2025新高考方案一輪物理第八章 恒定電流第3講　第2課時　重點實驗-測量金屬絲的電阻率

2025新高考方案一輪物理第八章恒定電流第2課時重點實驗——測量金屬絲的電阻率一、實驗知能/系統(tǒng)歸納一、理清原理與操作原理裝置圖操作要領(1)測量直徑：用螺旋測微器在金屬導線三個不同位置各測一次直徑(要估讀)。(2)電路連接：連接好伏安法測電阻的實驗電路。(3)測量長度：用毫米刻度尺測金屬導線接入電路的有效長度3次(要估讀)。(4)測量U、I：改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應電流表、電壓表的示數。二、掌握數據處理方法1．求Rx的兩種方法計算法用Rx＝eq\f(U,I)分別算出各次的數值，再取平均值圖像法畫出U-I圖像，U-I圖像的斜率等于Rx2．計算電阻率將記錄的數據U、I、l、d的值代入電阻率計算式ρ＝Rxeq\f(S,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。三、注意實驗細節(jié)1．先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應在金屬導線連入電路之前測量。2．電流表外接法：本實驗中被測金屬導線的阻值較小，故采用電流表外接法。3．電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬導線溫度過高，導致電阻率在實驗過程中變大。四、做好誤差分析1．偶然誤差：金屬導線的直徑測量、長度測量、電流表和電壓表的讀數等會帶來偶然誤差。2．系統(tǒng)誤差：(1)采用伏安法測量金屬導線的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小。(2)由于金屬導線通電后會發(fā)熱升溫，使金屬導線的電阻率變大，造成測量誤差。二、實驗關鍵/重點解讀本實驗要求考生能根據實驗原理以及所給實驗器材，合理選擇電流表、電壓表和滑動變阻器。在選擇實驗器材時應按照儀表類型、精確度、儀表內阻、量程等方面，既全面又有所側重地進行選擇。高考還注重考查考生對本實驗的遷移創(chuàng)新能力，要求善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題。關鍵點(一)電表的選擇與接法[題點訓練]1．(2024·南寧高三模擬)在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，某小組選擇了一根粗細均勻、阻值約為5Ω的金屬絲進行了測量。(1)在測量了金屬絲的長度L之后，小井同學用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，測量結果如圖1所示，金屬絲的直徑d＝________mm。(2)現有電源(電動勢E為3.0V，內阻不計)、開關和導線若干，以及下列器材：A．電流表(量程0～3A，內阻約0.05Ω)B．電流表(量程0～0.6A，內阻約0.2Ω)C．電壓表(量程0～3V，內阻約3kΩ)D．滑動變阻器(0～10Ω，額定電流2A)E．滑動變阻器(0～100Ω，額定電流1A)為減小誤差，且便于操作，在實驗中電流表應選________，滑動變阻器應選________。(均選填器材前的字母)(3)實驗過程中，該同學依次記錄了電流表和電壓表的測量數據，如下表所示：實驗次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.802.30I/A0.020.060.140.180.280.340.42根據選取的器材和表格中的數據可知：該同學在實驗中采用的是________。A．分壓電路、電流表內接 B．分壓電路、電流表外接C．限流電路、電流表內接 D．限流電路、電流表外接(4)該同學根據自己采用的方法進行實驗，若閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片至某一位置，讀出電壓表示數U、電流表示數I，則該金屬絲電阻率的測量值ρ＝________(用L、d、U和I表示)。(5)考慮到電表的內阻可能對實驗產生系統(tǒng)誤差，小平同學按照如圖2所示電路，保持電壓表左端接線位置不變，先將電壓表接在b點，讀出兩表的示數分別為U1、I1，然后將電壓表改接在a點，讀出兩表的示數分別為U2、I2。他認為：電阻Rx的值可以用U2和I1的比值來求，這樣可以消除電表內阻帶來的測量誤差。請問你是否同意他的想法，并說明理由______________________________________________________________________________________。2．(2024·鹽城高三質檢)在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中，某同學選擇一根粗細均勻、阻值約為5Ω的金屬絲進行測量。(1)先測量金屬絲的長度，再用螺旋測微器測量其直徑，結果如圖1所示，則直徑為D＝________mm。(2)現有電源(電動勢E為3.0V，內阻不計)、開關和導線若干，以及下列器材：A．電流表(量程0～0.6A，內阻約0.2Ω)B．電壓表(量程0～3V，內阻約3kΩ)C．滑動變阻器(0～5Ω，額定電流2A)D．滑動變阻器(0～200Ω，額定電流1A)為減小誤差，且電壓調節(jié)范圍盡量大，滑動變阻器應選________(填器材前的字母)。(3)補充完成圖2中實驗器材間的連接。(4)關于上述實驗，下列說法正確的是________。A．多次測量金屬絲直徑并求平均值可以減小系統(tǒng)誤差B．用電壓—電流圖像處理實驗數據求金屬絲電阻可以減小偶然誤差C．電壓表分流會導致電阻測量值偏小D．電流表分壓會導致電阻測量值偏大(5)電導率σ是電阻率ρ的倒數，常用單位是(Ω·cm)－1。電導率是反映水質的一項重要指標。某種飲用水的電導率約為1.0×10－3(Ω·cm)－1。將該飲用水灌入一個高約12cm、容積約240mL的薄壁塑料瓶(如圖3所示)，瓶的兩端用兩個略小于瓶底面積的固定金屬圓片電極密封。能否采用圖2中的實驗器材較為精確地測量該飲用水的電導率并說明原因。[歸納建模]電表的選擇電流表的選擇思路一：根據電路中的最大電流來選擇思路二：根據用電器的額定電流來選擇電壓表的選擇思路一：根據被測電阻上的最大電壓來選擇思路二：根據電源電動勢來選擇電表的接法電流表和電壓表選定以后，可根據eq\f(RV,Rx)和eq\f(Rx,RA)的大小關系判斷應采用電流表內接法還是外接法關鍵點(二)不同形狀導體電阻率的測量[題點訓練]1．(2023·廣東高考)某興趣小組設計了測量鹽水電導率的實驗。所用器材有：電源E(電動勢恒定，內阻可忽略)；毫安表(量程15mA，內阻可忽略)；電阻R1(阻值500Ω)、R2(阻值500Ω)、R3(阻值600Ω)和R4(阻值200Ω)；開關S1和S2；裝有耐腐蝕電極板和溫度計的有機玻璃樣品池；導線若干。請完成下列實驗操作和計算。(1)電路連接圖(a)為實驗原理圖。在圖(b)的實物圖中，已正確連接了部分電路，只有R4一端的導線還未連接，該導線應接到R3的________(填“左”或“右”)端接線柱。(2)鹽水電導率和溫度的測量①測量并記錄樣品池內壁的長寬高，在樣品池中注滿待測鹽水。②閉合開關S1，________開關S2，毫安表的示數為10.0mA，記錄此時毫安表的示數；計算得到流過樣品池的電流I1為________mA；③________開關S2，毫安表的示數為15.0mA，記錄此時毫安表的示數；計算得到流過樣品池的電流I2為________mA；④斷開開關S1，測量并記錄鹽水的溫度。(3)根據上述數據，計算得到樣品池兩電極板間待測鹽水的電阻為________Ω，進而可求得該溫度時待測鹽水的電導率。2．(2023·遼寧高考)導電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導電的噴涂油漆。現有一根用導電漆制成的截面為正方形的細長樣品(固態(tài))，某同學欲測量其電阻率，設計了如圖(a)所示的電路圖，實驗步驟如下：a．測得樣品截面的邊長a＝0.20cm；b．將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁間左右移動；c．將丙調節(jié)至某位置，測量丙和某探針之間的距離L；d．閉合開關S，調節(jié)電阻箱R的阻值，使電流表示數I＝0.40A，讀出相應的電壓表示數U，斷開開關S；e．改變丙的位置，重復步驟c、d，測量多組L和U，作出U-L圖像如圖(b)所示，得到直線的斜率k。回答下列問題：(1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距離；(2)寫出電阻率的表達式ρ＝______(用k、a、I表示)；(3)根據圖像計算出該樣品的電阻率ρ＝________Ω·m(保留兩位有效數字)。3．某興趣小組測定某種由帶狀卷成圓盤狀的導電物質的電阻率，如圖甲所示。(1)他們先用螺旋測微器測出單層帶的厚度為d，這種物質表面鍍了一層絕緣介質，其厚度不計，用游標卡尺測出帶的寬度L、圓盤內徑D1和外徑D2，其中單層帶厚度d遠小于(D2－D1)。寬度L的讀數如圖乙所示，則寬度L＝__________mm。(2)然后用伏安法測這根帶的電阻，在帶的兩端引出兩個接線柱，先用歐姆表粗測其電阻約為500Ω，再將其接入測量電路。在實驗室里他們找到了以下實驗器材：A．電源E(電動勢為4V，內阻約為0.5Ω)B．電壓表V(量程為15V，內阻約為5000Ω)C．電流表A1(量程為300mA，內阻約為2Ω)D．電流表A2(量程為250mA，內阻為2Ω)E．滑動變阻器R1(總阻值為10Ω)F．滑動變阻器R2(總阻值為100Ω)G．定值電阻R0＝10ΩH．開關和導線若干①要更好地調節(jié)和較為精確地測定其電阻，則以上不必要的器材有________(填器材前面的序號)。②在方框內畫出實驗電路圖并標出所用器材符號。③若測出的電阻為R，則其電阻率為ρ＝________(用d、D1、D2、L、R表示)。[歸納建模]在測量導體的電阻率實驗時，常常會遇到不同形狀的導體，比如薄膜、圓柱體、導電液體等，針對這些特殊形狀的導體要注意電阻定律表達式中的l、S的測量及不同實驗的創(chuàng)新測量方法。作業(yè)評價：請完成配套卷P410課時跟蹤檢測(四十六)第3課時重點實驗——測量電源的電動勢和內阻一、實驗知能/系統(tǒng)歸納一、理清原理與操作原理裝置圖操作要領(1)原理：閉合電路的歐姆定律E＝U＋Ir。(2)電路：滑動變阻器采用限流式接法。(3)連接電路：按實驗電路圖連接好電路。(4)測量與記錄：閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，測量出多組I、U值，填入對應的表格中。(5)畫圖像：畫U-I圖像。二、掌握數據處理方法1．公式法eq\a\vs4\al(解方,程組)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋I1r,E＝U2＋I2r))?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝\f(I1U2－I2U1,I1－I2),r＝\f(U2－U1,I1－I2)))?eq\o(\s\up7(多求幾組，),\s\do5(取平均值))2．圖像法畫出電源的U-I圖像，如圖所示由U＝－rI＋E可知：(1)圖線與縱軸交點為電動勢E；(2)圖線與橫軸交點為短路電流I短＝eq\f(E,r)；(3)圖線的斜率的絕對值表示電源的內阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))。三、注意實驗細節(jié)1．可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯。2．電流不要過大，讀數要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內阻r會明顯增大。3.合理選擇標度：為使圖線分布空間大，如圖所示，縱坐標可以不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，電源內阻應根據r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))確定。四、做好誤差分析偶然誤差(1)電流表、電壓表讀數產生誤差。(2)用圖像法描點、作圖不準確。系統(tǒng)誤差由于電流表的分壓或電壓表的分流存在系統(tǒng)誤差。二、實驗關鍵/重點解讀關鍵點(一)測量電路的選擇及誤差分析[題點訓練]1．(2023·浙江6月選考)在“測量干電池的電動勢和內阻”實驗中(1)部分連線如圖1所示，導線a端應連接到______(選填“A”“B”“C”或“D”)接線柱上。正確連接后，某次測量中電壓表指針位置如圖2所示，其示數為________V。(2)測得的7組數據已標在如圖3所示U-I坐標系上，用作圖法求干電池的電動勢E＝______V和內阻r＝________Ω。(計算結果均保留兩位小數)2．用如圖甲、乙所示的兩種方法測量某電源的電動勢和內阻(約為1Ω)。其中R為滑動變阻器，電流表的內阻約為0.1Ω，電壓表的內阻約為3kΩ。(1)利用圖甲實驗電路測電源的電動勢和內阻，所測得的實際是圖丙中虛線框所示“等效電源”的電動勢E′和內阻r′，若電源的電動勢為E、內阻為r、電流表內阻為RA，則所測得的E′＝________，r′＝__________。(請用E、r、RA表示)(2)某同學利用圖像，分析甲、乙兩種方法由于電表內阻引起的實驗誤差。在選項圖中，實線是根據實驗數據描點作圖得到的U-I圖像，虛線是該電源的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖像(沒有電表內阻影響的理想情況)。在選項圖中，對應圖乙電路分析的U-I圖像是______，并據此分析可得電源電動勢和內阻的真實值E真、r真與測量值E測、r測的大小關系為E真________E測、r真__________r測(填“＞”“＝”或“＜”)。(3)綜合上述分析，為了減小由電表內阻引起的實驗誤差，本實驗應選擇圖中的______(填“甲”或“乙”)。[歸納建模]1．若采用圖甲電路，電壓表的分流作用造成誤差，電壓值越大，電壓表的分流越多，對應的I真與I測的差越大，IV＝eq\f(U,RV)，其U-I圖像如圖乙所示。結論E測<E真，r測<r真等效電源法如圖甲所示，E測＝eq\f(RV,RV＋r)E真<E真，r測＝eq\f(RVr,RV＋r)<r真2．若采用圖丙電路，電流表的分壓作用造成誤差，電流越大，電流表分壓越多，對應U真與U測的差越大，UA＝I·RA，其U-I圖像如圖丁所示。結論E測＝E真，r測>r真等效電源法如圖丙所示，E測＝E真，r測＝r＋RA>r真3．電路選擇：(1)電源內阻一般較小，選圖甲電路誤差較小。(2)當電流表內阻已知時選圖丙電路，此時r＝r測－RA，沒有系統(tǒng)誤差。關鍵點(二)不同實驗方案的圖像分析[題點訓練]1．為了同時測量一電源的電動勢E和內阻r，以及未知電阻的阻值Rx，某同學設計了一電路。實驗室提供的器材如下：待測電源、待測電阻、電阻箱一個、內阻很大的電壓表一只、開關兩個、導線若干。(1)為實現上述目的，請完善圖甲實物圖連接。(2)該同學實驗的主要步驟有：①閉合S1、S2，多次調節(jié)電阻箱阻值，并記錄其阻值及對應的電壓表的示數；②保持S1閉合，斷開S2，多次調節(jié)電阻箱阻值，并記錄其阻值及對應的電壓表的示數；③根據記錄的數據，作出兩條eq\f(1,U)-eq\f(1,R)圖線如圖乙所示。由圖線可得電動勢E＝________，內阻r＝________，Rx＝________。(均用圖乙中的字母a、b、c表示)2．(2023·湖北高考)某實驗小組為測量干電池的電動勢和內阻，設計了如圖(a)所示電路，所用器材如下：電壓表(量程0～3V，內阻很大)；電流表(量程0～0.6A)；電阻箱(阻值0～9999Ω)；干電池一節(jié)、開關一個和導線若干。(1)根據圖(a)，完成圖(b)中的實物圖連線。(2)調節(jié)電阻箱到最大阻值，閉合開關。逐次改變電阻箱的電阻，記錄其阻值R、相應的電流表示數I和電壓表示數U。根據記錄數據作出的U-I圖像如圖(c)所示，則干電池的電動勢為________V(保留3位有效數字)、內阻為________Ω(保留2位有效數字)。(3)該小組根據記錄數據進一步探究，作出eq\f(1,I)-R圖像如圖(d)所示。利用圖(d)中圖像的縱軸截距，結合(2)問得到的電動勢與內阻，還可以求出電流表內阻為__________Ω(保留2位有效數字)。(4)由于電壓表內阻不是無窮大，本實驗干電池內阻的測量值__________(填“偏大”或“偏小”)。[歸納建模]不同實驗方案的圖像分析及誤差分析1．安阻法(1)由E＝I(R＋r)可得①eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)，可作eq\f(1,I)-R圖像(如圖甲)eq\f(1,I)-R圖像的斜率k＝eq\f(1,E)，縱軸截距為eq\f(r,E)。②R＝E·eq\f(1,I)－r，可作R-eq\f(1,I)圖像(如圖乙)R-eq\f(1,I)圖像的斜率k＝E，縱軸截距為－r。(2)誤差分析誤差來源電流表有電阻，導致內阻測量不準確結論E測＝E真，r測＞r真(r測＝r真＋rA)2．伏阻法(1)由E＝U＋eq\f(U,R)r得：eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r,E)·eq\f(1,R)。故eq\f(1,U)-eq\f(1,R)圖像的斜率k＝eq\f(r,E)，縱軸截距為eq\f(1,E)，如圖所示。(2)誤差分析誤差來源電壓表有內阻，干路電流表達式不準確，導致電動勢測量不準確結論E測＜E真，r測＜r真作業(yè)評價：請完成配套卷P411課時跟蹤檢測(四十七)第4課時重點實驗——用多用電表測量電學中的物理量一、實驗知能/系統(tǒng)歸納一、理清原理與操作原理裝置圖操作要領(1)原理：閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r＋Rg＋Rx)(2)機械調零：調節(jié)指針定位螺絲(3)測量定值電阻：先機械調零后歐姆調零；每換一擋重新歐姆調零(4)測量小燈泡的電壓或電流：選擇開關置于直流電壓擋或直流電流擋二、掌握數據處理方法1．測電阻時，電阻值等于指針的示數與倍率的乘積。記錄電阻讀數時一般用科學記數法表示。2．測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數時應估讀到最小刻度的下一位；若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數時只讀到與最小刻度位數相同即可。三、注意實驗細節(jié)1．使用前要機械調零。2．兩表筆在使用時，電流總是“紅入”“黑出”。3．測電阻時(1)指針指在中值附近較準，否則換擋。(2)每換一擋必須重新歐姆調零。(3)讀出示數要乘以倍率。4．使用完畢，選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應取出電池。四、做好誤差分析偶然誤差(1)估讀時易帶來誤差(2)表頭指針偏轉過大或過小都會使誤差增大系統(tǒng)誤差(1)電池用舊后，電動勢會減小，內阻會變大，致使電阻測量值偏大，要及時更換電池(2)測電流、電壓時，由于電表內阻的影響，測得的電流、電壓值均小于真實值二、實驗關鍵/重點解讀多用電表本身是一個測量儀器，可以用于多類數據的測量，而且在日常生活和生產中應用廣泛?？疾槎嘤秒姳恚坏芸疾閷W生的實驗基本技能，也能考查學生的實驗探究能力，該實驗操作常常與其他實驗交匯考查。關鍵點(一)歐姆表的原理電路圖I與Rx的對應關系相當于待測電阻Rx＝0，調節(jié)R使I＝Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R)，即表頭滿偏(RΩ＝Rg＋r＋R)相當于待測電阻Rx＝∞，此時I＝0，指針不偏轉待測電阻為Rx，則電流I＝eq\f(E,Rg＋r＋R＋Rx)，指針指到某確定位置刻度特點表頭電流滿偏Ig處，對應歐姆表零刻度(右側)表頭電流I＝0處，對應歐姆表∞刻度(左側)表頭電流I與電阻Rx一一對應，但不是線性關系，表盤刻度不均勻注意：(1)黑表筆與電源的正極連接，紅表筆與電源的負極連接，電流方向為“紅進黑出”。(2)當歐姆表指針指在中央時eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,RΩ＋R中)，知中值電阻R中＝RΩ。[題點訓練]1.某校物理興趣小組利用所學知識自制了一個歐姆表，其內部結構如圖所示，已知所用毫安表的滿偏電流為100mA、內阻為Rg＝4.5Ω，電源的電動勢E＝2V、內阻r＝0.5Ω，a、b是兩個倍率擋，開關S接a為“×10”，接b為“×1”，R1是固定電阻，R2是調零電阻，P、Q是兩只表筆。(1)表筆P是______(選填“紅”或“黑”)表筆；(2)某次測量時，將開關S接a處，將紅、黑表筆短接進行歐姆調零，此時應調節(jié)R2＝______Ω，使指針指在“100mA”處；(3)固定電阻R1＝______Ω；(4)某次測量電阻時，將開關S接b處，完成歐姆調零后，在紅、黑表筆間接入待測電阻時，毫安表指針指在“40mA”處，則所測的電阻Rx＝______Ω。2．(2024·合肥高三質檢)如圖甲為物理興趣小組設計的多用電表的電路原理圖。他們選用內阻Rg＝100Ω、滿偏電流Ig＝10mA的電流表、標識不清的電源、定值電阻、導線、滑動變阻器等組裝了多用電表。該多用電表表盤如圖乙所示，下排刻度均勻，上排刻度線對應數值還沒有及時標出。(1)若R2＝200Ω，當選擇開關接“3”時電壓擋的量程為________V。(2)該興趣小組在實驗室找到了一個電阻箱，利用組裝好的多用電表設計了如下從“校”到“測”的實驗：①將選擇開關接“2”，紅黑表筆短接，調節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏；②將多用電表紅黑表筆與電阻箱相連，調節(jié)電阻箱使多用電表指針指在電表刻度盤中央C處，此時電阻箱如圖丙所示，則C處刻度線的標注值應為________Ω，多用電表內部電源的電動勢E＝________V。③用待測電阻Rx代替電阻箱接入兩表筆之間，表盤指針指在圖乙所示位置，則計算可知待測電阻約為Rx＝________Ω。(結果保留三位有效數字)④小組成員拿來一個電壓表，將兩表筆分別觸碰電壓表的兩接線柱，其中________表筆(填“紅”或“黑”)接電壓表的正接線柱，該電壓表示數為12.0V，可以推知該電壓表的內阻為________Ω。關鍵點(二)多用電表不同擋位的靈活應用1．應用多用電表檢測二極管將多用電表的選擇開關撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當黑表筆接“正”極，紅表筆接“負”極時，電阻示數較小，反之電阻示數很大，由此可判斷出二極管的正、負極。2．多用電表檢測電路故障的方法電流擋檢測將多用電表串聯在電路中，若示數為零，說明與電流表串聯的部分電路斷路電壓擋檢測將多用電表與部分電路并聯：①若示數為零，由于有多種可能原因，故無法做出具體判斷；②若示數等于電動勢，說明該部分電路中有斷路處，進一步縮小并聯范圍可以找出斷路的位置歐姆擋檢測將各元件與電源斷開，然后接到紅、黑表筆間：①若電阻無窮大說明此元件斷路；②若電阻為零說明此元件短路3．探究黑箱內的電學元件判斷目的應用擋位現象電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時示數相同二極管歐姆擋正接時示數很小，反接時示數很大電容器歐姆擋指針先指“0”后逐漸增大到“∞”電感線圈歐姆擋示數由“∞”逐漸減小到某一較小固定示數[題點訓練]1．指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器。(1)多用電表未接入電路時，指針如圖1所示，需要調節(jié)部件________(選填“A”“B”或“C”)，使指針停在電流擋“0”刻度線位置。(2)調節(jié)好后，將選擇開關撥至“50V”直流電壓擋測量電壓，指針如圖2所示，則讀數為________V。(3)下列四幅圖選擇開關均已旋轉到合適擋位，下列操作正確的是________。A．甲圖是用多用電表直流電壓擋測量小燈泡兩端的電壓B．乙圖是用多用電表直流電流擋測量電路中的電流C．丙圖是用多用電表歐姆擋測量小燈泡的電阻D．丁圖是用多用電表歐姆擋測量二極管的反向電阻2．(2024·合肥調研)(1)某同學學習了“練習使用多用電表”后對歐姆擋的換擋很感興趣，想知道具體原因，通過與老師的交流知道有可能是通過改變電源電動勢或改變電流表量程來換擋。于是來到學校實驗室找到一多用電表和一量程為3V的電壓表做實驗。他首先將多用電表擋位調到歐姆“×100”擋，再將紅表筆和黑表筆短接，進行________；然后將多用電表的紅表筆和電壓表的________(填“＋”或“－”)接線柱相連，黑表筆與另一接線柱相連；兩表的示數如圖甲、乙所示，則圖甲示數為________Ω，圖乙示數為________V；若已知多用電表歐姆擋表盤中央刻度值為“15”，則歐姆“×100”擋內電池電動勢為________V。(2)該同學在完成了所有歐姆擋各擋位電動勢測量后想再練習使用多用電表檢查故障，一電路圖如圖丙所示，他將選擇開關旋至直流電壓擋，將紅表筆固定在e接線柱，再將黑表筆依次接d、c、b、a、h接線柱，對應的多用電表的示數分別為0、0、10V、10V、10V。由此可以判斷電路發(fā)生的故障是_______________________________________________。3．如圖甲所示為某黑箱面板上的三個接線柱，黑箱里可能有直流電源、電阻、二極管、電容器等元件，但任意兩個接線柱間最多只連接有一個元件。(1)某同學要用多用電表探測黑箱，探測的第一步應該是__________。A．用多用電表的歐姆擋測量任意兩接線柱間的電阻B．用多用電表的電壓擋測量任意兩接線柱間的輸出電壓C．用多用電表的電流擋測量任意兩接線柱間的輸出電流(2)探測結果表明，黑箱里沒有電源，并測得任意兩個接線柱間的電阻如下表所示：紅表筆ABACBC黑表筆BACACB測得阻值/Ω20020011.2k27011k70由此可以判斷，黑箱里的元件一定有________，用電路元件符號在圖甲所示線框內畫出黑箱中的電路連接。(3)多用電表的表盤如圖乙所示，在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從________(填“A”或“C”)接線柱流進黑箱；為了使這時測量電阻讀數盡可能減小誤差，測電阻的擋位選擇的應是______(填“×1k”“×100”或“×10”)。作業(yè)評價：請完成配套卷P413課時跟蹤檢測(四十八)第5課時創(chuàng)新思維——測量電阻常用的5種方法電阻的測量問題歷來是高考的熱點，伏安法是測量電阻的最基本方法，在一定的實驗條件下，由伏安法又衍生出了一些測量電阻的其他方法：伏伏法、安安法、半偏法、等效替代法、電橋法等。方法(一)伏伏法測電阻伏伏法又稱電壓表差值法，是利用兩個電壓表的組合測量電壓表的內阻或其他電阻的方法。常見電路如圖甲、乙所示。(1)條件：電壓表V2的量程必須大于電壓表V1的量程且能搭配使用。(2)技巧：已知內阻值的電壓表可當作電流表使用。在缺少合適的電流表的情況下，常用電壓表代替電流表使用，這是設計電路中的常用技巧，也是高考的熱點之一。(3)原理：①圖甲中，電壓表V1、V2的讀數分別為U1、U2，根據電路知識有U2＝U1＋eq\f(U1,r1)R0，則如果R0已知，可求出電壓表V1的內阻r1＝eq\f(U1,U2－U1)R0；如果r1已知，可以求出R0＝eq\f(U2－U1,U1)r1。②圖乙中，如果電壓表V1的內阻r1、電阻R0已知，電壓表V1、V2的讀數分別為U1、U2，根據電路知識可知流過被測電阻Rx的電流為I＝eq\f(U1,r1)＋eq\f(U1,R0)＝eq\f(U1R0＋r1,R0r1)，則被測電阻為Rx＝eq\f(U2－U1,I)＝eq\f(U2－U1R0r1,U1R0＋r1)。同理，如果R0、Rx為已知，可以由上面的關系求出電壓表V1的內阻r1。[例1]用以下器材可測量電阻Rx的阻值。待測電阻Rx：阻值約為600Ω；電源E：電動勢約為6.0V，內阻可忽略不計；電壓表V1：量程500mV，內阻r1＝1000Ω；電壓表V2：量程6V，內阻r2約為10kΩ；電流表A：量程0.6A，內阻r3約為1Ω；定值電阻R0：R0＝60Ω；滑動變阻器R：最大阻值為150Ω；單刀單擲開關S一個，導線若干。(1)測量中要求兩只電表的讀數都不小于其量程的eq\f(1,3)，并能測量多組數據，請在虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖。(2)若選擇測量數據中的一組來計算Rx，則由已知量和測量物理量計算Rx的表達式為Rx＝______，式中各符號的意義是________________________________________________________________________________________________________________________________。聽課隨筆：方法(二)安安法測電阻安安法又稱電流表差值法，是利用兩個電流表的組合測量電流表的內阻或其他電阻的方法。常見電路如圖甲、乙所示。(1)條件：電流表A2的量程必須大于電流表A1的量程且能搭配使用。(2)技巧：已知內阻值的電流表可當作電壓表使用。在缺少合適的電壓表的情況下，常用電流表代替電壓表使用，這是設計電路中的常用技巧，也是高考的熱點之一。(3)原理：電流表A1、A2的讀數分別為I1、I2，電流表A1的內阻為r1。則：①圖甲中，根據電路知識有I1(r1＋R0)＝(I2－I1)Rx，則如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出電流表A1的內阻r1。②圖乙中，根據電路知識有I1(r1＋Rx)＝(I2－I1)R0，則如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出電流表A1的內阻r1。[例2](2022·全國甲卷)某同學要測量微安表內阻，可利用實驗器材有：電源E(電動勢1.5V，內阻很小)，電流表A(量程10mA，內阻約10Ω)，微安表G(量程100μA，內阻Rg待測，約1kΩ)，滑動變阻器R(最大阻值10Ω)，定值電阻R0(阻值10Ω)，開關S，導線若干。(1)將圖中所示的器材符號連線，畫出實驗電路原理圖；(2)某次測量中，微安表的示數為90.0μA，電流表的示數為9.00mA，由此計算出微安表內阻Rg＝________Ω。規(guī)范答題：方法(三)半偏法測電表內阻半偏法測電表內阻可以分為兩種情況：利用半偏法測量電流表或電壓表內阻時，先不連接電阻箱或將電阻箱阻值調為零，將電流表或電壓表的指針調至滿偏，然后再并聯或串聯上電阻箱，調節(jié)電阻箱的阻值，使電表示數為滿偏刻度的一半，則認為電阻箱的阻值與待測的電流表或電壓表內阻相等。項目電流表半偏法電壓表半偏法實驗電路圖實驗步驟(1)按如圖所示連接實驗電路(2)斷開S2，閉合S1，調節(jié)R1，使電流表滿偏(3)保持R1不變，閉合S2，調節(jié)R2，使電流表半偏，然后讀出R2的值，則RA＝R2(1)按如圖所示連接實驗電路(2)將R2的值調為零，閉合S，調節(jié)R1的滑片，使電壓表滿偏(3)保持R1的滑片不動，調節(jié)R2，使電壓表半偏，然后讀出R2的值，則RV＝R2實驗條件R1?RAR1?RV測量結果RA測＝R2<RARV測＝R2>RV誤差分析當閉合S2時，總電阻減小，總電流增大，大于原電流表的滿偏電流，所以當電流表半偏時，流經R2的電流比電流表所在支路的電流大，R2的電阻比電流表的電阻小，從而造成RA的測量值偏小當R2的值由零逐漸增大時，R2與電壓表兩端的電壓也將逐漸增大，因此電壓表讀數等于eq\f(1,2)Um時，R2兩端的電壓將大于eq\f(1,2)Um，使R2>RV，從而造成RV的測量值偏大[例3·電流表半偏法](2023·海南高考)用如圖甲所示的電路測量一個量程為100μA、內阻約為2000Ω的微安表頭的內阻，所用電源的電動勢約為12V，有兩個電阻箱可選，R1(0～9999.9Ω)，R2(0～99999.9Ω)。(1)RM應選________，RN應選________。(2)根據電路圖甲，請把實物圖乙連線補充完整。(3)下列操作順序合理排列是________。①將變阻器滑動頭P移至最左端，將RN調至最大值；②閉合開關S2，調節(jié)RM，使微安表半偏，并讀出RM的阻值；③斷開S2，閉合S1，調節(jié)滑動頭P至某位置再調節(jié)RN使表頭滿偏；④斷開S1、S2，拆除導線，整理好器材(4)如圖丙是RM調節(jié)后的面板，則待測表頭的內阻為______，該測量值______(填“大于”“小于”“等于”)真實值。(5)將該微安表改裝成量程為2V的電壓表后，某次測量指針指在圖丁所示位置，則待測電壓為_________V(保留3位有效數字)。(6)某次半偏法測量表頭內阻的實驗中，S2斷開，電表滿偏時讀出RN的值，在滑動頭P不變的情況下，S2閉合后調節(jié)電阻箱RM，使電表半偏時讀出RM，若認為OP間電壓不變，則微安表內阻為________(用RM、RN表示)。聽課隨筆：[例4·電壓表半偏法]某同學為測量電壓表的內阻，實驗室僅提供了以下器材：A．待測電壓表(量程為3V，內阻約為30kΩ)B．電源E1(電動勢為6.0V，內阻不能忽略)C．電源E2(電動勢為3.0V，內阻不能忽略)D．滑動變阻器R1(最大阻值為10kΩ)E．滑動變阻器R2(最大阻值為10Ω)F．電阻箱R′(滿足實驗要求)G．開關，導線若干該同學利用上述器材連接了如圖電路后，進行了下述操作：①先將滑動變阻器R的滑片調到最左端，電阻箱R′的阻值調為零；②閉合開關，調節(jié)滑動變阻器R的滑片，使電壓表指針滿偏；③保持滑動變阻器R的滑片不動，調節(jié)電阻箱R′，使電壓表指針偏轉到滿刻度的一半，讀出電阻箱R′的讀數為29kΩ。(1)電源應選用______，滑動變阻器選用______。(填寫對應序號)(2)在實線框中畫出電路圖。(3)待測電壓表內阻為______，測量值________真實值(填“大于”“等于”或“小于”)。聽課隨筆：方法(四)等效替代法等效替代法有如下兩種情況：測量某電阻(或電表的內阻)時，用電阻箱替換待測電阻，若二者對電路所起的作用相同(如電流或電壓相等)，則電阻箱與待測電阻是等效的。故電阻箱的讀數即為待測電阻的阻值。項目電流等效替代電壓等效替代實驗電路圖實驗步驟(1)按如圖電路圖連接好電路，并將電阻箱R0的阻值調至最大，滑動變阻器的滑片P置于a端(2)閉合S1、S2，調節(jié)滑片P，使電流表指針指在適當的位置，記下此時電流表的示數為I(3)斷開S2，再閉合S3，保持滑動變阻器滑片P位置不變，調節(jié)電阻箱，使電流表的示數仍為I(4)此時電阻箱接入電路的阻值R0與未知電阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0(1)按如圖電路圖連接好電路，并將電阻箱R0的阻值調至最大，滑動變阻器的滑片P置于a端(2)閉合S1、S2，調節(jié)滑片P，使電壓表指針指在適當的位置，記下此時電壓表的示數為U(3)斷開S2，再閉合S3，保持滑動變阻器滑片P位置不變，調節(jié)電阻箱使電壓表的示數仍為U(4)此時電阻箱接入電路的阻值R0與未知電阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0[例5·電流等效替代]電流表A1的量程為0～200μA、內阻約為500Ω，現要測量其內阻，除若干開關、導線之外還有器材如下：電流表A2：與A1規(guī)格相同；滑動變阻器R1：阻值0～20Ω；電阻箱R2：阻值0～9999Ω；保護電阻R3：阻值約為3kΩ；電源：電動勢E約為1.5V、內阻r約為2Ω。(1)如圖所示，某同學想用等效替代法測量電流表內阻，設計了部分測量電路，在此基礎上請將滑動變阻器接入電路中，使實驗可以完成。(2)電路補充完整后，請完善以下測量電流表A1內阻的實驗步驟。a．先將滑動變阻器R1的滑片移到使電路安全的位置，再把電阻箱R2的阻值調到__________(選填“最大”或“最小”)。b．閉合開關S1、S，調節(jié)滑動變阻器R1，使兩電流表的指針在滿偏附近，記錄電流表A2的示數I。c．斷開S1，保持S閉合、R1不變，再閉合S2，調節(jié)R2，使電流表A2的示數________，讀出此時電阻箱的阻值R0，則電流表A1的內阻r＝________。聽課隨筆：[例6·電壓等效替代]為了測量一電壓表V的內阻，某同學設計了如圖甲所示的電路，其中V0是標準電壓表，R0和R分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關和單刀單擲開關，E是電源。(1)用筆畫線代替導線，根據如圖甲所示的實驗原理圖將如圖乙所示的實物圖連接完整。(2)實驗步驟如下：①將S撥向接點1，接通S1，調節(jié)__________，使標準電壓表V0指針偏轉到適當位置，記下此時______的讀數U；(填寫器材代號)②然后將S撥向接點2，保持R0不變，調節(jié)______(填寫器材代號)，使________________________，記下此時R的讀數；③多次重復上述過程，計算R讀數的________，即為待測電壓表內阻的測量值。(3)實驗測得電壓表的阻值可能與真實值之間存在誤差，除偶然誤差因素外，還有哪些可能的原因，請寫出其中一種可能的原因：________________________________________________________________________________________________________________。聽課隨筆：方法(五)電橋法測電阻電橋法是測量電阻的一種特殊方法，其測量原理電路如圖所示，實驗中調節(jié)電阻箱R3，當A、B兩點的電勢相等時，IG＝0，R1和R3兩端的電壓相等，設為U1；同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設為U2。根據歐姆定律有eq\f(U1,R1)＝eq\f(U2,R2)，eq\f(U1,R3)＝eq\f(U2,Rx)，由以上兩式解得R1Rx＝R2R3或者eq\f(R1,R2)＝eq\f(R3,Rx)，這就是電橋平衡的條件。如果R1、R2、R3已知，由該平衡條件可求出被測電阻Rx的阻值。[例7](2023·湖南高考)某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設計了一個測量微小壓力的裝置，其電路如圖(a)所示，R1、R2、R3為電阻箱，RF為半導體薄膜壓力傳感器，C、D間連接電壓傳感器(內阻無窮大)。(1)先用歐姆表“×100”擋粗測RF的阻值，示數如圖(b)所示，對應的讀數是________Ω；(2)適當調節(jié)R1、R2、R3，使電壓傳感器示數為0，此時，RF的阻值為________(用R1、R2、R3表示)；(3)依次將0.5g的標準砝碼加載到壓力傳感器上(壓力傳感器上所受壓力大小等于砝碼重力大小)，讀出電壓傳感器示數U，所測數據如下表所示：次數123456砝碼質量m/g0.00.51.01.52.02.5電壓U/mV057115168220280根據表中數據在圖(c)上描點，繪制U-m關系圖線；(4)完成前面三步的實驗工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用。在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F0，電壓傳感器示數為200mV，則F0大小是________N(重力加速度取9.8m/s2，保留2位有效數字)；(5)若在步驟(4)中換用非理想毫伏表測量C、D間電壓，在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F1，此時非理想毫伏表讀數為200mV，則F1______F0(填“>”“＝”或“<”)。聽課隨筆：第6課時創(chuàng)新思維——定值電阻的妙用定值電阻在電學實驗中起到非常重要的作用，在高考實驗題中經常出現。定值電阻可以保護電路，當遇到電壓或電流與工作電路所需不同的時候，將定值電阻串聯到電路中可以分壓，并聯到電路中可以分流，從而保證工作電路部分正常；定值電阻與電壓表(或電流表)結合可以充當電流表(或電壓表)測量某些用電器的電流(或電壓)。妙用(一)放大(或保護)作用1．電表改裝中表頭或低量程電流表串聯一個電阻，可改裝成一個電壓表，其中定值電阻分擔了多余的電壓，放大了電表的量程，同時對電表起保護作用。2．電表改裝中表頭或低量程電壓表并聯一個電阻，可改裝成一個電流表。其中定值電阻分擔多余的電流，放大了電表的量程，保護表頭。3．定值電阻與測量對象串聯。[例1]某新能源汽車的電池放在底盤的上面，幾百節(jié)可充電電池通過串聯和并聯連接后，電壓可高達450V至500V。現從中選取一節(jié)電池(電動勢約為6V，內阻約為2Ω)，測量該電池電動勢和內阻，實驗器材除待測電池外有：①電流表A(量程為300mA，內阻RA＝2Ω)②電壓表V1(量程為3.0V，內阻RV1＝3kΩ)③電壓表V2(量程為15V，內阻RV2＝10kΩ)④定值電阻R(阻值R＝3kΩ)⑤滑動變阻器R1(最大阻值R1＝3kΩ)⑥滑動變阻器R2(最大阻值R2＝30Ω)開關S，導線若干。(1)甲同學設計的實驗電路如圖1所示，請至少指出該電路器材選用的兩個不妥之處：①_________________________________________________________________