物理備課資料 八 物理實驗 第2講 電學實驗與創(chuàng)新

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1、第第2 2講電學實驗與創(chuàng)新講電學實驗與創(chuàng)新突突 破破實實 戰(zhàn)戰(zhàn)熱點考向一基本器材的原理及使用熱點考向一基本器材的原理及使用【核心提煉核心提煉】 1.1.游標卡尺的讀數(shù)游標卡尺的讀數(shù)突破突破 熱點考向聚焦熱點考向聚焦游標尺游標尺精確度精確度(mm)(mm)測量結果測量結果( (游標尺上第游標尺上第n n條刻度線與主尺條刻度線與主尺上的某刻度線對齊時上的某刻度線對齊時)(mm)(mm)刻度刻度格數(shù)格數(shù)刻度總長刻度總長度度(mm)(mm)每小格與每小格與1 mm1 mm差差(mm)(mm)10109 90.10.10.10.1主尺上讀的毫米數(shù)主尺上讀的毫米數(shù)+0.1n+0.1n202019190.0

2、50.050.050.05主尺上讀的毫米數(shù)主尺上讀的毫米數(shù)+0.05n+0.05n505049490.020.020.020.02主尺上讀的毫米數(shù)主尺上讀的毫米數(shù)+ 0.02n+ 0.02n2.2.螺旋測微器的讀數(shù)螺旋測微器的讀數(shù)測量值測量值= =固定刻度讀數(shù)固定刻度讀數(shù)+ +可動刻度讀數(shù)可動刻度讀數(shù)( (含估讀值含估讀值) )0.01 mm.0.01 mm.3.3.電壓表、電流表、多用電表的讀數(shù)電壓表、電流表、多用電表的讀數(shù)(2)(2)歐姆表的刻度是不均勻的歐姆表的刻度是不均勻的, ,讀數(shù)時應乘以倍率讀數(shù)時應乘以倍率. .4.4.多用電表使用的幾個注意事項多用電表使用的幾個注意事項(1)(1

3、)電流的流向電流的流向: :由于使用多用電表時不管測量什么由于使用多用電表時不管測量什么, ,電流都要從電表的電流都要從電表的“+”+”插孔插孔( (紅表筆紅表筆) )流入流入, ,從從“-”-”插孔插孔( (黑表筆黑表筆) )流出流出, ,所以使用歐姆擋時所以使用歐姆擋時, ,多用電表多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆, ,負極接的是紅表筆負極接的是紅表筆. .(2)(2)要區(qū)分要區(qū)分“機械零點機械零點”與與“歐姆零點歐姆零點”:“:“機械零點機械零點”在表盤刻度左側(cè)在表盤刻度左側(cè)“0”0”位置位置, ,用表盤下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整用表盤下邊中間的指針定位螺絲調(diào)

4、整;“;“歐姆零點歐姆零點”在表盤刻度的右側(cè)在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度電阻刻度“0”0”位置位置, ,用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整. .(3)(3)測電阻時每變換一次擋位測電阻時每變換一次擋位, ,都要重新進行歐姆調(diào)零都要重新進行歐姆調(diào)零. .(4)(4)選倍率選倍率: :測量前應根據(jù)估計阻值選用適當?shù)膿跷粶y量前應根據(jù)估計阻值選用適當?shù)膿跷? .由于歐姆擋的刻度不均由于歐姆擋的刻度不均勻勻, ,使用歐姆擋測電阻時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指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差, ,通常只使用表通常只使用表盤中間的一段刻度范圍盤中間的一段刻度范圍. .(5)(5)測電阻

5、時要將電阻與其他元件斷開測電阻時要將電阻與其他元件斷開. .測電阻時不要用手接觸多用電表的表測電阻時不要用手接觸多用電表的表筆金屬頭筆金屬頭. .(6)(6)多用電表使用完畢應將選擇開關旋至多用電表使用完畢應將選擇開關旋至“OFF”O(jiān)FF”擋或交流電壓最高擋擋或交流電壓最高擋. .【典例典例1 1】 ( (20172017安徽合肥模擬安徽合肥模擬) )為了精密測量一金屬絲的電阻率為了精密測量一金屬絲的電阻率: :(1)(1)如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,先用多用表先用多用表1 1 擋粗測其電阻為擋粗測其電阻為,然后用螺旋然后用螺旋測微器測其直徑為測微器測其直徑為 mm,mm,游標卡尺測

6、其長度為游標卡尺測其長度為 cm.cm. 解析解析: :(1)(1)由圖示多用電表可知由圖示多用電表可知, ,待測電阻阻值是待測電阻阻值是8.08.01 =8.0 ;1 =8.0 ;由圖示螺旋測微器可知由圖示螺旋測微器可知, ,其讀數(shù)為其讀數(shù)為2 mm+9.52 mm+9.50.01 mm=2.095 mm,0.01 mm=2.095 mm,由圖示游標卡尺可知由圖示游標卡尺可知, ,其示數(shù)為其示數(shù)為63 mm+663 mm+60.05 mm=63.30 mm=6.330 cm;0.05 mm=63.30 mm=6.330 cm;答案答案: :(1)8.0(1)8.02.0952.0956.33

7、06.330(2)(2)為了減小實驗誤差為了減小實驗誤差, ,需進一步測其電阻需進一步測其電阻, ,除待測金屬絲除待測金屬絲R R外外, ,實驗室還備有的實驗室還備有的實驗器材如下實驗器材如下: :A.A.電壓表電壓表V(V(量程量程3 V,3 V,內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為15 k;15 k;量程量程15 V,15 V,內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為75 k)75 k)B.B.電流表電流表A(A(量程量程0.6 A,0.6 A,內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為1 ;1 ;量程量程3 A,3 A,內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為0.2 )0.2 )C.C.滑動變阻器滑動變阻器R R1 1(0(05 ,0.6 A)5 ,0.6 A)D.D.滑動變阻器

8、滑動變阻器R R2 2(0(02 000 ,0.1 A)2 000 ,0.1 A)E.1.5 VE.1.5 V的干電池兩節(jié)的干電池兩節(jié), ,內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計F.F.電阻箱電阻箱G.G.開關開關S,S,導線若干導線若干為了測多組實驗數(shù)據(jù)為了測多組實驗數(shù)據(jù), ,則上述器材中的滑動變阻器應選用則上述器材中的滑動變阻器應選用( (填填“R“R1 1”或或“R“R2 2”).”).請在圖請在圖( (乙乙) )的虛線框內(nèi)設計最合理的電路圖并完成實物圖的虛線框內(nèi)設計最合理的電路圖并完成實物圖( (丙丙) )的連線的連線. .答案答案: :( (2)R2)R1 1見解析圖見解析圖 解析解析: :(2)(2)為

9、保證電路安全為保證電路安全, ,方便實驗操作方便實驗操作, ,滑動變阻器應選滑動變阻器應選R R1 1, ,為測多組實為測多組實驗數(shù)據(jù)驗數(shù)據(jù), ,滑動變阻器應采用分壓接法滑動變阻器應采用分壓接法, ,由于被測電阻阻值較小由于被測電阻阻值較小, ,則電流表應則電流表應采用外接法采用外接法, ,實驗電路圖如圖實驗電路圖如圖1 1所示所示, ,根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖, ,如如圖圖2 2所示所示. .【預測練習預測練習1 1】 ( (20172017安徽蕪湖模擬安徽蕪湖模擬) )某學生實驗小組利用圖某學生實驗小組利用圖( (甲甲) )所示電路所示電路, ,測量多用電表

10、內(nèi)電池的電動勢和測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和“100 100 ”擋內(nèi)部電路的總電阻擋內(nèi)部電路的總電阻. .使用的器使用的器材有材有: :A.A.多用電表多用電表; ;B.B.毫安表毫安表: :量程量程6 mA;6 mA;C.C.滑動變阻器滑動變阻器: :最大阻值最大阻值2 k;2 k;D.D.導線若干導線若干. .實驗步驟如下實驗步驟如下: :(1)(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻將多用電表擋位調(diào)到電阻“100”100”擋擋, ,再將紅表筆和黑表筆短接再將紅表筆和黑表筆短接, ,調(diào)零點調(diào)零點. .(2)(2)將圖將圖( (甲甲) )中多用電表的黑表筆和中多用電表的黑表筆和( (選填選填“1”1”或

11、或“2”)2”)端相連端相連, ,紅表筆紅表筆連接另一端連接另一端.(3)(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置, ,使這時毫安表的示數(shù)為使這時毫安表的示數(shù)為3 mA,3 mA,多用電多用電表的示數(shù)如圖表的示數(shù)如圖( (乙乙) )所示所示, ,多用電表的示數(shù)為多用電表的示數(shù)為 .(4)(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片, ,使其接入電路的阻值為零使其接入電路的阻值為零. .此時毫安表的示數(shù)為此時毫安表的示數(shù)為3.75 mA.3.75 mA.從測量數(shù)據(jù)可知從測量數(shù)據(jù)可知, ,毫安表的內(nèi)阻為毫安表的內(nèi)阻為 .(5)(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無

12、內(nèi)阻的電池、一個理想電流多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路表和一個電阻串聯(lián)而成的電路, ,如圖如圖( (丙丙) )所示所示. .根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得, ,此多用電表內(nèi)電池的電動勢為此多用電表內(nèi)電池的電動勢為V,V,電阻電阻“100”100”擋內(nèi)部電路的總電阻為擋內(nèi)部電路的總電阻為 .答案答案: :(2)1(2)1(3)1 500(3)1 500(4)900(4)900(5)9(5)91 500 1 500 熱點考向二以伏安法測電阻為核心的實驗熱點考向二以伏安法測電阻為核心的實驗 【核心提煉核心提煉】1.1.明

13、確三個明確三個“選擇選擇”, ,電學實驗難離它電學實驗難離它(1)(1)實驗器材的選擇實驗器材的選擇電源的選擇電源的選擇: :一般根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直一般根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源流電源. .電表的選擇電表的選擇: :一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表; ;根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表; ;電表的指針擺動的幅度較大電表的指針擺動的幅度較大, ,一般應一般應使指針能達到半偏左右使指針能達到半偏左右. .(2)(2)電流表內(nèi)接法與外接法的

14、選擇電流表內(nèi)接法與外接法的選擇(3)(3)分壓電路與限流電路的選擇分壓電路與限流電路的選擇以小控大用分壓以小控大用分壓, ,相差無幾用限流相差無幾用限流. .即當滑動變阻器的阻值較小時即當滑動變阻器的阻值較小時, ,常采用分常采用分壓電路壓電路; ;當滑動變阻器的阻值與負載相差不大時當滑動變阻器的阻值與負載相差不大時, ,常采用限流電路常采用限流電路. .另外另外, ,必須必須采用分壓電路的情況有三種采用分壓電路的情況有三種: :要求電壓從零開始變化要求電壓從零開始變化; ;滑動變阻器太小滑動變阻器太小, ,不能起到限流的作用不能起到限流的作用; ;限流電路不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)限流電路不

15、能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù). .若兩種電路若兩種電路均可均可, ,則采用限流式則采用限流式, ,因為限流式損耗功率小因為限流式損耗功率小. .2.2.測電源電動勢和內(nèi)阻的三種方法測電源電動勢和內(nèi)阻的三種方法方法方法原理圖原理圖數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理用電壓表、電流表和可用電壓表、電流表和可變電阻變電阻( (如滑動變阻器如滑動變阻器) )測量測量測出兩組測出兩組U,IU,I值值, ,根據(jù)根據(jù)E=U+Ir,E=U+Ir,通過計算或利用通過計算或利用圖像法處理數(shù)據(jù)圖像法處理數(shù)據(jù)用電流表、電阻箱測量用電流表、電阻箱測量測出兩組測出兩組I,RI,R值值, ,根據(jù)根據(jù)E=I(R+r)E=I(R+r)通過計算或利通過

16、計算或利用圖像法處理數(shù)據(jù)用圖像法處理數(shù)據(jù)用電壓表、電阻箱測量用電壓表、電阻箱測量測出兩組測出兩組U,RU,R值值, ,極據(jù)極據(jù)E=U+ E=U+ r,r,通過計算或利通過計算或利用圖像法處理數(shù)據(jù)用圖像法處理數(shù)據(jù)UR【典例典例2 2】 ( (20172017湖南湘潭模擬湖南湘潭模擬) )某學習小組探究電學元件的伏安特性曲線某學習小組探究電學元件的伏安特性曲線. .(1)(1)甲同學要描繪一個標有甲同學要描繪一個標有“3.6 V,1.2 W3.6 V,1.2 W”的小燈泡的伏安特性曲線的小燈泡的伏安特性曲線, ,除了導除了導線和開關外線和開關外, ,還有下列器材可供選擇還有下列器材可供選擇: :電

17、壓表電壓表V(V(量程量程5 V,5 V,內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為5 k)5 k)直流電源直流電源E(E(電動勢電動勢4.5 V,4.5 V,內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計) )電流表電流表A A1 1( (量程量程350 mA,350 mA,內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為1 )1 )電流表電流表A A2 2( (量程量程150 mA,150 mA,內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為2 )2 )滑動變阻器滑動變阻器R R1 1( (阻值阻值0 0200 )200 )滑動變阻器滑動變阻器R R2 2( (阻值阻值0 010 )10 )實驗中電流表應選實驗中電流表應選, ,滑動變阻器應選滑動變阻器應選( (均填寫器材代號均填寫器材代號););以下的以

18、下的四個電路中應選用四個電路中應選用進行實驗進行實驗. . 答案答案: :( (1)A1)A1 1R R2 2A A (2)(2)根據(jù)所選電路圖根據(jù)所選電路圖, ,請在圖請在圖1 1中用筆畫線代替導線中用筆畫線代替導線, ,把實驗儀器連接成完整的把實驗儀器連接成完整的實驗電路實驗電路. .解析解析: :(2)(2)根據(jù)所選原理圖可得出對應的實物圖根據(jù)所選原理圖可得出對應的實物圖, ,如圖如圖( (甲甲) )所示所示. .答案答案: :(2)(2)見解析見解析(3)(3)利用實驗得到了利用實驗得到了8 8組數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù), ,在如圖在如圖2 2所示的所示的I I- -U U坐標系中坐標系中, ,通過

19、描點連線得到通過描點連線得到了小燈泡的伏安特性曲線了小燈泡的伏安特性曲線. .將同種規(guī)格的兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后再與將同種規(guī)格的兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后再與R=10 R=10 的定值電阻串聯(lián)的定值電阻串聯(lián), ,接在電動勢為接在電動勢為8 V8 V、內(nèi)阻不計的電源上、內(nèi)阻不計的電源上, ,如圖如圖3 3所示所示. .閉合閉合開關開關S S后后, ,電流表的示數(shù)為電流表的示數(shù)為 A, A,兩個小燈泡的總功率為兩個小燈泡的總功率為 W. W. 解析解析: :(3)(3)由題圖由題圖3 3所示電路圖可知所示電路圖可知, ,兩燈泡并聯(lián)兩燈泡并聯(lián), ,可以把電源與定值電阻等可以把電源與定值電阻等效為電源效為

20、電源, ,設每個燈泡加上的實際電壓和實際電流分別為設每個燈泡加上的實際電壓和實際電流分別為U U和和I.I.在這個閉在這個閉合電路中合電路中,E=U+2IR,E=U+2IR,代入數(shù)據(jù)并整理得代入數(shù)據(jù)并整理得,U=8-20I,U=8-20I,在圖在圖2 2所示坐標系中作出所示坐標系中作出U=8-20IU=8-20I的圖像如圖的圖像如圖( (乙乙) )所示所示, ,由圖像可知由圖像可知, ,兩圖像交點坐標值為兩圖像交點坐標值為U=2 V,I=0.3 A,U=2 V,I=0.3 A,此時通過電流表的電流此時通過電流表的電流值值I IA A=2I=0.6 A,=2I=0.6 A,每個燈泡的實際功率每個

21、燈泡的實際功率P=UI=2P=UI=20.3 W=0.6 W,0.3 W=0.6 W,兩個小燈泡兩個小燈泡的總功率為的總功率為1.2 W.1.2 W.答案答案: :(3)0.6(3)0.61.21.2【預測練習【預測練習2 2】 ( (20172017四川成都模擬四川成都模擬) )用如圖用如圖1 1所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻阻. .實驗器材實驗器材: :待測電源待測電源( (電動勢約電動勢約3 V,3 V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約2 ),2 ),保護電阻保護電阻R R1 1( (阻值阻值10 )10 )和和R R2 2( (阻值阻值5 ),5 ),滑動變阻器滑動變阻器R,R

22、,電流表電流表A,A,電壓表電壓表V,V,開關開關S,S,導線若干導線若干. .實驗主要步驟實驗主要步驟: :()()將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大, ,閉合開關閉合開關; ;()()逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值, ,記下電壓表的示數(shù)記下電壓表的示數(shù)U U和相應電流表和相應電流表的示數(shù)的示數(shù)I;I;()()在圖在圖2 2中中, ,以以U U為縱坐標為縱坐標,I,I為橫坐標為橫坐標, ,作作U-IU-I圖線圖線(U,I(U,I都用國際單位都用國際單位););()()求出求出U-IU-I圖線斜率的絕對值圖線斜率的絕對值k k

23、和在橫軸上的截距和在橫軸上的截距a.a.回答下列問題回答下列問題: :(1)(1)電壓表最好選用電壓表最好選用; ;電流表最好選用電流表最好選用. . A.A.電壓表電壓表(0(03 V,3 V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約15 k)15 k)B.B.電壓表電壓表(0(03 V,3 V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約3 k)3 k)C.C.電流表電流表(0(0200 mA,200 mA,內(nèi)阻約內(nèi)阻約2 )2 )D.D.電流表電流表(0(030 mA,30 mA,內(nèi)阻約內(nèi)阻約2 )2 )答案答案: :(1)A(1)AC C 答案答案: :(2)C (2)C (2)(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動滑動變阻器的滑片從左向右滑動,

24、,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大. .兩導線與滑動變阻器接線兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是柱連接情況是.A.A.兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端接線柱兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端接線柱B.B.兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端接線柱兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端接線柱C.C.一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱, ,另一條導線接在電阻絲左端接線柱另一條導線接在電阻絲左端接線柱D.D.一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱, ,另一條導線接在電阻絲右端接線柱另一條導線接在電阻絲右端接線柱解析解析: :(2)(2)

25、分析電路可知分析電路可知, ,滑片右移電壓表示數(shù)變大滑片右移電壓表示數(shù)變大, ,則說明滑動變阻器接入電路部則說明滑動變阻器接入電路部分電阻增大分電阻增大.A.A項中兩導線均接在金屬桿的兩端上項中兩導線均接在金屬桿的兩端上, ,接入電阻為零接入電阻為零;B;B項中兩導線接在項中兩導線接在電阻絲兩端電阻絲兩端, ,接入電阻最大并保持不變接入電阻最大并保持不變;C;C項中一導線接在金屬桿左端項中一導線接在金屬桿左端, ,另一導線接另一導線接在電阻絲左端在電阻絲左端, ,可以保證滑片右移時可以保證滑片右移時, ,接入電阻增大接入電阻增大;D;D項中導線分別接右邊上下接項中導線分別接右邊上下接線柱線柱,

26、 ,滑片右移時滑片右移時, ,接入電阻減小接入電阻減小. .故選故選C.C.(3)(3)選用選用k,a,Rk,a,R1 1和和R R2 2表示待測電源的電動勢表示待測電源的電動勢E E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r r的表達式的表達式E=E= , ,r=r=, ,代入數(shù)值可得代入數(shù)值可得E E和和r r的測量值的測量值. . 答案答案: :(3)ka(3)kak-Rk-R2 2 熱點考向三電學創(chuàng)新實驗熱點考向三電學創(chuàng)新實驗【核心提煉核心提煉】1.1.實驗的創(chuàng)新與設計是電學實驗中?？嫉囊活悊栴}實驗的創(chuàng)新與設計是電學實驗中?？嫉囊活悊栴}, ,分析這類實驗的特點分析這類實驗的特點(1)(1)基于教材中的電學實驗基于

27、教材中的電學實驗, ,看重考查實驗原理的改進看重考查實驗原理的改進, ,實驗步驟實驗步驟, ,誤差分析誤差分析; ;(2)(2)重視電學實驗的實驗方法重視電學實驗的實驗方法, ,問題設置結合科技、生產(chǎn)、生活的實際問題設置結合科技、生產(chǎn)、生活的實際; ;因此因此, ,理解實驗原理理解實驗原理, ,掌握實驗方法掌握實驗方法, ,是解決電學實驗的關鍵是解決電學實驗的關鍵. .2.2.電學創(chuàng)新實驗的注意事項電學創(chuàng)新實驗的注意事項(1)(1)在解決設計型實驗時在解決設計型實驗時, ,要注意條件的充分利用要注意條件的充分利用, ,如對于給定確切阻值的電如對于給定確切阻值的電壓表和電流表壓表和電流表, ,電

28、壓表可當作電流表使用電壓表可當作電流表使用, ,電流表也可當作電壓表使用電流表也可當作電壓表使用, ,利用利用這一特點這一特點, ,可以拓展伏安法測電阻的方法可以拓展伏安法測電阻的方法, ,如伏伏法、安安法等如伏伏法、安安法等. .(2)(2)對一些特殊電阻的測量對一些特殊電阻的測量, ,如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量, ,電路設計有其特殊性電路設計有其特殊性, ,即即首先要注意到其自身量程對電路的影響首先要注意到其自身量程對電路的影響, ,其次要充分利用其其次要充分利用其“自損電流或自損電壓自損電流或自損電壓”的的功能功能, ,因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表因此在

29、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)電流表測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表. .3.3.解決電學設計型實驗常用的三種方法解決電學設計型實驗常用的三種方法(1)(1)轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法: :將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成可以將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成可以( (或易于或易于) )測量的物理量進行測量測量的物理量進行測量, ,然后再然后再反求待測物理量的值反求待測物理量的值, ,這種方法叫轉(zhuǎn)換測量法這種方法叫轉(zhuǎn)換測量法( (簡稱轉(zhuǎn)換法簡稱轉(zhuǎn)換法).).如在測量金屬絲電阻率如在測量金屬絲電阻率的實驗中的實驗中, ,雖然無法直接測量電阻率雖然無法直接測量電阻率, ,但可通過測量金屬絲的長度和直徑

30、但可通過測量金屬絲的長度和直徑, ,并將金屬絲并將金屬絲接入電路測出其電阻接入電路測出其電阻, ,然后再計算出它的電阻率然后再計算出它的電阻率. .(2)(2)替代法替代法: :用一個標準的已知量替代被測量用一個標準的已知量替代被測量, ,通過調(diào)整標準量通過調(diào)整標準量, ,使整個測量系統(tǒng)恢復使整個測量系統(tǒng)恢復到替代前的狀態(tài)到替代前的狀態(tài), ,則被測量等于標準量則被測量等于標準量. .(3)(3)控制變量法控制變量法: :研究一個物理量與其他幾個物理量的關系時研究一個物理量與其他幾個物理量的關系時, ,要使其中的一個或幾個要使其中的一個或幾個物理量不變物理量不變, ,分別研究這個物理量與其他各物

31、理量的關系分別研究這個物理量與其他各物理量的關系, ,然后再歸納總結然后再歸納總結, ,如探究電如探究電阻的決定因素實驗阻的決定因素實驗. .【典例典例3 3】 ( (20162016全國全國卷卷,23,23) )現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng), ,要求當熱敏電阻的溫度達到或超過要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 60 時時, ,系統(tǒng)報警系統(tǒng)報警. .提供的器材有提供的器材有: :熱敏熱敏電阻、報警器電阻、報警器( (內(nèi)阻很小內(nèi)阻很小, ,流過的電流超過流過的電流超過I Ic c時就會報警時就會報警),),電阻箱電阻箱( (最大阻值最大阻值為為999.

32、9 ),999.9 ),直流電源直流電源( (輸出電壓為輸出電壓為U,U,內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計),),滑動變阻器滑動變阻器R R1 1( (最大阻值最大阻值為為1 000 ),1 000 ),滑動變阻器滑動變阻器R R2 2( (最大阻值為最大阻值為2 000 ),2 000 ),單刀雙擲開關一個單刀雙擲開關一個, ,導導線若干線若干. .在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié), ,已知已知U U約為約為18 V,I18 V,Ic c約為約為10 mA;10 mA;流過報警器的電流流過報警器的電流超過超過20 mA20 mA時時, ,報警器可能損壞報警器可能損壞; ;該熱敏電阻的阻值隨溫度升

33、高而減小該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小, ,在在60 60 時阻值為時阻值為650.0 .650.0 .(1)(1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線. .解析解析: :(1)(1)報警系統(tǒng)電路連線如圖所示報警系統(tǒng)電路連線如圖所示. .答案答案: :(1)(1)見解析見解析(2)(2)電路中應選用滑動變阻器電路中應選用滑動變阻器( (填填“R R1 1”或或“R R2 2”).”).答案答案: :(2)R(2)R2 2 (3)(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng): :電路接通前電路接通前, ,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值需將電阻箱調(diào)到

34、一固定的阻值, ,根據(jù)實驗要求根據(jù)實驗要求, ,這一阻值為這一阻值為 ;滑動變阻器的滑片應置于滑動變阻器的滑片應置于( (填填“a”a”或或“b”)b”)端附近端附近, ,不能置于另不能置于另一端的原因是一端的原因是 .將開關向?qū)㈤_關向( (填填“c”c”或或“d”)d”)端閉合端閉合, ,緩慢移動滑動變阻器的滑片緩慢移動滑動變阻器的滑片, ,直直至至 .(4)(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變保持滑動變阻器滑片的位置不變, ,將開關向另一端閉合將開關向另一端閉合, ,報警系統(tǒng)即可正常報警系統(tǒng)即可正常使用使用. .解析解析: :(3)(3)電路接通前電路接通前, ,電阻箱電阻應與熱敏電阻的臨界

35、阻值一致電阻箱電阻應與熱敏電阻的臨界阻值一致, ,即為即為650.0 ,650.0 ,滑動變阻器滑片應置于滑動變阻器滑片應置于b b端附近端附近, ,若滑片置于若滑片置于a a端端, ,電路接通后電電路接通后電流會超過流會超過20 mA,20 mA,報警器可能損壞報警器可能損壞. .將開關向?qū)㈤_關向c c端閉合端閉合, ,緩慢移動滑動變阻器的滑片緩慢移動滑動變阻器的滑片, ,使報警器開始報警使報警器開始報警. .答案答案: :(3)(3)650.0650.0b b接通電源后接通電源后, ,流過報警器的電流會超過流過報警器的電流會超過20 mA,20 mA,報警報警器可能損壞器可能損壞 c c報

36、警器開始報警報警器開始報警【預測練習【預測練習3 3】某同學要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動勢和內(nèi)某同學要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動勢和內(nèi)阻阻, ,考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大, ,為了提高實驗的精確度為了提高實驗的精確度, ,需要測量電壓表需要測量電壓表的內(nèi)阻。實驗器材中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表的內(nèi)阻。實驗器材中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表, ,該同學便充分該同學便充分利用這塊電壓表利用這塊電壓表, ,設計了如圖設計了如圖( (甲甲) )所示的實驗電路所示的實驗電路, ,既能實現(xiàn)對該電壓表的既能實現(xiàn)對該電壓表的內(nèi)阻的測量內(nèi)阻的測量,

37、 ,又能利用該表完成水果電池組電動勢和內(nèi)阻的測量又能利用該表完成水果電池組電動勢和內(nèi)阻的測量, ,他用到的他用到的實驗器材有實驗器材有: : 待測水果電池組待測水果電池組( (電動勢約電動勢約4 V,4 V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約50 )50 )、雙向電壓表、雙向電壓表( (量程為量程為2 V,2 V,內(nèi)阻內(nèi)阻約為約為2 k)2 k)、電阻箱、電阻箱(0(09 999 )9 999 )、滑動變阻器、滑動變阻器(0(0200 ),200 ),一個單刀雙一個單刀雙擲開關及若干導線擲開關及若干導線. .答案答案: :(1)(1)R R1 1半偏半偏( (或最大值的一半或最大值的一半) )R R2 2(1)(1

38、)該同學按電路圖連線后該同學按電路圖連線后, ,首先測出了電壓表的內(nèi)阻首先測出了電壓表的內(nèi)阻. .請完善測量電壓表內(nèi)請完善測量電壓表內(nèi)阻的實驗步驟阻的實驗步驟: :將將R R1 1的滑動觸頭滑至最左端的滑動觸頭滑至最左端, ,將將S S撥向撥向1 1位置位置, ,將電阻箱阻值調(diào)為將電阻箱阻值調(diào)為0;0;調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R1 1的滑動觸頭的滑動觸頭, ,使電壓表示數(shù)達到滿偏使電壓表示數(shù)達到滿偏; ;保持保持不變不變, ,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R2 2, ,使電壓表的示數(shù)達到使電壓表的示數(shù)達到; ; 讀出電阻箱的阻值讀出電阻箱的阻值, ,記為記為R R2 2, ,則電壓表的內(nèi)阻則電壓表的內(nèi)阻R RV V= =.

39、 . 解析解析: :(1)(1)由題圖可知由題圖可知, ,當當S S拔向拔向1 1位置位置, ,滑動變阻器滑動變阻器R R1 1在電路中為分壓式接法在電路中為分壓式接法, ,利用電壓表的半偏法得利用電壓表的半偏法得; ;調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R1 1使電壓表滿偏使電壓表滿偏, ,保持保持R R1 1不變不變,R,R2 2與電壓表串聯(lián)與電壓表串聯(lián), ,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R2 2使電壓表的示數(shù)達到半偏使電壓表的示數(shù)達到半偏( (或最大值的一半或最大值的一半),),則電壓表的內(nèi)阻與電則電壓表的內(nèi)阻與電阻箱示數(shù)阻箱示數(shù)R R2 2相同相同. .(2)(2)若測得電壓表內(nèi)阻為若測得電壓表內(nèi)阻為2 k,2 k,可分析此測

40、量值應可分析此測量值應( (選填選填“大大于于”“”“等于等于”或或“小于小于”) )真實值真實值.解析解析: :(2)(2)由閉合電路歐姆定律可知由閉合電路歐姆定律可知, ,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R2 2變大使電壓表達到半偏的過程中變大使電壓表達到半偏的過程中, ,總電阻值變大總電阻值變大, ,干路總電流變小干路總電流變小, ,由由E=IE=Ir+Ur+U外外得得U U外外變大變大, ,由電路知由電路知U U外外=U=U并并+U+U右右, ,滑動變阻器的滑動觸頭右側(cè)分得的電壓滑動變阻器的滑動觸頭右側(cè)分得的電壓U U右右=I=IR R右右變小變小, ,則則U U并并變大變大, ,電壓表半電壓表半偏時偏時

41、,R,R2 2上分得的電壓就會大于電壓表上分得的電壓上分得的電壓就會大于電壓表上分得的電壓, ,那么那么R R2 2的阻值就會大的阻值就會大于電壓表的阻值于電壓表的阻值. .答案答案: :(2)(2)大于大于(3)(3)接下來測量水果電池組的電動勢和內(nèi)阻接下來測量水果電池組的電動勢和內(nèi)阻, ,實驗步驟如下實驗步驟如下: :將開關將開關S S撥至撥至( (選填選填“1 1”或或“2 2”) )位置位置, ,將將R R1 1的滑動觸片移到最的滑動觸片移到最端端, ,不再移動不再移動; ; 調(diào)節(jié)電阻箱的阻值調(diào)節(jié)電阻箱的阻值, ,使電壓表的示數(shù)達到一個合適值使電壓表的示數(shù)達到一個合適值, ,記錄下電壓

42、表的示數(shù)記錄下電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值和電阻箱的阻值; ;重復步驟重復步驟, ,記錄多組電壓表的示數(shù)及對應的電阻箱的阻值記錄多組電壓表的示數(shù)及對應的電阻箱的阻值. .解析解析: :(3)(3)測水果電池組的電動勢和內(nèi)阻測水果電池組的電動勢和內(nèi)阻, ,利用伏阻法利用伏阻法,S,S拔到拔到2,2,同時將同時將R R1 1的的滑動觸頭移到最左端滑動觸頭移到最左端. .答案答案: :(3)(3)2 2左左實戰(zhàn)實戰(zhàn) 高考真題演練高考真題演練答案答案: :(1)(1)見解析見解析 (1)(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0 03.8 V3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量的范圍內(nèi)對小燈泡的電

43、壓進行測量, ,畫出畫出實驗電路原理圖實驗電路原理圖. .(2)(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)(a)所示所示. .由實驗曲線可知由實驗曲線可知, ,隨著電流的增加小燈泡的電阻隨著電流的增加小燈泡的電阻( (填填“增大增大”“”“不變不變”或或“減小減小”),),燈絲的電阻率燈絲的電阻率( (填填“增大增大”“”“不變不變”或或“減小減小”).).答案答案: :(2)(2)增大增大增大增大 (3)(3)用另一電源用另一電源E E0 0( (電動勢電動勢4 V,4 V,內(nèi)阻內(nèi)阻1.00 )1.00 )和題給器材連接成圖和題給器材連接成圖(b)(b)所示

44、的電所示的電路圖路圖, ,調(diào)節(jié)滑動變阻器調(diào)節(jié)滑動變阻器R R的阻值的阻值, ,可以改變小燈泡的實際功率可以改變小燈泡的實際功率. .閉合開關閉合開關S,S,在在R R的的變化范圍內(nèi)變化范圍內(nèi), ,小燈泡的最小功率為小燈泡的最小功率為W,W,最大功率為最大功率為W.(W.(結果均結果均保留保留2 2位小數(shù)位小數(shù)) ) 解析解析: :(3)(3)當當R=9.0 R=9.0 時時, ,小燈泡的實際功率最小小燈泡的實際功率最小, ,由閉合電路歐姆定律有由閉合電路歐姆定律有E E0 0=I(R+r)+U,=I(R+r)+U,即即4=10I+U,4=10I+U,在圖中作出該直線如圖在圖中作出該直線如圖(

45、(甲甲) )所示所示, ,交點坐標約為交點坐標約為I=223 mA,U=1.77 VI=223 mA,U=1.77 V時最小功率時最小功率P Pminmin=UaI=0.39 W;=UaI=0.39 W;當當R=0R=0時時, ,小燈泡的實際小燈泡的實際功率最大功率最大, ,有有E=Ir+U,E=Ir+U,即即4=I+U,4=I+U,在圖中作出該直線如圖在圖中作出該直線如圖( (乙乙) )所示所示, ,交點坐標交點坐標約為約為I=318 mA,U=3.69 V,I=318 mA,U=3.69 V,小燈泡的最大功率小燈泡的最大功率P Pmaxmax=UI=1.17 W.=UI=1.17 W.答案

46、答案: :(3)0.39(3)0.391.171.172.2.測電表內(nèi)阻測電表內(nèi)阻(20172017全國全國卷卷,23,23) )某同學利用如圖某同學利用如圖(a)(a)所示的電路測量一微所示的電路測量一微安表安表( (量程為量程為100 A,100 A,內(nèi)阻大約為內(nèi)阻大約為2 500 )2 500 )的內(nèi)阻的內(nèi)阻. .可使用的器材有可使用的器材有: :兩個滑兩個滑動變阻器動變阻器R R1 1,R,R2 2( (其中一個阻值為其中一個阻值為20 ,20 ,另一個阻值為另一個阻值為2 000 );2 000 );電阻箱電阻箱R Rz z( (最最大阻值為大阻值為99 999.9 );99 999

47、.9 );電源電源E(E(電動勢約為電動勢約為1.5 V);1.5 V);單刀開關單刀開關S S1 1和和S S2 2.C,D.C,D分別為分別為兩個滑動變阻器的滑片兩個滑動變阻器的滑片. .(1)(1)按原理圖按原理圖(a)(a)將圖將圖(b)(b)中的實物連線中的實物連線. .解析解析: :(1)(1)實物連線如圖所示實物連線如圖所示. .答案答案: :(1)(1)見解析圖見解析圖(2)(2)完成下列填空完成下列填空: :R R1 1的阻值為的阻值為(填填“2020”或或“2 0002 000”).). 為了保護微安表為了保護微安表, ,開始時將開始時將R R1 1的滑片的滑片C C滑到接

48、近圖滑到接近圖(a)(a)中滑動變阻器的中滑動變阻器的端端( (填填“左左”或或“右右”) )對應的位置對應的位置; ;將將R R2 2的滑片的滑片D D置于中間位置附近置于中間位置附近. . 將電阻箱將電阻箱R Rz z的阻值置于的阻值置于2 500.0 ,2 500.0 ,接通接通S S1 1. .將將R R1 1的滑片置于適當位置的滑片置于適當位置, ,再反復調(diào)節(jié)再反復調(diào)節(jié)R R2 2的滑片的滑片D D的位置的位置, ,最終使得接通最終使得接通S S2 2前后前后, ,微安表的示數(shù)保持不微安表的示數(shù)保持不變變, ,這說明這說明S S2 2接通前接通前B B與與D D所在位置的電勢所在位置

49、的電勢( (填填“相等相等”或或“不相不相等等”).). 將電阻箱將電阻箱R Rz z和微安表位置對調(diào)和微安表位置對調(diào), ,其他條件保持不變其他條件保持不變, ,發(fā)現(xiàn)將發(fā)現(xiàn)將R Rz z的阻值置于的阻值置于2 601.0 2 601.0 時時, ,在接通在接通S S2 2前后前后, ,微安表的示數(shù)也保持不變微安表的示數(shù)也保持不變. .待測微安表的內(nèi)待測微安表的內(nèi)阻為阻為(結果保留到個位結果保留到個位).). 答案答案: :(2)(2) 20 20 左相等左相等2 5502 550(3)(3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議: : .解析解析: :(3)(

50、3)為了提高測量精度為了提高測量精度, ,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R1 1上的分壓上的分壓, ,盡可能使微安表接近滿量程盡可能使微安表接近滿量程. .3.3.多用電表的使用多用電表的使用(20172017全國全國卷卷,23,23) )圖圖(a)(a)為某同學組裝完成的簡易多用為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖電表的電路圖. .圖中圖中E E是電池是電池;R;R1 1,R,R2 2,R,R3 3,R,R4 4和和R R5 5是固定電阻是固定電阻,R,R6 6是可變電阻是可變電阻; ;表頭表頭 的滿偏電流為的滿偏電流為250 A,250 A,內(nèi)阻為內(nèi)阻為480 .480 .虛線方框內(nèi)為換擋開關虛線方框內(nèi)為

51、換擋開關,A,A端和端和B B端分端分別與兩表筆相連別與兩表筆相連. .該多用電表有該多用電表有5 5個擋位個擋位,5,5個擋位為個擋位為: :直流電壓直流電壓1 V1 V擋和擋和5 V5 V擋擋, ,直流電流直流電流1 mA1 mA擋和擋和2.5 mA2.5 mA擋擋, ,歐姆歐姆 100 100 擋擋. .(1)(1)圖圖(a)(a)中的中的A A端與端與( (填填“紅紅”或或“黑黑”) )色表筆相連接色表筆相連接. .(2)(2)關于關于R6R6的使用的使用, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( (填正確答案標號填正確答案標號).).A.A.在使用多用電表之前在使用多用電表之前, ,調(diào)

52、整調(diào)整R R6 6使電表指針指在表盤左端電流使電表指針指在表盤左端電流“0”0”位置位置B.B.使用歐姆擋時使用歐姆擋時, ,先將兩表筆短接先將兩表筆短接, ,調(diào)整調(diào)整R R6 6使電表指針指在表盤右端電阻使電表指針指在表盤右端電阻“0”0”位置位置C.C.使用電流擋時使用電流擋時, ,調(diào)整調(diào)整R6R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置解析解析: :(1)(1)黑表筆接歐姆表內(nèi)電源的正極黑表筆接歐姆表內(nèi)電源的正極, ,故故A A端與黑色表筆相連接端與黑色表筆相連接. .(2)R(2)R6 6與電源串聯(lián)與電源串聯(lián), ,作為歐姆表的歐姆調(diào)零電阻作為歐姆

53、表的歐姆調(diào)零電阻, ,選項選項B B正確正確. .答案答案: :(1)(1)黑黑 (2)B (2)B (3)(3)根據(jù)題給條件可得根據(jù)題給條件可得R R1 1+R+R2 2= = ,R,R4 4= =. 答案答案: :(3)160(3)160880880(4)(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)(b)所示所示. .若此時若此時B B端是與端是與“1”1”相連相連的的, ,則多用電表讀數(shù)為則多用電表讀數(shù)為; ;若此時若此時B B端是與端是與“3”3”相連的相連的, ,則讀數(shù)為則讀數(shù)為 ; ;若此時若此時B B端是與端是與“5”5”相連的相連的, ,則讀數(shù)為則讀數(shù)為.(.(結果均保留結果均保留3 3位有效數(shù)字位有效數(shù)字)解析解析: :(4)(4)當當B B端接端接1 1時為時為2.5 mA,2.5 mA,電流擋電表讀數(shù)為電流擋電表讀數(shù)為1.47 mA,1.47 mA,當當B B端接端接3 3時為歐姆擋時為歐姆擋, ,讀數(shù)為讀數(shù)為11.011.010102 2 , ,當當B B端接端接5 5時為時為5 V5 V直流電壓擋直流電壓擋, ,讀數(shù)為讀數(shù)為2.95 V.2.95 V.答案答案: :(4)1.47 mA(4)1.47 mA11.011.010102 2 2.95 V2.95 V