2020版高考物理二轮复习第1部分专题6物理实验第2讲电学实验教案.doc

电学实验 高考统计定方向 (教师授课资源)以测电阻为核心的实验(5年9考)1.(2018全国卷T22)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 A，内阻900 )；电阻箱R1(阻值范围0999.9 )；电阻箱R2(阻值范围099 999.9 )；导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值应取R1_，R2_。(保留到个位)解析(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如答案图所示。(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1100 ，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R22 910 。答案(1)如图所示(2)1002 9102(2019全国卷T23)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(a)(b)(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是_。(填正确答案标号)(c)A18 mA B21 mAC25 mA D28 mA(3)产生上述问题的原因可能是_。(填正确答案标号)A微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 B微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 CR值计算错误，接入的电阻偏小DR值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k_。解析(1)量程为250 A的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线。(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 A，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25 mA，选项C正确。(3)当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数应为200 A，而实际测量时微安表读数为160 A，实际测量时微安表读数偏小，若R值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于1 200 ，选项A正确，B错误；若微安表内阻测量无误，而R值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小，R的分流较大，导致微安表中电流较小，选项C正确，D错误。(4)预期目的是将量程为250 A的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有IgRg79IgkR；当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 A，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有IgRg99IgR；联立解得k。答案(1)连线如图所示(2)C(3)AC(4)3(2019全国卷T23)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 k)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 )，滑动变阻器R2(最大阻值500 )，电阻箱(099 999.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干。(a)(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为_；滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)。(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_、_。(b)(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_。(c)解析(1)由题知当两表笔间接入15 k的电阻时，电流表示数为50 A，由闭合电路欧姆定律有，代入数据解得R900 ，所以滑动变阻器选择R1。(2)欧姆表的内阻RgRgrR0R15 k，当电流为25 A时有Rx3Rx45 k；当电流为75 A时有RxRx5 k。(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 k处。题图(c)中电阻箱读数为35 000.0 。答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035 000.0教师备选题1(2018全国卷T23)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R020.0 )；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；(a)(b)(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；(4)待测电阻阻值的表达式Rx_(用R0、U1、U2表示)；(5)重复步骤(3)，得到如下数据：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx_。(保留一位小数)解析开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I；将开关S2掷于2端，R0和Rx两端电压为U2，Rx两端电压为UU2U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值RxR0R0。5次测量所得的平均值为(3.443.433.393.403.39)3.41，代入得Rx(3.411)20.0 48.2 。答案(1)实物连线如图(4)R0(6)48.22.(2017全国卷T23)某同学利用如图所示的电路测量一微安表(量程为100 A，内阻大约为2 500 )的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 ，另一个阻值为2 000 )；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 )；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。(1)按原理图将图中的实物连线。(2)完成下列填空：R1的阻值为_(填“20”或“2 000”)。为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的_端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势_(填“相等”或“不相等”)。将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为_(结果保留到个位)。(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_。解析(1)根据题中的原理图(a)，将题图(b)中的实物连线如图所示。(2)R1起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 。为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零。反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等。将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。说明，则解得RA2 550 。(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。答案(1)见解析图(2)20左相等2 550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程3(2017全国卷T23)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 A，内阻为480 。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆100 挡。(a)(b)(1)图(a)中的A端与_(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_(填正确答案标号)。A在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1R2_，R4_。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为_；若此时B端是与“3”连接的，则读数为_；若此时B端是与“5”连接的，则读数为_。(结果均保留三位有效数字)解析(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑色表笔相连。(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，选项A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，C错。(3)B端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图甲所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相连时，有I2Ig，解得R1R2160 ；B端与“4”相连时，如图乙所示，多用电表为直流电压1 V挡，表头并联部分电阻R0，R4R0880 。(4)B端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA；B端与“3”相连时，多用电表为欧姆100 挡，读数为11.0100 1.10103 ；B端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V 挡，读数为2.95 V。答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA1.10103 2.95 V1伏安法测电阻必明确的7个要点(1)仪表选择的三个原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)。(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)。(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用。(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流。(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多。(7)电流表量程的选择：和电压表量程与被测电阻的比值相差不多。2测电表内阻常见的7种实验方案考向1多用电表的原理及使用1(易错题)某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为多用电表的内部电路图。已知选用的电流表的内阻Rg5 、满偏电流Ig25 mA，当选择开关接3时为量程为0100 V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于该同学粗心，上排刻度线对应数据没有标出。(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为_；选择开关接3时其读数为_。(2)为了测该多用电表欧姆挡的内阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R1使电表指针满偏；将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指在C处，此时电阻箱的示数如图丙所示，则C处刻度应为_。计算得到多用电表内电源的电动势为_V。(保留两位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为_。(保留两位有效数字)解析(1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是025 mA的电流表，其分度值为0.5 mA，示数为16.8 mA。选择开关接3时测电压，多用电表为量程是0100 V的电压表，其分度值为2 V，其示数为67 V。(2)由图丙所示的电阻箱可知，电阻箱示数为01 000 1100 510 01 150 。指针指在C处时，电流表示数为12.5 mA1.25102 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 ，电源电动势EI2R1.251022150 V3.8 V。(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值为16.8 mA，而表内电源的电动势为E3.8 V，表内总电阻等于中值电阻，为150 ，所以待测电阻的阻值约为R 150 76 。易错点评：不理解中值刻度是造成错解的原因之一。欧姆表刻度盘正中央的读数即为中值刻度，大小等于欧姆表的内阻。答案(1)16.8 mA67 V(2)1503.8(3)76考向2伏安法测电阻2用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001 000 )：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0 V；电压表V1，量程为1.5 V，内阻r1750 ；电压表V2，量程为5 V，内阻r22 500 ；滑动变阻器R，最大阻值约为100 ；单刀单掷开关S，导线若干。(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注)。(2)根据你所画的电路原理图在图的实物图上画出连线。(3)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx_。解析(1)在实验中测定的电阻Rx的阻值(9001 000 )接近电压表V1和V2的内阻，属于测定大电阻，所以采用串联分压法，此外滑动变阻器R的最大阻值很小，必须采用分压接法，故实验电路原理图如甲图或乙图；甲图中电压表V1和Rx并联电阻约为420 ，两图都满足题中要求“电压表的读数不小于其量程的”。(2)先连滑动变阻器的分压接法，然后再连接串联分压电路，如图甲或乙。(3)在甲图中，在乙图中U2U1Rx；化简得Rx 或Rxr1。答案(1)见解析图(2)见解析图(3)若采用甲电路，。若采用乙电路，r1。考向3测电表内阻3(2019河南南阳联考)电压表V1的量程为02 V，内阻约为2 k。现要较准确测量其内阻RV，实验室提供的器材如下：电流表A：量程00.6 A，内阻约为0.1 电压表V2：量程05 V，内阻约为5 k定值电阻R1：阻值30 定值电阻R2：阻值3 k滑动变阻器R3：最大阻值100 ，最大电流1.5 A电源E：电动势6 V，内阻约为0.5 开关S，导线若干(1)请根据你选择的实验器材在线框内画出实验电路图并标明所选器材的字母代号。(2)请根据设计的电路图，用实验测得的物理量表示电压表V1的内阻RV_。解析(1)由于电压表V1的量程为02 V，内阻约为2 k，允许通过的最大电流约为1 mA，采用量程为00.6 A的电流表直接测通过它的电流时不能准确读出电流值，所以可将待测电压表V1与定值电阻R2串联，用量程为05 V的电压表V2测量二者串联的总电压，从而计算出通过待测电压表的电流，由于电源电动势大于待测电压表的最大测量值，所以采用分压电路，电路图设计如答案图所示。(2)电压表V1的内阻为：RV。答案(1)如图所示(2)4(原创题)实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的并联。测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图甲所示。供选择的仪器如下：待测电流表G1(05 mA，内阻约300 )；电流表G2(010 mA，内阻约100 )；定值电阻R1(300 )；定值电阻R2(10 )；滑动变阻器R3(01 000 )；滑动变阻器R4(020 )；干电池(1.5 V)；开关S及导线若干。(1)定值电阻应选_，滑动变阻器应选_。(在空格内填写序号)(2)用线条在图乙中把实物图补充连接完整。(3)补全实验步骤：按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最_端(填“左”或“右”)；闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。丙(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式_。解析(1)因为G1的量程为05 mA，内阻约为300 ，G2的量程为010 mA，根据串并联电路的电流关系和欧姆定律可得并联的定值电阻应选R1，因为题图甲中滑动变阻器是分压式接法，所以滑动变阻器选R4；(3)从安全角度考虑，在连接电路时，应将滑动变阻器的滑动触头移至最左端；(4)由串并联电路的电流关系可得：I2I1I1I1，由题图丙可得：k，解得：r1(k1)R1。答案(1)(2)如图所示(3)左(4)r1(k1)R1以测特性曲线为核心的实验(5年2考)1(2017全国卷T23)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 k)；电流表(量程0.5 A，内阻 0.5 )；固定电阻R0(阻值1 000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干。(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。(a)(b)由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_(选填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_(选填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W。(结果均保留两位小数)解析(1)要实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V。由于小灯泡正常发光时电阻约为12 ，所以需将电流表外接。电路图如图所示。(2)IU图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大。根据电阻定律R，得灯丝的电阻率增大。(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E0(电动势4 V，内阻1.00 9.0 10 )的伏安特性曲线，函数表达式为U(410I)V，图线如图中所示，故小灯泡的最小功率为PminU1I11.750.225 W0.39 W。当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )的伏安特性曲线，函数表达式为U(4I)V，图线如图中所示，故小灯泡的最大功率为PmaxU2I23.680.318 W1.17 W。答案(1)见解析图(2)增大增大(3)0.391.172(2018全国卷T23)某实验小组利用如图所示的电路探究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 时的阻值)为900.0 ；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 )，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )；电阻箱R2(阻值范围0999.9 )；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。实验时，先按图连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 。实验得到的R2t的数据见下表。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图中R1的滑片应移动到_(选填“a”或“b”)端；(2)在图(a)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2t曲线；(a)(b)(3)由图(a)可得到RT在25 80 范围内的温度特性。当t44.0 时，可得RT_ ；(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(b)所示，该读数为_ ，则手心温度为_。解析(1)题图的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图中R1的滑片应移到b端。(2)将t60 和t70 对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2t曲线。(3)根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2t曲线可知，当t44.0 时，对应的RT450 。(4)由画出的R2t曲线可知，当RT620.0 时，手心温度t33.0 。答案(1)b(2)如图(3)450(4)620.033.0教师备选题1(2017天津高考T9(3)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r11.0 k，电阻R19.0 k，为了方便读数和作图，给电池串联一个R03.0 的电阻。(1)按图示电路进行连接后，发现aa、bb和cc三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b间电压，读数不为零，再测量a、a间电压，若读数不为零，则一定是_导线断开；若读数为零，则一定是_导线断开。(2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图。由I1I2图象得到电池的电动势E_V，内阻r_。解析(1)a、b间的电压不为零，说明a、a或b、b间有一处导线断开，若a、a间电压不为零，说明aa导线断开；若a、a间电压为零，则一定是bb导线断开。(2)在给出的图象中取两个点，读数分别为I10.12 mA、I260 mA，I10.07 mA、I2200 mA。据闭合电路欧姆定律知：E(I1I2)(R0r)I1(r1R1)，将上述两组数据代入可得：电动势E1.4 V，内阻r0.57 。答案(1)aabb(2)1.4(1.361.44均可)0.5(0.40.6均可)2(2014全国卷T23)利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9 )，电阻R0(阻值为3.0 )，电阻R1(阻值为3.0 )，电流表(量程为200 mA，内阻为RA6.0 )，开关S。实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；以为纵坐标，R为横坐标，作 R图线(用直线拟合)；求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为_。(2)实验得到的部分数据如表所示，其中电阻R3.0 时电流表的示数如图甲所示，读出数据，完成下表。答：_；_。R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077/A16.998.0010.011.011.913.0甲乙(3)在图乙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k_A11，截距b_A1。(4)根据图线求得电源电动势E_V，内阻r_。解析(1)根据闭合电路欧姆定律可知：EIRA(RR0r)将R03.0 ，R13.0 ，RA6.0 代入上式得R(5.0r)。(2)从读数上，有效数字要一致，即读数是0.110 A，倒数是9.09 A1。(3)由 R关系可知k，截距b(5.0r)；由给出的数据作出图象，连线时尽可能使多的点在同一直线上，不在直线上的点要均匀分布在直线两侧。由图象可知，k1.0 A11，b6.0 A1。(4)电源电动势E3.0 V，电源内阻r1.0 。答案(1)R(5.0r)(2)0.110 A9.09 A1(3)如图所示，k1.00(或在0.961.04之间)，b6.0(或在5.96.1之间)(4)E3.0(或在2.73.3之间)r1.0(或在0.61.4之间)1测电源电动势和内阻的常用方法2.测电动势和内阻还有以下两种方法(1)粗测法用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时UE，需满足RVr。(2)利用双电压表测E、r用两个电压表可测得电源的电动势和内阻，电路如图所示。测量方法：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时EU1U2r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1，此时EU1r，解方程组可求得E、r。考向1测定电源电动势和内阻1在测定一节干电池的电动势和内阻(电动势约1.5 V，内阻小于2.0 )的实验中，备有下列器材：电流表A1(03 mA，内阻r15.0 )，电流表A2(00.6 A，内阻r20.5 )，滑动变阻器R1(010 ，允许通过的最大电流为2.0 A)，滑动变阻器R2(0100 ，允许通过的最大电流为1.0 A)，定值电阻R3(阻值为995 )，定值电阻R4(阻值为9.5 )，开关和导线若干。(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的实验电路，图中x表为电流表_，y表为电流表_，定值电阻应选_，滑动变阻器应选_。(均填写器材的字母代号)(2)图乙为该同学根据实验电路，利用测出的数据绘出的I1与(I1I2)的关系图线，I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，则由图线可求被测干电池的电动势E_V，内阻r_。(结果保留两位有效数字)(3)在电路连接良好的情况下，该实验方案_(选填“有”或“没有”)系统误差。解析(1)电流表A1与定值电阻R3串联改装成一个电压表，为了便于调节，滑动变阻器选用R1。(2)根据闭合电路欧姆定律有，E(r1R3)I1(I1I2)r，变形为I1(I1I2)，与I1(I1I2)图象一一对应，可分别求得E、r。(3)该方案把两个电流表的内阻都考虑进去了，没有系统误差。答案(1)A2A1R3R1(2)1.47(1.461.48均可)1.18(1.141.21均可)(3)没有2(2019梅州二模)小张同学根据所学的电路知识利用如图甲所示的电路来测定未知电阻Rx的阻值及电源电动势E和内阻r，其中R为电阻箱。(1)小张用下列步骤测定未知电阻Rx的阻值，请你补全实验步骤。将电压表选择合适的量程，闭合开关S1，_(选填“闭合”或“断开”)开关S2，调节电阻箱R，使电压表示数尽可能大，记下电压表的示数U和电阻箱接入电路中的阻值R0。保持开关S1闭合，_(选填“闭合”或“断开”)开关S2，增加电阻箱接入电路中的电阻，使电压表示数为U，记下电阻箱接入电路中的阻值R1。可以得出待测电阻Rx_(用题中已知字母表示)。(2)由(1)测出了Rx的阻值后，他把开关S1闭合，S2始终保持断开，改变电阻箱R接入电路中的电阻，得到多组数据，把这些数据描绘在 图象上，得到一直线如图乙所示，由图线可得电源电动势E_V，电源内阻r_。(结果保留两位有效数字)(3)若某同学设计如图丙所示电路来测定电源电动势和内阻，则图甲和图丙比较，哪个电路更合理？说明理由：_解析(1)根据题意，两个步骤中保证同一电源的路端电压相等，根据闭合电路欧姆定律可知，两个步骤中外电路的电阻一定相等，从而可以求得待测电阻的阻值，因此应先断开开关S2，将待测电阻接入电路，调节电阻箱接入电路的电阻并读出电压表示数U；然后闭合开关S2，将Rx短路，再调节电阻箱，使电压表示数仍为U，即可得出电阻箱此时的阻值等于上一步骤中电阻箱与待测电阻的阻值之和，则可知所测待测电阻阻值为RxR1R0。(2)根据闭合电路欧姆定律可得EUr，变形可得；由题图乙可知0.5 V1， A1，解得E2.0 V，r1.0 。(3)因为题图甲有保护电阻Rx，可防止实验操作时短路，图甲电路图较合理。答案(1)断开闭合R1R0(2)2.01.0(3)图甲更合理因为图甲有保护电阻Rx，防止短路考向2描绘伏安特性曲线3(易错题)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化，因而引起功率变化。一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题，实验室备有的器材：电压表(03 V，内阻约3 k)，电流表(00.6 A，内阻约0.1 )，电池，开关，滑动变阻器，待测小灯泡，导线若干。实验时，要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大到额定电压。乙(1)在图甲所示的框内画出实验电路图。(2)根据实验测得的数据描绘出如图乙所示的小灯泡的UI图象，由此可知，小灯泡电阻R随温度T的变化关系是_。(3)如果一电池的电动势为2 V，内阻为2.5 。请你根据上述实验的结果，计算小灯泡接在该电池的两端时，小灯泡的实际功率是_W(结果保留两位有效数字)。解析(1)由于实验要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以滑动变阻器应采用分压式接法，因小灯泡电阻较小，故电流表应用外接法。(2)根据R可知，小灯泡的电阻R应等于UI图线的斜率大小，由于斜率逐渐增大，所以小灯泡的电阻R随温度T的升高而增大。(3)在小灯泡的UI图象中同时作出电源的UI图象，如图(b)所示，两图线的交点坐标为(0.39 A,1.05 V)，所以小灯泡接在该电池两端时消耗的实际功率PUI0.41 W。(a) (b)答案(1)如图(a)所示(2)小灯泡的电阻R随温度T的升高而增大(3)0.41易错点评：把小灯泡额定电压下的电阻当成了小灯泡接在电源两端时的电阻是造成错解的原因之一。4(原创题)某同学要探究一电学元件A(额定电压为4.8 V，额定电流为0.32 A)的伏安特性曲线，实验室备有下列可供选择的器材：A电压表V1(03 V，内阻3 k)B电压表V2(015 V，内阻15 k)C电流表A(00.6 A，内阻约为1 )D定值电阻R12 kE定值电阻R215 kF滑动变阻器R3(最大阻值10 ，2 A)G滑动变阻器R4(最大阻值5 k，1 A)H学生电源(直流电压6 V，内阻不计)I开关S、导线若干(1)为了使测量结果更准确，实验中所用电压表应选_，定值电阻应选_，滑动变阻器应选_(均用字母序号填写)。(2)为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在图甲所示虚线框内画出满足实验要求的电路图。(3)该同学按照正确的电路图和实验步骤进行实验，得到下表中的几组数据，请在图乙中的坐标纸上作出该元件的IU图线。若将这样两个相同的电学元件A与电动势为4 V，内阻为10 的电源串联，此时每个元件A的发热功率为_W(结果保留两位有效数字)。U/VI/A0.600.121.200.181.500.222.000.243.200.304.600.34乙解析(1)由题知，元件A的额定电压为4.8 V，V2量程偏大，导致测量误差大，而V1量程偏小，故可将V1与R1串联，改装成量程为5 V的电压表使用，因题目中要求从零开始多测几组数据，故滑动变阻器采用分压式接法，所以选用阻值较小的F。(2)实验中电流表内阻较小，故采用外接法，电路图如图1所示。(3)元件A的IU图线如图2所示。如果用一个电动势为4 V、内阻为10 的电源与两个相同的元件A串联组成电路。设元件A两端电压为U，则由闭合电路欧姆定律知2UEIr，得U25I(V)，在图2中作出对应的图线如图3所示，则可知元件A在电路工作时两端电压约为1.20 V，电流约为0.18 A，则此时的功率PUI1.200.18 W0.22 W。答案(1)ADF(2)如解析图1所示(3)如解析图2所示0.22电学实验的迁移与创新(5年3考)1(2019全国卷T23)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 )；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管Ut关系曲线。回答下列问题：(a)(b)(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 A，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1_mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_(填“变大”或“变小”)，电压表示数_(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向_(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U1。(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为_103V/(保留2位有效数字)。解析(1)实验中硅二极管与定值电阻R0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U1IR050.0 A100 5.00 mV；由图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管两端电压减小，又图(b)对应的电流恒为50.0 A，可知硅二极管的正向电阻变小，由“串反”规律可知，定值电阻R0两端电压增大，即电压表示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电流，从而使电压表示数保持不变，故应将R的滑片向B端移动。(2)由图(b)可知 V/2.8103 V/。答案(1)5.00变小增大B(2)2.82. (2016全国卷T22)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A适当增加两导轨间的距离B换一根更长的金属棒C适当增大金属棒中的电流其中正确的是_(填入正确选项前的标号)。解析(1)如图所示，注意滑动变阻器的接法是限流接法。(2)根据公式FBIL可得适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理Fsfsmv2可知金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度较大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，所以最后的速度不会增大，B错误。答案(1)见解析图(2)AC3(2016全国卷T23)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60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器_(选填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。解析(1)电路图连接如图。(2)报警器开始报警时，对整个回路有UIc(R滑R热)代入数据可得R滑1 150.0 ，因此滑动变阻器应选择R2。(3)在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I A27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。答案(1)连线如解析图(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警教师备选题1(2017江苏