1、第2讲电学实验及创新考情速览明规律高考命题点命题轨迹情境图电表改装多用电表原理和使用2017卷2317(3)23题18(2)22题19(1)23题19(3)23题2018卷222019卷23卷23以测电阻为核心的实验2016卷2316(2)23题17(2)23题18(1)23题18(3)23题20(1)22题2017卷232018卷23卷232020卷22以测特性曲线为核心的实验2017卷2317(1)23题20(2)23题 20(3)23题2020卷22卷23卷23拓展创新实验2016卷23卷2216(1)23题16(3)22题2019卷23命题热点巧突破考点一电表改装多用电表原理和使用1电
2、流表和电压表的读数规则量程精确度读数规则电流表03 A0.1 A与刻度尺一样，采用估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可电压表03 V0.1 V电流表00.6 A0.02 A估读位与最小刻度在同一位，采用估读电压表015 V0.5 V估读位与最小刻度在同一位，采用估读2.多用电表使用的几个注意事项(1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，用表盘下边中间的指针定位螺
3、丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，用欧姆调零旋钮调整(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零(4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位由于欧姆挡的刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开，不要用手同时接触多用电表的两支表笔(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡3多用电表内部电路的常见考查形式多用电表当欧姆表使用时内部有电源，往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等，常涉及的变形有：(1)与电压表串联形成闭合电路，则EUr，从而计算
4、得到E；(2)与电流表串联形成闭合电路，则EI(RAr)，从而计算得到E；(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极时，测得的电阻较小，反之测得的电阻很大，由此可判断出二极管的正、负极考向1多用电表的使用及读数1(2020南昌调研)一多用电表的简化电路图如图甲所示已知表头内阻为400 ，满偏电流为2 mA；电池E1.5 V，E15 V.(1)若R11 ，R299 ，当选择开关置于2时，多用电表测量的是_电流_(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为_10_mA_.(2)在(1)的条件下，若R50.92103
5、，R69103 ，当选择开关置于6时，多用电表测量的是_电压_(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为_100_V_.(3)在(1)的条件下，当选择开关置于3时，多用电表测量的是_电阻_(选填“电流”“电压”或“电阻”)现要测量一个一千多欧的电阻，应当把选择开关置于_4_(选填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”)，正确测量时多用电表指针如图乙所示，则所测电阻的阻值为_1_500_.【解析】(1)结合题图甲可知，多用电表选择开关置于2时，R1、R2串联后与表头并联，此时多用电表测量的是电流，量程为2 mA10 mA(2)当选择开关置于6时，多用电表测量的是电压，此时表头与
6、R1、R2可视为一个新表头(满偏电流为10 mA，内阻为80 )，量程为10 mA(809209 000)100 V(3)当选择开关置于3时，多用电表内含电池，测量的是电阻，由第(2)问分析可知，此时新表头的满偏电流为10 mA，内阻为80 ，若测量一个一千多欧的电阻，由闭合电路欧姆定律可知电池的电动势应选15 V题图乙中指针位于表盘刻度中央，此时所测电阻阻值等于多用电表的内阻，满偏电流为10 mA，电压为15 V，故多用电表的内阻即所测电阻的阻值为1 500 .考向2欧姆表的改装和校准2(2019全国卷)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改
7、装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 k)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 )，滑动变阻器R2(最大阻值500 )，电阻箱(099 999.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干(a)(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为_900_；滑动变阻器选_R1_(填“R1”或“R2”)(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_45_、_5_.(b)(3)校准红、黑
8、表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_0_ k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_35_000.0_.(c)【答案】(1)如图所示【解析】(1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即rR0RAR15 k，解得R900 .由于滑动变阻器R2的最大阻值为500 ，所以滑动变阻器选R1.(2)根据闭合电路欧姆定律，得Ia和Ib，代入数据解得Ra45 k，Rb5 k.(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在
9、0 k上电阻箱的阻值为(0.101010010001 000510 0003)35 000.0 .3(2019全国卷)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表该同学测得微安表内阻为1 200 ，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)(a)(b)(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线(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)A18 mAB21 mAC25
10、 mAD28 mA(3)产生上述问题的原因可能是_AC_.(填正确答案标号)A微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 B微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 CR值计算错误，接入的电阻偏小DR值计算错误，接入的电阻偏大(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 .【解析】(1)实物连线如图所示(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 A，当微安表指针到满量程250 A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(3)根据Ig
11、Rg(IIg)R得IIg出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1 200 ，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小选项A、C正确(4)若微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有U(250.25)103RU(200.25)103kR解得k.考点二以测电阻为核心的实验1电流表和电压表的选择(1)根据电源的参数来选择(2)根据电路中的最大电流(或者最大电压)来选择(3)根据用电器的额定电流(或者额定电压)来选择2滑动变阻器的选择(1)用分压式接法时，应该选用最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器(2)用限流式接法时，应该选用阻值和被测电阻接近的滑动变阻器3电流表内、外接法的选择(1)若R
12、x，则采用电流表内接法，此时R测RxRARx.(2)若Rx，则采用电流表外接法，此时R测k所以图线是采用电压表跨接在O、P之间(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50 左右，根据说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在O、Q之间，所以选择图线得到的结果较为准确根据图像可知Rx50.5 .(3)考虑电流表内阻，则修正后的电阻为RxRxrA50.5 0.5 50.0 .2(2019浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx，小明设计了如图所示的电路(1)实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c点先后与a、b点连接，发现电
13、压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将c点接_a点_(选填“a点”或“b点”)，按此连接测量，测量结果_小于_(选填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真实值(2)根据实验测得的6组数据，在下图中描点，作出了2条图线你认为正确的是_(选填“”或“”)，并由图线求出电阻Rx_7.5_.(保留两位有效数字)【解析】(1)电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，而电流表示数基本不变，说明电压表分流较小，可以忽略，故采用电流表外接法，即c接a点；电压表测量的电压为准确值，但电流表测量的电流为电阻和电压表电流之和，即电流测量值偏大，根据R可得电阻测量值偏小；(2)因为电压表测量的是被测电阻两
14、端电压，所以当其两端电压为零时，电流也为零，故图线正确；图像的斜率的倒数表示电阻，故Rx 7.5 .3(2020昌乐二中一模)用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001 000 )：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0 V；电压表V1，量程为1.5 V，内阻r1750 ；电压表V2，量程为5 V，内阻r22 500 ；滑动变阻器R，最大阻值约为100 ；单刀单掷开关S，导线若干(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注)_见解析图_(2)根据你所画的电路原理图在上图的实物图上画出连线(3)若电压表V1的读
15、数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx 若采用甲电路，.若采用乙电路，r1.【解析】(1)在实验中测定的电阻Rx的阻值(9001 000 )接近电压表V1和V2的内阻，属于测定大电阻，所以采用串联分压法，此外滑动变阻器R的最大阻值很小，必须采用分压接法，故实验电路原理图如图甲或图乙；甲图中电压表V1和Rx并联电阻约为420 ，两图都满足题中要求“电压表的读数不小于其量程的”(2)先连滑动变阻器的分压接法，然后再连接串联分压电路，如图甲或乙(3)在甲图中，在乙图中U2U1Rx；化简得Rx或Rxr1.规律总结(1)已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的
16、电流表可当电压表使用；(2)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流(3)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多(4)电流表量程的选择：和电压表量程与被测电阻的比值相差不多考向2等效法测电阻4某同学想用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求(1)为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至_最大_(填“最大”或“最小”)，然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置保持R2不变，调节R1，当调节R134.2 时，电流表
17、A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx_34.2_(2)为了测量电流表A的内阻RA和电源(内阻忽略不计)的电动势E，他将R1的阻值调到1.5 ，R2调到最大，将开关K2调至2位置，闭合开关K1；然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图像；利用图像中的数据可求得，电流表A的内阻RA_0.5_，电源(内阻忽略不计)的电动势E_4_V.【解析】(1)为了保证电路中用电器的安全，在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至最大，使电路中的电流较小，不会烧坏用电器；由于两次操作电路中电流相等，说明两次操作电路中的总电阻也相等，故Rx
18、34.2 .(2)根据闭合电路欧姆定律可知EI(R2RAR1)，解得.结合R2图像的斜率和截距可得E4 V，RA0.5 .规律总结等效替代法(单刀双掷开关或者两个单刀单掷开关)以4题为例：电源输出电压不变，将S2合到2，调节电阻箱示数为R1，使电表的示数与S2合到1时的示数相等，则RxR1，这种测量方法无系统误差，R测R真.考向3半偏法测电表内阻5(2020北京通州区模拟)为测定电流表内电阻Rg，实验中备用的器件有：A电流表(量程0100 A)B标准电压表(量程05 V)C电阻箱(阻值范围0999.9 )D电阻箱(阻值范围099 999 )E电源(电动势2 V)F电源(电动势6 V)G滑动变阻
19、器(阻值范围050 ，额定电流1.5 A)，还有若干开关和导线(1)如果采用如图所示的电路测定电流表A的内电阻并且想得到较高的精确度，那么从以上备用器件中，可变电阻R1应选用_D_，可变电阻R2应选用_C_，电源应选用_F_(用字母代号填写)(2)如果实验时要进行的步骤有：a合上开关K1；b合上开关K2；c观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调到最大；d调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；e调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；f记下R2的阻值把以上步骤的字母按实验的合理顺序为：_cadbef_.(3)如果在步骤f中所得R2的阻值为600 ，则图中电流表的内电阻Rg的
20、测量值为_600_.(4)如果再给出：H.电源(电动势8 V)；I.电源(电动势12 V)，电源应选择_H_(选填选项前的字母)(5)某同学认为步骤e中不需要保证“电流表指针偏转到满刻度的一半”这一条件，也可测得的电流表内阻Rg，请你分析论证该同学的判断是否可行_可行_【解析】(1)该实验是半偏电流法测电流表的内阻K2闭合前后的两次电路，如果干路电流变化不大，那么就可以认为，K2闭合后，电流表半偏时，电流表和电阻箱R2所分的电流各占一半，又因为二者并联，两端的电压相等，自然就可以推出电流表的内阻和电阻箱R2的阻值相等要保证两次实验干路的电流变化不大，就需要保证两次实验电路的总电阻变化不大，也就
21、是说，在给电流表并联上一个电阻箱后导致的电阻变化，对整个电路影响不大要达到这个效果，R1就需要选一个尽可能大的电阻，可以是电阻箱，也可以是滑变，也可以是电位器，但阻值要尽可能地大，经此分析，R1应选用D该实验要通过可变电阻R2阻值来间接反映出电流表的内阻值，因此可变电阻R2的选取原则是：能读数且尽量和电流表的内阻在同一数量级上经此分析，可变电阻R2应选用C在R1是一个尽可能大的电阻、电流表满偏的前提下，那么电源电动势相对地就要大一些的，但不是越大越好，大了烧表也不行初步分析电源可选用F，其实可以估算一下电动势大概的最大值，即：EmaxIgmaxR1max1001061105 V10 V，电源应
22、选F.(2)半偏法测电流表内阻的步骤为：实验前，将R1的阻值调到最大；合上开关K1；调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；保持R1的阻值不变，合上开关K2；调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；记下R2的阻值我们就认为电流表的内阻值就是R2的阻值因此答案为：cadbef.(3)根据(1)中的分析可知，电流表的内电阻Rg的测量值，就等于电阻箱R2的阻值，即600 .(4)由(1)中的分析可知，在不烧表的前提下，电源要尽可能地大一些，这样可以减小实验误差因为估算出的电源电动势的最大值大约是10 V，所以，该题答案为H.(5)该同学的判断可行只需保证步骤abcd不变例如在步骤e中，可以
23、调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的三分之二，记下此时R2的阻值，根据并联电路反比分流原则，计算出电流表内阻的测量值：Rg，同样可以测得电流表的内阻规律总结两种半偏法的比较电流半偏法电压半偏法断开S2，闭合S1，调节R1，使满偏；闭合S2，只调节R2，使半偏(R1RG)，则RGR2，该方法R测R真，结果偏大.考向4电桥法测电表内阻6(2017全国卷)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 A，内阻大约为2 500 )的内阻可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 ，另一个阻值为2 000 )；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 )；电源E(电动势
24、约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片(a)(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线(2)完成下列填空：R1的阻值为_20_(填“20”或“2 000”)为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的_左_端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势_相等_(填“相等”或“不相等”)将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz
25、的阻值置于2 601.0 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变待测微安表的内阻为_2_550_(结果保留到个位)(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程_【解析】(1)根据原理图(a)，将图(b)中的实物连线如图所示(2)滑动变阻器R1在实验中为控制电路，且为分压接法，应选总阻值小的滑动变阻器，故R1的阻值为20 .为了保护微安表，S1闭合时，微安表上的电压为零，故开始时应将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端接通S2前后，微安表的示数保持不变，说明S2闭合后，没有电流流过S2，故B、D两点的电势相等实验过程中，由于测量电路，即由Rz、R2组成
26、的电路的阻值很大，可认为测量电路两端的电压不变，故与Rz互换后通过R2、Rz和的电流不变，电路如图所示由于B、D两点的电势相等，对于图甲，I1RAI2RI1Rz1I2R，即对于图乙，I1Rz2I2RI1RAI2R.即所以所以RA 2 550 .(3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程规律总结电桥式测量法在电阻的测量方法中，有一种很独特的测量方法，那就是电桥法，其测量电路如图所示，实验中调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有，.由以上两式解得R1RxR
27、2R3.这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件也可求出被测电阻Rx的阻值该测量方法没有系统误差，R测R真考向5测定金属丝的电阻率7(2019天津高考真题)现测定长金属丝的电阻率(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是_0.200(0.1960.204均可)_mm.(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻这段金属丝的电阻Rx约为100 ，请在下框中画出实验电路图，并标明器材代号电源E(电动势10 V，内阻约为10 )电流表A1(量程0250 mA，内阻R15 )电流表A2(量程0300 mA，内阻约为5 )滑动变阻器R(最大阻值10 ，额定电流2 A)开关S
28、及导线若干(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx .从设计原理看，其测量值与真实值相比_相等_(填“偏大”、“偏小”或“相等”)【解析】(1)根据螺旋测微器的读数法则可知读数为0.0120.0 mm0 mm0.200 mm.(2)因该实验没有电压表，电流表A1的内阻已知，故用A1表当电压表使用，为了调节范围大，滑动变阻器应采用分压式的接法，实验电路图如图所示(3)由电路图可知流过电阻Rx的电流为I2I1，电阻两端的电压为I1R1，因此电阻Rx，该实验的电流为真实电流，电压也为真实电压，因此测量值和真实值相等考点三以测特性曲
29、线为核心的实验在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用：考向1测量小灯泡的伏安特性曲线1(2020新课标卷)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V，0.30 A)的伏安特性所用器材有：电流表A1(量程200 mA，内阻Rg110.0 )，电流表A2(量程500 mA，内阻Rg21.0 )、定值电阻R0(阻值R010.0 )、滑动变阻器R1(最大阻值10 )、电源E(电动势4.5 V，内阻很小)、开关S和若干导线该同学设计的电路如图(a)所示(1)根据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线_见解
30、析图_ (2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U_I1(Rg1R0)_，流过小灯泡的电流I_I2I1_.为保证小灯泡的安全，I1不能超过_180_mA(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出.I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根据实验数据可算得，当I1173 mA时，灯丝电阻R_11.6_(保留1位小数)(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所
31、用电阻的阻值不能小于_8.0_(保留1位小数)【解析】(1)根据电路图连接实物图如图所示(2)根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有UI1(Rg1R0)；根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为II2I1；因为小灯泡的额定电压为3.6 V，故根据题目中已知数据带入中可知I1不能超过180 mA；(3)根据表中数据可知当I1173 mA时，I2470 mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U3.46 V；流过小灯泡的电流为I297 mA0.297 A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为R 11.6 ；(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至
32、少要达到3.6 V，而电流表A1不能超过其量程200 mA，此时结合有3.60.2(10R0)，解得R08 ，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8 .2在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A直流电源(电动势约为5 V，内阻不计)B直流电流表(量程03 A，内阻约为0.1 )C直流电流表(量程0600 mA，内阻约为5 )D直流电压表(量程015 V，内阻约为15 k)E直流电压表(量程05 V，内阻约为10 k)F滑动变阻器(最大阻值为10 ，允许通过的最大电流为2 A)G滑动变阻器(最大阻值为1 k，
33、允许通过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据(1)实验中电流表应选用_C_，电压表应选用_E_，滑动变阻器应选用_F_.(均用序号字母表示)(2)请按要求将图甲中所示的器材连成实验电路图甲(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示现把实验中使用的小灯泡接到图丙所示的电路中，其中电源电动势E6 V，内阻r1 ，定值电阻R9 ，此时灯泡的实际功率为_0.84(0.810.87均可)_W(结果保留2位有效数字)【解析】(1)使用电压表、电流表时，要求指针要超过满刻度的一半以上，此小灯泡的额定电压为5 V，额定电流为0.5 A，电流表、电压表分别
34、选C、E；由于小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据，所以控制电路应采用分压电路，滑动变阻器用F操作比较方便(2)采用电流表外接法，连接如图所示(3)把定值电阻R看作电源的内阻，在小灯泡的伏安特性曲线的坐标系里作出电源的路端电压与干路电流的关系图线，可得与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为(0.38 A,2.2 V)，此时灯泡的实际功率为PUI0.84 W.考向2测定电源的电动势和内阻3(2020浙江高考真题)某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻(1)在乙图下面的方框中画出图乙的电路图； (2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流I_0.390.41_A，电压
35、U_1.291.31_V； (3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线对应电路是图_乙_(选填“甲”或“乙”)；(4)该电池的电动势E_1.511.54_V(保留三位有效数字)，内阻r_0.520.54_(保留两位有效数字)【解析】(1)图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电压，则图乙对应的电路图为(2)一节干电池的电动势一般约为1.5 V，故电压表量程选择03 V，电流表量程选择00.6 A，所以量表的读数分别为1.30 V(1.291.31 V均可)，0.40 A(0.390.41 A均可)(3)由闭合电路欧姆定律可得UEIr，可得UI图像的纵轴截距为电源电动势，斜率为
36、电源内阻图甲中电流表外接，则实验测得的电源内阻r测r内rA，测量值偏大；图乙中电路r测r内，测量值偏小，但是由于RVr真，故图乙实验测出的内阻误差更小，故图线对应图乙，图线对应的图甲(4)图线与纵轴的交点为电源的电动势E1.52 V；在图线与横轴的交点为短路电流I2.86 A，由r0.53 ，此实验原理无误差4(2020山东高考真题)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 )；电压表V(量程3 V，内阻约3 k)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 )；滑动变阻器R(最大阻值
37、为20 )；定值电阻R1(阻值2 )；定值电阻R2(阻值5 )；开关一个，导线若干(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在UI坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_B_.(单选，填正确答案标号)A电压表分流B干电池内阻较小C滑动变阻器最大阻值较小D电流表内阻较小(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示.序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.4
38、0U/V1.351.201.050.880.730.710.52请根据实验数据，回答以下问题：答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出UI图像_见解析图_根据实验数据可知，所选的定值电阻为_R1_(填“R1”或“R2”)用笔画线代替导线，请在下图上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路【解析】(1)电压表示数变化过小，则原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选B(2)根据数据做出UI图像如图；由图像可知rR定2.63 ，电源内阻小于1 ，则定值电阻大于1.63 ，可知定值电阻为R1；定值电阻与电源串联，电路如图；5(2020河南
39、名校联考)某实验小组设计如图甲所示电路图来测量电源的电动势及内阻，其中待测电源电动势约为2 V、内阻较小；所用电压表量程为3 V，内阻非常大，可看作理想电压表(1)按实验电路图在图乙中补充完成实物连线(2)先将电阻箱电阻调至如图丙所示，则其电阻读数为_11_，闭合开关S，将S1打到b端，读出电压表的读数为1.10 V；然后将S1打到a端，此时电压表读数如图丁所示，则其读数为_1.5_V根据以上测量数据可得电阻R0_4.0_.(计算结果保留两位有效数字)(3)将S1打到b端，读出电阻箱读数R以及相应的电压表读数U，不断调节电阻箱电阻，得到多组R值与相应的U值，作出图如图戊所示，则通过图像可以得到
40、该电源的电动势E_1.67_V，内阻r_1.00_.(计算结果保留三位有效数字)【解析】(1)电路连接如图所示(2)先将电阻箱电阻调至如题图丙所示位置，则其电阻读数为110 11 11.0 .电压表的读数为1.10 V；由欧姆定律可知，电流为：I A0.1 A，然后将S1打到a端，此时电压表读数如题图丁所示，电压表量程为3 V，最小分度为0.1 V，其读数为1.50 V根据以上测量数据可得电阻为：R0 11 4.0 .(3)在闭合电路中，电源电动势为：EUI(rR0)U(rR0)，由题图戊所示图像可知，截距b0.6，E1.67 V，图像斜率k3，电源内阻为：rkER05 4 1.00 .规律总
41、结重视实验广度的拓展，主要体现为重视实验原理的拓展与变化和实验器材的有效重组原理的变化是创新的热点，附带还会延伸数据处理的变化，以安阻法测量电源的电动势和内阻实验为例，就原理EI(RrRA)和数据处理而言，即可演变出很多精彩内容.原理变化数据处理RRAEr斜率为E截距为rRE(rRA)斜率为E截距为(rRA)R斜率为截距为(RRA)斜率为截距为考向3测量其他元件的特性曲线6(2020新课标卷)已知一热敏电阻当温度从10 升至60 时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 )、电压表(可视为理想电表)和毫安表(
42、内阻约为100 )(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图_见解析图_(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_1.8_k(保留2位有效数字)实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示 (3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 k.由图(a)求得，此时室温为_25.5_(保留3位有效数字)(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示图中，E为直流电源(电
43、动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警若要求开始报警时环境温度为50 ，则图中_R1_(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_1.2_k(保留2位有效数字)【解析】(1)滑动变阻器采用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接连线如图(2)由部分电路欧姆定律得R 1.8 k(3)由图(a)可以直接读出该电阻的阻值为2.2 k时对应的温度为25.5 .(4)温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻由图线可知，温度为50 时，R10.8 k，由欧姆定
44、律可得EI(R1R2)，UIR2，代入数据解得R21.2 k.7(2019全国卷)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 )；S为开关，E为电源实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出图(b)是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管UI关系曲线回答下列问题：(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 A，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1_5.00_mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_变小_(填
45、“变大”或“变小”)，电压表V1示数_增大_(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向_B_(填“A”或“B”)端移动，以使V1示数仍为U1.(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为_2.8_103 V/(保留2位有效数字)【解析】(1)U1IR050106 A100 5103 V5 mV由R，I不变，温度升高，U减小，故R减小；由于R变小，总电阻减小，电流增大；R0两端电压增大，即V1表示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故滑动变阻器向右调节，即向B端调节(2)由图可知，2.8103 V/.8(2020江苏高考真题)某同学描绘一种电子
46、元件的IU关系图像，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源(电动势约6 V)，R为滑动变阻器(最大阻值20 )，R0为定值电阻，S为开关(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整_见解析图_(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：电压U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750电流I/mA0.000.100.250.601.704.307.50请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的IU图线_见解析图_(3)根据作出的IU图线可知，该元件是_非线性元件_(选填“线性”或“非线性”)元件(4)在上述测量中，如果
47、用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是_BC_.A电压和电流的测量误差增大B可能因电流过大烧坏待测元件C滑动变阻器允许的调节范围变小D待测元件两端电压的可调节范围变小【解析】(1)根据题意连接电路如图(2)根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图(3)根据图像可知该元件是非线性元件(4)IU图线上某点与原点连线的斜率为，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替R0，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和电压表的测量误差无影响，A错误，B正确；根据图像可知待测元件的电压范围小于1 V，而电源电动势为6 V，因为待测元件两端
48、电压非常小，如果用导线代替R0，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C正确，D错误故选BC考点四拓展创新实验1(2020湖北宜昌联考)如图(a)所示为某电流天平的示意图，质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，且指针指在0刻线的位置，此时标尺读数为0.当MN中有电流通过且平衡时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示此时标尺读数为
49、_1.094_cm.利用上述装置可以测量悬挂的轻弹簧的劲度系数，已知B0.547 T，MN中通有电流I1.00 A，MN的长度l0.250 m，ab边的长度d0.200 m则轻弹簧的劲度系数k_10_N/m.【解析】由图示游标卡尺可知，此时游标卡尺读数为：10 mm470.02 mm10.94 mm1.094 cm；线框所受安培力：FBId，线框静止，处于平衡状态，由平衡条件得：kxBId，其中：x1.094 cm，代入数据解得：k10 N/m.2(2020云南省玉溪第五次调研)如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图，其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C该实验的操
50、作步骤如下：按电路图接好实验电路；接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数U06.2 V和微安表读数I0490 A；断开电键S并同时开始计时，每隔5 s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点(图中用“”表示)，则：(1)根据图示中的描点作出图线_见解析图_(2)图示中it图线下所围的“面积”所表示的物理意义是：_电容器两端电压为U0时所带电量为Q_.(3)根据以上实验结果和图线，估算当电容器两端电压为U0所带的电量Q0_8.00103_C8.25103_C_，并计算电容器的电容C
51、_1.30103_F1.33103_F_.(这两空均保留两位小数)【解析】(1)根据坐标系内所描出的点，用平滑的曲线把各点连接起来，作出图像，图像如图所示(2)由QIt知，电荷量为It图像与坐标轴所包围的面积：则面积为电容器在开始放电时所带的电荷量，即电容器两端电压为U0时所带电量为Q.(3)由图示图像可知，“面积”格数约3233格电容器电容为U0时，电荷量Q8.00103 C(8.00103 C8.25103 C均正确)，电容器的电容C1.30103 F.3(2020山西太原五中检测)某同学利用如图的装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化内阻r40 的螺线管固定在铁架台上，线圈
52、与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接滑动变阻器最大阻值40 ，初始时滑片位于正中间20 的位置打开传感器，将质量m0.01 kg的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止(磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动)，释放点到海绵垫高度差h0.25 m计算机屏幕上显示出如图的UIt曲线，重力加速度g10 m/s2.计算结果均保留3位有效数字如果有下列根号可取相应的近似值：0.35；0.017 5，g10 m/s2.(1)磁铁穿过螺线管过程中，螺线管产生的感应电动势最大值约为_1.05_V.(2)图像中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰
53、值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是(ABD)A线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程B如果仅略减小h，两个峰值都会减小C如果仅略减小h，两个峰值可能会相等D如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大(3)在磁铁下降h0.25 m的过程中，可估算重力势能转化为电能的效率约是 2.582.76%.【解析】(1)由UIt曲线可知线圈的最大输出功率为：P出0.006 2 W线圈输出功率表达式为：P出I2R外根据闭合电路欧姆定律得：EI(R内R外)联立将R内40 ，R外20 代入得E1.05 V(1.01.1都对)(2)磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故A正确；当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能相等，故B正确，C错误；根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确故选ABD(3)下落过程减小的重力势能为：EPmgh0.025 J；根据图像物理意义可知：图像与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能：E出2.15104 J所以总能量为：E6.45104 J重力势能转化为电能的效率为：100%100%2.58%
