1、核心梳理【主干知识】一、电学量的测量物理量测量工具(方法)备注电流电流表串联，读数指示的格数精度估读电压电压表并联，读数指示的格数精度估读多用电表读数指针指示数倍率(指针指示在上端表盘中间附近位置较准)“机械零点”在刻度盘左侧“0”位置，需要调零时通过表盘下方中间的定位螺丝进行调节；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，需要调零时通过欧姆挡的调零旋钮进行调节测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零负接线柱电势高(与内部电源的正极相连)，接黑表笔，正接线柱电势低，接红表笔电阻箱替代法电阻箱电阻的读数各挡位的电阻值增加电阻伏安法RxUI(U表示电阻两端电压，I表示通过电阻的电流)电阻
2、半偏法(测电流表内阻、测电压表内阻)调好满偏后，保持滑动变阻器滑片位置不变，以保持待测量电路的电流或电压基本不变电动势和内阻电压表与电流表、电压表与定值电阻、电流表与定值电阻组合方程组法：测出几组I、U的数据，建立EUIr的方程组，求E、r值，取平均值图象法：建立UI图象，纵轴截距表示电动势E，斜率的绝对值表示内电阻r二、电学仪器的选择1电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源2电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右三、电路接法的选择1电流表的接法：与
3、电流表和电压表两者的内阻相比较，待测电阻阻值较接近电流表内阻的采用电流表外接法，而待测电阻阻值较接近电压表内阻的采用电流表内接法2滑动变阻器的接法(1)分压式：要求电表示数从零开始；被测电阻远大于滑动变阻器的最大阻值(2)限流式：滑动变阻器的最大阻值接近待测电阻，不能太小或太大.热点追踪考向一 多用电表的使用【例1】图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 的电阻，测量步骤如下：(1)调节_，使电表指针对准_(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线(2)将选择开关旋转到“”挡的_位置(填“1”、“10”、“100”或“1 k”)(3)将红、黑表笔分别插入“”、“”插孔，并将两表笔短接，调
4、节_，使电表指针对准_(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为_.(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置定位螺丝电流1旋钮电阻19规范解题(1)将选择开关拨到欧姆挡前，先要进行机械调零方法是调节机械定位螺丝，使电表指针指在电流等于零的刻线位置(2)用多用电表测 20 的电阻时，要把选择开关旋转到“”挡“1”的位置(3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零调节调零旋钮，使指针指在“”挡的零刻线上(4)由乙图读出该电阻的阻值为 19.规律总结“5步”使用多用电表测电阻步骤1：机械调零步骤2：选倍率，一般要选择比被测电阻的
5、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，使指针的偏转角度在13满偏到23满偏之间为测量的有效范围步骤3：进行欧姆调零步骤4：将红、黑表笔接在被测电阻的两端进行测量，将指针示数乘以倍率得测量值步骤5：测量结束后，将选择开关旋至OFF或交流电压最高挡变式训练1 某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”挡内部电路的总电阻使用的器材有：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 k；导线若干回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点(2)将图甲中多用电表的红表笔和_(填“1”或“
6、2”)端相连，黑表笔连接另一端短接1(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乙所示，这时电压表的示数如图丙所示，多用电表和电压表的读数分别为_k和_V.15.03.60(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 k和4.00 V从测量数据可知，电压表的内阻为_k.(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，如图丁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“1 k”挡内部电路的总电阻为_k.12.09.0015.0解析：(1)使用多用电表测电阻时，换挡后
7、需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接进行调零(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”(3)从图乙可以看出指针指向欧姆挡15.0位置，电阻挡为“1 k”，故读数为1 5.0 k；由于电压表量程为5 V，由图丙可以看出指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V.(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 k.(5)设多用电表内电池的电动势为E，多用电表内阻为R，由第(3)、(4)问可知ER15.0 k 3.60 V12.0 k，ER12.0 k 4.00 V12.0 k，两式联立解得E9.00 V，R15.0 k.变式
8、训练2 2014重庆高考某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为_V，说明题中_正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是_(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)11.5蓄电池小灯解析：(1)断开开关，电压表直接测量电源两端的电压，有示数且接近电源电动势，说明电源正常(2)红表笔接b点，闭合
9、开关，电压表示数与(1)中相同，说明电路仍然处于断路状态，而开关是闭合的，因此可以确定是小灯发生断路故障变式训练3 2015广东高考 某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1)、定值电阻等(1)使用多用电表粗测元件 X 的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_，据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验(2)连接所选电路，闭合 S，滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件 X 换成元件 Y，重复实验10b增大(3)图(e)是根据实验数据
10、作出的 UI 图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件(4)该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值 R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势 E 和内阻 r，电路如图(f)所示，闭合 S1 和S2，电压表读数为 3.00 V；断开 S2，读数为 1.00 V利用图(e)可算得E_V，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)Y3.20.50解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值示数倍率，故X的读数为10 110，由于RXRARVRX，或RXRV，故用伏安法测元件X的电阻时，电流表应外接，故选b电路进行实验(2)滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来
11、越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大(3)由UI图线可知Y是非线性元件(4)由(3)中的UI图线，可知线性元件的电阻RX10，当S1、S2都闭合时，回路中的电流I1U1RX0.3 A，当S1闭合，S2断开时，回路中的电流I2 U2RX 0.1 A，根据闭合电路欧姆定律，得EI1(RXr)，EI2(RXRr)，联立两式并代入数据解得E3.2 V，r0.50.考向二 实验器材的选择和实验电路的设计【例2】2016全国卷 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
12、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1000)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000)，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，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升高而减小，在60 时阻值为650.0.(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”)连线如图所示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
13、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650.0b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c报警器开始报警规范解题本题主要考查电路设计、电路连接、仪器选择以及欧姆定律的运用，意在考查学生运用实验知识解决问题的能力(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 UI0 1810103 1800，因此在电路中应选用最大阻值为2000
14、 的滑动变阻器R2.(3)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；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规律总结电学实验的“3要求4注意”1器材选取3要求(1)根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表(2)根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的
15、，不宜采用(3)应根据实验的基本要求来选择仪器对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能做出恰当的选择2在连实物图时的4点注意(1)各导线都应接在接线柱上(2)不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器(3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错(4)开关要控制整个电路变式训练4 2016全国卷某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直(1)在图中画出连线，完成实验电路要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头
16、所示的方向移动连线如图所示(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A适当增加两导轨间的距离B换一根更长的金属棒C适当增大金属棒中的电流其中正确的是_(填入正确选项前的标号)AC解析：本题主要考查电路的连接、根据安培力方向判断电流方向，意在考查学生对实验原理的分析能力(1)题目要求滑动变阻器以限流方式接入，即滑动变阻器的滑动端和固定端各连接一个；金属棒沿箭头方向移动，由左手定则可知，通过金属棒的电流方向为 aa1，所以导轨 ab 连接电流表的负接线柱，电流表正接线柱与滑动变阻器的固定端(滑动端)，滑动端(固定端)连接开关再连接电源的正极，电源的负极连接导轨 a1b1.(2)
17、为使金属棒离开导轨时速度更大，设两导轨间距为 d，导轨长度为 L，由动能定理有 BIdL12mv2，因此增大电流或增加两导轨间距离都可以满足题目要求变式训练 5 2015浙江高考如图甲所示是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图(1)根据图甲画出实验电路图(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乙中的、所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V所示读数为：_、_、_、_.由两组数据得到的电阻分别为_和_见解析图0.10 A0.24 A2.00 V0.27 V2.7(0.1)8.3(0.1)解析：(1)实验电路图如图所示(2)电流表量程为0.6 A，每一小格
18、代表0.02 A，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为3 V，每一小格代表0.1 V，读数时估读到精度的下一位读数分别为：0.10 A、0.24 A、2.00 V、0.27 V应用RUI 求电阻时，电流为0.10 A时对应的电压为0.27 V；电流为0.24 A时对应的电压为2.00 V，求得的两组数据对应的电阻分别为2.7 和8.3.变式训练6 2015天津高考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)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 B电流表：量程3 A，内电阻约0.2 C电压
19、表：量程3 V，内电阻约30 kD电压表：量程6 V，内电阻约60 k，E滑动变阻器：01000，额定电流0.5 AF滑动变阻器：020，额定电流2 A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均填仪器的字母代号)ADF(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连(均填仪器上接线柱的字母代号)adcgfh(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集
20、到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标1U1R解析：(1)为了使测量更准确，电流表选量程为0.6 A的电流表A，电池组的电动势约4.5 V，故电压表选D，为了便于调节滑动变阻器应选F.(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图甲所示，因此将a、d相连，c、g相连，f、h相连(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图乙所示，根据闭合电路欧姆定律，得EUUR r，所以 1U1E rE 1R(或UEURr或RUrE1ER)因此可作出1U1R(或UUR或RUR)图象处理数据考向三 实验数据的处理及实物的连接【例3】某物
21、理研究小组尝试利用图甲所示电路测量一节干电池(电动势约1.5 V，内阻约几欧姆)的电动势和内阻其中：电流表(量程IA200 mA，内阻RA10)、电阻箱R(99.99，额定电流1 A)、定值电阻R0(R05)闭合开关S，改变电阻箱的阻值R，读出对应的电流表的读数I.然后再把相应的数据转换成1R和1I，填入如下表格中.数据组12345671R(102 1)2.53.34.05.06.78.310.01I(A1)15.516.016.417.018.019.020.0回答下列问题：(1)请把第4组数据点补充在1I1R图中，并画出1I1R的图线(2)根据 1I 1R 图线求出电池的电动势E_V，内阻
22、r_.(保留2位有效数字)见解析1.56.0规范解题(1)根据描点法将第四组数据画在图中：并用直线将各点相连，如图所示(2)由闭合电路欧姆定律可知：RAR0R115，R并 RR1R1R，IR1ER并rR并，可得1I R1rER1rE 1R，则可知：kR1E r，解得E1.5 V，r6.0.规律总结解决这类题主要抓住三点一是选择好合适的实验原理，求解电学设计性实验考题的关键是在弄清原理的基础上将基本方法灵活迁移二是设计合理的电路应先依据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的接法，再选择控制电路并画出实验电路图三是在电表内阻已知的条件下，其测量功能可以拓展转换，即电流表可以用来
23、测电压，电压表也可以用来测电流实验的创新设计要充分利用电表功能本题将欧姆表中值电阻及对应的电流进行了功能拓展，用来测定表头的满偏电流变式训练 7 2014四川理综如图是测量阻值约几十欧的未知电阻 Rx 的原理图，图中 R0 是保护电阻(10)，R1 是电阻箱(099.9)，R 是滑动变阻器，A1 和 A2 是电流表，E 是电源(电动势 10 V，内阻很小)在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大实验具体步骤如下：(i)连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；(ii)闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I10.15 A，记下此时电阻箱的阻值R1
24、和A2的示数I2；(iii)重复步骤(ii)，再测量6组R1和I2值；(iv)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点根据实验回答以下问题：现有四只供选用的电流表：A电流表(03 mA，内阻为2.0)B电流表(03 mA，内阻未知)C电流表(00.3 A，内阻为5.0)D电流表(00.3 A，内阻未知)A1应选用_，A2应选用_测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I10.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值_(选填“不变”、“变大”或“变小”)DC变大在坐标纸上画出R1与I2的关系图根据以上实验得出Rx_.关系图线如图31解析：由电路图可知I1(R0R1RA1)I2
25、(RxRA2)，即R1RxRA2I1I2(R0RA1)，在I10.15 A保持不变时R1I2图线是一条直线，当由其斜率kRxRA2I1求Rx时RA2必须是已知的因两支路的阻值在同一数量级，则两支路中电流亦必在同一数量级，再结合I10.15 A，可知A1只能选用D，A2只能选用C.要保持I10.15 A不变，当R1阻值减小时需减小并联支路两端的电压，则A2示数减小，即总电流减小，而并联支路总电阻变小，则需增大滑动变阻器接入电路中的阻值图见答案由图线可求得斜率k240/A.结合kRxRA2I1得RxkI1RA231.变式训练8 在一次实验技能比赛中，一同学设计了如图甲所示的电路来测电源的电动势和内
26、阻该同学选好器材后，用导线将各器材连接成如图乙所示实物连线电路，其中R0是保护电阻(1)该同学在闭合电键后，发现电压表无示数，电流表有示数，在选用器材时，除了导线外，其他器材经检测都是完好的，则出现故障的原因是_(请用接线柱处的字母去表达)(2)该同学测量时记录了6组数据，并根据这些数据画出了UI图线如图丙所示根据图线求出电池的电动势E_V，内阻r_.jd部分断路1.480.50(3)若保护电阻R0的阻值未知，该电源的电动势E、内电阻r已经测出，在图乙的电路中只需改动一条线就可测量出R0的阻值该条线是_，需改接为_改接好后，调节滑动变阻器，读出电压表的示数为U、电流表示数为I，电源的电动势用E
27、表示，内电阻用r表示，则R0_.jdje(或jf)EUIr解析：(1)电流表有示数，说明电源与电流表构成的闭合回路中各段导线均完好，电压表无示数，只能是jd部分断路造成的(2)由UI图线可以读出E1.48 V，r|U|I|1.481.200.560 0.50.(3)要测出R0的阻值，只需将jd线改接为je或jf即可，由闭合电路欧姆定律可得EUI(rR0)，故R0EUIr.变式训练9 2016宿迁模拟小明利用如图甲所示的电路测定旧电池组的电动势与内电阻(1)根据图甲将图乙中的实物连线补充完整(2)由图丙可知：该电池组的电动势E_V，内阻r_(保留两位有效数字)见解析4.37.2(3)小明又利用上述实验方案测定了同规格新电池组的电动势与内电阻通过实验发现旧电池组与新电池组相比，电动势几乎没有变化，但它们的输出功率 P 随外电阻 R 变化的关系图线有较大差异，如图丁所示可知图线_(选填“A”或“B”)对应的是新电池组，试说出判断的理由：_.B理由见解析解析：(1)根据实验电路图可得出实验中的实物图(2)图象与纵坐标的交点为电源的电动势，由图可知，电动势 E4.3 V；内阻 r4.320.32 7.2.(3)由公式 PI2R、I ERr及图丁知：外电阻相同时，B 的输出功率大，电流大、电池组的内阻小；故 B 为新电池组
