專題整合突破 專題五實驗技能與創(chuàng)新 第14講電學(xué)實驗與創(chuàng)新 微網(wǎng)構(gòu)建 電學(xué)實驗 高考真題 1 2018 全國 23 某實驗小組利用如圖 a 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 電源E 6V 內(nèi)阻可忽略 電壓表 量程150mV 定值電阻R0 阻值20 0 滑動變阻器R1 最大阻值為1000 電阻箱R2 阻值范圍0 999 9 單刀開關(guān)S1 單刀雙擲開關(guān)S2 圖 a 實驗時 先按圖 a 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 回答下列問題 1 在閉合S1前 圖 a 中R1的滑片應(yīng)移動到 填 a 或 b 端 2 在圖 b 的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點 并作出R2 t曲線 b 圖 b 答案 3 由圖 b 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 4 將RT握于手心 手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖 c 所示 該讀數(shù)為 則手心溫度為 450 620 0 33 0 圖 c 解析 1 閉合開關(guān)S1前 應(yīng)讓滑片移動到b端 使滑動變阻器連入電路的阻值最大 3 由圖象可知t 44 0 時 電阻的阻值為450 4 由圖 c 可得電阻箱阻值為620 0 由圖象可得溫度約為33 0 2 2018 全國 22 某同學(xué)組裝一個多用電表 可選用的器材有 微安表頭 量程100 A 內(nèi)阻900 電阻箱R1 阻值范圍0 999 9 電阻箱R2 阻值范圍0 99999 9 導(dǎo)線若干 要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表 在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表 組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V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 答案 如圖所示 2 電阻箱的阻值應(yīng)取R1 R2 保留到個位 解析 1 如圖所示 2 接a時改裝成量程為1mA的電流表 有IgRg I Ig R1解得R1 100 接b時改裝成量程為3V的電壓表 有U IgRg IR2解得R2 2910 100 2910 3 2018 全國 23 一課外實驗小組用如圖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 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 圖 a 圖 b 答案 實物連線如圖 48 2 4 2018 天津 9 3 某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值 約為10k 除了Rx 開關(guān)S 導(dǎo)線外 還有下列器材供選用 A 電壓表 量程0 1V 內(nèi)阻約10k B 電壓表 量程0 10V 內(nèi)阻約100k C 電流表 量程0 1mA 內(nèi)阻約30 D 電流表 量程0 0 6A 內(nèi)阻約0 05 E 電源 電動勢1 5V 額定電流0 5A 內(nèi)阻不計 F 電源 電動勢12V 額定電流2A 內(nèi)阻不計 G 滑動變阻器R0 阻值范圍0 10 額定電流2A 為使測量盡量準(zhǔn)確 電壓表選用 電流表選用 電源選用 均填器材的字母代號 畫出測量Rx阻值的實驗電路圖 答案 如圖所示 B C F 該同學(xué)選擇器材 連接電路和操作均正確 從實驗原理上看 待測電阻測量值會 其真實值 填 大于 小于 或 等于 原因是 解析 若電源選用E 則通過Rx的最大電流為0 15mA 電流表選用C還達(dá)不到半偏 故電源應(yīng)選用F 電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡可能與被測電阻阻值相差大一些且接近電源電壓 故電壓表選用B 由此可知電路中的電流約為1mA 故電流表選用C 大于 電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實際電壓 其他表述正確也可 5 2018 江蘇 10 一同學(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻 1 題1圖所示是該同學(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 開關(guān)未斷開 電阻箱阻值為零 題1圖 答案 如圖所示 由圖象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100mV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 33A時 電壓表的指針位置如題2圖所示 則該干電池的電動勢應(yīng)為 V 內(nèi)阻應(yīng)為 1 4 1 30 1 44都算對 1 2 1 0 1 4都算對 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 題2圖 熱點聚焦 1 電流表 電壓表 歐姆表的對比 熱點一電表改裝與讀數(shù) 多用電表使用與讀數(shù) 3 歐姆表使用六注意 1 選擋接著調(diào)零 2 換擋重新調(diào)零 3 待測電阻與電路 電源要斷開 4 盡量使指針指在表盤中間位置附近 5 讀數(shù)之后要乘以倍率得阻值 6 用完后 選擇開關(guān)要置于 OFF 擋或交流電壓的最高擋 2018 江蘇省淮陰中學(xué)4月模擬 在 多用電表的使用 實驗中 1 甲同學(xué)利用多用電表測量電阻 他用電阻擋 100 測量時發(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 操作順序為 填寫選項前的字母 A 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋 1k 的位置 再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線進(jìn)行測量B 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋 1k 的位置 將兩表筆短接 進(jìn)行歐姆調(diào)零后 再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線完成測量 典例1 B C 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋 10 的位置 再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線進(jìn)行測量D 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋 10 的位置 將兩表筆短接 進(jìn)行歐姆調(diào)零后 再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線完成測量 2 如圖1所示 為一正在測量中的多用電表表盤 如果用電阻擋 100 測量 則讀數(shù)為 2800 3 乙同學(xué)利用多用電表測量圖示電路中小燈泡正常工作時的有關(guān)物理量 以下操作正確的是 A 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到合適的電壓擋 閉合開關(guān) 利用圖2的電路測量小燈泡兩端的電壓B 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到合適的電阻擋 閉合開關(guān) 利用圖2的電路測量小燈泡的電阻C 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到合適的電流擋 閉合開關(guān) 利用圖3的電路測量通過小燈泡的電流D 將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到合適的電流擋 把圖3中紅 黑表筆接入電路的位置互換 閉合開關(guān) 測量通過小燈泡的電流 AC 4 丙同學(xué)利用多用電表探測圖4所示黑箱時發(fā)現(xiàn) 用直流電壓擋測量 E G兩點間和F G兩點間均有電壓 E F兩點間無電壓 用電阻擋測量 黑表筆接E點 紅表筆接F點 阻值很小 但反接阻值很大 那么該黑箱內(nèi)元件的接法可能是下圖中的 B 解析 1 選用電阻檔 100 的位置 發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小 說明所選擋位太小 為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果 應(yīng)換用 1k擋 然后進(jìn)行歐姆調(diào)零 再測電阻阻值 故選B 2 用電阻擋 100 測量 由圖示表盤示數(shù)可知 其讀數(shù)為 28 100 2800 3 多用電表一定是紅表筆電流流入黑表筆電流流出 圖2是測電壓 圖3是測電流 表筆位置正確 故選AC 4 用直流電壓擋測量 E G兩點間和F G兩點間均有電壓 說明E G與F G間可能有電源存在 用歐姆檔測量 因電流從黑表筆出來通過導(dǎo)體再從紅表筆進(jìn)入歐姆表 故若黑表筆接E點紅表筆接F點時電阻小 說明電流容易從E通過導(dǎo)體 若黑表筆接F點紅表筆接E點時電阻很大 說明電流不能從F通過 這就說明E F間有二級管且E是正極 故該黑箱內(nèi)元件的接法可能是B 類題演練1 2018 湖北省襄陽五中一模 某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示 圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路 1 已知表頭G滿偏電流為100 A 表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 R1 R2和R3是定值電阻 利用R1和表頭構(gòu)成1mA的電流表 然后再將其改裝為兩個量程的電壓表 若使用a b兩個接線柱 電壓表的量程為1V 若使用a c兩個接線柱 電壓表的量程為3V 則根據(jù)題給條件 定值電阻的阻值應(yīng)選R1 R2 R3 100 910 2000 50 M 大于 3 在閉合開關(guān)S前 滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近M端 使并聯(lián)部分分壓為零 起到保護(hù)作用 4 造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小 說明通過表頭G的電流偏小 則實際電阻偏大 故表頭G內(nèi)阻的真實值大于900 電阻測量的八種方法電阻測量包括 描繪小電珠的伏安特性曲線 測定金屬的電阻率 測大電阻 小電阻 電壓表電阻 電流表電阻 測量方法主要有八種 1 伏安法測電阻 1 電流表外接法 如圖1所示 產(chǎn)生誤差的原因 電壓表V分流 適用于測小阻值電阻 即Rx遠(yuǎn)小于RV時 2 電流表內(nèi)接法 如圖2所示 產(chǎn)生誤差的原因 電流表A分壓 適用于測大阻值電阻 即Rx遠(yuǎn)大于RA時 熱點二以測電阻為核心的實驗 2 安安法測電阻若電流表內(nèi)阻已知 則可當(dāng)作電流表 電壓表及定值電阻來使用 1 如圖3所示 當(dāng)兩電壓所能測得的最大電壓接近時 如果已知A1的內(nèi)阻R1 則可測得A2的內(nèi)阻R2 I1R1 I2 2 如圖4所示 當(dāng)兩電表的滿偏電壓UA2 UA1時 A1串聯(lián)一電阻R0 同樣可測得A2的內(nèi)阻R2 I1 R1 R0 I2 5 比較法測電阻如圖9所示 測得電阻箱R1的阻值及A1表 A2表的示數(shù)I1 I2 可得Rx I2R1 I1 若考慮電表內(nèi)阻的影響 則I1 Rx RA1 I2 R1 RA2 6 替代法測電阻如圖10所示 S接1 調(diào)節(jié)R 讀出電流表示數(shù)為I S接2 保持R不變 調(diào)節(jié)電阻箱R1 使電流表示數(shù)也為I 由上可得Rx R1該方法的優(yōu)點是消除了電表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響 缺點是電阻箱內(nèi)阻不可以連續(xù)調(diào)節(jié) 2 半偏法測電壓表內(nèi)阻如圖12所示 測電壓表V的內(nèi)阻 將滑動變阻器的滑片滑到最右端 電阻箱R的阻值調(diào)到最大 閉合S1 S2 調(diào)節(jié)R0 使電壓表示數(shù)指到滿刻度 打開S2 保持R0不變 調(diào)節(jié)R 使電壓表示數(shù)指到滿刻度的一半 由上可得RV R 8 消除電表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響伏安法測電阻電路由于電表內(nèi)阻的影響 不論電表內(nèi)接還是外接都存在系統(tǒng)誤差 為消除系統(tǒng)誤差而設(shè)計的補(bǔ)償電路如圖13所示 測電阻Rx阻值 2018 四川省廣安市高三二模 一個學(xué)習(xí)小組先用多用電表粗測某電阻Rx的阻值約為700 再用伏安法準(zhǔn)確測量其阻值 給定器材及規(guī)格為 典例2 A 電流表 量程0 10mA 內(nèi)阻rA約為300 B 電壓表 量程為0 3V 內(nèi)阻為rV 1 5k C 最大阻值約為100 的滑動變阻器R1 D 最大阻值為999 9 的電阻箱R2 E 最大阻值為9999 的電阻箱R3 F 電源E 電動勢約9V G 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 將電壓表量程擴(kuò)大為6V 應(yīng)在電壓表上 填 串聯(lián) 或 并聯(lián) 填 R2 或 R3 如圖 甲所示的儀器已部分連接 為了能正常進(jìn)行測量并盡可能減少誤差 請將其他部分用實線連接起來 串聯(lián) R3 答案 如圖所示 該小組改裝電壓表后 未改表盤刻度值 電路連接好后進(jìn)行測量 得到多組數(shù)據(jù) 根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出電壓表讀數(shù)與電流表讀數(shù)關(guān)系圖如圖 乙所示 則待測電阻的阻值Rx 750 類題演練2 2018 山東省青島市高三下學(xué)期模擬 某實驗小組在測量金屬圓柱體的電阻率的實驗中 先用螺旋測微器測量圓柱體直徑 再用伏安法測量圓柱體的電阻 已知圓柱體的電阻大約為300 1 用螺旋測微器測量其直徑時的刻度位置如圖所示 由圖可知其直徑為 mm 4 698 4 700 在用伏安法測定圓柱體的電阻時 除被測金屬圓柱體外 還有如下供選擇的實驗器材 A 電流表A1 量程為20mA 內(nèi)阻約為10 B 電流表A2 量程為5mA 內(nèi)阻r 20 C 電壓表V 量程為3V 內(nèi)阻RV約為4k D 定值電阻R1 10 E 定值電阻R2 20 F 滑動變阻器R3 0 20 G 滑動變阻器R4 0 300 H 直流電源E 電動勢為6V 內(nèi)阻很小 I 開關(guān)S一個 導(dǎo)線若干 2 為使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確 減少誤差 實驗中要求電表偏轉(zhuǎn)至少半偏以上 要完成實驗 除了待測圓柱體 電壓表 C 直流電源 H 開關(guān)導(dǎo)線 I 以外 還需要的器材是 填寫器材前的字母編號 3 請在答題卡的規(guī)定位置畫出實驗電路圖 答案 如圖所示 BEF 4 若電壓表 電流表示數(shù)分別為U I 用題中所給符號寫出待測圓柱體的電阻表達(dá)式Rx 解析 1 由圖示螺旋測微器可知 固定刻度是4 5mm 可動刻度是19 8 0 01mm 0 198mm 螺旋測微器的示數(shù) 即金屬絲直接d 4 5mm 0 198mm 4 698mm 1 電源電動勢和內(nèi)電阻的測量方法 熱點三以測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的實驗 2 對實驗的兩點說明 1 任何一種實驗方法 一定要緊扣閉合電路歐姆定律E U Ir 其中最關(guān)鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I 2 利用圖象得出電動勢和內(nèi)阻是常見的方法 對于不同的電路設(shè)計 在作圖象時都要畫出傾斜直線 即得到有關(guān)電動勢和內(nèi)阻的一次函數(shù)關(guān)系 再利用圖象中的斜率與截距求解 2018 安徽省蕪湖市高三下學(xué)期模擬 多用電表中使用的電池除了一節(jié)1 5伏的干電池外 還有一塊方形的電池 層疊電池 如甲圖所示 標(biāo)稱電動勢為9V 某同學(xué)想要測量該電池實際的電動勢和內(nèi)阻 實驗室向其提供了以下器材 典例3 A 待測方形的電池B 電壓表 量程為3V 內(nèi)阻約為4K C 電流表 量程為0 6A 內(nèi)阻為1 5 D 電流表 量程為3A 內(nèi)阻為1 0 E 電阻箱 阻值范圍0 9999 9 F 電阻箱 阻值范圍0 99999 9 G 滑動變阻器 阻值為0 20 額定電流為3A H 滑動變阻器 阻值為0 20K 額定電流為0 6A I 開關(guān) 導(dǎo)線若干 1 該同學(xué)根據(jù)現(xiàn)有的實驗器材 設(shè)計了如乙圖所示的電路圖 根據(jù)此電路圖 為完成該實驗 電流表應(yīng)選 電阻箱應(yīng)選 滑動變阻器應(yīng)選 用器材前字母表示 2 實驗需要把電壓表量程擴(kuò)大為9V 該同學(xué)按圖乙連接好實驗器材 檢查電路無誤后 將R1滑片移到最左端 將電阻R2調(diào)為0 斷開K3 閉合K1 將K2接a 適當(dāng)移動R1 電壓表示數(shù)為2 70V 保持R1位置不變 改變R2阻值 當(dāng)電壓表示數(shù)為 V時 完成擴(kuò)大量程 斷開K1 3 保持電阻箱R2阻值不變 開關(guān)K2接b 閉合K3 K1 從左到右調(diào)節(jié)R1 測出多組U I 并作出U I圖線如圖丙所示 由圖得該電池的電動勢為 V 內(nèi)電阻為 D E G 0 90 9 3 2 0 類題演練3 2018 高三下學(xué)期最新信息卷 某同學(xué)設(shè)計如圖所示的電路測電源的電動勢和內(nèi)阻 圖中兩個電流表相同 定值電阻阻值為R0 1 電路中R0的作用為 保護(hù)電路元件 或保護(hù)電路 2 閉合開關(guān)S1之前 先將電阻箱接入電路的阻值調(diào)到 填 最大 或 最小 閉合開關(guān)S1 再閉合開關(guān)S2 調(diào)節(jié)電阻箱的阻值 使電流表A2的指針偏轉(zhuǎn)較大 接近滿偏 讀出電流值I0 讀出這時電阻箱的阻值R1 斷開開關(guān)S2 調(diào)節(jié)電阻箱的阻值 使電流表A2的示數(shù)再次為I0 讀出這時電阻箱的阻值R2 則電流表A1的阻值為 最大 R1 R2 3 閉合開關(guān)S3 依次調(diào) 填 大 或 小 電阻箱的阻值 記錄每次調(diào)節(jié)后電阻箱的阻值R 并記錄每次調(diào)節(jié)后電流表A1的示數(shù)I 根據(jù)記錄的R I 作出IR I圖象 則圖象可能是 大 D 1 電學(xué)創(chuàng)新實驗的常用方法 1 轉(zhuǎn)換法 將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成可以 或易于 測量的物理量進(jìn)行測量 然后再反求待測物理量的值 這種方法叫轉(zhuǎn)換測量法 簡稱轉(zhuǎn)換法 如在測量金屬絲電阻率的實驗中 雖然無法直接測量電阻率 但可通過測量金屬絲的長度和直徑 并將金屬絲接人電路測出其電阻 然后再計算出它的電阻率 2 替代法 用一個標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測量 通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量 使整個測量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài) 則被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量 熱點四電學(xué)創(chuàng)新類實驗 3 控制變量法 研究一個物理量與其他幾個物理量的關(guān)系時 要使其中的一個或幾個物理量不變 分別研究這個物理量與其他各物理量的關(guān)系 然后再歸納總結(jié) 如探究電阻的決定因素實驗 2 電學(xué)設(shè)計實驗的基本規(guī)律 1 在解決設(shè)計型實驗時 要注意條件的充分利用 如對于給定確切阻值的電壓表和電流表 電壓表可當(dāng)作電流表使用 電流表也可當(dāng)作電壓表使用 利用這一特點 可以拓展伏安法測電阻的方法 如伏伏法 安安法等 2 對一些特殊電阻的測量 如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量 電路設(shè)計有其特殊性 即首先要注意到其自身量程對電路的影響 其次要充分利用其 自報電流或自報電壓 的功能 因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表 測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表 2018 江西省重點中學(xué)高三下學(xué)期聯(lián)考 如圖所示 該電路在測量電源電動勢和內(nèi)阻的同時也能完成對未知電阻Rx的測量 實驗室提供的器材如下 A 待測電阻Rx 約9 B 待測電源C 電阻箱 0 99 9 D 電壓表V1 量程6V 可以視為理想電表 E 電壓表V2 量程3V 內(nèi)阻約4k 典例4 8 0 偏小 A 0 43 3 4 類題演練4 2018 寧夏石嘴山市高三下學(xué)期模擬 學(xué)習(xí)小組正在進(jìn)行 測量某金屬導(dǎo)體電阻率 的實驗 取該金屬制成的一個 圓柱形 導(dǎo)體 用游標(biāo)卡尺測量其長度L 用螺旋測微器測量其直徑d 如圖所示 1 請讀出長度L和直徑d L mm d mm 2 設(shè) 圓柱形 導(dǎo)體的電阻為Rx 接入如圖所示的電路中 請將以下實驗步驟補(bǔ)充完整 第一步 閉合開關(guān)S前先將滑動變阻器R的滑動頭P滑到最 端 填 左 或 右 第二步 調(diào)節(jié)電阻箱R2 使其處于某一適當(dāng)值 第三步 閉合開關(guān)S 移動滑動頭 使電流計G有適當(dāng)?shù)淖x數(shù) 第四步 調(diào)節(jié)R2 第五步 讀出R2 可得 Rx 用R1 R2 R3表示 第六步 用d L R1 R2 R3表示電阻率 104 00 2 150 右 使電流計G的電流為零