1、第16讲电学实验与创新1电学量测量仪器(1)电流表、电压表、欧姆表的对比仪器接线柱量程选择读数电流表有正、负接线柱的电表，电流由电表的正接线柱流入，负接线柱流出但欧姆表的正接线柱的电势低使指针指示比满偏刻度多的位置若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，只需要读到最小分度位即可电压表使指针尽量指在表盘的中间位置取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率欧姆表2.欧姆表工作原理(1)电路：欧姆表是多用电表电阻挡的一个挡位，电路如图所示电流的流向：由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔
2、)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)调零：当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时Ig.(3)测量：当红、黑表笔之间接电阻Rx时，电路中电流I，Rx的一个值对应I的一个值，故将电流刻度标上相应的电阻刻度，即可直接读出待测电阻Rx的阻值(4)中值电阻：当被测电阻RxRRgr时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为“中值电阻”中值电阻为欧姆表的内阻2电流表的内外接法选择(1)两种接法的比较比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大测量结果R测R
3、ARxRx电阻的测量值大于真实值R测RxRx电阻的测量值小于真实值适用条件RxRA，大电阻RxRV，小电阻(2)两种接法的判断比值判断法：若，Rx为小电阻，外接法误差小应选用外接法临界值判断法：当被测电阻Rx的大小无法直接判定时，先求临界电阻R0.若RxR0，则Rx为大电阻，内接法误差小；若RxR0，则Rx为小电阻，外接法误差小；若RxR0，内外接法均可试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较及的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定，若电流表示数较电压表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，应采用内接法；若电压表示数较电流表示数变化明显，说明内接时电流表的分压作用大，应采
4、用外接法3滑动变阻器连接的限流接法和分压接法(1)两种接法的对比项目限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载Rx上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载Rx上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端 a端都起保护作用额定条件下电路总功率EI E(IIP)分压电路耗能较多(2)两种接法的处理技巧滑动变阻器限流式接法选取原则：一般在滑动变阻器总电阻R0与Rx相差不大时，既不要求较大范围调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法滑动变阻器的分压式接法选取原则a滑动变阻器的全值电阻R0远小于用电器电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，即RxR0.
5、b要求用电器Rx的电流或电压从零开始连续变化c采用限流式电路时，电路中的最小电流大于用电器Rx的额定电流，或给定的仪表量程偏小1(2020全国卷)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V，0.30 A)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(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和
6、R0写出：小灯泡两端的电压U_，流过小灯泡的电流I_为保证小灯泡的安全，I1不能超过_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_(保留一位小数)(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，所用电阻的阻值不能小于_(保留一位小数)解析：(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(Rg
7、1R0)，流过小灯泡的电流为II2I1，小灯泡的额定电压为3.6 V，由U额I1(Rg1R0)可得I1180 mA，即为了保证小灯泡的安全，I1不能超过180 mA.(3)灯丝的电阻R，当I1173 mA时，I2470 mA，解得R11.6 .(4)灯光的额定电压为U额3.6 V，由Ig1(Rg1R)U额，可得R8.0 .答案：(1)(2)I1(Rg1R0)I2I1180(3)11.6(4)8.02(2020全国卷)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
8、视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 )(1)在如图所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图(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_k(保留两位有效数字)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_(保留三位有效数字)(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(电动势
9、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_(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_k(保留两位有效数字)解析：(1)滑动变阻器由用分压式，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)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：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输出电压要升高，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，由欧姆定律可得EI(R1R2)，UIR2，代
10、入数据解得R21.2 k.答案：(1)图见解析 (2)1.8(3)25.5(4)R1(5)1.23(2020江苏卷)某同学描绘一种电子元件的I-U关系图象，采用的实验电路图如图1所示，为电压表，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，将图2所示的实物电路连接完整(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/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IU的图线(3)根
11、据作出的I-U图线可知，该元件是_(选填“线性”或“非线性”)元件(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是_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：(4)电压和电流的测量的绝对误差不变，因测量值变大，相对误差变小，A错误；因没有保护电阻，可能因电流过大烧坏待测元件，B正确；当滑动变阻器从左端滑动到右端过程，待测元件两端电压从0到U，UE可调节到UE，可调节范围变大，D错误；因待测元件两端电压的可调节范围变大，所以滑动变阻器允许的调节范围变小，C正确答案：(1)如图所示(2)如图
12、所示(3)非线性(4)BC考点一多用电表实验仪器的使用和读数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R.(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig，此时中值电阻R中RgR0r，当两表笔接入电阻Rx时，I，电阻Rx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多用电表使用“五步”法(1)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 ，就应该选10的倍率(2)进行欧姆调零(3)将红、黑表笔接被测电阻两端进
13、行测量(4)将指针示数乘以倍率，得测量值(5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量(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
14、.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干(1)欧姆表设计将图(a)中的实线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_；滑动变阻器选_(选填“R1”或“R2”)图(a)(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_、_图(b)(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_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_.解析：
15、(1)欧姆表内各元件串联，且红表笔接电源负极，黑表笔接电源正极欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即R内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0 k处电阻箱的阻值为(0.101010010001 000510 0003) 35 000.0 .答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035 000.0考向电压表和电流表读数1如图所示为电压表和电流表的刻
16、度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示(1)若使用的是03 V量程的电压表，读数为_V若使用的是015 V量程的电压表，读数为_V.(2)若使用的是00.6 A量程的电流表，读数为_A若使用的是03 A量程的电流表，读数为_A.解析：对于电压表，当选取03 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V，当选取015 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V；对于电流表，当选取00.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取03 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A.答案：(1)1.688.4(2)0.462.30考向多用电表原理及使用2(1)为了测量电
17、阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：将K旋转到电阻挡“100”的位置将插入“”、“”插孔的表笔短接，旋动部件_(选填“C”或“D”)，使指针对准电阻的“0”刻度线将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示为使测量比较精确，应将选择开关旋到_(选填“1”“10”或“1 k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx的关系式为_(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测
18、量一量程为3 V 的电压表内阻该同学将欧姆挡的选择开关拨至“1 k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图中_(选填“A”或“B”)方式连接解析：(1)将插入“”、“”插孔的表笔短接，旋动部件D，使指针对准电阻的“0”刻度线；指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换“10”挡(2)根据图乙，多用电表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，则有：I.(3)欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确答案：(1)D“10”(2)I(3)A考点二以测电阻为核心的实验1测电阻实验时仪表的选择及接法(1)仪表选择的三个主要原则：安全性(量
19、程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多(7)电流表量程的选择：电压表量
20、程与被测电阻比值相差不多2最常用的电阻测量方法(1)“伏安法”有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”(2)“安安法”电压表不能用或没有电压表的情形下，若知道电流表内阻，可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法”(3)“伏伏法”电流表不能用或没有电流表的情况下，若知道电压表内阻，可以将电压表当作电流表使用，即选择“伏伏法”(4)“伏安加R法”在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的要求，加保护电阻的方法就应运而生，“伏安加R法”又叫作“加保护电阻法”(5)滑动变阻器限流式、分压式接法的选择当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时，应采用分压式接法；
21、当题中要求测量精确度高且调节范围大时，一般用分压式接法；当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时，一般用分压式接法；负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多，且电压、电流不要求从零可调时，一般用限流式接法；两种接法均可使用时，优先用限流式接法(节能)(6)电表的“三用”：如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”3最为精确的电阻测量方法等效替代法等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则待测电阻与电阻箱是等效的(1)电流等效替代(2)电
22、压等效替代4电表内阻测量最常用的方法半偏法(1)电流表半偏法“并联分流且并联电路电压相同”实验步骤a按如图所示连接实验电路b断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表读数等于其量程Im.c保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表读数等于Im，然后读出R2的值，若满足R1RA，则可认为RAR2.实验条件：R1RA.测量结果：RA测R2RV.(4)误差分析当R2的值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于Um时，R2两端的电压将大于Um，使R2RV，从而造成RV的测量值偏大显然半偏电压法适于测量内阻较大的电压表的电阻5电桥平等法测电阻电桥法是测量电阻的一种特殊方法，其测
23、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：R1RxR2R3，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的阻值在上面的电路图中：(1)当时，UAB0，IG0.(2)当0，IG0，且方向：AB.(3)当时，UABk，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，通过图象斜率大致估算待测电阻为50 左右，可知Rx，所以用电流表内接法测量的结果误差较小，即由图线得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果Rx150.5 .(3)因为R
24、x1RxRA，所以RxRx1RA50.0 .答案：(1)O、P(2)50.5(3)50.0考向伏安法测电阻1某兴趣小组用“测定金属丝的电阻率”的实验方法测出金属丝的长度，他们查得金属丝电阻率为，并粗测电阻丝的电阻约为5 ，实验室中有以下供选择的器材：A电池组(3 V，内阻约1 )B电流表A1(03 A，内阻0.012 5 )C电流表A2(00.6 A，内阻约为0.125 )D电压表V1(03 V，内阻4 k)E电压表V2(015 V，内阻15 k)F滑动变阻器R1(020 ，允许最大电流1 A)G滑动变阻器R2(02 000 ，允许最大电流0.3 A)H开关，导线若干(1)为了实验电路更节能，
25、且测量结果尽量准确，测金属丝电阻时电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_(填写仪器前字母代号)(2)将设计的电路图画在虚线框内(3)若用螺旋测微器测得金属丝直径d的读数如图，则直径d_mm.(4)若用d表示直径，测得电阻为R，则金属丝的长度为_解析：(1)由于电源电动势为3 V，电表读数要达到半偏，则电压表选D；由I可知电路中最大电流约为0.5 A，则电流表选C；为了使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用限流接法，故电阻不能太大，选F.(2)电源电压为3 V，由I可知电路中最大电流约为0.5 A，为了使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用限流接法，由Rx，电流表采用外接法，电路如图所示：(3)主
26、尺上读数为0.5 mm，螺旋尺上读数为45.00.01 mm，两者和为0.950 mm.(4)由电阻定律：R而S()2得：L.答案：(1)CDF(2)见解析图(3)0.950(4)考向替代法测电阻2(2018全国卷)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 时的阻值)为900.0 ；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 )，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )；电阻箱R2(阻值范围0999.9 )；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.实验时
27、，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 .将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 .实验得到的R2t数据见下表t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到_(选填“a”或“b”)端(2)在图(b)的坐标
28、纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线(3)由图(b)可得到RT在25 80 范围内的温度特性当t44.0 时，可得RT_.(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为_，则手心温度为_ .解析：(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大(3)由图象可知t44.0 时，电阻的阻值为450.0 .(4)由图(c)可得电阻箱阻值为620.0 ，由图象可得温度约为33.0 .答案：(1)b(2)如图所示(3)450.0(4)620.033.0考向电表半偏法测电阻3某兴趣小组在学习了多用电表后，在实验室找到一个电流表G，尝试自己动手改装一
29、个电压表(1)先用半偏法测量电流表G的内阻，实验电路图如图所示，准备有下列器材：A待测电流表G(量程1 mA，内阻约几十欧)B滑动变阻器(阻值范围0100 )C滑动变阻器(阻值范围020 k)D电阻箱(0999.9 )E电阻箱(09 999 )F电源(电动势9 V，有内阻)G开关、导线实验中要求有较高的精确度，在以上器材中，R1应选用_，R2应选用_实验要进行的步骤有：A闭合开关S1B闭合开关S2C将R1的阻值调到最大D调节R1的阻值，使电流表指针满偏E调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处F记下R2的阻值并断开S1G按图所示连接好实验电路以上步骤，合理的顺序是_(用步骤前的英文字母表
30、示)若在步骤F中读得R2的阻值是50.0 ，则电流表内阻Rg_ .(2)要将该电流表改装成量程是3 V的电压表，则应串联一个阻值是_的电阻解析：(1)为准确测量电流表的内阻，滑动变阻器的最大阻值应远大于电流表的内阻，这样才可近似认为开关S2闭合前后干路中的总电流是不变的，所以滑动变阻器R1应选择C；最终电阻箱阻值应调到与电流表内阻相等，为准确测量电流表的内阻，电阻箱R2应选择D.先按图所示连接好实验电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1，调节R1的阻值，使电流表指针满偏；闭合开关S2，调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处，记下R2的阻值并断开S1，整理电路则合理的顺序为GCADBE
31、F.滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，近似认为开关S2闭合前后干路中的总电流不变调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处时，流过R2的电流与流过电流表的电流相等，R2与电流表并联，电流相等，则电阻相等，读得R2的阻值是50.0 ，则RgR250.0 .(2)将该电流表改装成量程是3 V的电压表，应串联电阻的阻值RRg 50 2 950 .答案：(1)CDGCADBEF50.0(2)2 9504电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表V(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99
32、 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV(选填“”“”或“”)，主要理由是_解析：(1)电路图如图所示：(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小，闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表V指针满偏，保证滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电阻箱所示的电阻值，
33、此即为测得的电压表内阻(3)RVRV，电压表串联电阻箱后认为电压不变，而实际该支路电压变大，故电阻箱分压大于计算值，则会引起测量值的偏大答案：见解析考向电桥平衡法测电阻5(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(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_(选填“20”或“2 0
34、00”)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_端(选填“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_(选填“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_(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：_解析：(2)R1起分压作用，应选
35、用总阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 .为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R2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，说明，则解得RA2 550 .(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程答案：(1)连线如图(2)20左相等2 550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程考向伏伏法测电表的内阻6用以下器材可测
36、量电阻Rx的阻值待测电阻Rx：阻值约为600 ；电源E：电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计；电压表V1：量程为0500 mV，内阻r11 000 ；电压表V2：量程为06 V内阻r2约为10 k；电流表A：量程为00.6 A，内阻r3约为1 ；定值电阻R0：R060 ；滑动变阻器R：最大阻值为150 ；单刀单掷开关S一个，导线若干(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx_，式中各符号的意义是_(所有物理量用题中代表符号表示)解析：(1)电路的最
37、大电流为I0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需用分压式接法，电路如图所示(2)流过被测电阻的电流为I，被测电阻值为Rx.答案：(1)图见解析(2)U1为电压表V1的读数，U2为电压表V2的读数，r1为电压表V1的内阻，R0为定值电阻考向安安法测电表的内阻7用安安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材：电池组E：电动势3 V，内阻不计；电流表A1：量程015 mA，内阻约为100 ；电流表A2：量程0300 A，内阻为1 000 ；滑动变阻器R1：阻值范围020 ，额定电流2
38、A；电阻箱R2：阻值范围09 999 ，额定电流1 A；开关S、导线若干要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表_(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到_，这样可以改装成一个量程为3.0 V的电压表(2)在图中画完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是_mA，电流表A2的示数是_A，测得待测电阻Rx的阻值是_.解析：(1)把A2和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V，R2 1 000 9 000 .(3)由图可知，电流表A1的示数为8.0 m
39、A，电流表A2的示数是150 A，待测电阻阻值为Rx 191 .答案：(1)A29 000(2)如图所示(3)8.0150191 考点三以测电源电动势和内阻为核心的电学实验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测电源电动势和内阻的三种方法方法原理图数据处理用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两组U、I值，根据EUIr，通过计算或利用图象法处理数据用电流表、电阻箱测量测出两组I、R值，根据EI(Rr)通过计算或利用图象处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组U、R值，根据EUr，通过计算或利用图象法处理数据2.“测电
40、源电动势和内阻”实验数据处理方法本实验在利用图象处理数据时，要明确：(1)如图所示图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，UEIr.(2)电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的UI图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化(3)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电源电动势E，横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值等于短路电流.(4)图线斜率的绝对值表示电源内阻，由于r一般很小，故得到的图线斜率的绝对值就较小为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选
41、取直线上相距较远的两点求得2020新高考卷(山东卷)，改编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
42、化范围比较小，出现该现象的主要原因是_(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/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52请根据实验数据，回答以下问题：图丙上已标出前3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出后4组数据对应的坐标点并画出U-I图象根据实验数据可知，所选的定值电阻为_ (选填“R1”或“R2”)用笔画线代替导线，请在答题卡上按
43、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B正确(2)根据数据做出U-I图象如图；由图象可知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；答案：见解析考向伏安法1(2020天津卷)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确电压表(量程03 V，内阻约为3 k)电流表(量程00.6 A，内阻约1 )滑动变阻器(020 ，额定电流1 A)待测电池组(电动势约为3 V，内阻约为1 )开关、导线若干(1)该小组连接的实物电路如图所示，经仔
44、细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是_(2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的_端(选填“a”或者“b”)(3)实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U-I 图象，如图所示根据图象可知，电池组的电动势为_V，内阻为_.(结果均保留两位有效数字)解析：(1)因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电
45、流表正接线柱；(2)开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端；(3)由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E2.9 V；图线与横轴的交点为短路电流I0.50 A，故可得等效内阻为r 5.80 ，又因为在开关和电池负极之间接有5 的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为r5.8 5 0.80 .答案：(1)5(2)a(3)2.90.80考向安阻法2一同学测量某干电池的电动势和内阻(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处：_；_(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：R
46、/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出R-关系图象，由图象可计算出该干电池的电动势为_V；内阻为_.(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_V；内阻应为_.解析：(1)连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源(2)将数据描点连线，作出一条倾斜的直线根据闭合电路欧姆
47、定律EI(Rr)得REr，所以图线的斜率表示电源电动势，E V1.37 V，截距绝对值表示电源内阻：r1.20 .(3)用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻RA 0.20 ，考虑电表内阻对实验的影响，则EI(RRAr)，得RE(RAr)，所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37 V，图线的截距绝对值表示(RAr)，所以内阻精确值为r(1.200.20) 1.00 .答案：(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)图象如图所示137(1.301.44都算正确)1.20(1.01.4都算正确)(3)1.37结果与(2)问第一个空格一致1.00结果比(2)问第二个空格小0.2考向伏阻法3现
48、有一种特殊的电池，它的电动势E为9 V左右，内阻r大约为40 ，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图所示的电路进行实验，图中电压表的量程为6 V，内阻为20 k，R1为电阻箱，阻值范围0999 ，R0为定值电阻(1)实验室备有以下四种规格的定值电阻A100 B1 000 C2 000 D20 000 为使实验能顺利进行，R0应选_(填字母序号)(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，记录多组数据，作出了如图所示的图线根据图线可求得该电池电动势E为_ V，内阻r为_.解析：(2)定值电阻阻值与电压表内阻相等，则电压表与定值电阻串联电压是电压表示
49、数的两倍，在闭合电路中，EU外Ir2Ur，则，由图象可知，图象截距b0.2，斜率k8.33，则电源电动势E10 V，r41.7 .答案：(1)D(2)1041.7考点四电学创新拓展实验1高考考查特点(1)该类实验的特点是题目来源于教材，但又高于教材(2)实验的基本原理和思想方法是考查的核心2解题的常见误区及提醒(1)要解决此类实验问题，应摒弃简单的背诵实验而应向分析理解实验转变(2)熟练掌握欧姆定律、实验器材的选择和数据处理方法是融会变通的关键(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，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(
50、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U-t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，使电压表的示数为U1_ 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_(选填“变大”或“变小”)，电压表示数_(选填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向_(选填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为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_103 V/(保留两位有效数字
51、)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U1IR050.0106100 V5.00103 V5.00 mV.由Ut图象知，当控温炉内温度t升高时，U变小，又I50.0 A不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即将滑片向B端移动(2)由U-t图象的斜率可知： V/2.8103 V/.答案：(1)5.00变小增大B(2)2.8半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门，它们是根据“压阻效应”：就是某些
52、固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化的现象现用如图1所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材()A电源E(3 V，内阻约为1 )B电流表A1(0.6 A，内阻r15 )C电流表A2(0.6 A，内阻r2约为1 )D开关S，定值电阻R0(1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请根据图1虚线框内电路图的设计，甲表选用_(选填A1或A2)，乙表选用_(选填A1或A2)(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx_(用字母表示)(3)改变力的大
53、小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值，最后绘成的图象如图2所示当F竖直向下(设竖直向下为正方向)时，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx_(各物理量单位均为国际单位)(4)定值电阻R0的阻值应该选用()A1 B5 C10 D20 解析：(1)测电阻阻值需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流，所给实验器材没有电压表，可以用已知内阻的电流表A1与待测电阻并联，测出电阻两端电压，另一个电流表A2串联在电路中测电路电流，故甲表用A1；乙表用A2.(2)电阻两端电压UI1r1，通过电阻的电流II2I1，电阻阻值Rx.(3)由图2所示图象可知，图象具有对称性，当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等；由图象可知：电阻与压力是一次函数关系，设为RxR0kF，由图象中数据可得关系式为：Rx142F.(4)电路最小总电阻为：R最小 5 ，则保护电阻阻值约为：R0R最小r(51) 4 .答案：(1)A1A2(2)(3)142F(4)B
