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第二讲电学实验 知识建构高考调研1.考查方法：高考对学生实验的考查，主要有以下5个实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)测绘小灯泡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但高考出题方向是基本实验的变形及创新2.常用的思想方法：等效替代法半偏法图象法试触法 答案(1)以下三种情况必须采用分压接法：要使待测元件的电压(或电流)从零(或很小值)开始连续调节，必须采用分压接法；如果实验所提供的电压表、电流表或电阻元件允许的最大电流(或电压)较小，采用限流接法时，实际电流(或电压)都会超过允许的最大电流(或电压)，为了保护电表或电阻元件免受损坏，必须采用分压接法；若所用的滑动变阻器阻值远小于待测电阻阻值，采用限流式接法时电流变化不大，必须采用分压接法(2)伏安法、安安法、伏伏法、半偏法、等效替代法(3)测电源电动势和内阻方法拓展 (4)多用电表欧姆挡使用步骤及方法考向一电学测量类仪器的使用与读数归纳提炼1电流表、电压表、欧姆表的对比2.多用电表的使用方法(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或交流电压最高挡熟练强化角度一电流表及电压表的读数1(1)电流表量程一般有两种：00.6 A,03 A；电压表量程一般有两种：03 V,015 V，如图甲所示接03 V量程时读数为_V.接015 V量程时读数为_V.接03 A量程时读数为_A.接00.6 A量程时读数为_A.(2)完成下列读数(如图乙所示)a_mmb_mmc_mmd_mme_mm.答案(1)1.909.50.800.16(2)a.0.482(0.4810.483)b0.532(0.5310.533)c4.076(4.0754.077)d5.663(5.6615.665)e11.14角度二多用电表的读数问题2如下图所示为多用电表的刻度盘若选用倍率为“100”的欧姆挡测电阻时，表针如下图所示，则：(1)所测电阻的阻值为_；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104 的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是_(选填“10”、“100”或“1 k”)(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_mA.(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为_V.解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“100”，读数为1.5103 ；测2.0104 电阻时应选“1 k”的欧姆挡(2)选50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为1/10估读)，指针对应的读数为30.7 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，测量的精确度为5 mA，应估读到1 mA(此时为1/5估读)，指针对应的读数为153 mA.(3)选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V(此时应为1/2估读)，指针对应的读数为6.1 V.答案(1)1.51031 k(2)30.7(30.530.9都正确)153(152154都正确)(3)6.1角度三多用电表的原理与构造3(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端接内置电源正极，故为黑表笔(2)R6为欧姆表组成部分，只能在使用欧姆表时进行欧姆调零操作，在其他挡时不起作用，B正确(3)当B接2时，为小量程电流表，I21 mA，R1R2160 ；当B接4时为小量程电压表，U41 V，与R1、R2并联后为等效表头，R4880 .(4)当B接1时，为电流表大量程，Im2.5 mA，最小刻度为0.05 mA，需估读到最小刻度同位，读数为1.47 mA(1.47 mA、1.48 mA都对)；当B接3时，为欧姆“100”挡，读数为1100 ，保留3位有效数字为1.10103 ；当B接5时，为电压表大量程，Um5 V，最小刻度为0.1 V，需估读到最小刻度下一位，读数为2.95 V(2.932.97 V都对)答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA(1.47 mA、1.48 mA都对)1.10103 2.95 V(0.02 V)欧姆表使用禁忌(1)忌不调零就使用多用电表(2)忌搞错连接方式测电压须并联，测电流须串联(3)忌搞反直流电流方向直流电要从正极测试笔插孔流入，从负极测试笔插孔流出(4)忌用手接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆(5)忌用直流电挡位测交流电(6)忌用多用电表测不是50 Hz的交流电；普通多用电表的交流电挡位是按照50 Hz设计的，不能准确测量其他频率的交流电(7)忌不进行欧姆调零就用多用电表测电阻值(8)忌改换欧姆挡量程后，不重新调零(9)忌把电池装反(10)忌把电阻同其他电路连在一起进行测量(11)忌只看读数不乘倍率(12)忌把电池装在多用电表内长期不用(13)多用电表不用时，忌把选择开关置于欧姆挡考向二电阻、电阻率的测量归纳提炼测电阻的几种常用方法1伏安法测电阻用电压表和电流表测出待测电阻Rx的电压U和电流I.(1)多测几组U、I值，利用Rx求出Rx的平均值(2)描绘出UI图象，利用图线的斜率求出Rx.2等效替代法测电阻实验电路如图所示电阻R2保持不变，把待测电阻R和电阻箱R1分别接入电路，如果两次电路中的电流相同，则可以认为待测电阻的阻值R等于此时电阻箱的电阻R1，即RR1.3用多用电表测电阻(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99999.9 )，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；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(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 A C500 A D1 mA思路路线解析(1)为了使电阻箱调节时，滑动变阻器分得的电压变化很小，分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好，因此应选用R1.(3)如果认为滑动变阻器分得的电压不变，则调节电阻箱后，电压表两端的电压为2.00 V，电阻箱两端的电压为0.5 V，根据串联电路的分压原理，求得电压表的内阻RV4630.0 2520 .(4)如果此电压表由一个表头与一个电阻串联组成，可知此表头的满偏电流为Ig1 mA，D项正确答案(1)R1(2)连线如图所示(3)2520(4)D半偏法测电阻半偏法测电流表内阻半偏法测电压表内阻电路图原理及步骤原理：先让电流通过电流表并使其满偏，然后接上电阻箱R2，并调节它使电流表半偏，由于总电流几乎不变，电流表和R2上各有一半电流通过，意味着它们电阻相等，即为电流表的内阻RgR2.步骤：先合下S1，调节R1使电流表指针满偏；再合下S2，保持电阻R1不变，调节R2使电流表指针半偏，记下R2的值，则RgR2原理：先调分压使电压表满偏，然后接上电阻箱R2，并调节它使电压表半偏，由于总电压几乎不变，电压表和R2上电流相同，意味着它们电阻相等，即为电压表的内阻RVR2.步骤：先合下S，调节R20，再调节R1使电压表指针满偏保持变阻器电阻R1不变，调节R2使电压表指针半偏，记下R0的值，有RVR2.电阻测量值测量值小于真实值测量值大于真实值适用条件R1R2R2R1熟练强化迁移一“桥式电路法”测电阻1(2017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100A，内阻大约为2500 )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2000 )；电阻箱Rz(最大阻值为99999.9 )；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“2000”)为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的_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Rz的阻值置于2500.0 ，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2601.0 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(2)R1起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 ，为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等；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2601.0 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变说明，则解得RA2550 .(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程答案(1)连线如图(2)20左相等2550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程迁移二半偏法测电流表内阻2某同学要把一个量程为200 A的直流电流计G改装为量程为4 V的直流电压表(1)他按如图所示的电路，用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1 k.为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用_，电阻R1应选用_，电阻R2应选用_(选填器材前的字母)A电源(电动势1.5 V)B电源(电动势6 V)C电阻箱(0999.9 )D滑动变阻器(0500 )E电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(05.1 k)F电位器(051 k)(2)该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大后续的实验操作步骤依次是_，_，_，_，最后记录R1的阻值并整理好器材(请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母)a闭合S1b闭合S2c调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度d调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半e调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半f调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度(3)如果所得的R1的阻值为300.0 ，则图中被测电流计G的内阻rg的测量值为_，该测量值_实际值(填“略大于”“略小于”或“等于”)(4)给电流计G_联(填“串”或“并”)一个阻值为_k的电阻，就可以将该电流计G改装为量程为4 V的电压表解析(1)利用半偏法测量电流计的内阻时，所选滑动变阻器的阻值必须大于电路所需的最小电阻值，根据电源的路端电压等于电源电动势，电路中的最大电流为电流计的满偏电流，则最小电阻值为 30 k或 7.5 k，考虑到保护电路电阻R01 k，则可知调节滑动变阻器使电流计满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29 k或6.5 k，所以电路图中的滑动变阻器R2不能选择D和E，只能选择F.电流计满偏时，滑动变阻器的阻值越大，实验的误差越小，所以电源应选择电动势为6 V的B，而且电位器F的阻值也满足调节所需R1是用来测量电流计内阻的电阻箱，只能选C.(2)实验步骤为：第一步，闭合S2(b)；第二步，调节R2的阻值，使电流计满偏(c)；第三步，闭合S1(a)；第四步，调节R1的阻值，使电流计半偏(e)；第五步，读出R1的示数，此即待测电流计的内阻(3)R1的示数即待测电流计的内阻，为300.0 .闭合S1后，电路中的总电阻减小，当电流计半偏时，干路电流大于电流计的满偏电流，流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流，所以电阻箱的阻值略小于被测电流计的内阻(4)给电流计串联一个电阻可以改装成电压表，可得改装后电压表的内阻为RV 20 k，则串联电阻的大小为20 k0.3 k19.7 k.答案(1)BCF(2)bcae(3)300.0略小于(4)串19.7迁移三伏安法测电阻3(2016浙江卷)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1是实物的部分连线图，待测电阻为图2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2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c B连接a，连接dC连接b，连接c D连接b，连接d解析(1)因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值，则电流表采用外接法，而滑动变阻器应采用分压式接法，故测R1阻值的最优连接方式为导线连接a，导线连接d；(2)建立坐标系描点连线如图所示，则R1 4.5 ；(3)根据电阻定律可得，R，故R2R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应连接a，连接d，选项B正确答案(1)ad(2)见解析图4.5(4.44.7)(3)B考向三描绘小灯泡的伏安特性曲线归纳提炼1小灯泡电阻较小，为了减小误差，电流表采用外接法，为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压接法2实验过程中为了减小误差，电压表量程要进行变换U3 V时，采用03 V量程；U3 V时，采用015 V量程3闭合开关前，滑动变阻器滑动触头应移到使开关闭合时小灯泡两端的电压为零的位置4画UI图线时，要用平滑曲线连接，舍弃偏离较远的点(2017全国卷)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程3 V，内阻3 k)；电流表(量程0.5 A，内阻0.5 )；固定电阻R0(阻值1000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_(填“增大”“不变”或“减小”)(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W(结果均保留2位小数)思路点拨(1)如何满足03.8 V的电压测量范围(2)根据伏安特性曲线求“工作点”解析(1)要实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V由于小灯泡正常发光时电阻约为12 ，所以需将电流表外接(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E0(电动势4 V，内阻1.00 9.0 10 )的伏安特性曲线，函数表达式为U410I ，图线如图中所示，故小灯泡的最小功率为PminU1I11.750.225 W0.39 W当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )的伏安特性曲线，函数表达式为U4I，图线如图中所示，故小灯泡的最大功率为PmaxU2I23.680.318 W1.17 W.答案(1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.391.17小灯泡的电阻随电流的增加而增大，要计算其实际电功率和工作电阻，需要利用图象求解.在灯泡(或热敏电阻等)伏安特性曲线(或相应图象)上画出表示电源或等效电源的伏安特性曲线，两图线的交点即为工作点，根据交点对应的纵横坐标值得出灯泡(或热敏电阻等)两端的电压和通过的电流，利用PUI得出实际消耗的电功率.熟练强化1(2016重庆六校联考)某学习小组欲描绘小灯泡的伏安特性曲线，现提供下列器材：A电压表V(量程6 V，内阻约6 k)B电流表A(量程0.6 A，内阻约10 )C电阻箱R1(0999.9 )D定值电阻R2200 E定值电阻R3100 F滑动变阻器R4(010 )G滑动变阻器R5(0100 )H规格为“6 V6 W”的待测灯泡I电源E(电动势约12 V，内阻较小)J开关、导线若干(1)某同学根据实验原理，将电流表的量程由0.6 A扩大至1.0 A，首先采用了如图1所示的电路测量电流表内阻闭合开关S1，反复调节电阻箱阻值，当R119.0 时，发现闭合和打开开关S2时电压表指针指示值相同，则电流表的内阻RA_.若忽略偶然误差，从理论上分析，实验测得的电流表内阻值_(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值(2)图2是测量灯泡电流随电压变化的实物电路，请你用笔画线代替导线完成电路连接(要求在闭合开关前，滑动变阻器滑动头置于最左端)(3)实验中，滑动变阻器应选择_(选填“R4”或“R5”)解析(1)根据题意可知，当R119.0 时，S2闭合的情况下，没有电流通过开关S2(此时，电阻箱R1、定值电阻R2和R3、电流表构成“电桥”)，则有(“电桥原理”)，得RA 9.5 .从理论上分析，RA是没有系统误差的，实验测得电流表内阻值等于真实值(2)正常工作时灯泡的电阻R0 6 ，电流表改装后的内阻RA0 5.7 ，则R0RA0，所以采用电流表外接法；由于要描绘灯泡的伏安特性曲线，灯泡的电压需要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；为保证开关闭合时，灯泡两端的电压最小，灯泡应与滑动变阻器左下接线柱连接(3)因滑动变阻器采用分压式接法，为便于调节，应选用最大阻值较小的R4.答案(1)9.5等于(2)如图所示(3)R42(2015福建卷)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为_A；(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将_只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为_W(保留两位小数)解析(1)要求电流表示数从零开始增大，滑动变阻器应采用分压式连接实物图连接如图所示(2)由题图乙可知，电流表示数为0.44 A.(3)从图线中计算出小电珠电阻约为4 ，4只并联后总电阻接近电源内阻，此时它们的总功率最大四个小电珠并联后，当施加相同电压时其总电流为原来的4倍，只需将横轴单位长度所表示的电流值变为4倍则该图象即可表示四个小电珠并联后的UI图象，连接(0,3.00 V)和(3.0 A,0)两点，则交点就是实际小电珠并联后的电压与电流，PUI2.25 W.答案(1)图见解析(2)0.44(3)42.25(2.222.28)考向四测定电源的电动势和内阻归纳提炼实验设计思路熟练强化角度一伏安法测电源电动势、内阻1(2017河北六校联考)某实验小组正在测定一节新型电池的电动势和内阻，已知该电池的电动势约为4 V，内阻很小，现要选取一个定值电阻R0当作保护电阻，同时还可以等效到电源内以增大电源的内阻(1)如果要准确测定R0的阻值，在操作台上准备了如下实验器材：A电压表V(量程4 V，电阻约为4 k)B电流表A(量程1 A，内阻很小)C定值电阻R1(阻值约2 )D定值电阻R2(阻值约10 )E滑动变阻器R3(010 ，允许通过的最大电流为1 A)F开关S一个，导线若干根据上述器材，小组的一位成员，设计了如图1所示的电路原理图，所选取的相应器材(电源用待测的新型电池)均标在图上，应把R1、R2中的_选为待测电阻R0；其实验电路图中有什么不妥之处，你认为应该怎样调整？_.(2)为了测量该新型电池的电动势和内阻，试在图2中将所选器材进行连接(用笔画线表示导线)根据实验记录，作出的UI图线如图3所示，从中可以求出待测新型电池的内阻与定值电阻的总阻值为_，电池电动势为_V.解析(1)该新型电池内阻很小，要把保护电阻等效到电源内阻中去，故应选用阻值较小的定值电阻；定值电阻R1的阻值和电流表的内阻都比较小，而R1的电阻远小于电压表内阻，故应采用电流表外接法(2)电路连接时电表的正负接线柱不能接错，因为新型电池电动势约为4 V，考虑保护电阻分压，当滑动变阻器连入电路的阻值达到10 时，电压表两端电压约为3.3 V，滑动变阻器连入电路的阻值为2 时，电流表的电流约为1 A，电压表和电流表均符合要求；由UI图象可读出电池电动势为3.85 V，路端电压为1.50 V时的电流为0.94 A，则r 2.5 .答案(1)R1电流表改为外接法(2)如图所示2.5(2.462.54均可)3.85(3.833.87均可)角度二“电流表电阻箱”法测电源电动势、内阻2某实验小组利用如图甲所示的电路测量电源的电动势和电压表的内阻，仪器只有一个电阻箱R、电池E、待测电压表、开关S和导线若干连接好电路后将电阻箱的阻值调到最大，闭合开关；逐渐调节电阻箱的阻值R，记录对应的电压表示数U，数据如下表R/(103 )012345678U/V9.985.604.353.332.862.382.031.751.67(1)首先测量电源的电动势E，根据表格中的数据可知电源的电动势近似等于_，此测量值_(填“大于”、“小于”或“等于”)电源电动势的真实值(2)电压表内阻的表达式为RV_.(用E、U和R表示)(3)根据表格中的数据在图乙的坐标纸中作出R的关系图象，并由图象求得电源的电动势为_；电压表的内阻为_解析(1)由于电压表的内阻远大于电源的内阻，所以当电阻箱的阻值为零时，电压表的示数近似等于电源电动势，由表格可知电动势近似为9.98 V，由于电源的内阻确实存在，所以电压表的示数与电源电动势的真实值相比偏小(2)根据闭合电路欧姆定律有EUR，得RV.(3)由EUR可得R，图象的截距为电动势的倒数，所以E10 V；图象的斜率为，可得电压表的内阻为1.6 k.答案(1)9.98 V小于(2)(3)如图所示10 V1.6 k角度三“电压表电阻箱”法测电源电动势、内阻3某学习小组要测量一电池的电动势和内阻(小于30 )，实验室提供的器材有：一个满偏电压为3 V、内阻为3 k的电压表V1，两个电阻箱(09999.9 )，一个开关和若干导线(1)由于电压表V1量程偏小，首先需将电压表改装成量程为9 V的电压表V2，则电压表V1应与电阻箱_(填“并联”或“串联”)，并将该电阻箱阻值调为_(2)接着用改装的电压表V2对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图1所示，改变电阻箱R的阻值并记录相应的电压表V2示数U，进行相关计算后将数据一并记录在下表中.次数123456R()20.040.060.080.0100.0120.0U(V)4.185.716.446.907.048.00(V1)0.2390.1750.1550.1450.1420.125(1)0.0500.0250.0170.0130.0100.008根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第3、4两组数据也描绘在图2中，并作出图线；根据图线可得电池的电动势E_V，内阻r_.(结果保留三位有效数字)解析电压表扩大量程需串联一个电阻R串，则Imax1103 A，R串RV13103 6000 .由题图1得UrE，整理得，结合作出的图线有0.11 V1， A1，解得电池的电动势E9.09 V，内阻r23.6 .答案(1)串联6000 (2)如图所示9.0923.6测电源电动势、内阻的三种方法(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量如图甲所示，测出两组U、I值就能算出电源的电动势和内阻，当然也能用图象法处理数据原理公式为EUIr.(2)用电流表、电阻箱测量如图乙所示，测出两组I、R值，就能算出电源的电动势和内阻，当然也能用图象法处理数据原理公式为EI(Rr)(3)用电压表、电阻箱测量如图丙所示，测出两组U、R值，就能算出电源的电动势和内阻，当然也能用图象法处理数据原理公式为EUr.高考题型预测实验器材的选择与创新设计考点归纳器材选取三原则1安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标另外还要注意测量仪器的量程，电器元件的电流不能超过其允许通过的最大电流等2精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度合适即可，并不是精度越高越好3方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作是否调节方便的问题典题示例(2017河北名校联盟)一待测电阻Rx的阻值约为20 ，现要测量其阻值，实验室提供的器材如下：A电流表A1(量程150 mA，内阻约为60 )B电流表A2(量程20 mA，内阻r230 )C电压表V(量程15 V，内阻约为3000 )D定值电阻R0110 E定值电阻R02120 F滑动变阻器R1(3 ，2.0 A)G滑动变阻器R2(500 ，0.5 A)H电源，电动势E4 V(内阻不计)I开关S及导线若干(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不得小于其量程的，请从所给的器材中选择合适的实验器材_(用器材前对应的字母序号填写)(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号(3)待测电阻阻值的表达式为Rx_，式中未知量符号的物理意义为_审题指导第一步读题干提信息题干信息1)A2内阻r230 可改装成电压表2)电压表量程15 V量程过大不可用3)为了使电表调节范围较大，测量准确滑动变阻器用分压式接法第二步审程序顺思路解析因测量时要使电表调节范围较大，测量准确，所以滑动变阻器要用分压式接法，选用小阻值的R1；电源电动势为4 V，电压表的量程为15 V，量程太大不可用，因电流表A2的内阻已知且题中给出了定值电阻，所以可用电流表A2与定值电阻R02串联充当电压表(量程为3 V)使用，此时通过待测电阻的最大电流不超过I150 mA，电流表A1可直接测电流电路如图所示，此时通过被测电阻的电流为II1I2，被测电阻两端的电压为UI2(R02r2)，根据欧姆定律，被测电阻的阻值为Rx.答案(1)ABEFHI(2)见解析(3)I1、I2分别为电流表A1、A2的示数定值电阻的五大功能(1)保护电学元件，使通过元件的电流不会过大，避免损坏元件(2)与其他元件组合成混联电路，利用串、并联电路的特点列式求待测电阻阻值(3)改装功能：大阻值定值电阻与小量程电流表串联改装成大量程电压表；小阻值定值电阻与小量程电流表并联改装成大量程电流表；大阻值定值电阻与小量程电压表串联改装成大量程电压表(4)小阻值定值电阻与电源串联，等效扩大电源内阻，减小测量电源内阻的误差(5)与其他元件搭配组合，通过开关控制以便于构成两个不同的电路，测两次电流、电压值，列出关系式求得未知量预测题组现有一块灵敏电流计A1，量程为200 A，内阻约为1 k，要精确测出其内阻Rg，提供的器材有：电流表A2(量程为1 mA，内阻r50 )；滑动变阻器R(阻值范围为030 )；定值电阻R1(阻值R1100 )；定值电阻R2(阻值R23 k)；电源E(电动势约为4.5 V，内阻很小)；单刀单掷开关S一个，导线若干(1)请利用上述所有器材，设计出合理的、便于多次测量的实验电路图，并保证各电表的示数超过其量程的，将电路图画在题中的虚线框中(2)在所测量的数据中选一组，用测量量和已知量来计算A1表的内阻，表达式为Rg_，表达式中各符号表示的意义是_.解析本题考查电学实验，电流表内阻的测量首先对于控制电路，被测电阻大约为1000 ，而滑动变阻器最大值只有30 ，则应采用分压式接法测A1两端的电压，因没有提供电压表，可以把A2改装成电压表，但其量程又太小，可用一个电阻串联，放大其测电压的量程，因A1的最大电压值只有0.2 V，则只要把R1与A2串联即可满足要求又由于A1两端电压太低，可以再串一个电阻R2来增大电压，从而使滑动变阻器的范围大些其设计图如图所示(2)闭合电路欧姆定律可知Rg，I1、I2分别表示A1、A2的示数，r表示电流表A2的内阻答案(1)如图所示(2)I2表示A2表的示数，I1表示A1表的示数32
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