第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建規(guī)律方法明確三個(gè)“選擇”(1)實(shí)驗(yàn)器材的選擇電源的選擇電表的選擇(2)電流表內(nèi)接法與外接法的選擇(3)控制電路的選擇從節(jié)能的角度考慮，優(yōu)先選用限流式。以下三種情況必須用分壓式：a.要求待測(cè)電路的U、I從0變化；b.R滑Rx；c.選用限流式，Ux、Ix過(guò)大(超過(guò)電流表量程，燒壞電表、電源或用電器等)?；緝x器的使用及讀數(shù)【典例】 (2017·全國(guó)卷，23)圖1(a)為某同學(xué)組裝完成的簡(jiǎn)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 A，內(nèi)阻為480 。虛線方框內(nèi)為換擋開(kāi)關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個(gè)擋位，5個(gè)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 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(shuō)法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))。A.在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)左端電流“0”位置B.使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)右端電阻“0”位置C.使用電流擋時(shí)，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤(pán)右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1R2_，R4_。(4)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時(shí)B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為_(kāi)；若此時(shí)B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為_(kāi)；若此時(shí)B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為_(kāi)。(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(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)右端電阻“0”位置。(3)換擋開(kāi)關(guān)接2時(shí)，是量程較小的電流表，所以R1R2160 ；換擋開(kāi)關(guān)接4時(shí)，是量程較小的電壓表，這時(shí)表頭與R1、R2并聯(lián)組成新表頭，新表頭的內(nèi)阻 r120 ，新表頭的量程是1 mA，所以R4r 120 880 (4)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時(shí)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(shí)B端與“3”相連接，多用電表是歐姆×100 擋，則讀數(shù)為11.0×100 即1.10×103 ；若此時(shí)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)160 880 (4)1.47 mA1.10×103 2.95 V某同學(xué)做“描繪小燈炮的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)：(1)該同學(xué)先用多用電表粗測(cè)小燈泡的電阻，他將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)打到歐姆擋“×1”倍率擋處，測(cè)量結(jié)果如圖2甲所示，則小燈泡的燈絲電阻為R_ 。(2)他根據(jù)測(cè)量結(jié)果連接好了如圖乙所示的實(shí)物圖，請(qǐng)根據(jù)圖乙畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。圖2(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)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、所示，電流表的量程為00.6 A，電壓表的量程為03 V，所示讀數(shù)為_(kāi)、_、_、_。兩組數(shù)據(jù)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R10 。(2)從實(shí)物圖中可知電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，電流表采用外接法，滑動(dòng)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00.6 A，所以每小格的分度值為0.02 A，故的讀數(shù)為0.10 A，的讀數(shù)為0.24 A；電壓表的量程為03 V，則每一小格表示0.1 V，所以的讀數(shù)為2.00 V，在中電壓表接03 V量程時(shí)，指針在01 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)歐姆定律可知為同一組數(shù)據(jù)，故得到的電阻為R1 2.7 ；為同一組數(shù)據(jù)，故得到的電阻為R2 8.3 。答案(1)10(2)見(jiàn)解析圖(3)0.10 A0.24 A2.00 V0.27 V2.7 8.3 電表的讀數(shù)方法(1)讀數(shù)時(shí)應(yīng)使視線垂直刻度盤(pán)表面。(2)估讀問(wèn)題：最小分度為“1”的儀器，測(cè)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(cè)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(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)(含電表的改裝)【典例1】 (2018·全國(guó)卷，22)某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表?？蛇x用的器材有：微安表頭(量程100 A，內(nèi)阻900 )；電阻箱R1(阻值范圍0999.9 )；電阻箱R2(阻值范圍099 999.9 )；導(dǎo)線若干。要求利用所給器材先組裝一個(gè)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(wèn)題：(1)在虛線框內(nèi)畫(huà)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_ ，R2_ 。(保留到個(gè)位)解析(1)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個(gè)小電阻，電流表改裝成一個(gè)電壓表需要串聯(lián)一個(gè)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(gè)小電阻R1100 ，電流表改裝成一個(gè)電壓表應(yīng)串聯(lián)一個(gè)大電阻R22 910 。答案(1)如解析圖所示(2)1002 910【典例2】 (2018·全國(guó)卷，23)一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖5所示的電路測(cè)量某待測(cè)電阻Rx的阻值，圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R020.0 )；可視為理想電壓表；S1為單刀開(kāi)關(guān)，S2為單刀雙擲開(kāi)關(guān)；E為電源；R為滑動(dòng)變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn)：(1)按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖(a)，將圖(b)中實(shí)物連線；圖5(2)將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端置于適當(dāng)?shù)奈恢?，閉合S1；(3)將開(kāi)關(guān)S2擲于1端，改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端的位置，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U2；(4)待測(cè)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)：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次測(cè)量所得的平均值，求得Rx_ 。(保留1位小數(shù))解析開(kāi)關(guān)S2擲于1端，由歐姆定律可得通過(guò)Rx的電流I，將開(kāi)關(guān)S2擲于2端，R0和Rx兩端電壓為U2，Rx兩端電壓為UU2U1，由歐姆定律可得待測(cè)電阻阻值RxR0R0。5次測(cè)量所得的平均值為(3.443.433.393.403.39)3.41，代入得Rx(3.411)×20.0 48.2 。答案(1)實(shí)物連線如圖(4)R0(6)48.2連接實(shí)物圖四點(diǎn)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(guò)儀器。(3)連接電表應(yīng)注意量程選用正確，正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò)。(4)開(kāi)關(guān)要控制整個(gè)電路。1.(2018·湖南五校聯(lián)考)為了精確測(cè)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(dòng)變阻器R，電阻箱RP，開(kāi)關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖6甲所示的電路，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：a.閉合S1，斷開(kāi)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(shí)物連成電路。(2)被測(cè)電阻的阻值Rx_(用兩電表的示數(shù)表示)。(3)由于電流表、電壓表都不是理想電表，則被測(cè)電阻的阻值Rx的測(cè)量值_真實(shí)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(shí)應(yīng)考慮電壓表的內(nèi)阻，即在第(2)問(wèn)的分析中表示的就是RP和RV并聯(lián)時(shí)的總電阻，結(jié)合后面的分析可知此時(shí)Rx的測(cè)量值仍等于真實(shí)值。答案(1)見(jiàn)解析圖(2)(3)等于2.實(shí)驗(yàn)室有一完好的PTC熱敏電阻，某同學(xué)根據(jù)其型號(hào)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“×10”擋，按正確操作測(cè)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(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，多用電表的選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)打向歐姆“×_”擋，若調(diào)擋后指針指在圖乙中的實(shí)線位置，電阻測(cè)量結(jié)果為_(kāi) 。(2)若將熱敏電阻與一電動(dòng)勢(shì)E015 V、內(nèi)阻r15 k的直流信號(hào)源串聯(lián)成一閉合電路，則通過(guò)熱敏電阻的電流為_(kāi) mA，此時(shí)熱敏電阻的阻值為_(kāi) 。(3)該同學(xué)欲用伏安法驗(yàn)證熱敏電阻伏安特性曲線是否與資料中的一致，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：A.熱敏電阻R1B.電壓表V(量程015 V，內(nèi)阻約15 k)C.電流表A1(量程030 mA，內(nèi)阻約30 )D.電流表A2(量程05 mA，內(nèi)阻約100 )E.滑動(dòng)變阻器R(040 ，額定電流2 A)F.電源E(電動(dòng)勢(shì)20 V，內(nèi)阻不計(jì))請(qǐng)完成丙圖中的實(shí)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(shí)偏角過(guò)小，由于指針指在表盤(pán)中央附近時(shí)測(cè)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(shí)線位置，電阻的測(cè)量結(jié)果為22×100 2.2 k。(2)根據(jù)UE0Ir151.5×103I(V)，作其圖線如圖所示，則兩圖線的交點(diǎn)即為熱敏電阻兩端的實(shí)際電壓和電流，由圖知，通過(guò)熱敏電阻的電流為4 mA，電壓為9 V，熱敏電阻的阻值為2 250 。(3)為描繪熱敏電阻的伏安特性曲線，要求電壓從零開(kāi)始變化，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由題圖甲知，測(cè)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(shí)物電路圖見(jiàn)答案。答案(1)1002 200(2)42 250(3)如圖所示以測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為核心的實(shí)驗(yàn)【典例】 (2018·江蘇單科，10)一同學(xué)測(cè)量某干電池的電動(dòng)勢(shì)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(shí)的實(shí)驗(yàn)電路。請(qǐng)指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處。(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計(jì)算的數(shù)據(jù)見(jiàn)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)系圖象。由圖象可計(jì)算出該干電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi) V；內(nèi)阻為_(kāi) 。(3)為了得到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，在測(cè)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(shí)，電壓表的指針位置如圖9所示，則該干電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為_(kāi) V，內(nèi)阻應(yīng)為_(kāi) 。解析(1)在連接電路前，首先要斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，電路中串聯(lián)的電阻箱或滑動(dòng)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：開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)；電阻箱阻值為零。(2)根據(jù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法先在坐標(biāo)圖中畫(huà)出數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后用直尺過(guò)盡可能多的點(diǎn)畫(huà)出傾斜的直線，如圖所示。對(duì)題圖8，利用閉合電路歐姆定律，可得EI(Rr)，變化成RE·r，對(duì)照作出的R圖象，可知R圖象的斜率等于電池的電動(dòng)勢(shì)，可得E1.4 V，R 圖象在縱軸的截距的絕對(duì)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9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(duì)題圖8，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(duì)照作出的R圖象，可知R圖象的斜率等于電池的電動(dòng)勢(shì)，可得E1.4 V；R圖象在縱軸的截距的絕對(duì)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(kāi)關(guān)未斷開(kāi)；電阻箱阻值為零。(2)如解析圖所示1.4(1.361.44都算對(duì))1.2(1.01.4都算對(duì))(3)1.4(1.361.44都算對(duì))1.0某研究性學(xué)習(xí)小組想測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A.待測(cè)電源E，電動(dòng)勢(shì)約為9 V，內(nèi)阻約為2 ，允許通過(guò)的最大電流為2.5 AB.量程為3 V、內(nèi)阻為3 k的電壓表C.定值電阻R13.0 kD.定值電阻R26.0 kE.定值電阻R39.0 kF.一電阻箱R，阻值范圍為09 999.9 G.一只開(kāi)關(guān)S、若干導(dǎo)線(1)在虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理電路圖，圖中標(biāo)明相關(guān)器材的字母符號(hào)。(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(dòng)勢(shì)E_，內(nèi)阻r_(用k、b表示)。(3)因?yàn)殡妷罕淼姆至髯饔?，則電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值_(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值，電源內(nèi)阻的測(cè)量值_(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。解析(1)因?yàn)樘峁┑钠鞑闹袥](méi)有電流表，故要采用電壓表和電阻箱測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)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(kuò)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E3Ur，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?yàn)殡妷罕淼姆至髯饔?，所以有E3U()r，整理得·，對(duì)比·，可知測(cè)量得到的電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均偏小。答案(1)如圖所示(2)(3)小于小于 用好一個(gè)“電阻”在高考電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，常以定值電阻的合理使用為背景來(lái)命題。求解這類問(wèn)題的關(guān)鍵是必須弄清定值電阻在設(shè)計(jì)電路中的主要作用，一般來(lái)說(shuō)，定值電阻有三種作用：電學(xué)創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)近幾年的高考實(shí)驗(yàn)試題的研究發(fā)現(xiàn)，高考電學(xué)創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)試題有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：第一，基于教材中的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，著重考查實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)步驟過(guò)程的設(shè)置、誤差分析。第二，重視電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法，問(wèn)題設(shè)置結(jié)合科技、生產(chǎn)、生活的實(shí)際；因此，理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)方法，是解決電學(xué)創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵?！镜淅?(2018·全國(guó)卷，23)某實(shí)驗(yàn)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(shí)的阻值)為900.0 ；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 )，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 )；電阻箱R2(阻值范圍0999.9 )；單刀開(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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，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(kāi)S1，記下此時(shí)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(shí)驗(yàn)得到的R2t數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列問(wèn)題：(1)在閉合S1前，圖10中R1的滑片應(yīng)移動(dòng)到_(填“a”或“b ”)端；(2)在圖11的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn)，并做出R2t曲線；(3)由圖11可得到RT在25 80 范圍內(nèi)的溫度特性。當(dāng)t44.0 時(shí)，可得RT_ ；(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_(kāi) ，則手心溫度為_(kāi) 。解析(1)題圖10的電路滑動(dòng)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t60 和t70 對(duì)應(yīng)的兩組數(shù)據(jù)畫(huà)在坐標(biāo)圖上，然后用平滑曲線過(guò)盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)畫(huà)出R2t曲線。(3)根據(jù)題述實(shí)驗(yàn)過(guò)程可知，測(cè)量的R2的數(shù)據(jù)等于對(duì)應(yīng)的熱敏電阻RT的阻值。由畫(huà)出的R2t曲線可知，當(dāng)t44.0 時(shí)，對(duì)應(yīng)的RT450 。(4)由圖12知R2620.0 ，由畫(huà)出的R2t曲線可知，當(dāng)R2620.0 時(shí)，手心溫度t33.0 。答案(1)b(2)如圖(3)450(4)620.033.0(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(qiáng)磁場(chǎng)，金屬棒放在電子秤上?，F(xiàn)通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小并判定其方向。圖13(1)在圖中畫(huà)線連接完成實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟中的填空：按圖接線；保持開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，讀出電子秤示數(shù)m0；閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R的阻值使電流大小適當(dāng)，此時(shí)電子秤仍有讀數(shù)，然后讀出并記錄_、_(填物理量名稱及符號(hào))；用米尺測(cè)量_(填物理量名稱及符號(hào))。(3)用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得到B_。(4)判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若_，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直金屬棒向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直金屬棒向里。解析(1)如圖所示(2)記錄電流表的示數(shù)I以及此時(shí)電子秤的示數(shù)m1。金屬棒的長(zhǎng)度l。(3)測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度原理：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電子秤稱出金屬棒質(zhì)量；接通電源后，若磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于金屬棒向里，所受安培力向下，則有m0gBIlm1g，所以Bg；接通電源后，若磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于金屬棒向外，則安培力向上，則有m0gBIlm1g，得到Bg；所以磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小Bg。(4)m1<m0答案(1)見(jiàn)解析圖(2)電流表的示數(shù)I此時(shí)電子秤的示數(shù)m1金屬棒的長(zhǎng)度l(3)g(4)m1<m0高考實(shí)驗(yàn)題答題策略“3步”攻克電學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是電路的設(shè)計(jì)思路，其突破方法為第1步明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?步通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)合，選擇合適的實(shí)驗(yàn)原理第3步畫(huà)出可能實(shí)驗(yàn)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(cè)量電壓表的內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢(shì)，提供的器材有：電源(電動(dòng)勢(shì)約為6 V，內(nèi)阻不計(jì))，電壓表V1(量程02.5 V，內(nèi)阻約為2.5 k)，電壓表V2(量程03 V，內(nèi)阻約為10 k)，電阻箱R0(最大阻值為9 999.9 )，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為3 k)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為500 )，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)在圖14 a中完成實(shí)驗(yàn)電路原理圖的連線；(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(選填“R1”或“R2”)；(3)按照下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：閉合開(kāi)關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器和電阻箱連入電路的阻值調(diào)至最大；閉合開(kāi)關(guān)，將電阻箱調(diào)到6 k，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至適當(dāng)?shù)奈恢?，此時(shí)電壓表V1的示數(shù)為1.60 V，電壓表V2的示數(shù)為2.40 V；保持滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不變，再將電阻箱調(diào)到2 k，此時(shí)電壓表V1的示數(shù)如圖b所示，其示數(shù)為_(kāi) V，電壓表V2的示數(shù)為1.40 V。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到電源的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi) V，電壓表V1的內(nèi)阻為_(kāi) k，電壓表V2的內(nèi)阻為_(kāi) k。圖14設(shè)計(jì)思路第1步：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍绢}的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)電壓表的內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢(shì)第2步：選擇合適的實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)題目的實(shí)驗(yàn)儀器可知本題可用電壓表和電阻箱測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)第3步：畫(huà)原理圖解析(1)由于兩個(gè)電壓表的量程都小于電源的電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)電壓表串聯(lián)后的總電壓仍然小于電源的電動(dòng)勢(shì)，故應(yīng)該用滑動(dòng)變阻器作為保護(hù)電阻。如果只是測(cè)量電動(dòng)勢(shì)，可以采用如圖甲所示的電路，但是要想計(jì)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(jì)的電路有圖乙、圖丙所示的兩種；而通過(guò)電壓表V1的最大電流約為1 mA，通過(guò)電壓表V2的最大電流約為0.3 mA，故設(shè)計(jì)的電路應(yīng)該選擇圖乙。(2)根據(jù)(1)中電路圖的連接，因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻較大，故滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)該大于電壓表V1的內(nèi)阻，故滑動(dòng)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(duì)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(dòng)變阻器的電阻調(diào)到r，由閉合電路的歐姆定律，得EU1U2()r，EU1U2()r，其中R016 k，R022 k，對(duì)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E5.60 V，r12.5 k，r210 k.答案(1)見(jiàn)解析圖乙所示(2)R1(3)2.10(4)5.602.510課時(shí)跟蹤訓(xùn)練1.某電動(dòng)機(jī)的三組線圈、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(guò)多用電表測(cè)量外接頭之間的電阻來(lái)判斷故障，若測(cè)A和B之間、B和C之間、A和C之間的電阻時(shí)，多用電表指針偏轉(zhuǎn)分別如圖2 a、b、c所示，則測(cè)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“”“”或“”)。解析測(cè)A和B之間、B和C之間、A和C之間的電阻時(shí)，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?yàn)樵诩纂娐分?，只要有一個(gè)電阻斷路，三次測(cè)量時(shí)，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 ，而A和C之間的電阻是8 ，顯然是線圈發(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(shí)時(shí)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(guò)測(cè)量導(dǎo)線的電阻率來(lái)進(jìn)一步確定導(dǎo)線是否合格，于是設(shè)計(jì)了如圖3 a所示的實(shí)驗(yàn)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(cè)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(cè)量 。機(jī)械調(diào)零后將選擇開(kāi)關(guān)撥到“×1 ”擋。將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使_。_，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_(kāi) 。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑，測(cè)得該金屬絲直徑d0.360 mm。(3)閉合開(kāi)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(duì)應(yīng)接入電路中金屬絲長(zhǎng)度L的數(shù)據(jù)，作出RL圖線如圖d所示。(4)根據(jù)測(cè)得的金屬絲直徑d及RL圖線，求得金屬絲的電阻率_。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析(1)歐姆調(diào)零時(shí)，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(pán)零刻度處(或使指針指在電流滿偏的位置)。測(cè)量時(shí)，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(kāi)開(kāi)關(guān)S，取下線夾(或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，將線夾夾到Q端)。(4)根據(jù)Rb，可知RL圖線斜率的絕對(duì)值為10 ·m1，Sd2，代入數(shù)據(jù)可得1.02×106 ·m。答案(1)指針指在歐姆表盤(pán)零刻度處(或指針指在電流滿偏的位置)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，取下線夾(或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，將線夾夾到Q端)5(4)1.02×106 ·m3.(1)某同學(xué)用多用電表測(cè)量某一電阻，以下是該同學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主要操作步驟。a.將“選擇開(kāi)關(guān)”置于如圖4甲所示的位置；b.將紅黑表筆短接，轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)電阻的兩端進(jìn)行測(cè)量，表盤(pán)指針如圖丙所示；d.記下讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)完畢。圖4請(qǐng)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(cè)量該電阻的阻值，選用了如圖5所示的實(shí)驗(yàn)器材。其中電壓表量程3 V、內(nèi)阻約為3 k，電流表量程15 mA、內(nèi)阻約為4 ，滑動(dòng)變阻器總阻值為20 ，電源電動(dòng)勢(shì)為3 V。圖5中已經(jīng)完成部分導(dǎo)線的連接，請(qǐng)你在實(shí)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(guò)大，說(shuō)明待測(cè)電阻阻值過(guò)小，應(yīng)選擇較小的倍率，所以甲圖中選擇開(kāi)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(shí)接觸表筆，否則測(cè)量的是待測(cè)電阻與人體電阻的并聯(lián)電阻；讀數(shù)完后應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。(2)從丙圖可讀出待測(cè)電阻R0.7×100 70 ，若變阻器采用限流式接法，電路中的最大電阻應(yīng)為Rmax 600 ，由于變阻器的總電阻過(guò)小，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由于待測(cè)電阻滿足<，所以電流表應(yīng)用內(nèi)接法，實(shí)物連接圖如圖所示。答案(1)甲圖中選擇開(kāi)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(kāi)關(guān)置于OFF擋或交流500 V擋，才能實(shí)驗(yàn)完畢(2)接線圖見(jiàn)解析圖4.電動(dòng)自行車具有環(huán)保、節(jié)能、便捷等優(yōu)點(diǎn)，但電動(dòng)自行車的電池用久以后性能會(huì)下降，表現(xiàn)之一為電池的電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大。某興趣小組將一輛舊電動(dòng)自行車充滿電，取下四塊電池，分別標(biāo)為A、B、C、D，測(cè)量它們的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。圖6(1)用多用電表直流電壓“50 V”擋測(cè)量每塊電池的電動(dòng)勢(shì)。測(cè)量電池A時(shí)，多用電表的指針如圖6甲所示，其讀數(shù)為_(kāi) V。(2)用圖乙所示的電路測(cè)量A、B、C、D四塊電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，圖中R0為保護(hù)電阻，其阻值為5 。改變電阻箱的阻值R，測(cè)出對(duì)應(yīng)的電流I，根據(jù)測(cè)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(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ 。(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(jì)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11.0 V。(2)根據(jù)串聯(lián)電路可得I，即R(R0r)，則R圖線的斜率為，E12 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(shí)電流表的示數(shù)為2 A，圖線C的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)為R0r6 ，故電源電動(dòng)勢(shì)為11.43 V，內(nèi)阻為1 。(3)R圖線的延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn)表示電池的內(nèi)阻越大，圖線C的延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)最近，所以電池C性能最優(yōu)。答案(1)11.0(2)11.431(3)C5.某實(shí)驗(yàn)小組選用實(shí)驗(yàn)室已有的儀器，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)物圖如圖7甲所示。圖7(1)請(qǐng)用筆畫(huà)線補(bǔ)全圖甲中實(shí)物圖，并確保開(kāi)關(guān)能有效控制電路。(2)某次操作時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示，請(qǐng)讀出電流表的讀數(shù)I_。(3)該小組經(jīng)過(guò)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(diǎn)，請(qǐng)根據(jù)這些點(diǎn)作出UI圖象，并根據(jù)圖象求出干電池的內(nèi)阻r_。(4)該實(shí)驗(yàn)小組還對(duì)同一規(guī)格的新的1號(hào)干電池和7號(hào)干電池分別進(jìn)行了該實(shí)驗(yàn)，在同一圖表中作出了它們的UI圖象，如圖丁所示，你覺(jué)得可能是圖象_(選填“a”或“b”)。解析(1)在本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，為確保開(kāi)關(guān)能有效控制電路，電壓表的“”接線柱應(yīng)連開(kāi)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)I0.14 A。(3)根據(jù)題圖丙可知，有一個(gè)數(shù)據(jù)屬于明顯錯(cuò)誤，作UI圖象時(shí)不必考慮，圖象中直線斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻大小，計(jì)算得r0.56 。(4)同一規(guī)格的新的1號(hào)干電池和7號(hào)干電池電動(dòng)勢(shì)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 (4)a6.太陽(yáng)能電池板在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒(méi)有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件。某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個(gè)太陽(yáng)能電池板在沒(méi)有光照時(shí)(沒(méi)有儲(chǔ)存電能)的IU特性。所有的器材包括：太陽(yáng)能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動(dòng)變阻器R，開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干。圖8(1)為了達(dá)到上述目的，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖8中的圖_(填“a”或“b”)。(2)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖9的IU圖象。由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時(shí)，太陽(yáng)能電池板的電阻_(填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80 V時(shí)，太陽(yáng)能電池板的電阻為_(kāi)。圖9(3)當(dāng)有光照射時(shí)，太陽(yáng)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(shí)的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi) V。若把它與阻值為1 k的電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是_%(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(kāi)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(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能電池板的電流為零，故太陽(yáng)能電池板的電阻很大；當(dāng)電壓為2.80 V 時(shí)，電流為2.8 mA，則可知太陽(yáng)能電池板的電阻為R103 。(3)由UI圖線可知，電池板作為電源時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為2.80 V；若把它與阻值為1 k的電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路，則畫(huà)出此電阻的UI圖線與電池板的UI圖線交于一點(diǎn)，讀出U1.8 V，I1.8 mA，該電池板的效率是×100%64.3%。答案(1)a(2)很大1.0×103 (3)2.8064.324