2017-2018学年高考物理二轮复习 第6板块 电学实验题教学案

第6板块 电学实验题第26讲 常考实验学法指导高考对电学实验的考查，主要有以下五个基本实验：测定金属的电阻率；描绘小电珠的伏安特性曲线；测定电源的电动势和内阻；练习使用多用电表；传感器的简单使用。高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计。复习本讲内容时要注意以下几点：掌握多用电表的使用方法；掌握两种控制电路，即电流表的“内、外接法”、滑动变阻器的“分压、限流接法”；掌握电阻测量的几种方法；重视创新设计性实验的复习。1(2018届高三大连调研)用如图甲所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。(1)请根据下列步骤完成电阻测量：旋动部件_，使指针对准电流的“0”刻度线。将K旋转到电阻挡“100”位置。将插入“”“”插孔的表笔短接，旋动部件_，使指针对准电阻的“0”刻度线。(2)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图乙所示。则通过P的电流方向是_(选填“ab”或“ba”)，为使测量比较精确，应将选择开关旋到_的倍率挡位上，并需要重新调零，再进行测量。解析：(1)首先要对表盘机械校零，所以旋动的部件是S。欧姆表选挡后要进行欧姆调零，将“”“”插孔的表笔短接，旋动部件T，让表盘指针指在最右端零刻度处。(2)表盘上的负极接欧姆表内部电源的正极，所以通过P的电流方向是b到a；题图乙中指针偏转角度太大，为了得到比较准确的测量结果，必须使指针指在中间刻度附近，所以要将倍率调小。答案：(1)ST(2)ba102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“1”挡，再进行_调零；又将红、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”或“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；欧姆表的读数为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3(2017西北工业大学附中质检)在物理课外活动中，王聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路原理图。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，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值没有标出。(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)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，王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R1的阻值使电表指针满偏。将多用电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为_ 。计算得到多用电表内电池的电动势为_ V。(保留2位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为_ 。(保留2位有效数字)解析：(1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是10 mA的电流表，其分度值为0.2 mA，示数为6.9 mA；选择开关接3时测电压，多用电表为量程为250 V的电压表，其分度值为5 V，其示数为173 V。(2)由题图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为01 000 1100 510 01 150 ；其等于中值电阻，即C处刻度应为150 。指针指在C处时，电流表示数为5 mA0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 ，电源电动势EI2R0.0052150 V1.5 V。(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，电路中的电流值为6.9 mA，而表内电池的电动势为E1.5 V，表内总电阻为150 ，所以待测电阻的阻值为67 。答案：(1)6.9 mA173 V(172174 V均可)(2)1501.5(3)67(6669均可)1多用电表的读数电流表、电压表的刻度是均匀的，读数时应注意量程；欧姆表的刻度是不均匀的，读数时应注意乘倍率。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是黑表笔，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。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。(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。考查点(一)电路的选择1电流表内接法与外接法的选择比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大测量结果R测RARxRx电阻的测量值大于真实值R测RxRx电阻的测量值小于真实值适用条件RxRA，大电阻RxRV，小电阻2分压电路与限流电路的选择(1)以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压电路；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流电路。若两种电路均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小。(2)必须采用分压电路的情况有三种：要求电压从零开始变化；滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；限流电路不能获取有区分度的多组数据。例1(2016浙江高考)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 k的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表。采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 。(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接_(填“a”或“b”)、导线连接_(填“c”或“d”)。(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为_。U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选_(填选项)。A连接a，连接cB连接a，连接dC连接b，连接cD连接b，连接d解析(1)由于实验测量的是一个小电阻，故电流表应外接，因此导线接a，由于采用分压电路，故导线应接d。(2)根据实验数据作出R1的伏安特性曲线如图所示，图线的斜率即为电阻R1的大小，由图像可知，R14.6 。(3)设R1的边长为l，厚度为h，电阻率为，根据电阻定律，得R1，R2的阻值R2R1，故测量R2的电路同测量R1的电路，故选项B正确。答案(1)ad(2)作图见解析4.6(4.44.7均可)(3)B考查点(二)测定金属的电阻率1实验仪器的选择原则电压表和电流表一般要根据实验电路中电源的电压和流过金属丝的电流进行选择，在该实验中，电压表一般选择3 V的量程，电流表一般选择0.6 A的量程；如果采用限流式电路，选用的滑动变阻器最大阻值一般要比待测金属丝的阻值大一些，如果采用分压式电路，一般应选用最大阻值较小，而额定电流较大的滑动变阻器。2实物图连线的基本原则对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。3电阻定律的应用该实验虽然是测定金属丝的电阻率，实际上是先测出金属丝的电阻，然后根据R得出金属丝的电阻率R。例2(2018届高三青岛调研)在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值)。(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ，额定电流2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图2中的_图(选填“甲”或“乙”)。(3)图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据图2所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值Rx_ (保留两位有效数字)。(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号)。A1102 mB1103 mC1106 m D1108 m(6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是_(有多个正确选项)。A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D用UI图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差解析(1)螺旋测微器的读数为039.70.01 mm0.397 mm。(2)通过给定的数据发现电压接近从0开始，故滑动变阻器采用的是分压式接法。(3)对滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的电压为0。实物图连接如图(1)所示。(4)图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。根据表中数据描点作图，如图(2)所示。图线的斜率反映了金属丝的电阻，所以Rx4.5 。(5)由R，S2，取d4104m、l0.5 m、R4.5 ，解出1106 m。(6)由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B错误，选项C正确；利用UI图像处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确。答案(1)0.397(0.3950.399均可)(2)甲(3)见解析图(4)见解析图4.5(4.34.7均可)(5)C(6)CD考查点(三)描绘小电珠(或其他元件)的伏安特性曲线1在描绘小电珠的伏安特性曲线时，要注意一定要用平滑的曲线，当某个(或某些)测量数据出现明显错误时，要舍掉。坐标轴选取的标度要合适，使所作图线占满坐标纸。2小电珠的伏安特性曲线(以IU关系图线为例)上各点切线斜率的倒数不表示小电珠在该电压下的电阻，此时计算小电珠的电阻一定要使用电阻的定义式R，而不能使用表达式R(只有当I和U为线性关系时二者才相等)。例3(2016天津高考)某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程03 V，内阻等于3 k)电压表V2(量程015 V，内阻等于15 k)电流表A1(量程0200 mA，内阻等于10 )电流表A2(量程03 A，内阻等于0.1 )滑动变阻器R1(010 ，额定电流2 A)滑动变阻器R2(01 k，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 )定值电阻R4(阻值等于10 )定值电阻R5(阻值等于1 k)电源E(E6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。(2)该同学描绘出的IU图像应是下图中的_。解析描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看，V1、A1量程偏小，直接测量灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用V2、A2测量灯泡的电压、电流时，读数不够精确。题目中给了滑动变阻器和几个定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量程，准确读出灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线。(1)电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2的阻值太大，调节不灵敏，故选R1。与电流表A1并联的电阻：由于A1的内阻为10 ，若选R4为并联电阻，则量程为00.4 A，若并联阻值过小，电流表读数偏小，读数欠精确。与电压表串联的电阻：分压电阻的阻值应该与电压表V1的内阻具有可比性，故选择R5作为分压电阻，此时量程为04 V。(2)灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则IU图线的斜率应越来越小，图B正确。答案(1)见解析图(2)B考查点(四)半偏法测量电表的内阻1用半偏法测电流表内阻，如图甲所示，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。例4(2016全国卷)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值50 )，滑动变阻器R2(最大阻值5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。实验步骤如下：按电路原理图(a)连接线路；(a)将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；调节滑动变阻器，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。(b)(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_ (结果保留到个位)。(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号)。A100 A B250 AC500 A D1 mA解析(1)滑动变阻器R1的阻值较小，在分压电路中便于调节，故实验中应选择滑动变阻器R1。(2)实物图连线如图所示。(3)电阻箱阻值为0时，电压表满偏电压Ug2.5 V，电阻箱阻值R630.0 时，电压表的示数UV2.00 V，此时电阻箱两端的电压URUgUV0.5 V，根据串联电路电压与电阻成正比可得，故RgR630.0 2 520 。(4)电压表的满偏电流为Ig，则IgRgUg，故Ig A1 mA，选项D正确。答案(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D1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)“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”。(3)“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”。(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”。注意：电表的“三用”：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，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”。2最精确的电阻测量方法等效替代法(1)电流等效替代(2)电压等效替代3最独特的电阻测量方法电桥法在电阻的测量方法中，有一种很独特的测量方法，那就是电桥法。其测量电路如图所示，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。典例(2017北京市朝阳区高三期末)在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中，备有下列器材：A待测的干电池一节B电流表A1(量程03 mA，内阻Rg110 )C电流表A2(量程00.6 A，内阻Rg20.1 )D滑动变阻器R1(020 ，1.0 A)E电阻箱R0(09 999.9 )F开关和若干导线(1)某同学发现上述器材中没有电压表，他想利用其中的一个电流表和电阻箱改装成一块电压表，其量程为03 V，并设计了图甲所示的a、b两个参考实验电路(虚线框内为改装电压表的电路)，其中合理的是_(选填“a”或“b”)电路；此时R0的阻值应取_ 。(2)图乙为该同学根据合理电路所绘出的I1I2图像(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)。根据该图线可得被测电池的电动势E_ V，内阻r_ 。解析(1)首先需要剩余一个电流表测量电流，又因为电路中的电流不会小于3 mA，所以要用A2来测量电流，因此需要将A1进行改装，故选b电路；其次根据电表的改装原理可知，UI(RgR0)，即30.003(10R0)，解得R0990 。(2)根据闭合电路欧姆定律可知，I11 000EI2r，将图像延长，根据纵截距知该电源的电动势为1.48 V，根据斜率可得内阻为0.84 。答案(1)b990(2)1.48(1.461.49之间均正确)0.84(0.820.87之间均正确)测量电源电动势和内阻的三个常用方案方案伏安法伏阻法安阻法原理EUIrEUrEIRIr电路图 关系式UEIr图像纵轴截距：E斜率大小：r纵轴截距：斜率：纵轴截距：斜率：误差分析E测E真r测r真E测E真r测r真1(2017乌鲁木齐一诊)用两个定值电阻和电压表可以测量电源的电动势(约3 V)和内阻。提供的主要器材有：电阻R1(2.0 )、R2(9.0 )、电源、电压表、开关S1、单刀双掷开关S2、导线若干，实验电路如图甲所示。(1)根据电路图，将未连接完整的实物图连接完整。(2)闭合开关S1，开关S2分别接到R1、R2两电阻，电压表的读数分别为2.0 V、2.7 V，则测得电动势为_ V，内阻为_ 。由于电压表的内阻影响，测得的内阻_(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。解析：(1)根据电路图连接实物图如图所示：(2)在闭合电路中，电源电动势：EUIrUr，带入实验数据解得：E3 V，r1 ；由题中电路图知，由于电压表的分流作用，流过电源的电流大于，内阻的测量值小于真实值。答案：(1)图见解析(2)3.01.0小于2用如图甲所示的电路图来测量多用电表的电池的电动势，其中电阻箱的最大阻值为999.9 ，电流表的量程为050 mA、内阻为20 。进行的操作如下，请回答相关问题：(1)将多用电表的旋钮调节到“1”挡位，然后将两表笔_，再进行欧姆调零；(2)将多用电表接入电路，其中接线柱2应与多用电表的_(填“红”或“黑”)表笔相连接，接线柱1再与另一表笔相连接；(3)调节电阻箱的阻值使电流表的读数超过满偏电流的，其中某次调节后，电阻箱和电流表的示数如图乙、丙所示，则电阻箱的示数为R_，电流表的示数为I_；(4)通过多次操作将记录的多组数据在如图丁所示的坐标系中描绘出来，其函数图线如图丁所示，由图线可知电动势E_。解析：(1)使用多用电表选欧姆挡后需要将红、黑表笔短接，进行欧姆调零。(2)多用电表的电流从黑表笔流出，从红表笔流入。(3)电阻箱的读数为35.0 ，电流表的精确度为1 mA，需要估读到0.1 mA，电流表示数为20.0 mA。(4)设欧姆表的内阻为R0，电流表的内阻为RA，由闭合电路欧姆定律得EI(R0RAR)，整理得，R图像的斜率等于，由题图丁可知图像在纵轴上的截距25 A1，由题中电阻箱和电流表的读数可得。代入数据解得电动势E1.4 V。答案：(1)短接(2)黑(3)35.0 20.0 mA(4)1.4 V 1(2018届高三宝鸡六校联考)一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是1、10、100。用10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到_挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是_，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是_。解析：刚开始欧姆表指针偏转角度较小，说明选用倍率偏小，应换用大倍率。每次换挡之后欧姆表都需重新欧姆调零。答案：100重新欧姆调零2 2002某同学现利用图甲所示的电路来测量一电阻Rx的阻值。(1)完成下列实验步骤中的填空：闭合开关S1，断开开关S2，调节电阻箱R和滑动变阻器R，使电流表指针指向一个适当的位置。记下此时_和电阻箱的阻值R1，此时电阻箱的读数如图乙所示；闭合开关S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，然后_，使_，记下此时电阻箱的读数R2，此时电阻箱的读数如图丙所示。(2)在步骤中电阻箱的读数为R1_；在步骤中电阻箱的读数为R2_。(3)电阻Rx的阻值为Rx_。解析：(2)由题图乙和题图丙可知R160 ，R280 。(3)由于R1加上Rx在电路中所起的作用与R2相同(电流表指针指示同一位置)，则有R1RxR2，故有RxR2R180 60 20 。答案：(1)电流表的示数I调节电阻箱R的电阻电流表的读数仍然为I(2)6080(3)203某同学通过实验测量一种合金的电阻率。(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件_(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图甲中的示数可读出合金丝的直径为_ mm。(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中_(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了_(选填“短路”或“断路”)。(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议。解析：(1)读数前先旋紧B，示数为0.01 mm41.00.410 mm。(2)电压表的示数接近电源的电动势，电流表的示数很小，说明电压表串联在电路中，由此推断：合金丝没有接入电路中，即电路中的7、9之间出现了断路。(3)由于电流表内阻约0.3 ，可将电流表改为内接；多次测量求平均值，或者用UI图像的斜率求出电阻，可以让测量误差更小。答案：(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值)4(2017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)根据实验数据做出UI图像如图丙所示，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)。(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：_。解析：(1)根据实验电路图可得实物连线如图所示。(2)图像与纵坐标的交点为电源的电动势，由题图可知，电动势E4.3 V；内阻r 7.2 。(3)由公式PI2R、I及题图丁知：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。答案：(1)见解析图(2)4.37.2(3)B理由见解析5某实验小组的同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，实验室提供了如下的实验器材：A小灯泡(额定电压为4 V、额定功率为2 W)；B电压表(量程为5 V、内阻为10 k)；C电压表(量程为10 V、内阻为20 k)；D电流表(量程为0.3 A、内阻为1 )；E电流表(量程为0.6 A、内阻为0.4 )；F滑动变阻器(05 、10 A)；G滑动变阻器(0500 、0.2 A)；H蓄电池(电动势为5 V，内阻不计)；I开关、导线若干。请回答下列问题：(1)为了更精确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，该小组的同学在完成实验时，电压表应选_，电流表应选_，实验中电压以及电流要求从零开始调节，则滑动变阻器应选_。(填器材前面的字母代号)(2)选择好合适的实验器材后，请设计符合实验要求的电路图，并用笔画线代替导线将如图所示实物图连接完整。(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于最_端。(填“左”或“右”)解析：(1)因灯泡的额定电压为4 V，为保证安全，选用的电压表量程应稍大于4 V，电压表量程太大则会使测量误差较大，故选用量程为5 V的电压表；由P额U额I额得，灯泡的额定电流I额0.5 A，故应选择量程为0.6 A的电流表；实验中电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，而分压式接法中应选总阻值较小的滑动变阻器。(2)灯泡在额定电压下的电阻为R8 ，电压表内阻远大于灯泡电阻，故电流表应采用外接法，实验电路图和实物连接图如图甲、乙所示。(3)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑动触头置于最左端。答案：(1)BEF(2)图见解析(3)左6用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表A1(量程030 mA)；电流表A2(量程0100 mA)；电压表V(量程06 V)；滑动变阻器R1(阻值05 )；滑动变阻器R2(阻值0300 )；开关S一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：.设计如图甲所示的电路图，正确连接电路。.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图线。.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复的步骤，得到另一条UI图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)。回答下列问题：(1)电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。(2)由图乙的图线，得电源内阻r_。(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx_，代入数值可得Rx。(4)若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围_，电压表示数变化范围_。(选填“相同”或“不同”)解析：(1)由题给UI图线可知电流表量程应为0100 mA，故选A2。路端电压大于5.5 V，而电源电动势E6 V，故R外r，则滑动变阻器选R2。(2)由题图得：r25 。(3)由Rxr，得Rxr。(4)电流I，rRx一定，R从300 变到某同一阻值，电流变化范围相同。Rx接A、B间时，U(RRx)，Rx接B、C间时，UR，故两种情况下电压变化不同。答案：(1)A2R2(2)25(3)r(4)相同不同7(2017全国卷)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头 的满偏电流为250 A，内阻为480 。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆100 挡。(1)图(a)中的A端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_(填正确答案标号)。A在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1R2_ ，R4_ 。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为_；若此时B端是与“3”相连的，则读数为_；若此时B端是与“5”相连的，则读数为_。(结果均保留3位有效数字)解析：(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑表笔相连。(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，选项A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，C错。(3)B端与“1”、“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图甲所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相连时，有I2IG，解得R1R2160 ；B端与“4”相连时，如图乙所示，多用电表为直流电压1 V挡，表头并联部分电阻R0，R4R0880 。(4)B端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA；B端与“3”相连时，多用电表为欧姆100 挡，读数为11.0100 1.10103 ；B端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V挡，读数为5 V2.95 V。答案：(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA110103 2.95 V教师备选题1在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 ，电压表的内阻约为2 k，电流表的内阻约为10 ，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示，结果由公式Rx计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。解析：根据题意知，电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值。题图(a)的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1Rx真；题图(b)的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2，电流表应用外接法，即电路应是分压外接电路，所以应采用甲图。根据R及R可得。(2)当S2断开时应有UI(RARx)，当S2闭合时应有U1IRAU2，联立以上两式可得Rx。答案：(1)CF甲(2)第27讲 在历年高考实验题中，第2个实验题一般为电学实验(偶尔也会考查力学实验)，难度较大，且多数情况下不直接考查电学基本实验，而是考查实验的创新设计，因为设计型实验既考查学生的基本实验能力，又考查学生对物理规律的灵活应用能力。复习本讲内容时，要注意以下几点：熟悉各种实验器材的原理和使用方法熟知基础实验，能在基础实验的基础上创新实验过程熟悉物理规律，能根据现有的器材设计实验，达到实验目的考查点(一)研究灯丝泡在水中时的伏安特性曲线例1某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线，先按照图甲所示的电路图连接电路，实验过程中操作规范，测量准确，得到一系列数据，如图乙中的散点。该实验小组对实验进行了改进，如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然置于灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中小灯泡L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在25 。实验过程中操作规范，测量准确，得到一组数据，如图丁中的一组散点。已知水的电阻远大于灯丝的电阻。(1)请在图乙上描绘小灯泡的伏安特性曲线K1；曲线K1表明，随着电压升高，小灯泡的电阻_(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)。(2)请在图丁上描绘小灯泡灯丝的伏安特性曲线K2；曲线K2表明，随着电压升高，水中灯丝电阻_(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)。(3)对比两次实验表明，在同样的电压值下，曲线K1的电流值基本都远远小于曲线K2的电流值，其原因是_。解析(1)用平滑的曲线将各点相连，如图1所示；因IU图像中图像的斜率表示电阻的倒数，故由图1可知，电阻越来越大。(2)同理作出图像如图2所示，由图2可知，电阻基本保持不变。(3)由两IU图像可知，在同样的电压下，曲线K1的电流值基本都远小于曲线K2的电流值，即曲线K1的电阻值明显大于曲线K2对应的电阻值，原因是描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度高于描绘曲线K2时灯丝的温度，而金属导体的电阻随温度的升高而增大。答案(1)如解析图1所示越来越大(2)如解析图2所示基本不变(3)描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度发生变化，且一直高于描绘曲线K2时灯丝的温度考查点(二)测量LED灯正常工作时的电阻例2(2017邯郸模拟)某实验小组要精确测定一个额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300 ，电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有：A电流表A1(量程为15 mA，内阻RA1约为10 )B电流表A2(量程为2 mA，内阻RA220 )C定值电阻R110 D定值电阻R21 980 E滑动变阻器R(020 )一个F电压表V(量程为15 V，内阻RV约为3 k)G蓄电池E(电动势为4 V，内阻很小)H开关S一个(1)要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有_(填写器材前的字母编号)。(2)画出实验电路图。(3)根据实验写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx_，说明式中题目未给出的各物理量的意义：_。解析(1)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表V的量程偏大，测量误差较大，不能用电压表V测量LED灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻R2串联改装为电压表测量电压；LED灯正常工作时的电流在10 mA左右，可以用电流表A1和改装后的电压表测量通过LED灯的电流。(2)因为滑动变阻器阻值远小于LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法。电路图如图所示。(3)根据闭合电路欧姆定律知，LED灯两端的电压UI2(R2RA2)，通过LED灯的电流II1I2，所以LED灯正常工作时的电阻Rx，I1、I2分别为电流表A1、A2的读数。答案(1)ABD(2)见解析图(3)I1、I2分别为电流表A1、A2的读数考查点(三)测量电源电动势、内阻与小灯泡伏安特性曲线的组合考查例3(2018届高三南昌五校联考)用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。A电压表V1(量程6 V，内阻很大)B电压表V2(量程4 V，内阻很大)C电流表A(量程3 A，内阻很小)D滑动变阻器R(最大阻值10 ，额定电流4 A)E小灯泡(2 A,7 W)F电池组(电动势E，内阻r)G开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小。(1)请将设计的实验电路图在图甲中补充完整。(2)每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点、(I，U2)，标到UI坐标系中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E_V，内阻r_。(结果保留两位有效数字)(3)在UI坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为_，电池组的效率为_。解析(1)伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过小灯泡的电流，小灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小；由题意知，电压表V1的示数增大，电压表V2的示数减小，则V1测路端电压，V2测小灯泡两端电压，电路图如图所示。(2)电池组的UI图像是