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第第2 2讲电学实验与创新讲电学实验与创新突突 破破实实 战战热点考向一基本器材的原理及使用热点考向一基本器材的原理及使用【核心提炼核心提炼】 1.1.游标卡尺的读数游标卡尺的读数突破突破 热点考向聚焦热点考向聚焦游标尺游标尺精确度精确度(mm)(mm)测量结果测量结果( (游标尺上第游标尺上第n n条刻度线与主尺条刻度线与主尺上的某刻度线对齐时上的某刻度线对齐时)(mm)(mm)刻度刻度格数格数刻度总长刻度总长度度(mm)(mm)每小格与每小格与1 mm1 mm差差(mm)(mm)10109 90.10.10.10.1主尺上读的毫米数主尺上读的毫米数+0.1n+0.1n202019190.050.050.050.05主尺上读的毫米数主尺上读的毫米数+0.05n+0.05n505049490.020.020.020.02主尺上读的毫米数主尺上读的毫米数+ 0.02n+ 0.02n2.2.螺旋测微器的读数螺旋测微器的读数测量值测量值= =固定刻度读数固定刻度读数+ +可动刻度读数可动刻度读数( (含估读值含估读值) )0.01 mm.0.01 mm.3.3.电压表、电流表、多用电表的读数电压表、电流表、多用电表的读数(2)(2)欧姆表的刻度是不均匀的欧姆表的刻度是不均匀的, ,读数时应乘以倍率读数时应乘以倍率. .4.4.多用电表使用的几个注意事项多用电表使用的几个注意事项(1)(1)电流的流向电流的流向: :由于使用多用电表时不管测量什么由于使用多用电表时不管测量什么, ,电流都要从电表的电流都要从电表的“+”+”插孔插孔( (红表笔红表笔) )流入流入, ,从从“-”-”插孔插孔( (黑表笔黑表笔) )流出流出, ,所以使用欧姆挡时所以使用欧姆挡时, ,多用电表多用电表内部电池的正极接的是黑表笔内部电池的正极接的是黑表笔, ,负极接的是红表笔负极接的是红表笔. .(2)(2)要区分要区分“机械零点机械零点”与与“欧姆零点欧姆零点”:“:“机械零点机械零点”在表盘刻度左侧在表盘刻度左侧“0”0”位置位置, ,用表盘下边中间的指针定位螺丝调整用表盘下边中间的指针定位螺丝调整;“;“欧姆零点欧姆零点”在表盘刻度的右侧在表盘刻度的右侧电阻刻度电阻刻度“0”0”位置位置, ,用欧姆调零旋钮调整用欧姆调零旋钮调整. .(3)(3)测电阻时每变换一次挡位测电阻时每变换一次挡位, ,都要重新进行欧姆调零都要重新进行欧姆调零. .(4)(4)选倍率选倍率: :测量前应根据估计阻值选用适当的挡位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由于欧姆挡的刻度不均匀匀, ,使用欧姆挡测电阻时使用欧姆挡测电阻时, ,指针偏转过大或过小都有较大误差指针偏转过大或过小都有较大误差, ,通常只使用表通常只使用表盘中间的一段刻度范围盘中间的一段刻度范围. .(5)(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开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测电阻时不要用手接触多用电表的表笔金属头笔金属头. .(6)(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”OFF”挡或交流电压最高挡挡或交流电压最高挡. .【典例典例1 1】 ( (20172017安徽合肥模拟安徽合肥模拟) )为了精密测量一金属丝的电阻率为了精密测量一金属丝的电阻率: :(1)(1)如图如图( (甲甲) )所示所示, ,先用多用表先用多用表1 1 挡粗测其电阻为挡粗测其电阻为,然后用螺旋然后用螺旋测微器测其直径为测微器测其直径为 mm,mm,游标卡尺测其长度为游标卡尺测其长度为 cm.cm. 解析解析: :(1)(1)由图示多用电表可知由图示多用电表可知, ,待测电阻阻值是待测电阻阻值是8.08.01 =8.0 ;1 =8.0 ;由图示螺旋测微器可知由图示螺旋测微器可知, ,其读数为其读数为2 mm+9.52 mm+9.50.01 mm=2.095 mm,0.01 mm=2.095 mm,由图示游标卡尺可知由图示游标卡尺可知, ,其示数为其示数为63 mm+663 mm+60.05 mm=63.30 mm=6.330 cm;0.05 mm=63.30 mm=6.330 cm;答案答案: :(1)8.0(1)8.02.0952.0956.3306.330(2)(2)为了减小实验误差为了减小实验误差, ,需进一步测其电阻需进一步测其电阻, ,除待测金属丝除待测金属丝R R外外, ,实验室还备有的实验室还备有的实验器材如下实验器材如下: :A.A.电压表电压表V(V(量程量程3 V,3 V,内阻约为内阻约为15 k;15 k;量程量程15 V,15 V,内阻约为内阻约为75 k)75 k)B.B.电流表电流表A(A(量程量程0.6 A,0.6 A,内阻约为内阻约为1 ;1 ;量程量程3 A,3 A,内阻约为内阻约为0.2 )0.2 )C.C.滑动变阻器滑动变阻器R R1 1(0(05 ,0.6 A)5 ,0.6 A)D.D.滑动变阻器滑动变阻器R R2 2(0(02 000 ,0.1 A)2 000 ,0.1 A)E.1.5 VE.1.5 V的干电池两节的干电池两节, ,内阻不计内阻不计F.F.电阻箱电阻箱G.G.开关开关S,S,导线若干导线若干为了测多组实验数据为了测多组实验数据, ,则上述器材中的滑动变阻器应选用则上述器材中的滑动变阻器应选用( (填填“R“R1 1”或或“R“R2 2”).”).请在图请在图( (乙乙) )的虚线框内设计最合理的电路图并完成实物图的虚线框内设计最合理的电路图并完成实物图( (丙丙) )的连线的连线. .答案答案: :( (2)R2)R1 1见解析图见解析图 解析解析: :(2)(2)为保证电路安全为保证电路安全, ,方便实验操作方便实验操作, ,滑动变阻器应选滑动变阻器应选R R1 1, ,为测多组实为测多组实验数据验数据, ,滑动变阻器应采用分压接法滑动变阻器应采用分压接法, ,由于被测电阻阻值较小由于被测电阻阻值较小, ,则电流表应则电流表应采用外接法采用外接法, ,实验电路图如图实验电路图如图1 1所示所示, ,根据实验电路图连接实物电路图根据实验电路图连接实物电路图, ,如如图图2 2所示所示. .【预测练习预测练习1 1】 ( (20172017安徽芜湖模拟安徽芜湖模拟) )某学生实验小组利用图某学生实验小组利用图( (甲甲) )所示电路所示电路, ,测量多用电表内电池的电动势和测量多用电表内电池的电动势和“100 100 ”挡内部电路的总电阻挡内部电路的总电阻. .使用的器使用的器材有材有: :A.A.多用电表多用电表; ;B.B.毫安表毫安表: :量程量程6 mA;6 mA;C.C.滑动变阻器滑动变阻器: :最大阻值最大阻值2 k;2 k;D.D.导线若干导线若干. .实验步骤如下实验步骤如下: :(1)(1)将多用电表挡位调到电阻将多用电表挡位调到电阻“100”100”挡挡, ,再将红表笔和黑表笔短接再将红表笔和黑表笔短接, ,调零点调零点. .(2)(2)将图将图( (甲甲) )中多用电表的黑表笔和中多用电表的黑表笔和( (选填选填“1”1”或或“2”)2”)端相连端相连, ,红表笔红表笔连接另一端连接另一端.(3)(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置将滑动变阻器的滑片调到适当位置, ,使这时毫安表的示数为使这时毫安表的示数为3 mA,3 mA,多用电多用电表的示数如图表的示数如图( (乙乙) )所示所示, ,多用电表的示数为多用电表的示数为 .(4)(4)调节滑动变阻器的滑片调节滑动变阻器的滑片, ,使其接入电路的阻值为零使其接入电路的阻值为零. .此时毫安表的示数为此时毫安表的示数为3.75 mA.3.75 mA.从测量数据可知从测量数据可知, ,毫安表的内阻为毫安表的内阻为 .(5)(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路表和一个电阻串联而成的电路, ,如图如图( (丙丙) )所示所示. .根据前面的实验数据计算可得根据前面的实验数据计算可得, ,此多用电表内电池的电动势为此多用电表内电池的电动势为V,V,电阻电阻“100”100”挡内部电路的总电阻为挡内部电路的总电阻为 .答案答案: :(2)1(2)1(3)1 500(3)1 500(4)900(4)900(5)9(5)91 500 1 500 热点考向二以伏安法测电阻为核心的实验热点考向二以伏安法测电阻为核心的实验 【核心提炼核心提炼】1.1.明确三个明确三个“选择选择”, ,电学实验难离它电学实验难离它(1)(1)实验器材的选择实验器材的选择电源的选择电源的选择: :一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源流电源. .电表的选择电表的选择: :一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表; ;根据待测电流的最大电流选择电流表根据待测电流的最大电流选择电流表; ;电表的指针摆动的幅度较大电表的指针摆动的幅度较大, ,一般应一般应使指针能达到半偏左右使指针能达到半偏左右. .(2)(2)电流表内接法与外接法的选择电流表内接法与外接法的选择(3)(3)分压电路与限流电路的选择分压电路与限流电路的选择以小控大用分压以小控大用分压, ,相差无几用限流相差无几用限流. .即当滑动变阻器的阻值较小时即当滑动变阻器的阻值较小时, ,常采用分常采用分压电路压电路; ;当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时, ,常采用限流电路常采用限流电路. .另外另外, ,必须必须采用分压电路的情况有三种采用分压电路的情况有三种: :要求电压从零开始变化要求电压从零开始变化; ;滑动变阻器太小滑动变阻器太小, ,不能起到限流的作用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限流电路不能获取有区分度的多组数据. .若两种电路若两种电路均可均可, ,则采用限流式则采用限流式, ,因为限流式损耗功率小因为限流式损耗功率小. .2.2.测电源电动势和内阻的三种方法测电源电动势和内阻的三种方法方法方法原理图原理图数据处理数据处理用电压表、电流表和可用电压表、电流表和可变电阻变电阻( (如滑动变阻器如滑动变阻器) )测量测量测出两组测出两组U,IU,I值值, ,根据根据E=U+Ir,E=U+Ir,通过计算或利用通过计算或利用图像法处理数据图像法处理数据用电流表、电阻箱测量用电流表、电阻箱测量测出两组测出两组I,RI,R值值, ,根据根据E=I(R+r)E=I(R+r)通过计算或利通过计算或利用图像法处理数据用图像法处理数据用电压表、电阻箱测量用电压表、电阻箱测量测出两组测出两组U,RU,R值值, ,极据极据E=U+ E=U+ r,r,通过计算或利通过计算或利用图像法处理数据用图像法处理数据UR【典例典例2 2】 ( (20172017湖南湘潭模拟湖南湘潭模拟) )某学习小组探究电学元件的伏安特性曲线某学习小组探究电学元件的伏安特性曲线. .(1)(1)甲同学要描绘一个标有甲同学要描绘一个标有“3.6 V,1.2 W3.6 V,1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线的小灯泡的伏安特性曲线, ,除了导除了导线和开关外线和开关外, ,还有下列器材可供选择还有下列器材可供选择: :电压表电压表V(V(量程量程5 V,5 V,内阻约为内阻约为5 k)5 k)直流电源直流电源E(E(电动势电动势4.5 V,4.5 V,内阻不计内阻不计) )电流表电流表A A1 1( (量程量程350 mA,350 mA,内阻约为内阻约为1 )1 )电流表电流表A A2 2( (量程量程150 mA,150 mA,内阻约为内阻约为2 )2 )滑动变阻器滑动变阻器R R1 1( (阻值阻值0 0200 )200 )滑动变阻器滑动变阻器R R2 2( (阻值阻值0 010 )10 )实验中电流表应选实验中电流表应选, ,滑动变阻器应选滑动变阻器应选( (均填写器材代号均填写器材代号););以下的以下的四个电路中应选用四个电路中应选用进行实验进行实验. . 答案答案: :( (1)A1)A1 1R R2 2A A (2)(2)根据所选电路图根据所选电路图, ,请在图请在图1 1中用笔画线代替导线中用笔画线代替导线, ,把实验仪器连接成完整的把实验仪器连接成完整的实验电路实验电路. .解析解析: :(2)(2)根据所选原理图可得出对应的实物图根据所选原理图可得出对应的实物图, ,如图如图( (甲甲) )所示所示. .答案答案: :(2)(2)见解析见解析(3)(3)利用实验得到了利用实验得到了8 8组数据组数据, ,在如图在如图2 2所示的所示的I I- -U U坐标系中坐标系中, ,通过描点连线得到通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线了小灯泡的伏安特性曲线. .将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与R=10 R=10 的定值电阻串联的定值电阻串联, ,接在电动势为接在电动势为8 V8 V、内阻不计的电源上、内阻不计的电源上, ,如图如图3 3所示所示. .闭合闭合开关开关S S后后, ,电流表的示数为电流表的示数为 A, A,两个小灯泡的总功率为两个小灯泡的总功率为 W. W. 解析解析: :(3)(3)由题图由题图3 3所示电路图可知所示电路图可知, ,两灯泡并联两灯泡并联, ,可以把电源与定值电阻等可以把电源与定值电阻等效为电源效为电源, ,设每个灯泡加上的实际电压和实际电流分别为设每个灯泡加上的实际电压和实际电流分别为U U和和I.I.在这个闭在这个闭合电路中合电路中,E=U+2IR,E=U+2IR,代入数据并整理得代入数据并整理得,U=8-20I,U=8-20I,在图在图2 2所示坐标系中作出所示坐标系中作出U=8-20IU=8-20I的图像如图的图像如图( (乙乙) )所示所示, ,由图像可知由图像可知, ,两图像交点坐标值为两图像交点坐标值为U=2 V,I=0.3 A,U=2 V,I=0.3 A,此时通过电流表的电流此时通过电流表的电流值值I IA A=2I=0.6 A,=2I=0.6 A,每个灯泡的实际功率每个灯泡的实际功率P=UI=2P=UI=20.3 W=0.6 W,0.3 W=0.6 W,两个小灯泡两个小灯泡的总功率为的总功率为1.2 W.1.2 W.答案答案: :(3)0.6(3)0.61.21.2【预测练习【预测练习2 2】 ( (20172017四川成都模拟四川成都模拟) )用如图用如图1 1所示电路测量电源的电动势和内所示电路测量电源的电动势和内阻阻. .实验器材实验器材: :待测电源待测电源( (电动势约电动势约3 V,3 V,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 ),滑动变阻器滑动变阻器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, ,记下电压表的示数记下电压表的示数U U和相应电流表和相应电流表的示数的示数I;I;()()在图在图2 2中中, ,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,I(U,I都用国际单位都用国际单位););()()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; ;电流表最好选用电流表最好选用. . A.A.电压表电压表(0(03 V,3 V,内阻约内阻约15 k)15 k)B.B.电压表电压表(0(03 V,3 V,内阻约内阻约3 k)3 k)C.C.电流表电流表(0(0200 mA,200 mA,内阻约内阻约2 )2 )D.D.电流表电流表(0(030 mA,30 mA,内阻约内阻约2 )2 )答案答案: :(1)A(1)AC C 答案答案: :(2)C (2)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, ,发现电压表示数增大发现电压表示数增大. .两导线与滑动变阻器接线两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是柱连接情况是.A.A.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B.B.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, ,另一条导线接在电阻丝左端接线柱另一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, ,另一条导线接在电阻丝右端接线柱另一条导线接在电阻丝右端接线柱解析解析: :(2)(2)分析电路可知分析电路可知, ,滑片右移电压表示数变大滑片右移电压表示数变大, ,则说明滑动变阻器接入电路部则说明滑动变阻器接入电路部分电阻增大分电阻增大.A.A项中两导线均接在金属杆的两端上项中两导线均接在金属杆的两端上, ,接入电阻为零接入电阻为零;B;B项中两导线接在项中两导线接在电阻丝两端电阻丝两端, ,接入电阻最大并保持不变接入电阻最大并保持不变;C;C项中一导线接在金属杆左端项中一导线接在金属杆左端, ,另一导线接另一导线接在电阻丝左端在电阻丝左端, ,可以保证滑片右移时可以保证滑片右移时, ,接入电阻增大接入电阻增大;D;D项中导线分别接右边上下接项中导线分别接右边上下接线柱线柱, ,滑片右移时滑片右移时, ,接入电阻减小接入电阻减小. .故选故选C.C.(3)(3)选用选用k,a,Rk,a,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=E= , ,r=r=, ,代入数值可得代入数值可得E E和和r r的测量值的测量值. . 答案答案: :(3)ka(3)kak-Rk-R2 2 热点考向三电学创新实验热点考向三电学创新实验【核心提炼核心提炼】1.1.实验的创新与设计是电学实验中常考的一类问题实验的创新与设计是电学实验中常考的一类问题, ,分析这类实验的特点分析这类实验的特点(1)(1)基于教材中的电学实验基于教材中的电学实验, ,看重考查实验原理的改进看重考查实验原理的改进, ,实验步骤实验步骤, ,误差分析误差分析; ;(2)(2)重视电学实验的实验方法重视电学实验的实验方法, ,问题设置结合科技、生产、生活的实际问题设置结合科技、生产、生活的实际; ;因此因此, ,理解实验原理理解实验原理, ,掌握实验方法掌握实验方法, ,是解决电学实验的关键是解决电学实验的关键. .2.2.电学创新实验的注意事项电学创新实验的注意事项(1)(1)在解决设计型实验时在解决设计型实验时, ,要注意条件的充分利用要注意条件的充分利用, ,如对于给定确切阻值的电如对于给定确切阻值的电压表和电流表压表和电流表, ,电压表可当作电流表使用电压表可当作电流表使用, ,电流表也可当作电压表使用电流表也可当作电压表使用, ,利用利用这一特点这一特点, ,可以拓展伏安法测电阻的方法可以拓展伏安法测电阻的方法, ,如伏伏法、安安法等如伏伏法、安安法等. .(2)(2)对一些特殊电阻的测量对一些特殊电阻的测量, ,如电流表或电压表内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电路设计有其特殊性, ,即即首先要注意到其自身量程对电路的影响首先要注意到其自身量程对电路的影响, ,其次要充分利用其其次要充分利用其“自损电流或自损电压自损电流或自损电压”的的功能功能, ,因此在测电压表内阻时无需另并联电压表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测电流表内阻时无需再串联电流表. .3.3.解决电学设计型实验常用的三种方法解决电学设计型实验常用的三种方法(1)(1)转换法转换法: :将不易测量的物理量转换成可以将不易测量的物理量转换成可以( (或易于或易于) )测量的物理量进行测量测量的物理量进行测量, ,然后再然后再反求待测物理量的值反求待测物理量的值, ,这种方法叫转换测量法这种方法叫转换测量法( (简称转换法简称转换法).).如在测量金属丝电阻率如在测量金属丝电阻率的实验中的实验中, ,虽然无法直接测量电阻率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但可通过测量金属丝的长度和直径, ,并将金属丝并将金属丝接入电路测出其电阻接入电路测出其电阻, ,然后再计算出它的电阻率然后再计算出它的电阻率. .(2)(2)替代法替代法: :用一个标准的已知量替代被测量用一个标准的已知量替代被测量, ,通过调整标准量通过调整标准量, ,使整个测量系统恢复使整个测量系统恢复到替代前的状态到替代前的状态, ,则被测量等于标准量则被测量等于标准量. .(3)(3)控制变量法控制变量法: :研究一个物理量与其他几个物理量的关系时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要使其中的一个或几个物理量不变物理量不变, ,分别研究这个物理量与其他各物理量的关系分别研究这个物理量与其他各物理量的关系, ,然后再归纳总结然后再归纳总结, ,如探究电如探究电阻的决定因素实验阻的决定因素实验. .【典例典例3 3】 ( (20162016全国全国卷卷,23,23) )现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统, ,要求当热敏电阻的温度达到或超过要求当热敏电阻的温度达到或超过60 60 时时, ,系统报警系统报警. .提供的器材有提供的器材有: :热敏热敏电阻、报警器电阻、报警器( (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),),电阻箱电阻箱( (最大阻值最大阻值为为999.9 ),999.9 ),直流电源直流电源( (输出电压为输出电压为U,U,内阻不计内阻不计),),滑动变阻器滑动变阻器R R1 1( (最大阻值最大阻值为为1 000 ),1 000 ),滑动变阻器滑动变阻器R R2 2( (最大阻值为最大阻值为2 000 ),2 000 ),单刀双掷开关一个单刀双掷开关一个, ,导导线若干线若干. .在室温下对系统进行调节在室温下对系统进行调节, ,已知已知U U约为约为18 V,I18 V,Ic c约为约为10 mA;10 mA;流过报警器的电流流过报警器的电流超过超过20 mA20 mA时时, ,报警器可能损坏报警器可能损坏; ;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60 60 时阻值为时阻值为650.0 .650.0 .(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. .解析解析: :(1)(1)报警系统电路连线如图所示报警系统电路连线如图所示. .答案答案: :(1)(1)见解析见解析(2)(2)电路中应选用滑动变阻器电路中应选用滑动变阻器( (填填“R R1 1”或或“R R2 2”).”).答案答案: :(2)R(2)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, ,根据实验要求根据实验要求, ,这一阻值为这一阻值为 ;滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的滑片应置于( (填填“a”a”或或“b”)b”)端附近端附近, ,不能置于另不能置于另一端的原因是一端的原因是 .将开关向将开关向( (填填“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, ,直直至至 .(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, ,将开关向另一端闭合将开关向另一端闭合, ,报警系统即可正常报警系统即可正常使用使用. .解析解析: :(3)(3)电路接通前电路接通前, ,电阻箱电阻应与热敏电阻的临界阻值一致电阻箱电阻应与热敏电阻的临界阻值一致, ,即为即为650.0 ,650.0 ,滑动变阻器滑片应置于滑动变阻器滑片应置于b b端附近端附近, ,若滑片置于若滑片置于a a端端, ,电路接通后电电路接通后电流会超过流会超过20 mA,20 mA,报警器可能损坏报警器可能损坏. .将开关向将开关向c c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, ,使报警器开始报警使报警器开始报警. .答案答案: :(3)(3)650.0650.0b b接通电源后接通电源后, ,流过报警器的电流会超过流过报警器的电流会超过20 mA,20 mA,报警报警器可能损坏器可能损坏 c c报警器开始报警报警器开始报警【预测练习【预测练习3 3】某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻阻, ,考虑到水果电池组的内阻较大考虑到水果电池组的内阻较大, ,为了提高实验的精确度为了提高实验的精确度, ,需要测量电压表需要测量电压表的内阻。实验器材中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表的内阻。实验器材中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表, ,该同学便充分该同学便充分利用这块电压表利用这块电压表, ,设计了如图设计了如图( (甲甲) )所示的实验电路所示的实验电路, ,既能实现对该电压表的既能实现对该电压表的内阻的测量内阻的测量, ,又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量, ,他用到的他用到的实验器材有实验器材有: : 待测水果电池组待测水果电池组( (电动势约电动势约4 V,4 V,内阻约内阻约50 )50 )、双向电压表、双向电压表( (量程为量程为2 V,2 V,内阻内阻约为约为2 k)2 k)、电阻箱、电阻箱(0(09 999 )9 999 )、滑动变阻器、滑动变阻器(0(0200 ),200 ),一个单刀双一个单刀双掷开关及若干导线掷开关及若干导线. .答案答案: :(1)(1)R R1 1半偏半偏( (或最大值的一半或最大值的一半) )R R2 2(1)(1)该同学按电路图连线后该同学按电路图连线后, ,首先测出了电压表的内阻首先测出了电压表的内阻. .请完善测量电压表内请完善测量电压表内阻的实验步骤阻的实验步骤: :将将R R1 1的滑动触头滑至最左端的滑动触头滑至最左端, ,将将S S拨向拨向1 1位置位置, ,将电阻箱阻值调为将电阻箱阻值调为0;0;调节调节R R1 1的滑动触头的滑动触头, ,使电压表示数达到满偏使电压表示数达到满偏; ;保持保持不变不变, ,调节调节R R2 2, ,使电压表的示数达到使电压表的示数达到; ; 读出电阻箱的阻值读出电阻箱的阻值, ,记为记为R R2 2, ,则电压表的内阻则电压表的内阻R RV V= =. . 解析解析: :(1)(1)由题图可知由题图可知, ,当当S S拔向拔向1 1位置位置, ,滑动变阻器滑动变阻器R R1 1在电路中为分压式接法在电路中为分压式接法, ,利用电压表的半偏法得利用电压表的半偏法得; ;调节调节R R1 1使电压表满偏使电压表满偏, ,保持保持R R1 1不变不变,R,R2 2与电压表串联与电压表串联, ,调节调节R R2 2使电压表的示数达到半偏使电压表的示数达到半偏( (或最大值的一半或最大值的一半),),则电压表的内阻与电则电压表的内阻与电阻箱示数阻箱示数R R2 2相同相同. .(2)(2)若测得电压表内阻为若测得电压表内阻为2 k,2 k,可分析此测量值应可分析此测量值应( (选填选填“大大于于”“”“等于等于”或或“小于小于”) )真实值真实值.解析解析: :(2)(2)由闭合电路欧姆定律可知由闭合电路欧姆定律可知, ,调节调节R R2 2变大使电压表达到半偏的过程中变大使电压表达到半偏的过程中, ,总电阻值变大总电阻值变大, ,干路总电流变小干路总电流变小, ,由由E=IE=Ir+Ur+U外外得得U U外外变大变大, ,由电路知由电路知U U外外=U=U并并+U+U右右, ,滑动变阻器的滑动触头右侧分得的电压滑动变阻器的滑动触头右侧分得的电压U U右右=I=IR R右右变小变小, ,则则U U并并变大变大, ,电压表半电压表半偏时偏时,R,R2 2上分得的电压就会大于电压表上分得的电压上分得的电压就会大于电压表上分得的电压, ,那么那么R R2 2的阻值就会大的阻值就会大于电压表的阻值于电压表的阻值. .答案答案: :(2)(2)大于大于(3)(3)接下来测量水果电池组的电动势和内阻接下来测量水果电池组的电动势和内阻, ,实验步骤如下实验步骤如下: :将开关将开关S S拨至拨至( (选填选填“1 1”或或“2 2”) )位置位置, ,将将R R1 1的滑动触片移到最的滑动触片移到最端端, ,不再移动不再移动; ; 调节电阻箱的阻值调节电阻箱的阻值, ,使电压表的示数达到一个合适值使电压表的示数达到一个合适值, ,记录下电压表的示数记录下电压表的示数和电阻箱的阻值和电阻箱的阻值; ;重复步骤重复步骤, ,记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值. .解析解析: :(3)(3)测水果电池组的电动势和内阻测水果电池组的电动势和内阻, ,利用伏阻法利用伏阻法,S,S拔到拔到2,2,同时将同时将R R1 1的的滑动触头移到最左端滑动触头移到最左端. .答案答案: :(3)(3)2 2左左实战实战 高考真题演练高考真题演练答案答案: :(1)(1)见解析见解析 (1)(1)实验要求能够实现在实验要求能够实现在0 03.8 V3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量的范围内对小灯泡的电压进行测量, ,画出画出实验电路原理图实验电路原理图. .(2)(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)(a)所示所示. .由实验曲线可知由实验曲线可知, ,随着电流的增加小灯泡的电阻随着电流的增加小灯泡的电阻( (填填“增大增大”“”“不变不变”或或“减小减小”),),灯丝的电阻率灯丝的电阻率( (填填“增大增大”“”“不变不变”或或“减小减小”).).答案答案: :(2)(2)增大增大增大增大 (3)(3)用另一电源用另一电源E E0 0( (电动势电动势4 V,4 V,内阻内阻1.00 )1.00 )和题给器材连接成图和题给器材连接成图(b)(b)所示的电所示的电路图路图, ,调节滑动变阻器调节滑动变阻器R R的阻值的阻值, ,可以改变小灯泡的实际功率可以改变小灯泡的实际功率. .闭合开关闭合开关S,S,在在R R的的变化范围内变化范围内, ,小灯泡的最小功率为小灯泡的最小功率为W,W,最大功率为最大功率为W.(W.(结果均结果均保留保留2 2位小数位小数) ) 解析解析: :(3)(3)当当R=9.0 R=9.0 时时, ,小灯泡的实际功率最小小灯泡的实际功率最小, ,由闭合电路欧姆定律有由闭合电路欧姆定律有E E0 0=I(R+r)+U,=I(R+r)+U,即即4=10I+U,4=10I+U,在图中作出该直线如图在图中作出该直线如图( (甲甲) )所示所示, ,交点坐标约为交点坐标约为I=223 mA,U=1.77 VI=223 mA,U=1.77 V时最小功率时最小功率P Pminmin=UaI=0.39 W;=UaI=0.39 W;当当R=0R=0时时, ,小灯泡的实际小灯泡的实际功率最大功率最大, ,有有E=Ir+U,E=Ir+U,即即4=I+U,4=I+U,在图中作出该直线如图在图中作出该直线如图( (乙乙) )所示所示, ,交点坐标交点坐标约为约为I=318 mA,U=3.69 V,I=318 mA,U=3.69 V,小灯泡的最大功率小灯泡的最大功率P Pmaxmax=UI=1.17 W.=UI=1.17 W.答案答案: :(3)0.39(3)0.391.171.172.2.测电表内阻测电表内阻(20172017全国全国卷卷,23,23) )某同学利用如图某同学利用如图(a)(a)所示的电路测量一微所示的电路测量一微安表安表( (量程为量程为100 A,100 A,内阻大约为内阻大约为2 500 )2 500 )的内阻的内阻. .可使用的器材有可使用的器材有: :两个滑两个滑动变阻器动变阻器R R1 1,R,R2 2( (其中一个阻值为其中一个阻值为20 ,20 ,另一个阻值为另一个阻值为2 000 );2 000 );电阻箱电阻箱R Rz z( (最最大阻值为大阻值为99 999.9 );99 999.9 );电源电源E(E(电动势约为电动势约为1.5 V);1.5 V);单刀开关单刀开关S S1 1和和S S2 2.C,D.C,D分别为分别为两个滑动变阻器的滑片两个滑动变阻器的滑片. .(1)(1)按原理图按原理图(a)(a)将图将图(b)(b)中的实物连线中的实物连线. .解析解析: :(1)(1)实物连线如图所示实物连线如图所示. .答案答案: :(1)(1)见解析图见解析图(2)(2)完成下列填空完成下列填空: :R R1 1的阻值为的阻值为(填填“2020”或或“2 0002 000”).). 为了保护微安表为了保护微安表, ,开始时将开始时将R R1 1的滑片的滑片C C滑到接近图滑到接近图(a)(a)中滑动变阻器的中滑动变阻器的端端( (填填“左左”或或“右右”) )对应的位置对应的位置; ;将将R R2 2的滑片的滑片D D置于中间位置附近置于中间位置附近. . 将电阻箱将电阻箱R Rz z的阻值置于的阻值置于2 500.0 ,2 500.0 ,接通接通S S1 1. .将将R R1 1的滑片置于适当位置的滑片置于适当位置, ,再反复调节再反复调节R R2 2的滑片的滑片D D的位置的位置, ,最终使得接通最终使得接通S S2 2前后前后, ,微安表的示数保持不微安表的示数保持不变变, ,这说明这说明S S2 2接通前接通前B B与与D D所在位置的电势所在位置的电势( (填填“相等相等”或或“不相不相等等”).). 将电阻箱将电阻箱R Rz z和微安表位置对调和微安表位置对调, ,其他条件保持不变其他条件保持不变, ,发现将发现将R Rz z的阻值置于的阻值置于2 601.0 2 601.0 时时, ,在接通在接通S S2 2前后前后, ,微安表的示数也保持不变微安表的示数也保持不变. .待测微安表的内待测微安表的内阻为阻为(结果保留到个位结果保留到个位).). 答案答案: :(2)(2) 20 20 左相等左相等2 5502 550(3)(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议写出一条提高测量微安表内阻精度的建议: : .解析解析: :(3)(3)为了提高测量精度为了提高测量精度, ,调节调节R R1 1上的分压上的分压, ,尽可能使微安表接近满量程尽可能使微安表接近满量程. .3.3.多用电表的使用多用电表的使用(20172017全国全国卷卷,23,23) )图图(a)(a)为某同学组装完成的简易多用为某同学组装完成的简易多用电表的电路图电表的电路图. .图中图中E E是电池是电池;R;R1 1,R,R2 2,R,R3 3,R,R4 4和和R R5 5是固定电阻是固定电阻,R,R6 6是可变电阻是可变电阻; ;表头表头 的满偏电流为的满偏电流为250 A,250 A,内阻为内阻为480 .480 .虚线方框内为换挡开关虚线方框内为换挡开关,A,A端和端和B B端分端分别与两表笔相连别与两表笔相连. .该多用电表有该多用电表有5 5个挡位个挡位,5,5个挡位为个挡位为: :直流电压直流电压1 V1 V挡和挡和5 V5 V挡挡, ,直流电流直流电流1 mA1 mA挡和挡和2.5 mA2.5 mA挡挡, ,欧姆欧姆 100 100 挡挡. .(1)(1)图图(a)(a)中的中的A A端与端与( (填填“红红”或或“黑黑”) )色表笔相连接色表笔相连接. .(2)(2)关于关于R6R6的使用的使用, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( (填正确答案标号填正确答案标号).).A.A.在使用多用电表之前在使用多用电表之前, ,调整调整R R6 6使电表指针指在表盘左端电流使电表指针指在表盘左端电流“0”0”位置位置B.B.使用欧姆挡时使用欧姆挡时, ,先将两表笔短接先将两表笔短接, ,调整调整R R6 6使电表指针指在表盘右端电阻使电表指针指在表盘右端电阻“0”0”位置位置C.C.使用电流挡时使用电流挡时, ,调整调整R6R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置解析解析: :(1)(1)黑表笔接欧姆表内电源的正极黑表笔接欧姆表内电源的正极, ,故故A A端与黑色表笔相连接端与黑色表笔相连接. .(2)R(2)R6 6与电源串联与电源串联, ,作为欧姆表的欧姆调零电阻作为欧姆表的欧姆调零电阻, ,选项选项B B正确正确. .答案答案: :(1)(1)黑黑 (2)B (2)B (3)(3)根据题给条件可得根据题给条件可得R R1 1+R+R2 2= = ,R,R4 4= =. 答案答案: :(3)160(3)160880880(4)(4)某次测量时该多用电表指针位置如图某次测量时该多用电表指针位置如图(b)(b)所示所示. .若此时若此时B B端是与端是与“1”1”相连相连的的, ,则多用电表读数为则多用电表读数为; ;若此时若此时B B端是与端是与“3”3”相连的相连的, ,则读数为则读数为 ; ;若此时若此时B B端是与端是与“5”5”相连的相连的, ,则读数为则读数为.(.(结果均保留结果均保留3 3位有效数字位有效数字)解析解析: :(4)(4)当当B B端接端接1 1时为时为2.5 mA,2.5 mA,电流挡电表读数为电流挡电表读数为1.47 mA,1.47 mA,当当B B端接端接3 3时为欧姆挡时为欧姆挡, ,读数为读数为11.011.010102 2 , ,当当B B端接端接5 5时为时为5 V5 V直流电压挡直流电压挡, ,读数为读数为2.95 V.2.95 V.答案答案: :(4)1.47 mA(4)1.47 mA11.011.010102 2 2.95 V2.95 V
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