（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

第二講電學實驗答案(1)以下三種情況必須采用分壓接法：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；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；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EUrEIRIr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：RE·r誤差來源電壓表的分流E測<E真；r測<r真電流表的分壓E測E真；r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：旋動部件_，使指針對準電流的“0”刻線將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置將插入“”“”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”)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_；測直流電流時，用的是0100 mA的量程，此時圖示的電流值為_mA；測直流電壓時，用的是050 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)機械調(diào)零應旋動S，使指針對準電流的“0”刻線歐姆調(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 1700 ；選用量程為0100 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050 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)ST0刻線ADC(2)17004723.51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 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：00.6 A,03 A；電壓表量程一般有兩種：03 V,015 V，如圖甲所示(1)接03 V量程時讀數(shù)為_V.(2)接015 V量程時讀數(shù)為_V.(3)接03 A量程時讀數(shù)為_A.(4)接00.6 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，表針如圖所示，則：(1)所測電阻的阻值為_；如果要用此多用電表測量一個阻值約為2.0×104 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 ；測2.0×104 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(30.530.9都正確)153(152154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 ”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：(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U1I1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I2的值，數(shù)據(jù)見下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出U2I2圖像(5)由此，可求得電阻絲的Rx_.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)UI圖像的斜率分別求出R0RxRA和R0RA.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，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R0RxRA49.0 ，R0RA25.5 ，解得Rx23.5 .答案(1)C(2)不同(3)如圖1所示(4)如圖2所示(5)23.5(23.024.0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UI圖像，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RR1.3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(2)若測電壓表內(nèi)阻，如圖所示，電阻箱應和電壓表串聯(lián)，然后與滑動變阻器并聯(lián)，且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 A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 k.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(0999.9 )D滑動變阻器(0500 )E電位器(一種可變電阻，與滑動變阻器相當)(05.1 k)F電位器(051 k)(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，選填下列步驟前的字母)a閉合S1b閉合S2c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 ，則圖中被測電流計G的內(nèi)阻rg的測量值為_，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_k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 30 k或 7.5 k，考慮到保護電路電阻R01 k，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 k或6.5 k，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 .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 20 k，則串聯(lián)電阻的大小為20 k0.3 k19.7 k.答案(1)BCF(2)bcae(3)300.0略小于(4)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)R134.2 時，電流表A讀數(shù)仍為I0，則該未知電阻的阻值Rx_.(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，他將R1的阻值調(diào)到1.5 ，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_，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等，說明兩次操作電路中的總電阻也相等，故Rx34.2 .(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知EI(R2RAR1)，解得，結(jié)合R2圖像的斜率和截距可得E4 V，RA0.5 .答案(1)最大34.2(2)0.54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_AR1R3R2R4BR1R4R2R3CR1R4R2R3DR1R3R2R4(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E3 V)、電阻箱R(阻值范圍是0999.9 )、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MN，故UR1UR3，流過R1、R3的電流分別用I1、I3表示，由歐姆定律有I1、I3，又I1(R1R2)I3(R3R4)，聯(lián)立得R1R4R2R3，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(Lx)r，由電橋平衡特點得xr·R(Lx)rR待測，整理得RR待測LR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.eR0fBD最獨特的測量方法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：R1RxR2R3，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(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/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8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_.(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_V；內(nèi)阻應為_.思路引領(lǐng)(1)利用閉合電路歐姆定律EI(Rr)變化成REr，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EI(RrRA)，則RE(rRA)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：開關(guān)未斷開；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EI(Rr)，變化成RE·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E1.4 V；R圖像在縱軸的截距的絕對值等于電池的內(nèi)阻，可得r1.2 .(3)根據(jù)電壓表的讀數(shù)規(guī)則，題圖2中電壓表讀數(shù)U66 mV，由題述知I0.33 A，根據(jù)歐姆定律可得電流表內(nèi)阻RA0.2 .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EI(RrRA)，變化成RE·(rRA)，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E1.4 V；R圖像在縱軸的截距的絕對值等于電池的內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和，可得電池的內(nèi)阻為1.0 .答案(1)開關(guān)未斷開；電阻箱阻值為零(2)如圖所示1.4(1.301.44都算對)1.2(1.01.4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EUIrEUrEIRIr電路圖關(guān)系式UEIr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E測<E真r測<r真E測E真r測>r真E測<E真r測<r真E測E真r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03 V，電阻約為4 k)B電流表A1(量程為01 A，內(nèi)阻約為0.5 )C電流表A2(量程為03 A，內(nèi)阻約為0.5 )D定值電阻R0(阻值約為3 )E滑動變阻器R(010 )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 .(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UI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_，電池電動勢為_V(保留兩位有效數(shù)字)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 ，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UEI(R0r)，則在UI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R0r3.75 ，所以電源的內(nèi)阻r0.95 ，由圖像可知，I0.1 A時，有U2.5 V，代入UEI(R0r)得到E2.9 V.答案(1)B(a)(2)見解析圖(3)0.952.9遷移二利用電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 )，實驗室提供的器材有：一個滿偏電壓為3 V、內(nèi)阻為3 k的電壓表V1，兩個電阻箱(09999.9 )，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)123456R()20.040.060.080.0100.0120.0U(V)4.185.716.446.907.048.00(V1)0.2390.1750.1550.1450.1420.125(1)0.0500.0250.0170.0130.0100.008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；根據(jù)圖線可得電池的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.(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Imax1×103 A，R串RV13×103 6000 .由題圖1得UrE，整理得·，結(jié)合作出的圖線有0.11 V1， A1，解得電池的電動勢E9.09 V，內(nèi)阻r23.6 .答案(1)串聯(lián)6000 (2)如圖所示9.0923.6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·河北名校聯(lián)盟)一待測電阻Rx的阻值約為20 ，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 )B電流表A2(量程20 mA，內(nèi)阻r230 )C電壓表V(量程15 V，內(nèi)阻約為3000 )D定值電阻R0110 E定值電阻R02120 F滑動變阻器R1(03 ，2.0 A)G滑動變阻器R2(0500 ，0.5 A)H電源，電動勢E4 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r230 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I150 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II1I2，被測電阻兩端的電壓為UI2(R02r2)，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 A，內(nèi)阻約為1 k，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r50 )；滑動變阻器R(阻值范圍為030 )；定值電阻R1(阻值R1100 )；定值電阻R2(阻值R23 k)；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_.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 ，而滑動變阻器最大值只有30 ，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(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 )B電壓表V(3 V，內(nèi)阻約3 k)C電流表A1(10 mA，內(nèi)阻約10 )D電流表A2(20 mA，內(nèi)阻約5 )E滑動變阻器R1(020 ，額定電流2 A)F滑動變阻器R2(02000 ，額定電流0.5 A)G直流電源E(3 V，內(nèi)阻約1 )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：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；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；閉合開關(guān)S2并保持滑動變阻器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；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 A10 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)由實驗步驟可知，通過R2與Rx的電流相等，則兩支路電阻相等，由實驗步驟可知，電壓表測待測電阻兩端電壓，由于兩并聯(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)A1R1如圖所示(2)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03 V，內(nèi)阻約為20 k)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 )；C滑動變阻器R1(最大阻值為10 k)；D滑動變阻器R2(最大阻值為5 )；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)實驗測得電壓表的內(nèi)阻為24 k，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_k.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RVR0.(3)由題意可知·RV3 V，·RV2 V，聯(lián)立解得Rx16 k.答案(1)見解析圖R2(2)滑動變阻器滑片位置S2RR0(3)162(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010 的滑動變阻器，R0為阻值990 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00.6 A，內(nèi)阻約為0.5 A2：量程03 A，內(nèi)阻約為0.1 A3：量程020 mA，內(nèi)阻為1 A4：量程02 mA，內(nèi)阻為10 (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_(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XY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_(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 ，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UIX(RA4R0)，由閉合電路歐姆定律有UEIYr，聯(lián)立結(jié)合題圖乙，當Y的電流為0時，可得E1.85 V，當Y的電流為0.30 A時，X的電流為1.55 mA，U1.55 V，可得r1.00 .答案(1)A4A1(2)1.851.003(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 ，畫出實驗電路圖，并標明器材代號電源E(電動勢10 V，內(nèi)阻約為10 )電流表A1(量程0250 mA，內(nèi)阻R15 )電流表A2(量程0300 mA，內(nèi)阻約為5 )滑動變阻器R(最大阻值10 ，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 mm20.0×0.01 mm0.200 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(0.1960.204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 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r100 、滿偏電流均為Ig1 mA的電流計；定值電阻R129900 、R22900 、R3 、R4 ；最大阻值為5 的滑動變阻器R5；最大阻值為20 的滑動變阻器R6；內(nèi)阻可忽略的電源，電動勢E3 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_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RAr 2900 ，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 A0.75 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 ，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，整理可得待測電阻的阻值為Rx4 .答案(1)R2R3(2)R5見解析圖(3)4 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RV10 k)電流表G：(量程3 mA，內(nèi)阻Rg100 )滑動變阻器R：(阻值范圍010 ，額定電流2 A)定值電阻R00.5 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)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_.(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IR00.6 A，改裝后的電流表對應的量程為ImIgIR03 mA0.6 A0.603 A0.6 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EU200Ir，對照圖乙，變換為UE200r·I，圖線在縱軸的截距等于干電池的電動勢，E1.48 V，圖線的斜率的絕對值為200r ，解得內(nèi)阻r0.84 .(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)阻偏小答案(1)0.6(2)1.48(1.471.49均可)0.84(0.760.90均可)(3)偏小偏小28