（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理實驗 第二講 電學(xué)實驗教學(xué)案

第二講電學(xué)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(hù)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(yuǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行校準(zhǔn)(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(yīng)旋動S，使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻線歐姆調(diào)零應(yīng)旋動T，使表筆短接時指針對準(zhǔn)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(yīng)改選更大的倍率，選好新的倍率后，需對多用電表重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后再測電阻，所以應(yīng)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(yīng)該選×10的倍率(2)進(jìn)行歐姆調(diào)零(3)將紅黑表筆接被測電阻兩端進(jìn)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(yīng)選用的歐姆擋是_(選填“×10”、“×100”或“×1 k”)(2)用此多用電表進(jìn)行測量，當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)估讀到0.1 mA(此時為1/10估讀)，指針對應(yīng)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(yīng)估讀到1 mA(此時為1/5估讀)，指針對應(yīng)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(yīng)估讀到0.1 V(此時應(yīng)為1/2估讀)，指針對應(yīng)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(xué)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(dāng)，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(jìn)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(dǎo)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(yīng)在不同位置進(jìn)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(rèn)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(yīng)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(yīng)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(xué)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(zhǔn)確，在以下器材中，電源E應(yīng)選用_，電阻R1應(yīng)選用_，電阻R2應(yīng)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(dāng))(05.1 k)F電位器(051 k)(2)該同學(xué)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(hù)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(yīng)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(dāng)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(xué)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(yīng)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(dāng)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(yīng)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(yīng)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(xué)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(dāng)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(xué)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(dǎo)線若干a根據(jù)題意，請用線段代替導(dǎo)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(fù)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(biāo)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(biāo)是電阻箱接入電路的電阻R，則橫坐標(biāo)應(yīng)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(jìn)一步提高上述實驗準(zhǔn)確性的是_A電阻箱應(yīng)改換成阻值較大的滑動變阻器B小白熾燈泡應(yīng)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(zhǔn)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(biāo)是R，則橫坐標(biāo)應(yīng)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(dá)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(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：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(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻(1)如圖1所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)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(zhǔn)確的測量結(jié)果，在測出上述數(shù)據(jù)后，該同學(xué)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(dāng)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(yīng)為_V；內(nèi)阻應(yīng)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(biāo)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(dāng)作保護(hù)電阻(1)首先為了準(zhǔn)確測量定值電阻R0的阻值，在操作臺上準(zhǔn)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(dǎo)線若干上述器材中，在測量R0阻值時應(yīng)選擇_(填器材前面的序號)為電流表，其實驗電路圖應(yīng)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(yīng)選擇電流表A1；由于電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)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(xué)習(xí)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(dǎo)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(yīng)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(jìn)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(yīng)的電壓表V2示數(shù)U，進(jìn)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(xué)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(dá)到預(yù)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(dǎo)線若干(1)為了使電表調(diào)節(jié)范圍較大，測量準(zhǔn)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(yīng)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(biāo)明元件符號(3)待測電阻阻值的表達(dá)式為Rx_，式中未知量符號的物理意義為_審題指導(dǎo)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(zhǔn)確滑動變阻器用分壓式接法第二步審程序順?biāo)悸方馕鲆驕y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(dāng)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(hù)電學(xué)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(dǎo)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(dá)式為Rg_，表達(dá)式中各符號表示的意義是_.解析本題考查電學(xué)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(yīng)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(xué)習(xí)小組進(jìn)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(dǎo)線若干(1)甲同學(xué)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(jìn)行多次測量則電流表應(yīng)選擇_(填“A1”或“A2”)；滑動變阻器應(yīng)選擇_(填“R1”或“R2”)；請在虛線框中幫甲同學(xué)畫出實驗電路原理圖(2)乙同學(xué)經(jīng)過反復(fù)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(dāng)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(xué)測量電阻Rx的方法，你認(rèn)為哪個同學(xué)的方法更有利于減小系統(tǒng)誤差？_(填“甲”或“乙”)同學(xué)的解析(1)通過待測電阻的最大電流約為Imax A10 mA，電流表應(yīng)選擇A1；實驗要求電壓從零開始變化，則滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，為方便實驗操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器R1；由R>RA1RV，可知電流表應(yīng)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(xué)的實驗中電流表的內(nèi)阻對實驗結(jié)果有影響，而乙同學(xué)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(xùn)練(十六)1(2019·湖南湘東六校聯(lián)考)某同學(xué)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(dǎo)線若干(1)圖甲虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的部分測量電路，請你補畫完整，滑動變阻器應(yīng)選擇_(2)根據(jù)設(shè)計的電路圖，連接好實驗電路，進(jìn)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(dá)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(dá)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(xué)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(yīng)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(dāng)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(xué)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(zhǔn)確地測量電源的電動勢和內(nèi)阻，則X應(yīng)該選擇_，Y應(yīng)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(yīng)與A4串聯(lián)，即X應(yīng)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(yīng)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(dāng)Y的電流為0時，可得E1.85 V，當(dāng)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(zhǔn)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(biāo)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(dǎo)線若干(3)某同學(xué)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(yīng)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(yīng)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(dāng)電壓表，即將A1作為電壓表，由于A1的內(nèi)阻已知，因此A2應(yīng)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(zhǔn)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(dǎo)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(yīng)選用_，定值電阻B應(yīng)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(yīng)選用_，并在虛線框中將電路補充完整；(3)在反復(fù)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(yīng)為_解析(1)定值電阻A與電流計串聯(lián)相當(dāng)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(yīng)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(dāng)于電流表，則由電流表的改裝原理可知RB ，故定值電阻B應(yīng)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(yīng)采用分壓式接法，滑動變阻器應(yīng)選用最大阻值較小的R5，補全的電路如圖所示(3)當(dāng)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(yù)測)某同學(xué)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(dǎo)線若干(1)該同學(xué)將電流表G與定值電阻R0并聯(lián)，實際上是進(jìn)行了電表的改裝，則他改裝后的電流表對應(yīng)的量程是_A(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(2)該同學(xué)利用上述實驗原理圖進(jìn)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(dāng)電流表G的指針達(dá)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(yīng)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