2027届新高考物理热点精准复习电学实验综合

2027届新高考物理热点精准复习电学实验综合学习目标:1.了解常规法、差值法、等效替代法、半偏法、电桥法等测电阻的方法。2.会利用电学实验知识探究创新实验方案。考点一测量电阻常用方法考向1

常规法(伏安法、多用电表)典例1

小明在做实验时,发现一个色环电阻的外漆脱落,如图所示,于是用多用电表测量该电阻Rx。(1)正确的操作顺序是

。

A.把选择开关旋转到交流电压最高挡B.调节欧姆调零旋钮使指针到欧姆零点C.把红黑表笔分别接在Rx两端,然后读数D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触E.把红黑表笔插入多用电表“+、-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0EDBCA(2)小明正确操作后,多用电表的旋指针位置如图所示,则Rx=

Ω。

(3)小林认为用多用电表测量电阻误差较大,采用伏安法测量。下图是部分连接好的实物电路图,请用电流表内接法完成接线并在下图中画出。3000(4)小林用电流表内接法和外接法分别测量了该色环电阻的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图所示。请你选择一组合理的数据点,求出该色环电阻的电阻为

Ω(结果保留两位有效数字)。

(5)因电表内阻影响,测量值

(选填“偏大”或“偏小”),原因是

。3.1×103或3.2×103偏大电流表分压考向2

差值法

电压差值法

电流差值法

I1(r1+R0)=(I2-I1)RxI1(r1+Rx)=(I2-I1)R0典例2

某研究性学习小组测量电阻Rx的阻值过程如下。(1)用多用电表的欧姆挡粗测电阻,选用“×10”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针偏转角度过小,因此需选择

(选填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡,换挡后应重新

(选填“欧姆”或“机械”)调零,测量时多用电表的示数如图所示,测量结果为

Ω。×100欧姆1.9×103(2)为了精确地测量待测电阻Rx的阻值,实验室提供了下列器材:A.电流表A1(量程为0~500A,内阻r1=800Ω)B.电流表A2(量程为0~1.5mA,内阻r2≈300Ω)C.滑动变阻器R(0~100Ω,额定电流1A)D.定值电阻R1=3200ΩE.定值电阻R2=200ΩF.电源(电动势E=3.0V,内阻r约2Ω)G.开关S、导线若干①要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大,从而可测量多组实验数据,请将设计好的电路图画在线框中(要标出器材的符号)。②按正确的电路连接,闭合开关,记录电流表A1、A2的示数I1、I2,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,并做出I1-I2图像如图所示,则待测电阻Rx=

Ω(结果保留三位有效数字)。

2.00×103

考向3

等效替代法

等效替代法[单刀双掷开关或者两个单刀单掷开关(不包括总开关)]

或

或左一为例:电源输出电压不变,将S2合到2,调节电阻箱,示数为R1,使电表的示数与S2合到1时的示数相等,则Rx=R1典例3

某同学用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。已知电源电动势约为4.5V,内阻约为1.5Ω,电压表满偏电压为3V,定值电阻R0=3.5Ω,电阻箱R最大阻值为99.9Ω。(1)将S2接1,闭合开关S1前,该同学首先将电阻箱的阻值调到最大,这样操作是

(选填“正确”或“错误”)的。

错误(2)多次改变电阻箱R的阻值,得到对应电压表的示数U如下表,请根据实验数据在下图中作出U-R关系图像。电阻R/Ω1.02.04.06.08.010.0电压U/V0.751.282.002.452.763.00(3)断开S1,将S2接2,再闭合S1,电压表示数为1.60V,利用(2)中测绘的U-R图像可得Rx=

Ω,考虑到电压表为非理想电表,则Rx测量值

(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

(4)为了更方便地测量多种未知电阻,图甲虚线框中电路可作为欧姆表使用,电压表表盘改动后正确的是

。

2.9等于C

考向4

半偏法两种半偏法的概述和比较半偏法近似测量电流表内阻半偏法近似测量电压表内阻

(1)滑动变阻器的滑片滑至最右端,电阻箱的阻值调到最大;(2)闭合S1、S2,调节R0,使

表示数指到满偏刻度;(3)断开S2,保持R0不变,调节R,使

表指针指到满偏刻度的一半;(4)由以上可得RV=R典例4

某同学为了测量一电流表内阻,采用如图甲所示的电路进行实验。已知电流表的量程是0~2mA,内阻约是50Ω,电池的电动势约为6V。(1)请用笔画线代替导线,在图乙中完成实物电路的连接。甲乙

①④③②(3)可供选择的器材有A.滑动变阻器(0~5Ω,3A)B.滑动变阻器(0~50Ω,1A)C.电阻箱(0~999.9Ω)D.电阻箱(0~9999Ω)为了比较准确地测量出电流表的内阻,应选用的滑动变阻器R1是

;电阻箱R是

(填仪器前的字母序号)。

AC(4)本实验中电流表内阻的测量值

(选填“大于”“小于”或“等于”)电流表内阻的真实值。

(5)如果升高电池的电动势,用此电路测出的电流表的内阻的误差将

(选填“增大”“减小”或“不变”)。

(6)若测得电流表的内阻为R0,为将其改装成量程为0.6A的安培表,应

(选填“串联”或“并联”)阻值为

的电阻。

大于减小并联

典例5

一实验小组为了测量某元件的电阻,进行了如下实验。(1)首先用多用电表进行粗测,如图所示下列操作步骤正确的是

。A.如图甲,将红黑表笔短接,进行机械调零B.如图乙,利用所示旋钮进行欧姆调零C.如图丙,用“×10”挡测量时发现指针偏转角度过大,为了准确测量,应换到“×100”挡D.实验完成后,挡位调至如图丁所示位置BD(2)随着使用时间的增长,欧姆表内部的电源电动势会减小,内阻会增大,但仍能进行欧姆调零。若仍用该表测电阻,则测量结果会

(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(3)为了精确测量该元件的电阻,同学们又采用了如图所示电路进行测量。电路由控制电路和测量电路两部分组成。实验用到的器材如下:A.待测电阻RxB.灵敏电流计GC.定值电阻R0=80ΩD.粗细均匀的电阻丝AB(总长为L=60.00cm)E.滑动变阻器RF.线夹、开关以及导线若干G.电源(电动势为3V)偏大①在闭合开关S前,可将线夹P2大致固定于电阻丝AB中部位置,滑片P1应置于a端。闭合开关后,先移动滑动变阻器的滑片P1至某一位置,然后不断调节线夹P2所夹的位置,直到灵敏电流计G示数为零,测出此时AP2段电阻丝长度x=12.00cm,则Rx的阻值计算式为

(用R0、L、x表示),代入数据得Rx=

Ω。

②为减小因电阻丝粗细不均匀带来的误差,将定值电阻R0换成电阻箱,并按照①中的操作,电阻箱的阻值记为R1;然后将电阻箱与Rx交换位置,保持线夹P2的位置不变,调节电阻箱,重新使灵敏电流计G示数为零,此时电阻箱的阻值记为R2,则电阻R=

。

20

考点二定值电阻的应用放大(或保护)作用1.电表改装中表头或低量程电流表串联一个电阻,可改装成一个电压表,其中定值电阻分担了多余的电压,放大了电表的量程,同时对电表起保护作用;2.电表改装中表头或低量程电压表并联一个电阻,可改装成一个电流表。其中定值电阻分担多余的电流,放大了电表的量程,保护表头;3.定值电阻与测量对象串联等效于电流表1.定值电阻与电压表并联,可作为电流表使用;另外,若使用电阻箱和电压表测量电源电动势和内阻,电压表的示数除以电阻箱的阻值即可得到干路电流,相当于一个电流表;2.已知内阻的电压表相当于一个电流表等效于电压表1.定值电阻若与一个电流表串联,可作为电压表使用,与电压表的改装类似,但也有不同的情况;2.已知内阻的电流表相当于一个电压表典例6

小明要将一量程为0~3mA的电流表改装成量程为0~3V的电压表。他测得该电流表内阻为120Ω,经计算后将一阻值为R0的电阻与该电流表连接,进行改装。然后利用一标准电压表,根据图甲所示电路对改装后的电压表进行检测。(1)请在图甲的虚线框中将电流表和电阻R0的连接电路画好,滑动变阻器R有两种规格,分别是R1(0~20Ω)和R2(0~2000Ω),应选择

。

R1(2)实物电路如图乙所示,请以笔画线代替导线,连接电路。(3)当标准电压表的示数为2.20V时,改装表的指针位置如图丙所示,读数为

V。

(4)产生上述问题的原因可能是

。

A.电流表内阻测量值偏大,导致电阻R0的计算值偏大B.电流表内阻测量值偏大,导致电阻R0的计算值偏小C.电流表内阻测量值偏小,导致电阻R0的计算值偏大D.电流表内阻测量值准确,但实际满偏电流小于3mA

2.33BD(5)为了解决上述问题,小华提出改进方案如下:用电阻箱(0~99999Ω)替换R0接入电路,他接下来的操作顺序是

。

①闭合开关;②缓慢移动滑片P,使得标准电压表示数约为2V;③记录电阻箱的示数,选用与此示数相等的电阻替换R0;④调节电阻箱,使得改装表的示数与标准表的示数相同;⑤将滑片P置于滑动变阻器的最左端,电阻箱的阻值调至最大。⑤①②④③解析

(1)因为改装电压表需要将电流表和定值电阻串联,所以电路图如下。甲因为该电路是分压式电路,应该选最大阻值较小的滑动变阻器,即应选R1;(2)因为滑动变阻器是分压式接法,故实物图如图。乙(3)因为将一量程为3

mA的电流表改装成量程为3

V的电压表,所以电压表精确度为0.1

V,则需要估读到小数点后两位,所以读数为2.33

V。(4)因为电表指针偏角比标准值偏大,所以有可能是电流偏大,即电流表内阻测量值偏大,导致电阻R0的计算值