1、1第 16 讲电学实验主干体系知识 核心再现及学科素养分压式电路与限流式电路的区分与选择1.控制电路的比较比较项目限流式接法 分压式接法电路电压调节的范围(不计内阻时)E ERxRx R0 0 E电能损耗节能 耗能22.控制电路的选择(1)从节能的角度考虑，优先选用限流式(2)以下三种情况必须用分压式：要求待测电路的 U、 I 从 0 变化； R 滑 Rx；选用限流式， Ux、 Ix过大(超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等).1(2018全国卷，23)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，
2、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V(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.图(a)实验时，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
3、到相应温度下 R2的阻值，直至温度降到 25.0 .实验得到的 R2 t 数据见下表.t/ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0R2/900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.03回答下列问题：(1)在闭合 S1前，图(a)中 R1的滑片应移动到_(填“a”或“b”)端(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出 R2 t 曲线图(b)图(c)(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
4、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 .(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4(3)450 (4)620.0 33.02(2018全国卷，22)某同学组装一个多用电表可选用的器材有：微安表头(量程 100 A，内阻 900 )；电阻箱 R1(阻值范围 0 999.9 )；电阻箱 R2(阻值范围099 999.9 )；导线若干要求利用所给器材先组装一个量程为 1 mA 的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为
5、 3 V 的直流电压表组装好的多用电表有电流 1 mA 和电压 3 V 两挡回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出 R1和 R2，其中*为公共接线柱，a 和 b 分别是电流挡和电压挡的接线柱(2)电阻箱的阻值应取 R1_， R2_.(保留到个位)解析 (1)如图所示(2)接 a 时改装成量程为 1 mA 的电流表，有5IgRg( I Ig)R1解得 R1100 接 b 时改装成量程为 3 V 的电压表，有U IgRg IR2解得 R22 910.答案 (1)见解析(2)100 2 9103(2018全国卷，23)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻 Rx的阻值图中 R0为标准定
6、值电阻( R020.0 )； 可视为理想电压表；S 1为单刀开关，S 2为V 单刀双掷开关； E 为电源； R 为滑动变阻器采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合 S1.(3)将开关 S2掷于 1 端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表 的示数V U1；然后将 S2掷于 2 端，记下此时电压表 的示数 U2.V (4)待测电阻阻值的表达式 Rx_(用 R0、 U1、 U2表示)(5)重复步骤(3)，得到如下数据.1 2 3 4 5U1/V0.25 0.30 0.36 0.40 0.44U2/V0.86 1.
7、03 1.22 1.36 1.49U2U1 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39(6)利用上述 5 次测量所得 的平均值，求得 Rx_.(保留 1 位小数)U2U1命题点 部分电路欧姆定律，串联电路的特点6解析 (1)根据原理图，沿电流的流向依次连接先将 E、 R、 S1连接起来，组成闭合回路将 R0、 Rx与 R 连接起来将 、 S2与 Rx连接起来V (4)由于 为理想电压表，故 S2接 1、或接 2 时流过 R0、 Rx的电流相等V 根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点得U1R0 U2R0 Rx解得 Rx R0(U2U1 1)(6)将各次的 代入 Rx R0得U2U1 (U2
8、U1 1)Rx148.8 Rx248.6 Rx347.8 Rx448.0 Rx547.8 然后求平均值，即 Rx 48.2 .Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 Rx55答案 (1)实物连线如图(4) R0(U2U1 1)(6)48.2考情分析电学实验题在高考试题中每年都出现，实验原理、仪器的选择、电路的分析是高考的重点在 2019 年的备考过程中要：(1)掌握基本仪器的原理和使用(2)掌握基本的实验目的、原理和实验思想，如伏安法测电阻，电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式(3)掌握处理实验数据的基本方法，如图象法、平均值法等涉及电源电动势和内阻的实验、电路故障分析的实物图的连接是 2019
9、年命题的重点7高频考点一 电学实验仪器的读数和使用备考策略1电流表和电压表量程 精确度 读数规则电流表03 A 0.1 A电压表03 V 0.1 V与刻度尺一样，采用 估读，读数规则较简单，只需要精确值110后加一估读数即可电流表00.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位，采用 估读12电压表015 V 0.5 V 估读位与最小刻度在同一位，采用 估读152.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黑表笔，负极接的是红表笔(2)要区分“机械
10、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题组突破11. (2018江西南昌市 NCS0607 摸底调研)一多用电表的简化电路图如图甲所示
11、已知表头内阻为 400 ，满偏电流为 2 mA；电池 E1.5 V， E15 V.8(1)若 R11 ， R299 ，当选择开关置于 2 时，多用电表测量的是_(选填“电流” 、 “电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为_(2)在(1)的条件下，若 R50.9210 3， R6910 3，当选择开关置于 6 时，多用电表测量的是_(选填“电流” 、 “电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为_(3)在(1)的条件下，当选择开关置于 3 时，多用电表测量的是_(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_(选填“1” 、 “2”、 “3”、 “4
12、”、 “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_.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 mA 10 mA.(2)当选择开关置于400 2 mA100 6 时，多用电表测量的是电压，此时表头与 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
13、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心，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 .答案 (1)电流 10 mA (2)电压 100 V (3)电阻 4 1 50012.(2018衡中同卷、押题卷(一)某同学在实验过程中组装了一个欧姆表，内部电路如图所示已知该同学选用的电源的电动势 E1.5 V，内阻 r2 ，电流计满偏电流Ig300 A，内阻 rg250 ，可选用的滑动变阻器有两个，最大阻值分别为 R1999 ， R29 999 .(1)该同学应选用的滑动变阻器为_(选填“ R
14、1”或“ R2”)9(2)正确进行机械调零和欧姆调零后，该同学进行电阻的测量，则 A、 B 间所接的待测电阻 Rx与电流计示数 I 间应满足的关系为 Rx_(用题中字母表示)(3)若测量某电阻 R0时，电流计指针偏转到满偏刻度的 处，则 R0_.13(4)若将一个阻值 25 的定值电阻与电流计并联，则改装后欧姆表的倍率将会变_(选填“大”或“小”)(5)若该同学组装的欧姆表由于长时间不用，电源电动势减小，内阻增大，使用过程中，发现该欧姆表依然可以进行欧姆调零，但其测量的结果比真实值_(选填“大”或“小”)解析 (1)欧姆调零时应满足 Ig ，解得 R 内 5 000 ，滑动变阻器需调至 R(5
15、 ER内0002250)4 748 ，所以滑动变阻器应选 R2.(2)测 R2时由闭合电路欧姆定律得 I ，待测电阻 Rx .ER内 Rx EI EIg(3)电流计指针偏转到满偏刻度的 处，由闭合电路欧姆定律可知 ，解得13 Ig3 ER内 R0R010 000 .(4)将定值电阻与电流计并联后，在欧姆调零过程中，要使电流计满偏，回路中干路电流应为电流计的满偏电流的 11 倍，此时欧姆表内阻为之前内阻的 ，倍率变小111(5)电动势减小后，欧姆表进行欧姆调零时，内阻 R 内 变小，用欧姆表测电阻时，EIg电流 I ，因此内阻减小时，通过电流计的电流偏小，指针偏ER内 Rx IgR内R内 Rx
16、Ig1 RxR内左，测得的电阻值偏大答案 (1) R2 (2) (3)10 000 (4)小 (5)大EI EIg13.某同学在测量一只小灯泡电阻的实验中，连接了如图甲所示的实物电路图闭合开关，发现灯泡不亮，电流表的示数为零10(1)他借助多用电表检查小灯泡，先断开开关，把多用电表的选择开关旋到欧姆挡的“1”挡，再进行_调零；然后将红、黑表笔分别接触、接线柱，多用电表的表盘恰好如图乙所示，说明小灯泡正常，此时的电阻为_.(2)他将多用电表选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触、接线柱；闭合开关，发现电压表的示数约等于电源电动势，说明、接线柱间的导线出现了_(选填“断路”或“短路”)(3
17、)故障排除后，为了使电流表的示数从零开始，要在_(选填“、”或“、”)接线柱间再连接一根导线，并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最_(选填“左”和“右”)端解析 (1)根据欧姆表的使用方法可知，每次选完挡后应重新进行欧姆调零；欧姆表的计数为 R6.01 6.0 .(2)将红、黑表笔分别接触 、接线柱，闭合开关，发现电压表的示数约等于电源电动势，说明、接线柱间的导线出现了断路(3)为使电流表的示数从零开始，变阻器应采用分压式接法，所以应在、接线柱间再连接一根导线；闭合开关前应将滑片置于输出电压最小的最左端答案 (1)欧姆 6(或 6.0) (2)断路 (3)、 左归纳反思多用电表使用“五步”法
18、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112进行欧姆调零3将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量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高频考点二 以测电阻为核心的实验(包含电表的改装)备考策略1电学仪器和电路的选择原则安全、准确、方便(1)电源的选择：一般可以根据待测元件的额定电流或额定电压选择
19、符合需要的电源(2)电表的选择：一般根据电源电动势或待测元件的额定电压选择电压表，再估算待测电流的最大值选择电流表注意测量时要使电表的指针偏转角度较大.电流表内接法 电流表外接法电路误差来源电流表的分压 电压表的分流测量结果R 测 Rx RA，偏大 R测 ，偏小RxRVRx RV适用条件 RxRA(测大电阻) 或 RA已知 RVRx(测小电阻) 或 RV已知“3用电表”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，还要以作为定值电阻来用，即“一表 3 用”(3)变阻器的选择：在安全条件下，分压电路选最大阻值较小、额定电流较大的，限流电路选最大值与待测电阻差不多的.分压电路 限
20、流电路12电路电压调节范围 0 U E E U ERxRx R0要求待测电压或电流从 0 开始变化时，必须选择分压电路；要求测量精确度高(或多测量几组数据或数据区分度大)时，应选择分压电路；虽然没有明确的要求，但滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值小很多时，应选择分压电路；其他情况优先选择限流电路(节能).2.最常用的电阻测量方法伏安法及其变式(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)“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” (3)“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，
21、可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法” (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”又叫做“加保护电阻法” 3最精确的电阻测量方法等效替代法电流等效替代 电压等效替代134.最专一的电表内阻测量方法半偏法(1)用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联， R 测 R 真5最独特的电阻测量方法电桥法电路如图所示，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
22、相等，设为 U2.根据欧姆定律有： ， .由以上两式解得： R1Rx R2R3，这就是电桥平U1R1 U2R2 U1R3 U2Rx衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻 Rx的阻值命题视角考向 1 伏安法测电阻例 1 (2018湖北省武汉市高三下学期五月理综训练)用伏安法测电阻，不论是电流表内接法，还是电流表外接法，都有系统误差14(1)如图(a)所示，如果电压表和电流表的读数分别为 UV和 IA，待测电阻的测量值_真实值(填“大于” 、 “等于”或“小于”)；如果已知电压表的内阻为 RV，则待测电阻的阻值 Rx_.(2)由于电压表的内阻未知，小明设计了如(b)所示的电路测量待测电阻具体步骤如下
23、：闭合开关 S，调节滑动变阻器 R，使电流计的读数为零；记录电压表的读数 U 和电流表的读数 I；待测电阻的阻值 Rx_.(3)小华设计了图(c)所示的电路测量待测电阻具体步骤如下：断开开关 S1，闭合 S2，调节滑动变阻器 R1、 R2，使电流表 A1的读数恰好为电流表A2的读数的一半；闭合 S1，并保持滑动变阻器 R2的滑动触头位置不变，记录电压表的读数“ U”和电流表 A1的读数 I；待测电阻的阻值 Rx_.解析 (1)a 图为电流表外接，由于电压表的分流作用， Rx中的电流小于电流表的示数，所以待测电阻的测量值小于真实值，由部分电路欧姆定律可知， Rx URxIRx UVIA UVRV
24、；(2)由于电流计的示数为零，说明 b、 a 两点的电势差为零，由欧姆定律可知，RVUVRVIA UVRx ；(3)开关 S1， S2从断开到闭合可知，流过待测电阻的电流为 I，电压为 U，所以UIRx .UI答案 (1)小于 (2) (3) (4)RVUVRVIA UA UI UI考向 2 测电流表的内阻例 2 (2018山东省青岛市高三统一质检)某同学用甲所示电路测量电流表 G1的内阻r1.供选择的仪器如下：待测电流表 G1(05 mA，内阻约 200 )；电流表 G2(010 mA，内阻约 100 )；定值电阻 R1(100 )；定值电阻 R2(200 )；滑动变阻器 R3(01000
25、)；滑动变阻器R4(0400 )；电源 E(电动势 6 V，内阻可不计)；开关 S 及导线若干15(1)实验中要求电流表 G1能达到满偏，则定值电阻应选_(填“ R1”或“ R2”)，滑动变阻器应选_(填“ R3”或“ R4”)，按照电路图，闭合开关 S 前应将滑动触头移至_端(填“ a”或“ b”)(2)在图乙所示实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图中甲电路完成剩余部分的连接_(3)实验步骤如下：按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至一端；闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录 G1、 G2的读数 I1、 I2；多次移动滑动触头，记录相应的G1、 G2的读数 I1、 I2；以 I
26、1为纵坐标， I2为横坐标，作出相应图线，如图丙所示若图中直线的斜率为 k，请用题中所给符合写出待测电流表内阻的表达式 r1_.解析 (1)因为电流表 G2的量程是待测电流表 G1的 2 倍，所以定值电阻和待测电流表内阻接近，定值电阻应选 R2；滑动变阻器采用限流式接法，则滑动变阻器应选用 R3；为保证电路安全，应将滑动触头移至 a 端，使电路中的起始电流最小(2)据电路图连实物如图：(3)根据电流关系可得： I2 I1 ，又 k，解得： r1 R2.I1r1R2 I1I2 (1k 1)答案 (1) R2 R3 a16(2)如图(3) R2(1k 1)考向 3 电表的改装例 3 (2018湖北
27、省武昌区高三五月调研考试)一位同学想将一个量程 2.5 mA 左右(有清晰刻度但没有示数)、内电阻在 90 120 之间的电流表 G 改装成一个量程为030 V 的伏特表，可以使用的实验器材如下：A电源(电动势约 4.5 V，内电阻小于 1 )B标准电流表 A(量程为 010 mA，内电阻约为 50 )C电阻箱(阻值范围 09.9 )D电阻箱(阻值范围 0999.9 )E滑动变阻器(阻值为 01 k)F滑动变阻器(阻值为 020 )G电键 S 和导线若干甲为了正确改装，用如图甲的电路来测量出电流表 G 的量程和内电阻，该同学的实验操作过程为：(1)将选好的实验仪器按图甲所示电路连接，电阻箱 R
28、1应选_，滑动变阻器 R2应选_(用仪器前的字母序号表示)；(2)将滑动变阻器的滑片 P 移至滑动变阻器的接近右端处，将电阻箱 R1阻值调至最大，17闭合电键 S；接着交替移动滑片 P 和调节电阻箱 R1直至电流表 G 满偏且标准电流表 A 有一个合适的读数，记录此时标准电流表 A 的示数 I 电阻箱的阻值 R1(3)向左移动滑片 P 至滑动变阻器的另一位置，再次调节电阻箱 R1直到电流表 G 满偏，记录此时标准电流表 A 的示数，和电阻箱的阻值 R(4)重复步骤(3)35 次；(5)该同学将实验中记录的各组标准电流表 A 的示数 I 和电阻箱的阻值 R 的数据在 I图中正确地描好点(如图乙)
29、，请你在图中完 I 图线_1R 1R乙(6)根据图线可以求得电流表 G 的量程为_A，内电阻为_.将电流表 G与一个阻值为_ 的电阻串联就可以组成量程为 030V 的伏特表解析 (1)电阻箱应该选择与待测电流表阻值相当的 D；电流中的总电流不超过 10 mA，则电路总电阻 R 4500 ，则滑动变阻器选择 E；EI 4.50.01(2)图像如图；乙由欧姆定律可知：( I Ig)R Igrg，即 I Igrg Ig；由图形可知：1R18Ig210 3 A； Igrg 0.2，则 rg100 ；将电流表 G 与一个阻值为10 210 3410 2R rg 10014900 的电阻串联就可以组成量程
30、为 030 V 的伏特UIg 30210 3表答案 (1)D (2)E(3)(4)0210 3 (5)100 (6)14900归纳反思电学实验的“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，如果滑片稍有移动，使电流、电压有很大变化的，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，才能作出恰当的选择3连接实物图 4 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
31、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高频考点三 以测电源电动势和内阻为核心的实验备考策略测定电源的电动势和内电阻的实验是高中物理实验中的重要实验之一，这个实验重点考查实验设计(实验原理)和实验数据处理，对考生的综合分析能力和应用数学处理物理问题的能力要求较高1测电源电动势和内阻的三种方法方法 原理图 数据处理19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E U Ir，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E I(R r)通过计算或利用图象法处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组 U、 R 值，根据
32、 E Ur，通过计算或利用图象法处UR理数据2.用好一个“电阻”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：题组突破31.(2018湖北八校联考)某物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A(量程 IA20 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 和 ，填入如下表格中.1R 1
33、I数据组 1 2 3 4 5 6 7(102 1 )1R2.5 3.3 4.0 5.0 6.7 8.3 10.020(A1 )1I15.5 16.0 16.4 17.0 18.0 19.0 20.0回答下列问题：(1)请把第 4 组数据点补充在 图中，并画出 的图线1I 1R 1I 1R(2)根据 图线求出电池的电动势 E_V，内阻 r_.(保留 2 位有1I 1R效数字)解析 (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： RA R0 R115 ， R 并 ， IR1 R 并 ，RR1R1 R ER并 r可得 ，则可知： b ， k r，解得
34、 E1.5 V， r6.0 .1I R1 rE R1rE 1R R1 rE R1E答案 (1)见解析 (2)1.5 6.032.(2018全国卷理科综合)要测量一节干电池的电动势和内阻，有以下器材：干电池一节(电动势均为 1.5 V)电阻箱(0999.9 )电压表(015 V)电流表 G(03 mA，内阻 r1200 )定值电阻 R0(阻值为 600 )开关和导线若干(1)要求较为准确地测量干电池的电动势和内阻，应选择_电路(2)用笔画线代替导线将图 1 中实验器材按实际需要连接21(3)实验中测得多组电阻箱的阻值和电流表示数，求得 与 的数据如下表，请在图 2 所1I 1R示的纵坐标为 、横
35、坐标为 的坐标系中作出图象，并由图线求得电池电动势1I 1RE_，内阻 r_.(结果保留三位有效数字)(A1 )1I1 200 1 050 930 800 660 520( 1 )1R0.625 0.500 0.375 0.250 0.125 0.025(4)实验中计算得到的电动势比真实值_(选填“偏大” 、 “不变”或“偏小”)解析 干电池的电动势约为 1.5 V，电压表量程过大，因此选乙电路，实物连线如图a 所示令 R0 r1 RG，用 R 表示电阻箱的阻值，实验中路端电压 U IRG， U ，得RER r ，图线的纵截距为 ，斜率为 ，代入数据解得 E1.54 V， r2.09 ；实1I
36、 RGE RGrER RGE RGrE验中准确外电阻为改装后电压表与电阻箱的并联值，设其电阻为 R 并 ，准确外电阻应为 R 并 RG，则 的准确值为 ，设图线的斜率为 b，则电动势的真实值为 E 真 RRGR RG 1I R并E R并 rER，电动势的计算值为 E 计 ，电动势的计算值比真实值大R并 rb RGrb答案 (1)乙 (2)如图 a 所示 (3)如图 b 所示 1.54 V 2.09 (4)偏大高频考点四 电学创新实验备考策略22对于电学实验的创新，要注意以下问题1在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作
37、电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等2对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表命题视角考向 1 实验原理的拓展与创新电学设计型实验常用的方法有：1转换法：将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的量值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)如在测量金属电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但通过测金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电
38、阻，然后再计算出它的电阻率2替代法：用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量3控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验例 4 (2018高考物理全真模拟二)某同学利用如图所示的电路可以测量多个物理量实验室提供的器材有：两个相同的待测电源(内阻 r1 )，电阻箱 R1(最大阻值为999.9 )，电阻箱 R2(最大阻值为 999.9 )，电压表 V(内阻约为 2 k)，电流表 A(内阻约为 2 )，灵敏电流计 G，两个开
39、关 S1、 S2.主要实验步骤如下：按图连接好电路，调节电阻箱 R1和 R2至最大，闭合开关 S1和 S2，再反复调节 R1和R2，使电流计 G 的示数为 0，读出电流表 A、电压表 V、电阻箱 R1、电阻箱 R2的示数分别为I1、 U1、 r1、 r2；反复调节电阻箱 R1和 R2(与中的电阻值不同)，使电流计 G 的示数为 0，读出电流表 A、电压表 V 的示数分别为 I2、 U2.23回答下列问题：(1)电流计 G 的示数为 0 时，电路中 A 和 B 两点的电势 A和 B的关系为_；(2)电压表的内阻为_，电流表的内阻为_；(3)电源的电动势 E 为_，内阻 r 为_解析 由本电路的连
40、接特点可知左右两个电源间的路端电压相等，干路电流相同根据部分电路欧姆定律可分别求解电压表与电流表的内阻；在不同状态下数据采集，根据闭合电路欧姆定律列式求解电源的电动势 E 和内阻 r.(1)电流计 G 的示数为 0 时，由欧姆定律知， G 的电压为零，说明 A、 B 两点的电势相等(2)由于电流计 G 的示数为 0，在步骤 1 中，通过电压表的电流 IV I1 ，电压表的U1r1内阻为 RV ；左右两个电源两极间的电压相等， U1 I1(r2 RA)，得电流表内U1IV U1r1I1r1 U1阻为 RA r2.U1I1(3)根据闭合电路欧姆定律得 E U1 I1r， E U2 I2r，解得 E
41、 ， rI2U1 I1U2I2 I1U1 U2I2 I1答案 (1) A B(2)RV RA r2 (3) E rU1r1I1r1 U1 U1I1 I2U1 I1U2I2 I1 U1 U2I2 I1考向 2 实验器材的等效与替换一般电学实验器材的创新有两方面：1引用新的器件，如二极管、感光材料、热敏电阻等与实际生产、生活密切相关的常见器件，要求学生多关注一些生活中的传感器2改变器材的使用方法，电源进行串联或并联、把电压表当电流表或者改装电压表等例 5 (2018肇庆检测)某实验小组设计了如图甲的电路，其中 RT为热敏电阻，电压表量程为 3 V，内阻 RV约为 10 k，电流表量程为 0.5 A
42、，内阻 RA约为几欧， R 为电阻箱(计算结果保留两位有效数字)24(1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下电压表的示数 U1、电流表的示数 I 和电阻箱的阻值 R 中，在I U 坐标系中，将各组 U1、 I 的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线，如图乙中曲线所示为了完成该实验，应将导线 c 端接在_(选填“ a”或“ b”)点(2)利用(1)中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压 U2的计算式为_(用 U1、 I、 R 和 RA表示)(3)实验小组利用(2)中的公式，计算出各组的 U2，将 U2和 I 的数据
43、也描绘在 I U 坐标系中，如图乙中直线所示根据图象分析可知：电源的电动势 E_V，内电阻r_.(4)实验中查询得到 RA4.0 ，当电阻箱的阻值调到 6 时，热敏电阻消耗的电功率 P_W.解析 (1)利用伏安法测电阻，由图象可知热敏电阻的阻值远小于电压表电阻，所以采用电流表外接法；故导线 c 应接在 a 点(2)根据串、并联电路规律可知；外电压： U2 U1 I(R RA)(3)由 U2 E Ir，故电源的电动势为 6.0 V，内电阻为 r 5.0 .6.0 4.00.4(4)等效电源内阻 r0(5.04.06.0)15 ；在 I U 图象中作等效电源的外电路伏安特性曲线 U615 I，如图
44、所示；与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标为(2.5,0.24)所以热敏电阻的电功率为 0.60 W.25答案 (1) a(2)U2 U1 I(R RA)(3)6.0 5.0(4)0.60(0.580.62 均可)例 6 (2017高考全国卷)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)
45、将图(b)中的实物连线(2)完成下列填空： R1的阻值为_(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_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 R2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_(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
46、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 (1)根据原理图(a)，将图(b)中的实物连线如图所示26(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，S 1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、组成的电路的阻值很大，可认为 A 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 A
