電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題突破【考點(diǎn)定位】高考考綱中共涉及到這幾個實(shí)驗(yàn)，即測量金屬的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定電源的電動勢和內(nèi)阻、練習(xí)使用多用電表和傳感器的簡單使用，其中測量金屬的電阻率涉及到螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，描繪小燈泡伏安特性曲線涉及到電路的連接和電表的選擇，測定電源電動勢和內(nèi)阻涉及到閉合回路的歐姆定律以及多用表的使用，知識點(diǎn)較多，需要我們仔細(xì)梳理，認(rèn)真掌握?？键c(diǎn)一、測量金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)電壓表和電流測出電阻，測出金屬絲的長度和橫截面積就可以計(jì)算出電阻率。對于金屬絲的長度的測量多用到游標(biāo)卡尺；而橫截面積通過測量直徑來計(jì)算，直徑的測量經(jīng)常用到螺旋測微器。如上圖所示為游標(biāo)卡尺，主要有主尺和游標(biāo)尺兩部分組成，主尺一般以毫米為單位，而游標(biāo)尺有10分度，20分度和50分度的游標(biāo)尺，分度值分別為，和；讀數(shù)時分為兩部分，其一為游標(biāo)尺零刻度線左側(cè)對應(yīng)的主尺上面毫米的整數(shù)倍；其二為與主尺對齊的游標(biāo)尺第N條刻度線，N乘以精確度；二者之和即為最終讀數(shù)，單位為毫米。注意精確度，末尾的零不可以省去。上圖所示為螺旋測微器，又稱千分尺，其讀數(shù)有固定刻度和可動刻度兩部分構(gòu)成，讀數(shù)時先讀出固定刻度上面露出的的整數(shù)倍，再讀出刻度可動刻度上面與固定刻度對齊的刻度線乘以精確度，提醒大家注意，可動刻度線必須估讀到下一位；二者之和為最終讀數(shù)；由于最終讀數(shù)精確到千分之一毫米，所以又叫做千分尺?？键c(diǎn)二、描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)原理：通過滑動變阻器調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓和流過小燈泡的電流，記錄小燈泡兩端的電壓和電流表示數(shù)，最終描點(diǎn)連線，做出圖像。電流表的內(nèi)接和外接：電流表內(nèi)接法如下圖由于電流表和待測電阻串聯(lián)而分壓，導(dǎo)致電壓表測量的電壓不但包括待測電阻電壓而且包括電流表電壓，所以此種方法電流表準(zhǔn)確，電壓表偏大，導(dǎo)致測量的電阻偏大；對于測量大電阻時，由于電流表阻值較小，分壓少，誤差較小，所以一般測量大電阻用內(nèi)接法。歸納為：大內(nèi)偏大電流表外接法如下圖由于電壓表和待測電阻并聯(lián)而分流，導(dǎo)致電流表所測電流包括待測電阻和和電壓表的電流，此種方案所測電壓為準(zhǔn)確的，而電流偏大，所以導(dǎo)致測量的電子偏?。粚τ跍y量小電阻時，由于電壓表內(nèi)阻較大，分流少，誤差較小，所以一般測量小電阻用外接法，歸納為：小外偏小綜合考慮小燈泡電阻較小，所以選擇電流表外接法.電壓表和電流表量程選擇要注意考慮小燈泡的額定電壓和額定電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器過程一般不能超過額定電壓和額定電流。滑動變阻器的鏈接方式有分壓式和限流式上圖為限流式，滑動變阻器與待測電阻串聯(lián)，滑動變阻器右半部分被短路，滑片向右移動，電流變小，待測電阻電壓變小，但是電壓和電流最小都無法減小到0.上圖為分壓式，滑動變阻器左半部分與待測電阻并聯(lián)，后與滑動變阻器右半部分串聯(lián)，滑片向右滑動，待測電阻的電壓和電流增大，向左移動，待測電阻的電壓和電流逐漸減小，當(dāng)滑片移動到最左端時，待測電阻被短路，待測電阻的電壓和電流均為0.與限流式不同之處在于電壓和電流可以從零開始調(diào)節(jié)?？键c(diǎn)三、測量電源的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)閉合回路歐姆定律，測量出路端電壓和干路電流，做出路端電壓隨電流變化的圖像就可以找到電動勢和內(nèi)阻。數(shù)據(jù)處理；根據(jù)路端電壓隨電流變化的數(shù)據(jù)記錄描點(diǎn)作圖如下，那么圖線與縱軸的截距即電源電動勢，斜率即電源內(nèi)阻，需要注意計(jì)算斜率是要看縱軸是否從0開始?？键c(diǎn)四、練習(xí)使用多用電表電阻的測量：A，機(jī)械調(diào)零，旋轉(zhuǎn)機(jī)械調(diào)零旋鈕，把指針調(diào)整到左側(cè)零刻線處。B，把紅黑表筆分別插入正負(fù)插孔，并根據(jù)電阻大小旋轉(zhuǎn)到合適的倍率。C，紅黑表筆短接，此時相當(dāng)于電阻等于零，旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕，把指針調(diào)整到右側(cè)的零刻度線處，即歐姆調(diào)零。D，紅黑表筆分別于待測電阻相連，最終電阻讀數(shù)為指針對應(yīng)刻度乘以倍率。E，使用完畢后，拔出紅黑表筆，把旋鈕旋轉(zhuǎn)到OFF檔或交流電壓最高檔。注意：（1）測量電阻時，右邊為小阻值，左邊為大阻值。開始測量前，指針在左側(cè)，若接入電阻后指針偏角過小，說明示數(shù)太大，倍率太小，應(yīng)該換大倍率；若偏角過大，說明示數(shù)太小，倍率太大，應(yīng)該換小倍率。（2）歐姆表測量電阻時，電源在歐姆表內(nèi)部，電流方向?yàn)榧t進(jìn)黑出，紅表筆接電源負(fù)極，為低電勢，黑表筆接電源正極，為高電勢。電流電壓的測量：A，機(jī)械調(diào)零，通過機(jī)械調(diào)整旋鈕把指針調(diào)整到左側(cè)零刻度線處B，測電流則通過紅黑表筆把萬用表串聯(lián)入電路，測電壓則通過紅黑表筆把萬用表并聯(lián)如電路，電流方向遵循紅進(jìn)黑出，此時紅表筆為高電勢，黑表筆為低電勢。C，根據(jù)估測的電壓和電流選擇合適的量程。D，讀數(shù)時，刻度盤共計(jì)50格，可以用量程除以50計(jì)算每格的具體數(shù)值，根據(jù)指針指示的刻度乘以每格的數(shù)值即為最終讀數(shù)。考點(diǎn)五、練習(xí)使用多用電表傳感器是把一些非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓或電流等電學(xué)量，從而放大后輸入控制系統(tǒng)。常見傳感器有熱敏電阻，隨溫度升高而減?。还饷綦娮?，隨光強(qiáng)度增強(qiáng)而減小?！纠}演練】1某同學(xué)對電阻絲的電阻與哪些因素有關(guān)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，現(xiàn)有如下器材：電源E（電動勢為4V，內(nèi)阻約為1）；電流表A1（量程5mA，內(nèi)阻約為10）；電流表A2（量程0.6A，內(nèi)阻約為1）；電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為l k）；電壓表V2（量程l5V，內(nèi)阻約為3k）；滑動變阻器R1（阻值02）；滑動變阻器R2（阻值020）； 開關(guān)及導(dǎo)線若干。他對電阻絲做了有關(guān)測量，數(shù)據(jù)如下表所示：編號金屬絲直徑D/mm金屬絲直徑的二次方D/mm2金屬絲長度L/cm電阻R/10.2800.0784100.0016.3020.2800.078450.008.1630.5600.3136100.004.07他在某次測量中，用螺旋測微器測金屬絲直徑，示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為 mm。圖乙是他測量編號為2的電阻絲電阻的備選原理圖，則該同學(xué)應(yīng)選擇電路 （選填“A”或“B”）進(jìn)行測量電流表應(yīng)選 ，電壓表應(yīng)選 ，滑動變阻器應(yīng)選 。請你認(rèn)真分析表中數(shù)據(jù)，寫出電阻R與L、D間的關(guān)系式R= （比例系數(shù)用k表示），并求出比例系數(shù)k= m（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?.512 A， ， 2某興趣小組要精確測定額定電壓為3V的節(jié)能燈正常工作時的電阻。已知該燈正常工作時電阻約500。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A電流表A（量程：03mA，內(nèi)阻RA=15 ）B定值電阻R1=1985C滑動變阻器R（010）D電壓表V（量程：012V，內(nèi)阻RV=1k）E蓄電池E（電動勢為12V，內(nèi)阻r很小）F電鍵S一只G導(dǎo)線若干（1）要精確測定節(jié)能燈正常工作時的電阻應(yīng)采用下面電路圖中的 。（2）選擇正確電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若電壓表的示數(shù)用U表示，電流表的示數(shù)用I表示，寫出測量節(jié)能燈電阻的表達(dá)式Rx = （用題目中給出的相應(yīng)字母表示）。當(dāng)電流表中的電流強(qiáng)度I mA時，記下電壓表的讀數(shù)U并代入表達(dá)式，其計(jì)算結(jié)果即為節(jié)能燈正常工作時的電阻?！敬鸢浮浚?）C；（2），3甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來測量電源電動勢E及電阻R1和R2阻值實(shí)驗(yàn)器材有：待測電源E（不計(jì)內(nèi)阻），待測電阻R1，待測電阻R2，電壓表V（量程為1.5V，內(nèi)阻很大），電阻箱R（099.99），單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干。（1）先測電阻R1的阻值請將甲同學(xué)的操作補(bǔ)充完整：A閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R0和對應(yīng)的電壓表示數(shù)UlB保持電阻箱示數(shù)不變， ，讀出電壓表的示數(shù)U2C則電阻R1的表達(dá)式為R1 （2）甲同學(xué)已經(jīng)測得電阻Rl4.80 ，繼續(xù)測電源電動勢E和電阻R2的阻值該同學(xué)的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的圖線，則電源電動勢E V，電阻R2 （保留三位有效數(shù)字）。【答案】（1）將切換到； （2）1.43； 1.204【2017天津卷】某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0 k，電阻R1=9.0 k，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個R0=3.0 的電阻。按圖示電路進(jìn)行連接后，發(fā)現(xiàn)、和三條導(dǎo)線中，混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的，將電建S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、間電壓，讀數(shù)不為零，再測量、間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是_導(dǎo)線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是_導(dǎo)線斷開。排除故障后，該小組順利完成實(shí)驗(yàn)。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如右圖。由I1I2圖象得到電池的電動勢E=_V，內(nèi)阻r=_。【答案】 1.41（1.361.44均可） 0.5（0.40.6均可）5【2017新課標(biāo)卷】（10分）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V（量程3 V，內(nèi)阻3 k）；電流表（量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 ）；固定電阻R0（阻值1 000 ）；滑動變阻器R（阻值09.0 ）；電源E（電動勢5 V，內(nèi)阻不計(jì)）；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。（1）實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。（2）實(shí)驗(yàn)測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（電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 ）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(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)）【答案】（1）如圖所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.176【2017新課標(biāo)卷】（9分）某同學(xué)利用如圖（a）所示的電路測量一微安表（量程為100 A，內(nèi)阻大約為2 500 ）的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠校簝蓚€滑動變阻器R1、R2（其中一個阻值為20 ，另一個阻值為2 000 ）；電阻箱Rz（最大阻值為99 999.9 ）；電源E（電動勢約為1.5 V）；單刀開關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。（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 （填“20”或“2 000”）。為了保護(hù)微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖（a）中的滑動變阻器的 端（填“左”或“右”）對應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。將電阻箱Rz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，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢 （填“相等”或“不相等”）。將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為 （結(jié)果保留到個位）。（3）寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議： ?！敬鸢浮浚?）連線如下圖 （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7【2017新課標(biāo)卷】（9分）圖（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 A，內(nèi)阻為480 。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 擋。（1）圖（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=_，R4=_。（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_。（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）【答案】（1）黑 （2）B （3）160 880 （4）1.47 mA（或1.48 mA） 1 100 2.95V8【2017江蘇卷】（10分）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個簡易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖111圖所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當(dāng)繼電器的電流超過15 mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控繼電器的電阻約為20 ，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示（1）提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源E1（3 V，內(nèi)阻不計(jì)）、電源E2（6 V，內(nèi)阻不計(jì)）、滑動變阻器R1（0200 ）、滑動變阻器R2（0500 ）、熱敏電阻Rt，繼電器、電阻箱（0999.9 ）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干為使該裝置實(shí)現(xiàn)對3080 之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用 （選填“E1”或“E2”），滑動變阻器R應(yīng)選用 （選填“R1”或“R2”）（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測量各接點(diǎn)間的電壓，則應(yīng)將如圖112圖所示的選擇開關(guān)旋至 （選填“A”、“B”、“C”或“D”）（3）合上開關(guān)S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查，在題111圖中，若只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針 （選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”），接入a、c時指針 （選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）（4）排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時被吸合，下列操作步驟正確順序是 （填寫各步驟前的序號）將熱敏電阻接入電路觀察到繼電器的銜鐵被吸合斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1 【答案】（1）E2 R2 （2）C （3）不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) （4）