高考物理二轮复习 专题十 物理实验的创新和设计 第二讲 电学实验的创新和设计课件
高考物理二轮课件：电学实验与创新
新，但仍然是基于两个基本的实验原理，即 R
＝UI 和 E＝U 外＋U 内．从考查的形式上看，主要 表现在以下三方面：一是命题由知识立意向能
力立意转变，从机械记忆向分析理解与迁移应
用转变；二是在试题情景设置上多与生产、生
活实际相结合，更注重综合应用能力的考查.
多用电表的使用和读数 【重难提炼】 1．电流的流向：电流从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出， 即“红进、黑出”． 2．“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘 下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆 挡的调零旋钮．
E．蓄电池(电动势 6 V，内阻不计)
(1)用如图甲所示的电路进行测量，滑动变阻器应选用________(用字母序号表示)．开关 S 闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于________端(填“A”“B”或“AB 正中间”)．
(2)按图甲所示电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图． (3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时 的电阻为________Ω.
(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻 的阻值为________Ω.(保留两位有效数字)
解析：(1)选择开关接 1 时测电流，多用电表为量程是 25 mA 的电流表，其分度值为 0.5 mA， 示数为 17.3 mA.选择开关接 3 时测电压，多用电表为量程 100 V 的电压表，其分度值为 2 V，其示数为 69.0 V. (2)②由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为 0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0× 1 Ω＝150 Ω.
高考物理二轮复习专题七实验技巧与创新第2讲电学实验与创新学案201812273110.doc
第2讲电学实验与创新电表改装与多用电表的使用[高分快攻]电流表、电压表、欧姆表的对比(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R 0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，I g ＝ER g ＋R 0＋r，此时中值电阻R 中＝R g ＋R 0＋r ，当两表笔接入电阻R x 时I ＝ER g ＋R 0＋r ＋R x，电阻R x 与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡．(2017·高考全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V 挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡．(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)．A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1＋R2＝____________Ω，R4＝____________Ω.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________．(结果均保留3位有效数字)[解析] (1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑表笔相连．(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，选项A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，C错．(3)B端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图1所示，由电表的改装原理可知，B 端与“2”相连时，有I 2＝I G ＋I G r GR 1＋R 2，解得R 1＋R 2＝160 Ω；B 端与“4”相连时，如图2所示，多用电表为直流电压1 V 挡，表头并联部分电阻R 0＝I G r GI 2，R 4＝U 4I 2－R 0＝880 Ω.(4)B 端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA ；B 端与“3”相连时，多用电表为欧姆×100 Ω挡，读数为11.0×100 Ω＝1.10×103Ω；B 端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V 挡，读数为147.5250×5 V ＝2.95 V.[答案] (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA 1.10×103Ω 2.95 V[突破训练] (2018·高考全国卷 Ⅱ )某同学组装一个多用电表．可选用的器材有：微安表头(量程100 μA ，内阻900 Ω)；电阻箱R 1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R 2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干．要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA 的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V 的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA 和电压3 V 两挡． 回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出R 1和R 2，其中*为公共接线柱，a 和b 分别是电流挡和电压挡的接线柱．(2)电阻箱的阻值应取R 1＝____ Ω，R 2＝________ Ω.(保留到个位)解析：(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R 1，串联的电阻箱应为R 2，电路如答案图所示． (2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R 1＝I g r gI －I g＝100 Ω，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R 2＝U －I g r gI＝2 910 Ω.答案：(1)如图所示(2)100 2 910电阻的测量[高分快攻]电路结构：实验电路至少包括三个部分(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源．电路设计(1)测量电路的选择①从节能的角度考虑，优先选用限流式．②以下三种情况必须用分压式：a．要求待测电路的U、I从0开始变化．b．R滑≪R x.c．选用限流式时，U x、I x过大(超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等)．伏安法测电阻的常规实验设计需要一个电流表和一个电压表，利用欧姆定律求其电阻．但有时题目中缺少电压表或缺少电流表，或电压表、电流表的量程不符，这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用，或把已知内阻的电压表当作电流表来使用，甚至可以把已知内阻的电流表(或电压表)和电阻箱改装成符合要求的电压表(或电流表)．(2018·高考天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻R x的阻值(约为10 kΩ)，除了R x、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ)B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号)(2)画出测量R x阻值的实验电路图．(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________________________________________________________________________．[解析] 若选用电动势为1.5 V的电源，则实验中电流最大值仅为0.15 mA，两个电流表均无法准确测量，故选用电动势为12 V的电源F；此时，实验中最大电流约为1.2 mA，故电流表选用C；电压表选用B.由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值，所以滑动变阻器采用分压式接法；待测电阻的阻值远大于电流表内阻，所以电流表内接．由于电流表的分压作用，电阻测量值偏大，所以电阻测量值大于其真实值．[答案] (1)B C F(2)如图所示(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压[突破训练] (2018·高考全国卷Ⅲ )一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R x 的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；V可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；(3)将开关S 2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表V 的示数U 1；然后将S 2掷于2端，记下此时电压表V 的示数U 2；(4)待测电阻阻值的表达式R x ＝________(用R 0、U 1、U 2表示)； (5)重复步骤(3)，得到如下数据：(6)利用上述5次测量所得2U 1的平均值，求得R x ＝________Ω.(保留1位小数)解析：开关S 2掷于1端，由欧姆定律可得通过R x 的电流I ＝U 1R 0，将开关S 2掷于2端，R 0和R x 两端电压为U 2，R x 两端电压为U ＝U 2－U 1，由欧姆定律可得待测电阻阻值R x ＝U I ＝U 2－U 1U 1R 0＝(U 2U 1－1)R 0.5次测量所得U 2U 1的平均值为15(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入得R x ＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω.答案：(1)实物连线如图 (4)(U 2U 1－1)R 0 (6)48.2描绘小电珠的伏安特性曲线[高分快攻]在描绘小电珠的伏安特性曲线时，要注意一定要用平滑的曲线，当某个(或某些)测量数据出现明显错误时，要舍掉．坐标轴选取的标度要合适，使所作图线占满坐标纸．小电珠的伏安特性曲线(以I －U 关系图线为例)上各点切线斜率的倒数不表示小电珠在该电压下的电阻，此时计算小电珠的电阻一定要使用电阻的定义式R ＝UI，而不能使用表达式R ＝ΔUΔI(只有当I 和U 为线性关系时二者才相等)．(2017·高考全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V ，额定电流0.32 A)；电压表V(量程3 V ，内阻3 k Ω)；电流表A(量程0.5 A ，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．Ｋ(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留2位小数)[解析] (1)要实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表V应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V．由于小灯泡正常发光时电阻约为12 Ω，所以需将电流表外接．(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大．根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大．(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E′0(电动势4 V，内阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故小灯泡的最小功率为P min＝U1I1＝1.75×0.225 W≈0.39 W．当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率为P max＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W.[答案] (1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.39 1.17[突破训练] 某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线，先按照图甲所示的电路图连接电路，实验过程中操作规范，测量准确，得到一系列数据，如图乙中的散点．该实验小组对实验进行了改进，如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然置于灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中小灯泡L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在25 ℃.实验过程中操作规范，测量准确，得到一组数据，如图丁中的一组散点．已知水的电阻远大于灯丝的电阻．(1)请在图乙上描绘小灯泡的伏安特性曲线K1；曲线K1表明，随着电压升高，小灯泡的电阻________(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)．(2)请在图丁上描绘小灯泡灯丝的伏安特性曲线K2；曲线K2表明，随着电压升高，水中灯丝电阻________(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)．(3)对比两次实验表明，在同样的电压值下，曲线K1的电流值基本都远远小于曲线K2的电流值，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)用平滑的曲线将各点相连，如图1所示；图I－U图象中图线的斜率表示电阻的倒数，故由图1可知，随着电压升高，电阻越来越大．(2)同理作出图象如图2所示，由图2可知，电阻基本保持不变．(3)由两I－U图象可知，在同样的电压下，曲线K1的电流值基本都远小于曲线K2的电流值，即曲线K1的电阻值明显大于曲线K2对应的电阻值，原因是描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度高于描绘曲线K2时灯丝的温度，而金属导体的电阻随温度的升高而增大．答案：(1)如解析图1所示越来越大(2)如解析图2所示基本不变(3)描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度发生变化，且一直高于描绘曲线K2时灯丝的温度测定金属的电阻率[高分快攻]实验仪器选择的原则：电压表和电流表一般要根据实验电路中电源的电压和流过金属丝的电流进行选择；如果采用限流式电路，选用的滑动变阻器最大阻值一般要比待测金属丝的阻值大一些，如果采用分压式电路，一般应选用最大阻值较小，而额定电流较大的滑动变阻器．实物图连线的基本原则：对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可．对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可．电阻定律的应用：该实验虽然是测定金属丝的电阻率，实际上是先测出金属丝的电阻，然后根据R＝ρlS得出金属丝的电阻率ρ＝RSl.(2018·潍坊模拟)某同学在“测定金属的电阻率”的实验中：(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图甲所示，则该金属丝的直径为________mm.(2)先用多用电表粗测其电阻R x.将选择开关调到欧姆挡“×100”挡位并调零，测量时发现指针偏转角度过大，这时他应该将选择开关换成欧姆挡的“________”挡位(选填“×10”或“×1 k”)，重新欧姆调零，再次测量金属丝的阻值，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则此段金属丝的电阻为________Ω.(3)现要进一步精确测量R x的阻值，实验室提供了以下各种器材：直流电源E(电动势4 V，内阻不计)；电流表A1(量程30 mA，内阻约1 Ω)；电流表A2(量程500 μA，内阻为1 000 Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)；定值电阻R 2＝5 000 Ω；定值电阻R 3＝500 Ω；开关S 及导线若干．为了测定金属丝上的电压，可以将电流表________(选填“A 1”或“A 2”)串联定值电阻________(选填“R 2”或“R 3”)，将其改装成一个量程为3.0 V 的电压表．如图丙所示，该同学设计了测量电阻R x 的a 、b 两种方案，其中用到了改装后的电压表和另一个电流表，则应选电路图______(选填“a ”或“b ”)．[解析] (1)由螺旋测微器的读数方法可得金属丝的直径为d ＝0.5 mm ＋2.0×0.01 mm ＝0.520 mm.(2)选择开关调到欧姆挡“×100”挡位测量时指针偏转角度过大，说明被测电阻阻值较小，这时应该选欧姆挡的小倍率，故将选择开关换成欧姆挡的“×10”挡位，此时欧姆表的读数为120 Ω.(3)由于电流表A 1的内阻未知，而电流表A 2的内阻为定值，故可将电流表A 2与一定值电阻串联改装成一个量程为3.0 V 的电压表，由串联电路的特点可得R ＝U I －R A2＝ 3.0500×10－6 Ω－1 000 Ω＝5 000 Ω，故串联定值电阻应选R 2；由于改装的电压表内阻已知，利用a 方案测量电阻R x ，既可以准确测出R x 两端的电压，又可以由I x ＝I A －I V 准确计算出通过R x 的电流；而方案b 只能准确测出通过R x 的电流，而不能准确测出R x 两端的电压，故电路图应选a.[答案] (1)0.520(0.518～0.522均正确)(2)×10 120 (3)A 2 R 2 a[突破训练] 某课外兴趣小组要测定某种金属丝的电阻率．所用的器材包括：两节新干电池(E ＝3 V)、电流表、待测金属丝、螺旋测微器、刻度尺、定值电阻R 0、开关和导线若干．(1)将一段金属丝拉直后固定在绝缘的刻度尺上，在金属丝上夹上一个可移动的小金属夹．请在图甲中的实物图上连接电路(部分已经连接)．(2)实验的主要步骤如下：①正确连接电路，合上开关；②读出电流表的示数，记录此时金属丝接入电路的长度；③断开开关，____________________________________________，合上开关，重复②的操作．(3)兴趣小组将多次测得的电流与金属丝接入电路长度的数据记录下来，并在图乙中描绘出了它们的关系图线，则图线的斜率是________A －1·m －1(保留三位有效数字)；图线纵截距与电源电动势的乘积表示________________________________________________．(4)用螺旋测微器量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径为__________．图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________________，这个物理量的值为__________(保留三位有效数字)．解析：实验步骤中，读出电流表的示数，记录金属丝接入电路的长度；断开开关，再将金属夹移动到新的位置，合上开关，重复②的操作．根据闭合电路欧姆定律有，E ＝I (R x ＋R 0＋R A＋r )，得1I ＝R x E ＋R 0＋R A ＋r E ，R x ＝ρL S ，即1I ＝ρL ES ＋R 0＋R A ＋r E，所以图线纵截距与电源电动势的乘积代表R 0、电流表内阻和电源内阻之和．图线的斜率、电源的电动势和金属丝横截面积的乘积即ρES ·ES ＝ρ，为金属丝的电阻率．ρ＝10.5 A －1·m －1×3 V ×π⎝ ⎛⎭⎪⎫0.700×10－322 m 2≈1.21×10－5Ω·m.答案：(1)实物连接如图所示(2)③将金属夹移动到新的位置(3)10.5 R 0、电流表内阻和电源内阻之和(4)0.700 mm 金属丝的电阻率 1.21×10－5Ω·m测定电源的电动势和内阻[高分快攻]测定电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种：伏安法——利用电压表和电流表，闭合电路方程为E ＝U ＋Ir ，利用两组数据，联立方程求解E 和r ；也可作出U －I 图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻．伏阻法——利用电压表和电阻箱，闭合电路方程为E ＝U ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋r R .利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1U ＝r E ·1R ＋1E ，或U ＝－r U R ＋E ，作1U －1R 图象或U －U R图象，利用图线的截距和斜率求E 和r .安阻法——利用电流表和电阻箱，闭合电路方程为E ＝I (R ＋r )，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1I ＝1E ·R ＋r E ，作1I－R 图象，利用图线的截距和斜率求E 和r .(2016·高考四川卷)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3 V ，内阻约2 Ω)，保护电阻R 1(阻值10 Ω)和R 2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R ，电流表A ，电压表V ，开关S ，导线若干．实验主要步骤：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U 和相应电流表的示数I ； ③以U 为纵坐标，I 为横坐标，作U －I 图线(U 、I 都用国际单位)；④求出U －I 图线斜率的绝对值k 和在横轴上的截距a .回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________________________________________________________________________．A ．电压表(0～3 V ，内阻约15 k Ω)B ．电压表(0～3 V ，内阻约3 k Ω)C ．电流表(0～200 mA ，内阻约2 Ω)D ．电流表(0～30 mA ，内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．A ．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B ．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C ．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D ．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k 、a 、R 1和R 2表示待测电源的电动势E 和内阻r 的表达式E ＝________，r ＝________，代入数值可得E 和r 的测量值．[解析] (1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即U ＝E －Ir ，I 是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选A ；由于电路中的最大电流约为I ＝E r ＋R 1＋R 2＝32＋10＋5 A ≈0.176 A ＝176 mA ，应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，C 项正确．(3)图象斜率绝对值k ＝r ＋R 2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a ＝E r ＋R 2，因此电源的内阻r ＝k －R 2，电源的电动势E ＝ka .[答案] (1)A C (2)C (3)ak k －R 2[突破训练] 小华同学在测定电源的电动势和内阻的实验中，备用实验器材为：待测电源E ，定值电阻R 1(阻值未知)，电压表V(量程为3.0 V ，内阻很大)，电阻箱R (0～9 999 Ω)，单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干．他连接的实物图如图甲所示，接下来的操作是： 先将单刀双掷开关S 2拨到b ，拨动电阻箱旋钮，使电阻箱连入电路的阻值如图乙所示，闭合S 1，记录此时电压表示数为2.80 V ，然后断开S 1；保持电阻箱示数不变，将S 2切换到a ，闭合S 1，记录此时电压表的读数(电压表的示数如图丙所示)，然后断开S 1.(1)在上述实验过程中：图乙所示电阻箱的读数为________Ω，图丙所示的电压表读数为________ V ．由此可算出定值电阻R 1的阻值为________Ω.(2)在完成上述操作后，小华同学继续以下的实验步骤：将S 2切换到a ，闭合S 1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R 和对应的电压表示数U ，由测得的数据绘出了如图丁所示的1U－R 图象，根据图象可求出该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(计算结果保留三位有效数字)解析：(1)由图乙可知，电阻箱示数为7×1 Ω＝7 Ω；由图丙所示电压表可知，所选量程为3 V ，分度值为0.1 V ，示数为2.10 V; 根据电路中电流相等可知U 1R 1＋R ＝U 2R 1，解得电阻R 1＝21.0 Ω. (2)在闭合电路中，电源电动势E ＝U ＋U R 1(R ＋r )，变形得1U ＝1ER 1R ＋1E ＋r ER 1，由图丁所示图象可知，图象斜率k ＝1ER 1＝0.53－0.3511 V －1·Ω－1，解得E ＝2.91 V ；纵截距b ＝1E ＋r ER 1＝0.35 V －1，r ＝0.389 Ω.答案：(1)7 2.10 21.0 (2)2.91 0.389传感器的简单应用(2016·高考全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃ 时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U ，内阻不计)，滑动变阻器R 1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节．已知U 约为18 V ，I c 约为10 mA ；流过报警器的电流超过20 mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________________________________________．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．[解析] (1)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示．(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过10 mA时，报警器就会报警，可知滑动变阻器的最大阻值至少为R＝UI c＝1810×10－3Ω＝1 800 Ω，因此在电路中应选用最大阻值为2 000 Ω的滑动变阻器R2.(3)①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为热敏电阻在60 ℃时的阻值650.0 Ω；滑动变阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即b端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于20 mA，报警器可能损坏．②将开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警．[答案] (1)连线如图所示(2)R2(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警[突破训练] 为了节能，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关是采用光敏电阻来控制电路的，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为 lx.)(1)如图甲所示是在坐标系中描绘出的光敏电阻的阻值随照度变化的曲线，由图象可知光敏电阻阻值为2.0 k Ω 时对应的照度为________lx.(2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，用多用电表测量图乙中电磁铁线圈电阻时，________(填 “需要”或“不需要”)把电磁铁线圈从电路中断开．(3)已知电磁铁线圈的阻值为140 Ω，当电磁铁线圈中的电流大于或等于2 mA 时，继电器的衔铁将被吸合．图乙中直流电源的电动势E ＝6 V ，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R 1(0～10 Ω，2 A)、R 2(0～200 Ω，1 A)、R 3(0～1 750 Ω， 0.1 A)．要求天色渐暗，照度降低至1.0 lx 时点亮路灯，滑动变阻器应选择________(填“R 1”“R 2”或“R 3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当________(填“增大”或“减小”)滑动变阻器接入电路的电阻．解析：(1)根据题图甲可知光敏电阻阻值为2.0 k Ω时对应的照度为1.0 lx.(2)用多用电表测量电磁铁线圈电阻时必须把电磁铁线圈从电路中断开．(3)天色渐暗，照度降低至1.0 lx 时，光敏电阻的阻值是2 k Ω，电路中的电流是2 mA ，R ＝E I－R 线－R ′＝860 Ω，所以要选择滑动变阻器R 3.由于光变暗时，光敏电阻的阻值变大，而继电器衔铁被吸合时电路中的电流仍为 2 mA ，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当减小滑动变阻器接入电路的电阻．答案：(1)1.0 (2)需要 (3)R 3 减小。
高考物理二轮复习专题突破课件_专题电学实验及创新
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精确度
读数规则
估读位与最小刻度在同一位，采用
0.02 A 12估读
估读位与最小刻度在同一位，采用
0.5 V 15估读
2.多用电表的读数及使用 (1)电流的流向 电流从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔) 流出，即“红进黑出”。 (2)“机械零点”与“欧姆零点” “机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中 间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位 置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。
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甲
乙
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(1)A 插孔应接________表笔(选填“红”或“黑”)。 (2)若指针指在图乙中所示位置，选择开关接 1 时，其读数为 ________；选择开关接 3 时，其读数为________。 (3)测量电阻时，需先进行欧姆调零，此时应将 R2 的阻值调整为 ________ Ω。
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高考物理二轮专题突破 专题九 实验技能与创新(2)电学实验与创新教案
专题九实验技能与创新第2讲：电学实验与创新一、学习目标1、学会电表改装与读数、多用电表原理与使用方法2、掌握电阻的测量3、掌握描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线4、学会测定金属(液体)的电阻率5、掌握测定电源的电动势和内阻6、会处理电学创新实验二、课时安排3课时三、教学过程高考题型一电表改装与读数、多用电表原理与使用【例1】一块表头被烧坏的双量程电压表，其内部电路如图1甲所示，但测得R1＝2.8kΩ、R2＝14.8kΩ是完好的，现用满偏电流和表盘刻度相同的一块新表头替代，已知新表头的满偏电流为1mA，内阻为150Ω，且有三个精密定值电阻r1＝50Ω，r2＝100Ω，r3＝150Ω.若在保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，请完成下列问题：图1(1)原表头的内阻r g＝________Ω；(2)在图乙虚线框中画出修复后双量程电压表的电路(标出所选用的相应器材符号).(3)修复后校准完，连接0～15V量程测量时，某次表盘指针偏转如图丙所示，其电压示数应为________V.答案(1)200(2)如图所示(3)9.3归纳小结1.电流表、电压表、欧姆表的对比位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”.(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律.当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，I g＝ER g＋R0＋r，此时中值电阻R中＝R g＋R0＋r，当两表笔接入电阻R x时I＝ER g＋R0＋r＋R x，电阻R x与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀.3.欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡.高考题型二电阻的测量【例2】(2016·全国甲卷·23)某同学利用图2所示电路测量量程为2.5V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流电源E(电动势3V)，开关1个，导线若干.图2实验步骤如下①按电路原理图连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为 2.00V，记下电阻箱的阻值.回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).(2)根据电路图将图3中实物图连线.图3(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位).(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号).A.100μAB.250μAC.500μAD.1mA解析 (1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R 1可减小实验误差.(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00V 和0.50V ，则R V ＝4R ＝2520Ω.(4)电压表的满偏电流I g ＝U R V ＝2.52520A≈1mA，故选项D 正确.答案 (1)R 1 (2)见解析图 (3)2520 (4)D 归纳小结1.电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源.2.电路设计：(1)电表选择注意三方面：①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的13；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装.(2)测量电路设计：若R x R A >R V R x ，则应把电流表内接；若R x R A <R V R x，则应把电流表外接.(3)控制电路：以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法.另外，滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器最大阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据.若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小.高考题型三 描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线【例3】 要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V ，并便于操作.已选用的器材有：直流电源(电压为4V)；电流表(量程为0～0.6A ，内阻约0.5Ω)； 电压表(量程为0～3V ，内阻约3k Ω)；开关一个、导线若干.图4(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的______(填字母代号).A.滑动变阻器(最大阻值10Ω，额定电流1A)B.滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定电流0.3A)(2)图4甲为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接.(用笔画线表示对应的导线)(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.由曲线可知小灯泡的电阻随电压增大而________(填“增大”“不变”或“减小”).(4)如果某次实验测得小灯泡两端所加电压如图丙所示，请结合图线算出此时小灯泡的电阻是________Ω.(保留两位有效数字)(5)根据实验得到的小灯泡的伏安特性曲线，下列分析正确的是________.A.测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电压表内阻引起B.测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电流表内阻引起C.测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电压表内阻引起D.测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电流表内阻引起解析(1)由于采用分压式接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选A.(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡正常发光时的电阻为：R ＝U 2P ＝320.6Ω＝15Ω，电流表内阻约为0.5Ω，电压表内阻约为3k Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示：(3)由曲线可知，随电压增大通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大. (4)电压表量程为3V ，由图丙电压表可知，其分度值为0.1V ，示数为 2.30V ，由图乙可知，2.30V 对应的电流为0.20A ，此时灯泡电阻为：R ＝U I ＝2.300.20Ω≈12Ω. (5)电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，所测电流I 偏大，测得的小灯泡正常发光的功率P ＝UI 偏大，故选C.答案 (1)A (2)见解析图 (3)增大 (4)12 (5)C 归纳小结1.在描绘小电珠的伏安特性曲线时，要注意一定要用平滑的曲线，当某个(或某些)测量数据出现明显错误时，要舍掉.坐标轴选取的标度要合适，使所作图线占满坐标纸.2.小电珠的伏安特性曲线(以I －U 关系图线为例)上各点切线斜率的倒数不表示小电珠在该电压下的电阻，此时计算小电珠的电阻一定要使用电阻的定义式R ＝U I ，而不能使用表达式R ＝ΔUΔI(只有当I 和U 为线性关系时二者才相等).高考题型四 测定金属(液体)的电阻率【例4】 某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20Ω)材料的电阻率.他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a 和b 上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c 相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P 的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有：电池组E (电动势为3.0V ，内阻约1Ω)； 电流表A 1(量程0～100mA ，内阻约5Ω)； 电流表A 2(量程0～0.6A ，内阻约0.2Ω)； 电阻箱R (0～999.9Ω)； 开关、导线若干.图5他们的实验操作步骤如下：A.用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B.根据提供的器材，设计并连接好如图5甲所示的电路；C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D.将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏.重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F.断开开关，拆除电路并整理好器材.(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d＝________mm；(2)实验中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R－L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示).解析(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5mm，可动刻度是22.6×0.01mm＝0.226mm，金属丝直径d＝0.5mm＋0.226mm＝0.726mm.(2)电路中最大电流约为I＝ER电阻丝＋r＝320＋1A≈0.14A，不到0.6A的四分之一，如果使用电流表A2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R总＝R＋R电阻丝＝R＋ρLS＝R＋ρLπd22＝R＋ρ4Lπd2，由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R总＝R0，则R＋ρ4Lπd2＝R0，R＝R0－ρ4Lπd2，图象斜率的绝对值|k|＝R0L0＝4ρπd2，则电阻率ρ＝πd2R04L0.答案 (1)0.726(0.725～0.727) (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0归纳小结1.实验仪器选择的原则：电压表和电流表一般要根据实验电路中电源的电压和流过金属丝的电流进行选择，在该实验中，电压表一般选择3V 的量程，电流表一般选择0.6A 的量程；如果采用限流式电路，选用的滑动变阻器最大阻值一般要比待测金属丝的阻值大一些，如果采用分压式电路，一般应选用最大阻值较小，而额定电流较大的滑动变阻器.2.实物图连线的基本原则：对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可.对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可.3.电阻定律的应用：该实验虽然是测定金属丝的电阻率，实际上是先测出金属丝的电阻，然后根据R ＝ρl S 得出金属丝的电阻率ρ＝R S l.高考题型五 测定电源的电动势和内阻【例5】 (2016·四川理综·8)用如图6所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材：待测电源(电动势约3V ，内阻约2Ω)，保护电阻R 1(阻值10Ω)和R 2(阻值5Ω)，滑动变阻器R ，电流表A ，电压表V ，开关S ，导线若干.实验主要步骤：(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U 和相应电流表的示数I ； (ⅲ)以U 为纵坐标，I 为横坐标，作UI 图线(U 、I 都用国际单位)； (ⅳ)求出UI 图线斜率的绝对值k 和在横轴上的截距a .图6回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________. A.电压表(0～3V ，内阻约15k Ω)B.电压表(0～3V ，内阻约3k Ω)C.电流表(0～200mA ，内阻约2Ω)D.电流表(0～30mA ，内阻约2Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大.两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________.A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k 、a 、R 1和R 2表示待测电源的电动势E 和内阻r 的表达式E ＝________，r ＝________，代入数值可得E 和r 的测量值.解析 (1)电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表A ；当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为I ＝ER 1＋R 2＋r≈176mA，所以选量程为200mA 的电流表C.(2)由电路分析可知，若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项C 符合题意.(3)由E ＝U ＋I (r ＋R 2)，得U ＝－I (r ＋R 2)＋E ，对比伏安特性曲线可知，图象斜率的绝对值k ＝r ＋R 2，所以电源内阻r ＝k －R 2；令U ＝0，得I ＝E r ＋R 2＝Ek ，由题意知与横轴截距为a ，所以a ＝I ＝Ek，则E ＝ka . 答案 (1)A C (2)C (3)ka k －R 2 归纳小结测定电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种：(1)伏安法——利用电压表和电流表.闭合电路方程为E ＝U ＋Ir ，利用两组数据，联立方程求解E 和r ；也可作出U －I 图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻.(2)伏阻法——利用电压表和电阻箱.闭合电路方程为E ＝U (1＋r R).利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1U ＝r E ·1R ＋1E 或U ＝－r U R ＋E ，作1U －1R 图象或U －UR图象，利用图线的截距和斜率求E 和r .(3)安阻法——利用电流表和电阻箱.闭合电路方程为E ＝I (R ＋r )，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1I ＝1E ·R ＋r E ，作1I－R 图象，利用图线的截距和斜率求E 和r .高考题型六 电学创新实验【例6】 (2016·全国乙卷·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U ，内阻不计)，滑动变阻器R 1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干.在室温下对系统进行调节，已知U 约为18V ，I c 约为10mA ；流过报警器的电流超过20mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.(1)在图7中完成待调节的报警系统原理电路图的连线.图7(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R 1”或“R 2”). (3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a ”或“b ”)端附近，不能置于另一端的原因是____________________________________________________________.②将开关向________(填“c ”或“d ”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________________________________________.(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用. 解析 (1)热敏电阻工作温度达到60℃时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60℃时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0Ω，使报警器能正常报警，电路图如图所示.(2)U ＝18V ，当通过报警器的电流10mA≤I c ≤20mA ，故电路中总电阻R ＝UI c，即900Ω≤R≤1800Ω，故滑动变阻器选R2.(3)热敏电阻为650.0Ω时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻箱阻值也应为650.0Ω，实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警.为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端.答案(1)见解析图(2)R2(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警四、板书设计1、电表改装与读数、多用电表原理与使用2、电阻的测量3、描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线4、测定金属(液体)的电阻率5、测定电源的电动势和内阻6、电学创新实验五、作业布置完成实验技能与创新（2）的课时作业六、教学反思借助多媒体形式，使同学们能直观感受本模块内容，以促进学生对所学知识的充分理解与掌握。
高考物理二轮复习的时间安排
高考物理二轮复习的时间安排2023高考物理二轮复习的时间安排寒假过后物理将进入二轮复习，物理学是一门自然科学，注重于研究物质、能量、空间、时间，尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。
下面是小编为大家整理的高考物理二轮复习的时间安排，希望能帮助到大家!高考物理二轮复习的时间安排章节内容时间考点专题一力与物体的平衡3月10日考向一受力分析3月11日考向二静态平衡3月12日考向三动态平衡3月14日考向四电磁感应中的受力平衡专题二力与直线运动3月15日考向一匀变速直线运动规律的应用3月16日考向二运动图象问题3月17日考向三牛顿运动定律的应用3月18日考向四动力学方法分析“传送带”模型和“板—块”模型3月19日考向五动力学中的临界问题专题三力学中的曲线运动3月21日考向一平抛运动的规律及应用3月22日考向二圆周运动的分析3月23日考向三万有引力定律的理解和应用3月24日考向四双星和多星问题专题四电学中的曲线运动3月25日考向一带电粒子在电场中的曲线运动 3月26日考向二带电粒子在磁场中的曲线运动专题五动量和能量3月28日考向一功和功率动能定理3月29日考向二能量观点的应用3月30日考向三动力学观点和能量观点的综合应用3月31日考向四动量定理的应用4月3日考向五动量观点、能量观点的应用4月5日考向六力学三大观点的综合应用专题六电场和磁场4月6日考向一电场的性质4月11日考向二电势差与电场强度的关系4月12日考向三平行板电容器相关问题分析4月13日考向四带电粒子（带电体）在电场中的运动4月14日考向五磁场的性质4月15日考向六带电粒子在匀强有磁场中的运动4月16日考向七带电粒子（带电体）在叠加场中的运动专题七电路与电磁感应4月18日考向一直流电路的计算及动态分析4月19日考向二交变电流及理想变压器4月20日考向三楞次定律和法拉第电磁感应定律4月21日考向四电磁感应中的图象问题4月22日考向五电磁感应定律中的能量和动量问题4月23日考向六动力学中的单杆、双杆、导线框问题专题八原子结构与原子核4月25日考向一氢原子能级跃迁和光电效应 4月26日考向二衰变、核反应与核能的计算专题九力学实验4月27日考向一基本仪器的使用与读数4月28日考向二“纸带类”实验4月29日考向三“弹簧”“橡皮条”类实验4月30日考向四力学实验拓展创新专题十电学实验5月4日考向一基本器材的使用与读数5月5日考向二电表的改装、多用电表的原理与使用5月6日考向三以测电阻为核心的实验5月11日考向四以测电源的电动势和内阻为核心的实验专题十一热学5月12日考向一分子动理论内能、用油膜法估测分子的大小5月13日考向二气体热现象的微观意义、固体和液体5月14日考向三气体实验定律和理想气体状态方程5月15日考向二气体实验定律与图象、热力学第一定律等的综合高考物理复习6个关键点重点扫除知识“盲点”对照考纲，把新课学习时不太清楚的知识点全部都弄清楚，把已经弄清楚的进一步熟练。
高中物理高考 第二讲 电学实验及创新
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
U2 U1
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(6)利用上述 5 次测量所得UU21的平均值，求得 Rx＝________ 根据原理图，沿电流的流向依次连接。 ①先将 E、R、S1 连接起来，组成闭合回路。 ②将 R0、Rx 与 R 连接起来。 ③将 、S2 与 Rx 连接起来。 实物连线如图所示。
电流表内接法
电流表外接法
电路
误差来源
电流表的分压
电压表的分流
测量结果
R 测＝Rx＋RA，偏大
R 测＝RRx＋xRRVV，偏小
适用条件
Rx≫RA(测大电阻)或 RA 已知
RV≫Rx(测小电阻)或 已知
RV
如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电 “3 用电
流，也可以测电压，还要以作为定值电阻来用，即“一 表”
(3)AC
99 (4)79
命题角度二 以测电阻为核心的实验 [核心知识]
1．电学仪器和电路的选择原则——安全、准确、方便 (1)电源的选择：一般可以根据待测元件的额定电流或额定 电压选择符合需要的电源。 (2)电表的选择：一般根据电源电动势或待测元件的额定电 压选择电压表，再估算待测电流的最大值选择电流表。注意测量 时要使电表的指针偏转角度较大。
1．电流表和电压表的读数规则
量程 电流表 0～3 A 电压表 0～3 V
电流表 0～0．6 A
电压表 0～15 V
高考物理二轮专题复习篇课件专题电学实验及创新PPT
[解析] (1)根据实验原理图连接实物图如图所示。
(2)根据电路图可知滑动变阻器采用的是分压接法，为方便调节， 滑动变阻器应选用阻值较小的 R1；开关闭合前，滑动触头应处于使 输出电压最小的一端，即左端。
(3)闭合 S1，当 S2 接 a 时，电压表示数为 U1，电流表示数为 I1， 由欧姆定律得 Rx＋RA＋R0＝UI11，当 S2 接 b 时，电压表示数为 U2， 电流表示数为 I2，由欧姆定律得 RA＋R0＝UI22，联立解得 Rx＝UI11－UI22。
[答案] (1)见解析图 (2)F 左端 (3)UI11－UI22
高 考 物 理 二 轮专题 复习篇 课件专 题电学 实验及 创新PP T【PPT 实用课 件】
(4)多用电表读数 ①利用欧姆挡测电阻时，电阻的阻值等于指针的示数与倍率的 乘积。指针示数的读数一般不估读，有时也向后估读一位，但很不 精确。(一般还是按照电压表、电流表读数原则掌握) ②测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为 1、0.1、0.001 等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为 0.2、0.02、 0.5、0.05 等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。
高 考 物 理 二 轮专题 复习篇 课件专 题电学 实验及 创新PP T【PPT 实用课 件】
高 考 物 理 二 轮专题 复习篇 课件专 题电学 实验及 创新PP T【PPT 实用课 件】
[解析] (1)从甲图可以看出，多用电表的内接电源上端为负，电 流必须从表 G 的红接线柱流进，从黑接线柱流出，所以 A 插孔要接 红表笔。
高三物理二轮复习 专题十三 电学实验与创新课件
高题频组考冲点关高频考点二 实验器材选取与实物连图
典知例能导必航备
题组冲关
[例2] 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势 约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线 外，还有下列器材供选用： A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A
高题频组考冲点关高频考点一 多用电表的使用和读数
典知例能导必航备
题组关
(5)设多用电表内电池的电动势为E，多用电表电阻“×1 k”挡内部电路 的总电阻为Rg，依题给条件由欧姆定律得： E＝3R.V6(15＋Rg)，E＝R4V(12＋Rg)， 又RV＝12.0 kΩ，解之得：E＝9.00 V，Rg＝15.0 kΩ.
典知例能导必航备
题组冲关
解析：(1)根据R＝ρ
l S
，得铜导线的阻值约为Rx＝1.7
Ω，即Rx＋R0＝4.7
Ω.实验中的滑动变阻器若选R1，则当滑动变阻器滑片移至a端时，电压
表的示数约为3 V，若滑动变阻器滑片向右移动，电压表示数变大，超
过电压表量程，故实验中的滑动变阻器应选R2.闭合开关S前应使电路中
2．区分“机械调零”和“欧姆调零”：“机械调零”在表盘刻度左侧
“0”位置，调整表盘下边的中间定位螺丝；“欧姆调零”在表盘刻度
的右侧电阻刻度“0”位置，调整欧姆调零旋钮．
3．倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，表头指针过大或过小均有较大误
差，指针偏转角度在 31 满偏到
【精编】高三物理二轮复习 第1部分 专题6 物理实验与创新 第2讲 电学实验与创新课件-精心整理
[题组训练] 1．(2015·浙江理综·22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡 的伏安特性曲线”实验的实物连接图．
图2
(1)根据图 1 画出实验电路图； (2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如 图 2 中的①、②、③、④所示，电流表量程为 0.6 A，电压表量 程为 3 V．所示读数为：①________、②________、③________、 ④________.两组数据得到的电阻分别为________和________．
正极流入， 使指针尽量指在
欧姆表 负极流出 表盘的中间位置 表盘读数乘以相应挡位的倍率
左右
2.使用多用电表的“三注意” (1)电流的流向：使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极 接黑表笔，负极接红表笔，从电源外部看，电流从红表笔流入， 从黑表笔流出． (2)区分“机械调零”和“欧姆调零”：“机械调零”在表盘刻度 左侧“0”位置，调整表盘下边的中间定位螺丝；“欧姆调零”在 表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整欧姆调零旋钮． (3)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，表头指针过大或过小 均有较大误差，指针偏转角度在13满偏到23满偏之间读数较准 确，如待测电阻约为 2 kΩ，应选用“×100”挡．
②电压表使用 3 V 量程时，每小格表示 0.1 V，指针示数为 1.70 V；使用 15 V 量程时，每小格为 0.5 V，指针示数为 8.5 V.
(3)电阻为 1 987 Ω.最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮 调到 2，再将“×100”旋钮调到 0.每个电阻箱的最大阻值是 9 999 Ω，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻 2×9 999 Ω ＝19 998 Ω.故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为 0～19 998 Ω.
考向二 以伏安法测电阻为核心的电学实验
高考物理复习：电学实验与创新
路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
物
理
二 轮 复 习
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第一部分 专题五 实验技能与创新
(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。
见解析图
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图(c)所示。由
此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是____C____。(填正确答案标号)
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
物
二
(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需 理
轮 复 习
要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝___97_99____。
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第一部分 专题五 实验技能与创新
[解析] (1)实物连线如图所示：
物 理
二 轮 复 习
(2)串联电路中电流处处相等，根据比例关系得，毫安表示数为 16.0 mA 时， 对应微安表的刻度为 160.0 μA，当微安表指针到满量程 250 μA 时，毫安表的示数 应为 25 mA，即为改装后电表的量程。选项 C 正确。
二 轮 复 习
器 R。(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝Rg＋ER0＋r，此时中值电阻 R 中＝Rg 理
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第一部分 专题五 实验技能与创新
[解析] (1) 、 是理想电压表，则 R0 与硅二极管串联，电流相等， R0 两端电压 U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。
由 U－t 图象知：控温炉内温度升高，U2 变小，又 I＝50.0 μA 不变，故硅二极
实验技能与创新
高考物理复习：电学实验与创新
第一部分 专题五 实验技能与创新
高考物理二轮专题复习专题八物理实验第讲电学实验与创新课件.ppt
那么 R 支路的电流要大于 Ig ,那么其电阻肯定要小于 Rg,所以用此方法测量的电流表 2
内阻的测量值比真实值要偏小.
答案:(2)100 <
2019-7-18
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(3)将上述电流表A改装成量程为3 V的电压表,则需将电流表与阻值为 Ω
算等)
【典例2】 (2018·天津卷,9)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ ),除了 Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用: A.电压表(量程0～1 V,内阻约10 kΩ ) B.电压表(量程0～10 V,内阻约100 kΩ ) C.电流表(量程0～1 mA,内阻约30 Ω ) D.电流表(量程0～0.6 A,内阻约0.05 Ω ) E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计) F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计) G.滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω ,额定电流2 A)
第2讲 电学实验与创新
2019-7-18
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考向一 基本器材的原理及使用 (电表的改装与读数、多用电表的原理与使用)
【典例1】 (2018·湖北宜昌模拟)某实验小组利用如图1所示电路,可测量多用 电表内电池的电动势和电阻“×1”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:多用电 表、电流表、滑动变阻器、导线若干.
量值会
其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因
是
.
.
解析:(3)因为电流表采用内接法,电压表测出的电压为Rx与电流表串联后两 端电压,U测>U实,而R= U ,所以R测>R实. 答案:(3)大于 电压表I 的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确
高中物理-专题十第2课时 电学实验
第2课时电学实验专题复习定位解决问题本专题主要复习电学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。
高考重点主要考查电表改装、多用电表原理和使用；“电阻测量类”实验；测量电源的电动势和内阻；电学拓展创新实验等。
题型难度考查的是电学实验的基本原理和方法，经常和传感器结合在一起，考查电路的控制，难度一般较大。
高考题型1电表改装多用电表原理和使用【例1】(2021·四川绵阳市第二次诊断)将一微安表先改装成量程1 mA的电流表，再改装成量程5 V的电压表，并与标准电压表对比校准。
图1甲是改装后电压表与标准电压表对比校准的电路图，虚线框中是改装后电压表电路，V0是量程6 V 的标准电压表。
已知微安表满偏电流为250 μA，标记的内阻为600 Ω，电阻箱R1、R2调节范围为0～9 999.99 Ω。
图1(1)微安表改装。
图甲中电阻箱的阻值分别调节到R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。
(2)实物连线。
选用合适的器材，按照图甲正确连接电路。
(3)对比校准。
正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，当标准电压表的示数如图乙所示时，微安表(改装后电压表)的示数如图丙所示，由此可以推测出改装电压表量程的真实值________5 V(选填“大于”或“小于”)。
(4)重新调整。
通过检测发现：电阻箱R1、R2阻值是准确的，而微安表标记的内阻不准确，这是改装电压表量程的真实值不是5 V的原因。
再通过调节电阻箱R1、R2的阻值，使改装电压表量程的真实值为5 V，以下调节方案可行的有________(填序号)。
A.保持R1不变，将R2增大到合适值B.保持R1不变，将R2减小到合适值C.保持R2不变，将R1增大到合适值D.保持R2不变，将R1减小到合适值答案(1)200 4 850(3)小于(4)AD解析(1)微安表并联电阻改装为1 mA的电流表，有I g R g＝(I－I g)R1，即250×10－6×600＝(1×10－3－250×10－6)R1，解得R1＝200 Ω，改装后的电流表满偏电流为1 mA，内阻为R A＝R1R gR1＋R g＝150 Ω，再改装为5 V的电压表，串联电阻R2，有U＝I(R A＋R2)，即5＝1×10－3(150＋R2)，解得R2＝4 850 Ω。
高考物理二轮复习 专题十 第2课时 电学与创新
权掇市安稳阳光实验学校第2课时电学实验与创新一、多用电表的使用例1(2013·新课标Ⅰ·23)某学生实验小组利用图1所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：图1多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；导线若干．回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调零点．(2)将图1中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图2所示，这时电压表的示数如图3所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________ V.图2 图3(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________ kΩ.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图4所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为______V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为______ kΩ.图4解析(4)当滑动变阻器调到阻值为零时，多用电表的示数为电压表的内阻．(5)设多用电表内电池的电动势为E，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为R，则由闭合电路欧姆定律及两组数据得：E＝4.00 V12.0 kΩR＋4.00 V，E＝3.60 V12.0 kΩ[(15.0－12.0) kΩ＋R]＋3.60 V 联立两式解得R＝15.0 kΩ，E＝9.00 V.答案(1)短接(2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0(5)9.00 15.0以题说法 1.欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，I g＝ER g＋R0＋r，此时中值电阻R中＝R g＋R0＋r，当两表笔接入电阻R x时I＝ER g＋R0＋r＋R x，电阻R x与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．2．欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡．(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值时，选择倍率为×100 Ω挡，按正确的实验操作步骤测量，表盘指针位置如图5所示，该电阻的阻值约为________Ω；图5(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )A．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果B．测量阻值不同的电阻时，都必须重新欧姆调零C．测量电路中的电阻时，应该把该电阻与电源断开D．欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但仍能调零，其测量结果与原来相比不变(3)用多用电表探测二极管的极性，用欧姆挡测量，黑表笔接a端，红表笔接b端时，指针偏转角较大，然后黑、红表笔反接指针偏转角较小，说明________(填“a”或“b”)端是二极管正极．答案(1)1 700 (2)AC (3)a解析(1)欧姆表的测量值是指针读数与倍率的乘积，为17×100 Ω＝1 700 Ω.(2)欧姆表测电阻时，红、黑表笔插错不会影响测量结果，A正确；测不同的电阻时，只要没更换倍率，不需重新欧姆调零，B错误；测电路中的电阻时应将待测电阻与电源断开，C正确；表中的电池电动势变小、内阻变大后，会影响测量结果，D错误．(3)二极管具有单向导电性，欧姆表的红表笔接的是表内电池的负极，接b端时，指针偏转角度大，二极管电阻小，说明b端是二极管的负极，a端是其正极．二、以测电阻为核心的电学实验例2(2013·北京·21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻R x的阻值．(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A ．电流表(0～3 A ，内阻约0.025 Ω) B ．电流表(0～0.6 A ，内阻约0.125 Ω) C ．电压表(0～3 V ，内阻约3 kΩ) D ．电压表(0～15 V ，内阻约15 kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图的________(选填“甲”或“乙”)． 图6(2)图7是测量R x 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线． 图7(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P 的位置，并记录对应的电流表示数I 、电压表示数U .某次电表示数如图8所示，可得该电阻的测量值R x ＝UI＝________Ω(保留两位有效数字)．图8(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是__________________；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．(选填选项前的字母)A ．电流表测量值小于流经R x 的电流值B ．电流表测量值大于流经R x 的电流值C ．电压表测量值小于R x 两端的电压值D ．电压表测量值大于R x 两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P 从一端滑向另一端，随滑片P 移动距离x 的增加，被测电阻R x 两端的电压U 也随之增加，下列反映Ux 关系的示意图中正确的是________．解析 (1)为了减小误差，应使电表读数为量程的13～23，电源电动势为4 V ，故电压表选C.估算通过R x 的最大电流约为I m ＝35A ＝0.6 A ，所以电流表应选B.因为R V R x ＞R xR A，所以电流表应外接，即应采用甲电路，测量误差较小．(2)(3)电流表、电压表的读数分别为I ＝0.50 A ，U ＝2.60 V ，所以R x ＝2.600.50 Ω＝5.2 Ω.(4)甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，选项B 正确．乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，故选项D 正确．(5)R x 两端的电压U ＝R x E R x ＋RLL －x，其中R 为滑动变阻器总阻值，L 为滑动变阻器两端总长度，结合数学知识可知选项A 正确． 答案 (1)B C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)B D (5)A以题说法 描绘小电珠的伏安特性曲线、测定金属的电阻率，其实验原理都涉及伏安法测电阻，这类实验要从以下两个方面攻克．1．电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源．2．电路设计：(1)电表选择注意三方面：①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的13；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装．(2)测量电路设计：若R x R A >R V R x ，则应把电流表内接；若R x R A <R VR x，则应把电流表外接．(3)控制电路：以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法．另外滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据．若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小．某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：热敏电阻R t (常温下约8 kΩ)、温度计、电流表mA(量程1 mA ，内阻约200 Ω)、电压表V(量程3 V ，内阻约10 kΩ)、电池组E (4.5 V ，内阻约1 Ω)、滑动变阻器R (最大阻值为20 Ω)、开关S 、导线若干、烧杯和水．(1)根据提供器材的参数将图9甲所示的实物图中所缺的导线补接完整． 图9(2)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P 应置于________(填“a ”或“b ”)端．(3)利用补接完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的R t －t 图象如图10中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异．除了偶然误差外，下列关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是________．(填选项前的字母，不定项选择) 图10A ．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大B ．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小C．温度升高到一定值后，电流表应改为外接法(4)将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用，当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时，满足关系式I2R＝k(t－t0)(其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流强度)，电阻的温度稳定在某一值．若通过它的电流恒为50 mA，t0＝20°C，k＝0.25 W/°C，由实测曲线可知该电阻的温度稳定在________°C.答案(1)连线如图所示(2)a(3)AC (4)48(46～50均可)解析(1)如果用限流法，待测电阻两端的电压将超出电压表的量程，故用分压法，因为待测电阻是大电阻，故用内接法．(2)开始时待测电阻两端的电压应当最小，故滑动触头应置于a端．(3)用电流表内接法测量的是待测电阻和电流表内阻的和，故测量值偏大，A正确；温度升高，热敏电阻的阻值变小，当与电流表电阻接近时，应改为电流表外接法，C正确．(4)将I＝50 mA、t0＝20°C、k＝0.25 W/°C代入I2R＝k(t－t0)中可得R＝0.1(t－20) kΩ，在R t－t图中作出该直线，找到该直线与实测Rt－t曲线的交点，交点所对应的横坐标约为48°C，所以该电阻的温度稳定在48°C.三、以测电源的电动势为核心的电学实验例3(10分)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，提供了如图11甲、乙、丙所示的三组器材．(1)请把能完成实验的器材都连成电路．图11(2)某同学根据他的实验数据作出了如图12所示的图象，由此可知该同学选用的是________(填“甲”“乙”或“丙”)组器材进行实验．根据图象可得出电源的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω.(忽略电表内阻的影响，结果保留两位有效数字)图12解析(1)只要能取两组不同数值，列出闭合电路欧姆定律的表达式，未知量只有电动势和内阻就可以完成实验，甲图不满足要求，乙、丙两图满足要求．根据下面两幅电路图连接乙、丙的实物图．(2)丙图中的外电阻可以通过电阻箱读出来，所以选的一定是丙图．根据闭合电路欧姆定律有E＝IR＋Ir，整理可得R＝EI－r，可知图线与纵轴截距的绝对值是内阻，图线的斜率是电源的电动势．答案(1)如图所示(4分，乙、丙各2分，画了甲图则此问扣1分)(2)丙(2分) 1.4(1.3～1.5均可)(2分) 1.0(0.8～1.2均可)(2分)以题说法测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种：1．伏安法——利用电压表和电流表，闭合电路方程为E ＝U ＋Ir ，利用两组数据，联立方程求解E 和r ；也可作出U －I 图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻．2．伏阻法——利用电压表和电阻箱．闭合电路方程为E ＝U (1＋rR)．利用两组数据联立方程求解或将原方程线性化，处理为1U ＝r E ·1R ＋1E 或U ＝－r UR＋E ，作1U －1R 图象或U －UR图象，利用图线的截距和斜率求E 和r .3．安阻法——利用电流表和电阻箱．闭合电路方程为E ＝I (R ＋r )，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1I ＝1E ·R ＋r E ，作1I－R 图象，利用图线的截距和斜率求E 和r .(2013·浙江·22)采用如图13所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．图13(1)除了选用图14照片中的部分器材外，________(填选项)； 图14A ．还需要电压表B ．还需要电流表C ．还需要学生电源D ．不再需要其他器材(2)测量所得数据如下：测量次数 物理量1 2 3 4 5 6 R /Ω 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 I /A0.60 0.70 0.80 0.89 1.00 1.20 U /V0.900.780.740.670.620.43在图15中用作图法求得电池的内阻r ＝________； 图15(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻R A ＝________. 答案 (1)A (2)(0.75±0.10) Ω (3)0.22 Ω解析 (1)除照片中的器材外，还需要电压表，故应选A.(2)作出U －I 图象，如图所示，由图象斜率可求得电池的内阻r ＝(0.75±0.10) Ω.(3)由U ＝I (R ＋R A )和第5组数据，得：电流表的内阻R A ＝U I －R ＝(0.621.00－0.4) Ω＝0.22 Ω.15．从原理迁移中突破电学实验题审题示例(9分)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，备有如下器材： A ．干电池B ．电流表(0～0.6 A ，内阻约0.1 Ω)C ．灵敏电流计(满偏电流I g＝200 μA、内阻r g＝500 Ω)D．滑动变阻器(0～20 Ω、2.0 A)E．电阻箱RF．开关、导线若干(1)由于没有电压表，要把灵敏电流计改装成量程为2 V的电压表，需串联一个阻值为________Ω的电阻．(2)改装后采用如图16甲所示电路进行测量，请在图乙上完成实物连线．图16(3)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至________(填“a端”、“”或“b端”)．(4)图17为该实验绘出的I1－I2图线(I1为灵敏电流计的示数，I2为电流表的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.图17审题模板答题模板(1)由2 V＝I g(r g＋R x)可得R x＝9 500 Ω.(2)实物连线图如答案图所示．(3)在闭合开关S前，滑动变阻器应处于最大阻值处，滑片应移动至a端．(4)图线与纵轴的截距约为146 μA，对应着电源电动势E＝146×10－6×(9500＋500) V＝1.46 V；电源内阻r＝ΔUΔI＝ΔI1100·ΔI2Ω＝0.460.56Ω＝0.82 Ω.答案(1)9 500(2分)(2)电路如图所示(2分)(3)a端(1分)(4)1.46(1.45～1.47)(2分) 0.82(0.80～0.84)(2分)如图18甲所示为某一型号二极管，其两端分别记为A和B.图乙为它的伏安特性曲线，其外表所标示的极性已看不清，为确定该二极管的极性，用多用电表的电阻挡进行测量．图18(1)首先对多用电表进行机械调零，然后将红、黑表笔正确插入插孔后，选用×100挡进行测量，在测量前要进行的操作步骤为____________________________________．(2)将多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时，表的指针偏转角度很大；调换表笔的连接后，表的指针偏转角度很小，由上述测量可知该二极管的正极为________(填“A”或“B”)端．(3)当给该二极管加上反向30 V电压时，用伏安法测量其电阻值，提供的器材有：①直流40 V电源；②电流表A1，量程0.6 A，内阻约10 Ω；③电流表A2，量程50 μA，内阻约100 Ω；④电压表V，量程为50 V，内阻约100 kΩ；⑤滑动变阻器，总电阻100 Ω；⑥开关、导线若干．在提供的两块电流表中应选用________(填“②”或“③”)，在图19虚线框内画出实验电路图(二极管的符号已画在图中)．图19答案(1)将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处(2)B(3)③电路图如图所示解析(1)欧姆调零的具体步骤为：将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处．(2)二极管正向电阻很小，反向电阻极大，多用电表的电流方向是“红进黑出”，可知该二极管的正极为B端．(3)根据题图乙，当反向电压为30 V时，反向电流不超过50 μA，故电流表选③；二极管反向电阻极大，电流表应该采用内接法，为了多测几组数据，滑动变阻器采用分压式接法．(限时：45分钟)1．(2013·安徽·21)Ⅱ.(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图1所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm.图1(2)为了精确测量合金丝的电阻R x，设计出如图2所示的实验电路图，按照该电路图完成图3中的实物电路连接．图2 图3Ⅲ.根据闭合电路欧姆定律，用图4所示电路可以测定电池的电动势和内电阻．图中R0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R0两端的对应电压U12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的，根据实验数据在1U12—R 坐标系中描出坐标点，如图5所示．已知R0＝150 Ω，请完成以下数据分析和处理．图4图5(1)图5中电阻为________Ω的数据点应剔除；(2)在坐标系中画出1U12—R关系图线；(3)图线的斜率是________(V－1·Ω－1)，由此可得电池电动势E x＝________V.答案 Ⅱ.(1)0.007 0.638(0.636～0.640都算正确) (2)见解析图 Ⅲ.(1)80.0 (2)见解析图 (3)4.44×10－31.50 解析 Ⅱ.(1)校零时的读数为0.007 mm合金丝的直径d ＝(0.645－0.007)mm ＝0.638 mm(0.636～0.640都算正确) (2)按照电路图进行实物连线如图所示 Ⅲ.(1)由闭合电路欧姆定律可知：E x ＝U 12R 0(R ＋r x )＋U 12即1U 12＝1E x R 0R ＋1E x ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋r x R 0 由此可知1U 12—R 关系图线是一条直线．电阻R ＝80.0 Ω的点不落在直线上，应剔除．(2)画出1U 12—R 关系图线如图所示(3)斜率k ＝1.51－0.71180V －1·Ω－1＝4.44×10－3 V －1·Ω－1结合1U 12＝1E x R 0R ＋1E x (1＋rR 0)可知：1E x R 0＝4.44×10－3所以E x ＝1.50 V2． (2013·福建·19(2))硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图6甲所示电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表V 1量程选用3 V ，内阻为6.0 kΩ；电压表V 2量程选用15 V ，内阻约为 30 kΩ；R 0为保护电阻；直流电源电动势E 约为12 V ，内阻不计． ①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路． 图6②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S ，调节变阻器R ，读出电压表V 1、V 2的示数U 1、U 2.(ⅰ)某次测量时，电压表V 1示数如图丙，则U 1＝______ V ，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________ mA(保留两位小数)．(ⅱ)该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U 1、U 2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压U x 和通过的反向电流I x (表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立I x －U x 坐标系，标出了与表中前5组U x 、I x 数据对应的5个坐标点，如图7所示．请你标出余下的4个坐标点，并绘出I x －U x 图线.123456789 U1/V0.000.000.060.120.240.420.72 1.14 1.74U2/V0.0 1.0 2.1 3.1 4.2 5.4 6.78.19.7U x/V0.0－1.0－2.0－3.0－4.0－5.0－6.0－7.0－8.0I x/mA0.000.00－0.01－0.02－0.04－0.07－0.12－0.19－0.29图7(ⅲ)由I x－U x图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，I x与U x成______(填“线性”或“非线性”)关系．答案①连线如图所示②(ⅰ)1.400.23(ⅱ)描点绘出I x－U x图线如图所示(ⅲ)非线性3．(2013·广东·34(2))图8(a)是测量电阻R x的原理图．学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6 A(内阻不计)，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.图8①根据原理图连接图(b)的实物图．②断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0 V时，单位长度电阻丝的电压u＝________ V/cm，记录此时电流表A1的示数．③保持S1闭合，合上S2；滑动c点改变ac的长度L，同时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L和A2的示数I.测量6组L和I值，测量数据已在图(c)中标出，写出R x与L、I、u的关系式R x＝________；根据图(c)用作图法算出R x＝________ Ω.答案①见解析图②0.1③LuI6.0解析①实物图如图所示②由于电阻丝均匀，故单位长度电阻丝的电压u＝3.0 V30.0 cm＝0.1 V/cm.③设电阻丝每cm长的电阻为R，当合上S1、断开S2时，设此时流过电阻丝的电流为I′，有：I′·30.0R＝30.0u，当合上S1、S2时，I′·LR＝IR x由上述两公式得：R x＝LuI.L－I图象如图所示，由图象知：L－I的斜率k＝60 cm/A，R x＝ku＝6.0 Ω.4．根据实际情况经常要进行电表的改装，下面是在一次电表的改装实验中遇到的问题：一直流电压表，量程为1 V，内阻为1 000 Ω.现将一阻值在5 000 Ω～7 000 Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确值，再给一直流电源(电动势E为6 V～7 V，内阻可忽略不计)，一阻值R2＝2 000 Ω的定值电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线．(1)为达到上述目的，将图9中的图连成一个完整的实验电路图；图9(2)连线完成后，当S 1与S 2均闭合时，电压表的示数为0.90 V ；当S 1闭合，S 2断开时，电压表的示数为0.70 V ．由此可以计算出改装后电压表的量程为________ V ，电源电动势为________ V. 答案 (1)如图所示 (2)7 6.3解析 (1)因为没有其他的测量工具，考虑将改装后的电压表和电源串联．根据闭合电路欧姆定律列式，有电源电动势和R 1两个未知数，因此可通过改变串联电阻来改变电路中的电流．(2)两次测量分别根据闭合电路欧姆定律列式得，S 2闭合时：E ＝U 1R V R 1＋U 1，S 2断开时：E ＝U 2R V(R 1＋R 2)＋U 2，联立解得电源电动势为6.3 V ，R 1的阻值为6 000Ω，故改装后电压表的量程为1 VR V(R V ＋R 1)＝7 V.5. (2013·海淀期末)为了较准确地测量一只微安表的内阻，采用图10甲所示实验电路图进行测量，实验室可供选择的器材如下：A ．待测微安表(量程500 μA，内阻约300 Ω)B ．电阻箱R (最大阻值999.9 Ω)C ．滑动变阻器R 1(最大阻值为10 Ω)D ．滑动变阻器R 2(最大阻值为1 kΩ)E ．电源(电动势为2 V ，内阻不计)F ．保护电阻R 0(阻值为120 Ω)(1)实验中滑动变阻器应选用________(填“C”或“D”)； (2)按照实验电路图在图乙所示的虚线框中完成实物图连接． 图10(3)实验步骤：第一，先将滑动变阻器的滑片移到最右端，调节电阻箱R 的阻值为零； 第二，闭合开关S ，将滑片缓慢左移，使微安表满偏；第三，保持滑片不动，调节电阻箱R 的电阻值使微安表的示数正好是满刻度的2/3，此时接入电路的电阻箱的示数如图11所示，阻值R 为________Ω；第四，根据以上实验可知微安表内阻的测量值R A 为______Ω. 图11(4)若调节电阻箱的阻值为R ′时，微安表的示数正好是满刻度的1/2，认为此时微安表内阻就等于R ′.则此时微安表内阻的测量值R ′与微安表的示数正好是满刻度的2/3时微安表内阻的测量值R A 相比，更接近微安表内阻真实值的是________(填“R ”或“R A ”)．答案 (1)C(2)实物图如图所示(3)145.5 291 (4)R A解析 (1)由于滑动变阻器采用分压式接法，应选最大阻值较小的C. (3)如题图所示，电阻箱接入电路的阻值为R ＝(100＋40＋5＋0.5) Ω＝145.5 Ω；设微安表的满偏电流为I g ，由于滑动变阻器滑片位置未动，两次加在电阻箱与微安表两端的电压相同，故有I g R A ＝23I g (R A ＋R )，解得R A ＝291Ω.(4)微安表读数为满偏值的三分之二时，微安表内阻的测量值更接近真实值.。
高考物理二轮复习专题八物理实验电学实验与创新
第2讲电学实验与创新1.(2020·甘肃庆阳模拟)某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻.步骤如下:(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为mm.(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为cm.(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图3,则该电阻的阻值约为Ω.(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:待测圆柱体电阻R;电流表A1(量程0～4 mA,内阻约50 Ω);电流表A2(量程0～10 mA,内阻约30 Ω);电压表V1(量程0～3 V,内阻约10 kΩ);电压表V2(量程0～15 V,内阻约25 kΩ);直流电源E(电动势4 V,内阻不计);滑动变阻器R1(阻值范围0～15 Ω,允许通过的最大电流2.0 A);滑动变阻器R2(阻值范围0～20 kΩ,允许通过的最大电流0.5 A)开关S;导线若干;为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在图4方框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.解析:(1)游标卡尺的读数为L=50 mm+3×0.05 mm=50.15 mm;(2)螺旋测微器的读数为d=4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm=0.470 0 cm;(3)欧姆表的读数为R=22×10 Ω=220 Ω;(4)由于电压表V2量程太大(量程的大于电源的电动势),所以电压表应选择V1;根据欧姆定律可求出通过待测电阻的最大电流为I max== A≈14 mA,所以电流表应选择A2;根据实验要求多测几组数据可知变阻器应采用分压式接法,应选择阻值小的变阻器以方便调节;由于待测电阻满足>,电流表应用外接法,画出电路图,如图所示.答案:(1)50.15 (2)0.470 0 (3)220 (4)见解析图2.(2020·江西上饶一模)一个小灯泡的额定电压为2.0 V,额定电流约为0.5 A,选用下列实验器材进行实验,并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线A.电源E:电动势为3.0 V,内阻不计B.电压表V1:量程为0～3 V,内阻约为1 kΩC.电压表V2:量程为0～15 V,内阻约为4 kΩD.电流表A1:量程为0～3 A,内阻约为0.1 ΩE.电流表A2:量程为0～0.6 A,内阻约为0.6 ΩF.滑动变阻器R1:最大阻值为10 Ω,额定电流为1.0 AG.滑动变阻器R2:最大阻值为150 Ω,额定电流为1.0 AH.开关S,导线若干(1)实验中使用的电压表应选用;电流表应选用;滑动变阻器应选用(请填写选项前对应的字母).(2)实验中某同学连接实验电路如图1所示,请你不要改动已连接的导线,在图1的实物连接图中把还需要连接的导线补上.闭合开关前,应使变阻器滑片放在最(填“左”或“右”)端.(3)实验中得到的其中一组电压表与电流表示数如图2所示,请将该组数据标记在U-I坐标中,其余实验数据已标记在图3的坐标中,请你画出小灯泡的U-I图线.并简述该图线不是直线的主要原因.(4)若将实验中的小灯泡接在电动势是1.5 V、内阻是1.0 Ω的电池两端,则小灯泡的实际功率约为W(保留两位有效数字).解析:(1)灯泡额定电压为2 V,电压表应选B,灯泡额定电流为0.5 A,电流表应选E,为方便实验操作,滑动变阻器应选F.(2)描绘灯泡伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,灯泡正常发光时电阻约为R==Ω=4 Ω,电压表内阻约为1 kΩ,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,实验电路图如图(甲)所示;为保护电路,闭合开关前,滑片应置于左端.(3)根据坐标系中描出的点,用平滑的曲线把各点连接起来,作出灯泡的U-I图像,如图(乙)所示.由于灯泡电阻受温度影响,灯泡电阻随温度升高而增大,所以灯泡的U-I图线不是直线.(4)在灯泡的U-I图像坐标系中作出电池的U-I图像,如图(丙)所示;由图像可知,用该电池给灯泡供电时,灯泡两端电压为1.1 V,电流为0.4 A,则灯泡实际功率P=UI=1.1×0.4 W=0.44 W.答案:(1)B E F(2)见解析图左(3)见解析图灯丝电阻随温度升高而增大(4)0.443.(2020·宁夏石嘴山二模)用下列器材组装成一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线.A.电压表V1(量程6 V,内阻很大)B.电压表V2(量程3 V,内阻很大)C.电流表A(量程3 A,内阻很小)D.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流4 A)E.小灯泡(2 A,5 W)F.电池组(电动势E,内阻r)G.开关一只,导线若干实验时,调节滑动变阻器的阻值,多次测量后发现:若电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小.(1)请将设计的实验电路图在图(甲)的虚线方框中补充完整.(2)每一次操作后,同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,组成两个坐标点(I1,U1),(I2,U2),标到U I坐标中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图(乙)所示,则电池组的电动势E= V、内阻r= Ω.(结果保留两位有效数字)(3)在U-I坐标中两条图线在P点相交,此时滑动变阻器连入电路的阻值应为Ω.解析:(1)伏安法测电源电动势与内阻实验中,电压表测路端电压,电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大;描绘小灯泡伏安特性曲线实验中,电流表测流过灯泡的电流,灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小;调节滑动变阻器时,电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小,则V1测路端电压,V2测灯泡两端电压,电路图如图所示.(2)电源的U-I图像是一条倾斜的直线,由图像可知,电源电动势E=4.5 V,电源内阻r==Ω=1.0 Ω.(3)由图像中P点的坐标可知,灯泡电压U L=2.5 V,此时电路电流I=2.0 A,电源电动势E=Ir+U L+IR滑,即4.5 V=2.0 A×1 Ω+2.5 V+2.0 A×R滑,则R滑=0 Ω.答案:(1)见解析图(2)4.5 1.0(3)04.(2020·湖北黄冈模拟)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC),正温度系数电阻器的电阻随温度的升高而增大,负温度系数电阻器的电阻随温度的升高而减小.某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻R x的导电特性,A.电流表A1(满偏电流10 mA,内阻r1=10 Ω)B.电流表A2(量程0.6 A,内阻r2为0.5 Ω)C.滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)D.滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)E.定值电阻R3(阻值1 490 Ω)F.定值电阻R4(阻值140 Ω)G.电源E(电动势15 V,内阻忽略)H.开关与导线若干(1)实验采用的电路图如图1所示,则滑动变阻器选,定值电阻R选.(填仪器前的字母序号)(2)该小组分别测出某个热敏电阻的I1-I2图像如图2所示,请分析说明该曲线对应的热敏电阻是(选填“PTC”或“NTC”)热敏电阻.(3)若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V,内阻10 Ω的电源两端,则此时该热敏电阻的阻值为Ω(结果保留三位有效数字)解析:(1)电压从零开始调节,故采用滑动变阻器分压接法;故滑动变阻器应选择总阻值较小的C;由图可知,定值电阻R与电流表串联充当电压表使用,而电源的电动势为15 V,故定值电阻应选E.(2)如图2,由曲线所示图线可知,随电压增大,电流增大,电阻实际功率增大,温度升高,电压与电流比值增大,电阻阻值增大,即随温度升高,电阻阻值增大,该电阻是正温度系数(PTC)热敏电阻.(3)根据改装原理可知,加在电阻两端的电压为I1(R+r1);则在图2中作出对应的电源的伏安特性曲线②;由图中交点的坐标可知,对应的电流I1=6.5 mA,I2=0.25 A;则由欧姆定律可知R=Ω=39.0 Ω.答案:(1)C E(2)PTC(3)39.05.(2020·河北保定模拟)为测量某一电压表的内阻,实验室准备如下器材:A.待测电压表V1,量程0～3 V,内阻约为3 kΩ;B.电压表V2,量程0～15 V,内阻约15 kΩ;C.电阻箱R1,电阻范围0～9 999 Ω;D.滑动变阻器R2,电阻范围0～10 Ω;E.电源电动势约为15 V,内阻可不计;F.开关、导线若干.(1)请按照给定的电路图连接实验器材:(2)将电阻箱的阻值调到7 375 Ω;(3)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片滑到端(填“a”或“b”);(4)调节滑动变阻器的滑片位置时,发现两表均有读数,但读数几乎不变,经排查发现故障为导线断路引起,请指出发生断路的导线为(填写电路图中的数字序号);(5)排除故障后,继续进行实验,调节滑动变阻器滑片到某一位置,发现V1表刚好满偏,V2表指针偏转情况如图2所示,读出V2表读数为V,待测电压表的内阻为Ω;(6)调节滑动变阻器的滑片位置,获得多组待测电压表内阻的测量值,取平均值作为待测电压表内阻的最终结果.解析:(1)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示.(3)为保护电路安全,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片滑到a端.(4)调节滑动变阻器的滑片位置时,两表均有读数,说明两电压表都与电源两极相连,电压表读数几乎不变,说明移动滑片时分压电路两端电压变化不大,应是由于导线6断路造成,两电压表与滑动变阻器串联,滑动变阻器阻值很小,移动滑片时总电路电阻几乎不变,电压表示数几乎不变.(5)由图示电压表可知,其量程为15 V,分度值为0.5 V,示数为10.5 V;由串联电路特点可知,电阻箱两端电压U=U2-U1=10.5 V-3 V=7.5 V,电阻箱与电压表V1串联,则=,代入数据,解得R V1=2 950 Ω.答案:(1)见解析图(3)a(4)6(5)10.5 2 9506.(2020·辽宁沈阳一模)指针式多用表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:(1)在使用多用电表测量时,若选择开关拨至“25 mA”挡,指针的位置如图(a)所示,则测量结果为mA.(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,R g为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值R x关系图像如图(c)所示,则该图像的函数关系式为I= ;(3)下列根据图(c)中I R x图线做出的解释或判断中正确的是.A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使R x=0时电路中的电流I=I gC.R x越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏D.测量中,当R x的阻值为图(c)中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧(4)根据图线可知该电池的电动势E= .解析:(1)若选择开关拨至“25 mA”挡,由题图(a)所示表盘可知,其分度值为0.5 mA,所测电流为11.5 mA.(2)根据闭合电路欧姆定律得I==.(3)因为R x=-r-R0-R g,函数图线是非线性变化的,当电流比较大时,则电阻比较小,当电流比较小时,则电阻比较大,故A错误;当R x=0,I=,此时电流为满偏电流,故B正确;R x越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏,故C正确;测量中,当R x的阻值为图(c)中的R2时,电流比半偏电流小,指针位于表盘中央位置的左侧,故D正确.(4)由图(c)所示图像可知,I g=,I g=,解得R1=R内,则电源电动势E=I g R1.答案:(1)11.50(2)(3)BCD(4)I g R1教师备用:(2020·江苏卷,11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图(甲)所示,继电器与热敏电阻R t、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约为20 Ω,热敏电阻的阻值R t与温度t的关系如下表所示t/℃30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0R t/Ω199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1121动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻R t、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干.为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”).(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图(乙)所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”).(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在图(甲)中,若只有b,c间断路,则应发现表笔接入a,b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a,c时指针(选填“偏转”或“不偏转”). (4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是.(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 Ω解析:(1)如果电源用E1,则在t=30 ℃时电路中的最大电流I m= A≈13.67 mA<15 mA,故不能实现对此温度的控制,因此电源应选用E2;为了在t=80 ℃时实现对温度的控制,设滑动变阻器阻值的最大值至少为R′,则=0.015 A,解得R′=330.9 Ω,因此滑动变阻器应选用R2.(2)要用多用电表的直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C.(3)如果只有b,c间断路,说明b点与电源的负极间没有形成通路,a,b间的电压为零,电表接在a,b间时,指针不偏转;c点与电源的负极间形成通路,a与电源的正极相通,a,c间有电压,因此两表接入a,c间时指针发生偏转.(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为 50 ℃时被吸合,应先断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,并将阻值调至108.1 Ω,合上开关,调节滑动变阻器的阻值,直至观察到继电器的衔铁被吸合,这时断开开关,将电阻箱从电路中移除,将热敏电阻接入电路.因此操作步骤的正确顺序是⑤④②③①.答案:(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)⑤④②③①高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高考物理二轮复习专题八物理实验电学实验与创新
第2讲电学实验与创新1.(2020·甘肃庆阳模拟)某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻.步骤如下:(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为mm.(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为cm.(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图3,则该电阻的阻值约为Ω.(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:待测圆柱体电阻R;电流表A1(量程0～4 mA,内阻约50 Ω);电流表A2(量程0～10 mA,内阻约30 Ω);电压表V1(量程0～3 V,内阻约10 kΩ);电压表V2(量程0～15 V,内阻约25 kΩ);直流电源E(电动势4 V,内阻不计);滑动变阻器R1(阻值范围0～15 Ω,允许通过的最大电流2.0 A);滑动变阻器R2(阻值范围0～20 kΩ,允许通过的最大电流0.5 A)开关S;导线若干;为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在图4方框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.解析:(1)游标卡尺的读数为L=50 mm+3×0.05 mm=50.15 mm;(2)螺旋测微器的读数为d=4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm=0.470 0 cm;(3)欧姆表的读数为R=22×10 Ω=220 Ω;(4)由于电压表V2量程太大(量程的大于电源的电动势),所以电压表应选择V1;根据欧姆定律可求出通过待测电阻的最大电流为I max== A≈14 mA,所以电流表应选择A2;根据实验要求多测几组数据可知变阻器应采用分压式接法,应选择阻值小的变阻器以方便调节;由于待测电阻满足>,电流表应用外接法,画出电路图,如图所示.答案:(1)50.15 (2)0.470 0 (3)220 (4)见解析图2.(2020·江西上饶一模)一个小灯泡的额定电压为2.0 V,额定电流约为0.5 A,选用下列实验器材进行实验,并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线A.电源E:电动势为3.0 V,内阻不计B.电压表V1:量程为0～3 V,内阻约为1 kΩC.电压表V2:量程为0～15 V,内阻约为4 kΩD.电流表A1:量程为0～3 A,内阻约为0.1 ΩE.电流表A2:量程为0～0.6 A,内阻约为0.6 ΩF.滑动变阻器R1:最大阻值为10 Ω,额定电流为1.0 AG.滑动变阻器R2:最大阻值为150 Ω,额定电流为1.0 AH.开关S,导线若干(1)实验中使用的电压表应选用;电流表应选用;滑动变阻器应选用(请填写选项前对应的字母).(2)实验中某同学连接实验电路如图1所示,请你不要改动已连接的导线,在图1的实物连接图中把还需要连接的导线补上.闭合开关前,应使变阻器滑片放在最(填“左”或“右”)端.(3)实验中得到的其中一组电压表与电流表示数如图2所示,请将该组数据标记在U-I坐标中,其余实验数据已标记在图3的坐标中,请你画出小灯泡的U-I图线.并简述该图线不是直线的主要原因.(4)若将实验中的小灯泡接在电动势是1.5 V、内阻是1.0 Ω的电池两端,则小灯泡的实际功率约为W(保留两位有效数字).解析:(1)灯泡额定电压为2 V,电压表应选B,灯泡额定电流为0.5 A,电流表应选E,为方便实验操作,滑动变阻器应选F.(2)描绘灯泡伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,灯泡正常发光时电阻约为R==Ω=4 Ω,电压表内阻约为1 kΩ,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,实验电路图如图(甲)所示;为保护电路,闭合开关前,滑片应置于左端.(3)根据坐标系中描出的点,用平滑的曲线把各点连接起来,作出灯泡的U-I图像,如图(乙)所示.由于灯泡电阻受温度影响,灯泡电阻随温度升高而增大,所以灯泡的U-I图线不是直线.(4)在灯泡的U-I图像坐标系中作出电池的U-I图像,如图(丙)所示;由图像可知,用该电池给灯泡供电时,灯泡两端电压为1.1 V,电流为0.4 A,则灯泡实际功率P=UI=1.1×0.4 W=0.44 W.答案:(1)B E F(2)见解析图左(3)见解析图灯丝电阻随温度升高而增大(4)0.443.(2020·宁夏石嘴山二模)用下列器材组装成一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线.A.电压表V1(量程6 V,内阻很大)B.电压表V2(量程3 V,内阻很大)C.电流表A(量程3 A,内阻很小)D.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流4 A)E.小灯泡(2 A,5 W)F.电池组(电动势E,内阻r)G.开关一只,导线若干实验时,调节滑动变阻器的阻值,多次测量后发现:若电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小.(1)请将设计的实验电路图在图(甲)的虚线方框中补充完整.(2)每一次操作后,同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,组成两个坐标点(I1,U1),(I2,U2),标到U I坐标中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图(乙)所示,则电池组的电动势E= V、内阻r= Ω.(结果保留两位有效数字)(3)在U-I坐标中两条图线在P点相交,此时滑动变阻器连入电路的阻值应为Ω.解析:(1)伏安法测电源电动势与内阻实验中,电压表测路端电压,电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大;描绘小灯泡伏安特性曲线实验中,电流表测流过灯泡的电流,灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小;调节滑动变阻器时,电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小,则V1测路端电压,V2测灯泡两端电压,电路图如图所示.(2)电源的U-I图像是一条倾斜的直线,由图像可知,电源电动势E=4.5 V,电源内阻r==Ω=1.0 Ω.(3)由图像中P点的坐标可知,灯泡电压U L=2.5 V,此时电路电流I=2.0 A,电源电动势E=Ir+U L+IR滑,即4.5 V=2.0 A×1 Ω+2.5 V+2.0 A×R滑,则R滑=0 Ω.答案:(1)见解析图(2)4.5 1.0(3)04.(2020·湖北黄冈模拟)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC),正温度系数电阻器的电阻随温度的升高而增大,负温度系数电阻器的电阻随温度的升高而减小.某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻R x的导电特性,A.电流表A1(满偏电流10 mA,内阻r1=10 Ω)B.电流表A2(量程0.6 A,内阻r2为0.5 Ω)C.滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)D.滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)E.定值电阻R3(阻值1 490 Ω)F.定值电阻R4(阻值140 Ω)G.电源E(电动势15 V,内阻忽略)H.开关与导线若干(1)实验采用的电路图如图1所示,则滑动变阻器选,定值电阻R选.(填仪器前的字母序号)(2)该小组分别测出某个热敏电阻的I1-I2图像如图2所示,请分析说明该曲线对应的热敏电阻是(选填“PTC”或“NTC”)热敏电阻.(3)若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V,内阻10 Ω的电源两端,则此时该热敏电阻的阻值为Ω(结果保留三位有效数字)解析:(1)电压从零开始调节,故采用滑动变阻器分压接法;故滑动变阻器应选择总阻值较小的C;由图可知,定值电阻R与电流表串联充当电压表使用,而电源的电动势为15 V,故定值电阻应选E.(2)如图2,由曲线所示图线可知,随电压增大,电流增大,电阻实际功率增大,温度升高,电压与电流比值增大,电阻阻值增大,即随温度升高,电阻阻值增大,该电阻是正温度系数(PTC)热敏电阻.(3)根据改装原理可知,加在电阻两端的电压为I1(R+r1);则在图2中作出对应的电源的伏安特性曲线②;由图中交点的坐标可知,对应的电流I1=6.5 mA,I2=0.25 A;则由欧姆定律可知R=Ω=39.0 Ω.答案:(1)C E(2)PTC(3)39.05.(2020·河北保定模拟)为测量某一电压表的内阻,实验室准备如下器材:A.待测电压表V1,量程0～3 V,内阻约为3 kΩ;B.电压表V2,量程0～15 V,内阻约15 kΩ;C.电阻箱R1,电阻范围0～9 999 Ω;D.滑动变阻器R2,电阻范围0～10 Ω;E.电源电动势约为15 V,内阻可不计;F.开关、导线若干.(1)请按照给定的电路图连接实验器材:(2)将电阻箱的阻值调到7 375 Ω;(3)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片滑到端(填“a”或“b”);(4)调节滑动变阻器的滑片位置时,发现两表均有读数,但读数几乎不变,经排查发现故障为导线断路引起,请指出发生断路的导线为(填写电路图中的数字序号);(5)排除故障后,继续进行实验,调节滑动变阻器滑片到某一位置,发现V1表刚好满偏,V2表指针偏转情况如图2所示,读出V2表读数为V,待测电压表的内阻为Ω;(6)调节滑动变阻器的滑片位置,获得多组待测电压表内阻的测量值,取平均值作为待测电压表内阻的最终结果.解析:(1)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示.(3)为保护电路安全,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片滑到a端.(4)调节滑动变阻器的滑片位置时,两表均有读数,说明两电压表都与电源两极相连,电压表读数几乎不变,说明移动滑片时分压电路两端电压变化不大,应是由于导线6断路造成,两电压表与滑动变阻器串联,滑动变阻器阻值很小,移动滑片时总电路电阻几乎不变,电压表示数几乎不变.(5)由图示电压表可知,其量程为15 V,分度值为0.5 V,示数为10.5 V;由串联电路特点可知,电阻箱两端电压U=U2-U1=10.5 V-3 V=7.5 V,电阻箱与电压表V1串联,则=,代入数据,解得R V1=2 950 Ω.答案:(1)见解析图(3)a(4)6(5)10.5 2 9506.(2020·辽宁沈阳一模)指针式多用表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:(1)在使用多用电表测量时,若选择开关拨至“25 mA”挡,指针的位置如图(a)所示,则测量结果为mA.(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,R g为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值R x关系图像如图(c)所示,则该图像的函数关系式为I= ;(3)下列根据图(c)中I R x图线做出的解释或判断中正确的是.A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使R x=0时电路中的电流I=I gC.R x越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏D.测量中,当R x的阻值为图(c)中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧(4)根据图线可知该电池的电动势E= .解析:(1)若选择开关拨至“25 mA”挡,由题图(a)所示表盘可知,其分度值为0.5 mA,所测电流为11.5 mA.(2)根据闭合电路欧姆定律得I==.(3)因为R x=-r-R0-R g,函数图线是非线性变化的,当电流比较大时,则电阻比较小,当电流比较小时,则电阻比较大,故A错误;当R x=0,I=,此时电流为满偏电流,故B正确;R x越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏,故C正确;测量中,当R x的阻值为图(c)中的R2时,电流比半偏电流小,指针位于表盘中央位置的左侧,故D正确.(4)由图(c)所示图像可知,I g=,I g=,解得R1=R内,则电源电动势E=I g R1.答案:(1)11.50(2)(3)BCD(4)I g R1教师备用:(2020·江苏卷,11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图(甲)所示,继电器与热敏电阻R t、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约为20 Ω,热敏电阻的阻值R t与温度t的关系如下表所示121动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻R t、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干.为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”).(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图(乙)所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”).(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在图(甲)中,若只有b,c间断路,则应发现表笔接入a,b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a,c时指针(选填“偏转”或“不偏转”). (4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是.(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 Ω解析:(1)如果电源用E1,则在t=30 ℃时电路中的最大电流I m= A≈13.67 mA<15 mA,故不能实现对此温度的控制,因此电源应选用E2;为了在t=80 ℃时实现对温度的控制,设滑动变阻器阻值的最大值至少为R′,则=0.015 A,解得R′=330.9 Ω,因此滑动变阻器应选用R2.(2)要用多用电表的直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C.(3)如果只有b,c间断路,说明b点与电源的负极间没有形成通路,a,b间的电压为零,电表接在a,b间时,指针不偏转;c点与电源的负极间形成通路,a与电源的正极相通,a,c间有电压,因此两表接入a,c间时指针发生偏转.(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为 50 ℃时被吸合,应先断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,并将阻值调至108.1 Ω,合上开关,调节滑动变阻器的阻值,直至观察到继电器的衔铁被吸合,这时断开开关,将电阻箱从电路中移除,将热敏电阻接入电路.因此操作步骤的正确顺序是⑤④②③①.答案:(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)⑤④②③①高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。