創(chuàng)新設(shè)計全國通用2017版高考物理二輪復習專題突破6物理實驗第2講電學實驗

1、第2講電學實驗1(2016·全國卷，22)某同學用圖1中所給器材進行與安培力有關(guān)的實驗。兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導軌的正上方，S極位于兩導軌的正下方，一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直。圖1(1)在圖中畫出連線，完成實驗電路。要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動。(2)為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：A適當增加兩導軌間的距離B換一根更長的金屬棒C適當增大金屬棒中的電流其中正確的是_(填入正確選項前的標號)。解析(1)實物連線如圖所示。(2)根據(jù)公式FBIL

2、可得，適當增加導軌間的距離或者增大電流，可增大金屬棒受到的安培力，根據(jù)動能定理得，F(xiàn)smgsmv2，則金屬棒離開導軌時的動能變大，即離開導軌時的速度變大，A、C正確；若換用一根更長的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長度即導軌間的寬度不變，安培力F不變，棒的質(zhì)量變大，速度v變小，B錯誤。答案(1)見解析圖(2)AC2(2016·全國卷，23)某同學利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值50 )，滑動變阻器R2(最大阻值5 k)，直流電源E(電動勢3 V)，開關(guān)1個，導線

3、若干。(a)實驗步驟如下按電路原理圖2(a)連接線路；將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應的位置，閉合開關(guān)S；調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值。回答下列問題：(1)實驗中應選擇滑動變阻器_(填“R1”或“R2”)。(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線。(b)圖2(3)實驗步驟中記錄的電阻箱阻值為630.0 ，若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為_(結(jié)果保留到個位)。(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電

4、流為_(填正確答案標號)。A100 A B250 A C500 A D1 mA解析(1)本實驗測電壓表的內(nèi)阻，實驗中電壓表示數(shù)變化不大，則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大，故需要滑動變阻器的最大阻值較小，故選R1可減小實驗誤差。(2)滑動變阻器為分壓式，連接實物電路如圖所示：(3)電壓表和電阻箱串聯(lián)，兩端電壓分別為2.00 V和0.50 V，則RV4R2 520 。(4)電壓表的滿偏電流Ig A1 mA，故選項D正確。答案(1)R1(2)見解析圖(3)2 520(4)D3(2016·全國卷，23)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 時，系統(tǒng)報警。

5、提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 )，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 )，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 )，單刀雙擲開關(guān)一個，導線若干。在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 時阻值為650.0 。(1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。圖3(2)電路中應選用滑動變阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一

6、固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為_；滑動變阻器的滑片應置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。將開關(guān)向_(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至_。(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用。解析(1)熱敏電阻工作溫度達到60 時，報警器報警，故需通過調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為60 時的熱敏電阻的阻值，即調(diào)節(jié)到阻值650.0 ，使報警器能正常報警，電路圖如答案圖。(2)U18 V，當通過報警器的電流10 mAIc20 mA，故電路中總電阻R，即900 R1 800 ，故滑動變阻器選R2。(3)熱敏電阻為650.0 時，報警器

7、開始報警，電阻箱的阻值也應為650.0 ，實驗調(diào)試時，將開關(guān)置于c端，緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器，直到報警器開始報警。為防止通過報警器電流過大，造成報警器燒壞，應使滑動變阻器的滑片置于b端。答案(1)如圖所示(2)R2(3)650.0b接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞c報警器開始報警備 考 指 導【考情分析】2014卷T23：安阻法測電源的電動勢E和內(nèi)阻r卷T22：伏安法測電阻2015卷T23：改裝和校準毫安表卷T23：半偏法測量電壓表的內(nèi)阻2016卷T23：實驗電路的設(shè)計，器材的選擇及過程分析卷T23：電壓表內(nèi)阻的測量，實物連線卷T22：實物連線，安培力作用下導體的運動電

8、學實驗每年必考?！緜淇疾呗浴?1)掌握基本儀器的原理和使用。(2)掌握基本的實驗目的、原理和實驗思想，如伏安法測電阻，電流表的內(nèi)、外接法及滑動變阻器的連接方式。(3)掌握處理實驗數(shù)據(jù)的基本方法，如圖象法、平均值法等。基本儀器使用與讀數(shù)規(guī) 律 方 法電學實驗中的“兩尺”與“三表”(1)游標卡尺游標尺刻度格數(shù)游標尺刻度總長度(mm)游標尺每小格與1 mm相差(mm)精確度(mm)測量結(jié)果(游標尺上第n條刻度線與主尺上某刻度線對齊)(mm)1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)0.1n20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)0.05n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)0.02n【特別提醒】讀數(shù)最后

9、的“0”不能丟。如20分度的游標卡尺上偶數(shù)條刻度線與主尺上的某一刻度線對齊或50分度的游標尺上“5”的整數(shù)倍條刻度線與主尺上的某一刻度線對齊等。讀數(shù)時兩次單位要統(tǒng)一，都用mm，最后根據(jù)題目要求轉(zhuǎn)換單位。游標卡尺不需要估讀。(2)螺旋測微器(千分尺)讀數(shù)方法：測量值固定刻度讀數(shù)0.01 mm×可動刻度讀數(shù)(一定要估讀)。讀數(shù)時，要注意固定刻度上半毫米刻度線是否已經(jīng)露出。(3)電流表和電壓表量程精確度讀數(shù)規(guī)則電流表03 A0.1 A與刻度尺一樣，采用估讀，讀數(shù)規(guī)則較簡單，只需要精確值后加一估讀數(shù)即可電壓表03 V0.1 V電流表00.6 A0.02 A估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀電

10、壓表015 V0.5 V估讀位與最小刻度在同一位，采用估讀(4)多用電表(歐姆表)使用a機械調(diào)零：檢查表針是否停在左端的“0”位置；b選取適當倍率擋；c歐姆調(diào)零：兩表筆相接，檢查表針是否停在右端的“0”位置；d把兩表筆分別與待測電阻兩端相接，歐姆表的讀數(shù)乘以倍率即被測電阻的阻值；e實驗結(jié)束后，將表筆拔出，并將選擇開關(guān)旋至OFF擋或交流電壓最高擋。注意事項a測量電阻時，待測電阻要與其他電路元件斷開，兩手不要接觸待測電阻兩端；b選擇好倍率擋后要進行歐姆調(diào)零，且每換一次倍率擋要“調(diào)零”一次；c測量電阻時，若指針偏角過小，換較大倍率擋；若指針偏角過大，換較小倍率擋；d讀數(shù)示數(shù)×倍率。【特別提

11、醒】(1)電流的流向一定是“紅進黑出”；(2)歐姆表的中值電阻為R中。 精 典 題 組1下面各圖均是用游標卡尺測量時的示意圖，圖4甲中游標卡尺為50分度游標卡尺，圖乙為20分度游標卡尺，圖丙為10分度游標卡尺，它們的讀數(shù)分別為_；_；_。圖4解析在圖甲中，主尺讀數(shù)為42 mm，游標尺上第5條刻度線與主尺上的一條刻度線對齊，由于卡尺是50分度的，所以讀數(shù)為42 mm5×0.02 mm42.10 mm；在圖乙中，主尺讀數(shù)為63 mm，游標尺上第6條刻度線與主尺上的一條刻度線對齊，由于卡尺是20分度的，所以讀數(shù)為63 mm6×0.05 mm63.30 mm；在圖丙中，主尺讀數(shù)為2

12、9 mm，游標尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對齊，由于卡尺是10分度的，所以讀數(shù)為29 mm8×0.1 mm29.8 mm。答案42.10 mm63.30 mm29.8 mm2如圖5所示為電壓表和電流表的刻度盤示意圖，指針位置分別如圖甲、乙所示。(1)若使用的是03 V量程的電壓表，讀數(shù)為_V。若使用的是015 V量程的電壓表，讀數(shù)為_V。(2)若使用的是00.6 A量程的電流表，讀數(shù)為_A。若使用的是03 A量程的電流表，讀數(shù)為_A。圖5解析對于電壓表，當選取03 V量程時，每小格為0.1 V，讀數(shù)為1.68 V，當選取015 V量程時，每小格為0.5 V，讀數(shù)為8.4 V；

13、對于電流表，當選取00.6 A量程時，每小格為0.02 A，讀數(shù)為0.46 A，當選取03 A量程時，每小格為0.1 A，讀數(shù)為2.30 A。答案(1)1.688.4(2)0.462.303.某中學的實驗小組的成員在應用多用電表測電阻。(1)多用電表的表盤如圖6所示，其中表盤上的三個重要的部件用三個字母A、B、C標記了出來。該小組的成員在測量電阻時的操作過程如下：圖6在測量電阻前，首先進行的操作應是機械調(diào)零，要調(diào)節(jié)部件_(填“A”“B”或“C”)，使多用電表的指針指在表盤最_(填“左”或“右”)端的零刻度線位置；將旋鈕C調(diào)節(jié)到“×100”的擋位；將紅表筆插到_(填“”或“”)孔，黑表

14、筆插到_(填“”或“”)孔，將兩表筆短接，調(diào)節(jié)部件_(填“A”“B”或“C”)，使多用電表的指針指在表盤最_(填“左”或“右”)端的零刻度線位置；完成以上的操作后，將兩表筆與被測量的電阻良好接觸，多用電表的指針幾乎沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為了減小測量的誤差，從下列選項中選出正確的操作步驟，并進行正確的排序_，最后測出待測電阻的阻值。A用兩表筆與待測電阻相接觸B將兩表筆短接進行歐姆調(diào)零C將旋鈕C調(diào)節(jié)到“×1”的擋位D將旋鈕C調(diào)節(jié)到“×1k”的擋位(2)該小組的成員將多用電表調(diào)節(jié)無誤后，在進行測量時，如果選用“×100”的擋位測量某電阻的阻值，多用電表表盤的指針如圖7所示，則該

15、電阻的阻值為_；如果選用100 mA直流電流擋測量電流，指針的偏轉(zhuǎn)如圖7所示，則該電流的大小為_；如果選用50 V的直流電壓擋測量電壓，指針的偏轉(zhuǎn)如圖7所示，則該電壓的大小為_。圖7解析(1)多用電表使用前要進行機械調(diào)零，使指針指向左邊的零刻度線處，使用中每次換歐姆擋都要進行歐姆調(diào)零，使指針指向右邊的零刻度線處；由于測量電阻時，指針幾乎沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明需增大倍率，使指針指向中央刻度附近。(2)若用“×100”擋測電阻，讀數(shù)為16.0×100 1 600 ；若用100 mA的直流電流擋測電流，讀數(shù)為4.8×10 mA48 mA；若用50 V的直流電壓擋測電壓，讀數(shù)

16、為24.0 V。答案(1)A左B右DBA(2)1 600 48 mA24.0 V以測量電阻為核心的電學實驗(含電表的改裝)規(guī) 律 方 法1最常用的電阻測量方法(1)“伏安法”有電壓表、電流表且電表量程恰當時選擇“伏安法”。(2)“安安法”電壓表不能用或沒有電壓表的情形下，若知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當作電壓表使用，即選擇“安安法”。(3)“伏伏法”電流表不能用或沒有電流表的情況下，若知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當作電流表使用，即選擇“伏伏法”。(4)“伏安加R法”在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護電阻的方法就應運而生，“伏安加R法”又叫

17、做“加保護電阻法”。(5)滑動變阻器限流式、分壓式接法的選擇當題中要求負載上電壓或電流從零開始調(diào)節(jié)時，應采用分壓式接法；當題中要求測量精確度高且調(diào)節(jié)范圍大時，一般用分壓式接法；當滑動變阻器的總電阻比待測電阻阻值的一半還小時，一般用分壓式接法；負載電阻的阻值小于滑動變阻器的總電阻或相差不多，且電壓、電流不要求從零可調(diào)時，一般用限流式接法；兩種接法均可使用時，優(yōu)先用限流式接法(節(jié)能)。(6)電表的“三用”：如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還可以作為定值電阻來用，即“一表三用”。2最為精確的電阻測量方法等效替代法(1)電流等效替代圖8(2)電壓等效替代圖93電表內(nèi)阻測

18、量最常用的方法半偏法(1)用半偏法測電流表內(nèi)阻，如圖10所示，電阻箱應和電流表并聯(lián)，然后與大電阻滑動變阻器串聯(lián)，R測<R真。圖10(2)若測電壓表內(nèi)阻，如圖11所示，電阻箱應和電壓表串聯(lián)，然后與小電阻滑動變阻器并聯(lián)，且R測>R真。圖11精 典 題 組1某同學現(xiàn)利用圖12甲所示的電路來測量一電阻Rx的阻值。甲(1)完成下列實驗步驟中的填空：閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動變阻器R，使電流表指針指向一個適當?shù)奈恢?。記下此時_和電阻箱的阻值R1，此時電阻箱的讀數(shù)如圖乙所示；閉合開關(guān)S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，然后_，使_，記下此時電阻箱的讀數(shù)R2，此時電阻箱的讀數(shù)如

19、圖丙所示；(2)在步驟中電阻箱的讀數(shù)為R1_；在步驟中電阻箱的讀數(shù)為R2_。(3)電阻Rx的阻值為Rx_。圖12解析(2)由圖乙和圖丙可知R160 ，R280 。(3)由于R1加上Rx在電路中所起的作用與R2相同(電流表指針指示同一位置)，則有R1RxR2，故有RxR2R180 60 20 。答案(1)電流表的示數(shù)I調(diào)節(jié)電阻箱R的電阻電流表的讀數(shù)仍然為I(2)6080(3)202(2016·福建漳州模擬)待測電阻Rx的阻值約為20 ，現(xiàn)要測量其阻值，實驗室提供器材如下：A電流表A1(量程為150 mA，內(nèi)阻約為10 )B電流表A2(量程為20 mA，內(nèi)阻r230 )C電壓表V(量程為

20、15 V，內(nèi)阻約為3 000 )D定值電阻R0100 E滑動變阻器R1，最大阻值為5 ，額定電流為1.0 AF滑動變阻器R2，最大阻值為5 ，額定電流為0.5 AG電源，電動勢E4 V(內(nèi)阻不計)H電鍵S及導線若干(1)為了使電表調(diào)節(jié)范圍較大，測量準確，測量時電表讀數(shù)不小于其量程的三分之一，請從所給的器材中選擇合適的實驗器材：_(均用器材前對應的序號字母填寫)；(2)根據(jù)你選擇的實驗器材，請你在虛線框內(nèi)畫出測量Rx的最佳實驗電路圖并標明元件符號； (3)待測電阻的表達式為Rx_，式中各符號的物理意義為_。解析(1)由于電源電動勢為4 V，電壓表V量程為15 V，測量中電壓表示數(shù)達不到其量程的三

21、分之一，故電壓表不能使用；可將電流表A2與定值電阻R0串聯(lián)當作電壓表與電流表A1配合使用，用伏安法測量待測電阻阻值，由于改裝的電壓表內(nèi)阻已知，故電流表A1采用外接法，改裝的電壓表量程為20 mA×130 2.6 V，兩個滑動變阻器最大阻值均為5 ，無法起到限流作用，故滑動變阻器采用分壓式接法；此時考慮到干路最小電流約為0.8 A，故滑動變阻器只能選擇R1，經(jīng)過估算當電流表A1滿偏時，電流表A2也正好滿偏，非常匹配，滿足電表讀數(shù)不小于其量程的三分之一。故器材選擇ABDEGH。(2)如圖所示(3)待測電阻Rx，其中，I1、I2分別為A1和A2的示數(shù)，R0與r2分別為定值電阻和A2內(nèi)阻的阻

22、值。答案(1)ABDEGH(2)如圖所示(3)；I1、I2分別為A1和A2的示數(shù)，R0與r2分別為定值電阻和A2內(nèi)阻的阻值3在“描繪小燈泡的伏特性曲線”實驗中，某同學選中一個標有“2.5 V0.6 W”字樣的小燈泡，除了導線和開關(guān)外，還有下列器材可供選擇電壓表V1，(量程15 V，內(nèi)阻約為6 k)；電壓表V2(量程3 V，內(nèi)阻約為3 k)；電流表A1(量程300 mA，內(nèi)阻約為1 )；電流表A2(量程150 mA，內(nèi)阻約為2 )；滑動變阻器R1(最大阻值為200 )；滑動變阻器R2(最大阻值為10 )；直流電源E1(電動勢為4.5 V，r10.8 )。(1)實驗中電壓表應選_，電流表應選_，滑

23、動變阻器應選_。(填寫器材代號)(2)以下的四個電路中應選用_選項中的電路圖進行實驗。(3)做完上述實驗后，該同學接著用(2)中所選電路分別描繪了三個電學元件的伏安特性曲線，如圖13甲所示，圖線1、2、3分別是元件1、元件2、元件3的伏安特性曲線，則三個元件中屬于線性元件的是元件_(填寫元件代號)。然后他用如圖乙所示的電路給三個元件分別供電，并測出給元件1和元件2供電時的電流和電壓值，分別標在圖甲上，它們是A點和B點。已知R08.8 ，則該電源的電動勢E_V，內(nèi)電阻r_。這個電源給元件3供電時，元件3的電功率P_W。圖13解析(1)因燈泡的額定電壓為2.5 V，故電壓表選用量程為3 V的V2。

24、燈泡的額定電流I0.24 A，可知應選擇量程為300 mA的電流表A1。從測量的精確度以及操作的方便性考慮，滑動變阻器選擇最大阻值為10 的R2。(2)因為電壓、電流需從零開始測起，所以滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻大約為R10.4 ，遠小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采用外接法誤差較小。故選用A選項中的電路圖進行實驗。(3)在圖甲中，只有圖線1為直線，故線性元件為元件1。將電阻R0等效到電源的內(nèi)部，連接A、B兩點并延長至與橫軸和縱軸相交，該圖線為電源外電壓與電流的關(guān)系圖線。如圖所示，當電流為0時，外電壓為3.0 V，知電源的電動勢為3.0 V，內(nèi)阻r 8.8 1.2 。此時元件3的電

25、流I0.2 A，兩端電壓U1.0 V，則元件3的電功率為PUI0.2 W。答案(1)V2A1R2(2)A(3)13.01.20.2以測量電源電動勢和內(nèi)阻為核心的電學實驗規(guī) 律 方 法1電源電動勢和內(nèi)阻的測量方法任何一種實驗方法。一定要緊扣閉合電路歐姆定律EUIr，而最關(guān)鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I，這也是命題專家命題時的入手點。2數(shù)據(jù)處理利用圖象得出電動勢和內(nèi)阻是常見的方法，對于不同的電路設(shè)計，在作圖象時都要畫出傾斜直線，即得到有關(guān)電動勢和內(nèi)阻的一次函數(shù)關(guān)系，再利用圖象中的斜率與截距求解。當電流表或電壓表量程不符合實驗要求時，要考慮改裝電表進行測量，所以有時也會用兩個電

26、流表或兩個電壓表來進行測量。精 典 題 組1某物理興趣實驗小組的同學為了測量電動勢約為3 V的某電源的電動勢和內(nèi)阻，實驗室可供選擇的實驗器材如下。A電壓表V1(03 V，RV110 k)B電壓表V2(015 V，RV250 k)C電流表A1(03 mA，Rg100 )D電流表A2(03 A，內(nèi)阻約為0.5 )E滑動變阻器R1(010 )F滑動變阻器R2(01 000 )G定值電阻R30.5 H定值電阻R410 I開關(guān)S以及導線若干回答下列問題：(1)在設(shè)計本實驗時，為了減小實驗誤差，電壓表應選_(填器材前的序號)，為了操作方便，滑動變阻器應選_(填器材前的序號)，通過分析可知電流表A1的量程太

27、小、電流表A2的量程太大，該小組的同學想將電流表A1改裝成量程合適的電流表，則應將電流表A1與定值電阻_(填器材前的序號)_(填“串”或“并”)聯(lián)，改裝后的電流表的量程應為_A；(2)請設(shè)計合適的電路圖測量電源的電動勢和內(nèi)阻，畫在如圖14甲所示的虛線框內(nèi)；圖14(3)該實驗小組的同學利用所設(shè)計的電路得到多組數(shù)據(jù)，以電流表A1的示數(shù)為橫坐標、電壓表的示數(shù)為縱坐標建立坐標系，并將各組數(shù)據(jù)描繪在該坐標系中，得到的UI圖象如圖乙所示，則該電源的電動勢E_V，內(nèi)阻r_。(結(jié)果保留兩位小數(shù))解析(1)電源的電動勢約為3 V，電壓表應選A，為方便實驗操作，滑動變阻器應選E，它的阻值范圍是010 ，電路中最小

28、電流約為0.3 A，為了擴大電流表A1的量程，應與A1并聯(lián)一個小電阻R3，改裝電流表的滿偏電流IIg0.003 A A0.603 A；(2)電路圖如圖所示；(3)分析可知，改裝后電流表的量程是電流表A1量程的201倍，圖線在縱軸上的截距等于電源的電動勢，由題圖乙讀出電源的電動勢為E2.96 V，圖線斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻r，故r 1.67 。答案(1)AEG并00.603(2)如圖所示(3)2.961.672小明利用如圖15甲所示的電路，完成了對電動勢約為1.5 V、內(nèi)阻約為幾歐姆的電源的電動勢和內(nèi)阻的測定。其中R為電阻箱，R0為阻值為150 的定值電阻。小明連接好電路后，通過調(diào)節(jié)電阻箱的阻

29、值，讀出了8組電壓表的讀數(shù)以及相對應的電阻箱的阻值，并以電壓的倒數(shù)為縱坐標、電阻箱的阻值R為橫坐標，把記錄的數(shù)據(jù)描繪在了坐標系中，如圖乙所示。圖15(1)如果電源的電動勢用E表示、電源的內(nèi)阻用r表示，則關(guān)于R的表達式應為_。(用E、r、R0表示)(2)請在圖乙所示的坐標系中畫出圖線，并根據(jù)畫出的圖線求出該圖線的斜率k_V1·1，圖線與縱軸交點的縱坐標為b_V1。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)結(jié)合寫出的函數(shù)表達式以及圖線可知該電源的電動勢E_V，內(nèi)阻r_。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析(1)由閉合電路歐姆定律得 ，解得R；(2)將明顯錯誤的點舍掉，畫線時應使盡可能多的點落在直線上，不能落

30、在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，如圖所示。由圖可知，斜率k0.004 4 V1·1，圖線與縱軸交點的縱坐標為b0.70 V1；(3)由R得，k，b，又R0150 ，解得E1.52 V，r9.09 。答案(1)R(2)如圖所示0.004 40.70(3)1.529.09創(chuàng)新設(shè)計型電學實驗規(guī) 律 方 法對于設(shè)計性實驗，要注意從原理出發(fā)找方法，選器材，定方案。高考中，對設(shè)計性實驗的考查，一般不直接采用課本上的設(shè)計方案，但是其設(shè)計技能均取材于課本中的必考實驗并結(jié)合生活實際，因此考生要對課本上的每一個實驗做到心中有數(shù)。 精 典 題 組1(2016·福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查)國標(GB/

31、T)規(guī)定自來水在15 時電阻率應大于13 ·m。某同學利用圖16電路測量15 自來水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細管，細管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量，玻璃管兩端接有導電活塞(活塞電阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移動。實驗器材還有：電源(電動勢約為3 V，內(nèi)阻可忽略)，電壓表V1(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，電壓表V2(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，定值電阻R1(阻值4 k)，定值電阻R2(阻值2 k)，電阻箱R(最大阻值9 999 )，單刀雙擲開關(guān)S，導線若干，游標卡尺，刻度尺。圖16實驗步驟如下：A用游標卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d；B向玻璃管內(nèi)注滿自來水，并用

32、刻度尺測量水柱長度L；C把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)；D把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；E改變玻璃管內(nèi)水柱長度，重復實驗步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R；F斷開S，整理好器材。(1)測玻璃管內(nèi)徑d時游標卡尺示數(shù)如圖17所示，則d_mm。圖17(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達式為Rx_(用R1、R2、R表示)。(3)利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖18所示的R關(guān)系圖象。自來水的電阻率_·m(保留兩位有效數(shù)字)。圖18(4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則自來水電阻率測量結(jié)果

33、將_(填“偏大”“不變”或“偏小”)。答案(1)30.00(2)(3)14(4)偏大2某校進行實驗電路設(shè)計比賽，實驗臺上備有下列器材：A電壓表V1(量程約2 V，內(nèi)阻約1 k)B電壓表V2(量程為6 V，內(nèi)阻為2 k)C電流計G(量程為3 mA，內(nèi)阻約500 )D電流表A(量程為0.6 A，內(nèi)阻為0.5 )E滑動變阻器R1(015 ，0.5 A)F滑動變阻器R2(01 k，0.1 A)G電阻箱R3(0999.9 ，0.1 A)H電阻箱R4(09 999.9 ，0.2 A)I電源(6 V，0.5 A)J開關(guān)、導線若干(1)利用以上器材在圖19中虛線框內(nèi)設(shè)計最佳測量電路，要求既能確定電壓表V1的量

34、程，又能盡量準確地測定其內(nèi)阻，在圖中標明選用器材的符號。圖中滑動變阻器R應選擇_(填寫元件符號)。圖19(2)(多選)若已知電壓表V1量程為2 V，則下列實驗小組設(shè)計的電路圖中，能用來測定電壓表V1的內(nèi)阻且設(shè)計合理的是_。解析(1)分壓電路中，在額定電流允許的前提下選擇阻值較小的滑動變阻器更方便調(diào)節(jié)，因此選擇R1。給定器材中電阻箱R4的最大阻值約為電壓表V1內(nèi)阻的10倍，因此最簡測量電路為半偏法電路，如圖所示。由于待測電壓表V1量程未知，不能讀數(shù)，要確定V1的量程，需在半偏法電路兩端并聯(lián)電壓表V2以便讀取總電壓U，這樣既不影響半偏法實驗測量，同時又可以測出測量電路兩端電壓，保證此電壓在調(diào)整電阻

35、箱和滑動變阻器時保持不變，以減小實驗誤差。(2)若電壓表V1量程已知，則可采用伏安法直接測量，電壓表額定電流約為IV A2 mA，可用電流計G測量電流，電壓則由V1讀取，滑動變阻器阻值R1遠小于測量電路總電阻，應采用分壓電路，選項A中電路圖設(shè)計合理；選項B中，滑動變阻器用R2接成限流電路，R2接入電路中的阻值最大時，每1 k電阻的電壓約為 V2.4 V，超過V1量程，不合理；選項C中V2與V1串聯(lián)，可將V2當電流表使用，滿偏電流IV2 A3 mA，與電流計G量程相同，且R2接入電路中的阻值最大時，每1 k電阻的電壓約為 V1.5 V，設(shè)計合理；同理，選項D中V2與V1并聯(lián)，V2多余且只能測量電

36、壓，不能計算V1內(nèi)阻，設(shè)計不合理。答案(1)設(shè)計電路如圖所示R1(2)AC【技巧點撥】測量電表內(nèi)阻時，要充分利用待測電表自身的測量功能，即電流表可測定通過自身的電流，電壓表可測量自身兩端的電壓，不需要用其他的電表來測量。1某同學用如圖1(a)所示的電路來測量某金屬絲的電阻率，其中電源為兩節(jié)干電池(總電動勢約為3 V)，Rx為金屬絲，阻值約為5 ，R0為定值電阻，阻值已知，電流表內(nèi)阻不計。已知金屬絲長為L，直徑為d，完成下列問題：圖1(1)用螺旋測微器測量直徑結(jié)果如圖(b)所示，則d_。(2)電流表A1有兩個量程(00.6 A和03 A)，該實驗應選擇的量程為_。(3)有兩個滑動變阻器R可供選擇

37、(030 和0200 )，該實驗應該選擇阻值范圍為_的滑動變阻器。(4)改變滑動變阻器的阻值，記錄多組兩電流表讀數(shù)I1、I2，并作出I2I1的圖象，如圖(c)所示，已知該圖象是一條過原點的直線，斜率為k，則該金屬絲的電阻為_。(5)該金屬絲的電阻率為_(用R0、k、L、d表示)。解析(1)讀數(shù)為2 mm13.0×0.01 mm2.130 mm。(2)當滑動變阻器的阻值為零時，流過A1的電流最大，約為I0.6 A，故選00.6 A量程。(3)滑動變阻器應該選擇比被測電阻大的，但從操作方便性考慮，又不能太大，故選擇阻值范圍為030 的滑動變阻器。(4)金屬絲的電阻為RxR0k。(5)由電

38、阻定律有RxR0k，得。答案(1)2.130 mm(2)00.6(3)030 (4)R0k(5)2某實驗小組用如下器材設(shè)計一個歐姆表：A電流表G(滿偏電流為Ig，內(nèi)阻為Rg)B電源：電動勢為E，內(nèi)阻為rC滑動變阻器RD紅表筆a、黑表筆b(1)將如圖2所示器材連成一個歐姆表。圖2(2)組裝好電路后將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表滿偏，此時滑動變阻器連入電路的阻值為_。(3)將待測電阻R1連入電路，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)Ig，則R1的阻值為_。解析(1)將各用電器串聯(lián)接入電路。(2)由閉合電路歐姆定律得RRgr。(3)由閉合電路歐姆定律得R1。答案(1)如圖所示(2)Rgr(3)3(2016

39、83;河北邯鄲模擬)某實驗小組要精確測定一個額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，已知該燈正常工作時電阻大約為300 ，電學符號與小燈泡電學符號相同。實驗室提供的器材有：A電流表A1(量程為15 mA，內(nèi)阻RA1約為10 )B電流表A2(量程為2 mA，內(nèi)阻RA220 )C定值電阻R110 D定值電阻R21 980 E滑動變阻器R(020 )一個F電壓表V(量程為15 V，內(nèi)阻RV約為3 k)G蓄電池E(電動勢為4 V，內(nèi)阻很小)H開關(guān)S一個(1)要完成實驗，除蓄電池、開關(guān)、滑動變阻器外，還需選擇的器材有_(填寫器材前的字母編號)。(2)畫出實驗電路圖。(3)寫出測量LED燈正常工作時的

40、電阻表達式Rx_，說明式中題目未給出的各物理量的意義：_解析(1)要精確測定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，需測量LED燈兩端的電壓和通過LED燈的電流，由于電壓表V的量程偏大，測量誤差較大，不能用電壓表V測量LED燈兩端的電壓，可以將電流表A2與定值電阻R2串聯(lián)改裝為電壓表測量電壓；LED燈正常工作時的電流在10 mA左右，可以用電流表A1和改裝后的電壓表測量通過LED燈的電流。(2)因為滑動變阻器阻值遠小于LED燈的電阻，所以滑動變阻器采用分壓式接法。電路圖如圖所示。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律知，LED燈兩端的電壓UI2(R2RA2)，通過LED燈的電流II1I2，所以LED燈正常工作時的電阻Rx，I1、I2分別為電流表A1、A2的讀數(shù)。答案(1)ABD(2)如圖所示(3)，I1、I2分別為電流表A1、A2