1、专题突破 第一部分 专题六 高中物理实验第2讲 电学实验栏目导航02 热 点 突 破 03 强 化 集 训 01 真 题 再 现 01 真 题 再 现 1(2017年新课标卷)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)；电流表A(量程0.5 A，内阻0.5)；固定电阻R0(阻值1 000)；滑动变阻器R(阻值09.0)；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03.8 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描绘小电珠的伏安特性曲线(2)实验测得该小灯泡伏安特性
2、曲线如图甲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)和题给器材连接成图乙所示的电路图，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)【答案】(1)如图所示(2)增大 增大(3)0.39 1.17【解析】(1)电压从 0 开始调节，滑动变阻器应使用分压式接法，电压表的量程小于灯泡的额定电压，需要串联电阻改装，因为灯泡电阻远小于改装电压表的总电阻，所以电流表采用外接法(2)
3、由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加，UI 也增加，则小灯泡的电阻增大，由 RLS，灯丝的电阻率增大(3)I 以 mA 为单位，当滑动变阻器 R0 时，灯泡两端的电压 UE0Ir4I1 000，此时灯泡的功率最大，在小灯泡伏安特性曲线中作 I4 0001 000U 图线，如图所示找出交点的横、纵坐标，则小灯泡最大功率 P1.17 W；同理可知当滑动变阻器 R9 时，小灯泡的最小功率 P0.39 W.2(2019年天津卷)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_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
4、约为100，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及导线若干测定金属的电阻率(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为Rx_.从设计原理看，其测量值与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“相等”)【答案】(1)0.200(2)如图所示(3)I1R1I2I1 相等【解析】(1)根据螺旋测微器的读数法则可知读数为 0.0120.0mm0.200 mm.(2)因该实验没有
5、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，应用分压式滑动变阻器的接法，则如图所示(3)由电路图可知流过 Rx 的电流为 I2I1，电阻两端的电压为 I1R1，因此电阻 Rx I1R1I2I1，该实验的电流为真实电流，电压也为真实电压，因此测得值和真实值相等3(2019年江苏卷)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率实验操作如下：(1)螺旋测微器如图甲所示在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_(填“A”“B”或“C”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏甲(2)选择电阻丝的_(填“同一”或“不同”)位
6、置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径(3)图乙中Rx，为待测电阻丝请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图丙实物电路中的正确位置乙丙(4)为测量R，利用图乙所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1I1关系图象如图丁所示接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据，作出U2I2图象(5)由 此，可 求 得 电 阻 丝 的 Rx _.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率丁【答案】(1)C(2)不同(3)如图甲(4)如图乙(5
7、)23.024.0均可甲乙【解析】(1)在测量时，为了不损坏被测物体，最后也改用微调旋钮即 C，直到听见“喀喀”的响声(2)为了减小测量误差，应选用电阻丝不同位置进行多次测量(3)按照原理图，将实物图连线如图甲(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出，再连成一条直线，如图当电压表按甲图连接时，电压表测的电压为 Rx、R0 的电压之和，当电压表接在 a、b 间时，电压表测的电压为 R0 的电压，由图可得 RxR04.950.1 49.5，R02.550.1 25.5，所以 Rx24.0.4(2019年新课标卷)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20mA的电流表该同学测得微安表内阻为1
8、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，根据图甲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)练习使用多用电表(1)根据图甲和题给条件，将乙中的实物连接(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丙所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是_(填正确答案标号)A18 mA B21 mAC25 mA D28 mA(3)产生上述问题的原因可能是_(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
9、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_.【答案】(1)如图所示(2)C(3)AC(4)9979【解析】(1)电表改装时，微安表应与定值电阻 R 并联接入虚线框内，则实物电路连接如图所示(2)由标准毫安表与改装表的读数可知，改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为 n16 mA160103mA100 倍故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为 250103100 mA25 mA，故选 C.(3)根据 IgRg(IIg)R，得 I1RgR Ig，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻测量值偏小，即电表实际内阻 Rg 真实
10、值大于 1 200；或者因为定值电阻 R的计算有误，计算值偏大，实际接入定值电阻 R 阻值偏小故选 AC.(4)由于接入电阻 R 时，改装后的表实际量程为 25 mA，故满足 IgRg(25Ig)R.要想达到预期目的，即将微安表改装为量程 20 mA 电流表，应满足 IgRg(20Ig)kR，其中 Ig250 A0.25 mA，联立解得 k99791.25.5(2019年新课标卷)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
11、500)，滑动变阻器R2(最大阻值500)，电阻箱(099 999.9)，干电池(E1.5V，r1.5)，红、黑表笔和导线若干(1)欧姆表设计将图甲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_：滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)甲(2)欧姆表表盘刻度通过计算，对整个表盘进行电阻刻度标示，如图乙所示表盘上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_、_.乙(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
12、图丙所示，则电阻箱接入的阻值为_.丙【答案】(1)如图所示 900 R1(2)45 5(3)0 35 000.0【解析】(1)如图所示根据欧姆表的改装原理，当电流表满偏时，则 IgERArR0R，解得 R900，为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择 R1.(2)在 a 处，14IgERArR0RRa，解得 Ra45 k；在 b 处，则34IgERArR0RRb，解得 Rb5 k.(3)校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到 0 k 处；由图可知，电阻箱接入的电阻为 R35 000.0.测电源的电动势和内阻6(2018 年江苏卷)一同学测量某干电池的电动势和内阻(1)如图所示是该
13、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1I数据见下表：R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.261I/A16.76.05.34.53.8根据表中数据，作出 R1I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100mV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_.【答
14、案】(1)开关未断开 电阻箱阻值为零(2)如图所示14(1.301.44)1.2(1.01.4)(3)1.4(1.301.44)10(0.81.2)【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，做出一条倾斜的直线根据闭合电路欧姆定律 EI(Rr)得 RE1Ir，所以图线的斜率表示电源电动势 E81.26.70 V1.37 V，截距绝对值表示 r0.43.0 1.20；用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻 RAUVIA66.01030.33 0.20，考虑电表内阻对实验的影响，则 EI(RRAr)，
15、得 RE1I(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，图线的截距表示(RAr)，所以内阻精确值为 r(1.200.20)1.00.传感器的简单应用7(2016 年新课标卷)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 Ic 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9)，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000)，滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000)，单刀双掷开关一个，导线若干在室温下对系统进行调试，已知 U 约为 18
16、V，Ic 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的升高而减小，在 60 时阻值为 650.0.(1)完成待调试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：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_；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_.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【答案】(1)连线如图所示(
17、2)R2(3)650.0 b 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 c 报警器开始报警02 热 点 突 破 本实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接画元件两端电压从零开始的伏安特性曲线必须采用分压电路热点1 描绘小灯泡的伏安特性曲线例1(2019年南京名校模拟)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，甲、乙、丙三位学生用导线按如图甲所示方式连接好电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：(1)甲学生发现电压表示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，这是由于导线_断路；(2)乙
18、学生发现电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，这是由于导线_断路；(3)丙学生发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，这是由于导线_断路；(4)电路检查完备后，用正确的电路测得小灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，如图乙所示现将它与19 的定值电阻R 串联，接在电动势为8 V内阻为1 的电源上，则小灯泡的实际功率是_W.【答案】(1)d(2)h(3)g(4)0.50.7【解析】(1)电压表示数为2 V，说明连接电压表的导线正常，电流表示数为零且灯光不亮，说明电路断开，所以应为d导线断路(2)电流表为示数且小灯泡亮，说明连接灯泡和电
19、流表、电源的导线正常，电压表示数为零，说明电压表没有接入电路，所以应为h导线断路(3)发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，说明滑动变阻器为限流式接入电路，也即g导线断路(4)将电源和19 的电阻视为一个新电源，根据EUIr可知，U820I，将路端电压与电流关系画入灯泡随电压变化图象中，如图所示两线的交点即为灯泡的工作点，由图象可知，U2.0 V，I0.3 A，所以灯泡的实际功率PUI0.6 A.电学实验电路设计的思路与技巧1首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等其设计原则是：安全、方便
20、、经济2在测量电路中，一般有电流表内接和外接两种方式，对于给定电表内阻的情况，应先比较 R0 与待测电阻 Rx 的关系，其中 R0 RARV，若 RxR0，则设计为内接；若 Rx750，则滑动变阻器应选择 3 000 的(3)由图示电路图可知，图中的 d 点与接线柱 c 相连时，闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是 R1，若电表指针不动，则损坏的电阻是 R2.2制作简单的多用电表(2019年茂名模拟)在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图已知选用的电流表内阻Rg10、满偏电流Ig10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表该多用电表表盘如图乙所示，
21、下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为_；选择开关接3时其读数为_(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R的阻值使电表指针满偏；将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图丙所示，则C处刻度应为_.计算得到多用电表内电源的电动势为_V(保留2位有效数字)【答案】(1)6.8 mA 170 V 150 1.5例4(2018年海南卷)某同学利用图甲中的电路测量电流表A的内阻RA(约
22、为5)和直流电源的电动势E(约为10 V)图中R1和R2为电阻箱，S1和S2为开关已知电流表的量程为100 mA，直流电源的内阻为r.(1)断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使A满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值为4.8 时A的示数为48.0 mA.忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，经计算得RA_.(保留2位有效数字)(2)保持S1闭合，断开S2，多次改变R1的阻值，并记录电流表的相应示数若某次R1的示数如图乙所示，则此次R1的阻值为_.热点4 测定电源的电动势和内阻甲乙丙(3)利用记录的 R1 的阻值和相应的电流表示数 I，作出1IR1 图线，如图丙所示用电池的电动
23、势 E、内阻 r 和电流表内阻 RA 表示1I随 R1 变化的关系式为1I_.利用图丙可求得 E_V(保留 2 位有效数字)【答案】(1)5.2(2)148.2(3)R1E rRAE 9.1(8.99.4)【解析】(1)因为忽略 S2 闭合后电路中总电阻的变化，总电流还是为 100 mA，表头与 R2 并联，电流按电阻成反比分配，即 RAR2I2IA5248，易知 RA5.2.(2)由图可知 R11100 410 81 20.1 148.2.(3)根据闭合电路欧姆定律，IERArR1.易得1IR1E RArE，由斜率 k1E22.512196100，可求出 E1k19610022512 V9.
24、1 V.测量电源的电动势和内阻数据处理方法1伏安法利用电压表和电流表，闭合电路方程为EUIr，利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出UI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 EU1rR.利用两组数据联立方程求解或将原方程线性化，处理为1UrE1R1E或 UrURE，作1U1R图象或 UUR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 EI(Rr)，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1I1ERrE，作1IR 图象，利用图线的截距和斜率求 E 和 r.1实验原理与操作(2019年
25、甘肃兰州模拟)在学习了“测量干电池的电动势和内阻”的实验之后，同学们发现有多种测定干电池的电动势和内阻的方法(1)除待测干电池、导线、开关外，下面给出的四组器材中，无法测量出干电池的电动势和内阻的是()A一只电压表，一只电流表，一只滑动变阻器B一只电流表，一只滑动变阻器C一只电压表，一只电阻箱D一只电压表，一只电流表，一只定值电阻(2)某兴趣小组在实验室选出一些器材，用如图所示的电路测量干电池的电动势E和内电阻r，其中R1、R2为标准定值电阻，阻值已知，S2是单刀双掷开关当S1闭合后，该小组先后测出了开关S2与1接触时的电流强度I1和开关S2与2接触时的电流强度I2.则：电动势表达式为E_，内
26、电阻表达式为r_.如果考虑电流表的内阻，电动势的测量值_真实值，干电池内电阻的测量值_真实值(填“大于”“小于”或“等于”)【答案】(1)BD(2)I1I2R1R2I2I1 I1R1I2R2I2I1 等于 大于2实验拓展与创新(2019年山西运城三模)最近两年，市面上现了大量新能源汽车，好多同学的家长都开着小巧可爱的电动车接送学生其中有一种纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶为研究车用电瓶，某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充满电，准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内电阻A待测电瓶，电动势约为3 V，内阻约几欧姆B直流电压表V
27、1、V2，量程均为3 V，内阻约为3 kC定值电阻R0(未知)D滑动变阻器R，最大阻值Rm(已知)E导线和开关(1)请利用以上器材，设计一个电路，完成对待测电瓶的电动势和内阻的测量(2)实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻R0，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm，再闭合开关，电压表V1和V2的读数分别为U10、U20，则R0_(用U10、U20、Rm表示)图1图2(3)实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1U2图象如图2所示，图中直线斜率为k，与横轴的截距为a，则电瓶的电动势E_，内阻r_(用k、a、R0表示)【答案】(1)如图所示(2)U20U10U10(3)kak1 R0k1【解析】(1)由于题目中没有给出电流表，故只能采用两电压表进行测量，为了能测出定值电阻的阻值，应求出流过 R0 的电流以及两端的电压，因此可以将电压表V1 与滑动变阻器并联，而电压表 V2 测量路端电压，电路图如图所示(2)当滑动变阻器接入阻值最大时，此时电路中电流 IU10Rm，电压 UU20U10.解得 R0UI U20U10U10.(3)根据闭合电路欧姆定律可知 U2EU2U1R0r，变形可得 U1R0rrU2ER0r.则由图象可知，R0rrk,0rR0raER0r，联立解得 r R0k1，E kak1.03 强 化 集 训 谢谢观看