高三物理二轮复习第一篇专题攻略专题七物理实验第16讲电学实验课件

第16讲电 学 实 验一、电学仪器的使用与读数一、电学仪器的使用与读数1.1.电流表、电压表、欧姆表的比较电流表、电压表、欧姆表的比较:仪器仪器极性极性量程选择量程选择读数读数电流电流表表有正、负有正、负极的电表极的电表,电流由电电流由电表的正极表的正极流入流入,负负极流出极流出使指针指示使指针指示超过满偏刻超过满偏刻度度 的位置的位置3V3V和和3A3A量程估读到最小分量程估读到最小分度的度的 ;15V;15V量程估读到最量程估读到最小分度的小分度的 ;0.6A;0.6A量程估量程估读到最小分度的读到最小分度的 电压电压表表欧姆欧姆表表使指针尽量使指针尽量指在表盘的指在表盘的中间位置中间位置表盘读数乘以相应挡位表盘读数乘以相应挡位的倍率的倍率2.2.使用多用电表的使用多用电表的“三注意三注意”:(1)(1)电流的流向电流的流向:使用欧姆挡时使用欧姆挡时,多用电表内部电池的多用电表内部电池的正极接黑表笔正极接黑表笔,负极接红表笔负极接红表笔,从电源外部看从电源外部看,电流从电流从红表笔流入红表笔流入,从黑表笔流出。从黑表笔流出。(2)(2)区分区分“机械调零机械调零”和和“欧姆调零欧姆调零”:“:“机械调零机械调零”在表盘刻度左侧在表盘刻度左侧“0”0”位置位置,调整表盘下边的中间调整表盘下边的中间定位螺丝定位螺丝;“;“欧姆调零欧姆调零”在表盘刻度的右侧电阻刻度在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”0”位置位置,调整欧姆调零旋钮。调整欧姆调零旋钮。(3)(3)倍率选择倍率选择:使用欧姆挡测电阻时使用欧姆挡测电阻时,表头指针过大或表头指针过大或过小均有较大误差过小均有较大误差,指针偏转角度在指针偏转角度在 满偏到满偏到 满偏满偏之间读数较准确之间读数较准确,例例:待测电阻约为待测电阻约为2k,2k,应选用应选用“100”100”挡。挡。3.3.电学仪器的选择电学仪器的选择:电学元件的选择原则是安全、准确、方便。电学元件的选择原则是安全、准确、方便。(1)(1)电源的选择电源的选择:一般可以根据待测元件的额定电流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。或额定电压选择符合需要的电源。(2)(2)电表的选择电表的选择:一般根据电源电动势或待测元件的一般根据电源电动势或待测元件的额定电压选择电压表额定电压选择电压表,再估算待测电流的最大值选择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。注意测量时要使电表的指针偏转角度较大。(3)(3)变阻器的选择变阻器的选择:在安全条件下在安全条件下,分压式选最大阻值分压式选最大阻值较小、额定电流较大的较小、额定电流较大的,限流式选最大值与待测电阻限流式选最大值与待测电阻差不多的。差不多的。二、电流表内、外接法的区分与选择二、电流表内、外接法的区分与选择比较项目比较项目电流表内接法电流表内接法电流表外接法电流表外接法电路电路误差来源误差来源电流表的分压电流表的分压电压表的分流电压表的分流测量结果测量结果R R测测=R=Rx x,偏大偏大R R测测=R=Rx x,偏小偏小适用条件适用条件R Rx xR RA A(测大电阻测大电阻)R RV VR Rx x(测小电阻测小电阻)三、分压式与限流式的区分与选择三、分压式与限流式的区分与选择1.1.控制电路的比较控制电路的比较:比较项目比较项目限流式接法限流式接法分压式接法分压式接法电路电路电压调节电压调节的范围的范围0 0E E电能损耗电能损耗较少较少较多较多2.2.控制电路的选择控制电路的选择:(1)(1)从节能的角度考虑从节能的角度考虑,优先选用限流式。优先选用限流式。(2)(2)以下三种情况必须用分压式以下三种情况必须用分压式:要求待测电路的要求待测电路的U U、I I从从0 0变化变化;RR滑滑R Rx x;选用限流式时选用限流式时,U Ux x、I Ix x过大过大(超过电表量程超过电表量程,烧坏电烧坏电表、电源或用电器等表、电源或用电器等)或或U Ux x、I Ix x过小过小(最大值不超过电最大值不超过电表满偏量程的表满偏量程的 ,读数误差大读数误差大)。考向考向1 1多用电表的原理及使用多用电表的原理及使用【典例典例1 1】(2015(2015广东高考广东高考)某实验小组研究两个未某实验小组研究两个未知元件知元件X X和和Y Y的伏安特性的伏安特性,使用的器材包括电压表使用的器材包括电压表(内阻内阻约为约为3k)3k)、电流表、电流表(内阻约为内阻约为1)1)、定值电阻等。、定值电阻等。(1)(1)使用多用电表粗测元件使用多用电表粗测元件X X的电阻。选择的电阻。选择“1”1”欧欧姆挡测量姆挡测量,示数如图示数如图a a所示所示,读数为读数为_。据此。据此应选择图中的应选择图中的_(_(选填选填“b”b”或或“c”)c”)电路电路进行实验。进行实验。(2)(2)连接所选电路连接所选电路,闭合闭合S;S;滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片P P从左向从左向右滑动右滑动,电流表的示数逐渐电流表的示数逐渐_(_(选填选填“增大增大”或或“减小减小”););依次记录电流及相应的电压依次记录电流及相应的电压;将将元件元件X X换成元件换成元件Y,Y,重复实验。重复实验。(3)(3)如图如图d d是根据实验数据作出的是根据实验数据作出的U-IU-I图线图线,由图可判断由图可判断元件元件_(_(选填选填“X”X”或或“Y”)Y”)是非线性是非线性元件。元件。(4)(4)该小组还借助该小组还借助X X和和Y Y中的线性元件和阻值中的线性元件和阻值R=21R=21的的定值电阻定值电阻,测量待测电池的电动势测量待测电池的电动势E E和内阻和内阻r,r,电路如图电路如图e e所示所示,闭合闭合S S1 1和和S S2 2,电压表读数为电压表读数为3.00 V;3.00 V;断开断开S S2 2,读数读数为为1.00 V1.00 V。利用图。利用图d d可算得可算得E=_V,E=_V,r=_(r=_(结果均保留两位有效数字结果均保留两位有效数字,视电视电压表为理想电压表压表为理想电压表)。【解题探究解题探究】(1)(1)多用电表的欧姆挡的零多用电表的欧姆挡的零刻线在刻线在_边边,指针偏转指针偏转角度较小时角度较小时,电阻电阻_,_,说明选择的量程说明选择的量程_。(2)(2)换挡后换挡后,需进行欧姆调零需进行欧姆调零,即即_。(3)(3)电阻的大小等于电阻的大小等于_。最右最右较大较大过小过小红黑表笔短接红黑表笔短接,使得指使得指针指在欧姆表的零刻度针指在欧姆表的零刻度表盘的读数乘以倍率表盘的读数乘以倍率【解析解析】(1)(1)多用电表选择多用电表选择“1 1”挡挡,指针指示指针指示“1010”,故读数为故读数为10;10;因电阻因电阻1010远远小于电压表内远远小于电压表内阻阻,故电流表选用外接法。故选故电流表选用外接法。故选b b图进行实验。图进行实验。(2)(2)滑片从左向右滑动滑片从左向右滑动,电阻两端电压增大电阻两端电压增大,电流表的电流表的示数增大。示数增大。(3)(3)由图可知由图可知U-IU-I图线呈非线性变化的是元件图线呈非线性变化的是元件Y Y。(4)(4)由由d d图可得线性元件图可得线性元件X X的电阻为的电阻为R RX X=10,=10,闭合闭合S S1 1和和S S2 2,由闭合电路的欧姆定律有由闭合电路的欧姆定律有:E=U:E=U1 1+r,+r,断开断开S S2 2,有有:E=U:E=U2 2+(+(r+Rr+R),),代入数据计算得代入数据计算得E=3.2V,r=0.50E=3.2V,r=0.50。答案答案:(1)10(1)10b b(2)(2)增大增大(3)Y(3)Y(4)3.2(4)3.20.50 0.50【规律总结规律总结】多用电表使用多用电表使用“五步五步”法法(1)(1)选倍率选倍率:一般要选择比被测电阻的估计值低一个数一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率量级的倍率,如估计值为如估计值为200,200,就应该选就应该选“10”10”的的倍率。倍率。(2)(2)进行欧姆调零。进行欧姆调零。(3)(3)将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量。将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量。(4)(4)将指针示数乘以倍率将指针示数乘以倍率,得测量值。得测量值。(5)(5)测量结束后测量结束后,将选择开关扳到将选择开关扳到OFFOFF或交流电压最高或交流电压最高挡。挡。特别注意特别注意:用欧姆挡测电阻时用欧姆挡测电阻时,如果指针偏转角度太小如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大即指针所指的欧姆刻度值太大),),应该适当增大倍率应该适当增大倍率重新调零后再测量重新调零后再测量;如果指针偏转角度太大如果指针偏转角度太大(即指针所即指针所指的欧姆刻度值太小指的欧姆刻度值太小),),应该适当减小倍率重新调零后应该适当减小倍率重新调零后再测量。再测量。【对点训练对点训练】1.1.某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表电路电路,通过控制开关通过控制开关S S和调节电阻箱和调节电阻箱,可使欧姆表具有可使欧姆表具有1010和和100100两种倍率。两种倍率。A.A.干电池干电池(电动势电动势E=1.5V,E=1.5V,内阻内阻r=0.5)r=0.5)B.B.电流表电流表mAmA(满偏电流满偏电流I Ig g=1mA,=1mA,内阻内阻R Rg g=150)=150)C.C.定值电阻定值电阻R R1 1=1200=1200D.D.电阻箱电阻箱R R2 2(0(0999.99)999.99)E.E.电阻箱电阻箱R R3 3(0(0999.99)999.99)F.F.电阻箱电阻箱R R4 4(0(09999)9999)G.G.开关一个开关一个,红、黑表笔各红、黑表笔各1 1支支,导线若干导线若干(1)(1)实验小组正确连接好电路后实验小组正确连接好电路后,将将S S断开时使红、黑断开时使红、黑表笔短接表笔短接,调节电阻箱调节电阻箱R R2 2,使电流表达到满偏电流使电流表达到满偏电流,此此时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻,其数值为其数值为_,_,欧姆表的倍率是欧姆表的倍率是_。(2)(2)闭合闭合S,S,调节电阻箱调节电阻箱R R2 2和和R R3 3,当当R R2 2=_,=_,R R3 3=_=_时时,将红、黑表笔短接将红、黑表笔短接,电流表再电流表再次达到满偏电流次达到满偏电流,此时在红、黑表笔间接入电阻箱此时在红、黑表笔间接入电阻箱R R4 4,当电流表指针指向乙图所示的位置时当电流表指针指向乙图所示的位置时,对应欧姆表的对应欧姆表的刻度值为刻度值为_。【解析解析】(1)(1)由闭合电路欧姆定律可知内阻由闭合电路欧姆定律可知内阻:R=1500R=1500故中值电阻应为故中值电阻应为1500,1500,根据多用电表的刻度设置可根据多用电表的刻度设置可知知,表盘上只有两种挡位表盘上只有两种挡位,若为若为10,10,则中值电阻太大则中值电阻太大,不符合实际不符合实际,故欧姆表倍率应为故欧姆表倍率应为“100100”。(2)(2)为了得到为了得到“1010”倍率倍率,应让满偏时对应的电阻应让满偏时对应的电阻为为150150电流为电流为I I1 1=A=0.01A=A=0.01A此时表头中电流为此时表头中电流为0.001A,0.001A,则与之并联电阻则与之并联电阻R R3 3电流电流应为应为0.01A-0.001 A=0.009A0.01A-0.001 A=0.009A并联电阻并联电阻:R:R3 3=150=150R R2 2+r=15+r=15 故有故有R R2 2=15-0.5=14.5=15-0.5=14.5图示电流为图示电流为0.75mA0.75mA干路电流为干路电流为10100.75 0.75 mAmA=7.5=7.5 mAmA则总电阻为则总电阻为R R总总=200=200故待测电阻为故待测电阻为R R测测=200-150=50=200-150=50故对应的刻度应为故对应的刻度应为5050。答案答案:(1)1500(1)1500“100100”(2)14.5(2)14.515015050502.(20162.(2016永安二模永安二模)某研究性学习小组欲利用伏安法某研究性学习小组欲利用伏安法测两节串联干电池的电动势测两节串联干电池的电动势E E和内阻和内阻r r。由于电表内阻。由于电表内阻的影响的影响,不论电流表内接还是外接都存在系统误差。不论电流表内接还是外接都存在系统误差。为消除系统误差为消除系统误差,于是于是,该小组同学该小组同学:(1)(1)先通过一个多用表中的欧姆挡先通过一个多用表中的欧姆挡,直接去粗测所用直接去粗测所用的直流电压表的直流电压表V(V(内阻约内阻约1 1 kk2 2 kk、量程、量程0 03 V)3 V)的内阻。先从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为的内阻。先从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15,15,欧姆挡的选择开关应拨至倍率欧姆挡的选择开关应拨至倍率_挡。再挡。再将红、黑表笔短接调零后将红、黑表笔短接调零后,选用图中选用图中_方式连方式连接进行测量。接进行测量。在正确选择欧姆挡倍率及各项操作后在正确选择欧姆挡倍率及各项操作后,欧姆挡的示欧姆挡的示数如图数如图C C所示所示,读数为读数为_,_,即表示所即表示所用电压表内阻的大约值用电压表内阻的大约值;这时电压表的示数如图这时电压表的示数如图D D所示所示,读数为读数为_V_V。由此可推知该欧姆挡内部所。由此可推知该欧姆挡内部所用电池的电动势为用电池的电动势为_V_V。(2)(2)之后之后,他们又设计了如图他们又设计了如图E E所示的实验电路所示的实验电路,已知电已知电流表内阻与电源内阻相差不大。流表内阻与电源内阻相差不大。连接好实验电路连接好实验电路,开始测量之前开始测量之前,滑动变阻器滑动变阻器R R的滑的滑片片P P应调到应调到_(_(选填选填“a”a”或或“b”)b”)端。端。闭合开关闭合开关S S1 1,S,S2 2接位置接位置1,1,改变滑片改变滑片P P的位置的位置,记录多组记录多组电压表、电流表示数。电压表、电流表示数。开关开关S S1 1保持闭合保持闭合,S,S2 2改接位置改接位置2,2,改变滑片改变滑片P P的位置的位置,记记录多组电压表、电流表示数。录多组电压表、电流表示数。建立建立U-IU-I坐标系坐标系,在同一坐标系中分别描点作出在同一坐标系中分别描点作出S S2 2接接位置位置1 1、2 2时图象如图时图象如图F F所示。所示。a.Sa.S2 2接位置接位置1 1时的时的U-IU-I图线是图图线是图F F中的中的_(_(选填选填“A”A”或或“B”)B”)线。线。b.b.每次测量操作都正确每次测量操作都正确,读数都准确。由于读数都准确。由于S S2 2接位置接位置1,1,电压表的分流作用电压表的分流作用,S,S2 2接位置接位置2,2,电流表的分压作用电流表的分压作用,分分别测得的电动势和内阻与真实值不相等。则由图别测得的电动势和内阻与真实值不相等。则由图F F中中的的A A和和B B图线图线,可得电动势和内阻的真实值可得电动势和内阻的真实值,E=_,E=_V,rV,r=_=_。据此可知所用电流表内阻。据此可知所用电流表内阻R RA A=_=_。【解析解析】(1)(1)电压表内阻约电压表内阻约1k1k2k2k,用欧姆表测用欧姆表测其内阻时其内阻时,应尽量使指针指在中间值应尽量使指针指在中间值1515附近附近,所以应选所以应选100100挡。多用电表内部挡。多用电表内部,黑表笔与电源的正极相连黑表笔与电源的正极相连,故在测量电压表内阻时故在测量电压表内阻时,应将黑表笔接在电压表的正应将黑表笔接在电压表的正接线柱接线柱,故选故选B B。指针示数为指针示数为15,15,故读数为故读数为1515100=1500;100=1500;电压表电压表量程为量程为0 03 V,3 V,最小分度为最小分度为0.1 V,0.1 V,故读数为故读数为2.20 V;2.20 V;因因内外电阻相等内外电阻相等,故电压表示数为电动势的一半故电压表示数为电动势的一半,故电源故电源的电动势为的电动势为4.40V4.40V。(2)(2)为保护电流表为保护电流表,实验开始前实验开始前,应将滑片应将滑片P P置于电阻置于电阻最大的最大的a a端端;a.a.当当S S2 2接位置接位置1 1时时,可把电压表与电源看作一个等效可把电压表与电源看作一个等效电源电源,根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律E=UE=U断断可知可知,电动势和内阻电动势和内阻的测量值均小于真实值的测量值均小于真实值,所以作出的所以作出的U-IU-I图线应是图线应是B B线线;测出的电池电动势测出的电池电动势E E和内阻和内阻r r存在系统误差存在系统误差,原因是电原因是电压表的分流。压表的分流。b.b.当当S S2 2接位置接位置2 2时时,可把电流表与电源看作一个等效电可把电流表与电源看作一个等效电源源,根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律E=UE=U断断可知电动势测量值等可知电动势测量值等于真实值于真实值,U-I,U-I图线应是图线应是A A线线,即即E E真真=U=UA A=3.00V;=3.00V;由于由于S S2 2接接位置位置1 1时时,U-I,U-I图线的图线的B B线对应的短路电流为线对应的短路电流为I I短短=I=IB B,所以所以r r真真=5.0;=5.0;由串并联电路规律可知由串并联电路规律可知,电流表内阻为电流表内阻为5.05.0。答案答案:(1)(1)100100B B150015002.202.204.404.40(2)a(2)aB B3.003.005.05.05.05.0考向考向2 2实验器材的选择和实验电路的设计实验器材的选择和实验电路的设计【典例典例2 2】(2016(2016全国卷全国卷)现要组装一个由热敏电现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超要求当热敏电阻的温度达到或超过过6060时时,系统报警。提供的器材有系统报警。提供的器材有:热敏电阻热敏电阻,报警报警器器(内阻很小内阻很小,流过的电流超过流过的电流超过I Ic c时就会报警时就会报警),),电阻电阻箱箱(最大阻值为最大阻值为999.9),999.9),直流电源直流电源(输出电压为输出电压为U,U,内内阻不计阻不计),),滑动变阻器滑动变阻器R R1 1(最大阻值为最大阻值为1000),1000),滑动滑动变阻器变阻器R R2 2(最大阻值为最大阻值为2000),2000),单刀双掷开关一个单刀双掷开关一个,导导线若干。在室温下对系统进行调节线若干。在室温下对系统进行调节,已知已知U U约为约为18V,I18V,Ic c约为约为10mA;10mA;流过报警器的电流超过流过报警器的电流超过20mA20mA时时,报警器可能报警器可能损坏损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在在6060时时阻值为阻值为650.0650.0。(1)(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)(2)电路中应选用滑动变阻器电路中应选用滑动变阻器_(_(选填选填“R R1 1”或或“R R2 2”)”)。(3)(3)按照下列步骤调节此报警系统按照下列步骤调节此报警系统:电路接通前电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实根据实验要求验要求,这一阻值为这一阻值为_;_;滑动变阻器滑动变阻器的滑片应置于的滑片应置于_(_(选填选填“a”a”或或“b”)b”)端附端附近近,不能置于另一端的原因是不能置于另一端的原因是_。将开关向将开关向_(_(选填选填“c”c”或或“d”)d”)端闭合端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至直至_。(4)(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端将开关向另一端闭合闭合,报警系统即可正常使用。报警系统即可正常使用。【解题探究解题探究】(1)(1)据据临界电流临界电流I Ic c值值_,_,恰当选择滑动变阻器。恰当选择滑动变阻器。(2)(2)利用利用_进行电路的调试。进行电路的调试。估算滑动变阻器接入电路的阻值估算滑动变阻器接入电路的阻值状态的等效状态的等效【解析解析】(1)(1)电路连接如图所示电路连接如图所示(2)(2)据据R=-R=-R Rt t=1800-650=1 150,=1800-650=1 150,可知电路中可知电路中应选用滑动变阻器应选用滑动变阻器R R2 2。(3)(3)调试时将电阻箱调到热敏电阻在调试时将电阻箱调到热敏电阻在6060时的阻值时的阻值,即即650.0,650.0,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即即b b端端附近附近,若置于另一端若置于另一端,则流过报警器的电流超过则流过报警器的电流超过20mA,20mA,报警器可能损坏。开关向报警器可能损坏。开关向c c端闭合端闭合,缓慢移动滑动变阻缓慢移动滑动变阻器的滑片器的滑片,直至报警器开始报警直至报警器开始报警,调试完成。调试完成。答案答案:(1)(1)见解析见解析(2)R(2)R2 2(3)650.0(3)650.0b b若置于另若置于另一端则流过报警器的电流超过一端则流过报警器的电流超过20mA,20mA,报警器可能损坏报警器可能损坏c c报警器开始报警报警器开始报警【规律总结规律总结】选择实验仪器的三大原则选择实验仪器的三大原则(1)(1)安全性原则安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器合适的仪器,使实验切实可行使实验切实可行,能达到预期目标。另外能达到预期目标。另外还要注意待测量不能超过仪器的量程还要注意待测量不能超过仪器的量程,电阻类器件的电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。电流不能超过允许通过的最大电流等。(2)(2)精确性原则精确性原则:根据实验的需要根据实验的需要,选用精度合适的测选用精度合适的测量工具量工具,但对某个实验来讲但对某个实验来讲,精确程度达到要求即可精确程度达到要求即可,并不是精度越高越好。并不是精度越高越好。(3)(3)方便性原则方便性原则:在不违反前两个原则的前提下在不违反前两个原则的前提下,尽量尽量使测量电路简单好接使测量电路简单好接,测量中的调节控制操作方便。测量中的调节控制操作方便。用分压式接法时用分压式接法时,滑动变阻器应该选用总阻值较小滑动变阻器应该选用总阻值较小的的,而额定电流较大的。而额定电流较大的。用限流式接法时用限流式接法时,滑动变阻器应该选用总阻值和被滑动变阻器应该选用总阻值和被测电阻接近的测电阻接近的,额定电流应大于被测电阻的额定电流。额定电流应大于被测电阻的额定电流。【对点训练对点训练】1.(20161.(2016成都二模成都二模)某研究小组在做完测量电池组的某研究小组在做完测量电池组的电动势电动势E E和内阻和内阻r r与描绘小灯泡的伏安特性曲线后与描绘小灯泡的伏安特性曲线后,想想用下列器材组装成一个电路用下列器材组装成一个电路,既能测量出电池组的电既能测量出电池组的电动势动势E E和内阻和内阻r,r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。A.A.电压表电压表V V1 1(量程量程6 V6 V、内阻约、内阻约5 000)5 000)B.B.电压表电压表V V2 2(量程量程3 V3 V、内阻约、内阻约3 000)3 000)C.C.电流表电流表A(A(量程量程3 A3 A、内阻约、内阻约0.5)0.5)D.D.滑动变阻器滑动变阻器R(R(最大阻值最大阻值1010、额定电流、额定电流4 A)4 A)E.E.小灯泡小灯泡(2 A(2 A、5 W)5 W)F.F.电池组电池组(电动势电动势E E、内阻、内阻r)r)G.G.开关一只开关一只,导线若干导线若干实验电路如甲图所示时实验电路如甲图所示时,调节滑动变阻器的阻值调节滑动变阻器的阻值,经经多次测量多次测量,得到多组对应的电流表、电压表示数得到多组对应的电流表、电压表示数,并并在在U-IU-I坐标系中描绘出两条图线坐标系中描绘出两条图线,如乙图所示如乙图所示,则则:(1)(1)电池组的电动势电池组的电动势E=_V,E=_V,内阻内阻r=_r=_。(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)(2)(2)在在U-IU-I坐标中两条图线在坐标中两条图线在P P点相交点相交,此时滑动变阻器此时滑动变阻器连入电路的阻值应为连入电路的阻值应为_。(3)(3)将三个这样的灯泡并联后再接到该电源上将三个这样的灯泡并联后再接到该电源上,则每个则每个灯泡的实际功率为灯泡的实际功率为_W_W。【解析解析】(1)(1)电源的电源的U-IU-I图象是一条倾斜的直线图象是一条倾斜的直线,由图由图象可知象可知,电源电动势电源电动势E=4.5V,E=4.5V,电源内阻电源内阻r=r=1.0=1.0。(2)(2)由图乙所示图象可知由图乙所示图象可知,两图象的交点坐标即灯泡电两图象的交点坐标即灯泡电压压U UL L=2.5V,=2.5V,此时电路电流此时电路电流I=2.0A,I=2.0A,电源电动势电源电动势E=E=Ir+UIr+UL L+IR+IR滑滑,即即4.5V=2.0 A4.5V=2.0 A1+2.5 V+2.0 A1+2.5 V+2.0 AR R滑滑,则则R R滑滑=0=0。(3)(3)设流过每个灯泡的电流为设流过每个灯泡的电流为I,I,三个灯泡并联接在电三个灯泡并联接在电源上源上,在闭合电路中在闭合电路中,路端电压路端电压U=E-3Ir=4.5-3U=E-3Ir=4.5-31 1I I=4.5-3I,=4.5-3I,即即U=4.5-3I,U=4.5-3I,在图乙所示坐标系中作出图象在图乙所示坐标系中作出图象如图所示如图所示:由图示图象可知由图示图象可知,灯泡两端电压为灯泡两端电压为1V1V时时,流过灯泡的电流过灯泡的电流为流为1.2 A,1.2 A,灯泡实际功率灯泡实际功率P=UI=1P=UI=11.2W=1.2W1.2W=1.2W。答案答案:(1)4.5(1)4.51.01.0(2)0(2)0(3)1.2(3)1.22.(20162.(2016四川高考四川高考)用如图所示电路测量电源的电动用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材势和内阻。实验器材:待测电源待测电源(电动势约电动势约3V,3V,内阻约内阻约2),2),保护电阻保护电阻R R1 1(阻值阻值10)10)和和R R2 2(阻值阻值5),5),滑动变阻滑动变阻器器R,R,电流表电流表A,A,电压表电压表V,V,开关开关S,S,导线若干。导线若干。实验主要步骤实验主要步骤:将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关。闭合开关。逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的记下电压表的示数示数U U和相应电流表的示数和相应电流表的示数I I。以以U U为纵坐标为纵坐标,I,I为横坐标为横坐标,作作U-IU-I图线图线(U(U、I I都用国际都用国际单位单位)。求出求出U-IU-I图线斜率的绝对值图线斜率的绝对值k k和在横轴上的截距和在横轴上的截距a a。回答下列问题回答下列问题:(1)(1)电压表最好选用电压表最好选用_;_;电流表最好选电流表最好选用用_。A.A.电压表电压表(0(03 V,3 V,内阻约内阻约15 15 kk)B.B.电压表电压表(0(03 V,3 V,内阻约内阻约3 3 kk)C.C.电流表电流表(0(0200 200 mAmA,内阻约内阻约2)2)D.D.电流表电流表(0(030 30 mAmA,内阻约内阻约2)2)(2)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_。A.A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱B.B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱 C.C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一另一条导线接在电阻丝左端接线柱条导线接在电阻丝左端接线柱D.D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一另一条导线接在电阻丝右端接线柱条导线接在电阻丝右端接线柱(3)(3)选用选用k k、a a、R R1 1和和R R2 2表示待测电源的电动势表示待测电源的电动势E E和内阻和内阻r r的表达式的表达式E=_,r=_,E=_,r=_,代入代入数值可得数值可得E E和和r r的测量值。的测量值。【解析解析】(1)(1)本实验误差在于电压表的分流本实验误差在于电压表的分流,内阻越大内阻越大越好越好,故选故选A;A;电路中能达到的最大电流电路中能达到的最大电流I=I=180 180 mAmA,电流表最好选电流表最好选C C。(2)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数发现电压表示数增大增大,说明外电路的电阻变大说明外电路的电阻变大,滑动变阻器的电阻变大滑动变阻器的电阻变大,则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱,另一条导线另一条导线接在电阻丝左端接线柱接在电阻丝左端接线柱,选选C C。(3)(3)在在U-IU-I图象中纵截距等于电源的电动势图象中纵截距等于电源的电动势,则则E=ka;E=ka;斜斜率等于内阻与率等于内阻与R R2 2的和的和,故故r=k-Rr=k-R2 2。答案答案:(1)A(1)AC C(2)C(2)C(3)ka(3)kak-Rk-R2 2 考向考向3 3实验数据的处理及实物的连接实验数据的处理及实物的连接【典例典例3 3】(2016(2016全国卷全国卷)某同学利用图甲所示电路某同学利用图甲所示电路测量量程为测量量程为2.5V2.5V的电压表的电压表 的内阻的内阻(内阻为数千欧姆内阻为数千欧姆),),可供选择的器材有可供选择的器材有:电阻箱电阻箱R(R(最大阻值最大阻值99999.9),99999.9),滑动滑动变阻器变阻器R R1 1(最大阻值最大阻值50),50),滑动变阻器滑动变阻器R R2 2(最大阻值最大阻值5k),5k),直流电源直流电源E(E(电动势电动势3V),3V),开关开关1 1个个,导线若干。实验步骤如导线若干。实验步骤如下下:按电路原理图甲连接线路按电路原理图甲连接线路;将电阻箱阻值调节为将电阻箱阻值调节为0,0,将滑动变阻器的滑片移到与将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置图甲中最左端所对应的位置,闭合开关闭合开关S;S;调节滑动变阻器调节滑动变阻器,使电压表满偏使电压表满偏;保持滑动变阻器的滑片位置不变保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱阻值调节电阻箱阻值,使电压表的示数为使电压表的示数为2.00V,2.00V,记下电阻箱的阻值。记下电阻箱的阻值。回答下列问题回答下列问题:(1)(1)实验中应选择滑动变阻器实验中应选择滑动变阻器_(_(选填选填“R R1 1”或或“R R2 2”)”)。(2)(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线。根据图甲所示电路将图乙中实物图连线。(3)(3)实验步骤实验步骤中记录的电阻箱阻值为中记录的电阻箱阻值为630.0,630.0,若认若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得计算可得电压表的内阻为电压表的内阻为_(_(结果保留到个结果保留到个位位)。(4)(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可可推断该表头的满刻度电流为推断该表头的满刻度电流为_(_(填正填正确答案标号确答案标号)。A.100AA.100AB.250AB.250AC.500AC.500AD.1 D.1 mAmA【解题探究解题探究】(1)(1)当电压与电流当电压与电流从零开始变化时从零开始变化时,_,_。(2)(2)连接实物时要连接实物时要_进行。进行。(3)(3)计算电压表的内阻的思路计算电压表的内阻的思路:近似认为近似认为_。滑动变阻器应采用滑动变阻器应采用分压接法分压接法按照一定的顺序按照一定的顺序电压表所在电电压表所在电路的总电压不变路的总电压不变,根据串联电路中分压规律求解根据串联电路中分压规律求解【解析解析】(1)(1)由于电压表的总电阻较大由于电压表的总电阻较大,根据并联电路根据并联电路电压分配特点电压分配特点,只有当滑动变阻器电阻较小时只有当滑动变阻器电阻较小时,调节变调节变阻箱电阻阻箱电阻,才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路总电压不变化总电压不变化,即滑动变阻器应选阻值小的即滑动变阻器应选阻值小的,即选即选R R1 1。(2)(2)实物图连线如图所示实物图连线如图所示(3)(3)近似认为电压表所在电路的总电压不变近似认为电压表所在电路的总电压不变,根据串联根据串联电路中分压规律电路中分压规律:则则R RV V=4R=2520=4R=2520(4)(4)由欧姆定律可知由欧姆定律可知,I,I满满=1=1 mAmA,故选故选D D。答案答案:(1)R(1)R1 1(2)(2)见解析图见解析图(3)2520(3)2520(4)D(4)D【对点训练对点训练】1.(20161.(2016浙江高考浙江高考)某同学用伏安法测量导体的电某同学用伏安法测量导体的电阻阻,现有量程为现有量程为3V3V、内阻约为、内阻约为3 3 kk的电压表和量程的电压表和量程为为0.6 A0.6 A、内阻约为、内阻约为0.10.1的电流表。采用分压电路的电流表。采用分压电路接线接线,图甲是实物的部分连线图图甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中待测电阻为图乙中的的R R1 1,其阻值约为其阻值约为55。(1)(1)测测R R1 1阻值的最优连接方式为导线阻值的最优连接方式为导线连接连接_(_(选填选填“a”a”或或“b”)b”)、导线、导线连接连接_(_(选填选填“c”c”或或“d”)d”)。(2)(2)正确接线测得实验数据如表正确接线测得实验数据如表,用作图法求得用作图法求得R R1 1的阻的阻值为值为_。U/VU/V0.400.400.800.801.201.201.601.602.002.002.402.40I/AI/A0.090.090.190.190.270.270.350.350.440.440.530.53(3)(3)已知图乙中已知图乙中R R2 2与与R R1 1是材料相同、厚度相等、表面是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体为正方形的两导体,R,R2 2的边长是的边长是R R1 1的的 ,若测若测R R2 2的阻的阻值值,则最优的连线应选则最优的连线应选_(_(填选项填选项)。A.A.连接连接a,a,连接连接c c B.B.连接连接a,a,连接连接d dC.C.连接连接b,b,连接连接c c D.D.连接连接b,b,连接连接d d【解析解析】(1)(1)内阻约为内阻约为3k3k的电压表大约是待测电阻的电压表大约是待测电阻的的600600倍倍,待测电阻阻值约为待测电阻阻值约为0.10.1的电流表的的电流表的5050倍倍,通通过比较可知待测电阻是小电阻过比较可知待测电阻是小电阻,所以采用外接法所以采用外接法,导线导线连接连接a a点点,题目要求采用分压电路接线题目要求采用分压电路接线,导线导线连接连接d d点。点。(2)(2)根据给定的数据画出如图的根据给定的数据画出如图的U-IU-I图象图象,通过图象得通过图象得R R2 2=4.5=4.5(3)(3)如图如图R R1 1的沿电流方向的长度是的沿电流方向的长度是R R2 2长度的长度的1010倍倍,R,R1 1的的横截面积是横截面积是R R2 2横截面积的横截面积的1010倍倍,由电阻定律由电阻定律R=R=可可知导体知导体R R1 1和和R R2 2的电阻相同的电阻相同,则最优的连线应选则最优的连线应选B B。答案答案:(1)a(1)ad d(2)4.5(2)4.5(3)B(3)B2.(20152.(2015福建高考福建高考)某学习小组探究一小电珠在不同某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示实验器材如图甲所示,现已完成现已完成部分导线的连接。部分导线的连接。(1)(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中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电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画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。线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接。(2)(2)某次测量某次测量,电流表指针偏转如图乙所示电流表指针偏转如图乙所示,则电流表则电流表的示数为的示数为_A_A。(3)(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,根据图根据图线判断线判断,将将_只相同的小电珠并只相同的小电珠并联后联后,直接与电动势为直接与电动势为3V3V、内阻为、内阻为11的电源组成闭合的电源组成闭合回路回路,可使小电珠的总功率最大可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为其总功率的值约为_W(_W(保留两位小数保留两位小数)。【解析解析】(1)(1)要使电流表示数从零逐渐增加要使电流表示数从零逐渐增加,滑动变阻滑动变阻器应采用分压接法器应采用分压接法,实物接线图如图所示。实物接线图如图所示。(2)(2)由于最小刻度值为由于最小刻度值为0.02A,0.02A,因此示数为因此示数为0.44 A0.44 A。(3)(3)电源内阻为电源内阻为1,1,所以当外电路总电阻等于电源内所以当外电路总电阻等于电源内阻时阻时,消耗电功率最大消耗电功率最大,此时外电路电压等于内电压等此时外电路电压等于内电压等于于1.5V,1.5V,由图知当小电珠电压等于由图知当小电珠电压等于1.5 V1.5 V时电流约为时电流约为0.38 A,0.38 A,此时电阻约为此时电阻约为R=3.95,R=3.95,并联后的总电阻并联后的总电阻为为1,1,所以需要所以需要4 4个小电珠个小电珠,小电珠消耗的总功率约为小电珠消耗的总功率约为P=2.25 WP=2.25 W。答案答案:(1)(1)见解析见解析(2)0.44(2)0.44(3)4(3)42.252.25