《2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實驗 第2講 電學(xué)實驗學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實驗 第2講 電學(xué)實驗學(xué)案（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第2講　電學(xué)實驗 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 [規(guī)律方法] 明確三個“選擇” (1)實驗器材的選擇 ①電源的選擇 ②電表的選擇 (2)電流表內(nèi)接法與外接法的選擇 (3)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： a.要求待測電路的U、I從0變化； b.R滑≤Rx； c.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)。 　基本儀器的使用及讀數(shù) 【典例】 (2017·全國卷Ⅲ，23)圖1(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏

2、電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA 擋，歐姆×100 Ω擋。 圖1 (1)圖1(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。 (2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號)。 A.在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B.使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C.使用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位

3、置 (3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω。 (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為__________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為____________。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) 解析　(1)與歐姆表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。 (2)R6是可變電阻，它的作用就是歐姆表調(diào)零的作用，也就是使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置。 (3)換擋開關(guān)接2時，是量程較小的電流表，所以 R1＋R2

4、＝＝160 Ω； 換擋開關(guān)接4時，是量程較小的電壓表，這時表頭與R1、R2并聯(lián)組成新表頭，新表頭的內(nèi)阻 r＝＝120 Ω， 新表頭的量程是1 mA，所以 R4＝－r＝ Ω－120 Ω＝880 Ω (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端與“1”相連，則多用電表是量程為2.5 mA的電流表，則讀數(shù)為1.47 mA；若此時B端與“3”相連接，多用電表是歐姆×100 Ω擋，則讀數(shù)為11.0×100 Ω即1.10×103 Ω；若此時B端與“5”相連接，多用電表是量程為5 V電壓表，則讀數(shù)為2.95 V。 答案　(1)黑 　(2)B　(3)160 Ω　880 Ω　(4)

5、1.47 mA 1.10×103 Ω　2.95 V 某同學(xué)做“描繪小燈炮的伏安特性曲線”的實驗： (1)該同學(xué)先用多用電表粗測小燈泡的電阻，他將多用電表的選擇開關(guān)打到歐姆擋“×1”倍率擋處，測量結(jié)果如圖2甲所示，則小燈泡的燈絲電阻為R＝________ Ω。 (2)他根據(jù)測量結(jié)果連接好了如圖乙所示的實物圖，請根據(jù)圖乙畫出實驗電路圖。 圖2 (3)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表和兩組電壓表的示數(shù)如圖3中的①、②、③、④所示，電流表的量程為0～0.6 A，電壓表的量程為0～3 V，所示讀數(shù)為①________、②________、③________、④________。兩組數(shù)據(jù)

6、得到的電阻分別是________和________。 圖3 解析　(1)根據(jù)多用電表讀數(shù)的規(guī)則可知，小燈泡的電阻為R＝10 Ω。 (2)從實物圖中可知電壓表測量燈泡兩端的電壓，電流表采用外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，故電路圖如圖所示。 (3)電流表的量程為0～0.6 A，所以每小格的分度值為0.02 A，故①的讀數(shù)為0.10 A，②的讀數(shù)為0.24 A；電壓表的量程為0～3 V，則每一小格表示0.1 V，所以③的讀數(shù)為2.00 V，在④中電壓表接0～3 V量程時，指針在0～1 V之間，故固定刻度值是0.2 V，估讀數(shù)為0.07，則總讀數(shù)為0.27 V。根據(jù)歐姆定律可知①④為

7、同一組數(shù)據(jù)，故得到的電阻為R1＝＝ Ω＝2.7 Ω；②③為同一組數(shù)據(jù)，故得到的電阻為R2＝＝ Ω＝8.3 Ω。 答案　(1)10　(2)見解析圖　(3)0.10 A　0.24 A　2.00 V　0.27 V　2.7 Ω　8.3 Ω 電表的讀數(shù)方法 (1)讀數(shù)時應(yīng)使視線垂直刻度盤表面。 (2)估讀問題：最小分度為“1”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在最小分度值的下一位，在下一位按十分之一估讀；最小分度值為“2”“5”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估讀。 　以測電阻為核心的實驗(含電表的改裝) 【典例1】 (2018·全國卷Ⅱ，22)某同學(xué)組裝一個多用電

8、表?？蛇x用的器材有：微安表頭(量程100 μA，內(nèi)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。 圖4 (2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝______ Ω，R2＝________ Ω。(保留到個位) 解析　(1)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻

9、，電流表改裝成一個電壓表需要串聯(lián)一個大電阻，所以并聯(lián)的電阻箱應(yīng)為R1，串聯(lián)的電阻箱應(yīng)為R2，電路如圖所示。 (2)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻R1＝＝100 Ω，電流表改裝成一個電壓表應(yīng)串聯(lián)一個大電阻R2＝＝2 910 Ω。 答案　(1)如解析圖所示　(2)100　2 910 【典例2】 (2018·全國卷Ⅲ，23)一課外實驗小組用如圖5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

10、； 圖5 (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)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，

11、求得Rx＝________ Ω。(保留1位小數(shù)) 解析　開關(guān)S2擲于1端，由歐姆定律可得通過Rx的電流I＝，將開關(guān)S2擲于2端，R0和Rx兩端電壓為U2，Rx兩端電壓為U＝U2－U1，由歐姆定律可得待測電阻阻值Rx＝＝R0＝R0。5次測量所得的平均值為(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入得Rx＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω。 答案　(1)實物連線如圖　(4)R0　(6)48.2 連接實物圖四點注意 (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

12、不要接錯。 (4)開關(guān)要控制整個電路。 1.(2018·湖南五校聯(lián)考)為了精確測量一電阻的阻值Rx，現(xiàn)有以下器材：蓄電池組E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，電阻箱RP，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干。某實驗小組設(shè)計了如圖6甲所示的電路，實驗的主要步驟如下： a.閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表的示數(shù)適當(dāng)，記下兩表示數(shù)分別為I1、U1； b.保持S1閉合、RP阻值不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數(shù)分別為I2、U2。 (1)按圖甲所示的電路圖將如圖乙所示的實物連成電路。 (2)被測電阻的阻值Rx＝________(用兩電表的示數(shù)表示)。 (3)由于電流表、電壓

13、表都不是理想電表，則被測電阻的阻值Rx的測量值________真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)。 圖6 解析　(1)如圖所示。 (2)由題意易知RP＝，又RP、Rx并聯(lián)的阻值為R并＝，又＋＝，聯(lián)立解得Rx＝。 (3)若考慮電流表和電壓表不是理想電表，則在分析時應(yīng)考慮電壓表的內(nèi)阻，即在第(2)問的分析中表示的就是RP和RV并聯(lián)時的總電阻，結(jié)合后面的分析可知此時Rx的測量值仍等于真實值。 答案　(1)見解析圖　(2)　(3)等于 2.實驗室有一完好的PTC熱敏電阻，某同學(xué)根據(jù)其型號查閱得到該熱敏電阻在常溫下的伏安特性曲線如圖7甲所示。 圖7 (1)用多用電表歐姆

14、“×10”擋，按正確操作測量該熱敏電阻的阻值，結(jié)果指針指在圖乙中的虛線位置，為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，多用電表的選擇開關(guān)應(yīng)打向歐姆“×________”擋，若調(diào)擋后指針指在圖乙中的實線位置，電阻測量結(jié)果為________ Ω。 (2)若將熱敏電阻與一電動勢E0＝15 V、內(nèi)阻r＝15 kΩ的直流信號源串聯(lián)成一閉合電路，則通過熱敏電阻的電流為________ mA，此時熱敏電阻的阻值為________ Ω。 (3)該同學(xué)欲用伏安法驗證熱敏電阻伏安特性曲線是否與資料中的一致，實驗室提供的器材如下： A.熱敏電阻R1 B.電壓表V(量程0～15 V，內(nèi)阻約15 kΩ) C.電流表A1(量程0～

15、30 mA，內(nèi)阻約30 Ω) D.電流表A2(量程0～5 mA，內(nèi)阻約100 Ω) E.滑動變阻器R(0～40 Ω，額定電流2 A) F.電源E(電動勢20 V，內(nèi)阻不計) 請完成丙圖中的實物電路圖。 解析　(1)由題圖乙知多用電表的歐姆擋指針指在虛線位置時偏角過小，由于指針指在表盤中央附近時測量電阻的阻值較準(zhǔn)確，應(yīng)換用歐姆“×100”擋；若指針指在題圖乙中的實線位置，電阻的測量結(jié)果為22×100 Ω＝2.2 kΩ。 (2)根據(jù)U＝E0－Ir＝15－1.5×103I(V)，作其圖線如圖所示，則兩圖線的交點即為熱敏電阻兩端的實際電壓和電流，由圖知，通過熱敏電阻的電流為4 mA，電壓為

16、9 V，熱敏電阻的阻值為＝2 250 Ω。 (3)為描繪熱敏電阻的伏安特性曲線，要求電壓從零開始變化，所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由題圖甲知，測量的最大電流為4.5 mA，所以應(yīng)選用電流表A2；由于＝6.8<＝22，所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法。實物電路圖見答案。 答案　(1)100　2 200　(2)4　2 250　(3)如圖所示 　以測電源的電動勢和內(nèi)阻為核心的實驗 【典例】 (2018·江蘇單科，10)一同學(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)如圖8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

17、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/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A－1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作出R－關(guān)系圖象。由圖象可計算出該干電池的電動勢為________ V；內(nèi)阻為________ Ω。 (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9所示，則該干電池的電動勢應(yīng)為_______

18、_ V，內(nèi)阻應(yīng)為________ Ω。 解析　(1)在連接電路前，首先要斷開開關(guān)，電路中串聯(lián)的電阻箱或滑動變阻器阻值要調(diào)節(jié)到最大，所以操作中存在的不妥之處是：①開關(guān)未斷開；②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8，利用閉合電路歐姆定律，可得E＝I(R＋r)，變化成R＝E·－r，對照作出的R－圖象，可知R－圖象的斜率等于電池的電動勢，可得E＝1.4 V，R － 圖象在縱軸的截距的絕對值等于電池的內(nèi)阻，可得r＝1.2 Ω。 (3)根據(jù)電壓表的讀數(shù)規(guī)則，題圖9中電壓表讀數(shù)U＝66 mV，由

19、題述知I＝0.33 A，根據(jù)歐姆定律可得電流表內(nèi)阻RA＝＝0.2 Ω。對題圖8，考慮到電流表內(nèi)阻，利用閉合電路歐姆定律，可得E＝I(R＋r＋RA)，變化成R＝E·－(r＋RA)，對照作出的R－圖象，可知R－圖象的斜率等于電池的電動勢，可得E＝1.4 V；R－圖象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 Ω。 答案　(1)①開關(guān)未斷開；②電阻箱阻值為零。 (2)如解析圖所示　1.4(1.36～1.44都算對)　1.2(1.0～1.4都算對) (3)1.4(1.36～1.44都算對)　1.0 某研究性學(xué)習(xí)小組想測量某電源的電動勢E及內(nèi)阻r，實驗室提供的

20、器材有： A.待測電源E，電動勢約為9 V，內(nèi)阻約為2 Ω，允許通過的最大電流為2.5 A B.量程為3 V、內(nèi)阻為3 kΩ的電壓表 C.定值電阻R1＝3.0 kΩ D.定值電阻R2＝6.0 kΩ E.定值電阻R3＝9.0 kΩ F.一電阻箱R，阻值范圍為0～9 999.9 Ω G.一只開關(guān)S、若干導(dǎo)線 (1)在虛線框內(nèi)畫出測量電源電動勢及內(nèi)阻的實驗原理電路圖，圖中標(biāo)明相關(guān)器材的字母符號。 (2)某同學(xué)根據(jù)記錄的電壓表和電阻箱的多組數(shù)據(jù)，以為縱軸，以為橫軸作出了－圖象，并得到該圖象的斜率為k，縱軸截距為b，則該電源電動勢E＝________，內(nèi)阻r＝________(

21、用k、b表示)。 (3)因為電壓表的分流作用，則電源電動勢的測量值________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值，電源內(nèi)阻的測量值________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值。 解析　(1)因為提供的器材中沒有電流表，故要采用電壓表和電阻箱測量電源的電動勢和內(nèi)阻，但所給電壓表量程太小，所以將電壓表與定值電阻R2串聯(lián)，擴大成量程為9 V的電壓表。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝3U＋r，變形得＝＋·，所以以為縱軸，為橫軸作出的－圖象的縱截距為b＝，斜率k＝，解得E＝，r＝。 (3)因為電壓表的分流作用，所以有E＝3U＋(＋)r，整理得＝＋＋·，對比＝＋·，可知測

22、量得到的電源電動勢和內(nèi)阻均偏小。 答案　(1)如圖所示 (2)　　(3)小于　小于 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： 　電學(xué)創(chuàng)新類實驗 通過對近幾年的高考實驗試題的研究發(fā)現(xiàn)，高考電學(xué)創(chuàng)新類實驗試題有兩個顯著的特點： 第一，基于教材中的電學(xué)實驗，著重考查實驗原理的改進(jìn)、實驗步驟過程的設(shè)置、誤差分析。 第二，重視電學(xué)實驗的實驗方法，問題設(shè)置結(jié)合科技、生產(chǎn)、生活的實際；因此，理解實驗原理，掌握實驗方法，是解決電學(xué)創(chuàng)新類實驗的關(guān)鍵。 【

23、典例】 (2018·全國卷Ⅰ，23)某實驗小組利用如圖10所示的電路探究在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。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(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。 實驗時，先按圖10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，

24、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10中R1的滑片應(yīng)移動到________(填“a”或“b ”)端； (2)在圖11的坐標(biāo)紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并做出R2－t曲線；

25、 (3)由圖11可得到RT在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)的溫度特性。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12所示，該讀數(shù)為________ Ω，則手心溫度為________ ℃。 解析　(1)題圖10的電路滑動變阻器采用限流接法，在閉合S1前，R1應(yīng)該調(diào)節(jié)到接入電路部分的阻值最大，使電路中電流最小，即題圖10中R1的滑片應(yīng)移到b端。 (2)將t＝60 ℃和t＝70 ℃對應(yīng)的兩組數(shù)據(jù)畫在坐標(biāo)圖上，然后用平滑曲線過盡可能多的數(shù)據(jù)點畫出R2－t曲線。 (3)根據(jù)題述實驗過程可知，測量的R2的數(shù)據(jù)等于對應(yīng)的熱敏電阻RT的阻值。由

26、畫出的R2－t曲線可知，當(dāng)t＝44.0 ℃ 時，對應(yīng)的RT＝450 Ω。 (4)由圖12知R2＝620.0 Ω，由畫出的R2－t曲線可知，當(dāng)R2＝620.0 Ω時，手心溫度t＝33.0 ℃。 答案　(1)b　(2)如圖　(3)450　(4)620.0　33.0 (2018·廣州凱里市模擬)如圖13中矩形框內(nèi)存在一沿水平方向且與金屬棒垂直的勻強磁場，金屬棒放在電子秤上?，F(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應(yīng)強度大小并判定其方向。 圖13 (1)在圖中畫線連接完成實驗電路圖，要求接通電源后電流由a流向b。 (2)完成下列主要實驗步驟中的填空： ①按圖接

27、線； ②保持開關(guān)S斷開，讀出電子秤示數(shù)m0； ③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的阻值使電流大小適當(dāng)，此時電子秤仍有讀數(shù)，然后讀出并記錄________________、________________(填物理量名稱及符號)； ④用米尺測量__________________________________(填物理量名稱及符號)。 (3)用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強度的大小，可以得到B＝________________。 (4)判斷磁感應(yīng)強度方向的方法是：若________，磁感應(yīng)強度方向垂直金屬棒向外；反之，磁感應(yīng)強度方向垂直金屬棒向里。 解析　(1)如圖所示 (2)③記錄電

28、流表的示數(shù)I以及此時電子秤的示數(shù)m1。④金屬棒的長度l。 (3)測磁感應(yīng)強度原理：開關(guān)斷開時，電子秤稱出金屬棒質(zhì)量；接通電源后，若磁感應(yīng)強度的方向垂直于金屬棒向里，所受安培力向下，則有m0g＋BIl＝m1g，所以B＝g；接通電源后，若磁感應(yīng)強度的方向垂直于金屬棒向外，則安培力向上，則有m0g－BIl＝m1g，得到B＝g；所以磁感應(yīng)強度的大小B＝g。 (4)m1

29、 第1步―→明確實驗?zāi)康? 第2步―→通過實驗?zāi)康呐c實驗器材的結(jié)合，選擇合適的實驗原理 第3步―→畫出可能實驗原理圖，結(jié)合題設(shè)條件確定最優(yōu)的電路原理圖 【例】 (2018·湖北武漢模擬)現(xiàn)要測量電壓表的內(nèi)阻和電源的電動勢，提供的器材有：電源(電動勢約為6 V，內(nèi)阻不計)，電壓表V1(量程0～2.5 V，內(nèi)阻約為2.5 kΩ)，電壓表V2(量程0～3 V，內(nèi)阻約為10 kΩ)，電阻箱R0(最大阻值為9 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為3 kΩ)，滑動變阻器R2(最大阻值為500 Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。 (1)在圖14 a中完成實驗電路原理圖的連線； (2)電路中

30、應(yīng)選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)； (3)按照下列步驟進(jìn)行實驗： ①閉合開關(guān)前，將滑動變阻器和電阻箱連入電路的阻值調(diào)至最大； ②閉合開關(guān)，將電阻箱調(diào)到6 kΩ，調(diào)節(jié)滑動變阻器至適當(dāng)?shù)奈恢?，此時電壓表V1的示數(shù)為1.60 V，電壓表V2的示數(shù)為2.40 V； ③保持滑動變阻器連入電路的阻值不變，再將電阻箱調(diào)到2 kΩ，此時電壓表V1的示數(shù)如圖b所示，其示數(shù)為________ V，電壓表V2的示數(shù)為1.40 V。 (4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算得到電源的電動勢為________ V，電壓表V1的內(nèi)阻為________ kΩ，電壓表V2的內(nèi)阻為________ kΩ。

31、 圖14 [設(shè)計思路] 第1步：明確實驗?zāi)康? ―→可知本題的實驗?zāi)康氖菧y電壓表的內(nèi)阻和電源的電動勢 第2步：選擇合適的實驗原理 ―→根據(jù)題目的實驗儀器可知本題可用電壓表和電阻箱測電源的電動勢 第3步：畫原理圖 解析　(1)由于兩個電壓表的量程都小于電源的電動勢，兩個電壓表串聯(lián)后的總電壓仍然小于電源的電動勢，故應(yīng)該用滑動變阻器作為保護(hù)電阻。如果只是測量電動勢，可以采用如圖甲所示的電路，但是要想計算電壓表V1、電壓表V2各自的內(nèi)阻，需要將電路改進(jìn)，設(shè)計的電路有圖乙、圖丙所示的兩種；而通過電壓表V1的最大電流約為1 mA，通過電壓表V2的最大電流約為0.3 mA，故設(shè)計的電路應(yīng)

32、該選擇圖乙。 (2)根據(jù)(1)中電路圖的連接，因為電壓表的內(nèi)阻較大，故滑動變阻器的最大阻值應(yīng)該大于電壓表V1的內(nèi)阻，故滑動變阻器應(yīng)該選擇R1。 (3)題圖b所示的電壓表的最小刻度為0.1 V，故估讀到0.01 V，其讀數(shù)為2.10 V。 (4)對圖乙，設(shè)電壓表V1和電壓表V2的內(nèi)阻分別為r1、r2，示數(shù)分別為U1、U2，滑動變阻器的電阻調(diào)到r，由閉合電路的歐姆定律，得E＝U1＋U2＋(＋)r，E＝U1′＋U2′＋(＋)r，其中R01＝6 kΩ，R02＝2 kΩ，對電壓表V1和電壓表V2所在的電路，由串并聯(lián)規(guī)律得＝＋，＝＋，代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得E＝5.60 V，r1＝2.5 kΩ，r2＝

33、10 kΩ. 答案　(1)見解析圖乙所示　(2)R1　(3)2.10　(4)5.60　2.5　10 課時跟蹤訓(xùn)練 1.某電動機的三組線圈①、②、③阻值相同，均為幾歐姆，接法可能是圖1中甲、乙兩種之一，A、B和C是外接頭?，F(xiàn)有一組線圈斷路，維修人員通過多用電表測量外接頭之間的電阻來判斷故障，若測A和B之間、B和C之間、A和C之間的電阻時，多用電表指針偏轉(zhuǎn)分別如圖2 a、b、c所示，則測量中使用的電阻擋的倍率是________(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)，三組線圈的接法是________(填“甲”或“乙”)，斷路線圈是________(填“①”“②”或“③”)。

34、解析　測A和B之間、B和C之間、A和C之間的電阻時，多用電表指針都有偏轉(zhuǎn)，由此可知三組線圈的接法一定不是甲電路，而是乙電路。因為在甲電路中，只要有一個電阻斷路，三次測量時，多用電表指針只可能有一次偏轉(zhuǎn)。由圖乙可知，A和B之間、B和C之間的電阻都是4 Ω，而A和C之間的電阻是8 Ω，顯然是線圈③發(fā)生了斷路。題中已經(jīng)告訴線圈的電阻是幾歐姆，結(jié)合多用電表的示數(shù)可以判斷使用的擋位為“×1”。 答案　×1　乙?、? 2.一同學(xué)在學(xué)習(xí)金屬的電阻率知識時發(fā)現(xiàn)不同的材料電阻率一般不同。有些不法商人在一些導(dǎo)線中摻入雜質(zhì)，導(dǎo)致導(dǎo)線的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，該同學(xué)想通過測量導(dǎo)線的電阻率來進(jìn)一步確定導(dǎo)線是否合格，于是設(shè)計了如圖

35、3 a所示的實驗電路。 圖3 (1)該同學(xué)剝掉導(dǎo)線的絕緣外層，用剪刀剪下一段，為了粗略測量該金屬絲的電阻，該同學(xué)用如圖b所示的多用電表在連接好的電路上進(jìn)行測量 。 ①機械調(diào)零后將選擇開關(guān)撥到“×1 Ω”擋。 ②將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 ③______________________________

36、__，將紅表筆接P，黑表筆接Q，多用電表指針如圖c所示，則金屬絲總電阻約為________ Ω。 (2)用螺旋測微器測金屬絲直徑，測得該金屬絲直徑d＝0.360 mm。 (3)閉合開關(guān)S，保持電流表示數(shù)不變，改變并記錄電阻箱的阻值R和對應(yīng)接入電路中金屬絲長度L的數(shù)據(jù)，作出R－L圖線如圖d所示。 (4)根據(jù)測得的金屬絲直徑d及R－L圖線，求得金屬絲的電阻率ρ＝________。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 解析　(1)②歐姆調(diào)零時，將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在歐姆表盤零刻度處(或使指針指在電流滿偏的位置)。③測量時，需將多用電表接在金屬絲兩端，且電路處于斷路狀態(tài)，所以應(yīng)斷開

37、開關(guān)S，取下線夾(或斷開開關(guān)S，將線夾夾到Q端)。 (4)根據(jù)R＝－ρ＋b，可知R－L圖線斜率的絕對值為＝10 Ω·m－1，S＝πd2，代入數(shù)據(jù)可得ρ＝1.02×10－6 Ω·m。 答案　(1)②指針指在歐姆表盤零刻度處(或指針指在電流滿偏的位置)?、蹟嚅_開關(guān)S，取下線夾(或斷開開關(guān)S，將線夾夾到Q端)　5　(4)1.02×10－6 Ω·m 3.(1)某同學(xué)用多用電表測量某一電阻，以下是該同學(xué)實驗過程中的主要操作步驟。 a.將“選擇開關(guān)”置于如圖4甲所示的位置； b.將紅黑表筆短接，轉(zhuǎn)動歐姆調(diào)零旋鈕，進(jìn)行歐姆調(diào)零； c.如圖乙所示把兩表筆接觸待測電阻的兩端進(jìn)行測量，表盤指針如圖丙所

38、示； d.記下讀數(shù)，實驗完畢。 圖4 請指出該同學(xué)操作中不合理或遺漏的地方并改正。 ____________________________________________________________________； ____________________________________________________________________； ____________________________________________________________________。 (2)該同學(xué)想采用“伏安法”更精確地測量該電阻的阻值，選用了如圖5所示的實驗器

39、材。其中電壓表量程3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ，電流表量程15 mA、內(nèi)阻約為4 Ω，滑動變阻器總阻值為20 Ω，電源電動勢為3 V。圖5中已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請你在實物接線圖中完成剩余導(dǎo)線的連接。 圖5 解析　(1)根據(jù)歐姆表的使用方法可知，歐姆表指針偏角過大，說明待測電阻阻值過小，應(yīng)選擇較小的倍率，所以甲圖中選擇開關(guān)應(yīng)置于×10擋，且需要重新歐姆調(diào)零；乙圖中，不能將兩只手同時接觸表筆，否則測量的是待測電阻與人體電阻的并聯(lián)電阻；讀數(shù)完后應(yīng)將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。 (2)從丙圖可讀出待測電阻R＝0.7×100 Ω＝70 Ω，若變阻器采用限流式接法，電路中的最大電阻

40、應(yīng)為Rmax＝＝ Ω＝600 Ω，由于變阻器的總電阻過小，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由于待測電阻滿足<，所以電流表應(yīng)用內(nèi)接法，實物連接圖如圖所示。 答案　(1)甲圖中選擇開關(guān)應(yīng)置于×10擋，且重新歐姆調(diào)零　乙圖中手不能接觸表筆　讀數(shù)后應(yīng)將開關(guān)置于OFF擋或交流500 V擋，才能實驗完畢　(2)接線圖見解析圖 4.電動自行車具有環(huán)保、節(jié)能、便捷等優(yōu)點，但電動自行車的電池用久以后性能會下降，表現(xiàn)之一為電池的電動勢變小，內(nèi)阻變大。某興趣小組將一輛舊電動自行車充滿電，取下四塊電池，分別標(biāo)為A、B、C、D，測量它們的電動勢和內(nèi)阻。 圖6 (1)用多用電表直流電壓“50 V”擋測量每塊電

41、池的電動勢。測量電池A時，多用電表的指針如圖6甲所示，其讀數(shù)為________ V。 (2)用圖乙所示的電路測量A、B、C、D四塊電池的電動勢E和內(nèi)阻r，圖中R0為保護(hù)電阻，其阻值為5 Ω。改變電阻箱的阻值R，測出對應(yīng)的電流I，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分別作出A、B、C、D四塊電池的－R圖線，如圖丙所示。由圖線C可知電池C的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω。 (3)分析圖丙可知，電池________(選填“A”“B”“C”或“D”)性能最優(yōu)。 解析　(1)中間刻度線為直流電壓擋，量程50 V，而刻度共計50格，每格為1 V，要估讀到0.1 V，指針指到第11格，因此讀數(shù)為

42、11.0 V。 (2)根據(jù)串聯(lián)電路可得I＝，即＝R＋(R0＋r)，則－R圖線的斜率為＝，E＝12 V，由圖線C可以看出，當(dāng)電阻箱連入電路中的電阻為0時電流表的示數(shù)為2 A，圖線C的延長線與橫軸交點為R0＋r＝6 Ω，故電源電動勢為11.43 V，內(nèi)阻為1 Ω。 (3)－R圖線的延長線與橫軸的交點離原點越遠(yuǎn)表示電池的內(nèi)阻越大，圖線C的延長線與橫軸的交點離坐標(biāo)原點最近，所以電池C性能最優(yōu)。 答案　(1)11.0　(2)11.43　1　(3)C 5.某實驗小組選用實驗室已有的儀器，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實物圖如圖7甲所示。 圖7 (1)請用筆畫線補全圖甲中實物圖，并確保開關(guān)能

43、有效控制電路。 (2)某次操作時，電流表示數(shù)如圖乙所示，請讀出電流表的讀數(shù)I＝________。 (3)該小組經(jīng)過一系列正確操作后得到多組數(shù)據(jù)，并在圖丙中描好了點，請根據(jù)這些點作出U－I圖象，并根據(jù)圖象求出干電池的內(nèi)阻r＝________。 (4)該實驗小組還對同一規(guī)格的新的1號干電池和7號干電池分別進(jìn)行了該實驗，在同一圖表中作出了它們的U－I圖象，如圖丁所示，你覺得可能是圖象________(選填“a”或“b”)。 解析　(1)在本實驗中，滑動變阻器采用限流式接法，為確保開關(guān)能有效控制電路，電壓表的“＋”接線柱應(yīng)連開關(guān)的右接線柱。 (2)根據(jù)讀數(shù)規(guī)則，可知電流表讀數(shù)I＝0.14 A

44、。 (3)根據(jù)題圖丙可知，有一個數(shù)據(jù)屬于明顯錯誤，作U－I圖象時不必考慮，圖象中直線斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻大小，計算得r＝0.56 Ω。 (4)同一規(guī)格的新的1號干電池和7號干電池電動勢大小相等，內(nèi)阻不等，故圖象a正確。 答案　(1)如圖甲所示　(2)0.14 A　(3)如圖乙所示 0.56 Ω　(4)a 6.太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學(xué)器件。某實驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時(沒有儲存電能)的I－U特性。所有的器材包括：太陽能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關(guān)S及

45、導(dǎo)線若干。 圖8 (1)為了達(dá)到上述目的，實驗電路應(yīng)選用圖8中的圖________(填“a”或“b”)。 (2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，描點繪出了如圖9的I－U圖象。由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時，太陽能電池板的電阻________(填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80 V時，太陽能電池板的電阻為________。 圖9 (3)當(dāng)有光照射時，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關(guān)系如圖10所示，分析該曲線可知，該電池板作為電源時的電動勢為________ V。若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是_______

46、_%(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。 圖10 解析　(1)用a圖可以在電池板上得到從零開始的電壓，故應(yīng)選a圖。 (2)由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時，通過太陽能電池板的電流為零，故太陽能電池板的電阻很大；當(dāng)電壓為2.80 V 時，電流為2.8 mA，則可知太陽能電池板的電阻為R＝＝＝103 Ω。 (3)由U－I圖線可知，電池板作為電源時的電動勢為2.80 V；若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路，則畫出此電阻的U－I圖線與電池板的U－I圖線交于一點，讀出U＝1.8 V，I＝1.8 mA，該電池板的效率是η＝＝×100%＝64.3%。 答案　(1)a　(2)很大　1.0×103 Ω　(3)2.80　64.3 24