1、专题整合突破,专题五 实验技能与创新,第14讲 电学实验与创新,微 网 构 建,电 学 实 验,高 考 真 题,1(2018全国，23)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在2580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(6V，内阻可忽略)；电压表(量程150mV)；定值电阻R0(阻值20.0)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000)；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，
2、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。,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R2t曲线。,b,图(b),答案：,(3)由图(b)可得到RT在2580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，
3、该读数为_，则手心温度为_。,450,620.0,33.0,图(c),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。,2(2018全国，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100A，内阻900)；电阻箱R1(阻值范围0999.9)；电阻箱R2(阻值范围099999.9)；导线若干。 要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压
4、3V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。,答案：如图所示,(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1mA的电流表，有 IgRg(IIg)R1 解得R1100 接b时改装成量程为3V的电压表，有 UIgRgIR2 解得R22910。,100,2910,3(2018全国，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为标准定值电阻(R020.0)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。
5、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。,图(a),图(b),答案：实物连线如图,48.2,4(2018天津，9(3)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10k)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用： A电压表(量程01V，内阻约10k) B电压表(量程010V，内阻约100k) C电流表(量程01mA，内阻约30) D电流表(量程00.6A，内阻约0.05) E电源(电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计) F电源(电动势12V，额定电流2A，内阻不计) G滑动变阻器R0(阻值范围010，额定电流2A),为使测量尽量准确，电压表选用_
6、，电流表选用_，电源选用_。(均填器材的字母代号) 画出测量Rx阻值的实验电路图。 答案：如图所示,B,C,F,该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_其真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)，原因是_。 解析 若电源选用E，则通过Rx的最大电流为0.15mA，电流表选用C还达不到半偏，故电源应选用F。电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且接近电源电压，故电压表选用B。由此可知电路中的电流约为1mA，故电流表选用C。,大于,电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确也可),_,5(2018江苏，10)一同学测量某干电池的电动势和内阻。 (1)题
7、1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。,开关未断开；电阻箱阻值为零。,(题1图),答案：如图所示,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0.33A时，电压表的指针位置如题2图所示，则该干电池的电动势应为_V； 内阻应为_。,1.4(1.301.44都算对),1.2(1.01.4都算对),1.4结果与(2)问第一个空格一致,1.0结果比(2)问第二个空格小0.2,(题2图),热
8、点 聚 焦,1电流表、电压表、欧姆表的对比,热点一 电表改装与读数、多用电表使用与读数,3欧姆表使用六注意 (1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡。,(2018江苏省淮阴中学4月模拟)在“多用电表的使用”实验中， (1)甲同学利用多用电表测量电阻。他用电阻挡“100”测量时发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，操作顺序为_(填写选项前的字母)。 A将选择开关旋转到电阻挡“1k”的位置，再将两
9、表笔分别接被测电阻的两根引线进行测量 B将选择开关旋转到电阻挡“1k”的位置，将两表笔短接，进行欧姆调零后，再将两表笔分别接被测电阻的两根引线完成测量,典例 1,B,C将选择开关旋转到电阻挡“10”的位置，再将两表笔分别接被测电阻的两根引线进行测量 D将选择开关旋转到电阻挡“10”的位置，将两表笔短接，进行欧姆调零后，再将两表笔分别接被测电阻的两根引线完成测量 (2)如图1所示，为一正在测量中的多用电表表盘。如果用电阻挡“100”测量，则读数为_。,2800,(3)乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量。以下操作正确的是_。 A将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用
10、图2的电路测量小灯泡两端的电压 B将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图2的电路测量小灯泡的电阻 C将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图3的电路测量通过小灯泡的电流 D将选择开关旋转到合适的电流挡，把图3中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流,AC,(4)丙同学利用多用电表探测图4所示黑箱时发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用电阻挡测量，黑表笔接E点，红表笔接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么该黑箱内元件的接法可能是下图中的_。,B,解析 (1)选用电阻档“100”的位置，发现指针偏转角度过小，说明所选挡
11、位太小，为了得到比较准确的测量结果，应换用1k挡，然后进行欧姆调零，再测电阻阻值，故选B。 (2)用电阻挡“100”测量，由图示表盘示数可知，其读数为：281002800； (3)多用电表一定是红表笔电流流入黑表笔电流流出，图2是测电压，图3是测电流，表笔位置正确，故选AC。,(4)用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，说明E、G与F、G间可能有电源存在；用欧姆档测量，因电流从黑表笔出来通过导体再从红表笔进入欧姆表，故若黑表笔接E点红表笔接F点时电阻小，说明电流容易从E通过导体，若黑表笔接F点红表笔接E点时电阻很大，说明电流不能从F通过，这就说明E、F间有二级管且E是正极，故该
12、黑箱内元件的接法可能是B。,类题演练1(2018湖北省襄阳五中一模)某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。 (1)已知表头G满偏电流为100A，表头上标记的内阻值为900。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1_，R2_，R3_。,100,910,2000,50,M,大于,(3)在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，使并联部分分压为零，起到保护作用。 (4)造成改装后电
13、压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头G内阻的真实值大于900。,电阻测量的八种方法 电阻测量包括：描绘小电珠的伏安特性曲线；测定金属的电阻率；测大电阻、小电阻、电压表电阻、电流表电阻。测量方法主要有八种。 1伏安法测电阻 (1)电流表外接法，如图1所示。产生误差的原因：电压表V分流。适用于测小阻值电阻，即Rx远小于RV时。 (2)电流表内接法，如图2所示。产生误差的原因：电流表A分压。适用于测大阻值电阻，即Rx远大于RA时。,热点二 以测电阻为核心的实验,2安安法测电阻 若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。 (1)如图3所示，
14、当两电压所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2I1R1/I2。 (2)如图4所示，当两电表的满偏电压UA2UA1时，A1串联一电阻R0，同样可测得A2的内阻R2I1(R1R0)/I2。,5比较法测电阻 如图9所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，可得RxI2R1/I1。 若考虑电表内阻的影响，则I1(RxRA1)I2(R1RA2),6替代法测电阻 如图10所示，S接1，调节R，读出电流表示数为I； S接2，保持R不变，调节电阻箱R1，使电流表示数也为I。 由上可得RxR1 该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱内阻不可
15、以连续调节。,(2)半偏法测电压表内阻 如图12所示，测电压表V的内阻： 将滑动变阻器的滑片滑到最右端，电阻箱R的阻值调到最大； 闭合S1、S2，调节R0，使电压表示数指到满刻度； 打开S2，保持R0不变，调节R，使电压表示数指到满刻度的一半； 由上可得RVR,8消除电表内阻对测量结果的影响 伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外接都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图13所示，测电阻Rx阻值。,(2018四川省广安市高三二模)一个学习小组先用多用电表粗测某电阻Rx的阻值约为700，再用伏安法准确测量其阻值，给定器材及规格为：,典例 2,A电流表(量程010mA，内
16、阻rA约为300)； B电压表(量程为03V，内阻为rV1.5k)； C最大阻值约为100的滑动变阻器R1； D最大阻值为999.9的电阻箱R2； E最大阻值为9999的电阻箱R3； F电源E(电动势约9V)； G开关S、导线若干。 将电压表量程扩大为6V，应在电压表上_(填“串联”或“并联”)_(填“R2”或“R3”) 如图甲所示的仪器已部分连接，为了能正常进行测量并尽可能减少误差，请将其他部分用实线连接起来。,串联,R3,答案：如图所示该小组改装电压表后，未改表盘刻度值。电路连接好后进行测量，得到多组数据。根据这些数据作出电压表读数与电流表读数关系图如图乙所示，则待测电阻的阻值Rx_。,7
17、50,类题演练2(2018山东省青岛市高三下学期模拟)某实验小组在测量金属圆柱体的电阻率的实验中，先用螺旋测微器测量圆柱体直径。再用伏安法测量圆柱体的电阻，已知圆柱体的电阻大约为300。 (1)用螺旋测微器测量其直径时的刻度位置如图所示，由图可知其直径为_mm。,4.6984.700,在用伏安法测定圆柱体的电阻时，除被测金属圆柱体外，还有如下供选择的实验器材： A电流表A1(量程为20mA，内阻约为10) B电流表A2(量程为5mA，内阻r20) C电压表V(量程为3V，内阻RV约为4k) D定值电阻R110 E定值电阻R220 F滑动变阻器R3(020) G滑动变阻器R4(0300) H直流
18、电源E(电动势为6V，内阻很小) I开关S一个，导线若干,(2)为使测量结果尽量准确，减少误差，实验中要求电表偏转至少半偏以上，要完成实验，除了待测圆柱体、电压表(C)、直流电源(H)、开关导线(I)以外，还需要的器材是_(填写器材前的字母编号)； (3)请在答题卡的规定位置画出实验电路图； 答案：如图所示,BEF,(4)若电压表、电流表示数分别为U、I，用题中所给符号写出待测圆柱体的电阻表达式Rx_。 解析 (1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是4.5mm，可动刻度是19.80.01mm0.198mm，螺旋测微器的示数，即金属丝直接d4.5mm0.198mm4.698mm；,1电源电动势和内
19、电阻的测量方法,热点三 以测电源电动势和内阻为核心的实验,2对实验的两点说明 (1)任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律EUIr，其中最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I。 (2)利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解。,(2018安徽省芜湖市高三下学期模拟)多用电表中使用的电池除了一节1.5伏的干电池外，还有一块方形的电池(层叠电池)，如甲图所示，标称电动势为9V。某同学想要测量该电池实际的电动势和内阻，实验室向其提供了以下器材：,典例 3,A待测方形
20、的电池 B电压表(量程为3V，内阻约为4K) C电流表(量程为0.6A，内阻为1.5) D电流表(量程为3A，内阻为1.0) E电阻箱(阻值范围09999.9) F电阻箱(阻值范围099999.9) G滑动变阻器(阻值为020，额定电流为3A) H滑动变阻器(阻值为020K，额定电流为0.6A) I开关、导线若干,(1)该同学根据现有的实验器材，设计了如乙图所示的电路图。根据此电路图，为完成该实验，电流表应选_，电阻箱应选_，滑动变阻器应选_(用器材前字母表示)。 (2)实验需要把电压表量程扩大为9V。该同学按图乙连接好实验器材，检查电路无误后，将R1滑片移到最左端，将电阻R2调为0，断开K3
21、，闭合K1，将K2接a，适当移动R1，电压表示数为2.70V；保持R1位置不变，改变R2阻值，当电压表示数为_V时，完成扩大量程；断开K1。 (3)保持电阻箱R2阻值不变，开关K2接b，闭合K3、K1，从左到右调节R1，测出多组U、I，并作出UI图线如图丙所示，由图得该电池的电动势为_V，内电阻为_。,D,E,G,0.90,9.3,2.0,类题演练3(2018高三下学期最新信息卷)某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻，图中两个电流表相同，定值电阻阻值为R0。(1)电路中R0的作用为_。,保护电路元件(或保护电路),(2)闭合开关S1之前，先将电阻箱接入电路的阻值调到_(填“最大”或“最
22、小”)，闭合开关S1，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的指针偏转较大(接近满偏)，读出电流值I0，读出这时电阻箱的阻值R1；断开开关S2，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的示数再次为I0，读出这时电阻箱的阻值R2，则电流表A1的阻值为_。,最大,R1R2,(3)闭合开关S3，依次调_(填“大”或“小”)电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R，并记录每次调节后电流表A1的示数I，根据记录的R、I，作出IRI图象，则图象可能是_。,大,D,1电学创新实验的常用方法 (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值，这种方法叫转换测量
23、法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属丝接人电路测出其电阻，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。,热点四 电学创新类实验,(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，要使其中的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。 2电学设计实验的基本规律 (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
24、表使用，电流表也可当作电压表使用，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。,(2018江西省重点中学高三下学期联考)如图所示，该电路在测量电源电动势和内阻的同时也能完成对未知电阻Rx的测量。实验室提供的器材如下： A待测电阻Rx(约9) B待测电源 C电阻箱(099.9) D电压表V1(量程6V，可以视为理想电表) E电压表V2(量程3V，内阻
25、约4k),典例 4,8.0,偏小,A,0.43,3.4,类题演练4(2018宁夏石嘴山市高三下学期模拟)学习小组正在进行“测量某金属导体电阻率”的实验。取该金属制成的一个“圆柱形”导体，用游标卡尺测量其长度L、用螺旋测微器测量其直径d，如图所示。,(1)请读出长度L和直径d。L_mm，d_mm。 (2)设“圆柱形”导体的电阻为Rx，接入如图所示的电路中。请将以下实验步骤补充完整： 第一步：闭合开关S前先将滑动变阻器R的滑动头P滑到最_端(填“左”或“右”)； 第二步：调节电阻箱R2，使其处于某一适当值； 第三步：闭合开关S，移动滑动头，使电流计G有适当的读数； 第四步：调节R2，_； 第五步：读出R2，可得：Rx_；(用R1、R2、R3表示) 第六步：用d、L、R1、R2、R3表示电阻率_。,104.00,2.150,右,使电流计G的电流为零,
