2022年高考物理專題復(fù)習(xí) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案

2022年高考物理專題復(fù)習(xí) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案【知識(shí)梳理】一、描繪小燈泡的伏安特性曲線1、實(shí)驗(yàn)原理在純電阻電路中，電阻兩端的電壓與通過電阻的電流是線性關(guān)系，但在實(shí)際電路中，由于各種因素的影響，UI圖像不再是一條直線。讀出若干組小燈泡的電壓U和電流I，然后在坐標(biāo)紙上以U為縱軸，以I為橫軸畫出UI曲線。2、實(shí)驗(yàn)步驟（1）、適當(dāng)選擇電流表，電壓表的量程，采用電流表的外接法，按圖中所示的原理電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路圖。（2）、滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)至滑動(dòng)變阻器的A端，電路經(jīng)檢查無誤后，閉合電鍵S。（3）、改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U，記入記錄表格內(nèi)，斷開電鍵S；（4）、在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流I，橫軸表示電壓U，用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來，便得到伏安特性曲線。（5）、拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。3、注意事項(xiàng)（1）、因本實(shí)驗(yàn)要作出IU圖線，要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值，因此，變阻器要采用分壓接法；（2）、本實(shí)驗(yàn)中，因被測(cè)小燈泡電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法；（3）、電鍵閉合后，調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置，使小燈泡的電壓逐漸增大，可在電壓表讀數(shù)每增加一個(gè)定值（如0.5V）時(shí)，讀取一次電流值；調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意使電壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓；（4）、電鍵閉合前變阻器滑片移到圖中的A端；（5）、坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)所取的分度例應(yīng)該適當(dāng)，盡量使測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙。連線一定用平滑的曲線，不能畫成折線。4、誤差分析（1）、測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，未考慮電壓表的分流，造成測(cè)得的I值比真實(shí)值偏大；（2）、描繪IU線時(shí)作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差。5、知識(shí)延伸AA測(cè)Ax測(cè)VV電流表的解法：（1）內(nèi)接法：如圖所示，待測(cè)電阻的測(cè)量值：顯然所以測(cè)x測(cè)VVIVIRA當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)的相對(duì)誤差很小，可以忽略不計(jì)，所以內(nèi)接法適用于測(cè)量高阻值電阻。（2）外接法：如圖所示，待測(cè)電阻的測(cè)量值：顯然有：所以當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)的相對(duì)誤差忽略，所以外接法適用于測(cè)量低阻值電阻。（3） 試觸法選擇內(nèi)、外接法：具體方法是，在如圖所示的電路中，改變電表的連接方式，拿電壓表的一個(gè)接線柱分別接觸M、N兩點(diǎn)，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化，如果電流表變化明顯，說明電壓表內(nèi)阻對(duì)電路影響較大，應(yīng)采用內(nèi)接法；如果電壓表變化明顯，說明電流表內(nèi)阻對(duì)電路影響較大，應(yīng)采用外接法?；瑒?dòng)變阻器的限流接法和分壓接法：電路負(fù)載上電壓調(diào)節(jié)范圍負(fù)載上電流調(diào)節(jié)范圍閉合開關(guān)前觸電所處位置相同條件下消耗的總功率限流接法RLR0Sabr0Pb端分壓接法RLR0Sabr0Pa端比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍大分壓電路調(diào)節(jié)范圍大都為了保護(hù)負(fù)載電路限流電路能耗小滑動(dòng)變阻器的兩種電路連接都能控制調(diào)節(jié)負(fù)載的電流和電壓，但在相同條件下調(diào)節(jié)效果不同，實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況恰當(dāng)?shù)倪x擇限流接法和分壓接法。（1）通常情況下（滿足安全條件），由于限流電路能耗較小，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此應(yīng)優(yōu)先考慮。（2）在下列情況下必須采用分壓接法。要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只有分壓接法才能滿足。如果實(shí)驗(yàn)所提供的電表量程或其它元件允許通過的最大電流很小，若采用限流接法，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實(shí)際電流（或電壓）都會(huì)超過電表量程或元件允許的最大電流（或電壓），為了保護(hù)電表或其它元件，必須采用分壓接法。伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻時(shí)，若采用限流接法，待測(cè)電阻上的電流（或電壓）變化很小，不利于多次測(cè)量求平均值或用圖像處理數(shù)據(jù)，也起不到保護(hù)用電器的作用，應(yīng)選用分壓接法?！纠?】某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件。圖為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對(duì)其提出質(zhì)疑，先需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：器材（代號(hào)）規(guī)格 電流表（A1）電流表（A2）電壓表（V1）電壓表（V2）滑動(dòng)變阻器（R1）滑動(dòng)變阻器（R2）直流電源（E）開關(guān)（S）導(dǎo)線若干量程050mA，內(nèi)阻約為50量程0200mA，內(nèi)阻約為10量程03V，內(nèi)阻約為10k量程015V，內(nèi)阻約為25k阻值范圍015，允許最大電流1A阻值范圍01k，允許最大電流100mA輸出電壓6V，內(nèi)阻不計(jì)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用 ；電壓表應(yīng)選用 ；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 。（以上均填器材代號(hào)）為達(dá)到上述目的，請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請(qǐng)說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點(diǎn)？相同點(diǎn)： ，不同點(diǎn)： 。二、電壓表和電流表1、電流表原理和主要參數(shù)電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指什偏角與電流強(qiáng)度I成正比，即kI，故表的刻度是均勻的。電流表的主要參數(shù)有，表頭內(nèi)阻Rg：即電流表線圈的電阻；滿偏電流Ig：即電流表允許通過的最大電流值，此時(shí)指針達(dá)到滿偏；滿偏電壓U：即指針滿偏時(shí)，加在表頭兩端的電壓，故UgIgRg2、半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻Rg方法：合上S1，調(diào)整R的阻值，使電轉(zhuǎn)到滿流表指針刻度，再合上開關(guān)S2，調(diào)整R的阻值（不可再改變R），使電流表指針偏轉(zhuǎn)到正好是滿刻度的一半，可以認(rèn)為Rg = R。 條件: 當(dāng) R比R大很多3、電壓表的改裝（1）原理：很小，不能直接換刻度測(cè)電壓，需要串聯(lián)一個(gè)如圖所示的分壓電阻。（2）分壓電阻的計(jì)算：由串聯(lián)電路的特點(diǎn)知：則：因?yàn)殡妷簲U(kuò)大表頭量程的倍數(shù)：所以注：相同的表頭改裝成的不量程的電壓表串聯(lián)，指針偏轉(zhuǎn)角度相同。4、電流表的改裝（1）原理：很小，不能直接換刻度測(cè)電流，需要并聯(lián)一個(gè)如圖所示的分流電阻。（2）分流電阻的計(jì)算：由并聯(lián)電路的特點(diǎn)知?jiǎng)t：因?yàn)殡娏鲾U(kuò)大表頭量程的倍數(shù)：所以注：相同表頭改裝成量程不同的電流表并聯(lián)，指針偏轉(zhuǎn)角度相同。三、測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和電阻  1. 實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)閉合電路的歐姆定律，其方法有：（1）如圖甲所示，改變變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出幾組U和I的值，由可得，。（2）為減小誤差，至少測(cè)出六組U和I值，且變化范圍要大些，然后在UI圖中描點(diǎn)作圖，由圖線縱截距和斜率找出E，如圖乙所示。2. 實(shí)驗(yàn)步驟（1）恰當(dāng)選擇實(shí)驗(yàn)器材，照?qǐng)D連好實(shí)驗(yàn)儀器，使開關(guān)處于斷開狀態(tài)且滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑到使接入電阻值最大的一端。（2）閉合開關(guān)S，接通電路，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)。（3）將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由一端向另一端移動(dòng)至某位置，記下此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)。（4）繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭至其他幾個(gè)不同位置，記下各位置對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)。（5）斷開開關(guān)S，拆除電路。（6）在坐標(biāo)紙上以U為縱軸，以I為橫軸，作出UI圖象，利用圖象求出E、r。3. 實(shí)驗(yàn)誤差分析（選擇性看，看不懂就算了）（1）偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖象時(shí)描點(diǎn)不很準(zhǔn)確。（2）系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差來源于未計(jì)電壓表分流，近似地將電流表的示數(shù)看作干路電流。實(shí)際上電流表的示數(shù)比干路電流略小。如果由實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出圖中實(shí)線（a）所示的圖象，那么考慮到電壓表的分流后，得到的UI圖象應(yīng)是圖中的虛線（b），由此可見，按圖所示的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)出的電源電動(dòng)勢(shì)，電源內(nèi)電阻。說明：外電路短路時(shí)，電流表的示數(shù)（即干路電流的測(cè)量值）等于干路電流的真實(shí)值，所以圖中（a）、（b）兩圖線交于短路電流處。當(dāng)路端電壓（即電壓表示數(shù)）為時(shí)，由于電流表示數(shù)小于干路電流，所以（a）、（b）兩圖線出現(xiàn)了圖中所示的差異。 4. 注意事項(xiàng)（1）電流表要與變阻器靠近，即電壓表直接測(cè)量電源的路端電壓。（2）選用內(nèi)阻適當(dāng)大一些的電壓表。（3）兩表應(yīng)選擇合適的量程，使測(cè)量時(shí)偏轉(zhuǎn)角大些，以減小讀數(shù)時(shí)的相對(duì)誤差。（4）盡量多測(cè)幾組U、I數(shù)據(jù)（一般不少于6組），且數(shù)據(jù)變化范圍要大些。（5）作UI圖象時(shí)，讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不落在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)。5. 數(shù)據(jù)處理的方法（1）本實(shí)驗(yàn)中，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，一般用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即根據(jù)各次測(cè)出的U、I值，作UI圖象，所得圖線延長線與U軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)E，圖線斜率的值即為電源的內(nèi)阻r，即。（2）應(yīng)注意當(dāng)電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較小，圖象中描出的點(diǎn)呈現(xiàn)如圖（甲）所示狀態(tài)，下面大面積空間得不到利用，所描得的點(diǎn)及作出的圖線誤差較大。為此，可使縱軸不從零開始，如圖（乙）所示，把縱坐標(biāo)比例放大，可使結(jié)果誤差小些。此時(shí)，圖線與縱軸的交點(diǎn)仍代表電源的電動(dòng)勢(shì)，但圖線與橫軸的交點(diǎn)不再代表短路狀態(tài)，計(jì)算內(nèi)阻要在直線上選取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，由它們的坐標(biāo)值計(jì)算出斜率的絕對(duì)值，即為內(nèi)阻r。6. 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差來源于未計(jì)電壓表的分流。為減小該誤差，需要減小電壓表的分流。減小電壓表分流的方法有二方面，一是選取阻值范圍小的滑動(dòng)變阻器，二是在滿足量程要求的前提下選取內(nèi)阻較大的電壓表。由于選用了阻值范圍小的滑動(dòng)變阻器，所以電路中電流較大，因而，還需要滑動(dòng)變阻器的額定電流較大。綜上所述，本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的選擇原則是：阻值范圍較小而額定電流較大；電壓表的選擇原則是：在滿足量程要求的前提下選取內(nèi)阻較大的；電流表的選擇需根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)和選用的滑動(dòng)變阻器來確定?！纠?】某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)電阻，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱（最大阻值為9.999，科當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用） 一只電流表（量程=0.6A,內(nèi)阻）和若干導(dǎo)線。請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E內(nèi)電阻的要求，設(shè)計(jì)圖4中器件的連接方式，畫線把它們連接起來。接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值,讀處與對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作記錄當(dāng)電阻箱的阻值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖5所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)。首先計(jì)算出每個(gè)電流值I 的倒數(shù);再制作R-坐標(biāo)圖，如圖6所示，圖中已標(biāo)注出了（）的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖6中上。在圖6上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)練成圖線。根據(jù)圖6描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E= V,內(nèi)電阻 四、多用表的使用：歐姆表的改裝：（1）主要部件：表頭、可調(diào)電阻、電源、紅黑表筆等。電路如圖。（2）原理：由閉合電路歐姆定律得：， ，與不成正比，時(shí)，。（3）刻度盤的特點(diǎn)：零刻度線在最右端，從右向左讀數(shù)；刻度不均勻，前疏后密。中值電阻附近誤差小。注：因歐姆表示數(shù)為零時(shí)：，中值時(shí)：，則。（4）使用方法：首先機(jī)械調(diào)零；再歐姆調(diào)零，即兩表筆直接短接，調(diào)整，讓指針指在歐姆表盤最右端零刻度處；連接被測(cè)電阻，讀出刻度盤示數(shù)，其中為檔位倍數(shù)。若指針偏右，需縮小倍數(shù)，選小的檔位；若指針偏左，需放大倍數(shù)，選大的檔位。每換一次檔位，需重新調(diào)零?！纠?】某同學(xué)利用多用電表測(cè)量二極管的反向電阻。完成下列測(cè)量步驟：（1）檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。（2）將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開關(guān)拔至電阻測(cè)量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫?。?）將紅、黑表筆_，進(jìn)行歐姆調(diào)零。（4）測(cè)反向電阻時(shí)，將_表筆接二極管正極，將_表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。（5）為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤_（填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”）；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)步驟（3）、（4）。（6）測(cè)量完成后，將選擇開關(guān)拔向_位置?！镜淅馕觥俊纠?】某同學(xué)為了較精確的測(cè)量一阻值約為20的電阻Rx的阻值.在以下備選器材中電流表應(yīng)選_,電壓表應(yīng)選_,變阻器應(yīng)選_.（只填寫器材對(duì)應(yīng)的字母代號(hào)）電源E（電動(dòng)勢(shì)3 V、內(nèi)阻可忽略不計(jì)）電流表A1（量程50 mA，內(nèi)阻約12）電流表 A2（量程3 A， 內(nèi)阻約0.12 ）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15 k）滑動(dòng)變阻器R1（010 ，允許最大電流2.0 A）滑動(dòng)變阻器R2（01000 ，允許最大電流0.5 A）定值電阻R（30，允許最大電流1.0A）開關(guān)及導(dǎo)線若干請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖（要求直接測(cè)量量的變化范圍盡可能大一些，所選器材用對(duì)應(yīng)符號(hào)標(biāo)出）。若某次測(cè)量中，電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則計(jì)算待測(cè)電阻的阻值表達(dá)式為Rx_。 【例5】從下表中選取出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路來測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1，畫在下面的方框中，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的精確度，并能測(cè)出多組數(shù)據(jù)。器材(代號(hào))規(guī)格電流表（A1）量程10mA，內(nèi)阻r1待測(cè)（約40）電流表（A2）量程500A，內(nèi)阻r2=750電壓表（V）量程10V，內(nèi)阻r3=10k電阻（R1）阻值約100，作保護(hù)電阻用滑動(dòng)變阻器（R2） 總阻值約50電池（E）電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小電鍵（S）導(dǎo)線若干 【例6】現(xiàn)有器材：量程為10.0mA、內(nèi)阻約30-40的電流表一個(gè)，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100，單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測(cè)量一干電池（電動(dòng)勢(shì)約1.5V）的電動(dòng)勢(shì)。（1）按要求在實(shí)物圖上連線。（2）用已知量和直接測(cè)得量表示的待測(cè)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為E= ，式中各直接測(cè)得量的意義是： .RAR滑G【例7】某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：A待測(cè)干電池 B電流表G（03mA，內(nèi)電阻r1=20）C電流表A（00.6A，內(nèi)電阻r2=0.20）D滑動(dòng)變阻器甲（最大阻值10）E滑動(dòng)變阻器乙（最大阻值100） F定值電阻R1=100G定值電阻R2=500 H定值電阻R3=1.5k開關(guān)、導(dǎo)線。由于沒有電壓表，為此他設(shè)計(jì)了如圖所示的電路完成了實(shí)驗(yàn)要求的測(cè)量。為了方便并能較準(zhǔn)確測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 ，定值電阻應(yīng)選用 。（填寫定值電阻前的序號(hào)） 若某次測(cè)量中電流表G的示數(shù)為I1，電流表A的示數(shù)為I2；改變滑動(dòng)變阻器的位置后，電流表G的示數(shù)為I1，電流表A的示數(shù)為I2。則可知此電源的內(nèi)電阻測(cè)量值為r= ，電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值為E= ?！纠?】小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：（1）在左下框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖. 可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器（變化范圍0-10）、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干.（2）在右圖中畫出小燈泡的U-I曲線.（3）某電池的電動(dòng)勢(shì)是1.5V，內(nèi)阻是2.0.將本題中的燈泡接在該電池兩端，小燈泡的實(shí)際功率是多少？ 【例9】在"測(cè)定金屬的電阻率"的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示，用米尺測(cè)量金屬絲的長度l=0. 810 m金屬絲的電阻大約為4，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為 mm. (2)在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：A直流電源：電動(dòng)勢(shì)約4.5 V，內(nèi)阻很小；B.電流表A1：量程00.6 A，內(nèi)阻0. 125; C電流表A2：量程03. 0 A，內(nèi)阻0. 025;D電壓表V：量程03 V，內(nèi)阻3 k;E.滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值10；F.滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值50;G開關(guān)、導(dǎo)線等在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是 ，應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是 。(3)根據(jù)所選的器材，在如圖所示的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(4)若根據(jù)伏安法測(cè)出電阻絲的電阻為Rx=4. 1，則這種金屬材料的電阻率為 ·m.（保留二位有效數(shù)字）【例10】在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：A待測(cè)的干電池（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)電阻小于1.0)B電流表G（滿偏電流3mA，內(nèi)阻Rg=10)C電流表A(00.6A，內(nèi)阻0.1)D滑動(dòng)變阻器R1(020,10 A) E.滑動(dòng)變阻器R2(0200,l A)F定值電阻R0 (990) G開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個(gè)電流表，于是他設(shè)計(jì)了如圖所示中甲的（a)、(b)兩個(gè)參考實(shí)驗(yàn)電路，其中合理的是 圖所示的電路；在該電路中，為了操作方便且能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 （填寫器材前的字母代號(hào)）(2)圖乙為該同學(xué)根據(jù)（1)中選出的合理的實(shí)驗(yàn)電路利用測(cè)出的數(shù)據(jù)繪出的I1I2圖線（I1為電流表G的示數(shù)，I2為電流表A的示數(shù)），則由圖線可以得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E= V，內(nèi)阻r= ?！靖呖佳菥殹?、一電流表的量程標(biāo)定不準(zhǔn)確，某同學(xué)利用圖1所示電路測(cè)量該電流表的實(shí)際量程。所用器材有：量程不準(zhǔn)的電流表，內(nèi)阻=10.0，量程標(biāo)稱為5.0mA；標(biāo)準(zhǔn)電流表，內(nèi)阻=45.0，量程1.0mA；標(biāo)準(zhǔn)電阻，阻值10.0；滑動(dòng)變阻器R，總電阻為300.0；電源E，電動(dòng)勢(shì)3. 0V，內(nèi)阻不計(jì)；保護(hù)電阻；開關(guān)S；導(dǎo)線。（1）在實(shí)物圖上畫出連線。（2）開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c應(yīng)滑動(dòng)至 端。（3）開關(guān)S閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端，使電流表滿偏；若此時(shí)電流表的讀數(shù)為，則的量程= 。（4）若測(cè)量時(shí)，未調(diào)到滿偏，兩電流表的示數(shù)如圖3所示，從圖中讀出的示數(shù) = ，的示數(shù) = ；由讀出的數(shù)據(jù)計(jì)算得= 。（保留3位有效數(shù)字）（5）寫出一條提高測(cè)量準(zhǔn)確度的建議： 。2、如圖，一熱敏電阻RT 放在控溫容器M內(nèi)：為毫安表，量程6mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻很小；R為電阻箱，最大阻值為999.9；S為開關(guān)。已知RT 在95時(shí)阻值為150，在20時(shí)的阻值約為550?，F(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在9520之間的多個(gè)溫度下RT 的阻值。在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖，完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空，依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線，調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT 溫度為95，將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全閉合開關(guān)。調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0 ，并記錄 _ 。 將RT 的溫度降為T1 （20T195）；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù) ,記錄 。 溫度為T1 時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1 = 。 逐步降低T1 的數(shù)值，直至20為止；在每一溫度下重復(fù)步驟3、用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的.某同學(xué)將和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮琛⑦B成圖1虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻的阻值隨所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍.為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下的阻值，測(cè)量電路如圖1所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大.的測(cè)量結(jié)果如表l所示. 回答下列問題(1)根據(jù)圖1所示的電路，在圖2所示的實(shí)物圖上連線.(2)為了檢驗(yàn)與t間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作-t關(guān)系圖線(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖3、4所示.電流表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為_.此時(shí)等效電阻的阻值為_：熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_.4、要測(cè)量電壓表V1的內(nèi)阻RV，其量程為2V，內(nèi)阻約2K。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電流表A，量程0.6A，內(nèi)阻約0.1；電壓表V2，量程5V，內(nèi)阻為5K；定值電阻R1，阻值30；定值電阻R2，阻值為3K；滑動(dòng)變阻器R3，最大阻值100，額定電流1.5A；電源E，電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻約0.5；開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。有人擬將待測(cè)電壓表V1 和電流表A串聯(lián)接入電壓合適的測(cè)量電路中，測(cè)出V1 的電壓和電流，再計(jì)算出RV。該方案實(shí)際上不可行，其最主要的原因是 .請(qǐng)從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電壓表V1內(nèi)阻RV的實(shí)驗(yàn)電路。要求測(cè)量盡量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)必須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖（圖中電源與開關(guān)已連接好），并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號(hào)： 由上問寫出V1內(nèi)阻RV的表達(dá)方式，說明式中各測(cè)量量的物理意義。5、（）甲同學(xué)要把一個(gè)量程為200的直流電流計(jì)，改裝成量度范圍是04的直流電壓表。她按圖所示電路、用半偏法測(cè)定電流計(jì)的內(nèi)電阻rg，其中電阻0約為。為使rg的測(cè)量值盡量準(zhǔn)確，在以下器材中，電源應(yīng)選用_，電阻器1應(yīng)選用_，電阻器2應(yīng)選用_（選填器材前的字母）電源（電動(dòng)勢(shì)1.5）電源（電動(dòng)勢(shì)6）電阻箱（0999.9）滑動(dòng)變阻器（0500）電位器（一種可變電阻，與滑動(dòng)變阻器相當(dāng)）（05.1） 電位器（051）該同學(xué)在開關(guān)斷開情況下，檢查電路連接無誤后，將的阻值調(diào)至最大。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作步驟依次是_，_，_，_，最后記錄1的阻值并整理好器材。（請(qǐng)按合理的實(shí)驗(yàn)順序，選填下列步驟前的字母）閉合 閉合 調(diào)節(jié)的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度調(diào)節(jié)的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 調(diào)節(jié)的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半調(diào)節(jié)的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度如果所得的的阻值為300.0，則圖中被測(cè)電流計(jì)的內(nèi)阻的測(cè)量值為_，該測(cè)量值_實(shí)際值（選填“略大于”、“略小于”或“等于”）。給電流計(jì)_聯(lián)（選填“串”或“并”）一個(gè)阻值為_的電阻，就可以將該電流計(jì)改裝為量程的電壓表。（2）乙同學(xué)要將另一個(gè)電流計(jì)改裝成直流電壓表，但他不僅借到一塊標(biāo)準(zhǔn)電壓表、一個(gè)電池組、一個(gè)滑動(dòng)變阻器和幾個(gè)待用的阻值準(zhǔn)確的定值電阻。該同學(xué)從上述具體條件出發(fā)，先將帶改裝的表直接與電壓表校準(zhǔn)。請(qǐng)你畫完圖方框中的校準(zhǔn)電路圖。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)定值電阻選用17.0時(shí)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，電壓表的示數(shù)是4.0時(shí)，表的指針恰好指到滿量程的五分之二；當(dāng)選用7.0時(shí)，調(diào)整的阻值，電壓表的示數(shù)是2.0時(shí)，表的指針又指到滿量程的五分之二。由此可以判定，表的內(nèi)阻是_，滿偏電流是_。若要將表改裝為量程是15的電壓表，應(yīng)配備一個(gè)_的電阻。電學(xué)實(shí)驗(yàn)答案例1：解析：圖像中電流00.14A，電流表選A2；電源電壓6V，但圖像只要求電壓在03V之間調(diào)整，為了測(cè)量準(zhǔn)確電壓表選V1；由于繪制圖像的需要，要求電壓從03V之間調(diào)整，所以滑動(dòng)變阻器只能采用分壓式接法，為了能很好調(diào)節(jié)電壓，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值較小的R1。該元件約幾十，電壓表的分流作用可以忽略，所以采用電流表外接法；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集要求從零開始，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。從圖像的形狀和斜率變化趨勢(shì)上去找相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，突出都是“非線性”，圖像上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率是電阻的倒數(shù)。例2： 解析：根據(jù)閉合電路歐姆定律，測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，需要得到電源的路端電壓和通過電源的電流，在本實(shí)驗(yàn)中沒有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯(lián)充當(dāng)電壓表，測(cè)量電源的路端電壓，通過電流表的電流也是通過電源的電流，所以只需要將電流表和電阻箱串聯(lián)接在電源兩端即可。實(shí)物圖的連接如答圖4所示。由閉合電路歐姆定律有：E =I（R+r+rg），解得：，根據(jù)R-1/I圖線可知：電源的電動(dòng)勢(shì)等于圖線的斜率，內(nèi)阻為縱軸負(fù)方向的截距減去電流表的內(nèi)阻。答案： 見答圖4 見答圖6 見答圖6 1.5（1.461.54）；0.3（0.250.35）例4【解析】測(cè)量電阻的阻值一般利用伏安法，電壓表顯然應(yīng)選量程為3 V 的V1；根據(jù)歐姆定律容易求得電路中的最大電流，顯然超過了電流表A1 50 mA的量程，但電流表 A2的量程又太大，故我們可以將定值電阻R（30）與待測(cè)電阻Rx相串聯(lián)，此時(shí)電路中的最大電流，利用電流表A1 測(cè)量電流即可。由于要求直接測(cè)量量的變化范圍盡可能大一些，故只能采用分壓電路，且滑動(dòng)變阻器使用電阻較小的R1。最后我們確定電流表的解法：由于此時(shí)電路的臨界電阻，則應(yīng)該利用電流表的外接法。由此得到實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，當(dāng)電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則計(jì)算待測(cè)電阻的阻值表達(dá)式.例5【解析】要測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻，按常規(guī)思想應(yīng)用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測(cè)電流表兩端，但根據(jù)本題所提供的儀器，我們可以首先肯定，在本實(shí)驗(yàn)中不可能用到電壓表，因?yàn)殡娫吹碾妱?dòng)勢(shì)只有1.5V，而電壓表的量程為10V，最多不到滿偏的1/6，用它來讀數(shù)誤差太大，因此該實(shí)驗(yàn)?zāi)苡玫降碾姳碇豢赡苡脙蓧K電流表。兩塊電流表有可能串聯(lián)，也有可能并聯(lián)，但題目中電流表A2的內(nèi)阻r2已知，因此將兩電流表并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)規(guī)律I1r1=I2r2可求出電流表A1的內(nèi)阻r1=。加在電流表兩端的電壓最大值Um=Imr2=0.375V，而滑動(dòng)變阻的最大阻值只有50，如果將滑動(dòng)變阻器接成限流，會(huì)超過電流表的量程，將它們燒壞。如果僅僅將滑動(dòng)變阻器接成分壓，滑動(dòng)變阻器可調(diào)節(jié)的范圍很小，只有全長的1/4，這樣測(cè)量的次數(shù)比較少。故應(yīng)將定值電阻R1接在干路上用作限流，電路圖如圖所示。例6【解析】根據(jù)提供的器材，可任取一個(gè)定值電阻與電流表、干電池、開關(guān)接成一個(gè)串聯(lián)電路，用歐姆定律建立方程組進(jìn)行測(cè)量。但在本題中，電流表量程為10.0mA，干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，如果把定值電阻R1與電流表、干電池、開關(guān)接成一個(gè)串聯(lián)電路，則回路中總電阻約為180，回路中電流約為1.5V /180=8.3mA，而如果把定值電阻R2與電流表、干電池、開關(guān)接成一個(gè)串聯(lián)電路，則回路中總電阻約為130，回路中電流約為1.5V /130=11.5mA，顯然，該電流已超過電流表的量程。考慮到實(shí)驗(yàn)的可行性，此時(shí)用定值電阻R2與R1串聯(lián)即可，故有如下解答：（1）連圖：左圖只用R1接入電路；右圖用R1和R2串聯(lián)接入電路。(連線如圖) （2）設(shè)I1是外電阻為R1時(shí)的電流，I2是外電阻為R1和R2串聯(lián)時(shí)的電流，則有，解之，可解得干電池電動(dòng)勢(shì)為：. 例7【解析】 干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量，一般需要電流表和電壓表。由于題中沒有電壓表，故需要將電流表G改裝為電壓表，且改裝后電壓表的量程應(yīng)該達(dá)到1.5V，則總電阻為，故定值電阻應(yīng)選用的序號(hào)為G的電阻，而滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值較小的D；在兩次測(cè)量過程中，通過電源的電流是兩只電表的電流之和，則根據(jù)全電路歐姆定律有 ，解之，得， .例8【解析】（1）為了作出小燈泡的U-I曲線，必須采用分壓的方法；而因?yàn)樾襞莸碾娮璞容^小，故采用電流表的外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖見下圖.（2）小燈泡的U-I曲線首先用描點(diǎn)法作出各個(gè)點(diǎn)，利用圓滑的曲線連接即可得到下圖。（3）作出圖線，可得小燈泡工作電流為0.35安，工作電壓為0.80伏，因此小燈泡實(shí)際功率為0.28瓦. 例9【解析】(1)從螺旋測(cè)微器主尺讀出0.5 mm，再從游尺讀出，故金屬絲的直徑為0.522mm. ( 2)電路中的最大電流，顯然超過了電流表A1 0.6 A的量程，但電流表 A2的量程又太大，故電流表應(yīng)該選用A1，由于滑動(dòng)變阻器R1最大阻值為10，比被測(cè)電阻絲的電阻大，且容易調(diào)整，所以采用限流電路即可。由于此時(shí)電路的臨界電阻，故電流表采用外解法.(3）實(shí)驗(yàn)電路如圖所示 (4)利用電阻定律，則1.1×10-6·m.例10【解析】本題中測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻需要用電壓表和電流表，由于題中只給了兩個(gè)電流表，故可以通過改裝來實(shí)現(xiàn).因?yàn)槎ㄖ惦娮鑂0=990，則電流表G與之串聯(lián)較好，所以合理的是b圖所示的電路，滑動(dòng)變阻應(yīng)選D；根據(jù)全電路歐姆定律容易得到 ，即由I1I2圖線可以看出，圖線與縱軸的交點(diǎn)為1.48，即，故電動(dòng)勢(shì)E=1.48V；又因?yàn)閳D線的斜率，即，故.【高考演練】1、【答案】如圖 阻值最大6.05mA2.【答案】：（1）如圖：（2）d、電阻箱的讀數(shù)e仍為電阻箱的讀數(shù)為 f、【解析】：（1）由于本實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)可以用來測(cè)量或觀察的電流表，所以應(yīng)該用“替代法”的思維考慮用電流表觀察保證電路的電阻不變，因此將熱敏電阻、電阻箱和電流表串聯(lián)形成測(cè)量電路。而且熱敏電阻的95和20的阻值是已知的，所以熱敏電阻的初始溫度為95，則電流表數(shù)不變時(shí)電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持150加電阻箱的初值之和不變。如果熱敏電阻的初始溫度為20，則電流表示數(shù)不變時(shí)，電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持550加電阻箱的初值之和不變，則可以測(cè)量任意溫度下的電阻。（2）實(shí)驗(yàn)步驟為：a、依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線 b、調(diào)節(jié)控溫電容M內(nèi)的溫度，使得的溫度為95c、將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，保證儀器安全 d、閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)，并記錄電阻箱的初值 e、將的溫度降低為，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)仍為，記錄電阻箱的讀數(shù)為 f、溫度為時(shí)，熱敏電阻的電阻值 g、將的溫度逐漸降低直到為止，在每一溫度下重復(fù)步驟e-f3、【答案】：（1）如圖所示（2）如圖所示（3）115.0mA，5.00V，43.5，64.0【解析】：（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物。（2）根據(jù)數(shù)據(jù)描出點(diǎn)，作出直線。（3），對(duì)照?qǐng)D溫度為64.0。4、【答案】：電流表A不能準(zhǔn)確測(cè)量出流過電壓表V1的電流；測(cè)量電壓表V1內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示；，表示的電壓，表示和串聯(lián)的總電壓。5、【答案】：（1）B C FB C A E300 略小于串 19.7 （2）如圖所示；3.0 0.50 27.0【解析】半偏法測(cè)量表頭內(nèi)阻時(shí)，首先選擇滑動(dòng)變阻器（必須大于電路所需的最小電阻，根據(jù)電路的電壓為電動(dòng)勢(shì)，電路的最大電流為表頭的滿偏電流，則最小電阻為K或K，考慮到保護(hù)R0=1 K，則可知調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使表頭滿偏時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值分別接近29 K或6.5K，電路圖中R2是滑動(dòng)變阻器，不能選擇D和E只能選擇F。表頭滿偏時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值越大，實(shí)驗(yàn)的誤差越小，所以電源選擇電動(dòng)勢(shì)為6V的B，而且滑動(dòng)變阻器F的阻值也滿足調(diào)節(jié)所需。而R1是用來測(cè)量表頭內(nèi)阻的電阻箱只能選C。實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)半偏（E），第五步讀出R1的示數(shù)為待測(cè)表頭的內(nèi)阻。R1的示數(shù)為待測(cè)表頭的內(nèi)阻是300.0K。閉合S1后，電路的總電阻減小，當(dāng)表頭半偏時(shí)，趕路電流就大于表頭的滿偏電流，流過電阻箱的電流就大于流過表頭的電流，所以電阻箱的阻值略小于表頭內(nèi)阻。給表頭串聯(lián)一個(gè)電阻可以改裝成電壓表，改裝電壓表的內(nèi)阻為=20K，則串聯(lián)電阻大小為20K-300=19.7K。（2）本實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)改裝電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)的，將改裝電壓表和標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)后要求電壓從0到滿偏變化，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓接法。表頭的刻度均勻。當(dāng)表針恰好指到滿量程的五分之二時(shí)，流過改裝電壓表的電流是0.4Ig，根據(jù)歐姆定律分別有4=0.4 Ig（rg +17×103）和2=0.4 Ig（rg +7×103）解得表頭內(nèi)阻為3.0 K，滿偏電流為：0.50mA量程是15V的改裝電壓表的內(nèi)阻為=30K，所以改裝時(shí)串聯(lián)的定值電阻是30K-3.0 K=27.0 K。