《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 實(shí)驗(yàn)8 測(cè)定金屬絲的電阻率 第9章 第2節(jié)練習(xí)（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 實(shí)驗(yàn)8 測(cè)定金屬絲的電阻率 第9章 第2節(jié)練習(xí)（含解析）（76頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)八　測(cè)定金屬絲的電阻率 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 落實(shí)基礎(chǔ)·提煉精髓 * ●注意事項(xiàng) 1.螺旋測(cè)微器的使用 (1)測(cè)量前須校對(duì)零點(diǎn). (2)測(cè)量時(shí),當(dāng)測(cè)微螺桿將要接觸被測(cè)物體時(shí),要改用微調(diào)旋鈕. (3)螺旋測(cè)微器應(yīng)估讀一位,即以mm作單位,應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后面第三位. (4)方法:固定刻度數(shù)mm+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01 mm. 2.游標(biāo)卡尺及讀數(shù) (1)看清精確度:10分度、20分度、50分度的精度分別為0.1,0.05,0.02. (2)主尺上標(biāo)識(shí)的1,2,3等數(shù)字單位是厘米,最小刻度是1 mm. (3)讀數(shù)方法(mm):主尺刻度數(shù)(mm

2、)+游標(biāo)尺與主尺刻度的對(duì)齊數(shù)×精度.例如 讀數(shù)為(50+4×0.05) mm=50.20 mm. 3.電流表和電壓表的讀數(shù) (1)若刻度盤上每一小格為:1,0.1,0.01,…時(shí),需估讀到最小刻度值的下一位. (2)若刻度盤上每一小格為:2,0.2,0.02,5,0.5,0.05,…時(shí),只需估讀到最小刻度值的位數(shù). 4.伏安法測(cè)電阻的電路選擇 Rx<時(shí),用電流表外接法;Rx>時(shí),用電流表內(nèi)接法. 5.測(cè)定金屬的電阻率 (1)先測(cè)直徑,再連電路.應(yīng)該把所測(cè)量的待測(cè)金屬絲的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度接入電路. (2)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小,應(yīng)采用電流表外接法. (3)開關(guān)S

3、閉合前,滑動(dòng)變阻器的阻值要調(diào)至最大. (4)電流不宜太大(電流表用0～0.6 A量程),通電時(shí)間不宜太長,以免金屬絲溫度升高,導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大. ●誤差分析 1.測(cè)量金屬絲直徑、長度以及電流、電壓帶來誤差. 2.電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響,因?yàn)殡娏鞅硗饨?所以 Rx測(cè)

4、 V,內(nèi)阻約5 Ω); B.電壓表 V(量程為0～3 V,內(nèi)阻約15 kΩ); C.電阻箱R(0～999.9 Ω); D.開關(guān)、導(dǎo)線若干. 完成下列填空: (1)把電阻絲拉直后用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑,測(cè)量結(jié)果如圖(甲)所示,其讀數(shù)為d=　　　　 mm.? (2)將電阻絲兩端固定在有刻度尺的接線板兩端的接線柱上,在被固定的電阻絲上夾一個(gè)與接線柱c相連的小金屬夾P.實(shí)驗(yàn)要求將a,c端接入電路,將小金屬夾P右移使電阻箱的阻值減小,保持接入電路的電壓表讀數(shù)保持不變,如圖(乙)所示,請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖(丙)中完成電路的連接. (3)圖(乙)中電壓表讀數(shù)為U=　　　　 V.

5、? (4)改變金屬夾P與電阻絲接觸點(diǎn)的位置,調(diào)整電阻箱接入電路中的阻值,使電壓表讀數(shù)保持不變.重復(fù)多次,記錄每一次電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長度L,數(shù)據(jù)如表格所示.斷開開關(guān),整理實(shí)驗(yàn)器材.請(qǐng)?jiān)趫D(丁)中描點(diǎn),并作出R-L圖像. R/Ω 21.0 17.0 13.0 9.0 L/cm 20.00 40.00 60.00 80.00 (5)根據(jù)R-L圖像和已知數(shù)據(jù),可求出該電阻絲的電阻率為　　　　 Ω·m.(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)? 解析:(1)螺旋測(cè)微器固定刻度為0,可動(dòng)刻度為40.0,則d=0 mm+40.0× 0.01 mm=0.400 mm. (2)

6、在P右移、電阻箱阻值減小時(shí),電壓表讀數(shù)保持不變,則電阻箱和電阻絲應(yīng)該串聯(lián),電壓表測(cè)量兩者的電壓和.實(shí)驗(yàn)電路連接如圖1所示. (3)電壓表估讀到0.01 V,故電壓表讀數(shù)為2.50 V. (4)R-L圖像如圖2所示. (5)由R-L圖像可知,|k|=20 Ω/m,根據(jù)電阻定律,有|ΔR|=|ΔL|·, ||=|k|=,即ρ=S|k|=πd2|k|,代入數(shù)據(jù)解得ρ=2.5×10-6 Ω·m. 答案:(1)0.400　(2)見解析　(3)2.50　(4)見解析　(5)2.5×10-6 反思總結(jié) (1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)特別注意:固定刻度的0.5 mm刻度線是否露出;可動(dòng)刻度必須有估讀

7、部分; (2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出某兩個(gè)量間的關(guān)系圖像,然后由圖像解答問題時(shí),一般按相應(yīng)物理規(guī)律找出相應(yīng)量間的函數(shù)關(guān)系,對(duì)比圖像,通過截距、斜率等求出結(jié)果. 【典例2】 (2018·甘肅天水三模)某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ.步驟如下: (1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長度如圖(甲)所示,由圖可知其長度為 　　　　 mm;? (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖(乙)所示,由圖可知其直徑為　　　　 mm;? (3)用多用電表的電阻“×10”擋粗測(cè)電阻,按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻,表盤的示數(shù)如圖(丙)所示,則該電阻的阻值約為　　　　 Ω.? (4)該同學(xué)想用

8、伏安法更精確地測(cè)量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下: 待測(cè)圓柱體電阻R; 電流表A1(量程0～4 mA,內(nèi)阻約50 Ω); 電流表A2(量程0～15 mA,內(nèi)阻約30 Ω); 電壓表 V1(量程0～3 V,內(nèi)阻約10 kΩ); 電壓表 V2(量程0～15 V,內(nèi)阻約25 kΩ); 直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4 V,內(nèi)阻不計(jì)); 滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0～15 Ω,允許通過的最大電流2.0 A); 滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0～2 kΩ,允許通過的最大電流0.5 A); 開關(guān)S,導(dǎo)線若干. ①為了方便實(shí)驗(yàn)并測(cè)量多組數(shù)據(jù),電流表應(yīng)選擇　　,電壓表應(yīng)選擇　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇　　

9、　.? ②請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出完成此實(shí)驗(yàn)的原理圖,并標(biāo)明所用器材的代號(hào). 解析:(1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為5 cm=50 mm,游標(biāo)讀數(shù)為3×0.05 mm=0.15 mm,所以圓柱體的長度l=50 mm+0.15 mm=50.15 mm. (2)螺旋測(cè)微器固定刻度為4.5 mm,可動(dòng)刻度為20.0×0.01 mm,則圓柱體直徑d=4.5 mm+0.200 mm=4.700 mm. (3)歐姆表讀數(shù)為R=22×10 Ω=220 Ω. (4)①電源電動(dòng)勢(shì)為4 V,電路中的最大電流I== A≈18 mA,應(yīng)選擇電流表A2,圓柱體兩端最大電壓約為U=15×220×10-3V=3.

10、3 V,則電壓表選V1即可.本實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器若為限流接法,R1對(duì)電路影響小,R2不易操作,因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)為分壓接法,即選擇小阻值R1即可;②由于= Ω>220 Ω,故被測(cè)電阻屬于小電阻,電流表應(yīng)選外接法.電路圖如圖所示. 答案:(1)50.15　(2)4.700　(3)220　(4)①A2　V1　R1?、陔娐穲D見解析 方法技巧 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇 (1)選擇實(shí)驗(yàn)儀器的三原則 ①安全性原則:要能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件使實(shí)驗(yàn)切實(shí)可行,且保證測(cè)量儀器的量程,電阻類器件的電流不能超過允許通過的最大電流等. ②精確性原則:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,選用精度合適的測(cè)量工具,既便于實(shí)驗(yàn)又盡量減小誤

11、差即可,并不是精度越高越好. ③方便性原則:盡量使測(cè)量電路簡(jiǎn)單好接,測(cè)量中的調(diào)節(jié)控制操作方便. a.用分壓式接法時(shí),滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用阻值較小的,而額定電流較大的. b.用限流式接法時(shí),滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用阻值和被測(cè)電阻接近的,額定電流應(yīng)大于被測(cè)電阻的額定電流. (2)電源的選擇:一般可以根據(jù)待測(cè)電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源. (3)電表的選擇:一般根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表;根據(jù)待測(cè)電流的最大電流選擇電流表;選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大,一般應(yīng)使指針能超過量程的以上,以減小讀數(shù)的偶然誤差,提高精確度. (4)滑動(dòng)變阻器必須選用

12、分壓式的“3種情況” ①若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求,若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí),待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程,或超過待測(cè)電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式接法. ②若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí),待測(cè)電阻上的電流或電壓變化不明顯,此時(shí),應(yīng)改用分壓式接法. ③若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式接法. 題組訓(xùn)練 1.(2018·山西太原二模)某實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)一個(gè)由均勻材料制成的圓柱體,他們想測(cè)量其電阻率,實(shí)驗(yàn)室能夠提供的實(shí)驗(yàn)器材有:電源E(8 V,內(nèi)阻約10 Ω);

13、電壓表V(0～6 V,內(nèi)阻約為50 kΩ);電流表A(0～20 mA,內(nèi)阻為40 Ω);滑動(dòng)變阻器R1(0～20 Ω);待測(cè)電阻R(約為200 Ω); 開關(guān)及導(dǎo)線若干. 他們進(jìn)行了如下操作: (1)為了獲得多組數(shù)據(jù),盡量精確測(cè)量其電阻值,請(qǐng)?jiān)趫D(a)方框中畫出實(shí)驗(yàn)電 路圖. (2)圖(b)中的6個(gè)點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流表、電壓表示數(shù),根據(jù)此圖可知阻值R=　　　　 Ω(保留三位有效數(shù)字).? (3)如圖(c)所示,用螺旋測(cè)微器測(cè)得該圓柱體的直徑為　　　　 cm,用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長度為　　　　 cm.? (4)由以上數(shù)據(jù)可求出ρ=　　　　 Ω·m.(保留三位有效數(shù)字)

14、? 解析:(1)由于==250>==5,故該實(shí)驗(yàn)的測(cè)量電路應(yīng)該選用電流表的外接法,并且為了獲得多組數(shù)據(jù),盡量精確測(cè)量其電阻值,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,則實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示. (2)圖(b)中6個(gè)點(diǎn)基本處于一條直線上,過這些點(diǎn)作UI圖像,如圖2所示,根據(jù)圖線的斜率表示電阻大小可得R==240 Ω. (3)用螺旋測(cè)微器測(cè)得該圓柱體的直徑為d=1.5 mm+19.4 mm×0.01=1.694 mm= 0.169 4 cm,用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長度為l=10 mm+14×0.05 mm=10.70 mm=1.070 cm. (4)根據(jù)電阻定律R=ρ,且S=π（）2,解得ρ=,代入

15、數(shù)據(jù)解得ρ=5.05× 10-2 Ω·m. 答案:(1)見解析　(2)240　(3)0.169 4　1.070 (4)5.05×10-2 2.(2018·山東臨沂二模)某研究小組的同學(xué)們準(zhǔn)備測(cè)量15 ℃自來水的電阻率,以判斷該自來水是否符合國際標(biāo)準(zhǔn)(國標(biāo)規(guī)定自來水在15 ℃時(shí)電阻率應(yīng)大于 13 Ω·m).他們先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個(gè)電極,電極間裝滿密封的待測(cè)自來水,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案并分工進(jìn)行了以下測(cè)量: (1)同學(xué)們用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d;向玻璃管內(nèi)注滿自來水,并用刻度尺測(cè)量水柱長度L;用多用電表的電阻“×100”擋,按正確的操作步驟測(cè)量此水柱體的電阻R,表盤

16、的示數(shù)如圖(乙)所示;由圖(甲)所示可知玻璃管的內(nèi)徑d=　　　 mm,水柱體的電阻R=　　　 Ω.? (2)該小組同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下:電壓表V(量程15 V,內(nèi)阻約30 kΩ);電流表A(量程300 mA,內(nèi)阻約50 Ω);滑動(dòng)變阻器R0(0～100 Ω,允許最大電流1 A);電池組E(電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)阻r= 6 Ω);開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干.請(qǐng)根據(jù)情況補(bǔ)全電路原理圖(并不是所有的接線點(diǎn)都要連接). (3)如果測(cè)出水柱的長度L、玻璃管的內(nèi)徑d和水柱的電阻R,則自來水電阻率的表達(dá)式為ρ=　　　　　　.(用符號(hào)表示)? 解析:(1

17、)游標(biāo)卡尺主尺為54 mm,游標(biāo)尺部分為7×0.02 mm=0.14 mm,則玻璃管內(nèi)徑d=54.14 mm. 水柱體電阻R=26×100 Ω=2 600 Ω. (2)由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻的阻值,故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法;由于待測(cè)電阻的阻值與電壓表的內(nèi)阻相差不多,而且遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻,故電流表采用內(nèi)接法,則電路原理圖如圖所示. (3)根據(jù)電阻定律可知 R=ρ=ρ, 則電阻率為ρ=. 答案:(1)54.14　2 600　(2)見解析　(3) 命題點(diǎn)二　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)裝置圖示 創(chuàng)新角度分析 2017全國卷Ⅱ,23 (1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):類似于電橋法

18、測(cè)電阻,S2閉合前后微安表示數(shù)不變,說明B,D兩點(diǎn)電勢(shì)相等. (2)考查方式的拓展:提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議. 2019湖北荊州質(zhì)檢 (1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):采用“等效法替代”測(cè)圓柱體的電阻. (2)考查方式的創(chuàng)新拓展:考查實(shí)驗(yàn)原理,用電路的串并聯(lián)知識(shí)解題. 2018廣西南寧二模 (1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):用電壓表和電阻箱測(cè)量通過銅導(dǎo)線的電流. (2)考查方式的創(chuàng)新拓展:銅導(dǎo)線的電阻由圖像求出. 【典例3】 (2017·全國Ⅱ卷,23)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路測(cè)量一微安表(量程為100 μA,內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻.可使用的器材有:兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1,R2

19、(其中一個(gè)阻值為20 Ω,另一個(gè)阻值為2 000 Ω);電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω);電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V);單刀開關(guān)S1和S2.C,D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片. (1)按原理圖(a)將圖(b)中的實(shí)物連線. (2)完成下列填空: ①R1的阻值為　　　　Ω(選填“20”或“2 000”).? ②為了保護(hù)微安表,開始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的　　　　端(選填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近.? ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1.將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置,最終

20、使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)　　　　(選填“相等”或“不相等”).? ④將電阻箱Rz和微安表位置對(duì)調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于 2 601.0 Ω時(shí),在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變.待測(cè)微安表的內(nèi)阻為 　　　　Ω(結(jié)果保留到個(gè)位).? (3)寫出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議:　 .? 解析:(1)實(shí)物連線如圖所示. (2)①如題圖(a),R1為分壓式接法,故選擇較小的20 Ω電阻即可;②實(shí)驗(yàn)開始時(shí),為保護(hù)微安表,應(yīng)使R1的滑片在最左端,使流過微安表的電流為零;③斷開、閉合開關(guān)S2,微安表示數(shù)不變,

21、說明流過微安表的電流為零,B,D電勢(shì)相等;④B,D電勢(shì)相等,對(duì)調(diào)前=,對(duì)調(diào)后=,聯(lián)立得RA==2 550 Ω. (3)為了提高測(cè)量精度,調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程. 答案:(1)見解析圖　(2)① 20　② 左?、巯嗟? ④2 550　(3)見解析 題組訓(xùn)練 1.(2019·湖北荊州質(zhì)檢)某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率,需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻. (1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長度和直徑,某次測(cè)量的示數(shù)如圖(a)和圖(b)所示,長度L=　　　　 cm,直徑D=　　　　 mm.? (2)按圖(c)連接電路后,實(shí)驗(yàn)操作如下: ①將滑動(dòng)變阻器R1的阻

22、值置于最　　　　(選填“大”或“小”)處;將S2撥向接點(diǎn)1,閉合S1,調(diào)節(jié)R1,使電流表示數(shù)為I0;? ②將電阻箱R2的阻值調(diào)至最　　　　(選填“大”或“小”);S2撥向接點(diǎn)2;保持R1不變,調(diào)節(jié)R2,使電流表示數(shù)仍為I0,此時(shí)R2阻值為1 280 Ω.? (3)由此可知,圓柱體的電阻為　　　　 Ω.? (4)由此可知,圓柱體的電阻率ρ=　　　 　(用上面實(shí)驗(yàn)中涉及的相關(guān)符號(hào)來表示).? 解析:(1)長度L=50 mm+1×0.1 mm=50.1 mm =5.01 cm; 直徑D=5 mm+31.5×0.01 mm=5.315 mm. (2)①為使電流不會(huì)超出電流表量程,應(yīng)將滑

23、動(dòng)變阻器接入電路的阻值置于最大處.②為使電流表中電流由較小逐漸變大,電阻箱阻值也應(yīng)先調(diào)至最大. (3)將S1閉合,S2撥向接點(diǎn)1時(shí),其等效電路圖如圖(甲)所示.將S2撥向接點(diǎn)2時(shí),其等效電路圖如圖(乙)所示,當(dāng)兩次電流表示數(shù)相同均為I0時(shí),R2=R圓柱體,所以 R圓柱體=1 280 Ω. (4)根據(jù)電阻定律R=ρ=ρ=R2, 解得ρ=. 答案:(1)5.01　5.315　(2)大　大　(3)1 280　(4) 2.(2018·廣西南寧二模)市場(chǎng)上銷售的銅質(zhì)電線電纜產(chǎn)品中,部分存在導(dǎo)體電阻不合格問題,質(zhì)檢部門檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一個(gè)是銅材質(zhì)量不合格,使用了再生銅或含雜質(zhì)很多的次銅;再一個(gè)就是

24、銅材質(zhì)量可能合格,但橫截面積較小.某興趣小組想應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)來檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中一捆銅電線的電阻率是否合格.小組成員經(jīng)查閱,純銅的電阻率為1.8×10-8 Ω·m.現(xiàn)取橫截面積約為1 mm2、長度為100 m(真實(shí)長度)的銅電線,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量其電阻率,實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的器材如下: A.電源(電動(dòng)勢(shì)約為5 V,內(nèi)阻不計(jì)); B.待測(cè)長度為100 m的銅電線,橫截面積約1 mm2; C.電壓表 V1(量程為3 V,內(nèi)阻約為0.5 kΩ); D.電壓表 V2(量程為5 V,內(nèi)阻約為3 kΩ); E.電阻箱R(阻值范圍0～999.9 Ω); F.定值電阻R0=1 Ω G.開關(guān)、導(dǎo)線若干. (1

25、)小組成員先用螺旋測(cè)微器測(cè)量該銅電線的直徑d,如圖(甲)所示,則d= 　　　　 mm.? (2)小組設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖(乙)所示,則P是　　　,N是　　　　(填器材名稱及對(duì)應(yīng)符號(hào)),通過實(shí)驗(yàn)作出的圖像如圖(丙)所示.? (3)圖(乙)電路測(cè)得銅電線的電阻測(cè)量值比真實(shí)值　　(選填“偏大”“不變”或“偏小”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　.? (4)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出圖像,由此可知,這捆銅電線的電阻率ρ=　　　　　　(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);從銅電線自身角度,你認(rèn)為電阻率大的可能原因是 　　　　　　　　　　　　　　.? 解析:(1)銅電線的直徑d=1.0 mm+12.5×0.0

26、1 mm=1.125 mm. (2)P測(cè)量的電壓大于N測(cè)量的電壓,故P是電壓表V2,N是電壓表V1. (3)由于沒考慮電壓表 V1的分流,使測(cè)得的銅電線的電阻偏大. (4)分析電路可知,通過銅電線的電流 Ix=IR=,Rx==R=（-1）R, 整理得=1+Rx·,根據(jù)題圖(丙)可知斜率 k=Rx= Ω=2.60 Ω, S=π（）2=0.994 mm2, ρ== Ω·m=2.58×10-8 Ω·m, 故電阻率達(dá)不到要求,使用的有可能是再生銅或含過多雜質(zhì)的次銅. 答案:(1)1.125　(2)電壓表V2　電壓表V1 (3)偏大　電壓表V1的分流 (4)2.58×10-8 Ω

27、·m　使用的有可能是再生銅或含過多雜質(zhì)的次銅 實(shí)驗(yàn)九　描繪小電珠的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 落實(shí)基礎(chǔ)·提煉精髓 * ●注意事項(xiàng) 1.電路的連接方式 (1)電流表外接:本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小,因此測(cè)量電路必須采用電流表外 接法. (2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接 本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖像,要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值,故控制電路采用分壓 接法. 2.保護(hù)元件安全:為保護(hù)元件不被燒毀,開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于使小電珠分得電壓為零的一端.加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓. 3.I-U圖像在U0=1.0 V左右將發(fā)生明

28、顯彎曲,故在U0=1.0 V左右多測(cè)幾組數(shù)據(jù),以防出現(xiàn)較大誤差. 4.當(dāng)小電珠電壓接近額定電壓值時(shí),記錄數(shù)據(jù)后馬上斷開開關(guān). 5.誤差較大的點(diǎn)要舍去,I-U圖像應(yīng)是平滑的曲線. ●誤差分析 1.由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無窮大,對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差,電流表外接,由于電壓表的分流,使測(cè)得的電流值大于真實(shí)值. 2.測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來誤差. 3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差. 命題研析 突破常規(guī)·注重創(chuàng)新 命題點(diǎn)一　常規(guī)實(shí)驗(yàn) 【典例1】 (2018·北京首都師大附中三模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,需測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3 V,1.

29、5 W”燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流.現(xiàn)有如下器材: 直流電源(電動(dòng)勢(shì)3.0 V,內(nèi)阻不計(jì)) 電流表A1(量程3 A,內(nèi)阻約0.1 Ω) 電流表A2(量程0.6 A,內(nèi)阻約5 Ω) 電壓表 V1(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) 電壓表 V2(量程15 V,內(nèi)阻約200 kΩ) 滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～10 Ω,額定電流1 A) 滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～1 kΩ,額定電流300 mA) (1)在該實(shí)驗(yàn)中,電流表應(yīng)選擇　　　　(選填“A1”或“A2”),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇　　　　(選填“R1”或“R2”).? (2)請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)原理電路圖,并將實(shí)物連線圖(甲)補(bǔ)充完整.

30、 (3)某同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)已作出該小燈泡的伏安特性曲線,請(qǐng)計(jì)算當(dāng)小燈泡兩端電壓為0.75 V時(shí),小燈泡的電阻為R=　　　　 Ω.? (4)若將該燈泡與一個(gè)6.0 Ω的定值電阻串聯(lián),直接接在題中提供的電源兩端,請(qǐng)估算該小燈泡的實(shí)際功率P=　　　　 W(保留兩位有效數(shù)字).? (5)通過實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的5組數(shù)據(jù)給出的信息,請(qǐng)你推斷小燈泡在不超過額定電壓條件下,圖(丙)中可能正確的是　　　　.(圖中I,U,P分別為小燈泡的電流強(qiáng)度、電壓、功率)? 解析:(1)燈泡額定電流I===0.5 A,故電流表選A2,燈泡額定電壓為3 V,電壓表選 V1,為保證電路安全,方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)

31、選R1. (2)由于描繪小燈泡的伏安特性曲線需要電壓和電流從零開始到額定值,則滑動(dòng)變阻器采用分壓接法;因Rx==6 Ω,與電流表內(nèi)阻差不多,電流表應(yīng)采用外接法,其電路原理圖和連接實(shí)物圖分別如圖1,圖2所示. (3)由作出的伏安特性曲線,知U=0.75 V對(duì)應(yīng)的電流I=0.25 A,故電阻為R= Ω=3 Ω. (4)可把6.0 Ω的定值電阻與電源看做等效電源,在燈泡I-U圖像中作出電源的I-U圖像如圖所示: 兩圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)值為U=1.1 V,I=0.32 A,燈泡功率為P=UI=1.1 V×0.32 A≈0.35 W. (5)根據(jù)功率P=,燈泡電阻受溫度影響,隨溫度升高而

32、增大,燈泡的P-U2圖像不是直線,隨U增大,燈泡電阻增大,P-U2圖像的斜率變小,故A,B錯(cuò)誤;燈泡功率P=I2R,隨電流I增大,燈泡電阻R變大,P-I2圖像斜率變大,故C錯(cuò)誤,D正確. 答案:(1)A2　R1　(2)圖像見解析　(3)3 (4)0.35　(5)D 方法技巧 處理圖像的技巧 (1)在描繪小燈泡的伏安特性曲線時(shí),要根據(jù)所描各點(diǎn)的分布趨勢(shì),作平滑的曲線,當(dāng)某個(gè)(或某些)測(cè)量數(shù)據(jù)明顯偏離時(shí)要舍掉. (2)小燈泡的伏安特性曲線上各點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)不表示小燈泡在該電壓下的電阻,此時(shí)計(jì)算小燈泡的電阻一定要使用電阻的定義式Rx=,而不能使用表達(dá)式Rx=. 【典例2】 (2018

33、·四川省沖刺演練)LED被稱為第四代照明光源或綠色光源,具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點(diǎn),現(xiàn)在已經(jīng)走進(jìn)了尋常百姓的生活里.某興趣小組想測(cè)定一只標(biāo)有“3 V”字樣的LED燈正常工作時(shí)的電阻(約為400 Ω),實(shí)驗(yàn)室提供了如下的實(shí)驗(yàn)器材: A.電流表(量程為0～20 mA,內(nèi)阻約為10 Ω) B.電流表(量程為0～10 mA,內(nèi)阻RA=30 Ω) C.定值電阻R1=270 Ω D.定值電阻R2=2 970 Ω E.滑動(dòng)變阻器R(0～500 Ω) F.電源(電動(dòng)勢(shì)E=6 V,內(nèi)阻較小) G.開關(guān)S一只,導(dǎo)線若干. (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的部分實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,該電路中滑動(dòng)變阻器的作

34、用是限流,為了提高測(cè)量的精確性,請(qǐng)選擇合適的器材,電表1為　　　 　,電表2為 　　　　,定值電阻為　　　　.(均填寫選項(xiàng)前的字母)? (2)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線,完成如圖所示的電路連接(LED燈的電學(xué)符號(hào)與小燈泡的電學(xué)符號(hào)相同). (3)實(shí)驗(yàn)過程中,電表1的示數(shù)記為I1,電表2的示數(shù)記為I2,LED燈的電阻表達(dá)式為Rx=　　　　,當(dāng)電表1的示數(shù)為　　　　mA時(shí),記下電表2的示數(shù)并代入上述表達(dá)式中,求得的結(jié)果即為LED燈正常工作時(shí)的電阻.(所填寫的符號(hào)與題中儀器名稱的符號(hào)角標(biāo)一致,如A1的示數(shù)記為I1)? 解析:(1)要精確測(cè)定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時(shí)的電阻,需測(cè)量LED燈

35、兩端的電壓和通過LED燈的電流,由于沒有電壓表,可以將電流表B與定值電阻串聯(lián)改裝為電壓表測(cè)量電壓,改裝的電壓表內(nèi)阻R== Ω=300 Ω,B的內(nèi)阻為30 Ω,則定值電阻應(yīng)選C. (2)用電流表A測(cè)總電流進(jìn)而可得LED燈的電流,滑動(dòng)變阻器采用限流式接法,電路圖如圖所示. (3)根據(jù)歐姆定律知,LED燈兩端的電壓UL=I1(R1+RA),通過LED燈的電流為I2-I1,則電阻Rx=,當(dāng)電表1的示數(shù)為10 mA時(shí),LED燈兩端的電壓為3 V,達(dá)到額定電壓,測(cè)出來的電阻為正常工作時(shí)的電阻. 答案:(1)B　A　C　(2)圖見解析 (3)　10 方法技巧 實(shí)物圖連線的技巧 (1)方法是

36、先串后并.接線到柱,注意量程和正負(fù). (2)對(duì)限流電路,只需用筆畫線當(dāng)作導(dǎo)線,從電源正極開始,把電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、“伏安法”部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正負(fù)接線柱和量程,滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處). (3)對(duì)分壓電路,應(yīng)該先把電源、開關(guān)和滑動(dòng)變阻器的全部電阻用導(dǎo)線連接起來,然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩段之中任選一段,確定其兩端接線柱,將另外部分電路接入兩接線柱即可. 題組訓(xùn)練 1.(2018·江西高安三模)某學(xué)習(xí)小組通過實(shí)驗(yàn)來研究電器元件Z的伏安特性曲線.他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)得電器元件Z兩端的電壓與通過它的電流的數(shù)據(jù)如表: U/V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5

37、 2.0 2.5 3.0 I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.207 0.214 現(xiàn)備有器材: A.內(nèi)阻不計(jì)的6 V電源; B.量程為0～3 A的理想電流表; C.量程為0～0.6 A的理想電流表; D.量程為0～3 V的理想電壓表; E.阻值為0～10 Ω,額定電流為3 A的滑動(dòng)變阻器; F.開關(guān)和導(dǎo)線若干. (1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)中電流表選的是　　　　.(填器材前面的字母)? (2)利用表格中數(shù)據(jù)繪出的電器元件Z的伏安特性曲線如圖1所示,分析曲線可知該電器元件Z的電阻隨U變大而　　　　(選填“變大

38、”“變小”或“不變”);? (3)若把用電器Z接入如圖2所示的電路中時(shí),電流表的讀數(shù)為0.10 A,已知A,B兩端電壓恒為1.5 V,則定值電阻R0的阻值為　　　　 Ω.? 解析:(1)由數(shù)據(jù)表可知,電路中的最大電流為0.215 A,所以電流表選擇C. (2)由I-U圖像可知,圖線的斜率越來越小,可知元件電阻隨U的變大而變大. (3)由I-U圖像可知電流I=0.10 A時(shí),對(duì)應(yīng)的電壓U=0.5 V,所以元件Z的電阻為RZ=5 Ω,而R0+RZ= Ω=15 Ω,得R0=10 Ω. 答案:(1)C　(2)變大　(3)10 2.(2018·黑龍江齊齊哈爾三模)一實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備探究元件Q

39、的伏安特性曲線,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖(甲)所示的電路圖,請(qǐng)回答下列問題: (1)請(qǐng)將圖(乙)中的實(shí)物連線按電路圖補(bǔ)充完整. (2)考慮電表內(nèi)阻的影響,當(dāng)電流表示數(shù)為I0時(shí),通過Q的電流值　　　　(選填“大于”“等于”或“小于”)I0.? (3)在電路圖中閉合開關(guān)S,電流表、電壓表均有示數(shù),但無論怎樣移動(dòng)變阻器滑動(dòng)片,總不能使電壓表的示數(shù)調(diào)為零.原因可能是圖中的　　　　(選填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”)處接觸不良.? (4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得表格中的7組數(shù)據(jù).請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出該元件的I-U圖線. 序號(hào) 電壓/V 電流/A 1 0.00 0.00 2 0.40 0.02

40、 3 0.80 0.05 4 1.20 0.12 5 1.60 0.20 6 2.00 0.31 7 2.40 0.44 (5)為了求元件Q在I-U圖線上某點(diǎn)的電阻,甲同學(xué)利用該點(diǎn)的坐標(biāo)I,U,由R=求得.乙同學(xué)作出該點(diǎn)的切線.求出切線的斜率k,由R=求得.其中　　　　(選填“甲”或“乙”)同學(xué)的方法正確.? 解析:(1)實(shí)物連線圖如圖1所示. (2)考慮電壓表的分流作用,通過Q的電流小于I0. (3)只有變阻器采用分壓式接法時(shí)電流和電壓才能從零開始調(diào)節(jié),電流和電壓不能從零調(diào)節(jié)說明變阻器采用的是限流式接法,所以可能是f處接觸不良. (4)將表中各組

41、數(shù)據(jù)在I-U坐標(biāo)系中描點(diǎn),并過這些點(diǎn)作平滑曲線即得到Q的I-U圖像,如圖2所示. (5)電阻的定義等于R=所以應(yīng)該利用該點(diǎn)的坐標(biāo)值I,U,由R=求得,而不是求圖像切線的斜率,故甲同學(xué)的方法正確. 答案:(1)圖見解析圖1 (2)小于　(3)f (4)圖見解析圖2　(5)甲 命題點(diǎn)二　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)裝置圖示 創(chuàng)新角度分析 2017全國Ⅰ卷,23 (1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):電壓表自身量程不足而測(cè)較大電壓,需電壓表與定值電阻串聯(lián)擴(kuò)大量程. (2)數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新:在燈泡的伏安特性曲線上畫出表示電源或等效電源的I-U圖線,根據(jù)交點(diǎn)信息求解. 2018重慶市一中二檢 考

42、查方式的創(chuàng)新:使R,L1并聯(lián),與L2串聯(lián)接入電路,通過燈泡的U-I圖像解決較復(fù)雜電路的問題. 2019百校聯(lián)盟名師猜題 (1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):提供的儀器中無電壓表,需要微安表與電阻箱串聯(lián)改裝電壓表. (2)考查方式的創(chuàng)新:如何從圖像中確定燈泡的額定功率. 【典例3】 (2017·全國Ⅰ卷,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(dòng)變阻器R(阻值0～9.0 Ω);電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V,內(nèi)阻不計(jì));開關(guān)S;導(dǎo)

43、線若干. (1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量,畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖. (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示. 由實(shí)驗(yàn)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(dòng)勢(shì)4 V,內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路圖,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實(shí)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,最大功率為　　　　W.(結(jié)果均保留2位小數(shù))? 解析:(1)在額定電壓下,小燈泡L的

44、阻值RL= Ω=11.875 Ω,這個(gè)阻值較小,所以采用電流表外接法;由于電壓表量程為3 V,小于額定電壓3.8 V,所以將固定電阻R0與電壓表串聯(lián)來測(cè)小燈泡電壓;要實(shí)現(xiàn)0～3.8 V的范圍內(nèi)的測(cè)量,滑動(dòng)變阻器必須采用分壓式接法,所以實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示. (2)實(shí)驗(yàn)曲線上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)表示小燈泡的電阻,所以隨著電流的增加,小燈泡的電阻增大;由R=ρ可得ρ=,所以燈絲的電阻率增大. (3)當(dāng)R=9.0 Ω時(shí),小燈泡的實(shí)際功率最小,由閉合電路歐姆定律有E0=I(R+r)+U,即4=10I+U,在圖中作出該直線如圖(甲)所示,交點(diǎn)坐標(biāo)約為I=223 mA,U=1.77 V時(shí)最

45、小功率Pmin=UI=0.39 W;當(dāng)R=0時(shí),小燈泡的實(shí)際功率最大,有E=Ir+U,即4= I+U,在圖中作出該直線如圖(乙)所示,交點(diǎn)坐標(biāo)約為I=318 mA,U=3.69 V,小燈泡的最大功率Pmax=UI=1.17 W. 答案:(1)見解析 (2)增大　增大　(3)0.39　1.17 【典例4】 (2018·重慶市一中二檢)為了研究某種小燈泡L(5 V,2.5 W)的伏安特性曲線,除了直流電源(電動(dòng)勢(shì)約為6 V,內(nèi)阻不計(jì))、導(dǎo)線和開關(guān)外,還有如下實(shí)驗(yàn)器材: A.直流電流表(量程0～3 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω) B.直流電流表(量程0～600 mA,內(nèi)阻約為5 Ω)

46、 C.直流電壓表(量程0～15 V,內(nèi)阻約為15 kΩ) D.直流電壓表(量程0～6 V,內(nèi)阻約為10 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為10 Ω,允許通過的最大電流為2 A) F.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為1 kΩ,允許通過的最大電流為0.5 A). 要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能測(cè)多組數(shù)據(jù). (1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用　　　　,電壓表應(yīng)選用　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用　　　　;(均用序號(hào)字母表示)? (2)根據(jù)所選器材,請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖; (3)測(cè)得該種小燈泡的U-I圖像如圖(a)所示,現(xiàn)將兩個(gè)相同的這種小燈泡L1,L2與一個(gè)阻值為4 Ω的定值電阻

47、R連成如圖(b)所示的電路,電源的內(nèi)阻r=2 Ω,開關(guān)S閉合后,小燈泡L1與定值電阻R的電功率恰好均為P,則P=　　　 W,電源的電動(dòng)勢(shì)E=　　　 V.? 解析:(1)電源電壓6 V,燈泡額定電壓5 V,則電壓表選擇D;燈泡的額定電流I== A=0.5 A,電流表選擇B;由數(shù)值測(cè)量要求可知滑動(dòng)變阻器要用分壓電路,則選用阻值較小的E. (2)燈泡正常工作時(shí),電阻Rx== Ω=10 Ω,與電流表內(nèi)阻差不多,則采用電流表外接法,電路圖如圖所示. (3)由圖(b)所示電路圖可知,小燈泡L1與定值電阻R并聯(lián),它們兩端電壓相等,它們的電功率均為P,由P=IU可知,通過它們的電流相等,它們的電

48、阻相等,即此時(shí)燈泡電阻為4 Ω,由圖(a)所示圖像可知,燈泡兩端電壓為1 V時(shí)通過燈泡的電流為0.25 A,則功率P=IU=0.25×1 W=0.25 W;由圖(b)可知,L2串聯(lián)在干路中,通過L2的電流I=0.25 A+0.25 A=0.5 A,由圖(a)所示圖像可知,電流0.5 A所對(duì)應(yīng)的電壓為5 V,由閉合電路規(guī)律可知,電源電動(dòng)勢(shì)E=U外+Ir=6 V+0.5×2 V=7 V. 答案:(1)B　D　E　(2)圖見解析　(3)0.25　7 題組訓(xùn)練 1.(2019·百校聯(lián)盟名師猜題)現(xiàn)有一只標(biāo)值為“2.5 V,× W”的小燈泡,其額定功率的標(biāo)值已模糊不清.某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)描繪出燈絲的

49、伏安特性曲線,并得出該燈泡正常工作時(shí)的功率.已知小燈泡的燈絲電阻約為5 Ω. 實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線和開關(guān)外,還有以下器材可供選擇: 電源E(電動(dòng)勢(shì)3.0 V,內(nèi)阻0.5 Ω) 微安表頭G(滿偏電流Ig=100 μA,內(nèi)阻rg=2 000.0 Ω) 電流表A1(0～0.6 A,內(nèi)阻約0.125 Ω) 電流表A2(0～3 A,內(nèi)阻約0.125 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0～5 Ω) 滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0～175 Ω) 電阻箱R3(最大電阻99 999.9 Ω) (1)若要改裝一個(gè)量程為0～3 V的電壓表,應(yīng)將微安表頭G與電阻箱串聯(lián),電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)到R3=　　　　 Ω.電流表應(yīng)

50、選擇　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇　　　　.? (2)請(qǐng)幫他設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路圖并畫在虛線框內(nèi). (3)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)作出了燈絲的伏安特性曲線如圖(乙)所示,則小燈泡的額定功率為　　　　 W.? 解析:(1)改裝電壓表,將微安表頭G與一電阻箱串聯(lián),由Um=Ig(rg+R3),可計(jì)算出電阻箱的阻值R3=-rg=28 000.0 Ω;根據(jù)提供的器材,燈泡的額定電壓為2.5 V,電阻約為5 Ω,電流表應(yīng)選擇A1,本實(shí)驗(yàn)需要多測(cè)幾組數(shù)據(jù),且方便操作,應(yīng)采用分壓接法,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的R1. (2)描繪伏安特性曲線,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,燈泡的電阻約為5 Ω,電流表采取外接法,電

51、路圖如圖所示. (3)當(dāng)電壓U=2.5 V時(shí),I=0.5 A, 根據(jù)P=UI=2.5×0.5 W=1.25 W. 答案:(1)28 000　A1　R1　(2)圖見解析　(3)1.25 2.(2018·天津紅橋區(qū)二模)用下列器材組裝成一個(gè)電路,既能測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,又能同時(shí)探究小燈泡的伏安特性. A.電壓表 V1(量程5 V、內(nèi)阻很大) B.電壓表 V2(量程3 V、內(nèi)阻很大) C.電流表A(量程3 A、內(nèi)阻很小) D.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10 Ω、額定電流3 A) E.小燈泡(2.5 V,5 W) F.電池組(電動(dòng)勢(shì)E,內(nèi)阻r) G.開關(guān)一只,導(dǎo)線若干

52、 實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn):若電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減小. (1)請(qǐng)將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在虛線方框中補(bǔ)充完整. (2)每一次操作后,同時(shí)記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù),組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(I,U1),(I,U2),標(biāo)到U-I坐標(biāo)中,經(jīng)過多次測(cè)量,最后描繪出兩條圖線,如圖(乙)所示,則電池組的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　 V、內(nèi)阻r=　　　 Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)? (3)在U-I坐標(biāo)中兩條圖線在P點(diǎn)相交,此時(shí)小燈泡的阻值為　　　　 Ω,電池組的總功率為　　　　 W(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).? 解析:(1)利用電壓表和電流表測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻

53、實(shí)驗(yàn)中,電壓表測(cè)路端電壓,電壓表示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的增大而增大;探究小燈泡伏安特性實(shí)驗(yàn)中,電流表測(cè)流過燈泡的電流,燈泡兩端電壓隨滑動(dòng)變阻器接入電路電阻的增大而減小;調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減小,V1測(cè)路端電壓,V2測(cè)燈泡兩端電壓,電路圖如圖所示. (2)由圖示電源U-I圖像可知,圖線縱軸截距為4.5,則電源電動(dòng)勢(shì)E=4.5 V,電源內(nèi)阻r== Ω=1.0 Ω. (3)由于兩圖線交點(diǎn)坐標(biāo)值為U=2.5 V,I=2.0 A,此時(shí),燈泡電阻R== Ω= 1.25 Ω,電源總功率P=EI=4.5×2.0 W=9.00 W. 答案:(1)圖見解析　

54、(2)4.5　1.0　(3)1.25　9.00 實(shí)驗(yàn)十　測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 落實(shí)基礎(chǔ)·提煉精髓 * ●注意事項(xiàng) 1.電池選取:應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電池. 2.實(shí)驗(yàn)操作:實(shí)驗(yàn)中不宜將電流調(diào)得過大,電表讀數(shù)要快,每次讀完數(shù)后立即斷開開關(guān). 3.數(shù)據(jù)要求:要測(cè)出不少于6組的(I,U)數(shù)據(jù),且變化范圍要大些. 4.描點(diǎn)畫圖:畫U-I圖線時(shí),應(yīng)使圖線通過盡可能多的點(diǎn),并使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè),個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去. 5.縱軸標(biāo)度的確定:縱軸的刻度可以不從零開始,而是依據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始).

55、但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流,而圖線與縱軸的截距仍為電源電動(dòng)勢(shì),圖線斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)阻. ●誤差分析 1.偶然誤差 (1)由于電表讀數(shù)不準(zhǔn)引起誤差. (2)用圖像法求E和r時(shí),由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差. (3)測(cè)量過程中通電時(shí)間過長或電流過大,都會(huì)引起E,r變化. 2.系統(tǒng)誤差 (1)若采用(甲)圖,其U-I圖像如(乙)圖所示.由于電壓表的分流作用造成誤差. ①當(dāng)電壓表示數(shù)越大時(shí),電壓表分流越大;反之,電壓表分流越小,可推斷電壓表示數(shù)為零時(shí),IV=0,短路電流測(cè)量值等于真實(shí)值. ②E測(cè)

56、 由于電流表的分壓作用造成誤差. ①當(dāng)電壓表示數(shù)越小時(shí),電流表的分壓越大;電壓表示數(shù)越大時(shí),電流表的分壓越小,可推斷斷路時(shí),電流表分壓為0,則斷路時(shí),電壓表示數(shù)等于電動(dòng)勢(shì). ②E測(cè)=E真,r測(cè)>r真,一般地r測(cè)的誤差非常大. 命題研析 突破常規(guī)·注重創(chuàng)新 命題點(diǎn)一　常規(guī)實(shí)驗(yàn) 【典例1】 (2019·福建廈門雙十中學(xué)高三熱身)圖(甲)為某同學(xué)測(cè)量某一電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的電路圖,其中虛線框內(nèi)為用毫安表改裝成雙量程電流表的電路.已知毫安表的內(nèi)阻為10 Ω,滿偏電流為100 mA,電壓表V量程為3 V,R0,R1,R2為定值電阻,其中R0=3 Ω.

57、 (1)若使用a和b兩個(gè)接線柱,電流表量程為0.6 A;若使用a和c兩個(gè)接線柱,電流表量程為3 A.由題中條件和數(shù)據(jù),可求出R1=　　　　Ω,R2=　　　　Ω.? (2)實(shí)驗(yàn)步驟: ①按照原理圖連接電路; ②開關(guān)S2撥向b,將滑動(dòng)變阻器R的滑片移動(dòng)到　　　　(選填“左”或“右”)端,閉合開關(guān)S1;? ③多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,記下相應(yīng)的毫安表的示數(shù)I和電壓表示數(shù)U. (3)數(shù)據(jù)處理: ①利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)畫成圖(乙)所示的U-I圖像; ②由圖像得電源的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字).? 解析:(1)根據(jù)電流表改裝原理可知,使用a和

58、b兩個(gè)接線柱,電流表量程為0.6 A,即0.6=100×10-3+,使用a和c兩個(gè)接線柱,電流表量程為3 A,即3= 100×10-3+,聯(lián)立兩式解得R1=0.4 Ω,R2=1.6 Ω;(2)實(shí)驗(yàn)中為了保護(hù)電路,應(yīng)讓電流由最小開始調(diào)節(jié),故滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)調(diào)至最大,因此滑片開始時(shí)應(yīng)滑至最左端;(3)開關(guān)S2撥向b,根據(jù)閉合電路規(guī)律可知E=U+（I+）(R0+r),變形得U=E-I,則縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì),即E=3.0 V,圖線的斜率|k|=||=,解得r=1.4 Ω. 答案:(1)0.4　1.6　(2)左　(3)3.0　1.4 反思總結(jié) (1)在測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,無論測(cè)量儀器方

59、法如何改變,其原理都是通過關(guān)系式E=U+Ir推導(dǎo)出有關(guān)表達(dá)式,然后求解. (2)在E=U+Ir中,I為通過電源的電流,本例中所知電流為表頭中的電流,推導(dǎo)關(guān)系式時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)化為通過電流表的電流. 【典例2】 用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值Rx.已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6 V,電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐.可選用的實(shí)驗(yàn)器材有: 電流表A1(量程0～30 mA); 電流表A2(量程0～100 mA); 電壓表V(量程0～6 V); 滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～5 Ω); 滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～300 Ω); 開關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干條. 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下: Ⅰ.設(shè)計(jì)如圖(甲)

60、所示的電路圖,正確連接電路. Ⅱ.將R的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān),逐次調(diào)小R的阻值,測(cè)出多組U和I的值,并記錄.以U為縱軸,I為橫軸,得到如圖(乙)所示的圖線. Ⅲ.斷開開關(guān),將Rx改接在B,C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變.重復(fù)Ⅱ的步驟,得到另一條U-I圖線,圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0,0),與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,U0). 回答下列問題: (1)電流表應(yīng)選用　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用　　　　;? (2)由圖(乙)的圖線,得電源內(nèi)阻r=　　　　Ω;? (3)用I0,U0和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式Rx=　　　　,代入數(shù)值可得Rx;? (4)若電表為理想電表,Rx接在

61、B,C之間與接在A,B之間,滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數(shù)變化范圍　　　　,電壓表示數(shù)變化范圍　　　　.(選填“相同”或“不同”)? 解析:(1)由閉合電路歐姆定律,要想調(diào)節(jié)時(shí)電流表和電壓表的讀數(shù)有明顯變化,起限流作用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R2;由題圖(乙)可知,電流表應(yīng)選A2. (2)根據(jù)U-I圖線的斜率求得電源內(nèi)阻為25 Ω. (3)Rx改接在B,C之間后,U-I圖線的斜率的絕對(duì)值=Rx+r,故Rx=-r. (4)Rx所接位置的改變并不影響干路電流的測(cè)量,故電流表示數(shù)變化范圍相同;但是改接前后電壓表測(cè)量的分別是路端電壓與滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,故電

62、壓表示數(shù)變化范圍不同. 答案:(1)A2　R2　(2)25　(3) -r　(4)相同　不同 方法技巧 圖像法處理電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻總結(jié) 名稱 圖像 解析式及斜率、截距 UI圖像 U=-rI+E R圖像 =R+ 圖像 =·+ 題組訓(xùn)練 1.(2018·安徽淮北一模)在“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中. (1)備有如下器材: A.干電池1節(jié); B.滑動(dòng)變阻器(0～20 Ω); C.滑動(dòng)變阻器(0～1 kΩ); D.電壓表(0～3 V); E.電流表(0～0.6 A); F.電流表(0～3 A); G.開關(guān)、導(dǎo)線若干. 其中滑動(dòng)

63、變阻器應(yīng)選　　　　,電流表應(yīng)選　　　　.? (2)為了最大限度地減小實(shí)驗(yàn)誤差,請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出該實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖. (3)某同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示,試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出U-I圖線,并根據(jù)圖線得到被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)電阻r=　　　　Ω.? 1 2 3 4 5 6 I(A) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 U(V) 1.32 1.26 1.18 1.13 1.04 0.93 (4)電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值　　　　(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值;內(nèi)阻測(cè)量值　　　　(選填“大于”“等于”或“小

64、于”)真實(shí)值.? 解析:(1)本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器采用限流連接,為了減小讀數(shù)造成的誤差,電流不宜過小,因此滑動(dòng)變阻器選擇B,電流表選擇0.6 A量程即可,即選E. (2)用電流表、電壓表測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻,電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻差不多,因此電流表相對(duì)于電源要外接,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖(a)所示. (3)將各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)并將各點(diǎn)用直線連接,得到電源的U-I圖像,如圖(b)所示;圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì),故電動(dòng)勢(shì)E=1.45 V;圖像的斜率表示電源內(nèi)阻,電源內(nèi)阻r= Ω=1.3 Ω. (4)由于電壓表的分流作用,電流的測(cè)量值小于真實(shí)值,對(duì)應(yīng)電源的U-I圖像兩條圖線如圖(c)

65、所示,則電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值小于真實(shí)值,電源內(nèi)阻r=,則電源內(nèi)阻測(cè)量值小于真實(shí)值. 答案:(1)B　E　(2)圖見解析 (3)圖見解析　1.45　1.3　(4)小于　小于 2.(2018·安徽六安一中高三三模)利用如圖(甲)所示電路,可用伏安法測(cè)定某一電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,其中虛線框內(nèi)為用表頭G改裝的電壓表V,A為標(biāo)準(zhǔn)電流表,E1為待測(cè)電源,S為開關(guān),R為滑動(dòng)變阻器. (1)已知表頭G的滿偏電流Ig=200 μA,按如圖(乙)所示電路,用半偏法測(cè)定表頭G的內(nèi)電阻rg,其中電阻R4約為1 kΩ,為使rg的測(cè)量值盡量準(zhǔn)確,在以下器材中,電源E2應(yīng)選用　　　　,電阻R2應(yīng)選用　　　　(選填器

66、材前的字母).? A.電源(電動(dòng)勢(shì)為1.5 V) B.電源(電動(dòng)勢(shì)為6 V) C.電阻箱(0～999.9 Ω) D.滑動(dòng)變阻器(0～500 Ω) E.電位器(一種可變電阻,與滑動(dòng)變阻器相當(dāng),0～5.1 kΩ) F.電位器(一種可變電阻,與滑動(dòng)變阻器相當(dāng),0～51 kΩ) (2)如果所得R3的阻值為300.0 Ω,則圖中被測(cè)表頭G的內(nèi)阻rg的測(cè)量值為 　　　　Ω,該測(cè)量值　　　　實(shí)際值(選填“略大于”“略小于”或“等于”).? (3)給表頭G串聯(lián)一個(gè)阻值為　　　　kΩ的電阻就可以將該表頭G改裝為量程為6 V的電壓表V.? (4)由(2)確定表頭的內(nèi)阻測(cè)量值與實(shí)際值差異后,將其改裝成另一電壓表V[(甲)圖虛線框所示]接入(甲)圖電路進(jìn)而完成(甲)圖實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí),電壓表V測(cè)量值 　　　　實(shí)際值(選填“大于”“小于”或“等于”),電源內(nèi)阻測(cè)量值　　　　實(shí)際值(選填“大于”“小于”或“等于”).? 解析:(1)由于Ig=200 μA,R4約為1 kΩ,為使閉合S2時(shí)對(duì)電路中電流的影響較小,R2應(yīng)選擇阻值較大的F,則電源應(yīng)選取電動(dòng)勢(shì)較大的B. (2)當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表半