2020屆高考物理總復(fù)習(xí)第十一單元電學(xué)實(shí)驗(yàn)教師用書(shū).docx

電學(xué)實(shí)驗(yàn)縱觀(guān)近年的高考電學(xué)試題,不難發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)、器材選擇、實(shí)物連接、數(shù)據(jù)處理仍然是電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題考查中的重點(diǎn),在電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中我們只有立足于考綱規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等方面進(jìn)行認(rèn)真的研究,必要的拓展、延伸,扎扎實(shí)實(shí)地搞好復(fù)習(xí)工作;尤其需要重視對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)電路選擇的復(fù)習(xí),重視對(duì)分壓式電路和實(shí)物連線(xiàn)的復(fù)習(xí),才能以不變應(yīng)萬(wàn)變,在實(shí)驗(yàn)題中取得好的分?jǐn)?shù)。預(yù)測(cè)2020年高考對(duì)本專(zhuān)題內(nèi)容的考查,將從機(jī)械記憶轉(zhuǎn)向分析理解實(shí)驗(yàn),注重對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考查。電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考實(shí)驗(yàn)考查的熱點(diǎn),而設(shè)計(jì)類(lèi)電學(xué)實(shí)驗(yàn)以其靈活多變、易于發(fā)散、有利于對(duì)實(shí)驗(yàn)綜合能力考查等特點(diǎn),更成為熱點(diǎn)中的焦點(diǎn)。所謂設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),是指在考生掌握基本實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用基本測(cè)量?jī)x器自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)命題的考查內(nèi)容,涉及對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的再認(rèn)識(shí)和加工,實(shí)驗(yàn)方案的確定(包括實(shí)驗(yàn)器材的選擇和遷移運(yùn)用,實(shí)驗(yàn)步驟的安排,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法,誤差的分析及對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和評(píng)價(jià),等等)。實(shí)驗(yàn)1測(cè)定金屬的電阻率1實(shí)驗(yàn)原理把金屬絲接入如圖所示的電路中,用“伏安法”測(cè)量其電阻R=UI;用毫米刻度尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度l;用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d,計(jì)算出其橫截面積S;根據(jù)電阻定律R=lS得金屬絲的電阻率=RSl=d2U4Il。2實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)直徑測(cè)定:用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,求出其平均值d,計(jì)算出金屬絲的橫截面積S=d24。(2)電路連接:按如圖所示的電路原理圖連接,用伏安法測(cè)電阻。(3)長(zhǎng)度測(cè)量:用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度,反復(fù)測(cè)量3次,求出其平均值l。(4)U、I測(cè)量:把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后,閉合開(kāi)關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,記入表格內(nèi),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。(5)拆去實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。4數(shù)據(jù)處理(1)在求R的平均值時(shí)可用兩種方法用R=UI分別算出各次的數(shù)值,再取平均值。用U-I圖線(xiàn)的斜率求出。(2)計(jì)算電阻率將記錄的數(shù)據(jù)R、l、d的值代入電阻率計(jì)算式=RSl=d2U4lI。5誤差分析(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得,直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一。(2)采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí),由于采用的是電流表外接法,測(cè)量值小于真實(shí)值,使電阻率的測(cè)量值偏小。(3)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差。(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會(huì)使金屬絲的電阻率變大,造成測(cè)量誤差。6注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小,因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法。(2)實(shí)驗(yàn)連線(xiàn)時(shí),應(yīng)先從電源的正極出發(fā),依次將電源、開(kāi)關(guān)、電流表、待測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成主干線(xiàn)路(閉合電路),然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)的兩端。(3)測(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度,是指測(cè)量待測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度,即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)金屬絲長(zhǎng)度,測(cè)量時(shí)應(yīng)將待測(cè)金屬絲拉直,反復(fù)測(cè)量三次,求其平均值。(4)測(cè)待測(cè)金屬絲直徑時(shí)一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量,求其平均值。(5)閉合開(kāi)關(guān)S之前,一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。(6)在用伏安法測(cè)電阻時(shí),通過(guò)待測(cè)金屬絲的電流I不宜過(guò)大(電流表用00.6 A量程),通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以免金屬絲的溫度明顯升高,造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大。(7)求R的平均值時(shí)可用兩種方法:第一種是用R=UI算出各次的測(cè)量值,再取平均值;第二種是用圖象(U-I圖線(xiàn))來(lái)求出。若采用圖象法,在描點(diǎn)時(shí),要使各點(diǎn)間的距離適當(dāng)拉大一些,連線(xiàn)時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè),個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。1.1 (2018陜西西安12月月考)在“決定導(dǎo)線(xiàn)電阻的因素”的實(shí)驗(yàn)中測(cè)定金屬的電阻率,若待測(cè)金屬絲的電阻約為5 ,要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,提供以下器材:A.電池組(3 V,內(nèi)阻為1 )B.電流表(03 A,內(nèi)阻為0.0125 )C.電流表(00.6 A,內(nèi)阻為0.125 )D.電壓表(03 V,內(nèi)阻為4 k)E.電壓表(015 V,內(nèi)阻為15 k)F.滑動(dòng)變阻器(020 ,允許通過(guò)的最大電流為1 A)G.滑動(dòng)變阻器(02000 ,允許通過(guò)的最大電流為0.3 A)H.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)從上述器材中選用(選填儀器前的字母代號(hào))。(2)測(cè)電阻時(shí),電流表、電壓表、待測(cè)金屬絲Rx在組成測(cè)量電路時(shí),應(yīng)采用電流表(選填“外”或“內(nèi)”)接法,待測(cè)金屬絲電阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏(選填“大”或“小”)。(3)若用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖所示,則讀數(shù)為mm。(4)若用L表示金屬絲的長(zhǎng)度,d表示直徑,測(cè)得電阻為R,請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算金屬絲電阻率的表達(dá)式為=?！窘馕觥?1)電池組電壓是3 V,流過(guò)金屬絲的最大電流Im=Er+Rx=0.5 A,故電流表選C,電壓表選D;滑動(dòng)變阻器選總阻值小的,便于調(diào)節(jié),故選F;另外要選導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)。(2)因?yàn)镽xRA=40,RVRx=800,故電流表選擇外接法,外接法測(cè)量值偏小。(3)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知,直徑d=0.5 mm+40.00.01 mm=0.900 mm。(4)由于R=LS=4Ld2,解得=Rd24L?！敬鸢浮?1)ACDFH(2)外小(3)0.900(4)Rd24L1.2 (2018湖北武漢六校聯(lián)考)為了測(cè)量一根長(zhǎng)約為3 cm,電阻約為100 ,橫截面為圓形,粗細(xì)均勻的導(dǎo)電材料的電阻率,所用器材如下:直流電源E,電動(dòng)勢(shì)為8.0 V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);電流表,量程為025 mA,內(nèi)阻r1=100 ;電流表,量程為0150 mA,內(nèi)阻r2=20 ;定值電阻R0,阻值為10 ;滑動(dòng)變阻器R,最大阻值為10 ;開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得該材料的長(zhǎng)度如圖甲所示,則長(zhǎng)度L=mm;用螺旋測(cè)微器測(cè)得該材料的直徑如圖乙所示,則直徑D=mm。(2)為了在測(cè)量中盡量減小誤差,并測(cè)多組數(shù)據(jù),現(xiàn)給出測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路圖丙,請(qǐng)據(jù)此電路圖將圖丁中的實(shí)驗(yàn)器材連接起來(lái)。(3)若某次測(cè)量中電流表的示數(shù)為I1,電流表的示數(shù)為I2,則由已知量和測(cè)量量計(jì)算電阻率的表達(dá)式為=。(用題目中字母表示即可)【解析】(1)材料的長(zhǎng)度L=3 cm+70.05 mm=30.35 mm,材料的直徑D=3 mm+20.50.01 mm=3.205 mm。(2)如圖戊所示。(3)由歐姆定律可得Rx=I2(R0+r2)I1-r1由電阻定律可得Rx=LS=4LD2聯(lián)立可解得=D24I1LI2(R0+r2)-I1r1。【答案】(1)30.353.205(2)如圖戊所示戊(3)D24I1LI2(R0+r2)-I1r1實(shí)驗(yàn)2測(cè)繪小電珠的伏安特性曲線(xiàn)1實(shí)驗(yàn)原理(1)測(cè)多組小電珠的U、I的值,并繪出I-U圖象。(2)圖線(xiàn)的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系。2實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源(4 V6 V直流)或電池組、小電珠(3.8 V0.3 A)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、坐標(biāo)紙、導(dǎo)線(xiàn)若干。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)確定電流表、電壓表的量程,采用電流表外接法,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端,接線(xiàn)經(jīng)檢查無(wú)誤后,閉合開(kāi)關(guān)S。(3)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,測(cè)出14組左右不同的電壓值U和電流值I,并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。U/V00.20.40.60.81.01.2I/AU/V1.62.02.42.83.23.64.0I/A(4)拆除電路,整理儀器。4數(shù)據(jù)處理(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸,以I為縱軸,建立坐標(biāo)系。(2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中,以使所描圖線(xiàn)充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜)。(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái),就得到小電珠的伏安特性曲線(xiàn)。5誤差分析(1)由于電壓表、電流表不是理想電表,電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差。(2)電流表、電壓表的讀數(shù)帶來(lái)誤差。(3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)的誤差。6注意事項(xiàng)(1)電路的連接方式電流表應(yīng)采用外接法:小電珠(3.8 V0.3 A)的電阻很小,與00.6 A的電流表串聯(lián)時(shí),電流表的分壓影響很大?；瑒?dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法:目的是使小電珠兩端的電壓能從零開(kāi)始連續(xù)變化。(2)閉合開(kāi)關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到使小電珠分得電壓為零的一端,使開(kāi)關(guān)閉合時(shí)小電珠的電壓從零開(kāi)始變化,同時(shí)也是為了防止開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)因小電珠兩端電壓過(guò)大而燒壞燈絲。(3)I-U圖線(xiàn)在U0=1.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲,故在U=1.0 V左右繪點(diǎn)要密,以防出現(xiàn)較大誤差。(4)當(dāng)小電珠的電壓接近額定值時(shí)要緩慢增加,到額定值記錄I后馬上斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。(5)誤差較大的點(diǎn)舍去,I-U圖線(xiàn)應(yīng)是平滑曲線(xiàn)而非折線(xiàn)。2.1 (2018湖北武漢第一次模擬)要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3 V0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線(xiàn),小燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V,并便于操作。已選用的器材有:電池組(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V,內(nèi)阻約為1 );電流表(量程為0250 mA,內(nèi)阻約為5 );電壓表(量程為03 V,內(nèi)阻約為3 k);開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的(填字母代號(hào))。A.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為20 ,額定電流為1 A)B.滑動(dòng)變阻器(最大阻值為1750 ,額定電流為0.3 A)(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列四個(gè)電路圖中的(填字母代號(hào))。(3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)如圖甲所示。如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,內(nèi)阻為5 的電源兩端,小燈泡消耗的功率是W。【解析】(1)測(cè)繪小電珠的伏安特性曲線(xiàn),要求能較大范圍地測(cè)量數(shù)據(jù),所以控制電路部分應(yīng)用分壓式接法,滑動(dòng)變阻器應(yīng)用最大阻值小、額定電流大的,故選A。(2)電珠的電阻R=U2P=15 ,額定電流I=PU=0.2 A,由R=15 RARV=15000 ,依據(jù)“大內(nèi)小外”的原則,可知電流表應(yīng)采用外接法,B項(xiàng)正確。(3)在小電珠的I-U圖象上作出電源的I-U圖線(xiàn),如圖乙所示,交點(diǎn)坐標(biāo)為這個(gè)電源給這個(gè)小電珠供電時(shí)的電壓和電流,此時(shí)P電珠=IU=0.101.0 W=0.1 W。乙【答案】(1)A(2)B(3)0.12.2 (2018四川成都仿真模擬)在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中,除小燈泡L“3.8 V0.3 A”外,可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器如下:A.電壓表:量程03 V,內(nèi)阻約為6 kB.電流表:量程04 mA,內(nèi)阻為100 C.電流表:量程0300 mA,內(nèi)阻約為5 D.滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值為10 ,額定電流為1.0 AE.滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值為5 ,額定電流為0.5 AF.定值電阻R3:阻值為2 kG.定值電阻R4:阻值為900 H.直流電源E:電動(dòng)勢(shì)約為6 V,內(nèi)阻約為0.5 I.開(kāi)關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干(1)先將(選填元件前的序號(hào)字母)與(選填元件前的序號(hào)字母)電阻(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),將其改為量程為4 V的電壓表。(2)在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖(改裝后的電壓表直接用電壓表的符號(hào)表示)。(3)其中,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選;電流表應(yīng)選。(均填元件前的序號(hào)字母)(4)某實(shí)驗(yàn)小組完成實(shí)驗(yàn)后,利用實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)描繪出如圖甲所示的小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)。根據(jù)此圖給出的信息,可以判斷:圖乙所示的該小燈泡的P-U2或P-I2圖線(xiàn)中(P為小燈泡的功率),可能正確的是。【解析】(1)直流電源電動(dòng)勢(shì)約為6 V,題干所述電壓表最大量程為3 V,所以需要改裝出一個(gè)量程較大的電壓表。改裝成電壓表需要給串聯(lián)一個(gè)電阻,其電阻R=UIg-Rg=40.004 -100 =900 。(2)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)要求電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化,所以滑動(dòng)變阻器要采用分壓式接法。小燈泡L“3.8 V0.3 A”的電阻Rx=UI=3.80.3 13 ,遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻,所以用電流表外接法,電路圖如圖丙所示。丙(3)若選用滑動(dòng)變阻器R2,則通過(guò)滑動(dòng)變阻器的最小電流I=Er+R2=3.80.5+5 A0.7 A,大于滑動(dòng)變阻器R2的額定電流,所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1,即D。小燈泡的額定電流為0.3 A,所以電流表應(yīng)選C。(4)由圖甲可知,小燈泡電阻逐漸增大,根據(jù)P=U2R可知,P-U2圖象的斜率應(yīng)逐漸減小,B項(xiàng)正確;根據(jù)P=I2R可知,P-I2圖象的斜率應(yīng)逐漸增大,D項(xiàng)正確?！敬鸢浮?1)BG串聯(lián)(2)電路圖如圖丙所示(3)DC(4)BD實(shí)驗(yàn)3測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1實(shí)驗(yàn)原理(1)如圖甲所示,改變R的阻值,從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值,利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值,最后分別算出它們的平均值。 甲乙(2)用圖象法來(lái)處理數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo),用測(cè)出的幾組I、U值畫(huà)出U-I圖象,如圖乙所示,直線(xiàn)跟縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢(shì)E的值,圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值即內(nèi)阻r的值。2實(shí)驗(yàn)器材電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、坐標(biāo)紙和刻度尺。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用0.6 A量程,電壓表用3 V量程,按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路。(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到使接入電路的阻值最大的一端。(3)閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1,U1)。用同樣方法測(cè)量出六組I、U的值,并填入表格中。組數(shù)物理量第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/VI/A(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān),拆除電路,整理好器材。4數(shù)據(jù)處理(1)公式法:聯(lián)立六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù),滿(mǎn)足關(guān)系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r、,讓第1式和第4式聯(lián)立方程,第2式和第5式聯(lián)立方程,第3式和第6式聯(lián)立方程,這樣解得三組E、r值,取其平均值作為電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。(2)圖象法:在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U-I坐標(biāo)系,在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(I,U)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn),然后盡量多地通過(guò)這些點(diǎn)作一條直線(xiàn),不在直線(xiàn)上的點(diǎn)大致均勻分布在直線(xiàn)兩側(cè),如圖所示。圖線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)為E。圖線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)為I短=Er。圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值表示r=UI。5誤差分析(1)偶然誤差由于讀數(shù)不準(zhǔn)和電表接線(xiàn)不良引起的誤差。用圖象法求E和r時(shí),由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差。測(cè)量過(guò)程中通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電流過(guò)大,都會(huì)引起E、r變化。(2)系統(tǒng)誤差由電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差。若采用如圖甲所示的電路,在理論上E=U+(IV+IA)r,其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓。但實(shí)驗(yàn)中忽略了通過(guò)電壓表的電流IV,因此形成誤差,而且電壓表示數(shù)越大,IV越大。 甲乙結(jié)論:a.當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí),IV=0,IA=I短,短路電流測(cè)量值=真實(shí)值。b.E測(cè)E真。c.因?yàn)閞測(cè)=E測(cè)I短,所以r測(cè)r真。從電路的角度看,電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分,故實(shí)際測(cè)出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)(r測(cè)和E測(cè)),如圖乙所示,因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián),所以r測(cè)小于電池內(nèi)阻r真,因?yàn)橥怆娮鑂斷開(kāi)時(shí),a、b兩點(diǎn)間電壓Uab等于電動(dòng)勢(shì)E測(cè),此時(shí)電源與電壓表構(gòu)成回路,所以UabE真,即E測(cè)E真。若采用如圖丙所示的電路,IA為通過(guò)電源的電流真實(shí)值,理論上有E=U+UA+IAr,其中UA不可知,因此造成誤差,而且電流表示數(shù)越大,UA越大,當(dāng)電流為零時(shí),UA=0,電壓為準(zhǔn)確值,等于E。 丙丁結(jié)論:a.E為真實(shí)值。b.I短測(cè)r真,r測(cè)為r真和RA的串聯(lián)值,由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小,所以這時(shí)r測(cè)的測(cè)量誤差非常大。6注意事項(xiàng)(1)為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)。(2)在實(shí)驗(yàn)時(shí),電流不能過(guò)大,通電時(shí)間不能太長(zhǎng),以免對(duì)E和r產(chǎn)生較大影響。(3)要測(cè)出不少于6組的(I,U)數(shù)據(jù),且變化范圍要大些,然后用方程組求解,并求平均值。(4)畫(huà)U-I圖線(xiàn)時(shí),由于讀數(shù)的偶然誤差,描出的點(diǎn)不在一條直線(xiàn)上,在作圖時(shí)應(yīng)使圖線(xiàn)通過(guò)盡可能多的點(diǎn),并使不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè),個(gè)別偏離直線(xiàn)太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。這樣就可使偶然誤差得到部分抵消,從而提高精確度。(5)由于干電池的內(nèi)阻較小,路端電壓U的變化也較小,這時(shí)畫(huà)U-I圖線(xiàn)時(shí),縱軸的刻度可以不從零開(kāi)始,而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開(kāi)始(橫坐標(biāo)I必須從零開(kāi)始),但這時(shí)圖線(xiàn)在橫軸的截距不再是短路電流,而在縱軸的截距仍為電源電動(dòng)勢(shì),圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值仍為電源的內(nèi)阻。3.1 (2018安徽合肥全市聯(lián)考)為了測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,某同學(xué)采用了伏安法,現(xiàn)備有下列器材:A.被測(cè)干電池一節(jié)B.電流表1:量程為00.6 A,內(nèi)阻r=0.3 C.電流表2:量程為00.6 A,內(nèi)阻約為0.1 D.電壓表1:量程為03 V,內(nèi)阻未知E.電壓表2:量程為015 V,內(nèi)阻未知F.滑動(dòng)變阻器1:010 ,允許通過(guò)的最大電流為2 AG.滑動(dòng)變阻器2:0100 ,允許通過(guò)的最大電流為1 AH.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干在用伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響,測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差;在現(xiàn)有器材的條件下,要盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(1)在上述器材中請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)。(2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇下圖中的(選填“甲”或“乙”)。甲乙丙(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U-I圖象,則干電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=?！敬鸢浮?1)ABDFH(2)甲(3)1.50.73.2 (2018江西南昌五校聯(lián)考)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來(lái)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻R1和R2的阻值。實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)電源E(不計(jì)內(nèi)阻),待測(cè)電阻R1,待測(cè)電阻R2,電壓表(量程為1.5 V,內(nèi)阻很大),電阻箱R(099.99 ),單刀單擲開(kāi)關(guān)S1,單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2,導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)先測(cè)電阻R1的阻值。請(qǐng)將甲同學(xué)的操作補(bǔ)充完整:A.閉合S1,將S2切換到a,調(diào)節(jié)電阻箱,讀出其示數(shù)R0和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U1。B.保持電阻箱示數(shù)不變,讀出電壓表的示數(shù)U2。C.電阻R1的表達(dá)式為R1=。甲乙(2)甲同學(xué)已經(jīng)測(cè)得電阻R1=4.80 ,繼續(xù)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值。該同學(xué)的做法是:閉合S1,將S2切換到a,多次調(diào)節(jié)電阻箱,讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U,由測(cè)得的數(shù)據(jù),繪出了如圖乙所示的1U-1R圖線(xiàn),則電源電動(dòng)勢(shì)E=V,電阻R2=(計(jì)算結(jié)算保留3位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?1)將S2切換到bU2-U1U1R0(2)1.431.20實(shí)驗(yàn)4練習(xí)使用多用電表1實(shí)驗(yàn)原理歐姆表的外部構(gòu)造如圖甲所示,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙所示。是內(nèi)阻為Rg、滿(mǎn)偏電流為Ig的電流表(表頭),R是可變電阻,也叫調(diào)零電阻,電池的電動(dòng)勢(shì)是E,內(nèi)阻是r。歐姆表的原理是閉合電路歐姆定律。 甲乙紅、黑表筆接觸時(shí),相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx=0,如圖丙所示,調(diào)節(jié)R使電流表達(dá)到滿(mǎn)偏,此時(shí)滿(mǎn)足關(guān)系Ig=ER+Rg+r,這一過(guò)程叫歐姆調(diào)零,所以電流滿(mǎn)刻度處是電阻擋的零點(diǎn)。紅、黑表筆不接觸時(shí),相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx=,如圖丁所示,此時(shí)電流為零,所以電流的零刻度位置是電阻擋的。紅、黑表筆接觸電阻Rx時(shí),如圖戊所示,通過(guò)電流表的電流Ix=ER+Rg+r+Rx,所以電流的Ix處對(duì)應(yīng)電阻擋的Rx值。注意:Rx=R+Rg+r時(shí)Ix=Ig2,指針半偏,所以歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻。2實(shí)驗(yàn)器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個(gè)。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)在用多用電表的歐姆擋進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中,需要先進(jìn)行歐姆調(diào)零再進(jìn)行測(cè)量,具體的過(guò)程用流程圖可表示為:(2)探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件探究項(xiàng)目應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線(xiàn)柱正、反接時(shí)均無(wú)示數(shù)說(shuō)明無(wú)電源電阻歐姆擋兩接線(xiàn)柱正、反接時(shí)示數(shù)相同二極管歐姆擋正接時(shí)示數(shù)很小,反接時(shí)示數(shù)很大電容器歐姆擋指針先指向某一小阻值,后逐漸增大到“”,且指針擺動(dòng)越來(lái)越慢電感線(xiàn)圈歐姆擋示數(shù)由“”逐漸減小到某一較小固定示數(shù)(3)測(cè)量小燈泡的電壓和電流按如圖甲所示的電路圖連好電路,將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋,測(cè)小燈泡兩端的電壓。按如圖乙所示的電路圖連好電路,將選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋,測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流。4注意事項(xiàng)(1)紅進(jìn)黑出:表內(nèi)電源正極接黑表筆,負(fù)極接紅表筆。無(wú)論用多用電表測(cè)電壓、電流還是電阻(結(jié)合內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖看),電流都要經(jīng)紅表筆(正插孔)流入多用電表,從黑表筆流出?？梢院?jiǎn)記為“紅進(jìn)黑出”。(2)區(qū)分兩個(gè)“零點(diǎn)”:機(jī)械零點(diǎn)是表盤(pán)刻度左側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是定位螺絲;歐姆零點(diǎn)是刻度盤(pán)右側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是歐姆調(diào)零旋鈕。(3)測(cè)電壓時(shí),多用電表應(yīng)與被測(cè)元件并聯(lián);測(cè)電流時(shí),多用電表應(yīng)與被測(cè)元件串聯(lián)。(4)勿忘歐姆調(diào)零:測(cè)電阻時(shí),要選擇合適的擋位,使指針?lè)植荚凇爸兄怠备浇Ｃ孔儞Q一次擋位,都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。(5)使用多用電表時(shí),手不能接觸測(cè)試筆的金屬桿。(6)測(cè)量電阻時(shí),待測(cè)電阻要與其他元件及電源斷開(kāi),否則不但影響測(cè)量結(jié)果,甚至可能損壞電表。(7)多用電表使用完畢,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。如果長(zhǎng)期不用歐姆表,應(yīng)把表內(nèi)電池取出。4.1 (2018湖北武漢期中考試)在“練習(xí)使用多用電表”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用多用電表的歐姆擋測(cè)量阻值為十幾千歐的電阻Rx。(1)該同學(xué)列出了以下可能的操作步驟,其中S為選擇開(kāi)關(guān),P為歐姆擋調(diào)零旋鈕,把你認(rèn)為正確步驟前的字母按合理的順序填寫(xiě)在下面的橫線(xiàn)上:。A.將兩表筆短接,調(diào)節(jié)P使表針指向歐姆零點(diǎn),斷開(kāi)兩表筆B.將兩表筆分別連接到被測(cè)電阻的兩端,讀出Rx的阻值后,斷開(kāi)兩表筆C.旋轉(zhuǎn)S至1k位置D.旋轉(zhuǎn)S至100位置E.旋轉(zhuǎn)S至OFF位置,并拔出兩表筆(2)該同學(xué)按正確的步驟測(cè)量Rx,表針位置如圖所示,被測(cè)電阻Rx的阻值約為?！敬鸢浮?1)CABE(2)1.41044.2 (2018山西太原12月月考)使用多用電表測(cè)量電阻時(shí),多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)直流電源(一般為電池)、一個(gè)電阻和一表頭串聯(lián),兩個(gè)表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端?，F(xiàn)需要測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì),給定的器材有:待測(cè)多用電表,量程為60 mA的電流表,電阻箱,導(dǎo)線(xiàn)若干。實(shí)驗(yàn)時(shí),將多用電表調(diào)至1 擋,調(diào)好零點(diǎn),電阻箱置于適當(dāng)數(shù)值。完成下列填空:(1)儀器連線(xiàn)如圖甲所示(a和b是多用電表的兩個(gè)表筆)。若兩電表均正常工作,則表筆a為(選填“紅”或“黑”)色。(2)若適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱后,圖甲中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖乙中(a)(b)(c)所示,則多用電表的讀數(shù)為,電流表的讀數(shù)為mA,電阻箱的讀數(shù)為。(3)歐姆表刻度上中間刻度值為15,計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為V(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)若將兩表筆短接,流過(guò)多用電表的電流為mA(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)根據(jù)多用電表“紅進(jìn)黑出”的一般原則有,電流從紅表筆進(jìn)入多用電表,從黑表筆流出多用電表,由于設(shè)計(jì)電路圖中a表筆接在電流表的正極,故電流經(jīng)過(guò)多用電表從a表筆流出,即a表筆為多用電表的黑表筆。(2)歐姆表讀數(shù)為R=14 ;電流表讀數(shù)為I=53.0 mA;電阻箱讀數(shù)為41 +60.1 =4.6 。(3)歐姆表的內(nèi)阻r=R中=15 ,由歐姆定律得E=I(R+r)1.54 V。(4)兩表筆短接,則I0=Er102 mA。【答案】(1)黑(2)1453.04.6(3)1.54(4)102實(shí)驗(yàn)5傳感器的簡(jiǎn)單使用1實(shí)驗(yàn)原理(1)傳感器的作用傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)。(2)傳感器的工作過(guò)程通過(guò)對(duì)某一物理量敏感的元件將感受到的信號(hào)按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的信號(hào)。例如,光電傳感器是利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào);熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)過(guò)電子電路的處理就可達(dá)到方便檢測(cè)、自動(dòng)控制、遙控等各種目的。傳感器工作的原理可用下圖表示:2實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等。3實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理(1)研究熱敏電阻的熱敏特性實(shí)驗(yàn)步驟a.按圖所示連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理。b.把多用電表置于“歐姆擋”,并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒(méi)有水時(shí)熱敏電阻的阻值,并記下溫度計(jì)的示數(shù)。c.向燒杯中注入少量的冷水,使熱敏電阻浸沒(méi)在冷水中,記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)出的熱敏電阻的阻值。d.將熱水分幾次注入燒杯中,測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值,并記錄。數(shù)據(jù)處理a.根據(jù)記錄數(shù)據(jù),把測(cè)量到的溫度、電阻阻值填入下表中,分析熱敏電阻的特性。次數(shù)待測(cè)量123456溫度/電阻/b.在坐標(biāo)系中,粗略畫(huà)出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線(xiàn)。c.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和R-t圖線(xiàn),得出結(jié)論:熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,隨溫度的降低而增大。(2)研究光敏電阻的光敏特性實(shí)驗(yàn)步驟a.將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按圖所示電路連接好,其中多用電表置于“100”的歐姆擋。b.先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。c.打開(kāi)電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀(guān)察表盤(pán)指針顯示電阻阻值的情況,并記錄。d.觀(guān)察用手掌(或黑紙)遮光時(shí)電阻的阻值,并記錄。數(shù)據(jù)處理把記錄的結(jié)果填入下表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。光照強(qiáng)度弱中強(qiáng)無(wú)光照射阻值/結(jié)論:光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化,光照增強(qiáng)電阻變小,光照減弱電阻變大。4注意事項(xiàng)(1)在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí),加熱水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時(shí)讀出水溫。(2)在做光敏實(shí)驗(yàn)時(shí),如果效果不明顯,可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過(guò)蓋上的小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。(3)歐姆表每次換擋后都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。5.1 (2018吉林長(zhǎng)春模擬)如圖所示,將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋,再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻RT的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的中央。若用不透光的黑紙將RT包裹起來(lái),表針將向(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng);若用手電筒光照射RT,表針將向(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)?！敬鸢浮孔笥?.2 (2018云南昆明全市統(tǒng)考)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?，F(xiàn)用伏安法測(cè)繪出熱敏電阻分別在溫度為t1=45 和溫度為t2=75 時(shí)的伏安特性曲線(xiàn),要求特性曲線(xiàn)盡可能完整。先用歐姆表粗測(cè)出常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值大約為 5 ,熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中,杯內(nèi)有一定量的冷水,其他備用的儀表和器具有:A.電流表,量程為00.6 A,內(nèi)阻約為2 B.電流表,量程為03 A,內(nèi)阻約為0.4 C.電壓表,量程為015 V,內(nèi)阻約為50 k D.電壓表,量程為03 V,內(nèi)阻約為10 kE.滑動(dòng)變阻器R1(0100 )F.滑動(dòng)變阻器R2(020 )G.電源E(3 V、內(nèi)阻可忽略)H.盛有熱水的熱水杯(圖中未畫(huà)出)I.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的電流表為(選填“”或“”),應(yīng)選用的電壓表為(選填“”或“”),應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器為(選填“R1”或“R2”)。(2)將實(shí)物圖甲連線(xiàn)補(bǔ)充成完整的測(cè)量電路(實(shí)線(xiàn)代表導(dǎo)線(xiàn)),要求測(cè)量誤差盡可能小。甲 (3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要有如下操作步驟,順序合理的是。(填寫(xiě)步驟前的字母)A.接通電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,多次記錄電壓表和電流表的示數(shù)B.往保溫杯中緩慢加入熱水,并同步攪動(dòng)均勻,直到溫度穩(wěn)定在t1C.往保溫杯中緩慢加入一定量的冷水,將熱敏電阻和溫度計(jì)插入保溫杯中D.往保溫杯中加入一些熱水,待溫度穩(wěn)定在t2E.在同一個(gè)坐標(biāo)系中繪出兩個(gè)溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線(xiàn)【答案】(1)R2(2)如圖乙所示乙(3)CBADAE題型一伏安法測(cè)電阻及其變式伏安法測(cè)電阻是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)基本方法,除了直接考查伏安法測(cè)電阻之外,對(duì)伏安法測(cè)電阻這一思想方法的遷移應(yīng)用,以及對(duì)創(chuàng)造性思維能力的考查,已成為高考的熱點(diǎn)。從近幾年的高考題中可看出,題目中大多提供某種電表,阻值已知的電阻或電阻箱,根據(jù)伏安法測(cè)電阻的思想,利用串、并聯(lián)電路的特點(diǎn),結(jié)合題目提供的器材設(shè)計(jì)出合適的電路,最后通過(guò)計(jì)算得出結(jié)論。常見(jiàn)的遷移方法有電流表可看作本身能直接讀出電流的小電阻,電壓表可看作能直接讀出自身兩端電壓的大電阻;而阻值已知的電流表可等效為電壓表,阻值已知的電壓表也可等效為電流表。【例1】在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室備有下列器材:A.待測(cè)電阻Rx,阻值約為10 B.電壓表,量程為06 V,內(nèi)阻約為2 kC.電壓表,量程為015 V,內(nèi)阻約為10 kD.電流表,量程為00.6 A,內(nèi)阻約為0.2 E.電流表,量程為03 A,內(nèi)阻約為0.02 F.電源,電動(dòng)勢(shì)E=6 VG.滑動(dòng)變阻器R1,最大阻值為10 ,允許通過(guò)的最大電流為2 AH.滑動(dòng)變阻器R2,最大阻值為50 ,允許通過(guò)的最大電流為0.2 AI.開(kāi)關(guān),導(dǎo)線(xiàn)若干(1)為了較精確地測(cè)量電阻阻值,應(yīng)盡可能多測(cè)幾組數(shù)據(jù),且兩表讀數(shù)大于量程一半。除A、F、I以外,還要在上述器材中選出該實(shí)驗(yàn)所用器材(填器材前面的字母代號(hào))。(2)在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)電路圖?！窘馕觥?1)兩表量程大于讀數(shù)一半,根據(jù)題意電壓表應(yīng)選B。由歐姆定律知電路電流最大值I=UR=610 A=0.6 A,故電流表選D,滑動(dòng)變阻器選阻值較小的G。(2)因待測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,電流表應(yīng)用外接法;為方便調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,電路圖如圖所示。【答案】(1)BDG(2)如圖所示伏安法測(cè)電阻及其變通伏安法測(cè)電阻是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),是高考考查的熱點(diǎn),也是難點(diǎn)。它滲透在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,如測(cè)未知電阻、測(cè)電阻率、測(cè)各種電表內(nèi)阻等。本質(zhì)上都是伏安法測(cè)電阻在不同情景下的具體應(yīng)用。主要涉及電壓表、電流表的選擇以及實(shí)物連線(xiàn)等。變通1伏伏法測(cè)電阻(電壓表的靈活選用)已知內(nèi)阻的電壓表可作電流表使用,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(shè)計(jì)電路中的高頻考點(diǎn)。變通2安安法測(cè)電阻(電流表的靈活選用)已知內(nèi)阻的電流表可作電壓表使用,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,這也是電學(xué)設(shè)計(jì)電路中的高頻考點(diǎn)?！咀兪接?xùn)練1】(2018湖北武漢二模)用以下器材可測(cè)量電阻Rx的阻值。待測(cè)電阻Rx,阻值約為600 ;電源E,電動(dòng)勢(shì)約為6.0 V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);電壓表,量程為0500 mV,內(nèi)阻r1=1000 ;電壓表,量程為06 V,內(nèi)阻r2約為10 k;電流表,量程為00.6 A,內(nèi)阻r3約為1 ;定值電阻R0,R0=60 ;滑動(dòng)變阻器R,最大阻值為150 ;單刀單擲開(kāi)關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)測(cè)量中要求兩只電表的讀數(shù)都不小于其量程的13,并能測(cè)量多組數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路圖。(2)若選擇測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算Rx,則由已知量和測(cè)量物理量計(jì)算Rx的表達(dá)式為Rx=,式中各符號(hào)的意義是。(所有物理量用題中代表符號(hào)表示)【解析】(1)電路的最大電流I=6600 A=0.01 A,電流表量程太大,可以把電壓表并聯(lián)一個(gè)定值電阻改裝成電流表,電壓表選擇即可,要求測(cè)量多組數(shù)據(jù),滑動(dòng)變阻器需用分壓式接法,電路圖如圖所示。 (2)若某次測(cè)量中電壓表的示數(shù)為U1,電壓表的示數(shù)為U2,電壓表和定值電阻R0的并聯(lián)電阻R=R0r1R0+r1所以通過(guò)電阻Rx的電流I=U1R所以Rx=U2-U1I=(U2-U1)r1R0U1(r1+R0)?！敬鸢浮?1)如圖所示(2)(U2-U1)R0r1U1(R0+r1)U1為電壓表的示數(shù),U2為電壓表的示數(shù),r1為電壓表的內(nèi)阻,R0為定值電阻【變式訓(xùn)練2】(2018豫南三校聯(lián)考)現(xiàn)要測(cè)量某一待測(cè)電阻Rx的阻值,給定的器材有:A.待測(cè)電阻Rx:阻值約為80 ;B.電源E:電動(dòng)勢(shì)約為2 V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);C.電流表:量程為05 mA,內(nèi)阻r1=20 ;D.電流表:量程為020 mA,內(nèi)阻未知;E.定值電阻R0:阻值R0=300 ;F.定值電阻R1:阻值R1=5 k;G.滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值約為2 k;H.滑動(dòng)變阻器R3:最大阻值約為10 ;I.單刀單擲開(kāi)關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干。為了較為準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的阻值,要求在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電表的示數(shù)能從零開(kāi)始連續(xù)變化;兩電流表示數(shù)都能達(dá)量程一半以上。(1)定值電阻只選用;滑動(dòng)變阻器只選用(填器材前面的序號(hào))。(2)根據(jù)選好的器材,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)測(cè)量Rx的電路原理圖(畫(huà)在虛線(xiàn)框內(nèi))。(3)若某次測(cè)量中電流表的示數(shù)為I1,電流表的示數(shù)為I2,則Rx的表達(dá)式為Rx=(用已知量和測(cè)量值的字母表示)?！窘馕觥?1)要使電表示數(shù)從零開(kāi)始變化,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,故滑動(dòng)變阻器選阻值較小的,即選H;器材中沒(méi)有電壓表,故用電流表和定值電阻串聯(lián)當(dāng)作電壓表使用,由題知電源電動(dòng)勢(shì)約為2 V,根據(jù)電表示數(shù)能達(dá)量程一半以上可得:定值電阻阻值RE12I1-r1=780 ,故定值電阻選R0(選E)。(2)滑動(dòng)變阻器R3采用分壓式接法,電流表和定值電阻R0串聯(lián)當(dāng)作電壓表使用,電流表內(nèi)阻未知,故電流表采用外接法;那么,電路圖如圖所示。(3)根據(jù)并聯(lián)電路電流分流、電壓相等可得I1(R0+r1)=(I2-I1)Rx,所以Rx=I1(R0+r1)I2-I1。【答案】(1)EH(2)如圖所示(3)I1(R0+r1)I2-I1題型二電阻測(cè)量的其他方法除伏安法之外,電阻(包括電表內(nèi)阻)測(cè)量的方法還有:1.最直接的電阻測(cè)量方法多用電表測(cè)量法。2.最為精確的測(cè)量方法等效替代法。在電阻的測(cè)量方法中,有一種方法叫作等效替代法,它可以很精確地將一個(gè)未知電阻的阻值測(cè)量出來(lái)。3.最為獨(dú)特的測(cè)量方法電橋法。在電阻的測(cè)量方法中,有一種很獨(dú)特的測(cè)量方法,那就是電橋法。其測(cè)量電路如圖所示,實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電阻箱R3,當(dāng)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等時(shí),R1和R3兩端的電壓相等,設(shè)為U1。同時(shí)R2和Rx兩端的電壓也相等,設(shè)為U2。根據(jù)歐姆定律有:U1R1=U2R2,U1R3=U2Rx。由以上兩式解得:R1Rx=R2R3。這就是電橋平衡的條件,由該平衡條件也可求出被測(cè)電阻Rx的阻值。【例2】小明用如圖甲所示的電路測(cè)量電阻Rx的阻值(幾百歐)。R是滑動(dòng)變阻器,R0是電阻箱,S2是單刀雙擲開(kāi)關(guān),部分器材規(guī)格圖乙中已標(biāo)出。(1)根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)電路,在圖乙中用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將實(shí)物圖連接完整。 甲乙(2)正確連接電路后,斷開(kāi)S1,S2接1。調(diào)節(jié)多用電表,將兩表筆接觸Rx兩端的接線(xiàn)柱,粗測(cè)其阻值,此過(guò)程中存在的問(wèn)題是。正確操作后,粗測(cè)出Rx的阻值為R。(3)小明通過(guò)下列步驟,較準(zhǔn)確地測(cè)出Rx的阻值。將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至圖甲中的(選填“A”或“B”)端。閉合S1,將S2撥至1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P至某一位置,使電壓表的示數(shù)滿(mǎn)偏。調(diào)節(jié)電阻箱R0,使其阻值(選填“大于R”或“小于R”)。將S2撥至“2”,保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表再次滿(mǎn)偏,此時(shí)電阻箱示數(shù)為R1,則Rx=。(4)實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格可供選擇,分別是:R2(010 );R3(05000 )。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(選填“R2”或“R3”)?！窘馕觥?1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖,如圖丙所示。丙(2)測(cè)量電阻時(shí),要把電阻與其他元件斷開(kāi)。(3)閉合開(kāi)關(guān)前,將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至圖甲中的A端,使電壓表示數(shù)為零;調(diào)節(jié)電阻箱R0,使其阻值小于R;將S2撥至“2”,保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表再次滿(mǎn)偏,則此時(shí)并聯(lián)部分的電阻相等,Rx的阻值等于電阻箱的阻值,即Rx=R1。(4)由于電阻Rx的阻值為幾百歐,為方便調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R3。【答案】(1)如圖丙所示(2)待測(cè)電阻未與其他元件斷開(kāi)(3)A小于RR1(4)R3等效替代法主要有以下兩種替代方法。(1)電流等效替代該方法的實(shí)驗(yàn)步驟如下:按圖示電路圖連接好電路,并將電阻箱R0的阻值調(diào)至最大,滑動(dòng)變阻器的滑片P置于a端。閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié)滑片P,使電流表指針指在適當(dāng)?shù)奈恢?記下此時(shí)電流表的示數(shù)I。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,再閉合開(kāi)關(guān)S3,保持滑動(dòng)變阻器滑片P位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表的示數(shù)仍為I。此時(shí)電阻箱連入電路的阻值R0與未知電阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。(2)電壓等效替代該方法的實(shí)驗(yàn)步驟如下:按圖示電路圖連接好電路,并將電阻箱R0的阻值調(diào)至最大,滑動(dòng)變阻器的滑片P置于a端。閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié)滑片P,使電壓表指針指在適當(dāng)?shù)奈恢?記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U。斷開(kāi)S2,再閉合S3,保持滑動(dòng)變阻器滑片P位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表的示數(shù)仍為U。此時(shí)電阻箱連入電路的阻值R0與未知電阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。【變式訓(xùn)練3】(2018濟(jì)南二模)某同學(xué)參加了一物理興趣小組,想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量一個(gè)待測(cè)電阻Rx的阻值,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)除待測(cè)電阻外還有如下器材:A.電阻箱R1、R2、R3、R4B.滑動(dòng)變阻器R0C.靈敏電流計(jì)D.不計(jì)內(nèi)阻的恒定電源EE.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干(1)指導(dǎo)教師先讓該同學(xué)對(duì)如圖甲所示電路進(jìn)行分析,調(diào)節(jié)四個(gè)電阻箱R1、R2、R3、R4的阻值,當(dāng)a、b之間的電流表無(wú)示數(shù)時(shí)(也稱(chēng)為“電橋平衡”),a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(選填“為零”或“不為零”),4個(gè)電阻之間的關(guān)系是:(用R1、R2、R3、R4表示)。 (2)該同學(xué)還受此啟發(fā)很快設(shè)計(jì)了如圖乙所示電路,并按照以下步驟測(cè)出了Rx:按圖乙接好電路,調(diào)節(jié),P為滑動(dòng)變阻器的滑片,當(dāng)表示數(shù)為零時(shí),讀出此時(shí)電阻箱阻值R1;將Rx與電阻箱R互換位置,并且控制不動(dòng),再次調(diào)節(jié),直至電橋再次平衡時(shí),讀出此時(shí)電阻箱阻值R2;由以上數(shù)據(jù)即可得Rx的阻值,其大小為Rx=?！窘馕觥?1)電流表無(wú)示數(shù),說(shuō)明a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等,故電勢(shì)差為零;根據(jù)串、并聯(lián)電路原理可知R1、R3兩端的電壓相同,根據(jù)歐姆定律可得ER1+R2R1=ER3+R4R3,化簡(jiǎn)可得R1R4=R2R3。(2)由題意可知,該同學(xué)采用電橋平衡法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),故應(yīng)調(diào)節(jié)R,使表中電流為零,此時(shí)讀出電阻箱的阻值R1,則R1與Rx的比值等于滑動(dòng)變阻器左右兩邊電阻的比值。應(yīng)控制P不動(dòng),使兩邊電阻的比值不變,互換Rx與變阻箱R,再次調(diào)節(jié)R,使電流計(jì)讀數(shù)為零,則也有比值等于滑動(dòng)變阻器左右兩邊電阻的比值。根據(jù)題意有R1Rx=RxR2,解得Rx=R1R2?！敬鸢浮?1)為零R1R4=R2R3(2)RPRR1R2【變式訓(xùn)練4】(2018福建模擬)用伏安法測(cè)電阻時(shí),由