.直流電流表(量程03 A,內(nèi)阻約為0.1 )B.直流電流表(量程0600 mA,內(nèi)阻約為5 )C.直流電壓表(量程015 V,內(nèi)阻約為15 k)D.直流電壓表(量程06 V,內(nèi)阻約為10 k)E.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為10 ,允許通過(guò)的最大電流為2 A)F.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為1 k,允許通過(guò)的最大電流為0.5 A).要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化并能測(cè)多組數(shù)據(jù).(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用,電壓表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用;(均用序號(hào)字母表示) (2)根據(jù)所選器材,請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖;(3)測(cè)得該種小燈泡的U-I圖像如圖(a)所示,現(xiàn)將兩個(gè)相同的這種小燈泡L1,L2與一個(gè)阻值為4 的定值電阻R連成如圖(b)所示的電路,電源的內(nèi)阻r=2 ,開(kāi)關(guān)S閉合后,小燈泡L1與定值電阻R的電功率恰好均為P,則P= W,電源的電動(dòng)勢(shì)E= V. 解析:(1)電源電壓6 V,燈泡額定電壓5 V,則電壓表選擇D;燈泡的額定電流I= A=0.5 A,電流表選擇B;由數(shù)值測(cè)量要求可知滑動(dòng)變阻器要用分壓電路,則選用阻值較小的E.(2)燈泡正常工作時(shí),電阻Rx= =10 ,與電流表內(nèi)阻差不多,則采用電流表外接法,電路圖如圖所示.(3)由圖(b)所示電路圖可知,小燈泡L1與定值電阻R并聯(lián),它們兩端電壓相等,它們的電功率均為P,由P=IU可知,通過(guò)它們的電流相等,它們的電阻相等,即此時(shí)燈泡電阻為4 ,由圖(a)所示圖像可知,燈泡兩端電壓為1 V時(shí)通過(guò)燈泡的電流為0.25 A,則功率P=IU=0.25×1 W=0.25 W;由圖(b)可知,L2串聯(lián)在干路中,通過(guò)L2的電流I=0.25 A+0.25 A=0.5 A,由圖(a)所示圖像可知,電流0.5 A所對(duì)應(yīng)的電壓為5 V,由閉合電路規(guī)律可知,電源電動(dòng)勢(shì)E=U外+Ir=6 V+0.5×2 V=7 V.答案:(1)BDE(2)圖見(jiàn)解析(3)0.257題組訓(xùn)練1.(2019·百校聯(lián)盟名師猜題)現(xiàn)有一只標(biāo)值為“2.5 V,× W”的小燈泡,其額定功率的標(biāo)值已模糊不清.某同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出燈絲的伏安特性曲線(xiàn),并得出該燈泡正常工作時(shí)的功率.已知小燈泡的燈絲電阻約為5 .實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)外,還有以下器材可供選擇:電源E(電動(dòng)勢(shì)3.0 V,內(nèi)阻0.5 )微安表頭G(滿(mǎn)偏電流Ig=100 A,內(nèi)阻rg=2 000.0 )電流表A1(00.6 A,內(nèi)阻約0.125 )電流表A2(03 A,內(nèi)阻約0.125 )滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍05 )滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0175 )電阻箱R3(最大電阻99 999.9 )(1)若要改裝一個(gè)量程為03 V的電壓表,應(yīng)將微安表頭G與電阻箱串聯(lián),電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)到R3= .電流表應(yīng)選擇,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇. (2)請(qǐng)幫他設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路圖并畫(huà)在虛線(xiàn)框內(nèi).(3)該同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出了燈絲的伏安特性曲線(xiàn)如圖(乙)所示,則小燈泡的額定功率為 W. 解析:(1)改裝電壓表,將微安表頭G與一電阻箱串聯(lián),由Um=Ig(rg+R3),可計(jì)算出電阻箱的阻值R3=-rg=28 000.0 ;根據(jù)提供的器材,燈泡的額定電壓為2.5 V,電阻約為5 ,電流表應(yīng)選擇A1,本實(shí)驗(yàn)需要多測(cè)幾組數(shù)據(jù),且方便操作,應(yīng)采用分壓接法,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的R1.(2)描繪伏安特性曲線(xiàn),滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,燈泡的電阻約為5 ,電流表采取外接法,電路圖如圖所示.(3)當(dāng)電壓U=2.5 V時(shí),I=0.5 A,根據(jù)P=UI=2.5×0.5 W=1.25 W.答案:(1)28 000A1R1(2)圖見(jiàn)解析(3)1.252.(2018·天津紅橋區(qū)二模)用下列器材組裝成一個(gè)電路,既能測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,又能同時(shí)探究小燈泡的伏安特性.A.電壓表 V1(量程5 V、內(nèi)阻很大)B.電壓表 V2(量程3 V、內(nèi)阻很大)C.電流表A(量程3 A、內(nèi)阻很小)D.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10 、額定電流3 A)E.小燈泡(2.5 V,5 W)F.電池組(電動(dòng)勢(shì)E,內(nèi)阻r)G.開(kāi)關(guān)一只,導(dǎo)線(xiàn)若干實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn):若電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減小.(1)請(qǐng)將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在虛線(xiàn)方框中補(bǔ)充完整.(2)每一次操作后,同時(shí)記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù),組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(I,U1),(I,U2),標(biāo)到U-I坐標(biāo)中,經(jīng)過(guò)多次測(cè)量,最后描繪出兩條圖線(xiàn),如圖(乙)所示,則電池組的電動(dòng)勢(shì)E= V、內(nèi)阻r= .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)在U-I坐標(biāo)中兩條圖線(xiàn)在P點(diǎn)相交,此時(shí)小燈泡的阻值為 ,電池組的總功率為 W(結(jié)果保留三位有效數(shù)字). 解析:(1)利用電壓表和電流表測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中,電壓表測(cè)路端電壓,電壓表示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的增大而增大;探究小燈泡伏安特性實(shí)驗(yàn)中,電流表測(cè)流過(guò)燈泡的電流,燈泡兩端電壓隨滑動(dòng)變阻器接入電路電阻的增大而減小;調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減小,V1測(cè)路端電壓,V2測(cè)燈泡兩端電壓,電路圖如圖所示.(2)由圖示電源U-I圖像可知,圖線(xiàn)縱軸截距為4.5,則電源電動(dòng)勢(shì)E=4.5 V,電源內(nèi)阻r= =1.0 .(3)由于兩圖線(xiàn)交點(diǎn)坐標(biāo)值為U=2.5 V,I=2.0 A,此時(shí),燈泡電阻R= =1.25 ,電源總功率P=EI=4.5×2.0 W=9.00 W.答案:(1)圖見(jiàn)解析(2)4.51.0(3)1.259.00實(shí)驗(yàn)十測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 落實(shí)基礎(chǔ)·提煉精髓* 注意事項(xiàng)1.電池選取:應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電池.2.實(shí)驗(yàn)操作:實(shí)驗(yàn)中不宜將電流調(diào)得過(guò)大,電表讀數(shù)要快,每次讀完數(shù)后立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān).3.數(shù)據(jù)要求:要測(cè)出不少于6組的(I,U)數(shù)據(jù),且變化范圍要大些.4.描點(diǎn)畫(huà)圖:畫(huà)U-I圖線(xiàn)時(shí),應(yīng)使圖線(xiàn)通過(guò)盡可能多的點(diǎn),并使不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè),個(gè)別偏離直線(xiàn)太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去.5.縱軸標(biāo)度的確定:縱軸的刻度可以不從零開(kāi)始,而是依據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開(kāi)始(橫坐標(biāo)I必須從零開(kāi)始).但這時(shí)圖線(xiàn)和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流,而圖線(xiàn)與縱軸的截距仍為電源電動(dòng)勢(shì),圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)阻.誤差分析1.偶然誤差(1)由于電表讀數(shù)不準(zhǔn)引起誤差.(2)用圖像法求E和r時(shí),由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差.(3)測(cè)量過(guò)程中通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電流過(guò)大,都會(huì)引起E,r變化.2.系統(tǒng)誤差(1)若采用(甲)圖,其U-I圖像如(乙)圖所示.由于電壓表的分流作用造成誤差.當(dāng)電壓表示數(shù)越大時(shí),電壓表分流越大;反之,電壓表分流越小,可推斷電壓表示數(shù)為零時(shí),IV=0,短路電流測(cè)量值等于真實(shí)值.E測(cè)<E真,r測(cè)<r真.(2)若采用(丙)圖,其U-I圖像如(丁)圖所示.由于電流表的分壓作用造成誤差.當(dāng)電壓表示數(shù)越小時(shí),電流表的分壓越大;電壓表示數(shù)越大時(shí),電流表的分壓越小,可推斷斷路時(shí),電流表分壓為0,則斷路時(shí),電壓表示數(shù)等于電動(dòng)勢(shì).E測(cè)=E真,r測(cè)>r真,一般地r測(cè)的誤差非常大.命題研析 突破常規(guī)·注重創(chuàng)新命題點(diǎn)一常規(guī)實(shí)驗(yàn)【典例1】 (2019·福建廈門(mén)雙十中學(xué)高三熱身)圖(甲)為某同學(xué)測(cè)量某一電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的電路圖,其中虛線(xiàn)框內(nèi)為用毫安表改裝成雙量程電流表的電路.已知毫安表的內(nèi)阻為10 ,滿(mǎn)偏電流為100 mA,電壓表V量程為3 V,R0,R1,R2為定值電阻,其中R0=3 .(1)若使用a和b兩個(gè)接線(xiàn)柱,電流表量程為0.6 A;若使用a和c兩個(gè)接線(xiàn)柱,電流表量程為3 A.由題中條件和數(shù)據(jù),可求出R1=,R2=. (2)實(shí)驗(yàn)步驟:按照原理圖連接電路;開(kāi)關(guān)S2撥向b,將滑動(dòng)變阻器R的滑片移動(dòng)到(選填“左”或“右”)端,閉合開(kāi)關(guān)S1; 多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,記下相應(yīng)的毫安表的示數(shù)I和電壓表示數(shù)U.(3)數(shù)據(jù)處理:利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)畫(huà)成圖(乙)所示的U-I圖像;由圖像得電源的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字). 解析:(1)根據(jù)電流表改裝原理可知,使用a和b兩個(gè)接線(xiàn)柱,電流表量程為0.6 A,即0.6=100×10-3+,使用a和c兩個(gè)接線(xiàn)柱,電流表量程為3 A,即3=100×10-3+,聯(lián)立兩式解得R1=0.4 ,R2=1.6 ;(2)實(shí)驗(yàn)中為了保護(hù)電路,應(yīng)讓電流由最小開(kāi)始調(diào)節(jié),故滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)調(diào)至最大,因此滑片開(kāi)始時(shí)應(yīng)滑至最左端;(3)開(kāi)關(guān)S2撥向b,根據(jù)閉合電路規(guī)律可知E=U+（I+）(R0+r),變形得U=E-I,則縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì),即E=3.0 V,圖線(xiàn)的斜率|k|=|=,解得r=1.4 .答案:(1)0.41.6(2)左(3)3.01.4反思總結(jié)(1)在測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,無(wú)論測(cè)量?jī)x器方法如何改變,其原理都是通過(guò)關(guān)系式E=U+Ir推導(dǎo)出有關(guān)表達(dá)式,然后求解.(2)在E=U+Ir中,I為通過(guò)電源的電流,本例中所知電流為表頭中的電流,推導(dǎo)關(guān)系式時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)化為通過(guò)電流表的電流.【典例2】 用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值Rx.已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6 V,電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐.可選用的實(shí)驗(yàn)器材有:電流表A1(量程030 mA);電流表A2(量程0100 mA);電壓表V(量程06 V);滑動(dòng)變阻器R1(阻值05 );滑動(dòng)變阻器R2(阻值0300 );開(kāi)關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干條.某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:.設(shè)計(jì)如圖(甲)所示的電路圖,正確連接電路.將R的阻值調(diào)到最大,閉合開(kāi)關(guān),逐次調(diào)小R的阻值,測(cè)出多組U和I的值,并記錄.以U為縱軸,I為橫軸,得到如圖(乙)所示的圖線(xiàn).斷開(kāi)開(kāi)關(guān),將Rx改接在B,C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變.重復(fù)的步驟,得到另一條U-I圖線(xiàn),圖線(xiàn)與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0,0),與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,U0).回答下列問(wèn)題:(1)電流表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用; (2)由圖(乙)的圖線(xiàn),得電源內(nèi)阻r=; (3)用I0,U0和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式Rx=,代入數(shù)值可得Rx; (4)若電表為理想電表,Rx接在B,C之間與接在A,B之間,滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數(shù)變化范圍,電壓表示數(shù)變化范圍.(選填“相同”或“不同”) 解析:(1)由閉合電路歐姆定律,要想調(diào)節(jié)時(shí)電流表和電壓表的讀數(shù)有明顯變化,起限流作用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R2;由題圖(乙)可知,電流表應(yīng)選A2.(2)根據(jù)U-I圖線(xiàn)的斜率求得電源內(nèi)阻為25 .(3)Rx改接在B,C之間后,U-I圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值=Rx+r,故Rx=-r.(4)Rx所接位置的改變并不影響干路電流的測(cè)量,故電流表示數(shù)變化范圍相同;但是改接前后電壓表測(cè)量的分別是路端電壓與滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,故電壓表示數(shù)變化范圍不同.答案:(1)A2R2(2)25(3) -r(4)相同不同方法技巧 圖像法處理電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻總結(jié)名稱(chēng)圖像解析式及斜率、截距UI圖像U=-rI+ER圖像=R+圖像=·+題組訓(xùn)練1.(2018·安徽淮北一模)在“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中.(1)備有如下器材:A.干電池1節(jié);B.滑動(dòng)變阻器(020 );C.滑動(dòng)變阻器(01 k);D.電壓表(03 V);E.電流表(00.6 A);F.電流表(03 A);G.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干.其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選,電流表應(yīng)選. (2)為了最大限度地減小實(shí)驗(yàn)誤差,請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖.(3)某同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示,試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫(huà)出U-I圖線(xiàn),并根據(jù)圖線(xiàn)得到被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)電阻r=. 123456I(A)0.100.150.200.250.300.40U(V)1.321.261.181.131.040.93(4)電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值;內(nèi)阻測(cè)量值(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值. 解析:(1)本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器采用限流連接,為了減小讀數(shù)造成的誤差,電流不宜過(guò)小,因此滑動(dòng)變阻器選擇B,電流表選擇0.6 A量程即可,即選E.(2)用電流表、電壓表測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻,電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻差不多,因此電流表相對(duì)于電源要外接,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖(a)所示.(3)將各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)并將各點(diǎn)用直線(xiàn)連接,得到電源的U-I圖像,如圖(b)所示;圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì),故電動(dòng)勢(shì)E=1.45 V;圖像的斜率表示電源內(nèi)阻,電源內(nèi)阻r= =1.3 .(4)由于電壓表的分流作用,電流的測(cè)量值小于真實(shí)值,對(duì)應(yīng)電源的U-I圖像兩條圖線(xiàn)如圖(c)所示,則電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值小于真實(shí)值,電源內(nèi)阻r=,則電源內(nèi)阻測(cè)量值小于真實(shí)值.答案:(1)BE(2)圖見(jiàn)解析(3)圖見(jiàn)解析1.451.3(4)小于小于2.(2018·安徽六安一中高三三模)利用如圖(甲)所示電路,可用伏安法測(cè)定某一電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,其中虛線(xiàn)框內(nèi)為用表頭G改裝的電壓表V,A為標(biāo)準(zhǔn)電流表,E1為待測(cè)電源,S為開(kāi)關(guān),R為滑動(dòng)變阻器.(1)已知表頭G的滿(mǎn)偏電流Ig=200 A,按如圖(乙)所示電路,用半偏法測(cè)定表頭G的內(nèi)電阻rg,其中電阻R4約為1 k,為使rg的測(cè)量值盡量準(zhǔn)確,在以下器材中,電源E2應(yīng)選用,電阻R2應(yīng)選用(選填器材前的字母). A.電源(電動(dòng)勢(shì)為1.5 V)B.電源(電動(dòng)勢(shì)為6 V)C.電阻箱(0999.9 )D.滑動(dòng)變阻器(0500 )E.電位器(一種可變電阻,與滑動(dòng)變阻器相當(dāng),05.1 k)F.電位器(一種可變電阻,與滑動(dòng)變阻器相當(dāng),051 k)(2)如果所得R3的阻值為300.0 ,則圖中被測(cè)表頭G的內(nèi)阻rg的測(cè)量值為,該測(cè)量值實(shí)際值(選填“略大于”“略小于”或“等于”). (3)給表頭G串聯(lián)一個(gè)阻值為k的電阻就可以將該表頭G改裝為量程為6 V的電壓表V. (4)由(2)確定表頭的內(nèi)阻測(cè)量值與實(shí)際值差異后,將其改裝成另一電壓表V(甲)圖虛線(xiàn)框所示接入(甲)圖電路進(jìn)而完成(甲)圖實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí),電壓表V測(cè)量值實(shí)際值(選填“大于”“小于”或“等于”),電源內(nèi)阻測(cè)量值實(shí)際值(選填“大于”“小于”或“等于”). 解析:(1)由于Ig=200 A,R4約為1 k,為使閉合S2時(shí)對(duì)電路中電流的影響較小,R2應(yīng)選擇阻值較大的F,則電源應(yīng)選取電動(dòng)勢(shì)較大的B.(2)當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表半