3、
限流式接法
分壓式接法
電路
電壓調(diào)節(jié)的范圍
E～E
0～E
電能損耗
較少
較多
1.(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
4、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____________。
5、(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＝＝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，
6、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)1.47 mA
1.10×103 Ω 2.95 V
2.(2017·全國卷Ⅰ，23)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ)；電流表(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～
7、9.0 Ω)；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。
(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實驗電路原理圖。
(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示。
圖2
由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻______(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)。
(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為________ W，最大
8、功率為________ W。(結(jié)果均保留2位小數(shù))
解析 (1)電壓表量程為3 V，要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，需要給電壓表串聯(lián)一個定值電阻擴大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開始，故滑動變阻器用分壓式接法，小燈泡的電阻RL＝＝ Ω＝11.875 Ω，所以＜，故電流表用外接法，如圖所示。
(2)由I－U圖象知，圖象中的點與坐標(biāo)原點連線的斜率在減小，表示燈泡的電阻隨電流的增大而增大，根據(jù)電阻定律R＝ρ知，燈絲的電阻率增大。
(3)當(dāng)滑動變阻器的阻值最大為9.0 Ω時，電路中的電流最小，燈泡實際功率最小，由E＝U＋I(xiàn)(R＋r)得U＝－10I＋4，作出圖線
9、①如圖所示。
由交點坐標(biāo)可得U1＝1.78 V，I1＝221 mA，P1＝U1I1＝0.39 W；當(dāng)滑動變阻器電阻值R＝0時，燈泡消耗的功率最大，由E＝U＋I(xiàn)(R＋r)得I＝－U＋，即I＝－U＋4，作出圖線②如圖所示。由交點坐標(biāo)可得，U2＝3.68 V，I2＝0.318 A，最大的功率為P2＝U2I2＝1.17 W。
答案 (1)見解析 (2)增大 增大 (3)0.39 W 1.17 W
真題感悟
1.高考考查特點
(1)電流表、電壓表、歐姆表、電阻箱等儀器的原理、使用、讀數(shù)是高考的高頻考點。
(2)電阻的測量、伏安特性曲線的描繪和應(yīng)用及測量電源的電動勢和內(nèi)電阻是高考實驗的熱點
10、。
(3)電阻的測量主要考查電阻的測量電路設(shè)計、控制電路設(shè)計、器材的選取與實物連接、實驗數(shù)據(jù)的處理與誤差分析等。
(4)電源電動勢和內(nèi)阻的測量重點考查實驗設(shè)計(實驗原理)和實驗數(shù)據(jù)處理，對考生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力。
2.解題時常見誤區(qū)及提醒
(1)電表的讀數(shù)，應(yīng)該根據(jù)電表的精度進(jìn)行估讀，而歐姆表讀數(shù)時應(yīng)根據(jù)表盤上不同部分的精度不同進(jìn)行估讀。
(2)實物線的連接應(yīng)使開關(guān)控制整個電路，連接電表應(yīng)注意量程選擇正確且正、負(fù)接線柱不要接錯，導(dǎo)線應(yīng)該接在接線柱上。
基本儀器的使用及讀數(shù)
1.某實驗小組現(xiàn)在要測量一根金屬絲的電阻率，該金屬絲的橫截面是“外方內(nèi)圓”，實驗
11、電路如圖乙所示，請完成以下問題。
(1)游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)如圖丙所示，要測該金屬絲的內(nèi)徑D，如圖3甲所示，必須用其中________進(jìn)行測量(填“A”“B”或“C”)，圖中的讀數(shù)為________mm。
圖3
(2)用螺旋測微器測金屬絲橫截面的邊長，示數(shù)如圖4，則邊長a＝________mm。
(3)圖乙中閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至最________(填“左”或“右”)端。
(4)實驗中電壓表和電流表的示數(shù)如圖5所示，則金屬絲兩端的電壓U＝________V，流過金屬絲的電流I＝________A。
圖4 圖5
解析 (1)A是測量物體外徑的，B是測
12、量物體內(nèi)徑的，C是測量物體深度的，故應(yīng)用B測量。該金屬絲的內(nèi)徑D＝4 mm＋×10 mm＝4.20 mm。
(2)螺旋測微器主尺的讀數(shù)為14.500 mm，可動刻度與主尺對齊格數(shù)為48.0格，讀數(shù)為0.480 mm，則用螺旋測微器測得的金屬絲橫截面的邊長為a＝14.500 mm＋0.480 mm＝14.980 mm。
(3)由電路圖可知滑動變阻器的連接方式為分壓式，故閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至最左端。
(4)由圖5可知，電流表的讀數(shù)I＝0.42 A，電壓表的讀數(shù)U＝2.35 V。
答案 (1)B 4.20 (2)14.980 (3)左 (4)2.35 0.42
2.某同學(xué)利用
13、如圖6所示的電路測量一多用電表電阻“×1 k”擋所用電源的電動勢E和一電壓表的內(nèi)阻RV(約13 kΩ)。
(1)先將多用電表進(jìn)行機械調(diào)零，再將多用電表的選擇開關(guān)調(diào)到電阻“×1 k”擋，之后進(jìn)行歐姆調(diào)零。
(2)將圖6中多用電表的黑、紅表筆分別與________、________端相連。(填“A”或“B”)
(3)將圖6中多用電表的黑、紅表筆與電壓表正確連接后，調(diào)節(jié)電阻箱，使多用電表指針位于表盤中央位置，此時電阻箱的阻值為R＝1 kΩ，若此時多用電表、電壓表的示數(shù)分別如圖7、圖8所示，則電壓表的讀數(shù)為________V，電壓表的內(nèi)阻RV＝________kΩ，多用電表內(nèi)部電源的電動勢E
14、＝________V。
解析 (2)根據(jù)多用電表內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，可知多用電表的黑、紅表筆分別與A、B端相連。(3)多用電表歐姆調(diào)零時指針滿偏(即歐姆零刻度處)，由題圖7得多用電表讀數(shù)為R0＝15 kΩ，則電壓表的內(nèi)阻RV＝R0－R＝14 kΩ，由題圖7得電壓表的讀數(shù)U＝1.40 V，多用電表歐姆調(diào)零后內(nèi)部的總電阻設(shè)為R1，則E＝IgR1，當(dāng)多用電表表頭半偏時，有E＝(R0＋R1)，U＝RV，得E＝2U×＝3.0 V。
答案 (2)A B (3)1.40 14 3.0
練后反思
多用電表測電阻的注意事項
(1)改換倍率必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零；
(2)通過選擇合適倍率，指針指在刻度盤中間附
15、近，誤差較小；
(3)測量電阻時，手不可接觸表筆的金屬桿部分；
(4)被測元件與電源斷開。
實驗器材的選擇和實驗電路的設(shè)計
1.要測定一卷阻值約為20 Ω的金屬漆包線的長度(兩端絕緣漆層已去除)，實驗室提供有下列器材：
A.電流表A：量程①0～0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω；
量程②0～3 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω
B.電壓表V：量程③0～3 V，內(nèi)阻約為2 kΩ；
量程④0～15 V，內(nèi)阻約為10 kΩ
C.學(xué)生電源E：電動勢為30 V，內(nèi)阻r可以忽略
D.滑動變阻器R1：阻值范圍0～10 Ω，額定電流2 A
E.滑動變阻器R2：阻值范圍0～500 Ω，額定電流0.5 A
16、
F.開關(guān)S及導(dǎo)線若干
圖9
(1)使用螺旋測微器測量漆包線直徑時示數(shù)如圖9所示，則漆包線的直徑為d＝________mm。
(2)為了調(diào)節(jié)方便，并能較準(zhǔn)確地測出該漆包線的電阻，電流表應(yīng)選擇量程________(選填量程序號)，電壓表應(yīng)選擇量程________(選填量程序號)，滑動變阻器應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)。請設(shè)計合理的實驗電路，將電路圖完整地補畫在方框中。
圖10
(3)根據(jù)正確的電路圖進(jìn)行測量，某次實驗中電壓表與電流表的示數(shù)如圖10所示，可求出這卷漆包線的電阻為________Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(4)已
17、知這種漆包線金屬絲的直徑為d，材料的電阻率為ρ，忽略漆包線的絕緣漆層的厚度，則這卷漆包線的長度L＝________(用U、I、d、ρ表示)。
解析 (1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則知d＝0.5 mm＋0.330 mm＝0.830 mm。(2)電源電動勢為30 V，則電壓表3 V量程太小，漆包線的阻值約為20 Ω，電流表3 A的量程太大，不能用；根據(jù)題意知應(yīng)采用分壓式電路，滑動變阻器選用總電阻較小的R1。(3)電壓表示數(shù)為U＝11.5 V，電流表示數(shù)為I＝0.54 A，電阻R＝≈21.3 Ω。(4)金屬絲橫截面積S＝π，根據(jù)電阻定律可知R＝ρ，再由歐姆定律有R＝，聯(lián)立可得L＝。
答案 (1)0.
18、830 (2)①?、堋1 如圖所示 (3)21.3
(4)
2.我們在使用電源前往往需要知道其電動勢和內(nèi)阻，則需要設(shè)計電路進(jìn)行測量。在測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，備有下列器材：
A.待測電池組(電動勢約為6 V，內(nèi)阻約為3 Ω)
B.電流表G(量程1 mA，內(nèi)阻RG＝10 Ω)
C.電流表A(量程50 mA，內(nèi)阻約為RA＝2 Ω)
D.電壓表V(量程15 V，內(nèi)阻RV＝100 kΩ)
E.滑動變阻器R1(0～20 Ω，額定電流為1 A)
F.滑動變阻器R2(0～5 000 Ω，額定電流為1 A)
G.定值電阻r1(電阻1 000 Ω)
H.定值電阻r2(電阻
19、100 Ω)
I.開關(guān)和導(dǎo)線若干
請回答下列問題：
(1)滑動變阻器應(yīng)該選擇________。(填寫器材前的代號)
(2)為了既方便操作又能準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，請根據(jù)實驗器材幫助設(shè)計測量電源電動勢和內(nèi)阻的電路，電路圖畫在虛線框內(nèi)，并在電路圖中標(biāo)明各電器元件的符號。
圖11
(3)實驗中通過多次改變電路中電阻值，讀取記錄兩電流表的示數(shù)，用描點法畫出電流表G的電流I1隨電流表A的電流I2變化的圖象，測出的數(shù)據(jù)繪出的I1－I2圖線如圖11所示，其中a>b，則由圖線可知電池組的電動勢E＝________，內(nèi)阻r＝________。(用字母表示)
解析 (1)電壓表量程太大，不能用，電表只
20、能選擇電流表A和電流表G。內(nèi)阻已知的G和定值電阻r1串聯(lián)改裝成電壓表使用，其量程約為1 V；電流表A的內(nèi)阻與被測電源內(nèi)阻相當(dāng)，不能接在干路上，和滑動變阻器串聯(lián)，改裝后的電壓表測它們的電壓，兩電表都滿偏時，需要滑動變阻器的電阻值約為20 Ω，滑動變阻器應(yīng)選R1。(2)電源電動勢為6 V，滑動變阻器部分兩端電壓最大約為1 V，則干路中保護電阻需分壓大約5 V，根據(jù)串聯(lián)電路特點可知干路中保護電阻阻值約為100 Ω，選用定值電阻r2，則設(shè)計電路如答案中圖所示。(3)應(yīng)用閉合電路歐姆定律有E＝(I1＋I(xiàn)2)(r2＋r)＋I(xiàn)1(RG＋r1)，由圖象可知：當(dāng)I1＝0時I2＝a，則有E＝a(r2＋r)；當(dāng)I2
21、＝0時I1＝b，則有E＝b(r2＋r＋RG＋r1)，聯(lián)立解得E＝、r＝－r2。
答案 (1)E (2)電路如圖所示
(3)?。璻2
練后反思
1.電學(xué)儀器的選擇
電學(xué)元件的選擇原則是安全、準(zhǔn)確、方便。
(1)電源的選擇：一般可以根據(jù)待測元件的額定電流或額定電壓選擇符合需要的電源。
(2)電表的選擇：一般根據(jù)電源電動勢或待測元件的額定電壓選擇電壓表，再估算待測電流的最大值選擇電流表。注意測量時要使電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大。
(3)變阻器的選擇：在安全條件下，分壓式選最大阻值較小的。
2.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
22、式：
①要求待測電路的U、I從0變化；
②R滑?Rx；
③選用限流式時，Ux、Ix過大(超過電表量程，燒壞電表、電源或用電器等)或Ux、Ix過小(最大值不超過電表滿偏量程的，讀數(shù)誤差大)。
實驗數(shù)據(jù)的處理及實物連線
1.要測繪一個標(biāo)有“3 V 0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，要求燈泡兩端的電壓由零逐漸增加到3 V，并便于操作。已選用的器材有：直流電源(電壓為4 V)；電流表(量程為0～0.6 A。內(nèi)阻約0.5 Ω)；電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)；開關(guān)一個、導(dǎo)線若干。
(1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列選項中的________(填字母代號)。
A.滑動變阻器(最
23、大阻值10 Ω，額定電流1 A)
B.滑動變阻器(最大阻值1 kΩ，額定電流0.3 A)
(2)圖12甲為某同學(xué)在實驗過程中完成的部分電路連接的情況，請你幫他完成其余部分的線路連接。(用筆畫線表示對應(yīng)的導(dǎo)線)
(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。由曲線可知小燈泡的電阻隨電壓的增大而________(填“增大”“不變”或“減小”)。
圖12
(4)如果某次實驗測得小燈泡兩端所加電壓如圖丙所示，請結(jié)合圖線算出此時小燈泡的電阻是________Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(5)根據(jù)實驗得到的小燈泡伏安特性曲線，下列分析正確的是________。
A.測得小燈泡正常發(fā)光的功率
24、偏小，主要是由電壓表內(nèi)阻引起的
B.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏小，主要是由電流表內(nèi)阻引起的
C.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由電壓表內(nèi)阻引起的
D.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由電流表內(nèi)阻引起的
解析 (1)由于電路需采用分壓接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇A；(2)描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時的電阻為R＝＝ Ω＝15 Ω。電流表內(nèi)阻約為0.5 Ω，電壓表內(nèi)阻約為3 kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，實物電路圖如答案圖所示。
(3)由題圖乙圖象可知，隨著電壓增大，通過燈泡的電流增大，電
25、壓與電流的比值增大，燈泡電阻增大。
(4)電壓表量程為3 V，圖丙所示電壓表分度值為0.1 V，則其示數(shù)為2.3 V，由圖乙所示圖象可知，2.3 V對應(yīng)的電流為0.2 A，此時燈泡電阻R＝＝ Ω≈12 Ω；
(5)電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，所測電流I偏大，測得小燈泡正常發(fā)光的功率P＝UI偏大，故選C。
答案 (1)A (2)電路圖如圖所示 (3)增大 (4)12 (5)C
2.某同學(xué)利用如圖13甲所示的電路測定電池的電動勢和內(nèi)阻。
(1)根據(jù)圖甲電路，在實物圖乙上用筆畫線代替導(dǎo)線畫出實物連線圖。
圖13
(2)該同學(xué)在圖14的－R坐標(biāo)系中標(biāo)出了所測的實驗數(shù)據(jù)
26、，請作出這些數(shù)據(jù)點的擬合直線，并讀得該直線在縱軸上的截距為________A－1，求得其斜率為________V－1。
圖14
(3)已知電流表內(nèi)阻與定值電阻R0阻值相等，R0＝1 Ω，根據(jù)作得的圖象，可得電源的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
解析 (1)根據(jù)圖甲的電路原理圖，實物連線如答圖甲所示。(2)作出這些數(shù)據(jù)點的擬合直線，并讀得該直線在縱軸上的截距為b＝0.9 A－1，求得其斜率為k＝ V－1＝0.68 V－1。(3)根據(jù)電路，利用閉合電路歐姆定律可得E＝2I(R＋r＋)，變換為與－R圖象相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，為＝R＋(2r＋R0)，
27、則有b＝(2r＋R0)＝0.9 A－1，k＝＝0.68 V－1。解得E＝2.9 V，r＝0.82 Ω。
答案 (1)實物連線圖如圖甲所示 (2)如圖乙所示 0.9 0.68(0.66～0.70均可) (3)2.9 0.82
甲
乙
電學(xué)創(chuàng)新設(shè)計實驗
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)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、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)實驗的關(guān)鍵。
1.某同學(xué)用圖15中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實驗。兩根金屬
28、導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。
圖15
(1)在圖中畫出連線，完成實驗電路。要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動。
(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：
A.適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離
B.換一根更長的金屬棒
C.適當(dāng)增大金屬棒中的電流
其中正確的是________(填入正確選項前的標(biāo)號)。
解析 (1)實物連線如圖所示。
(2)根據(jù)公式F＝BIL可得，適當(dāng)增加導(dǎo)軌間的距離或者增大電
29、流，可增大金屬棒受到的安培力，根據(jù)動能定理得，F(xiàn)s－μmgs＝mv2，則金屬棒離開導(dǎo)軌時的動能變大，即離開導(dǎo)軌時的速度變大，A、C正確；若換用一根更長的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長度即導(dǎo)軌間的寬度不變，安培力F不變，棒的質(zhì)量變大，速度v＝變小，B錯誤。
答案 (1)見解析圖 (2)AC
2.某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”?，F(xiàn)用如圖16所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材：
A.電源E(3 V，內(nèi)阻約為1 Ω)
B.電流表A1(0.
30、6 A，內(nèi)阻r1＝5 Ω)
C.電流表A2(0.6 A，內(nèi)阻r2約為1 Ω)
D.開關(guān)S，定值電阻R0
(1)為了比較準(zhǔn)確測量電阻Rx，請完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計。
圖16
(2)在電阻Rx上加一個豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1讀數(shù)為I1，A2讀數(shù)為I2，得Rx＝________(用字母表示)；
(3)改變力的大小，得到不同的Rx值。然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成圖象如圖17所示，除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F增大而均勻減小外，還可得到的結(jié)論是____________________。當(dāng)F豎直向下時
31、可得Rx與其所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx＝________。
圖17
解析 (1)測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，所給實驗器材沒有電壓表，可以用已知內(nèi)阻的電流表與待測電阻并聯(lián)，測出電阻兩端電壓，另一個電流表串聯(lián)在電路中測電路電流，實驗電路圖如圖所示：
(2)電阻兩端電壓U＝I1r1，通過電阻的電流I＝I2－I1，電阻阻值Rx＝＝。
(3)由題圖所示圖象可知，圖象具有對稱性，當(dāng)正反向壓力大小相等時，對應(yīng)的電阻阻值相等；
由圖象可知，電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)為Rx＝R0＋kF，由圖象可知：R0＝16 Ω，把Rx＝14 Ω，F(xiàn)＝1 N代入關(guān)系式解得：k＝－2，則關(guān)
32、系式為：Rx＝16－2F。
答案 見解析
贏取滿分策略⑤——做好三類題型(一“讀”、
二“常規(guī)”、三“創(chuàng)新”破解實驗題)
近幾年高考出現(xiàn)的實驗題，雖然考查形式多種多樣，但考查特點主要有兩個，一是考查考生基本的實驗知識和操作技能，二是考查實驗思想、方法等綜合實驗素養(yǎng)和設(shè)計、創(chuàng)新等綜合實驗?zāi)芰Α?
第一類題型——基本儀器的使用及讀數(shù)
刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、打點計時器、電流表、電壓表、多用電表都是基本儀器，要熟練掌握它們的使用方法、操作規(guī)程和讀數(shù)規(guī)則，在高考前要進(jìn)行系統(tǒng)的實際測量和讀數(shù)練習(xí)，特別是游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、電學(xué)實驗儀器的讀數(shù)。此類試題難度不大，要防止在讀數(shù)的估讀、結(jié)
33、果的有效數(shù)字和單位上出錯。
【典例1】 小明同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，為了更準(zhǔn)確地選取電壓表和電流表的合適量程，決定先用多用電表測量小燈泡的阻值。
(1)在使用前發(fā)現(xiàn)電表指針位置如圖18甲所示，該同學(xué)應(yīng)該調(diào)節(jié)旋鈕________(選“①”或者“②”)。
(2)小明使用多用電表歐姆擋的“×10”擋測量小燈泡電阻阻值，讀數(shù)如圖乙所示，為了更準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，小明應(yīng)該旋轉(zhuǎn)開關(guān)至歐姆擋__________(填“×100”或“×1”)擋，兩表筆短接并調(diào)節(jié)旋鈕__________(選“①”或者“②”)。
(3)按正確步驟測量時，指針指在如圖丙位置，則小燈泡阻值的測量值為_______
34、_Ω。
圖18
解析 (1)多用電表使用前，指針沒有指在零刻度，應(yīng)該進(jìn)行機械調(diào)零，應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕①。(2)偏角太大，說明被測電阻阻值小，應(yīng)該換用小倍率的擋位，故選“×1”擋，兩表筆短接并調(diào)節(jié)旋鈕②。(3)換擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零，示數(shù)乘以倍率即為小燈泡的阻值，即為28 Ω。
答案 (1)① (2)×1?、凇?3)28
第二類題型——常規(guī)實驗型
常規(guī)實驗題主要考查教材上基本實驗的實驗原理、器材的選擇、實驗的操作、數(shù)據(jù)的處理和誤差分析。復(fù)習(xí)時要從領(lǐng)會實驗原理出發(fā)，全方位理解和掌握實驗器材、實驗操作、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)的處理、誤差分析和電學(xué)實驗實物圖的連接、電路圖的設(shè)計等，對每一個實驗都應(yīng)做
35、到心中有數(shù)。
【典例2】 某同學(xué)用如圖19所示原理圖測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，有以下器材可供選擇：
圖19
A.電流表(0～0.6 A)
B.電壓表(0～3 V)
C.滑動變阻器R(0～15 Ω，5 A)
D.滑動變阻器R′(0～50 Ω，1 A)
E.定值電阻R0(阻值為1 Ω)
F.開關(guān)S及導(dǎo)線若干
(1)滑動變阻器應(yīng)選________(填器材前的字母序號)。
(2)按照原理圖連接好線路后進(jìn)行測量，測得數(shù)據(jù)如下表所示。
1
2
3
4
5
I/A
0.11
0.20
0.30
0.40
0.50
U/V
1.37
1.35
1.
36、33
1.32
1.29
由上表數(shù)據(jù)可看出，電壓表示數(shù)變化不明顯，試分析原因是____________________________________________________。
(3)現(xiàn)將上述器材的連線略加改動就可使電壓表的示數(shù)變化更明顯，請在圖20甲中按改動后的原理圖完成實物圖連接。
(4)該同學(xué)按改動后的原理圖重新測量，并根據(jù)所測數(shù)據(jù)畫出U－I圖象，如圖20乙所示，則干電池的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。
圖20
解析 (1)因是一節(jié)干電池且考慮電流表量程，滑動變阻器應(yīng)選用C。
(2)因電壓表測的是路端電壓，其示數(shù)變化不明顯，說明內(nèi)電壓在
37、滑動變阻器滑片移動過程中變化很小，電池的內(nèi)阻過小。
(3)電池內(nèi)阻很小，因此可適當(dāng)增大電池內(nèi)阻，將定值電阻歸為電池內(nèi)阻，改動后的實物連接圖如圖所示。
(4)由閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir，即U－I圖象中的縱截距表示電池電動勢為1.50 V，圖線的斜率的絕對值為“新”電源的內(nèi)阻，即r＋R0＝ Ω，r＝0.25 Ω。
答案 (1)C (2)電池內(nèi)阻過小 (3)如解析圖所示
(4)1.5 0.25
第三類題型——創(chuàng)新實驗型
創(chuàng)新實驗題要求考生能將教材中的學(xué)生實驗和演示實驗的實驗原理、方法進(jìn)行遷移和應(yīng)用，試題新穎、能力要求高。如力學(xué)中與紙帶相關(guān)的實驗、電學(xué)中電路的設(shè)計、計算形式的實
38、驗題等都可能考查學(xué)生運用已學(xué)過的實驗方法、原理處理新情境實驗題的能力，做題時一定要審清題意，明確實驗?zāi)康模?lián)想和遷移應(yīng)用相關(guān)實驗原理。
【典例3】 現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 ℃時，系統(tǒng)報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。
在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA
39、時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω。
(1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。
圖21
(2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：
①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是
_______________________________________________________________。
②將開關(guān)向_______
40、_(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至________________________________________________________________。
(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用。
解析 (1)熱敏電阻工作溫度達(dá)到60 ℃時，報警器報警，故需通過調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為60 ℃時的熱敏電阻的阻值，即調(diào)節(jié)到阻值650.0 Ω，使報警器能正常報警，電路圖如答案圖。
(2)U＝18 V，當(dāng)通過報警器的電流10 mA≤Ic≤20 mA，故電路中總電阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑動變阻器選R2。
41、
(3)熱敏電阻為650.0 Ω時，報警器開始報警，電阻箱的阻值也應(yīng)為650.0 Ω，實驗調(diào)試時，將開關(guān)置于c端，緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器，直到報警器開始報警。為防止通過報警器電流過大，造成報警器燒壞，應(yīng)使滑動變阻器的滑片置于b端。
答案 (1)如圖所示 (2)R2 (3)①650.0 b 接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞
②c 報警器開始報警
課時跟蹤訓(xùn)練
1.某同學(xué)用伏安法利用下列器材測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。
A.被測干電池一節(jié)；
B.電流表1：量程0～0.6 A，內(nèi)阻為0.3 Ω；
C.電流表2：量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω；
D.
42、電壓表1：量程0～3 V，內(nèi)阻未知；
E.電壓表2：量程0～15 V，內(nèi)阻未知；
F.滑動變阻器1：0～10 Ω，2 A；
G.滑動變阻器2：0～100 Ω，1 A；
H.開關(guān)、導(dǎo)線若干。
在用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差；在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻。
(1)請在上述器材中選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲_______(填寫器材前的字母)；
(2)實驗電路圖應(yīng)選擇圖1中的________(填“甲”或“乙”)；
圖1
(3)根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U－I圖象，則在修正了實驗系統(tǒng)誤
43、差后，干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。
解析 (1)為了讀數(shù)準(zhǔn)確，電壓表應(yīng)選擇D；電流表應(yīng)選擇內(nèi)阻精確的，即選B；滑動變阻器總阻值較小有利于電表的數(shù)值變化，便于操作且可減小誤差，故選F；(2)因電流表內(nèi)阻已知，故應(yīng)采用相對電源的電流表內(nèi)接法，故選甲；(3)由U－I圖象可知，電池的電動勢E＝1.50 V，內(nèi)阻r＝ Ω－RA＝0.7 Ω。
答案 (1)A B D F H (2)甲 (3)1.5 0.7
2.為了比較準(zhǔn)確地測定一個電流表G(量程為15 mA、內(nèi)阻約為100 Ω)的內(nèi)阻，現(xiàn)備有如下器材：
電流表G1：量程為40 mA、內(nèi)阻100 Ω
電流表G
44、2：量程為500 mA、內(nèi)阻5 Ω
電流表G3：量程為1 000 mA、內(nèi)阻3 Ω
定值電阻R1：50 Ω
定值電阻R2：1 000 Ω
直流電源E1：電動勢約4 V、內(nèi)阻不計
直流電源E2：電動勢約8 V、內(nèi)阻不計
開關(guān)S：一只
導(dǎo)線若干
要求：①所選用的器材能安全工作；②所用電流表示數(shù)超過量程的一半。
(1)電流表應(yīng)選________，定值電阻應(yīng)選________，直流電源應(yīng)選________。
(2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖(標(biāo)明器材符號)。
(3)被測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式為r＝________________(用字母表示)，式中各字母表示的意義___________
45、_____________________________________________
_______________________________________________________________。
解析 (1)電流表G3、G2量程太大，則應(yīng)選用電流表G1，而G1與G阻值相當(dāng)，所以二者不能并聯(lián)，否則可能會燒壞G或者G1達(dá)不到滿偏的一半；電源若用E2，怎樣連接都不能達(dá)到要求，所以電源選用E1；定值電阻若選用R2，接在干路中，電路中電流太小，若和電流表G并聯(lián)，R2分流又太小，所以不能用，則定值電阻只能選用R1。(2)R1用作分流電阻和G并聯(lián)，并聯(lián)后總電
46、阻約為 Ω，再和G1串聯(lián)接在電源E1上，則干路上的總電流約為30 mA，流過電流表G的電流約為10 mA，滿足題目要求。(3)電流表G和G1示數(shù)分別為I0、I1，則通過R1的電流為I＝I1－I0、R1兩端電壓為U＝IR1，則電流表G的內(nèi)阻為r＝＝。
答案 (1)G1 R1 E1 (2)實驗電路圖如圖所示
(3)R1 I1、I0分別表示電流表G1和G的示數(shù)
3.(2017·宜昌金東方高級中學(xué)月考)欲用伏安法測定一段阻值約為5 Ω左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，現(xiàn)備有以下器材：
A.電池組(3 V，內(nèi)阻1 Ω)
B.電流表(0～3 A，內(nèi)阻0.012 5 Ω)
C.電流
47、表(0～0.6 A，內(nèi)阻0.125 Ω)
D.電壓表(0～3 V，內(nèi)阻3 kΩ)
E.電壓表(0～15 V，內(nèi)阻15 kΩ)
F.滑動變阻器(0～20 Ω，額定電流1 A)
G.滑動變阻器(0～200 Ω，額定電流0.3 A)
H.開關(guān)、導(dǎo)線
(1)上述器材中應(yīng)選用的是________(填寫各器材的字母代號)。
(2)實驗電路應(yīng)采用電流表________(填“內(nèi)”或“外”)接法。
(3)為使通過待測金屬導(dǎo)線的電流能在0～0.5 A范圍內(nèi)改變，請按要求在虛線框內(nèi)畫出測量待測金屬導(dǎo)線電阻Rx的電路原理圖。
解析 (1)由于待測金屬導(dǎo)線的電阻約為5 Ω，為了測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，應(yīng)
48、選用量程分別為3 V和0.6 A的電壓表和電流表，滑動變阻器采用分壓式接法，應(yīng)選用阻值較小的滑動變阻器，故選用的器材為：A、C、D、F、H。
(2)由于待測導(dǎo)線的電阻較小，故實驗電路應(yīng)采用電流表外接法。
答案 (1)ACDFH (2)外 (3)電路原理圖如圖所示
規(guī)律技巧 設(shè)計電路時，被測電阻的電流和電壓從零開始變化時，需要采用分壓式電路。采用分壓式電路時，要選擇總電阻值小、額定電流大一些的滑動變阻器。
4.(2017·六安市第一中學(xué)月考)某課外小組在參觀工廠時，看到一丟棄的電池，同學(xué)們想用物理上學(xué)到的知識來測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，已知這個電池的電動勢約為11～13 V，內(nèi)阻小
49、于3 Ω，由于電壓表量程只有3 V，需要將這只電壓表通過連接一固定電阻(用電阻箱代替)，改裝為量程為15 V的電壓表，然后再用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻，以下是他們的實驗操作過程：
圖2
(1)把電壓表量程擴大，實驗電路圖如圖2甲所示，實驗步驟如下，完成填空：
第一步：按電路圖連接實物；
第二步：把滑動變阻器滑片移到最右端，把電阻箱阻值調(diào)到零；
第三步：閉合開關(guān)，把滑動變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使電壓表讀數(shù)為3 V；
第四步：把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為________V；
第五步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其他線路，即得量程為15 V的電壓表。
50、
(2)實驗可供選擇的器材有：
A.電壓表(量程為3 V，內(nèi)阻約為2 kΩ)
B.電流表(量程為3 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω)
C.電阻箱(阻值范圍0～9 999 Ω)
D.電阻箱(阻值范圍0～999 Ω)
E.滑動變阻器(阻值為0～20 Ω，額定電流2 A)
F.滑動變阻器(阻值為0～20 kΩ)
電阻箱應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________。
(3)用該擴大了量程的電壓表(電壓表的表盤沒變)，測電池電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路圖如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U－I圖線如圖丙所示，可知電池的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。
51、解析 (1)把3 V的直流電壓表接一電阻箱，改裝為量程為15 V的電壓表時，將直流電壓表與電阻箱串聯(lián)，整個作為一只電壓表，據(jù)題分析，電阻箱阻值調(diào)到零，電壓表讀數(shù)為3 V，則把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為0.6 V時，即得到量程為15 V的電壓表。
(2)由題意知，電壓表的量程為3 V，內(nèi)阻約為2 kΩ，要改裝成15 V的電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，所串聯(lián)的電阻箱阻值應(yīng)約為4×2 kΩ＝8 kΩ，故電阻箱應(yīng)選C；在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，應(yīng)選用阻值較小的滑動變阻器，即選E。
(3)由題圖丙讀出，外電路斷路時，電壓表的示數(shù)為U＝2.3 V，則電源的電動勢為E＝2.3×5 V＝11.
52、5 V，內(nèi)阻為r＝＝ Ω＝2.5 Ω。
答案 (1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5
5.一物理興趣小組想通過實驗探究某熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系。實驗中有如下器材：
A.熱敏電阻
B.學(xué)生電源(通過調(diào)節(jié)可輸出0～12 V的電壓)
C.電流表A(0～0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω)
D.電壓表V(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)
E.溫控箱(能顯示溫度并可調(diào)溫度)
F.開關(guān)S，導(dǎo)線若干
G.滑動變阻器R(最大阻值為10 Ω，額定電流為2 A)
試分析下列問題：
圖3
(1)實驗中要用伏安法測量熱敏電阻在不同溫度下的阻值，他們設(shè)計了如圖3甲所示的電路原理圖，據(jù)圖甲完
53、成圖乙中的實物連線。
(2)實驗中改變溫控箱的溫度，分別測出了熱敏電阻在不同溫度下的阻值，得到了如圖丙所示的R－t圖象。根據(jù)所給的R－t圖象可以看出，該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R＝________。當(dāng)溫控箱中的溫度達(dá)到600 ℃時，熱敏電阻的阻值為R＝________Ω(保留四位有效數(shù)字)。
解析 (2)由圖象可知，該熱敏電阻的阻值與溫度呈線性關(guān)系，為求直線的斜率，可在直線上找兩個距離較遠(yuǎn)的點，如(70，10)、(220，15)，直線的斜率為k＝＝，所以該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R＝7.25＋t。當(dāng)溫控箱中的溫度達(dá)到600 ℃時，熱敏電阻的阻值為R＝(7.25＋×600)Ω＝27.25 Ω。
答案 (1)實物連線圖如圖所示 (2)7.25＋t 27.25
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（全國通用）2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實驗 第2講 電學(xué)實驗學(xué)案
