热点专题系列(四)

热点专题系列(四)
电学实验的“三个选择”
【热点概述】
电学实验是高考的必考内容，纵观近几年的高考试题，年年都
有相关试题出现，主要考查实验原理的理解、实验器材及电路 的选择、实验数据的处理、实验误差的分析等。
【热点透析】
一、控制电路的选择 滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据： (1)负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连续可调， 应选分压电路。 (2)若负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压 电路。
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时让指针尽可能在中值刻度附近。
3.便于操作：选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可 选阻值较小的。 4.实验的实际要求。
【例证】(2013·福州模拟)一个标有“3.8 V，0.3 A”字样的
小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习 小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材： 器材名称 电池组 电压表 电压表 电流表 代号 E V1 V2 A1 参 数
(2)图像中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读 数相等，即滑动变阻器的阻值为0，滑动变阻器的滑动触头P滑 到了最左端，A错误；从图像可以得出电阻R0的阻值大于电源 的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直 线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最 大，B正确；定值电阻R0消耗的功率为P＝U2I＝1.0×0.5 W＝
2.(2013·宣城模拟)如图甲所示为某同学测绘额定电压为 2.5 V的小电珠的I-U图线的实验电路图。
(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接 成完整的实验电路。
(2)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 (选填“A端”“B端”或“AB正中间”)。 (3)已知小电珠灯丝在27 ℃
应选丁图。
(2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因 为灯泡标有“3.8 V，0.3 A”，因此，电压表选择V1;电流表 选择A1;滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变 阻器R1。 (3)根据 R U 得A点电阻为6.3 Ω(结果为5.9～6.5 Ω 都 对)；B．定值电阻R0上消耗的功率为0.5 W
D．电源的效率达到最大值
(3)根据图乙，可以求出定值电阻R0＝ 势E＝ V，内电阻r＝ Ω。 Ω ，电源电动
(4)该电路中电流表的读数能否达到0.6 A，试说明理由。
【解析】(1)从电路连接可以看出，电流表A的读数增大时，电
压表V1的读数减小，电压表V2的读数增大。甲同学是根据电压 表V1和电流表A的数据绘制的图像，B错误，A正确；乙同学是 根据电压表V2和电流表A的数据绘制的图像，C错误，D正确。
时电阻值约为1.5 Ω ，并且
其电阻值与灯丝的热力学温 度成正比，热力学温度T与摄 氏温度t的关系为T＝273＋t， 根据如图所示的小电珠的I-U 特性曲线，估算该小电珠以额 定功率工作时灯丝的温度约
为
℃(保留两位有效数字)。
【解析】对于分压电路，开关S闭合前，应该将滑动变阻器的 滑片置于最左端(A端)，使待测电路电压为零。由灯丝电阻与
I
答案：(1)丁 (2)V1
A1 R1
(3)6.3 Ω
10 Ω
【热点集训】
1.两位同学在实验室中利用如图甲所示的电路测定值电阻R0、
电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某 一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量 数据，另一位同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据。 并根据数据描绘了如图乙所示的两条U-I图线。回答下列问题：
0.5 W，C正确；电源的效率为 ＝UI ＝U ，U越大，效率越大，
D错误。
EI E
(3)从图像可以得出定值电阻R0的阻值为
从甲同学的图像可以得出图像在U轴上的截距为1.5 V， 即电源的电动势为1.5 V， 图像斜率的绝对值为：
U 0.5 k＝ 1 ＝ ＝ ， 1.0 I 0.5 U 1.0 R 0＝ 2 ＝ ＝2.0 ； I 0.5
(2)倍率比较法： ①当 R V R x ， R x R V R A 时，既可选择电流表“内接 即
Rx RA
法”，也可选择“外接法”。
RV Rx 即 R x R V R A 时，采用电流表外接法； Rx RA ③当 R V R x 即 R x R V R A 时，采用电流表内接法。 Rx RA
(3)若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，
且没有要求电压从零可调，应选限流电路。 (4)两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路消耗的总功 率小。 (5)特殊问题要具体问题具体分析
二、测量电路的选择 对伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表不同的接 法。
(1)阻值判断法： 当RV Rx时，采用电流表“外接法”； 当Rx RA时，采用电流表“内接法”。
，电流
(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的I-U图线如图所示，
试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值 分别为 、 。
【解析】(1)要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑动变阻器 要用分压式接法，甲、乙图错误;丙图中滑动变阻器上串联保 护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始连续调节，所以
即电源的内电阻为r＝1.0 Ω。
(4)该电路中的电流为 I＝ 当R最小时，电流最大，
E ， R＋R 0＋r
最大值为 I m＝ E ＝ 1.5
R 0＋r
2.0＋ 1.0
A＝ A， 0.5
故该电路中电流表的读数不能达到0.6 A。 答案: (1)A、D (2)B、C (3)2.0 1.5 1.0
(4)不能，理由见解析
电动势9 V，内阻约为0.5 Ω 量程0～5 V，内阻约为2.0 kΩ 量程0～15 V，内阻约为3.0 kΩ 量程0～0.3 A，内阻约为2.0 Ω
电流表
滑动变阻器
A2
R1
量程0～6 A，内阻约为0.4 Ω
0～10 Ω ，额定电流2 A
器材名称 滑动变阻器
代号 R2
参
数
0～100 Ω ，额定电流0.5 A
即灯丝温度约为
t＝T′－273＝1 607 ℃＝1.6×103 ℃。
答案：(1)实物连线图如图所示
(2)A端
(3)1.6×103
固定电阻
开 导 关 线
R0
S M
5 Ω ，额定电流5 A
一个 若干
实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始 调节，测量结果尽可能准确。
(1)现在有如图所示的甲、乙、丙、丁四个电路，其中可选用 的电路有 。
(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表
表 ，滑动变阻器 。(填器材名称代号)
(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知( A．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据 B．甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据
)
C．乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据
D．乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据
(2)图像中两直线的交点表示的物理意义是( A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端
②当
(3)试触法：
U 与 I 比较大小: U I ①若 U I , 则选择电压表分流的外接法; U I ②若 I U , 则选择电流表的内接法。 I U
三、实验器材的选择 1.安全因素：通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最 大电流。 2.误差因素：选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程。 使指针有较大偏转(一般取满偏度的 ～ )；使用欧姆表选挡
热力学温度成正比可得R＝kT，由当灯丝温度为300 K时电阻
为1.5 Ω可得k＝0.005。由小电珠的I-U特性曲线可得当电压
为2.5 V时灯丝中电流约为0.265 A。
根据欧姆定律可得出灯丝电阻 R＝U ＝ ， 9.4 由R＝kT解得此时灯丝热力学温度
R T＝ ＝ 880 K， 1 k I