第16講電學(xué)實(shí)驗(yàn)主干體系知識(shí)核心再現(xiàn)及學(xué)科素養(yǎng)分壓式電路與限流式電路的區(qū)分與選擇1.控制電路的比較比較項(xiàng)目限流式接法分壓式接法電路電壓調(diào)節(jié)的范圍(不計(jì)內(nèi)阻時(shí))EE0E電能損耗節(jié)能耗能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式：要求待測(cè)電路的U、I從0變化；R滑Rx；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).1(2018全國(guó)卷，23)某實(shí)驗(yàn)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(shí)的阻值)為900.0 ；電源E(6 V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表V(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.圖(a)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(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(a)中R1的滑片應(yīng)移動(dòng)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(diǎn)，并作出R2t曲線圖(b)圖(c)(3)由圖(b)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(c)所示，該讀數(shù)為_(kāi)，則手心溫度為_(kāi).解析(1)閉合開(kāi)關(guān)S1前，應(yīng)讓滑片移動(dòng)到b端，使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大(3)由圖象可知t44.0 時(shí)，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 .答案(1)b(2)如圖所示(3)450(4)620.033.02(2018全國(guó)卷，22)某同學(xué)組裝一個(gè)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(2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1_，R2_.(保留到個(gè)位)解析(1)如圖所示(2)接a時(shí)改裝成量程為1 mA的電流表，有IgRg(IIg)R1解得R1100 接b時(shí)改裝成量程為3 V的電壓表，有UIgRgIR2解得R22 910.答案(1)見(jiàn)解析(2)1002 9103(2018全國(guó)卷，23)一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測(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(2)將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端置于適當(dāng)?shù)奈恢茫]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))命題點(diǎn)部分電路歐姆定律，串聯(lián)電路的特點(diǎn)解析(1)根據(jù)原理圖，沿電流的流向依次連接先將E、R、S1連接起來(lái)，組成閉合回路將R0、Rx與R連接起來(lái)將 、S2與Rx連接起來(lái)(4)由于 為理想電壓表，故S2接1、或接2時(shí)流過(guò)R0、Rx的電流相等根據(jù)部分電路歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)得解得RxR0(6)將各次的代入RxR0得Rx148.8 Rx248.6 Rx347.8 Rx448.0Rx547.8 然后求平均值，即Rx48.2 .答案(1)實(shí)物連線如圖(4)R0(6)48.2考情分析電學(xué)實(shí)驗(yàn)題在高考試題中每年都出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)原理、儀器的選擇、電路的分析是高考的重點(diǎn)在2019年的備考過(guò)程中要：(1)掌握基本儀器的原理和使用(2)掌握基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?shí)驗(yàn)思想，如伏安法測(cè)電阻，電流表的內(nèi)、外接法及滑動(dòng)變阻器的連接方式(3)掌握處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本方法，如圖象法、平均值法等涉及電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)、電路故障分析的實(shí)物圖的連接是2019年命題的重點(diǎn)高頻考點(diǎn)一電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)和使用備考策略1電流表和電壓表量程精確度讀數(shù)規(guī)則電流表03 A0.1 A與刻度尺一樣，采用估讀，讀數(shù)規(guī)則較簡(jiǎn)單，只需要精確值后加一估讀數(shù)即可電壓表03 V0.1 V電流表00.6 A0.02 A估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀電壓表015 V0.5 V估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀2.多用電表使用的幾個(gè)注意事項(xiàng)(1)電流的流向：由于使用多用電表時(shí)不管測(cè)量什么，電流都要從電表的“”插孔(紅表筆)流入，從“”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時(shí)，多用電表內(nèi)部電池的正極接的黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆(2)要區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”：“機(jī)械零點(diǎn)”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，用表盤下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整；“歐姆零點(diǎn)”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整(3)測(cè)電阻時(shí)每變換一次擋位，都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零(4)選倍率：測(cè)量前應(yīng)根據(jù)估計(jì)阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷挥捎跉W姆擋的刻度不均勻，使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都有較大誤差，通常只使用表盤中間的一段刻度范圍(5)測(cè)電阻時(shí)要將電阻與其他元件斷開(kāi)，不要用手同時(shí)接觸多用電表的兩支表筆(6)多用電表使用完畢應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋至“OFF”擋或交流電壓最高擋題組突破11. (2018江西南昌市NCS0607摸底調(diào)研)一多用電表的簡(jiǎn)化電路圖如圖甲所示已知表頭內(nèi)阻為400 ，滿偏電流為2 mA；電池E1.5 V，E15 V.(1)若R11 ，R299 ，當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于2時(shí)，多用電表測(cè)量的是_(選填“電流”、“電壓”或“電阻”)，其測(cè)量的最大值(量程)為_(kāi)(2)在(1)的條件下，若R50.92103，R69103，當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于6時(shí)，多用電表測(cè)量的是_(選填“電流”、“電壓”或“電阻”)，其測(cè)量的最大值(量程)為_(kāi)(3)在(1)的條件下，當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于3時(shí)，多用電表測(cè)量的是_(選填“電流”、“電壓”或“電阻”)現(xiàn)要測(cè)量一個(gè)一千多歐的電阻，應(yīng)當(dāng)把選擇開(kāi)關(guān)置于_(選填“1”、“2”、“3”、“4”、“5”或“6”)，正確測(cè)量時(shí)多用電表指針如圖乙所示，則所測(cè)電阻的阻值為_(kāi).解析(1)結(jié)合題圖甲可知，多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于2時(shí)，R1、R2串聯(lián)后與表頭并聯(lián)，此時(shí)多用電表測(cè)量的是電流，量程為2 mA10 mA.(2)當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于6時(shí)，多用電表測(cè)量的是電壓，此時(shí)表頭與R1、R2可視為一個(gè)新表頭(滿偏電流為10 mA，內(nèi)阻為80 )，量程為10 mA(809209 000)100 V(3)當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于3時(shí)，多用電表內(nèi)含電池，測(cè)量的是電阻，由第(2)問(wèn)分析可知，此時(shí)新表頭的滿偏電流為10 mA，內(nèi)阻為80 ，若測(cè)量一個(gè)一千多歐的電阻，由閉合電路歐姆定律可知電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)選15 V題圖乙中指針位于表盤刻度中心，此時(shí)所測(cè)電阻阻值等于多用電表的內(nèi)阻，滿偏電流為10 mA，電壓為15 V，故多用電表的內(nèi)阻即所測(cè)電阻的阻值為1 500 .答案(1)電流10 mA(2)電壓100 V(3)電阻41 50012.(2018衡中同卷、押題卷(一)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中組裝了一個(gè)歐姆表，內(nèi)部電路如圖所示已知該同學(xué)選用的電源的電動(dòng)勢(shì)E1.5 V，內(nèi)阻r2 ，電流計(jì)滿偏電流Ig300 A，內(nèi)阻rg250 ，可選用的滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)，最大阻值分別為R1999 ，R29 999 .(1)該同學(xué)應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器為_(kāi)(選填“R1”或“R2”)(2)正確進(jìn)行機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零后，該同學(xué)進(jìn)行電阻的測(cè)量，則A、B間所接的待測(cè)電阻Rx與電流計(jì)示數(shù)I間應(yīng)滿足的關(guān)系為Rx_(用題中字母表示)(3)若測(cè)量某電阻R0時(shí)，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的處，則R0_.(4)若將一個(gè)阻值25 的定值電阻與電流計(jì)并聯(lián)，則改裝后歐姆表的倍率將會(huì)變_(選填“大”或“小”)(5)若該同學(xué)組裝的歐姆表由于長(zhǎng)時(shí)間不用，電源電動(dòng)勢(shì)減小，內(nèi)阻增大，使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該歐姆表依然可以進(jìn)行歐姆調(diào)零，但其測(cè)量的結(jié)果比真實(shí)值_(選填“大”或“小”)解析(1)歐姆調(diào)零時(shí)應(yīng)滿足Ig，解得R內(nèi)5 000 ，滑動(dòng)變阻器需調(diào)至R(5 0002250)4 748 ，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2.(2)測(cè)R2時(shí)由閉合電路歐姆定律得I，待測(cè)電阻Rx.(3)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的處，由閉合電路歐姆定律可知，解得R010 000 .(4)將定值電阻與電流計(jì)并聯(lián)后，在歐姆調(diào)零過(guò)程中，要使電流計(jì)滿偏，回路中干路電流應(yīng)為電流計(jì)的滿偏電流的11倍，此時(shí)歐姆表內(nèi)阻為之前內(nèi)阻的，倍率變小(5)電動(dòng)勢(shì)減小后，歐姆表進(jìn)行歐姆調(diào)零時(shí)，內(nèi)阻R內(nèi)變小，用歐姆表測(cè)電阻時(shí)，電流I，因此內(nèi)阻減小時(shí)，通過(guò)電流計(jì)的電流偏小，指針偏左，測(cè)得的電阻值偏大答案(1)R2(2)(3)10 000 (4)小(5)大13.某同學(xué)在測(cè)量一只小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，連接了如圖甲所示的實(shí)物電路圖閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表的示數(shù)為零(1)他借助多用電表檢查小燈泡，先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，把多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋到歐姆擋的“1”擋，再進(jìn)行_調(diào)零；然后將紅、黑表筆分別接觸、接線柱，多用電表的表盤恰好如圖乙所示，說(shuō)明小燈泡正常，此時(shí)的電阻為_(kāi).(2)他將多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋于某直流電壓擋，將紅、黑表筆分別接觸、接線柱；閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)約等于電源電動(dòng)勢(shì)，說(shuō)明、接線柱間的導(dǎo)線出現(xiàn)了_(選填“斷路”或“短路”)(3)故障排除后，為了使電流表的示數(shù)從零開(kāi)始，要在_(選填“、”或“、”)接線柱間再連接一根導(dǎo)線，并在閉合開(kāi)關(guān)前把滑動(dòng)變阻器的滑片置于最_(選填“左”和“右”)端解析(1)根據(jù)歐姆表的使用方法可知，每次選完擋后應(yīng)重新進(jìn)行歐姆調(diào)零；歐姆表的計(jì)數(shù)為R6.01 6.0 .(2)將紅、黑表筆分別接觸、接線柱，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)約等于電源電動(dòng)勢(shì)，說(shuō)明、接線柱間的導(dǎo)線出現(xiàn)了斷路(3)為使電流表的示數(shù)從零開(kāi)始，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，所以應(yīng)在、接線柱間再連接一根導(dǎo)線；閉合開(kāi)關(guān)前應(yīng)將滑片置于輸出電壓最小的最左端答案(1)歐姆6(或6.0)(2)斷路(3)、左歸納反思多用電表使用“五步”法1選倍率：一般要選擇比被測(cè)電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)的倍率，如估計(jì)值為200 ，就應(yīng)該選“10”的倍率2進(jìn)行歐姆調(diào)零3將紅、黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量4將指針示數(shù)乘以倍率，得測(cè)量值5測(cè)量結(jié)束后，將選擇開(kāi)關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋特別注意：用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太大)，應(yīng)該適當(dāng)增大倍率重新調(diào)零后再測(cè)量；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太小)，應(yīng)該適當(dāng)減小倍率重新調(diào)零后再測(cè)量高頻考點(diǎn)二以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)(包含電表的改裝)備考策略1電學(xué)儀器和電路的選擇原則安全、準(zhǔn)確、方便(1)電源的選擇：一般可以根據(jù)待測(cè)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(dòng)勢(shì)或待測(cè)元件的額定電壓選擇電壓表，再估算待測(cè)電流的最大值選擇電流表注意測(cè)量時(shí)要使電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大.電流表內(nèi)接法電流表外接法電路誤差來(lái)源電流表的分壓電壓表的分流測(cè)量結(jié)果R測(cè)RxRA，偏大R測(cè)，偏小適用條件RxRA(測(cè)大電阻) 或RA已知RVRx(測(cè)小電阻) 或RV已知“3用電表”如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測(cè)電流，也可以測(cè)電壓，還要以作為定值電阻來(lái)用，即“一表3用”(3)變阻器的選擇：在安全條件下，分壓電路選最大阻值較小、額定電流較大的，限流電路選最大值與待測(cè)電阻差不多的.分壓電路限流電路電路電壓調(diào)節(jié)范圍0UEEUE要求待測(cè)電壓或電流從0開(kāi)始變化時(shí)，必須選擇分壓電路；要求測(cè)量精確度高(或多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)區(qū)分度大)時(shí)，應(yīng)選擇分壓電路；雖然沒(méi)有明確的要求，但滑動(dòng)變阻器的總電阻比待測(cè)電阻阻值小很多時(shí)，應(yīng)選擇分壓電路；其他情況優(yōu)先選擇限流電路(節(jié)能).2.最常用的電阻測(cè)量方法伏安法及其變式(1)“伏安法”，有電壓表、電流表且電表量程恰當(dāng)時(shí)選擇“伏安法”(2)“伏伏法”，電流表不能用或沒(méi)有電流表的情況下，若知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當(dāng)作電流表使用，即選擇“伏伏法”(3)“安安法”，電壓表不能用或沒(méi)有電壓表的情形下，若知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當(dāng)作電壓表使用，即選擇“安安法”(4)“伏安加R法”，在運(yùn)用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護(hù)電阻的方法就應(yīng)運(yùn)而生，“伏安加R法”又叫做“加保護(hù)電阻法”3最精確的電阻測(cè)量方法等效替代法電流等效替代電壓等效替代4.最專一的電表內(nèi)阻測(cè)量方法半偏法(1)用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻，如圖所示，電阻箱應(yīng)和電流表并聯(lián)，然后與大電阻滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，R測(cè)<R真(2)若測(cè)電壓表內(nèi)阻，如圖所示，電阻箱應(yīng)和電壓表串聯(lián)，然后與小電阻滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，R測(cè)>R真5最獨(dú)特的電阻測(cè)量方法電橋法電路如圖所示，實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電阻箱R3，當(dāng)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等時(shí)，R1和R3兩端的電壓相等，設(shè)為U1，同時(shí)R2和Rx兩端的電壓也相等，設(shè)為U2.根據(jù)歐姆定律有：，.由以上兩式解得：R1RxR2R3，這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件可求出被測(cè)電阻Rx的阻值命題視角考向1伏安法測(cè)電阻例1(2018湖北省武漢市高三下學(xué)期五月理綜訓(xùn)練)用伏安法測(cè)電阻，不論是電流表內(nèi)接法，還是電流表外接法，都有系統(tǒng)誤差(1)如圖(a)所示，如果電壓表和電流表的讀數(shù)分別為UV和IA，待測(cè)電阻的測(cè)量值_真實(shí)值(填“大于”、“等于”或“小于”)；如果已知電壓表的內(nèi)阻為RV，則待測(cè)電阻的阻值Rx_.(2)由于電壓表的內(nèi)阻未知，小明設(shè)計(jì)了如(b)所示的電路測(cè)量待測(cè)電阻具體步驟如下：閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電流計(jì)的讀數(shù)為零；記錄電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I；待測(cè)電阻的阻值Rx_.(3)小華設(shè)計(jì)了圖(c)所示的電路測(cè)量待測(cè)電阻具體步驟如下：斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1、R2，使電流表A1的讀數(shù)恰好為電流表A2的讀數(shù)的一半；閉合S1，并保持滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)觸頭位置不變，記錄電壓表的讀數(shù)“U”和電流表A1的讀數(shù)I；待測(cè)電阻的阻值Rx_.解析(1)a圖為電流表外接，由于電壓表的分流作用，Rx中的電流小于電流表的示數(shù)，所以待測(cè)電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值，由部分電路歐姆定律可知，Rx；(2)由于電流計(jì)的示數(shù)為零，說(shuō)明b、a兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零，由歐姆定律可知，Rx；(3)開(kāi)關(guān)S1，S2從斷開(kāi)到閉合可知，流過(guò)待測(cè)電阻的電流為I，電壓為U，所以Rx.答案(1)小于(2)(3)(4)考向2測(cè)電流表的內(nèi)阻例2(2018山東省青島市高三統(tǒng)一質(zhì)檢)某同學(xué)用甲所示電路測(cè)量電流表G1的內(nèi)阻r1.供選擇的儀器如下：待測(cè)電流表G1(05 mA，內(nèi)阻約200 )；電流表G2(010 mA，內(nèi)阻約100 )；定值電阻R1(100 )；定值電阻R2(200 )；滑動(dòng)變阻器R3(01000 )；滑動(dòng)變阻器R4(0400 )；電源E(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻可不計(jì))；開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中要求電流表G1能達(dá)到滿偏，則定值電阻應(yīng)選_(填“R1”或“R2”)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填“R3”或“R4”)，按照電路圖，閉合開(kāi)關(guān)S前應(yīng)將滑動(dòng)觸頭移至_端(填“a”或“b”)(2)在圖乙所示實(shí)物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)根據(jù)圖中甲電路完成剩余部分的連接_(3)實(shí)驗(yàn)步驟如下：按電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移至一端；閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置，記錄G1、G2的讀數(shù)I1、I2；多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，記錄相應(yīng)的G1、G2的讀數(shù)I1、I2；以I1為縱坐標(biāo)，I2為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖丙所示若圖中直線的斜率為k，請(qǐng)用題中所給符合寫出待測(cè)電流表內(nèi)阻的表達(dá)式r1_.解析(1)因?yàn)殡娏鞅鞧2的量程是待測(cè)電流表G1的2倍，所以定值電阻和待測(cè)電流表內(nèi)阻接近，定值電阻應(yīng)選R2；滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R3；為保證電路安全，應(yīng)將滑動(dòng)觸頭移至a端，使電路中的起始電流最小(2)據(jù)電路圖連實(shí)物如圖：(3)根據(jù)電流關(guān)系可得：I2I1，又k，解得：r1R2.答案(1)R2R3a(2)如圖(3)R2考向3電表的改裝例3(2018湖北省武昌區(qū)高三五月調(diào)研考試)一位同學(xué)想將一個(gè)量程2.5 mA左右(有清晰刻度但沒(méi)有示數(shù))、內(nèi)電阻在90 120 之間的電流表G改裝成一個(gè)量程為030 V的伏特表，可以使用的實(shí)驗(yàn)器材如下：A電源(電動(dòng)勢(shì)約4.5 V，內(nèi)電阻小于1 )B標(biāo)準(zhǔn)電流表A(量程為010 mA，內(nèi)電阻約為50 )C電阻箱(阻值范圍09.9 )D電阻箱(阻值范圍0999.9 )E滑動(dòng)變阻器(阻值為01 k)F滑動(dòng)變阻器(阻值為020 )G電鍵S和導(dǎo)線若干甲為了正確改裝，用如圖甲的電路來(lái)測(cè)量出電流表G的量程和內(nèi)電阻，該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為：(1)將選好的實(shí)驗(yàn)儀器按圖甲所示電路連接，電阻箱R1應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器R2應(yīng)選_(用儀器前的字母序號(hào)表示)；(2)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至滑動(dòng)變阻器的接近右端處，將電阻箱R1阻值調(diào)至最大，閉合電鍵S；接著交替移動(dòng)滑片P和調(diào)節(jié)電阻箱R1直至電流表G滿偏且標(biāo)準(zhǔn)電流表A有一個(gè)合適的讀數(shù)，記錄此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電流表A的示數(shù)I電阻箱的阻值R1(3)向左移動(dòng)滑片P至滑動(dòng)變阻器的另一位置，再次調(diào)節(jié)電阻箱R1直到電流表G滿偏，記錄此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電流表A的示數(shù)，和電阻箱的阻值R(4)重復(fù)步驟(3)35次；(5)該同學(xué)將實(shí)驗(yàn)中記錄的各組標(biāo)準(zhǔn)電流表A的示數(shù)I和電阻箱的阻值R的數(shù)據(jù)在I圖中正確地描好點(diǎn)(如圖乙)，請(qǐng)你在圖中完I圖線_乙(6)根據(jù)圖線可以求得電流表G的量程為_(kāi)A，內(nèi)電阻為_(kāi).將電流表G與一個(gè)阻值為_(kāi)的電阻串聯(lián)就可以組成量程為030V的伏特表解析(1)電阻箱應(yīng)該選擇與待測(cè)電流表阻值相當(dāng)?shù)腄；電流中的總電流不超過(guò)10 mA，則電路總電阻R4500 ，則滑動(dòng)變阻器選擇E；(2)圖像如圖；乙由歐姆定律可知：(IIg)RIgrg，即IIgrgIg；由圖形可知：Ig2103A；Igrg0.2，則rg100；將電流表G與一個(gè)阻值為Rrg10014900 的電阻串聯(lián)就可以組成量程為030 V的伏特表答案(1)D(2)E(3)(4)02103(5)100(6)14900歸納反思電學(xué)實(shí)驗(yàn)的“3要求4注意”1器材選取3要求(1)根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表(2)根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流不能超過(guò)它的額定值對(duì)高阻值的變阻器，如果滑片稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用(3)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來(lái)選擇儀器對(duì)于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇3連接實(shí)物圖4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)電路高頻考點(diǎn)三以測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為核心的實(shí)驗(yàn)備考策略測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)是高中物理實(shí)驗(yàn)中的重要實(shí)驗(yàn)之一，這個(gè)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)原理)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，對(duì)考生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力要求較高1測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的三種方法方法原理圖數(shù)據(jù)處理用電壓表、電流表和可變電阻(如滑動(dòng)變阻器)測(cè)量測(cè)出兩組U、I值，根據(jù)EUIr，通過(guò)計(jì)算或利用圖象法處理數(shù)據(jù)用電流表、電阻箱測(cè)量測(cè)出兩組I、R值，根據(jù)EI(Rr)通過(guò)計(jì)算或利用圖象法處理數(shù)據(jù)用電壓表、電阻箱測(cè)量測(cè)出兩組U、R值，根據(jù)EUr，通過(guò)計(jì)算或利用圖象法處理數(shù)據(jù)2.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： 題組突破31.(2018湖北八校聯(lián)考)某物理研究小組嘗試?yán)脠D甲所示電路測(cè)量一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5 V，內(nèi)阻約幾歐姆)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻其中：電流表A(量程IA20 mA，內(nèi)阻RA10 )、電阻箱R(99.99 ，額定電流1 A)、定值電阻R0(R05 )閉合開(kāi)關(guān)S，改變電阻箱的阻值R，讀出對(duì)應(yīng)的電流表的讀數(shù)I.然后再把相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成和，填入如下表格中.數(shù)據(jù)組1234567(1021)2.53.34.05.06.78.310.0(A1)15.516.016.417.018.019.020.0回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)把第4組數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充在圖中，并畫(huà)出的圖線(2)根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_.(保留2位有效數(shù)字)解析(1)根據(jù)描點(diǎn)法將第四組數(shù)據(jù)畫(huà)在圖中，并用直線將各點(diǎn)相連，如圖所示(2)由閉合電路歐姆定律可知：RAR0R115 ，R并，IR1R并，可得，則可知：b，kr，解得E1.5 V，r6.0 .答案(1)見(jiàn)解析(2)1.56.032.(2018全國(guó)卷理科綜合)要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，有以下器材：干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)均為1.5 V)電阻箱(0999.9 )電壓表(015 V)電流表G(03 mA，內(nèi)阻r1200 )定值電阻R0(阻值為600 )開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干(1)要求較為準(zhǔn)確地測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，應(yīng)選擇_電路(2)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將圖1中實(shí)驗(yàn)器材按實(shí)際需要連接(3)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組電阻箱的阻值和電流表示數(shù)，求得與的數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)趫D2所示的縱坐標(biāo)為、橫坐標(biāo)為的坐標(biāo)系中作出圖象，并由圖線求得電池電動(dòng)勢(shì)E_，內(nèi)阻r_.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(A1)1 2001 050930800660520(1)0.6250.5000.3750.2500.1250.025(4)實(shí)驗(yàn)中計(jì)算得到的電動(dòng)勢(shì)比真實(shí)值_(選填“偏大”、“不變”或“偏小”)解析干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，電壓表量程過(guò)大，因此選乙電路，實(shí)物連線如圖a所示令R0r1RG，用R表示電阻箱的阻值，實(shí)驗(yàn)中路端電壓UIRG，U，得，圖線的縱截距為，斜率為，代入數(shù)據(jù)解得E1.54 V，r2.09 ；實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確外電阻為改裝后電壓表與電阻箱的并聯(lián)值，設(shè)其電阻為R并，準(zhǔn)確外電阻應(yīng)為R并<RG，則的準(zhǔn)確值為，設(shè)圖線的斜率為b，則電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值為E真，電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算值為E計(jì)，電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算值比真實(shí)值大答案(1)乙(2)如圖a所示(3)如圖b所示1.54 V2.09 (4)偏大高頻考點(diǎn)四電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)備考策略對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，要注意以下問(wèn)題1在解決設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意條件的充分利用，如對(duì)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(diǎn)，可以拓展伏安法測(cè)電阻的方法，如伏伏法、安安法等2對(duì)一些特殊電阻的測(cè)量，如電流表或電壓表內(nèi)阻的測(cè)量，電路設(shè)計(jì)有其特殊性，即首先要注意到其自身量程對(duì)電路的影響，其次要充分利用其“自報(bào)電流或自報(bào)電壓”的功能，因此在測(cè)電壓表內(nèi)阻時(shí)無(wú)需另并聯(lián)電壓表，測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)無(wú)需再串聯(lián)電流表命題視角考向1實(shí)驗(yàn)原理的拓展與創(chuàng)新電學(xué)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)常用的方法有：1轉(zhuǎn)換法：將不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換成可以(或易于)測(cè)量的物理量進(jìn)行測(cè)量，然后再反求待測(cè)物理量的量值，這種方法叫轉(zhuǎn)換測(cè)量法(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換法)如在測(cè)量金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中，雖然無(wú)法直接測(cè)量電阻率，但通過(guò)測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度和直徑，并將金屬絲接入電路測(cè)出其電阻，然后再計(jì)算出它的電阻率2替代法：用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測(cè)量，通過(guò)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài)，則被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量3控制變量法：研究一個(gè)物理量與其他幾個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，要使其中一個(gè)或幾個(gè)物理量不變，分別研究這個(gè)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(shí)驗(yàn)例4(2018高考物理全真模擬二)某同學(xué)利用如圖所示的電路可以測(cè)量多個(gè)物理量實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：兩個(gè)相同的待測(cè)電源(內(nèi)阻r1 )，電阻箱R1(最大阻值為999.9 )，電阻箱R2(最大阻值為999.9 )，電壓表V(內(nèi)阻約為2 k)，電流表A(內(nèi)阻約為2 )，靈敏電流計(jì)G，兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1、S2.主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：按圖連接好電路，調(diào)節(jié)電阻箱R1和R2至最大，閉合開(kāi)關(guān)S1和S2，再反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2，使電流計(jì)G的示數(shù)為0，讀出電流表A、電壓表V、電阻箱R1、電阻箱R2的示數(shù)分別為I1、U1、r1、r2；反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱R1和R2(與中的電阻值不同)，使電流計(jì)G的示數(shù)為0，讀出電流表A、電壓表V的示數(shù)分別為I2、U2.回答下列問(wèn)題：(1)電流計(jì)G的示數(shù)為0時(shí)，電路中A和B兩點(diǎn)的電勢(shì)A和B的關(guān)系為_(kāi)；(2)電壓表的內(nèi)阻為_(kāi)，電流表的內(nèi)阻為_(kāi)；(3)電源的電動(dòng)勢(shì)E為_(kāi)，內(nèi)阻r為_(kāi)解析由本電路的連接特點(diǎn)可知左右兩個(gè)電源間的路端電壓相等，干路電流相同根據(jù)部分電路歐姆定律可分別求解電壓表與電流表的內(nèi)阻；在不同狀態(tài)下數(shù)據(jù)采集，根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.(1)電流計(jì)G的示數(shù)為0時(shí)，由歐姆定律知，G的電壓為零，說(shuō)明A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等(2)由于電流計(jì)G的示數(shù)為0，在步驟1中，通過(guò)電壓表的電流IVI1，電壓表的內(nèi)阻為RV；左右兩個(gè)電源兩極間的電壓相等，U1I1(r2RA)，得電流表內(nèi)阻為RAr2.(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得EU1I1r，EU2I2r，解得E，r答案(1)AB(2)RVRAr2(3)Er考向2實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換一般電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新有兩方面：1引用新的器件，如二極管、感光材料、熱敏電阻等與實(shí)際生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的常見(jiàn)器件，要求學(xué)生多關(guān)注一些生活中的傳感器2改變器材的使用方法，電源進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)、把電壓表當(dāng)電流表或者改裝電壓表等例5(2018肇慶檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲的電路，其中RT為熱敏電阻，電壓表量程為3 V，內(nèi)阻RV約為10 k，電流表量程為0.5 A，內(nèi)阻RA約為幾歐，R為電阻箱(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)該實(shí)驗(yàn)小組首先利用該電路進(jìn)行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下電壓表的示數(shù)U1、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R中，在IU坐標(biāo)系中，將各組U1、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示為了完成該實(shí)驗(yàn)，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在_(選填“a”或“b”)點(diǎn)(2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析計(jì)算可得外電路的電壓U2的計(jì)算式為_(kāi)(用U1、I、R和RA表示)(3)實(shí)驗(yàn)小組利用(2)中的公式，計(jì)算出各組的U2，將U2和I的數(shù)據(jù)也描繪在IU坐標(biāo)系中，如圖乙中直線所示根據(jù)圖象分析可知：電源的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)電阻r_.(4)實(shí)驗(yàn)中查詢得到RA4.0 ，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到6 時(shí)，熱敏電阻消耗的電功率P_W.解析(1)利用伏安法測(cè)電阻，由圖象可知熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表電阻，所以采用電流表外接法；故導(dǎo)線c應(yīng)接在a點(diǎn)(2)根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可知；外電壓：U2U1I(RRA)(3)由U2EIr，故電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 V，內(nèi)電阻為r5.0 .(4)等效電源內(nèi)阻r0(5.04.06.0)15 ；在IU圖象中作等效電源的外電路伏安特性曲線U615I，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(2.5,0.24)所以熱敏電阻的電功率為0.60 W.答案(1)a(2)U2U1I(RRA)(3)6.05.0(4)0.60(0.580.62均可)例6(2017高考全國(guó)卷)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 A，內(nèi)阻大約為2 500 )的內(nèi)阻可使用的器材有：兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20 ，另一個(gè)阻值為2 000 )；電阻箱Rz(最大值為99 999.9 )；電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V)；單刀開(kāi)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：R1的阻值為_(kāi)(填“20”或“2 000”)為了保護(hù)微安表，開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的_端(填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近將電阻箱R2的阻值置于2 500.0 ，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的位置最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說(shuō)明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)_(填“相等”或“不相等”)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 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_(kāi)(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)根據(jù)原理圖(a)，將圖(b)中的實(shí)物連線如圖所示(2)滑動(dòng)變阻器R1在實(shí)驗(yàn)中為控制電路，且為分壓接法，應(yīng)選總阻值小的滑動(dòng)變阻器，故R1的阻值為20 .為了保護(hù)微安表，S1閉合時(shí)，微安表上的電壓為零，故開(kāi)始時(shí)應(yīng)將R1的滑片C滑到滑動(dòng)變阻器的左端接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，說(shuō)明S2閉合后，沒(méi)有電流流過(guò)S2，故B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于測(cè)量電路，即由Rz、 、R2、組成的電路的阻值很大，可認(rèn)為測(cè)量電路兩端的電壓不變，故 與Rz互換后通過(guò)R2、Rz和 的電流不變，電路如圖所示由于B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，對(duì)于圖甲，I1RAI2RI1Rz1I2R，即對(duì)于圖乙，I1Rz2I2RI1RAI2R，即所以所以RA2 550 .(3)提高測(cè)微安表內(nèi)阻的精度，可減小系統(tǒng)誤差，如調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程答案(1)見(jiàn)解析圖(2)20左相等2 550(3)調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程