2019版高考物理二轮复习 专题六 物理实验 第16讲 电学实验学案

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)EE0E电能损耗节能耗能2.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，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_(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(3)450(4)620.033.02(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0999.9 )；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IgRg(IIg)R1解得R1100 接b时改装成量程为3 V的电压表，有UIgRgIR2解得R22 910.答案(1)见解析(2)1002 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U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表 的示数U2.(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.12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx_.(保留1位小数)命题点部分电路欧姆定律，串联电路的特点解析(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(4)由于 为理想电压表，故S2接1、或接2时流过R0、Rx的电流相等根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点得解得RxR0(6)将各次的代入RxR0得Rx148.8 Rx248.6 Rx347.8 Rx448.0Rx547.8 然后求平均值，即Rx48.2 .答案(1)实物连线如图(4)R0(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年命题的重点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 A0.1 A与刻度尺一样，采用估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可电压表03 V0.1 V电流表00.6 A0.02 A估读位与最小刻度在同一位，采用估读电压表015 V0.5 V估读位与最小刻度在同一位，采用估读2.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已知表头内阻为400 ，满偏电流为2 mA；电池E1.5 V，E15 V.(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R50.92103，R69103，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”、“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 mA10 mA.(2)当选择开关置于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41 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“R1”或“R2”)(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_.(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 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.(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R010 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(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，电流I，因此内阻减小时，通过电流计的电流偏小，指针偏左，测得的电阻值偏大答案(1)R2(2)(3)10 000 (4)小(5)大13.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(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)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RxRA，偏大R测，偏小适用条件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.分压电路限流电路电路电压调节范围0UEEUE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，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4.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(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：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；(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，Rx；(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Rx.答案(1)小于(2)(3)(4)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 )；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(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I1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：I2I1，又k，解得：r1R2.答案(1)R2R3a(2)如图(3)R2考向3电表的改装例3(2018湖北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R1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，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)，请你在图中完I图线_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R4500 ，则滑动变阻器选择E；(2)图像如图；乙由欧姆定律可知：(IIg)RIgrg，即IIgrgIg；由图形可知：Ig2103A；Igrg0.2，则rg100；将电流表G与一个阻值为Rrg10014900 的电阻串联就可以组成量程为030 V的伏特表答案(1)D(2)E(3)(4)02103(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法处理数据用电压表、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.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.数据组1234567(1021)2.53.34.05.06.78.310.0(A1)15.516.016.417.018.019.020.0回答下列问题：(1)请把第4组数据点补充在图中，并画出的图线(2)根据图线求出电池的电动势E_V，内阻r_.(保留2位有效数字)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：RAR0R115 ，R并，IR1R并，可得，则可知：b，kr，解得E1.5 V，r6.0 .答案(1)见解析(2)1.56.032.(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(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所示的纵坐标为、横坐标为的坐标系中作出图象，并由图线求得电池电动势E_，内阻r_.(结果保留三位有效数字)(A1)1 2001 050930800660520(1)0.6250.5000.3750.2500.1250.025(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R0r1RG，用R表示电阻箱的阻值，实验中路端电压UIRG，U，得，图线的纵截距为，斜率为，代入数据解得E1.54 V，r2.09 ；实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，电动势的计算值为E计，电动势的计算值比真实值大答案(1)乙(2)如图a所示(3)如图b所示1.54 V2.09 (4)偏大高频考点四电学创新实验备考策略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.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IVI1，电压表的内阻为RV；左右两个电源两极间的电压相等，U1I1(r2RA)，得电流表内阻为RAr2.(3)根据闭合电路欧姆定律得EU1I1r，EU2I2r，解得E，r答案(1)AB(2)RVRAr2(3)Er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，内阻RA约为几欧，R为电阻箱(计算结果保留两位有效数字)(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IU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的数据也描绘在IU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：U2U1I(RRA)(3)由U2EIr，故电源的电动势为6.0 V，内电阻为r5.0 .(4)等效电源内阻r0(5.04.06.0)15 ；在IU图象中作等效电源的外电路伏安特性曲线U615I，如图所示；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.答案(1)a(2)U2U1I(RRA)(3)6.05.0(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)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(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，S1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，电路如图所示由于B、D两点的电势相等，对于图甲，I1RAI2RI1Rz1I2R，即对于图乙，I1Rz2I2RI1RAI2R，即所以所以RA2 550 .(3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程答案(1)见解析图(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27