2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實驗 第16講 電學(xué)實驗學(xué)案

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1、第16講電學(xué)實驗 主干體系知識 核心再現(xiàn)及學(xué)科素養(yǎng) 分壓式電路與限流式電路的區(qū)分與選擇 1.控制電路的比較 比較項目 限流式接法 分壓式接法 電路 電壓調(diào)節(jié)的范圍(不計內(nèi)阻時) E～E 0～E 電能損耗 節(jié)能 耗能 2.控制電路的選擇 (1)從節(jié)能的角度考慮，優(yōu)先選用限流式． (2)以下三種情況必須用分壓式：①要求待測電路的U、I從0變化；②R滑?Rx；③選用限流式，Ux、Ix過大(超過電流表量程，燒壞電表、電源或用電器等). 1．(2018·全國Ⅰ卷，23)某實驗小組利用如圖(a)所示的電路探究在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度

2、特性．所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標(biāo)稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω；電源E(6 V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表○V(量程150 mV)；定值電阻R0(阻值20.0 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9 Ω)；單刀開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2. 圖(a) 實驗時，先按圖(a)連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃.將S2與1端接通，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調(diào)節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，記下此時R2的

3、讀數(shù)．逐步降低溫控室的溫度t，得到相應(yīng)溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0 ℃.實驗得到的R2－t數(shù)據(jù)見下表. t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列問題： (1)在閉合S1前，圖(a)中R1的滑片應(yīng)移動到________(填“a”或“b”)端． (2)在圖(b)的坐標(biāo)紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并作出R2－t曲線． 圖(b) 圖(c) (3)由圖(b)可得到RT在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)的溫度特性．

4、當(dāng)t＝44.0 ℃時，可得RT＝________Ω. (4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖(c)所示，該讀數(shù)為________Ω，則手心溫度為________℃. 解析　(1)閉合開關(guān)S1前，應(yīng)讓滑片移動到b端，使滑動變阻器連入電路的阻值最大． (3)由圖象可知t＝44.0 ℃時，電阻的阻值為450 Ω. (4)由圖(c)可得電阻箱阻值為620.0 Ω，由圖象可得溫度約為33.0 ℃. 答案　(1)b (2)如圖所示 (3)450　(4)620.0　33.0 2．(2018·全國Ⅱ卷，22)某同學(xué)組裝一個多用電表．可選用的器材有：微安表頭(量程100 μA，內(nèi)

5、阻900 Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99 999.9 Ω)；導(dǎo)線若干． 要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表．組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋． 回答下列問題： (1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱． (2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________Ω，R2＝________Ω.(保留到個位) 解析　(1)如圖所示． (2)接a時改裝成量程為1 mA的電流表，有 IgRg＝(I－Ig)R1

6、解得R1＝100 Ω 接b時改裝成量程為3 V的電壓表，有 U＝IgRg＋IR2 解得R2＝2 910Ω. 答案　(1)見解析 (2)100　2 910 3．(2018·全國卷Ⅲ，23)一課外實驗小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值．圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0＝20.0 Ω)； 可視為理想電壓表；S1為單刀開關(guān)，S2為單刀雙擲開關(guān)；E為電源；R為滑動變阻器．采用如下步驟完成實驗： (1)按照實驗原理線路圖(a)，將圖(b)中實物連線． (2)將滑動變阻器滑動端置于適當(dāng)?shù)奈恢?，閉合S1. (3)將開關(guān)S2擲于1端，改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表 的示數(shù)

7、U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表 的示數(shù)U2. (4)待測電阻阻值的表達(dá)式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)． (5)重復(fù)步驟(3)，得到如下數(shù)據(jù). 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx＝________Ω.(保留1位小數(shù)) 命題點　部分電路歐姆定律，串聯(lián)電路的特點． 解析　(1)根據(jù)原理圖，沿電流的流向依次連接．

8、 ①先將E、R、S1連接起來，組成閉合回路． ②將R0、Rx與R連接起來． ③將 、S2與Rx連接起來． (4)由于 為理想電壓表，故S2接1、或接2時流過R0、Rx的電流相等． 根據(jù)部分電路歐姆定律和串聯(lián)電路的特點得 ＝ 解得Rx＝R0 (6)將各次的代入Rx＝R0得 Rx1＝48.8 Ω　Rx2＝48.6 Ω　Rx3＝47.8 Ω　Rx4＝48.0Ω　Rx5＝47.8 Ω 然后求平均值，即Rx＝＝48.2 Ω. 答案　(1)實物連線如圖 (4)R0 (6)48.2 [考情分析] 電學(xué)實驗題在高考試題中每年都出現(xiàn)，實驗原理、儀器的選擇、電路的分析是高考的重點．

9、 在2019年的備考過程中要：(1)掌握基本儀器的原理和使用． (2)掌握基本的實驗?zāi)康摹⒃砗蛯嶒炈枷?，如伏安法測電阻，電流表的內(nèi)、外接法及滑動變阻器的連接方式． (3)掌握處理實驗數(shù)據(jù)的基本方法，如圖象法、平均值法等． 涉及電源電動勢和內(nèi)阻的實驗、電路故障分析的實物圖的連接是2019年命題的重點． 高頻考點一　電學(xué)實驗儀器的讀數(shù)和使用 [備考策略] 1．電流表和電壓表 量程 精確度 讀數(shù)規(guī)則 電流表0～3 A 0.1 A 與刻度尺一樣，采用估讀，讀數(shù)規(guī)則較簡單，只需要精確值后加一估讀數(shù)即可 電壓表0～3 V 0.1 V 電流表0～0.6 A 0.02

10、A 估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀 電壓表0～15 V 0.5 V 估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀 2.多用電表使用的幾個注意事項 (1)電流的流向：由于使用多用電表時不管測量什么，電流都要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時，多用電表內(nèi)部電池的正極接的黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆． (2)要區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”：“機械零點”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，用表盤下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整；“歐姆零點”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整． (3)測電阻時每變換一次擋位，都要重新進行歐姆調(diào)零． (4)選倍率：

11、測量前應(yīng)根據(jù)估計阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷唬捎跉W姆擋的刻度不均勻，使用歐姆擋測電阻時，指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差，通常只使用表盤中間的一段刻度范圍． (5)測電阻時要將電阻與其他元件斷開，不要用手同時接觸多用電表的兩支表筆． (6)多用電表使用完畢應(yīng)將選擇開關(guān)旋至“OFF”擋或交流電壓最高擋． [題組突破] 1－1. (2018·江西南昌市NCS0607摸底調(diào)研)一多用電表的簡化電路圖如圖甲所示．已知表頭內(nèi)阻為400 Ω，滿偏電流為2 mA；電池E＝1.5 V，E′＝15 V. (1)若R1＝1 Ω，R2＝99 Ω，當(dāng)選擇開關(guān)置于2時，多用電表測量的是________(選填“電流

12、”、“電壓”或“電阻”)，其測量的最大值(量程)為________． (2)在(1)的條件下，若R5＝0.92×103Ω，R6＝9×103Ω，當(dāng)選擇開關(guān)置于6時，多用電表測量的是________(選填“電流”、“電壓”或“電阻”)，其測量的最大值(量程)為________． (3)在(1)的條件下，當(dāng)選擇開關(guān)置于3時，多用電表測量的是________(選填“電流”、“電壓”或“電阻”)．現(xiàn)要測量一個一千多歐的電阻，應(yīng)當(dāng)把選擇開關(guān)置于________(選填“1”、“2”、“3”、“4”、“5”或“6”)，正確測量時多用電表指針如圖乙所示，則所測電阻的阻值為________Ω. 解析　(1)

13、結(jié)合題圖甲可知，多用電表選擇開關(guān)置于2時，R1、R2串聯(lián)后與表頭并聯(lián)，此時多用電表測量的是電流，量程為2 mA＋＝10 mA.(2)當(dāng)選擇開關(guān)置于6時，多用電表測量的是電壓，此時表頭與R1、R2可視為一個新表頭(滿偏電流為10 mA， 內(nèi)阻為80 Ω)，量程為10 mA×(80＋920＋9 000)Ω＝100 V．(3)當(dāng)選擇開關(guān)置于3時，多用電表內(nèi)含電池，測量的是電阻，由第(2)問分析可知，此時新表頭的滿偏電流為10 mA，內(nèi)阻為80 Ω，若測量一個一千多歐的電阻，由閉合電路歐姆定律可知電池的電動勢應(yīng)選15 V．題圖乙中指針位于表盤刻度中心，此時所測電阻阻值等于多用電表的內(nèi)阻，滿偏電流為1

14、0 mA，電壓為15 V，故多用電表的內(nèi)阻即所測電阻的阻值為1 500 Ω. 答案　(1)電流　10 mA　(2)電壓　100 V　(3)電阻　4　1 500 1－2.(2018·衡中同卷、押題卷(一))某同學(xué)在實驗過程中組裝了一個歐姆表，內(nèi)部電路如圖所示．已知該同學(xué)選用的電源的電動勢E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，電流計滿偏電流Ig＝300 μA，內(nèi)阻rg＝250 Ω，可選用的滑動變阻器有兩個，最大阻值分別為R1＝999 Ω，R2＝9 999 Ω. (1)該同學(xué)應(yīng)選用的滑動變阻器為________(選填“R1”或“R2”)． (2)正確進行機械調(diào)零和歐姆調(diào)零后，該同學(xué)進行電阻的測

15、量，則A、B間所接的待測電阻Rx與電流計示數(shù)I間應(yīng)滿足的關(guān)系為Rx＝________(用題中字母表示)． (3)若測量某電阻R0時，電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的處，則R0＝________. (4)若將一個阻值25 Ω的定值電阻與電流計并聯(lián)，則改裝后歐姆表的倍率將會變________(選填“大”或“小”)． (5)若該同學(xué)組裝的歐姆表由于長時間不用，電源電動勢減小，內(nèi)阻增大，使用過程中，發(fā)現(xiàn)該歐姆表依然可以進行歐姆調(diào)零，但其測量的結(jié)果比真實值________(選填“大”或“小”)． 解析　(1)歐姆調(diào)零時應(yīng)滿足Ig＝，解得R內(nèi)＝5 000 Ω，滑動變阻器需調(diào)至R＝(5 000－2－250

16、)Ω＝4 748 Ω，所以滑動變阻器應(yīng)選R2. (2)測R2時由閉合電路歐姆定律得I＝，待測電阻Rx＝－. (3)電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的處，由閉合電路歐姆定律可知＝，解得R0＝10 000 Ω. (4)將定值電阻與電流計并聯(lián)后，在歐姆調(diào)零過程中，要使電流計滿偏，回路中干路電流應(yīng)為電流計的滿偏電流的11倍，此時歐姆表內(nèi)阻為之前內(nèi)阻的，倍率變小． (5)電動勢減小后，歐姆表進行歐姆調(diào)零時，內(nèi)阻R內(nèi)＝變小，用歐姆表測電阻時，電流I＝＝＝，因此內(nèi)阻減小時，通過電流計的電流偏小，指針偏左，測得的電阻值偏大． 答案　(1)R2　(2)－　(3)10 000 Ω　(4)小　(5)大 1－3.

17、某同學(xué)在測量一只小燈泡電阻的實驗中，連接了如圖甲所示的實物電路圖．閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表的示數(shù)為零． (1)他借助多用電表檢查小燈泡，先斷開開關(guān)，把多用電表的選擇開關(guān)旋到歐姆擋的“×1”擋，再進行________調(diào)零；然后將紅、黑表筆分別接觸①、②接線柱，多用電表的表盤恰好如圖乙所示，說明小燈泡正常，此時的電阻為________Ω. (2)他將多用電表選擇開關(guān)旋于某直流電壓擋，將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱；閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)約等于電源電動勢，說明②、③接線柱間的導(dǎo)線出現(xiàn)了________(選填“斷路”或“短路”)． (3)故障排除后，為了使電流表的示數(shù)從零開始

18、，要在________(選填“①、④”或“③、④”)接線柱間再連接一根導(dǎo)線，并在閉合開關(guān)前把滑動變阻器的滑片置于最________(選填“左”和“右”)端． 解析　(1)根據(jù)歐姆表的使用方法可知，每次選完擋后應(yīng)重新進行歐姆調(diào)零；歐姆表的計數(shù)為R＝6.0×1 Ω＝6.0 Ω.(2)將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)約等于電源電動勢，說明②、③接線柱間的導(dǎo)線出現(xiàn)了斷路．(3)為使電流表的示數(shù)從零開始，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，所以應(yīng)在③、④接線柱間再連接一根導(dǎo)線；閉合開關(guān)前應(yīng)將滑片置于輸出電壓最小的最左端． 答案　(1)歐姆　6(或6.0)　(2)斷路　(3)③、④　左

19、 [歸納反思] 多用電表使用“五步”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(yīng)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，將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋． 特別注意：用歐姆擋測電阻時，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太大)，應(yīng)該適當(dāng)增大倍率重新調(diào)零后再測量；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太小)，應(yīng)該適當(dāng)減小倍率重新調(diào)零后再測量． 高頻考點二　以測電阻為核心的實驗(包含電表的改裝) [備考策略] 1．電

20、學(xué)儀器和電路的選擇原則——安全、準(zhǔn)確、方便 (1)電源的選擇：一般可以根據(jù)待測元件的額定電流或額定電壓選擇符合需要的電源． (2)電表的選擇：一般根據(jù)電源電動勢或待測元件的額定電壓選擇電壓表，再估算待測電流的最大值選擇電流表．注意測量時要使電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大. 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差來源 電流表的分壓 電壓表的分流 測量結(jié)果 R測＝Rx＋RA，偏大 R測＝，偏小 適用條件 Rx?RA(測大電阻) 或RA已知 RV?Rx(測小電阻) 或RV已知 “3用電表” 如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還要以作為

21、定值電阻來用，即“一表3用” (3)變阻器的選擇：在安全條件下，分壓電路選最大阻值較小、額定電流較大的，限流電路選最大值與待測電阻差不多的. 分壓電路 限流電路 電路 電壓調(diào)節(jié)范圍 0≤U≤E E≤U≤E ①要求待測電壓或電流從0開始變化時，必須選擇分壓電路； ②要求測量精確度高(或多測量幾組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)區(qū)分度大)時，應(yīng)選擇分壓電路； ③雖然沒有明確的要求，但滑動變阻器的總電阻比待測電阻阻值小很多時，應(yīng)選擇分壓電路； ④其他情況優(yōu)先選擇限流電路(節(jié)能). 2.最常用的電阻測量方法——伏安法及其變式 (1)“伏安法”，有電壓表、電流表且電表量程恰當(dāng)時選擇“伏安

22、法”． (2)“伏伏法”，電流表不能用或沒有電流表的情況下，若知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當(dāng)作電流表使用，即選擇“伏伏法”． (3)“安安法”，電壓表不能用或沒有電壓表的情形下，若知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當(dāng)作電壓表使用，即選擇“安安法”． (4)“伏安加R法”，在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護電阻的方法就應(yīng)運而生，“伏安加R法”又叫做“加保護電阻法”． 3．最精確的電阻測量方法——等效替代法 電流等效替代 電壓等效替代 4.最專一的電表內(nèi)阻測量方法——半偏法 (1)用半偏法測電流表內(nèi)阻，如圖所示，電阻箱應(yīng)和電

23、流表并聯(lián)，然后與大電阻滑動變阻器串聯(lián)，R測R真． 5．最獨特的電阻測量方法——電橋法 電路如圖所示，實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3，當(dāng)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：R1·Rx＝R2·R3，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． [命題視角] 考向1　伏安法測電阻 例1　(2018·湖北省武漢市高三下學(xué)期五月理綜訓(xùn)練)用伏安法測電阻，不論是電流表內(nèi)接

24、法，還是電流表外接法，都有系統(tǒng)誤差． (1)如圖(a)所示，如果電壓表和電流表的讀數(shù)分別為UV和IA，待測電阻的測量值________真實值(填“大于”、“等于”或“小于”)；如果已知電壓表的內(nèi)阻為RV，則待測電阻的阻值Rx＝________. (2)由于電壓表的內(nèi)阻未知，小明設(shè)計了如(b)所示的電路測量待測電阻．具體步驟如下： ①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電流計的讀數(shù)為零； ②記錄電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I； ③待測電阻的阻值Rx＝________. (3)小華設(shè)計了圖(c)所示的電路測量待測電阻．具體步驟如下： ①斷開開關(guān)S1，閉合S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1、R2

25、，使電流表A1的讀數(shù)恰好為電流表A2的讀數(shù)的一半； ②閉合S1，并保持滑動變阻器R2的滑動觸頭位置不變，記錄電壓表的讀數(shù)“U”和電流表A1的讀數(shù)I； ③待測電阻的阻值Rx＝________. 解析　(1)a圖為電流表外接，由于電壓表的分流作用，Rx中的電流小于電流表的示數(shù)，所以待測電阻的測量值小于真實值，由部分電路歐姆定律可知，Rx＝＝＝；(2)由于電流計的示數(shù)為零，說明b、a兩點的電勢差為零，由歐姆定律可知，Rx＝；(3)開關(guān)S1，S2從斷開到閉合可知，流過待測電阻的電流為I′，電壓為U′，所以Rx＝. 答案　(1)小于　(2)　(3)　(4) 考向2　測電流表的內(nèi)阻 例2　(2

26、018·山東省青島市高三統(tǒng)一質(zhì)檢)某同學(xué)用甲所示電路測量電流表G1的內(nèi)阻r1.供選擇的儀器如下： 待測電流表G1(0～5 mA，內(nèi)阻約200 Ω)；電流表G2(0～10 mA，內(nèi)阻約100 Ω)；定值電阻R1(100 Ω)；定值電阻R2(200 Ω)；滑動變阻器R3(0～1000 Ω)；滑動變阻器R4(0～400 Ω)；電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻可不計)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干． (1)實驗中要求電流表G1能達(dá)到滿偏，則定值電阻應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)，滑動變阻器應(yīng)選________(填“R3”或“R4”)，按照電路圖，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑動觸頭移至________端(填“

27、a”或“b”)． (2)在圖乙所示實物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請根據(jù)圖中甲電路完成剩余部分的連接________． (3)實驗步驟如下：按電路圖連接電路，將滑動變阻器的滑動觸頭移至一端；閉合開關(guān)S，移動滑動觸頭至某一位置，記錄G1、G2的讀數(shù)I1、I2；多次移動滑動觸頭，記錄相應(yīng)的G1、G2的讀數(shù)I1、I2；以I1為縱坐標(biāo)，I2為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖丙所示．若圖中直線的斜率為k，請用題中所給符合寫出待測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式r1＝________. 解析　(1)因為電流表G2的量程是待測電流表G1的2倍，所以定值電阻和待測電流表內(nèi)阻接近，定值電阻應(yīng)選R2；滑動變阻器采用限流式接法，

28、則滑動變阻器應(yīng)選用R3；為保證電路安全，應(yīng)將滑動觸頭移至a端，使電路中的起始電流最?。? (2)據(jù)電路圖連實物如圖： (3)根據(jù)電流關(guān)系可得：I2＝I1＋，又＝k，解得：r1＝R2. 答案　(1)R2　R3　a (2)如圖 (3)R2 考向3　電表的改裝 例3　(2018·湖北省武昌區(qū)高三五月調(diào)研考試)一位同學(xué)想將一個量程2.5 mA左右(有清晰刻度但沒有示數(shù))、內(nèi)電阻在90 Ω～120 Ω之間的電流表G改裝成一個量程為0～30 V的伏特表，可以使用的實驗器材如下： A．電源(電動勢約4.5 V，內(nèi)電阻小于1 Ω) B．標(biāo)準(zhǔn)電流表A(量程為0～10 mA，內(nèi)電阻約為50 Ω

29、) C．電阻箱(阻值范圍0～9.9 Ω) D．電阻箱(阻值范圍0～999.9 Ω) E．滑動變阻器(阻值為0～1 kΩ) F．滑動變阻器(阻值為0～20 Ω) G．電鍵S和導(dǎo)線若干 甲 為了正確改裝，用如圖甲的電路來測量出電流表G的量程和內(nèi)電阻，該同學(xué)的實驗操作過程為： (1)將選好的實驗儀器按圖甲所示電路連接，電阻箱R1應(yīng)選________，滑動變阻器R2應(yīng)選________(用儀器前的字母序號表示)； (2)將滑動變阻器的滑片P移至滑動變阻器的接近右端處，將電阻箱R1阻值調(diào)至最大，閉合電鍵S；接著交替移動滑片P和調(diào)節(jié)電阻箱R1直至電流表G滿偏且標(biāo)準(zhǔn)電流表A有一個合適的

30、讀數(shù)，記錄此時標(biāo)準(zhǔn)電流表A的示數(shù)I電阻箱的阻值R1 (3)向左移動滑片P至滑動變阻器的另一位置，再次調(diào)節(jié)電阻箱R1直到電流表G滿偏，記錄此時標(biāo)準(zhǔn)電流表A的示數(shù)，和電阻箱的阻值R (4)重復(fù)步驟(3)3～5次； (5)該同學(xué)將實驗中記錄的各組標(biāo)準(zhǔn)電流表A的示數(shù)I和電阻箱的阻值R的數(shù)據(jù)在I－圖中正確地描好點(如圖乙)，請你在圖中完I－圖線________． 乙 (6)根據(jù)圖線可以求得電流表G的量程為________A，內(nèi)電阻為________Ω.將電流表G與一個阻值為________Ω的電阻串聯(lián)就可以組成量程為0～30V的伏特表． 解析　(1)電阻箱應(yīng)該選擇與待測電流表阻值相當(dāng)?shù)腄

31、；電流中的總電流不超過10 mA，則電路總電阻R＝＝Ω＝4500 Ω，則滑動變阻器選擇E； (2)圖像如圖； 乙 由歐姆定律可知：(I－Ig)R＝Igrg，即I＝Igrg·＋Ig；由圖形可知：Ig＝2×10－3A；Igrg＝＝0.2，則rg＝100Ω；將電流表G與一個阻值為R＝－rg＝－100＝14900 Ω的電阻串聯(lián)就可以組成量程為0～30 V的伏特表． 答案　(1)D　(2)E (3) (4)0～2×10－3　(5)100　(6)14900 [歸納反思] 電學(xué)實驗的“3要求4注意” 1．器材選取3要求 (1)根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表． (2)根

32、據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不能超過它的額定值．對高阻值的變阻器，如果滑片稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用． (3)應(yīng)根據(jù)實驗的基本要求來選擇儀器．對于這種情況，只有熟悉實驗原理，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇． 3．連接實物圖4注意 (1)各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上． (2)不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉，且導(dǎo)線不能跨過儀器． (3)連接電表應(yīng)注意量程選用正確，正、負(fù)接線柱不要接錯． (4)開關(guān)要控制整個電路． 高頻考點三　以測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的實驗 [備考策略] 測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗是高中物理實驗中的重要實驗之一，這個實驗重

33、點考查實驗設(shè)計(實驗原理)和實驗數(shù)據(jù)處理，對考生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力要求較高． 1．測電源電動勢和內(nèi)阻的三種方法 方法 原理圖 數(shù)據(jù)處理 用電壓表、電流表和可變電阻(如滑動變阻器)測量 測出兩組U、I值，根據(jù)E＝U＋Ir，通過計算或利用圖象法處理數(shù)據(jù) 用電流表、電阻箱測量 測出兩組I、R值，根據(jù)E＝I(R＋r)通過計算或利用圖象法處理數(shù)據(jù) 用電壓表、電阻箱測量 測出兩組U、R值，根據(jù)E＝U＋r，通過計算或利用圖象法處理數(shù)據(jù) 2.用好一個“電阻” 在高考電學(xué)設(shè)計性實驗中，常以定值電阻的合理使用為背景來命題．求解這類問題的關(guān)鍵是必須弄清定值

34、電阻在設(shè)計電路中的主要作用，一般來說，定值電阻有三種作用： [題組突破] 3－1.(2018·湖北八校聯(lián)考)某物理研究小組嘗試?yán)脠D甲所示電路測量一節(jié)干電池(電動勢約1.5 V，內(nèi)阻約幾歐姆)的電動勢和內(nèi)阻．其中：電流表○A(量程IA＝20 mA，內(nèi)阻RA＝10 Ω)、電阻箱R(99.99 Ω，額定電流1 A)、定值電阻R0(R0＝5 Ω)． 閉合開關(guān)S，改變電阻箱的阻值R，讀出對應(yīng)的電流表的讀數(shù)I.然后再把相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成和，填入如下表格中. 數(shù)據(jù)組 1 2 3 4 5 6 7 (×10－2Ω－1) 2.5 3.3 4.0 5.0 6.7 8.3

35、 10.0 (A－1) 15.5 16.0 16.4 17.0 18.0 19.0 20.0 回答下列問題： (1)請把第4組數(shù)據(jù)點補充在－圖中，并畫出－的圖線． (2)根據(jù)－圖線求出電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(保留2位有效數(shù)字) 解析　(1)根據(jù)描點法將第四組數(shù)據(jù)畫在圖中，并用直線將各點相連，如圖所示 (2)由閉合電路歐姆定律可知：RA＋R0＝R1＝15 Ω，R并＝，IR1＝×R并，可得＝＋·，則可知：b＝，k＝r，解得E＝1.5 V，r＝6.0 Ω. 答案　(1)見解析　(2)1.5　6.0 3－2.(2018·全國

36、卷Ⅰ理科綜合)要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，有以下器材： 干電池一節(jié)(電動勢均為1.5 V) 電阻箱(0～999.9 Ω) 電壓表(0～15 V) 電流表G(0～3 mA，內(nèi)阻r1＝200 Ω) 定值電阻R0(阻值為600 Ω) 開關(guān)和導(dǎo)線若干 (1)要求較為準(zhǔn)確地測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，應(yīng)選擇________電路． (2)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖1中實驗器材按實際需要連接． (3)實驗中測得多組電阻箱的阻值和電流表示數(shù)，求得與的數(shù)據(jù)如下表，請在圖2所示的縱坐標(biāo)為、橫坐標(biāo)為的坐標(biāo)系中作出圖象，并由圖線求得電池電動勢E＝________，內(nèi)阻r＝________.(結(jié)果

37、保留三位有效數(shù)字) (A－1) 1 200 1 050 930 800 660 520 (Ω－1) 0.625 0.500 0.375 0.250 0.125 0.025 (4)實驗中計算得到的電動勢比真實值________(選填“偏大”、“不變”或“偏小”)． 解析　干電池的電動勢約為1.5 V，電壓表量程過大，因此選乙電路，實物連線如圖a所示．令R0＋r1＝RG，用R表示電阻箱的阻值，實驗中路端電壓U＝IRG，U＝，得＝＋，圖線的縱截距為，斜率為，代入數(shù)據(jù)解得E＝1.54 V，r＝2.09 Ω；實驗中準(zhǔn)確外電阻為改裝后電壓表與電阻箱的并聯(lián)值，設(shè)其電阻為R并，

38、準(zhǔn)確外電阻應(yīng)為R并＝

39、要注意到其自身量程對電路的影響，其次要充分利用其“自報電流或自報電壓”的功能，因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表，測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表． [命題視角] 考向1　實驗原理的拓展與創(chuàng)新 電學(xué)設(shè)計型實驗常用的方法有： 1．轉(zhuǎn)換法：將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成可以(或易于)測量的物理量進行測量，然后再反求待測物理量的量值，這種方法叫轉(zhuǎn)換測量法(簡稱轉(zhuǎn)換法)．如在測量金屬電阻率的實驗中，雖然無法直接測量電阻率，但通過測金屬絲的長度和直徑，并將金屬絲接入電路測出其電阻，然后再計算出它的電阻率． 2．替代法：用一個標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測量，通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，使整個測量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài)，則

40、被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量． 3．控制變量法：研究一個物理量與其他幾個物理量的關(guān)系時，要使其中一個或幾個物理量不變，分別研究這個物理量與其他各物理量的關(guān)系，然后再歸納總結(jié)，如探究電阻的決定因素實驗． 例4　(2018·高考物理全真模擬二)某同學(xué)利用如圖所示的電路可以測量多個物理量． 實驗室提供的器材有：兩個相同的待測電源(內(nèi)阻r≈1 Ω)，電阻箱R1(最大阻值為999.9 Ω)，電阻箱R2(最大阻值為999.9 Ω)，電壓表V(內(nèi)阻約為2 kΩ)，電流表A(內(nèi)阻約為2 Ω)，靈敏電流計G，兩個開關(guān)S1、S2.主要實驗步驟如下： ①按圖連接好電路，調(diào)節(jié)電阻箱R1和R2至最大，閉合開關(guān)S1和S2

41、，再反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2，使電流計G的示數(shù)為0，讀出電流表A、電壓表V、電阻箱R1、電阻箱R2的示數(shù)分別為I1、U1、r1、r2； ②反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱R1和R2(與①中的電阻值不同)，使電流計G的示數(shù)為0，讀出電流表A、電壓表V的示數(shù)分別為I2、U2. 回答下列問題： (1)電流計G的示數(shù)為0時，電路中A和B兩點的電勢φA和φB的關(guān)系為________； (2)電壓表的內(nèi)阻為________，電流表的內(nèi)阻為________； (3)電源的電動勢E為________，內(nèi)阻r為________． 解析　由本電路的連接特點可知左右兩個電源間的路端電壓相等，干路電流相同．根據(jù)部分電路歐姆定律可

42、分別求解電壓表與電流表的內(nèi)阻；在不同狀態(tài)下數(shù)據(jù)采集，根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解電源的電動勢E和內(nèi)阻r. (1)電流計G的示數(shù)為0時，由歐姆定律知，G的電壓為零，說明A、B兩點的電勢相等 (2)由于電流計G的示數(shù)為0，在步驟1中，通過電壓表的電流IV＝I1－，電壓表的內(nèi)阻為RV＝＝；左右兩個電源兩極間的電壓相等，U1＝I1(r2＋RA)，得電流表內(nèi)阻為RA＝－r2. (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解得E＝，r＝ 答案　(1)φA＝φB (2)RV＝　RA＝－r2　(3)E＝　r＝ 考向2　實驗器材的等效與替換 一般電學(xué)實驗器材的創(chuàng)新有兩方面：

43、1．引用新的器件，如二極管、感光材料、熱敏電阻等與實際生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的常見器件，要求學(xué)生多關(guān)注一些生活中的傳感器． 2．改變器材的使用方法，電源進行串聯(lián)或并聯(lián)、把電壓表當(dāng)電流表或者改裝電壓表等． 例5　(2018·肇慶檢測)某實驗小組設(shè)計了如圖甲的電路，其中RT為熱敏電阻，電壓表量程為3 V，內(nèi)阻RV約為10 kΩ，電流表量程為0.5 A，內(nèi)阻RA約為幾歐，R為電阻箱．(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)該實驗小組首先利用該電路進行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實驗．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下電壓表的示數(shù)U1、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R中，在I－U坐標(biāo)系中，將各組U1

44、、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示．為了完成該實驗，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在________(選填“a”或“b”)點． (2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù)，通過分析計算可得外電路的電壓U2的計算式為________．(用U1、I、R和RA表示) (3)實驗小組利用(2)中的公式，計算出各組的U2，將U2和I的數(shù)據(jù)也描繪在I－U坐標(biāo)系中，如圖乙中直線所示．根據(jù)圖象分析可知：電源的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω. (4)實驗中查詢得到RA＝4.0 Ω，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到6 Ω時，熱敏電阻消耗的電功率P＝________W. 解析　(1

45、)利用伏安法測電阻，由圖象可知熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表電阻，所以采用電流表外接法；故導(dǎo)線c應(yīng)接在a點． (2)根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可知； 外電壓：U2＝U1＋I(R＋RA)． (3)由U2＝E－Ir，故電源的電動勢為6.0 V，內(nèi)電阻為r＝Ω＝5.0 Ω. (4)等效電源內(nèi)阻r0＝(5.0＋4.0＋6.0)Ω＝15 Ω；在I－U圖象中作等效電源的外電路伏安特性曲線U＝6－15I，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點坐標(biāo)為(2.5,0.24)．所以熱敏電阻的電功率為0.60 W. 答案　(1)a (2)U2＝U1＋I(R＋RA) (3)6.0　5.0 (4)0.60(0

46、.58～0.62均可) 例6　(2017·高考全國卷Ⅱ)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路測量一微安表(量程為100 μA，內(nèi)阻大約為2 500 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2 000 Ω)；電阻箱Rz(最大值為99 999.9 Ω)；電源E(電動勢約為1.5 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“2 000”)． ②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的_

47、_______端(填“左”或“右”)對應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近． ③將電阻箱R2的阻值置于2 500.0 Ω，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，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢________(填“相等”或“不相等”)． 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2 601.0 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　(1)

48、根據(jù)原理圖(a)，將圖(b)中的實物連線如圖所示． (2)①滑動變阻器R1在實驗中為控制電路，且為分壓接法，應(yīng)選總阻值小的滑動變阻器，故R1的阻值為20 Ω. ②為了保護微安表，S1閉合時，微安表上的電壓為零，故開始時應(yīng)將R1的滑片C滑到滑動變阻器的左端． ③接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，說明S2閉合后，沒有電流流過S2，故B、D兩點的電勢相等． ④實驗過程中，由于測量電路，即由Rz、 、R2、組成的電路的阻值很大，可認(rèn)為測量電路兩端的電壓不變，故 與Rz互換后通過R2、Rz和 的電流不變，電路如圖所示． 由于B、D兩點的電勢相等，對于圖甲，I1RμA＝I2R′ I1Rz1＝I2R，即＝ 對于圖乙，I1Rz2＝I2R′ I1RμA＝I2R，即＝ 所以＝ 所以RμA＝＝Ω＝2 550 Ω. (3)提高測微安表內(nèi)阻的精度，可減小系統(tǒng)誤差，如調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程． 答案　(1)見解析圖　(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 27