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考点13 电学实验
1. (2013·北京高考)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻R x的阻值。
(1)现有电源(4V,内阻可不计),滑动变阻器(0～50Ω,额定电流2 A),开关和导线若干,以及下列电表
A.电流表(0～3 A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0～0.6 A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0～3 V,内阻约3 kΩ)
D.电压表(0～15 V,内阻约15 kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用,电压表应选用(选填器材前的字母);实验电路应采用图中的(选填“甲”或“乙”)。
(2)如图是测量R x的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图中实物间的连线。
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表
示数U。某次电表示数如图所示,可得该电阻的测量值R x=U
=Ω(保留
I
两位有效数字)。
(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是。(选填选项前的字母)
A.电流表测量值小于流经R x的电流值
B.电流表测量值大于流经R x的电流值
C.电压表测量值小于R x两端的电压值
D.电压表测量值大于R x两端的电压值
(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻R x两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中正确的是。
【解题指南】解答本题应注意以下三点:
(1)电表的选择要在安全的前提下,根据电路中的最大电流和被测电阻上的最大电压,结合电表的量程进行选择。
(2)电流表选择内接或外接,可根据电压表、电流表内阻与被测电阻的大小关系来判断。
(3)对U-x图像,应结合U与x的函数关系式来分析判断,且一定有U 【解析】(1)由于电源电动势为4V,15 V的电压表量程太大,读数误差太大,故电压 表应选C;当电压表满偏时,电路中的最大电流约为I m =x U R =0.6A,电流表应选B;又因为 V x R R =600?x A R R =40,电流表应外接,故电路应选甲。 (2)根据电路图甲进行实物连接,如图所示: (3)根据电表读数I=0.50A,U=2.60V ,则被测电阻为R x =U I =5.2Ω。 (4)甲图中电流表测量的是流过被测电阻与电压表的电流之和,故B 正确;乙图中电压表测量的是被测电阻与电流表的电压之和,故D 正确。 (5)由于随着滑片的移动,R x 两端的电压增大,说明电路中电流增大,变阻器接入电路的电阻减小,设变阻器的最大电阻为R,单位长度电阻丝阻值为k,则R x 两端的电压为x x ER U R R kx = +-,由此得随x 的增大,U 增大,但不是简单的线性关系,又当x=0 时,U 最小,且x x ER U 0R R = >+,随x 的增大,电压的变化加快,故A 正确。 【答案】(1)B C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)B D (5)A 2. (2013·安徽高考)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为 mm,合金丝的直径为 mm 。 (2)为了精确测量合金丝的电阻R x,设计出如图甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。 【解题指南】解答本题可按以下思路进行: (1)首先要理解螺旋测微器的读数规则,固定刻度(注意半刻度线是否露出)+可动刻度×0.01,注意估读和单位; (2)按电路图连线,一般可以从电源正极出发,按顺序连接完一部分再连接另一部分。 【解析】(1)校零时的读数为(0+0.7×0.01)mm=0.007 mm,测量时的读数为 (0+0.5+14.5×0.01)mm=0.645 mm,故合金丝的直径为(0.645-0.007)mm=0.638 mm。 (2)先从电源正极出发,经过电键,再经过滑动变阻器的下边两个接线柱,回到电源负极;再由滑动变阻器的右上接线柱经过电流表的正、负接线柱,连接并联的合金丝与电压表到电源的负极,如图所示: 【答案】(1)0.007 0.638 (2)见解析图 3. (2013·安徽高考)根据闭合电路欧姆定律,用图甲所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中R 0是定值电阻,通过改变R 的阻值,测出R 0两端的对应电压U 12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的。根据实验数据在 12 1 R U -坐标系中描出坐标点,如图乙所示。已知R 0=150Ω,请完成以下数据分析和处理。 (1)图乙中电阻为 Ω的数据点应剔除; (2)在坐标纸上画出 12 1 R U -关系图线; (3)图线的斜率是 (V -1·Ω-1),由此可得电池电动势E x = V 。 【解题指南】解答本题可按以下思路进行: (1)利用图像处理数据时,偏离图线较远的点往往具有很大的偶然误差; (2)连接各点成直线时,尽量让点均匀地分布在直线的两侧; (3)先用解析式推导出函数关系式,再结合图像找出斜率的物理意义。 【解析】(1)从题图上可以看出,80.0Ω的点偏离图线较远,偶然误差较大应剔除。 (2)连接各点成直线时,尽量让点均匀地分布在直线的两侧,如图 : (3)由图像可得,图线的斜率是 00444 .00 18070.050.11 12=--=?? =R U k (V -1·Ω-1) 由闭合电路欧姆定律可得电路的电流为: x x r R R E I ++= R 0两端的电压U 12 U 12=IR 0=0 0x x E R R R r ++ 故 0 00121R E r R R E R U x x x ++= 即 1 x E R =0.00444 将R 0=150Ω代入上式可得: E x =1.50V 【答案】(1)80.0 (2)见解析图 (3)0.00444 1.50 4. (2013·福建高考)硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接 低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用3V,内阻为6.0kΩ;电压表V2量程选用15V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12V,内阻不计。 ①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路。 ②用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数U1、U2。 (ⅰ)某次测量时,电压表V1示数如图丙,则U1=V,可算出通过硅光电池的反向电流大小为 mA(保留两位小数)。 (ⅱ)该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9组U1、U2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压U x和通过的反向电流I x(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立I x-U x坐标系,标出了与表中前5组U x、I x数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点,并绘出I x-U x图线。 (ⅲ)由I x -U x 图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,I x 与U x 成 (选填“线性”或“非线性”)关系。 【解题指南】解答本题时应明确以下三点: (1)滑动变阻器的分压接法。 (2)电表测量原理。 (3)利用列表描点法画出图像,进行实验探究。 【解析】①滑动变阻器的分压接法应将全电阻接入主回路,依题意选择两电压表量程,并据电流流向选择接线柱,连线如图。 ②(ⅰ)据3 V 量程可知精确到0.1 V ,因此U 1=1.40V ,据I=1 V U R =0.23mA 可得与电压表V 1串联的电池的反向电流。 (ⅱ)依表格数据进行描点,可绘出I x-U x图像如图。 (ⅲ)据绘出的I x-U x图像是曲线可知I x与U x是非线性关系。 【答案】①连线见解析图②(ⅰ)1.400.23 (ⅱ)描点绘出的I x-U x图像见解析图 (ⅲ)非线性 5. (2013·广东高考)图甲是测量电阻R X的原理图。学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。 ①根据原理图连接图乙的实物图。 ②断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0 V时,单位长度电阻丝的电压u= V/cm 。记录此时电流表A 1的示数。 ③保持S 1闭合,合上S 2;滑动c 点改变ac 的长度L ,同时调节电源输出电压,使电流表A 1的示数与步骤②记录的值相同,记录长度L 和A 2的示数I 。测量6组L 和I 值,测量数据已在图丙中标出。写出R X 与L 、I 、u 的关系式R X = ;根据图丙用作图法算出R X = Ω。 【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析: (1)明确伏安法测电阻的原理。 (2)连接实物图要按一定顺序进行。 (3)利用图像法处理数据。 【解析】①电路连接如图所示 ②断开S 2,闭合S 1,当电源输出电压为3.0V 时,单位长度电阻丝的电压 u= 3.0V 30.0cm =0.1V/cm 。 ③闭合S 2后,R X =x U I ,而U X =u ·L ,故R X =Lu I ;作L -I 图并求出图线的斜率k=60cm/A, 而由R X =ku,解得R X =6.0Ω。 6.0 【答案】①见解析图②0.1③Lu I 6. (2013·山东高考)(1)图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为mm。 (2)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压U H,这个现象称为霍尔效应,U H为霍尔电,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定 压,且满足U H=k IB d 该半导体薄片的霍尔系数。 ①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量U H时,应将电压表的“+”接线柱与(选填“M”或“N”)端通过导线相连。 ②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的U H值,记录数据如表所示。 根据表中数据在给定坐标纸上画出U H-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为×10-3V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字)。 ③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量 的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量 电路。S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流自Q 端流入,P端流出,应将S1掷向(选填“a”或“b”),S2掷向(选填“c”或“d”)。 为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串接在电路中。在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串接在相邻器件和 (填器件代号)之间。 【解题指南】解答本题时应注意以下两方面问题: (1)游标卡尺的特点、精确度及读数方法; (2)单刀双掷开关的连接方法。 【解析】(1)根据游标卡尺的特点可知,应用游标卡尺的短测量角A测量物体的内径;游标卡尺为20分度,因此,游标卡尺的精确度为0.05mm,该钢笔帽的内径为 d=11mm+0.05mm×6=11.30mm; (2)①该题中电流是由正电荷的定向移动形成的,根据左手定则可知,正电荷由P 向Q运动的过程中,在洛伦兹力的作用下向M一侧偏转,因此,M一侧积累了正电荷,N侧积累负电荷,MN之间存在电势差,且M一侧为正极,电压表的正极应该与M连接;②在坐标纸上描出各坐标点,用一条平滑的直线连接各坐标点,在坐标纸上作出U H-I图线。 根据图线可知H U I ??=k B d =554.510V 1210A --??,将B=0.10T,d=0.40mm 代入, 解得:k=1.5×10-3V ·m ·A -1·T -1 ③为使电流自Q 端流入,P 端流出,S 1应掷向b,S 2掷向c;为了保证测量安全,串接在电路中的定值电阻应该在任何操作下都确保所有仪器安全,定值电阻应该接在干路上,且对电源有保护作用,故定值电阻应该接在S 1与E 之间(或接在S 2与E 之间)。 【答案】(1)A 11.30 (2)①M ②U H -I 图线见解析 1.5 ③b c S 1 E(或S 2 E) 7. (2013·大纲版全国卷)如图,E 为直流电源,G 为灵敏电流计,A 、B 为两个圆柱形电极,P 是木板,C 、D 为两个探针,S 为开关。现用上述实验器材进行“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验。 (1)木板P 上有白纸、导电纸和复写纸,最上面的应该是 纸; (2)用实线代表导线将实验器材正确连接。 【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析: (1)明确探针在导电纸上移动找出等势点。 (2)理解实验原理,连接电路图。 【解析】(1)用描迹法画出电场中平面上的等势线时,应在木板上按自下而上顺序铺上白纸、复写纸、导电纸各一张,用图钉固定。 (2)实验时,电源、导电纸、开关构成一个串联电路,两个探针与电路不连接。【答案】(1)导电 (2)连线如图所示 8. (2013·四川高考)在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B,A 球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。 实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。 实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的而增大,随其所带电 荷量的而增大。 此同学在探究中应用的科学方法是(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。 【解析】两球距离越小,B球悬线的偏角越大,说明两电荷之间的相互作用力越大,故两电荷之间的相互作用力随两电荷距离的减少而增大;电荷量越大,B球悬线的偏角越大,说明两电荷之间的相互作用力随两电荷所带电荷量的增大而增大。 探究两电荷间相互作用力与两电荷的间距、带电量三者的关系中,是保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,这种方法是控制变量法。 【答案】减少增大控制变量法 9. (2013·天津高考)要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有: 电池组(电动势为4.5 V,内阻约1Ω); 电流表(量程为0~250 mA,内阻约5Ω) 电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ); 电键一个、导线若干。 ①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的(填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1 A) B.滑动变阻器(最大阻值1 750Ω,额定电流0.3 A) ②实验的电路图应选用下列的图(填字母代号)。 ③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示,如果将这个小灯泡接到电动势为 1.5 V,内阻为5Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是W。 【解题指南】解答本题可按以下思路进行: (1)先根据实验要求选出调节电路的滑动变阻器是分压接法还是限流接法,再根据调节电路确定滑动变阻器; (2)根据小灯泡电阻的阻值与电压表、电流表内阻阻值的比较确定测量电路的接法,近而确定电路图; (3)对于小灯泡功率的确定应结合电源和小灯泡的I-U图线求解。 【解析】①根据小灯泡标示的额定值可以计算出小灯泡的额定电流 I=P U =0.6 3 A=0.2 A,两个滑动变阻器在此电流下都能保证安全,根据测绘小灯泡的 伏安特性曲线的要求,小灯泡两端的电压需要从零开始调节,故调节电路中滑动变阻器应采用分压接法。为方便调节应选用最大阻值小的滑动变阻器,故选A; ②额定电压下小灯泡的阻值R=U I =3 0.2 Ω=15Ω,远小于电压表内阻,故电流表应 该采用外接法,所以电路应采用分压外接法,故选B。 ③在小灯泡的伏安特性曲线图像中,根据E=U+Ir,即I=0.3-0.2U,作出电源的I-U图像如图所示,由图像可知,由该电源对小灯泡供电的电流I=0.1 A,电压U=1 V,故小灯泡消耗的功率为P=IU=0.1 W。 【答案】①A②B③0.1 10. (2013·新课标全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图甲所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有: 多用电表; 电压表:量程5 V,内阻十几千欧; 滑动变阻器:最大阻值5 kΩ; 导线若干。 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡,再将红表笔和黑表笔,调零点。 (2)将图甲中多用电表的红表笔和(选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图乙所示,这时电压 表的示数如图丙所示。多用电表和电压表的读数分别为kΩ和 V。 (4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V。从测量数据可知,电压表的内阻为kΩ。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图丁所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为V,电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为 kΩ。 【解题指南】解答本题可按以下思路进行: (1)多用电表欧姆挡测电阻的步骤:选挡、调零、测量; (2)多用电表欧姆挡测电压表内阻的电路、电流流向及测量原理。 【解析】(1)欧姆表调零:将红表笔和黑表笔短接,使指针指电阻0刻度。 (2)多用电表欧姆挡测电压表的内阻应使电流从电压表的“+”接线柱流入、“-”接线柱流出,而黑表笔连接多用电表内电池的正极,所以多用电表的红表笔和“-”端相连,黑表笔连接“+”端。 (3)多用电表和电压表的读数分别为15.0 k Ω和3.60 V 。 (4)由图甲可知多用电表欧姆“×1 k ”挡直接测量电压表的内阻R V ,所以R V =12.0 k Ω。 (5)设多用电表内电池的电动势为E,多用电表电阻“×1 k ”挡内部电路的总电阻为R g ,依题给条件由欧姆定律得:E= V 3.6R (15+R g ),E=V 4 R (12+R g ), 又R V =12.0 k Ω,解之得:E=9.00 V ,R g =15.0 k Ω。 【答案】(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0 11. (2013·新课标全国卷Ⅱ)某同学用量程为1mA 、内阻为120Ω的表头按图甲所示电路改装成量程分别为1 V 和1 A 的多用电表。图中R 1和R 2为定值电阻,S 为开关。回答下列问题 : (1)根据图甲所示的电路,在图乙所示的实物图上连线。 (2)开关S 闭合时,多用电表用于测量 (选填“电流”“电压”或“电阻”);开关S 断开时,多用电表用于测量 (选填“电流”“电压”或“电阻”)。 (3)表笔A 应为 色(选填“红”或“黑”)。 (4)定值电阻的阻值R 1= Ω,R 2= Ω。(结果取3位有效数字) 【解题指南】解答本题应理解以下四点: (1)给表头串联电阻后成为一个电压表,并联电阻后成为一个电流表; 电 学 实 验 部 分 一 读数： 1 游标卡尺：数据=精确值+精度?位置 精确值：看游标尺的零刻线在主尺上的位置 精度：分度数 mm 1 有1０分度(0.1mm ）、20分度(0.05ｍm)、50分度（０. ０2ｍm ） 位置:从游标尺上零刻线一次标度,找游标尺上与主尺刻线对齐的位置 数据特点：游标卡尺不估读 a 十分度的以mm 为单位小数点后有一位小数,末尾数字为0、１、2、3等 b 二十分度的以m ｍ为单位小数点后有两位小数,末尾数字为0、5 c 五十分度的以mm 为单位小数点后有两位小数，末尾数字为０、2、4、６、８ 2 螺旋测微器:数据=主尺数据＋精度?螺旋尺位置 主尺数据:看螺旋尺做边缘在主尺上的位置 精度: 50 5.0mm ＝ 0.01mm 螺旋尺位置：看主尺轴线在螺旋尺上的位置 数据特点:游标卡尺必须估读 以ｍm 为单位小数点后有三位小数 3 电压表、电流表：数据 = 精确值+精度?估读位置 精确值:读取左边刻线数据 精度:最小一格所代表的数据 a 精度含1则:数据 = 精确值+精度? 10 n (n = 0、1、２、３————９) 读到精度的下一位， 末尾数字为0、1、2、3————9 a 精度含５则：数据 = 精确值+精度? 5 n （n = ０、1、２、3、4） 读到精度的本位, 末尾数字为0、1、2、3————9 ａ 精度含2则:数据 = 精确值+精度? 2 n （n ＝ ０、1 ) 读到精度的本位， 末尾数字为0、１、2、3————9 4 电阻表、电阻箱读书： 电阻箱：各个旋钮 读书?倍率，最终相加 电阻表:数据 = 读书?倍率 5 刻度尺： 二 测量电路： 物理背景:设电压表读数为Ｕ 电流表读书为Ｉ I U R = 测 真 真真I U R = 1 外接法:电流表处于电压表两接线柱外侧 图甲 由于真U U = 真真I I I I >+=v 得 真测R R < 当v x R R <<时，v I 趋近于零 真I I ≈,则 真测R R ≈ 适应于测量阻值小的电阻 2 内接法:电流表处于电压表两接线柱内侧 如图乙 由于真真U U U U A >+= 真I I =得 真测R R > 当A R R >>x 时，A U 趋近于零 真U U ≈,则 真测R R ≈ 适应于测量阻值大的电阻 总结：小电阻住小房子,用外接法;大电阻住大房子，用内接法。 3 接法的选择: a 比值比较法： 当 A X X V R R R R <时，则:x R 为大电阻,住大房子，用内接法 当 A X X V R R R R >时，则:x R 为小电阻，住小房子，用外接法 b 临界值判断法： 当 V A R R R > x 时，则：x R 为大电阻，住大房子,用内接法 当 V A R R R x < 时，则:x R 为小电阻,住小房子，用外接法 ｃ 试触法： 电压表示数偏转不明显或者电流表示数偏转明显,则:x R 为大电阻,住大房子,用内接法 电压表示数偏转明显或者电流表示数偏转不明显,则：x R 为小电阻,住小房子,用外接法 【考情分析】 关于“利用电流表、电压表判断电路故障”这一节主要了解电流表示数正常而电压表无示数时，判断电路故障、电压表有示数而电流表无示数时判断电路故障、电流表电压表均无示数时判断电路故障。 【知识点睛】 故障 电压表示数 出现的故障及位置 出现故障的原因 用电器工作情况 短路 零 与电压表并联的用电器发生短路 导线两端电压为零 部分用电器工作 接近电源电压 与电压表并联的用电器以外的用 电器发生短路 电源电压全部加在与电压表并联的用电器两端 部分用电器工作 断路 零 与电压表并联的用电器以外的用 电器发生断路 电压表没有与电源接通 用电器不工作 接近电源电压 与电压表并联的用电器发生断路 电压表、用电器 与电源直接构成 了一个通路 用电器不工作 例1.（2017·云南·2分）小雅同学在做电学实验时，不小心将电压表和电流表的位置互换了，如图所示，如果此时将开关闭合，则（ ） A ．两表都可能被烧坏 B ．两表都不会被烧坏 C ．电流表不会被烧坏 D ．电压表不会被烧坏，电流表可能被烧坏 【答案】D 【总结】 电流表的电阻很小，相当于一段导线，将电压表和电流表位置接反了，电流表直接接到电源两极上，电路就是短路 例2．如图所示，将两个完全相同的小灯泡串联接入1.5V的电路中，闭合开关后，发现两灯都不亮．他将电压表的正接线柱与c点连接，用导线将负接线柱分别于a、b、e、d四个点进行试触，若只有开关S接触不良，则下列说法正确的是（） A．接a时的电压为1.5V B．接b时的电压为1.5V C．接e时的电压为1.5V D．接d时的电压为1.5V 【答案】D 【总结】 用电压表检验电路故障时，电压表有示数（一般等于电源电压），说明与之并联的导体发生断路或串联的导体发生短路；电压表无示数，说明与之并联的导体发生短路或串联的导体发生断路 练习题 1. 在做电学实验时,有时会遇到电路元件接触不良现象,一般要利用电压表来检测故障发生的位置.小强同学连接了如图所示电路,开关闭合后灯泡不亮,电流表的示数为零,此时用电压表测得a、d间电压不为零,a、c间电压为零,c、d间的电压不为零,这说明( ) 电学实验探究题专题复习 复习指南 1、基本实验、仪器的选择和使用（电表量程的选择，Rp的选择） 2、电路故障的分析与排除 3、根据实验现象及数据总结规律，必须用准确精练的物理语言回答。 4、根据要求设计实验 实验一探究串、并联电路的电流规律 探究串、并联电路的电流规律在中考试题中通常从以下几个方面考查： 考查点1.电流表的使用、读数； 考查点2.实验基本操作，如拆接电路时，开关应处于状态（所有电学实验）； 考查点3.电路故障分析； 考查点4.实验数据分析及结论的归纳， 即 考查点5.实验的纠错及改进。如实物图接错了 例题1：在“探究串联电路中各点的电流有什么关系”时，小明设计实验步骤如下。 1、选用两个规格（选填“相同”或“不同”）灯泡L1、L2串联起来接到图1所示电路中， 2、闭合开关后发现两个灯泡均不亮，检查各个接线柱均连接良好，小明用一根导线连接AB两点时，两个灯泡仍不亮，连接BC两点时，L1发光，则故障是。 3、排除故障后，把电流表分别把图中A、B、C三点，测出个点的电流。 4、换上另外两个小灯泡，再次测量三点的电流。下表是两次测量的记录数据. 图1 分析和论证： （1）在拆接电路时，开关S必须处于________状态。 （2）结论：串联电路中。 （3）本次实验进行多次测量的目的是。 例题2：在探究并联电路电流规律的实验中，图2甲是实验电路图。 图2 （1）电流表应（选填“串联”或“并联”）在被测电路中；若要测量干路电流，则 电流表应接在图甲中的点。 （2）小刘在测量A处的电流时，发现电流表的指针偏转如图乙所示，原因是；在排除故障后，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为A。 （3）下表是小亮同学在实验中用两盏规格相同的小灯泡测得的实验数据。由实验数据小亮得出 I A/A I B/A I C/A 0.2 0.2 0.4 （4）实验结论：在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，且各支路的电流相等。 请指出小亮的探究过程的两点不妥之处：①； 【2018年高考考点定位】 高考考纲中共涉及到这几个实验，即测量金属的电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻、练习使用多用电表和传感器的简单使用，其中测量金属的电阻率涉及到螺旋测微器和游标卡尺的读数，描绘小灯泡伏安特性曲线涉及到电路的连接和电表的选择，测定电源电动势和内阻涉及到闭合回路的欧姆定律以及多用表的使用，知识点较多，需要我们仔细梳理，认真掌握。 考点一、测量金属丝的电阻率 ○ 1实验原理L R S ρ=，根据电压表和电流测出电阻U R I =，测出金属丝的长度和横截面积就可以计算出电阻率。 ○ 2对于金属丝的长度的测量多用到游标卡尺；而横截面积通过测量直径来计算，直径的测量经常用到螺旋测微器。 如上图所示为游标卡尺，主要有主尺和游标尺两部分组成，主尺一般以毫米为单位，而游标尺有10分度，20分度和50分度的游标尺，分度值分别为0.1mm ，0.05mm 和0.02mm ；读数时分为两部分，其一为游标尺零刻度线左侧对应的主尺上面毫米的整数倍；其二为与主尺对齐的游标尺第N 条刻度线，N 乘以精确度；二者之和即为最终读数，单位为毫米。注意精确度，末尾的零不可以省去。 上图所示为螺旋测微器，又称千分尺，其读数有固定刻度和可动刻度两部分构成，读数时先读出固定刻度上面露出的 0.5mm 的整数倍，再读出刻度可动刻度上面与固定刻度对齐的刻度线乘以精确度0.01mm ，提醒大家注意，可动刻度 线必须估读到下一位；二者之和为最终读数；由于最终读数精确到千分之一毫米，所以又叫做千分尺。 考点二、描绘小灯泡的伏安特性曲线 ○ 1实验原理：通过滑动变阻器调节小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流，记录小灯泡两端的电压和电流表示数，最终描点连线，做出U I -图像。 ○ 2电流表的内接和外接：电流表内接法如下图 由于电流表和待测电阻串联而分压，导致电压表测量的电压不但包括待测电阻电压而且包括电流表电压，所以此种方法电流表准确，电压表偏大，导致测量的电阻偏大；对于测量 大电阻时，由于电流表阻值较小，分压少，误差较小，所以一般测量大电阻用内接法。归纳为：大内偏大 电流表外接法如下图 由于电压表和待测电阻并联而分流，导致电流表所测电流包括待测电阻和和电压表的电流，此种方案所测电压为准确的，而电流偏大，所以导致测量的电子偏小；对于测量小电阻时，由于电压表内阻较大，分流少，误差较小，所以一般测量小电阻用外接法，归纳为：小外 初中电学实验的故障分析和排除 “测定小灯泡的电功率”实验是初中物理一个重要的电学实验，笔者在指导学生分组实验中发现：尽管在实验前老师指出了实验中应该注意的事项，但学生在实验时仍常出现这样或那样的问题。究其原因，主要是由于实验所用的器材较多，学生对它们的特性没有很好地掌握，加上学生平时动手操作较少，实验能力不强，因此出现故障较多。并且多数学生一旦出现了故障总是找老师解决，并不能自己排除，这一方面是由于学生对老师有一种依赖的心理状态，不能主动寻求解决问题的方法；另一方面是由于学生对电路中电压、电流和电阻之间的关系没有理解，对电路的分析不熟练的缘故。所以一堂课结束时，老师常因忙于为学生实验排除故障而疲惫不堪，有些学生也因没有及时排除故障而未能顺利地完成实验。为此笔者将本实验中较常出现的故障进行归纳和总结。 测定小灯泡的电功率实验的电路如图1所示。直流电源多采用实验室中的“学生电源”。现将有关的故障现象及相应的改正措施分述如下：故障现象一将开关s闭合后，调节滑动变阻器滑片p时，发现电流表或电压表的指针沿逆时针方向偏转，这是因为电流表或电压表两接线柱接反了，将它们对调过来接好便可。 故障现象二将开关s合上，发现灯泡过亮，这时应立即断开开关s，首先检查直流电源的电压是否偏大，若偏大，调至正常即可。若电源电压合适，再检查滑动变阻器，这里较常出现的错误有两种：其一是滑动变阻器滑片的位置是错误的，移动滑片使其接入电路中的电阻在闭合开关 s前为最大阻值即可；其二是滑动变阻器接线有误，使其处于“直通”（即电流没有经过其电阻丝，而是从其上方的金属杆直接通过，滑动变阻器接入电路中的电阻始终为零）的状态，只要将变阻器的一个接线柱的接法纠正过来即可。 故障现象三在移动滑动变阻器的滑片时，发现电流表的指示值和灯泡的亮度随之同步变化，但电压表指针不动，这是因为与电压表相连的两根导线没有接好或者电压表自身已损坏之故，先检查接线，若接线正常则更换电压表。 故障现象四合上开关s，灯泡不亮，这时可分三种情况： （1）先观察电流表、电压表的读数，若两表读数都为零，故障可能是灯泡两端之外的地方接触不良（尤其可能是滑动变阻器滑片处或开关处接触不良或损坏）；当然也可能是电流表已坏或电源自身出现故障。 （2）如果电流表读数为零，但电压表读数等于电源输出的电压，即说明灯泡处接触不良或灯泡已坏。 （3）若发现电流表、电压表的读数都非常小，灯泡不亮，适当提高电压后，指示值才相应增大，灯泡亮。但调节变阻器时发现两电表读数和灯泡亮度都不变，这说明滑动变阻器接线有误，使电流始终流经其全部电阻丝，导致总电阻过大并且不可调节。 查找出原因后，再对症下药：若接触不良或电流表坏了，将线接好或更换电流表即可；若滑动变阻器接线错了，将其中一个接头调整过来；若滑动变阻器、开关或者灯泡坏了，换上好的即可；若属电源故障，在交流供电正常的情况上，多是因为学生电源保险丝已经烧断（尤其是当电源 电学实验电与磁专题复习 一、电学实验主要考查内容总结: 1、实验原理、电路图的设计与连接； 2、器材选择、滑动变阻器的作用、故障分析； 3、实验操作方法、电表读数、表格设计； 4、实验数据的处理与分析； 5、实验结论； 6、减小误差的方法、实验研究方法等。 二、考点解析 （一）电路的选取 1．电流表内外接法选取 （１）基本电路 （２）电路的对比 连接方式误差来源测量值与真实值关系适用范围 外接法电压表分流 电流表的读数大于流过待 测的电流，故：R测 ②临界值法：当待测电阻R x < V A R R 时，视Rx 为小电阻，应选用外接法；当 R x >V A R R 时，视Rx 为大电阻，应选用内接法；当R x ＝V A R R 时，两种接法均可。 2．滑动变阻器分压式、限流于接法选取 （１）基本电路 （２）电路的对比 调节范围 限流式电路 分压式电路 电压调节范围 U R R U R x x →+ ０→U 电流调节范围 x x R U R R U →+ ０→ x R U 说明：U 为电源端电压，R 为滑动变阻器最大电阻，Rx 为待测电阻阻值。 （３）判断方法 ①负载电阻Rx 远大于滑动变阻器总电阻R ，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 ②要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。 ③采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。 ④负载电阻的阻值Rx 小于滑动变阻器的总电阻R 或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。 ⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流式接法总功率较小。 3、伏安法测电阻及其它特殊测量总结： 一个同学急需知道收音机上一个电阻元件的阻值，以便于更换，请你根据所学的知识帮他把测出这个未知电阻值。(要求：①画电路图②说出步骤（写明用什么仪器测什么物 1、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R x ，现有如下器材：读数不准的电流表A 、定值电阻R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。 ⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。 ⑵写出主要的实验操作步骤。 2、用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为； 电压表V 1，量程为，内阻r 1＝750Ω； 电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2＝2500Ω； 滑动变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻R x 的一种实验电路原理图。 3、用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下： 电流表A 1（量程250mA,内阻r 1为5Ω)；标准电流表A 2（量程300mA,内阻r 2约为5Ω）； 待测电阻R 1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R 2（最大阻值10Ω）； 电源E （电动势约为10V ，内阻r 约为1Ω）；单刀单掷开关S ，导线若干。 ⑴要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号. ⑵需要直接测量的物理量是_______,用测的量表示待测电阻R 1的计算公式是R 1＝________。4、有一电阻R x ，其阻值在100～200Ω之间，额定功率为。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有： 安培表A 1，量程为50mA，R A 1 =100Ω 安培表A 2，量程为1A，R A 2 =20Ω 电压表V 1，量程为5V，R V 1 =10kΩ 电压表V 2，量程为15V， R V 2 =30kΩ 变阻器R 1 ，变阻范围0～20Ω ，2A 变阻器R 2 ，变阻范围0～1000Ω，1A 9V电源，电键，导线。 ⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是：。 ⑵画出所用实验电路图。 5、从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1 ，要求方 法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。 ⑴在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。 电学实验中的疑难问题解析 【难点分析】 一.伏安法测电阻 1.原理:伏安法测电阻的原理是欧姆定律，只要测出通过待测电阻的电流和两端的电压，然后根据R ＝U/I就可得到待测电阻的阻值． 2.电路：测量电路有电流表外接法〔图A、Ｃ〕和电流表内接法〔图B、D〕两种选择. 判断图线1与图线2分别属于哪个电路 ? 误差分析 (１)当用电流表外接法时，电阻测量值小于真实值；当用电流表内接法时，电阻测量值大于真实值. （2）若待测电阻Ｒx远小于电压表的内阻,即待测电阻Rｘ为小电阻时,宜采用电流表外接法； 若待测电阻R x远大于电流表的内阻,即待测电阻R x为大电阻时，宜采用电流表内接法. 【例题１】如下图所示，用伏安法测电阻，若电流表内阻1Ω,电压表内阻5000Ω,Rx约为１０Ω,则下图中哪个测量结果较为准确?测量值比真实值偏大还是偏小（) A．甲电路,偏大?B.甲电路,偏小 C．乙电路，偏大 D.乙电路，偏小 [答案]Ｂ ［解析]错误!=500，错误!=1０,∴错误!>错误!,应采用电流表外接法,由于电压表分流，使ＩA>Ix，Rx的测量值比真实值偏小。 测量电阻的其他方法: (1)欧姆表测： 测量原理：两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得Iｇ＝E／（r ＋Rｇ+Rｏ) 接入被测电阻Rx 后通过电表的电流为Ｉｘ＝Ｅ/（r ＋R ｇ+Ro+Ｒx ）=E ／(R 中＋Ｒx)? 由于Ix 与R ｘ对应，因此可指示被测电阻大小； 使用方法:机械调零、选择量程（大到小）、欧姆调零、测量读数时注意挡位(即倍率)、拨off 挡。? 注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。 （2）电桥法测：X R R R R 321 =1 32R R R R =? （3)半偏法测表电阻: 断ｓ2,调R1使表满偏; 闭s2,调R2使表半偏.则R 表＝R ２； 【例题2】用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差。为了消除系统误差,某研究性学习小组设计了如图所示的测量电路。 (1)请完成下列操作过程: 第一步:先将Ｒ2的滑动触头调到最左端，单刀双掷开关S2合向1，然后闭合开关S1，调节滑动变阻器R1和Ｒ２，使电压表和电流表的示数尽量大些（不超过量程），读出此时电压表和电流表的示数U1、I1；第二步:保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变,_____＿___________＿______ G R 2 S 2 R 1 S 1 R 1 S V R 2 初中物理电学实验专项练习 一、串、并联电路电流、电压的规律 1．小明利用如图1所示的电路“探究串、并联电路中电流的关系“． （1）探究串联电路中电流的关系． ①用笔画线代替导线将开关S3连入电路中．（要求：只闭合开关S3后，R1、R2以及电流表串联；导线不许交叉） ②小明将S3闭合后，发现电流表均无示数．于是他用一只电压表对电路故障（电路中只有一处故障）进行了检测，将电压表接在R1两端时，电压表与电流表均无示数；接在R2两端时，电压表有示数，电流表无示数．电路中的故障是．小明排除故障后继续实验，读出了电路中各电流表的示数，得到了串联电路中电流的关系是：串联电路中各处电流相等． （2）完成上述实验后，小明继续探究并联电路中电流的关系． ①各开关的连接情况是（填写各开关断开或闭合）． ②分析实验中各电流表的读数（如图2所示），可知并联电路中电流的关系是：． ③电阻R1：R2=． （3）为了验证结论的普遍性，你可以采用的方法是：． 【拓展】在电源电压不变的情况下，小明两次实验中电路消耗的最大功率与最小功率之比P最大：P最小=．2．小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验． （1）图甲是他们设计的电路图，图乙是他们测量电流时连接的实验电路，此时电流表测量的是（选填“A”“B”或“C”）处的电流． （2）请在图乙中移动一根导线，测量另外一处的电流．在移动的导线上画“×”，并用笔画线代替导线连接正确的电路．移动后电流表测量的是（选填“A”“B”或“C”）处的电流． （3）测出A、B、C三处的电流如表所示，由此得出初步结论：（只写表达式）．小梅指出：为了得出更普遍的规律，应当进行多次实验．操作方法是：． 温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，点击右上角的关闭按钮可返回目录。 考点13 电学实验 1.(2012安徽理综T21 (II))如图为测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为 2.5 V. (1)完成下列实验步骤： ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，—. ②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，—. ③断开开关，……。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 (2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图. 【解题指南】解答本题的关键是理解实验原理及数据处理的方法，明确滑动变阻器的连接方式，选择电流表的内接或外接法 【解析】(1)①开关闭合前应使小灯泡两端的电压为 0,所以应使滑动变阻器的滑片滑至最左端. ②实验中要测出多组灯泡两端的电压和电流值，因此闭合开关后，逐渐移动变阻 器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电压表和电流表的多组读数，电压 表的读数不应超过2.5V (2)根据实物图画出电路图如下图: 【答案】(1)3使滑动变阻器的滑片滑至最左端O 2增加小灯泡两端的电压，记录 电压表和电流表的多组读数，直至电压表达到额定电压 (2)见解析 2.(2012天津理综T9 (3))某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻?他设计了一个用标准电流表G i来校对待测电流表G2 的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示?已知G i的量程略大于G2的量程，图中 R i为滑动变阻器，R2为电阻箱?该同学顺利完成了这个实验 ① ____________________________________________ 实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为 _______________________________ (填步骤的字母代号)； A.合上开关S2 B.分别将R i和R2的阻值调至最大 C.记下R2的最终读数 D.反复调节R i和R2的阻值，使G i的示数仍为I i,使G2的指针偏转到满刻度的一半此时R2的最终读数为r E.合上开关S i F.调节R i使G2的指针偏转到满刻度，此时G i的示数为I i,记下此时G i的示数 电学实验 一、难点形成的原因 1、对电流表、电压表的读数规则认识模糊，导致读数的有效数字错误 2、对滑动变阻器的限流、分压两种控制电路的原理把握不准，导致控制电路选用不当 3、对实验测量电路、电学仪器的选用原则把握不准，导致电路、仪器选用错误 4、对电学实验的重点内容“电阻的测量”方法无明确的归类，导致思路混乱 5、对于创新型实验设计平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案。受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识。 二、难点突破 1、电流表、电压表的读数规则： 图10-1 电流表量程一般有两种——0.1~0.6A，0~3A；电压表量程一般有两种——0~3V，0~15V。如图10-1所示： 因为同一个电流表、电压表有不同的量程，因此，对应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同，所以电流表、电压表的读数比较复杂，测量值的有效数字位数比较容易出错。下面是不同表，不同量程下的读数规则： 电压表、电流表若用0~3V、0~3A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。 如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。 电压表若用0~15V量程，则其最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。 如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V，指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5V，若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能读做10.25V，若这样，则会出现两位不准确的数，即小数点后的2和5，不符合读数规则，如上图中所示，读数应为9.3V。 电流表若用0-0.6A量程，则其最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，其读数规则与0—15V电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数。 如上图所示，电流表读数为0.17A，若指针指在第11条刻度线上，则读数为0.22A，指在第10条刻度线上，读数为0.20A，指在第12条刻度线上，读数为0.24A。 2018年高考复习电学实验专题 在电学实验部分根据考纲要求以及历年高考分析，我们需要重点掌握以下几个实验: 一、测量电压表或电流表（电表）的内阻 二、测定电源的电动势和内阻 三、测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微计） 四、描绘小电珠的伏安特性曲线 五、练习使用多用表 六、传感器的简单应用 （1）对实验操作能力的考法。如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新，电学实验中的故障分析等。 （2）对基本实验仪器的读数、构造、使用方法的考查。 （3）设计性实验。近几年中各地设计性实验题型比较多，此类实验综合性比较强，考查考生对已学知识、方法、原理，灵活处理陌生的实验问题，需要较高的知识迁移能力和实验设计能力。 测量电压表或电流表（电表）的内阻 a）所 示的电路测量一微安表（量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω） 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 Ω，另一个阻值为2 000 Ω）；电阻箱R z（最大阻值为 99 999.9 Ω）；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。 ①R1的阻值为______Ω（填“20”或“2 000”）。 ②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的______端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。 ③将电阻箱R z的阻值置于2 500.0 Ω，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”）。 ④将电阻箱R z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R z的阻值置于2 601.0 Ω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______Ω（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：__________________________________。 a） 所示电路测量量程为2.5 V的电压表○V的内阻（内阻为数 千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱R（最大阻值99999.9 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值50 Ω），滑动变阻器R2（最 大阻值5kΩ），直流电源E（电动势3V）。开关1个，导线 若干。实验步骤如下： ①按电路原理图（a）连接线路； ②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与 图（a）中最左端所对应的位置，闭合开关S； ③调节滑动变阻器，使电压表满偏； ④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值， 使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。 回答下列问题： （1）试验中应选择滑动变阻器_______（填“R1”或 “R2”）。 （2）根据图（a）所示电路将图（b）中实物图连线。 （3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_______Ω（结果保留到个位）。 中考电学实验核心能力 能力一：基本实验仪器的操作 仪器1：开关 1.开关与电路分析 如图所示的电路中，R1、R2为定值电阻，电源电压不变．闭合开关S1、断开S2，两表均有示数，若闭合S2，请回答下列问题： (1)根据实物图在虚线框内画出对应的电路图； (2)连接电路时开关断开的目的是 (3)确定开关闭合后电路的连接情况： ①闭合开关S1、断开S2，R1、R2的连接方式是，电流表测量通过的电流，电压表测量两端的电压； ②闭合开关S1、S2，电流表测量通过的电流，电压表测量两端的电压． (3)电路的动态分析：闭合S2后： ①电压表示数，电流表示数； ②R2消耗的电功率，电路消耗的总功率； ③电压表示数与电流表示数的比值． 2.开关与电路计算 如图所示电路，电源电压恒定为3 V，R2＝10 Ω，当S1闭合，S2、S3断开，电流表示数为0.6 A，R1阻值为Ω；S2闭合，S1、S3断开，电压表示数为V；S1、S3闭合，S2 断开，电流表示数为 A. 3.电磁继电器（开关） 如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”．运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关 S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0 所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性(选填“增强”或“减弱”)，其上端的(选填“N”或“S”)极将衔铁吸下，抢跑指示灯(选填“L1”或“L2”)亮，判定运动员抢跑． 仪器2：电源 1.电池参数相关计算 （1）新一代共享单车车箱底部有一层太阳能电池板，太阳光照射时电池板把太能转化为能，即可实现给车上的蓄电池充电。若车内太阳光照射的平均功率为6W、光能转化效率为20%，则将智能锁的内置电池（规格为“3.7V6Ah”）从没有电到充满，需要小时。（2）某无人机由输出电压14.8V、容量l0000mAh的电池提供飞行能量，该电池最多可提供kW?h的电能，若这些电能的80%用于飞行，当飞行功率为200W时，最长飞行时间为 h。 2.电源与能量转化 (2014陕西32题7分)电池使用说明中都有一条提示：“请一次性更换所有电池，以免新旧电池混用”．小海同学用所学物理知识探究这条提示的依据． 方案一：用同型号串联的两节新电池和串联的一新一旧电池分别给同一辆玩具电动车供电，让电动车在相同路面上运动． (1)通过测量电动车运动的，比较两组电池为电动车提供的电功率大小. (2)通过测量电动车能够运动的，比较两组电池为电动车提供的电能多少. 方案二：用定值电阻替代电动车，通过测量定值电阻两端的电压，比较电池给定值电阻提供的电压差异究竟有多大． 小海设计了如图所示电路．将方案一中的两组电池和同型号一节新电池分别接入A、B间进行实验，将开关S闭合前后的电压表读数记录在下表中． (1)分析表中两列数据的第列可知，串联的一新一旧电池给定值电阻提供的电压，不仅小于两节新电池提供的电压，竟然也小于一节新电池提供的电压. 【专题13】电学实验 （解析版） 考点分类：考点分类见下表 考点内容常见题型及要求 考点一测量电阻和电阻率实验实验题 考点二描绘小灯泡的伏安特性曲线实验题 考点三电表内阻测量和校对实验题 考点四电动势和内阻测量实验题 考点五多用电表的使用实验题 考点六传感器的简单使用实验题 1、多用电表测电阻使用“五步”法 （1）选档：选倍率,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率,如估计值为200Ω就应该选×10的倍率; （2）调零：进行欧姆调零; （3）测量：将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量; （4）读数：将指针示数乘以倍率,得测量值; （5）整理：测量结束后,将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。 特别注意:用欧姆挡测电阻时,如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大),应该适当增大倍率重新调零后再测量;如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小),应该适当减小倍率重新调零后再测量。 2、控制电路的设计技巧 （1）滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法： ①要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)； ②被控制电路的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0时； ③实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时； ④若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时． （2）若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻RL与滑动变阻器的最大值R0接近或R L略小于R0，则应该采用限流式接法．测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法． 3、电学仪器的选择: （1）电源的选择:一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 （2）电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选择电流表;选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大,一般应使指针能达到半偏以上,以减小读数的偶然误差,提高精确度 4、实物图连接注意 （1）一般先从电源正极开始，须看电流的方向，将干路元件依次连线； （2）最后并接电压表； （3）连线时要注意电表的正、负接线柱，要使电流从正接线柱流入，负接线柱流出. 5、器材选择的一般步骤是： （1）找出唯一性的器材； （2）草画电路图（暂不把电表接入）； （3）估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）； （4）考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上，且不超过电表的量程 ★考点一：测量电阻和电阻率实验 ◆典例一：（2019高考江苏卷物理11）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下： （1）螺旋测微器如题11-1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏． （题11–1图） （2）选择电阻丝的（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径． 教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段 例1、 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下： 待测电阻R x （约100 Ω）; 直流电流表（量程0~10 mA 、内阻50 Ω）; 直流电压表（量程0~3 V 、内阻5 kΩ）; 直流电源（输出电压4 V 、内阻不计）； 滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A ）； 开关1个，导线若干. 根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。 【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于R x ＜v A R R ，故电流表应采用外接法.在控制电路 中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小， I min = x A R R R E ++=24 mA ＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采 用分压接法.如图10-5所示. 课 题 电学实验经典题型分析 【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流范围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化范围太小，仍不能用限流接法。 例2、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R x，现有如下器材： 读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。 ⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。 ⑵写出主要的实验操作步骤。 【解本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时），可以用标析】 ⑵验电路如右图所示。 ⑵①将S2与R x相接，记下电流表指针所指位置。②将S2 与R1相接，保持R2不变，调节R1的阻值，使电流表的指 针指在原位置上，记下R1的值，则R x＝R1。 电路分析基础实验指导书 实验课程名称电路分析基础 院系部机电工程系 指导老师姓名张裴裴 2015 — 2016学年第2学期 实验一直流电路的认识实验 一、实验目的 1.了解实验室规则、实验操作规程、安全用电常识。 2.熟悉实验室供电情况和实验电源、实验设备情况。 3.学习电阻、电压、电流的测量方法，初步掌握数字万用表、交直流毫安表的使用方法。 4.学习电阻串并联电路的连接方法，掌握分压、分流关系。 二、实验仪器 1.电工实验台一套 2.数字万用表一块 3.直流稳压源一台 4.直流电压表一只 5.直流电流表一只 6.电路原理箱（或其它实验设备） 7.电阻若干只 8.导线若干 三、实验步骤 1、认识和熟悉电路实验台设备及本次实验的相关设备 ①电路原理箱及其上面的实验电路版块； ②数字万用表的正确使用方法及其量程的选择； ③直流电压表、直流电流表的正确使用方法及其量程的选择。 2.电阻的测量 （1）用数字万用表的欧姆档测电阻，万用表的红表棒插在电表下方的“VΩ”插孔中，黑表棒插在电表下方的“COM”插孔中。选择实验原理箱上的电阻或实验室其它电阻作为待测电阻，欧姆档的量程应根据待测电阻的数值合理 选取。将数据记录在表1，把测量所得数值与电阻的标称值进行对照比较，得出误差结论。 图1-1 将图1-1所示连成电路，并将图中各点间电阻的测量和计算数据记录在表2中，注意带上单位。 开启实训台电源总开关，开启直流电源单元开关，调节电压旋钮，对取得的直流电源进行测量，测量后将数据填入表1-2中。 （1）按实验线路图1-2连接电路（图中A 、B 两点处表示电流表接入点）。 2 S 2 【知识点】高中物理电学实验满分知识点总结，速度收藏！ 在物理的学习过程中，电学实验是必考题，很多同学是“遇到就怕”。今天小编就为大家梳理电学实验的学习总结！快学起来！ 1 实验的考查内容 （1）测定金属的电阻率（练习使用螺旋测微器）； （2）描绘小灯泡的伏安特性曲线； （3）测定电源的电动势和内阻； （4）练习使用多用电表； （5）传感器的简单使用； （6）设计型实验。 2 电学实验命题走向 （1）给定条件，进行实验设计; （2）给定测量数据，选择处理方法; （3）给定原理、器材，设计实验方案; （4）给出实验过程情景，判断过程、方法的合理性。 3 电学实验的基础和核心 （1）伏安法测电阻 “外接法”的系统误差是由电压表的分流引起的，电阻测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法，可记为“外小小”。 “内接法”的系统误差是由电流表的分压引起的，电阻测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法，可记为“内大大” （2）滑动变阻器的连接（限流法/分压法） 分压接法时，题中常出现这样的字眼：要求电压从零开始调节，或是要求测量尽可能精确等被测电阻上电压的调节范围大。用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。 （3）其他常用测电阻方法 ①内阻已知的电流表、电压表可看成能读出它们电流、电压大小的电阻来使用； ②电流表可通过串联定值电阻来扩大量程，当成大量程电流表来使用；也可以并联定值小电阻来当成电压表来使用。 ③替代法测电阻 ④半偏法测电阻 4 选取电学仪器和实验电路 （1）安全：在电流表和电压表测量值不超量程,滑动变阻器、电源中通过的电流小于额定电流。解决方法是依据欧姆定律算出实验电路调节中过程的电流范围，再和某器材的最大电压和给定值进行选择。 高中物理选修3-1电学实验考点归纳总结 一、 电路设计或器材选择原则 1、 安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、 电阻均有最大允许电流和最大 功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 2、 准确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。保证流过电流表的电流和加在电 压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的 1/3），以减少测 读误差。 3、 便于调节：实验应当便于操作，便于读数。 二、 内、外接法的选择 1、外接法与外接法对比 （电流表）夕卜播法 （电硫表）内接法 电路图 ―l-c=i -- ?—1— 溟差来源 电压表分流 电流表分压 溟差分析 备Cg 〔偏49 心〉％ （偏大） 测小鞭 测大电阻 适用范围 2、内、外接法的确定方法： ① 将待测电阻与表头内阻比较 ② 试触法 触头P 分别接触A 、B 电压表示数变化大=电流表分压作用大=外接法 电流表示数变化大=电压表分流作用大=内接法 三、分压、限流接法的选择 1. 两种接法及对比 限流接法 分压接法 电路图 E h r / I 1 K □ ------ r^-i —1 R 工 R 「 K R L -c=? ------------ —m — R, 电压调节范围 -E ^
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