2021高考物理第二轮复习专题六 物理实验及创新实验 第2讲 电学实验

2021届高考二轮物理：电学实验含解析专题：电学实验1、某同学测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材．A．被测干电池一节B．电流表1：量程0～0.6 A，内阻r＝0.3 ΩC．电流表2：量程0～0.6 A，内阻约为0.1 ΩD．电压表1：量程0～3 V，内阻未知E．电压表2：量程0～15 V，内阻未知F．滑动变阻器1：阻值范围为0～10 Ω，允许通过最大电流2 AG．滑动变阻器2：阻值范围为0～100 Ω，允许通过最大电流1 AH．开关、导线若干伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．(1)在上述器材中请选择适当的器材，电流表选择________，电压表选择________，滑动变阻器选择________．(填写器材前的字母)(2)实验电路图应选择图________(填“甲”或“乙”)．(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.2、要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：A．待测电压表V(量程3 V，内阻几千欧)B．电流表A(量程3 A，内阻0.01 Ω)C．定值电阻R(阻值2kΩ，额定电流50 mA)D．蓄电池E(电动势略小于3 V，内阻不计)E．多用电表F．开关K1、K2，导线若干有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：(1)首先，用多用电表进行粗测，选用×100倍率，操作方法正确。

若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，则测量的结果是________ Ω。

(2)为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图所示的乙、丙实验电路，你认为其中较合理的电路图是________。

其理由是_____________________________________________________________。

第一部分专题六第2讲A组基础能力练1．(2020·天津卷)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确．电压表(量程0～3 V，内阻约为3 kΩ)电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)待测电池组(电动势约为3 V，内阻约为1 Ω)开关、导线若干(1)该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是_5__.(2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的_a__端(填“a”或者“b”)(3)实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显．为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 Ω的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像，如图所示．根据图像可知，电池组的电动势为_2.9__V，内阻为_0.80__Ω.(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱；(2)开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a 端；(3)由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E ＝2.9 V ；图线与横轴的交点为短路电流I ＝0.50 A ，故可得等效内阻为r ＝E I ＝2.90.5Ω＝5.80 Ω；又因为在开关和电池负极之间接有5 Ω的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为r ′＝5.80 Ω－5 Ω＝0.80 Ω.2．(2020·湖南怀化模拟)某一小型电风扇额定电压为5.0 V ，额定功率为2.5 W ．某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：A ．电源E (电动势为6.0 V)B ．电压表V(量程为0～6 V ，内阻约为8 kΩ)C ．电流表A 1(量程为0～0.6 A ，内阻约为0.2 Ω)D ．电流表A 2(量程3 A ，内阻约0.05 Ω)；E ．滑动变阻器R 1(最大阻值5 kΩ，额定电流100 mA)F ．滑动变阻器R 2(最大阻值25 Ω，额定电流1 A)(1)为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用_C__滑动变阻器应选用_F__(填所选仪器前的字母序号)．(2)请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在图甲中的虚线框内(小电风扇的电路符号如图甲所示)_见解析图__．(3)操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5 V 时电风扇没启动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为_2.5__Ω，正常工作时的发热功率为_0.625__W ，机械功率为_1.875__W.【解析】 (1)电风扇的额定电流I ＝P U ＝2.55.0A ＝0.5 A ，从读数误差的角度考虑，电流表选择C ，电风扇的电阻比较小，则滑动变阻器选择总电阻为25 Ω的误差较小，即选择F .(2)因为电压、电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电风扇的电阻为R ＝U 2P ＝522.5 Ω＝10 Ω，远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法．电路图如图所示．(3)电压表读数小于0.5 V 时电风扇没启动．根据欧姆定律得：R ＝U I ＝0.50.2Ω＝2.5 Ω，正常工作时电压为5 V ，根据图像知电流为0.5 A ，则电风扇发热功率为：P ＝I 2R ＝0.52×2.5 W ＝0.625 W ，则机械功率P ′＝UI －I 2R ＝2.5 W －0.625 W ＝1.875 W.3．(2020·广西岑溪市期中)某同学欲测量量程为300 μA 的微安表头G 的内阻．可供选择的实验器材有：A ．微安表头G(量程300 μA ，内阻约为几百欧姆)B ．滑动变阻器R 1(0～10 kΩ)C ．滑动变阻器R 2(0～50 kΩ)D ．电阻箱(0～9 999.9 Ω)E ．电源E (电动势约为9 V)F ．开关、导线若干该同学先采用如图所示的电路测量G 的内阻，实验步骤如下：①按图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置；②断开S 2，闭合S 1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G 满偏；③闭合S 2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G 的示数为200 μA ，记下此时电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选用_R 2__(填“R 1”或“R 2”)．(2)若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R ，则G 的内阻R g ＝ 12R . 【解析】 (1)闭合S 2开关时认为电路电流不变，实际上闭合开关S 2时电路总电阻变小，电路电流增大，而电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S 2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，滑动变阻器应选择阻值较大的R 2；(2)闭合开关S 2时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的23，则流过电阻箱的电流为满偏电流的13，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则R g ＝12R . 4．(2020·江西联考)小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力．他设计了如图甲所示的实验装置，其中MN 是一条长20 cm 、电阻为20 Ω的均匀电阻丝．电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P 相连，上端连有接线柱．将电阻丝固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P 可沿MN自由的滑动．直流电源的电动势为4.5 V ，内阻可忽略．将电阻箱的阻值设定为40 Ω，当拉力为零时，P 刚好触及电阻丝的端点M ，此时让接入的电压表读数为零．甲乙(1)为达到实验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)；(2)当P 触及端点N 时，电压表的读数为_1.50(1.5也对)__V ；(3)已知该弹簧的伸长量x 与拉力F 关系图线如图乙所示，则弹簧拉力F 与电压表读数U的关系式为 F ＝803U . 【解析】 (1)直流电源的电动势为4.5 V ，所以电压表选3 V 挡，电路如图所示：(2)当P 触及端点N 时，电压表测MN 两端的电压，电压表的读数为：UR 1＝IR 1＝E R 1＋R 2R 1＝ 4.520＋40×20 V ＝1.50 V. (3)由图可知：F ＝200x ，电压为：U ＝E R 1＋R 2R 1＝ 4.520＋40×20×x 0.20 V ， 联立可得：U ＝380F ，则F ＝803U .B组素养提升练5．(2020·江西上饶考前模拟)光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示．(1)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件．利用直流电源给电磁铁供电，利用220 V交流电源给路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件_见解析图__．(2)用多用电表“×100”Ω挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更准确的测量其阻值，接下来应选用_×10__Ω挡(填“×1k”或“×10”)，进行欧姆调零后，重新测量其示数如图丙所示，则线圈的电阻为_140__Ω.(3)已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合．图中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1 750 Ω，1 A)要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择_R3__(填“R1”、“R2”或“R3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地_减小__(填“增大”或“减小”)滑动电阻器的电阻．【解析】(1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通．所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间．电路图如图：(2)欧姆表指针偏转角度太大，说明电阻太小，应换作小倍率的“×10” Ω挡；读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10 Ω”，所以电阻值是14×10＝140 Ω；(3)天色渐暗照度降低至1.0 Lx 时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2 kΩ，电路中的电流是2 mA ，R ＝E I －R 光＝62×10－3－2 000＝1 000 Ω，所以要选择滑动变阻器R 3，由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻．6．(2020·高三高考冲刺物理模拟)某探究小组要尽可能精确地测量电流表A 1的满偏电流，可供选用的器材如下：A ．待测电流表A 1(满偏电流I g 约为800 μA 、内阻r 1约为100 Ω，表盘刻度均匀、总格数为N )B ．电流表A 2(量程为0.6 A 、内阻r 2＝0.1 Ω)C ．电压表V(量程为3 V 、内阻R V ＝3 kΩ)D ．滑动变阻器R (最大阻值为20 Ω)E ．电源E (电动势有3 V 、内阻r 约为1.5 Ω)F ．开关S 一个，导线若干(1)该小组设计了图甲、图乙两个电路图，其中合理的是_图乙__(选填“图甲”或“图乙”)；(2)所选合理电路中虚线圈处应接入电表_C__(选填“B”或“C”)；(3)在开关S 闭合前，应把滑动变阻器的滑片P 置于_b __端(选填“a ”或“b ”)；(4)在实验中，若所选电表的读数为Z ，电流表A 1的指针偏转了n 格，则可算出待测电流表A 1的满偏电流I g ＝ ZN nR V ⎝⎛⎭⎫或ZN 3 000n . 【解析】 (1)因为变阻器的总电阻小于电流表内阻，所以变阻器应采用分压式接法，所以合理的是图乙电路；(2)因为电压表V的满偏电流I＝UR V＝33 000＝0.001 A＝1 mA＝1 000 μA，与待测电流表量程800 μA接近，所以虚线处应接电表C；(3)闭合电键前，应将变阻器的滑片置于输出电压最小的b端；(4)根据电流关系可知：ZR V＝nN I g，解得：I g＝NZnR V.7．(2020·广东佛山二模)小明手里有一块多用电表A，其功能完好，但刻度值已不清晰．他想通过实验测定该多用表(简称A表，下同)“×10 Ω”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E.他找来了另一个多用电表B(简称B表，下同)、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为实验的器材．实验的操作如下：(1)小明将A表调到“×10 Ω”挡，将B表调到“mA”挡，准备如图(甲)将所有的器材串联起来作为实验电路．请你在图中连好剩余的导线_连线图见解析__；(2)先使用B表的电流挡测量A表“×10 Ω”挡的满偏电流．将电阻箱阻值调为0，将A 表调到欧姆挡“×10 Ω”挡位置．几次试测后，确定B表应使用“10 mA”挡，调节A表的欧姆调零旋钮直至A表满偏，此时B表的读数如图(乙)所示，记录下B表读数为_8.0__mA；(3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表_红黑表笔__短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路．(4)调节电阻箱，闭合开关，当B表读数为6.0 mA时，读出电阻箱阻值为R1( Ω)；继续调节电阻箱阻值，当B表读数为4.0 mA时，读出电阻箱阻值为R2( Ω)；(5)断开电路，整理器材．根据以上测量数据，可算出A表“×10 Ω”挡内置电源的电动势E＝3(R2－R1)250V，A表“×10 Ω”挡欧姆调零后的内阻R0＝3(R2－R1)2Ω，B表量程“10 mA”挡的内电阻R B＝R 2－3R 12Ω.(以上3空的结果用R 1、R 2表示) 【解析】 (1)电路连线如图；(2)因为B 表应使用“10 mA ”挡，则B 表读数为8.0 mA ； (3)断开开关，保持A 、B 表挡位不变，将A 表红黑表笔短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路；(5)设电表A 欧姆×10挡的内阻为R 0，则有I 0＝E R 0＝8 mA 设电表B 量程为10 mA 挡的内阻为R B ，则E R 0＋R B ＋R 1＝6 mA E R 0＋R B ＋R 2＝4 mA 解得E ＝3(R 2－R 1)250(V) R 0＝3(R 2－R 1)2( Ω) R B ＝R 2－3R 12( Ω) 8．(2020·大庆实验中学模拟)两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻．(1)用内阻为3 kΩ、量程为1 V 的电压表，保护电阻R 0，电阻箱R ，开关S 测量一节干电池的电动势和内阻．①由于干电池电动势为1.5 V ，需要把量程为1 V 的电压表扩大量程．若定值电阻R 1可供选择的阻值有1 kΩ、1.5 kΩ、2 kΩ，其中最合适的是_1.5_kΩ__.②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图，并完成图(a)中剩余的连线．(2)按照图(b)的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为R A ，R 1＝R A ，保护电阻的阻值为R 0，若电流表读数为I ，则通过电源的电流为_2I __.根据测得的数据作出1I－R 图像，图线的斜率为k ，纵截距为b ，则电源电动势E ＝ 2k ，内阻r ＝ b k －R 0－12R A .【解析】 (1)①若将电压表改装为量程为1.5 V 的电压表，则需串联的分压电阻上的电压为0.5 V ，因电压表内阻为3 kΩ，则需串联的电阻为1.5 kΩ；②电路图以及实物连线如图；(2)若电流表读数为I ，因R 1＝R A ，则通过电源的电流为2I ；由闭合电路欧姆定律：E ＝2I ⎝⎛⎭⎫r ＋R 0＋12R A ＋R ，即1I ＝2E ⎝⎛⎭⎫r ＋R 0＋12R A ＋2E R ，则2E ＝k ；2E ⎝⎛⎭⎫r ＋R 0＋12R A ＝b ，解得E ＝2k，r ＝b k －R 0－12R A ．莘莘学子，最重要的就是不要去看远方模糊的，而要做手边清楚的事。

2021年高考物理二轮复习试卷：电学基础实验
考点一多用电表的使用与读数
1.某学生实验小组利用图1(a)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：
图1
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(a)中多用电表的红表笔和________(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(b)所示，这时电压表的示数如图(c)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2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。

图2
2．某同学想测量电压表0～3 v挡的内阻，他从实验室拿来一个多用电表、3节干电池、
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第二讲 电学实验与创新知识内容 考试要求 备考指津 1.测绘小灯泡的伏安特性曲线近几年高考物理电学实验的考查不断推陈出新，但仍然是基于两个基本的实验原理，即R ＝U I 和E ＝U 外＋U 内．从考查的形式上看，主要表现在以下三方面：一是命题由知识立意向能力立意转变，从机械记忆向分析理解与迁移应用转变；二是在试题情景设置上多与生产、生活实际相结合，更注重综合应用能力的考查.2.探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系3.练习使用多用电表 多用电表的使用和读数【重难提炼】1．电流的流向：电流从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，即“红进、黑出”．2．“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．3．欧姆表刻度不均匀的原因：当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R 0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，I g ＝E R g ＋R 0＋r，此时中值电阻R 中＝R g ＋R 0＋r ，当两表笔接入电阻R x 时I ＝ER g ＋R 0＋r ＋R x ，电阻R x 与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．(2019·某某高三适应性)在“练习使用多用电表”实验中．(1)某同学欲测一节干电池的电压，下述操作正确的是________(填字母)．A ．欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数B ．机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数C ．选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数D ．选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数(2)该同学欲测量如图甲所示插座的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的________位置(选填A 、B 、C 、…、Q 字母)．(3)经过正确操作后，电表指针如图丙所示，则插座的电压为________V.[解析] (1)使用多用电表测电压时，应该先机械调零，然后选择适当的挡位，表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)，待示数稳定后读数即可，故B 正确，ACD 错误．(2)甲所示插座的电压为220 V 交流电源，所以应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的H 位置．(3)根据电表指针可知，插座的电压为U ＝200 V.[答案] (1)B (2)H (3)200多用电表测电阻的步骤和注意事项(1)使用步骤①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200 Ω就应该选“×10”的倍率，使指针的偏转角度在13满偏到23满偏之间为测量值误差较小； ②进行欧姆调零；③将红黑表笔接被测电阻两端进行测量；④将指针示数乘以倍率，得测量值；⑤测量结束后，将选择开关扳到“OFF ”或交流电压最高挡．(2)注意事项①改换倍率必须重新进行欧姆调零；②通过选择合适倍率，指针指在刻度盘中间附近，误差较小；③测量电阻时，手不可接触表笔的金属杆部分；④测量电阻时被测元件要与电源断开．【突破训练】1．某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图．已知选用的电流表内阻R g ＝5 Ω、满偏电流I g ＝25 mA ，当选择开关接3时为量程100 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________．(保留三位有效数字)(2)为了测该多用电表电阻挡的电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：①将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏．②将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为________Ω.③计算得到多用电表内电池的电动势为________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________Ω.(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25 mA的电流表，其分度值为0.5 mA，示数为17.3 mA.选择开关接3时测电压，多用电表为量程100 V的电压表，其分度值为2 V，其示数为69.0 V.(2)②由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω.③指针指在C处时，电流表示数为12.5 mA＝12.5×10－3 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I·2R＝12.5×10－3×2×150 V≈3.8 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17.3 mA，而表内电池的电动势为E＝3.8 V，表内总电阻为150 Ω，所以待测电阻的阻值R＝3.817.3×10－3Ω－150 Ω≈70 Ω.答案：(1)17.3 mA(17.2～17.5 mA均正确) 69.0 V(68.8～69.2 V均正确) (2)②150③3.8(3)70以测电阻为核心的电学实验【重难提炼】1．电流表内接法与外接法的判断方法(1)比值判断法：若R V R x ＜R xR A ，R x 为大电阻，内接法误差小，应选用内接法；若R V R x ＞R x R A ，R x 为小电阻，外接法误差小，应选用外接法．(2)试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较R V R x 及R x R A 的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定．2．滑动变阻器限流接法与分压接法的选取原则(1)限流式接法选取原则一般在滑动变阻器总电阻R 0与用电器电阻R x 相差不大时，若既不要求较大X 围内调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法．(2)分压式接法选取原则①滑动变阻器的总电阻R 0远小于用电器电阻R x 或电路中串联的其他电阻的阻值，即R x ≫R 0；②要求用电器R x 的电流或电压从零开始连续变化；③采用限流式接法时，电路中的最小电流大于用电器R x 的额定电流，或给定的仪表量程偏小．三条中满足一条，采用分压接法．现要用伏安法描绘一只小灯泡的I －U 图线，已知小灯泡的额定电压为2.5 V ，小灯泡正常工作时的功率小于0.7 W ．有下列器材供选用：A ．电压表(0～3 V ，内阻3 k Ω；0～15 V ，内阻10 k Ω)B ．电流表(0～0.6 A ，内阻0.5 Ω；0～3 A ，内阻0.1 Ω)C ．滑动变阻器(10 Ω，2 A)D ．滑动变阻器(100 Ω，1.0 A)E ．蓄电池(电动势6 V ，内阻不计)(1)用如图甲所示的电路进行测量，滑动变阻器应选用________(用字母序号表示)．开关S 闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于________端(填“A ”“B ”或“AB 正中间”)．(2)按图甲所示电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图．(3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.[解析] (1)因描绘小灯泡的 I －U 图线采用滑动变阻器分压式连接，滑动变阻器应选用小电阻值的，故应选用变阻器C ；开关闭合前，为了保护电表和小灯泡，应使测量电路部分的电压为零，即将滑片置于A 端．(2)实物连接如图所示．因为灯泡的额定电压为2.5 V ，由图甲知，电压表量程应选0～3V ，由I ＝P U 知流经灯泡的电流约为I ≈P U ＝0.72.5A ＜0.3 A ，所以电流表的量程应选0～0.6 A.(3)由I －U 关系图象可以读出，当小灯泡的电压为2.5 V 时，其电流I ＝0.25 A ，由R ＝U I可得，小灯泡正常发光时的电阻R ＝10 Ω. [答案] (1)C A (2)见解析图 (3)10在连实物图时的注意事项(1)各导线都应接在接线柱上．(2)不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器．(3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错．(4)开关要控制整个电路．【突破训练】2．在“描绘标有‘9 V 5 W ’小灯泡伏安特性曲线”的实验中，要求测量从0 V 到9.0 V 的电压下通过小灯泡的电流，实验室提供了下列器材A ．电流表A 1(量程100 mA ，内阻1 Ω)B ．电流表A 2(量程0.6 A ，内阻0.3 Ω)C ．电压表V 1(量程3.0 V ，内阻3 k Ω)D ．电压表V 2(量程15.0 V ，内阻10 k Ω)E ．滑动变阻器R 1(最大阻值为50 Ω)F．滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)G．电源E(电动势15 V，内阻忽略)H．电键、导线若干(1)为了提高测量准确度和有效性，应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表________；电压表________；滑动变阻器________．(2)在下图给出的测量电路中，最合理的是________．解析：(1)因为灯泡的额定电压为9 V，故电压表应选V2；额定电流约为0.56 A，故电流表应选A2，滑动变阻器采用分压式接法，应该选择最大阻值较小的，有利于数据的测量，故选R1.(2)要求测量从0 V到9.0 V的电压下通过小灯泡的电流，所以应采用分压式接法．由于灯泡电阻更接近电流表内阻，所以采用电流表外接法．故选B.答案：(1)B D E (2)B以测电动势和内阻为核心的电学实验【重难提炼】测电源电动势和内阻的三种常用方法方法原理图数据处理用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两组U、I值，根据E＝U ＋Ir，通过计算或利用图象法处理数据用电流表、电阻箱测量测出两组I、R值，根据E＝I(R ＋r)通过计算或利用图象法处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组U、R值，根据E＝U ＋URr，通过计算或利用图象法处理数据用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．实验主要步骤：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；③以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线(U、I都用国际单位)；④求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________．A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ)B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω)D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．[解析] (1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即U ＝E －Ir ，I 是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选A ；由于电路中的最大电流约为I ＝E r ＋R 1＋R 2＝32＋10＋5 A ≈0.176 A ＝176 mA ，应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，C 项正确．(3)图象斜率绝对值k ＝r ＋R 2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a ＝E r ＋R 2，因此电源的内阻r ＝k －R 2，电源的电动势E ＝ka .[答案] (1)A C (2)C (3)akk －R 2两种数据处理方法：联立方程求解法和图象处理法，对伏安法利用电源的U －I 图象求电动势和内阻；对伏阻法和安阻法需对闭合电路欧姆定律方程E ＝U ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋r R 和E ＝I (R ＋r )适当变形作线性处理，并利用直线方程的截距和斜率求电动势或内阻等物理量．【突破训练】3.(2017·某某选考11月)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时，为防止电流过大而损坏器材，电路中加了一个保护电阻R 0，根据如图1所示电路图进行实验时．(1)电流表量程应选择________(填“0.6 A”或“3 A ”)，保护电阻应选用________(填“A ”或“B ”)；A ．定值电阻(阻值10.0 Ω，额定功率10 W)B ．定值电阻(阻值2.0 Ω，额定功率5 W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2所示，则此时电压为________V.(3)根据实验测得的5组数据所画出的U －I 图线如图3所示，则干电池的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω(小数点后保留两位)．解析：(1)通过后面的U－I图象可知，电流表选择0.6 A 即可．而在极端短路情况下，电路中的保护电阻应该为R＝EI满可知，保护电阻应该为2.5 Ω，因此选择B比较合理．(2)根据读数方法可知电压表读数1.20 V.(3)本图中，保护电阻可以看做电源内阻一部分，所以通过图象可知E＝1.45 V，r＋R0＝错误!Ω＝2.5 Ω，所以内阻r＝0.50 Ω.答案：(1)0.6 AB电学创新实验的分析【重难提炼】对于电学实验的创新，应注意的两个问题(1)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等．(2)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自测电流或自测电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表．为了测量某电池的电动势E(约为3 V)和内阻r，选用的器材如下：A．电流表G1(量程为2 mA，内电阻为100 Ω)B．电流表G2(量程为1 mA，内电阻为200 Ω)C．电阻箱R1(0～99.99 Ω)D．电阻箱R2(0～9 999 Ω)E．滑动变阻器R3(0～1 000 Ω，允许最大电流1 A)F．待测电池G．开关一个、导线若干(1)某同学利用上述器材，采用图甲的电路测量该电池的电动势和内阻，请按照图甲将图乙所示的实物图连线．(2)图甲中利用电阻箱R 1，将电流表G 1改装成了量程为0.5 A 的电流表，利用电阻箱R 2将电流表G 2改装成了量程为3 V 的电压表，则电阻箱R 1的阻值调到______Ω.(3)以G 2示数I 2为纵坐标，G 1示数I 1为横坐标，作出I 2－I 1图象如图丙所示，结合图象可得出电源的电动势为________V ，电源的内阻为________Ω(结果均保留两位有效数字)．[审题突破][解析] (1)如图所示．(2)根据欧姆定律和串并联规律应有：I ＝I 1g ＋I 1g r 1R 1， 解得R 1≈0.4 Ω.(3)纵坐标截距0.9 mA ，对应着电源电动势E ＝0.9 mA 1 mA×3 V ＝2.7 V ；横坐标截距0.4 mA ，对应着流过电源的电流为0.4 mA ＋错误! mA ＋0.6 mA ＝0.101 A ；电源内阻为r ＝错误!＝错误!Ω≈8.9 Ω.【突破训练】4．现有一个电压表有刻度但无刻度值，提供以下可选用的器材及导线若干，要求尽可能精确地测量该电压表的满偏电压U g.A．待测电压表V1，满偏电压约为3 V，内电阻R V1＝3 000 Ω，刻度均匀、总格数为N；B．电流表A：量程0.6 A、内阻R A约为0.1 Ω；C．电压表V2：量程15 V、内阻R V2约为15 kΩ；D．标准电阻R1＝10 Ω；E．标准电阻R2＝10 kΩ；F．滑动变阻器R：最大阻值200 Ω；G．学生电源E，电动势15 V，内阻不计；H．开关一个．(1)虚线框中已画出部分实验电路图，请你完成剩余的部分电路图，并标上题目中所给仪器的字母代号．(2)测出多组数据，其中一组数据中待测电压表V1的指针偏转了n个格，可计算出满偏电压U g为____________(用字母表示)，式中除题目已给的物理量外，其他字母符号表示的物理量的物理意义是________________________________________________________________________．解析：(1)因待测电压表的满偏电压较小，故应串联一个定值电阻分压，又知R V1＝3 000 Ω，故串联的定值电阻应选R2，而电压值需用电压表V2测出，故要和V2并联，设计成如答案(1)中的电路图．(2)V2的示数为V1和R2两端的总电压，按照串联分压关系，则有V1两端的电压为R V1R V1＋R2U(U为电压表V2的读数)，除以格数n即可得到每偏转1个格的电压值，再乘以总格数N即可得满偏电压．答案：(1)如图所示(2)NUR V 1n （R V 1＋R 2）U 为电压表V 2的读数[课后作业(二十四)] (建议用时：45分钟)1．(1)某同学用螺旋测微器测量一段粗细均匀的金属丝的直径，如图所示，直径d 为________mm.(2)该同学用多用电表测量其电阻阻值约为5 Ω，现用伏安法进一步精确测量其电阻，备有以下器材：直流电源E ：电动势约4.5 V ，内阻很小； 直流电流表A 1：量程0～3 A ，内阻约0.025 Ω； 直流电流表A 2：量程0～0.6 A ，内阻约0.125 Ω； 直流电压表V ：量程0～3 V ，内阻约3 k Ω； 滑动变阻器R 1：最大阻值为50 Ω； 开关、导线若干．①在可选择的器材中应选用的电流表是________．(选填“A 1”或“A 2”)②仅从实验原理上看实验电路电阻的测量值________真实值．(选填“大于”“小于”或“等于”)③如图所示实物连接图，还有两根导线没有连接，请补充完整．解析：(1)读数为4 mm ＋48.7×0.01 mm ＝4.487 mm.(2)①流过电流表的最大电流为I max ＝35A ＝0.6 A ，故电流表选A 2.②因为被测电阻较小，电流表应外接，由于电压表的分流，电阻的测量值小于真实值．③电路可采用限流式，电流表外接．答案：(1)4.487(±0.002)(2)①A2②小于③如图所示2．为测定一节干电池(电动势约1.5 V，内阻约1.0 Ω)的电动势和内阻，实验室备有电流计G(满偏电流为3 mA，内阻为25 Ω)、定值电阻R0＝0.126 Ω、开关和若干导线及以下器材：A．量程0～3 V，内阻约1 000 Ω的电压表B．量程0～15 V，内阻约1 500 Ω的电压表C．总阻值为10 Ω、额定电流为2 A的滑动变阻器D．总阻值为100 Ω、额定电流为1 A的滑动变阻器(1)因电流计量程太小，需将R0与电流计________以扩大量程．(2)电压表应选择________；滑动变阻器应选择________．(填代号)(3)请在虚线框内完成实验电路图．(4)根据所画出的电路图，分析引起该实验系统误差的主要原因是_____________________________________________________________________________________.解析：本题中给出了电压表，虽没有电流表，但给了电流计，且内阻已知，同时还给出了定值电阻，因此需考虑将电流计改装成电流表，即将电流计与定值电阻并联，然后用伏安法测量电源电动势和内阻，根据实验可画出电路图；根据电源电动势的大约值，可选择使用量程为3 V的电压表；又因为电源内阻很小，若滑动变阻器的总阻值远大于电源内阻，则在减小滑动变阻器阻值时，开始电压表示数几乎不变，最后电压表和电流表会突然变化，造成读数误差很大，故应选用总阻值为10 Ω的滑动变阻器；本实验中由于电压表的分流作用，使得改装后的电流表测得的电流偏小(读数只是通过滑动变阻器的电流)，造成测得的电动势和内阻均偏小．答案：(1)并联(2)AC(3)如图所示(4)由于电压表的分流作用造成改装后电流表读数总是比电池实际输出电流小3.某同学利用图(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99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，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)实验中选择滑动变阻器________(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)．(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100 μA B．250 μAC．500 μA D．1 mA解析：(1)为了使电阻箱调节时，滑动变阻器分得的电压变化很小，分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好，因此应选用R1.(2)见答案图．(3)如果认为滑动变阻器分得的电压不变，则调节电阻箱后，电压表两端的电压为2.00 V ，电阻箱两端的电压为0.5 V ，根据串联电路的分压原理，R V R ＝2.000.5，求得电压表的内阻R V Ω＝2 520Ω.(4)如果此电压表由一个表头与一个电阻串联组成，可知此表头的满偏电流为I g ＝2.5 V2 520 Ω＝1 mA ，D 项正确．答案：(1)R 1 (2)连线如图所示 (3)2 520 (4)D4．太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在我国某某举办的世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I －U 特性图线．所用的器材包括：太阳能电池，电源E ，电流表A ，电压表V ，滑动变阻器R ，开关S 及导线若干．(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的________(填“a ”或“b ”)图．(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I －U 图象．由图可知，当电压小于2.00 V 时，太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V 时，太阳能电池的电阻约为________Ω.(3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为________V ，若把它与阻值为1 k Ω的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是________%.(结果保留三位有效数字)解析：(1)用a 图电路可以在电池板上得到从零开始的电压，故应选a 图．(2)由题图乙可知，当电压小于2.00 V 时，通过太阳能电池的电流为零，故太阳能电池的电阻很大；当电压为2.80 V 时，电流为2.8 mA ，则可知太阳能电池的电阻为R ＝U I＝A)＝1.0×103Ω.(3)由U －I 图线可知，电池板作为电源时的电动势为2.80 V ；若把它与阻值为1 k Ω的电阻连接构成一个闭合电路，则在图丙中画出此电阻的U －I 图线，其与电池板的U －I 图线交于一点，读出交点坐标：U ＝1.8 V ，I ＝1.8 mA ，则该电池板的效率是η＝IU IE ×100%＝1.82.8×100%≈64.3%.答案：(1)a (2)很大 1.0×103(3)2.80 64.3(64.1～64.5之间均算对)5．某实验小组利用如下实验器材测量干电池的电动势和内阻． A ．待测干电池两节，每节电池电动势约为1.5 V ，内阻约几欧姆 B ．直流电压表V 1、V 2，内阻约为3 k Ω C ．阻值为5 Ω的定值电阻R 0 D ．滑动变阻器R ，最大阻值为R mE ．导线和开关(1)根据图甲的电路原理图完成图乙中电路实物图的连接；(2)实验中移动滑动变阻器的触头，读出电压表V 1和V 2的多组数据如下表，请在图丙的坐标纸中描绘出U 1－U 2图象；实验次数1 2 3 4 5 6 U 1(V ) U 2(V )(3)根据描绘出的U 1－U 2图象，求得两节干电池的总电动势E ＝________ V ，总内阻r ＝________Ω.(计算结果保留两位有效数字)解析：根据闭合电路欧姆定律可得E ＝U 2＋Ir ＝U 2＋U 2－U 1R 0r整理得U 1＝⎝⎛⎭⎪⎫R 0r＋1U 2－R 0rE 由U 1－U 2图象可得图线斜率k ≈3， 则R 0r＋1＝3， 又知R 0＝5 Ω，得r ＝2.5 Ω 由U 1－U 2图象可知， 当U 2＝2 V 时，U 1＝0，代入 U 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫R 0r ＋1U 2－R 0r E 解得E ＝3.0 V.答案：(1)实物连接如图所示(2)U 1－U 2图象如图所示6．(2018·某某选考4月)(1)小明用多用电表测量一小段2B 铅笔芯的电阻R x ，正确的操作顺序是________(填字母)．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指到欧姆零点C ．把红、黑表笔分别接在R x 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、黑表笔分别插入多用电表“＋”“－”插孔，用螺丝刀调节指针定位螺丝，使指针指0(2)小明正确操作后，多用电表的指针位置如图所示，则R x ＝________Ω.(3)小X认为用多用电表测量小电阻误差太大，采用伏安法测量．现有实验器材如下：电源(电动势3 V，内阻可忽略)，电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)，多用电表(2.5 mA挡、25 mA挡和250 mA挡，对应的内阻约40 Ω、4 Ω和0.4 Ω)，滑动变阻器R P(0～10 Ω)，定值电阻R0(阻值10 Ω)，开关及导线若干．测量铅笔芯的电阻R x，下列电路图中最合适的是________(填字母)，多用电表选择开关应置于________挡．解析：(1)操作步骤先机械调零即E，再欧姆调零即DB，再测量即C，再复位打OFF挡或交流电压最大挡即A，所以顺序为EDBCA.(2)读数挡位为×1挡，，所以读数为2.9 Ω.(3)由题意可知被测电阻比较小，用R0串联后能起到保护作用．被测电阻是小电阻，故还是需要用电流表外接法，故选B电路．估测电流最大值为I＝U/(R0＋R x)＝230 mA，故要选250 mA挡．答案：(1)EDBCA (2)2.9 (3)B 250 mA。

电学实验及创新考点1| 电学常规实验电学常用仪器的读数和使用1．电流表和电压表量程精确度读数规则电流表0～3 A0.1 A与刻度尺一样，采用110估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可电压表0～3 V0.1 V电流表0～0.6 A0.02 A估读位与最小刻度在同一位，采用12估读电压表0～15 V0.5 V估读位与最小刻度在同一位，采用15估读(1)电流的流向电流从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，即“红进黑出”。

(2)“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。

(3)欧姆表使用注意事项①选挡接着调零；②换挡重新调零；③待测电阻与电路、电源断开；④尽量使指针指在表盘中间位置附近；⑤读数之后要乘以倍率得阻值；⑥用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡。

(4)多用电表读数①利用欧姆挡测电阻时，电阻的阻值等于指针的示数与倍率的乘积。

指针示数的读数一般不估读，有时也向后估读一位，但很不精确。

(一般还是按照电压表、电流表读数原则掌握)②测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。

[典例1](2019·山东青岛三模)如图甲是多用电表的简化电路图，电流计满偏电流为0.5 mA、内阻为20 Ω；电池电动势为1.5 V、内阻可忽略；电阻R1阻值为20 Ω，R3阻值为24 990 Ω。

甲乙(1)A插孔应接________表笔(选填“红”或“黑”)。

(2)若指针指在图乙中所示位置，选择开关接1时，其读数为________；选择开关接3时，其读数为________。

(3)测量电阻时，需先进行欧姆调零，此时应将R2的阻值调整为________ Ω。

第2讲电学实验及创新考情速览·明规律高考命题点命题轨迹情境图电表改装多用电表原理和使用2017Ⅲ卷2317(3)23题18(2)22题19(1)23题19(3)23题2018Ⅱ卷222019Ⅰ卷23Ⅲ卷23以测电阻为核心的实验2016Ⅱ卷232017Ⅱ卷232018Ⅰ卷23Ⅲ卷23 16(2)23题17(2)23题18(1)23题18(3)23题20(1)22题2020Ⅰ卷22以测特性曲2017Ⅰ卷23线为核心的实验2020Ⅰ卷22Ⅱ卷23Ⅲ卷2317(1)23题20(2)23题20(3)23题拓展创新实验2016Ⅰ卷23Ⅲ卷222019Ⅱ卷2316(1)23题16(3)22题命题热点·巧突破考点一 电表改装 多用电表原理和使用1．电流表和电压表的读数规则量程 精确度 读数规则 电流表0～3 A 0.1 A 与刻度尺一样，采用110估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可电压表0～3 V0.1 V电流表0～0.6 A 0.02 A估读位与最小刻度在同一位，采用12估读电压表0～15 V 0.5 V估读位与最小刻度在同一位，采用15估读(1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，用欧姆调零旋钮调整．(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．(4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡的刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度X围．(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开，不要用手同时接触多用电表的两支表笔．(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡．3．多用电表内部电路的常见考查形式多用电表当欧姆表使用时内部有电源，往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等，常涉及的变形有：(1)与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋UR V·r，从而计算得到E；(2)与电流表串联形成闭合电路，则E＝I(R A＋r)，从而计算得到E；(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极时，测得的电阻较小，反之测得的电阻很大，由此可判断出二极管的正、负极．考向1 多用电表的使用及读数1．(2020·某某调研)一多用电表的简化电路图如图甲所示．已知表头内阻为400 Ω，满偏电流为2 mA；电池E＝1.5 V，E′＝15 V.(1)若R1＝1 Ω，R2＝99 Ω，当选择开关置于2时，多用电表测量的是_电流__(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为_10_mA__.(2)在(1)的条件下，若R 5＝0.92×103 Ω，R 6＝9×103 Ω，当选择开关置于6时，多用电表测量的是_电压__(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为_100_V__.(3)在(1)的条件下，当选择开关置于3时，多用电表测量的是_电阻__(选填“电流”“电压”或“电阻”)．现要测量一个一千多欧的电阻，应当把选择开关置于_4__(选填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”)，正确测量时多用电表指针如图乙所示，则所测电阻的阻值为_1_500__Ω.【解析】 (1)结合题图甲可知，多用电表选择开关置于2时，R 1、R 2串联后与表头并联，此时多用电表测量的是电流，量程为2 mA ＋400 Ω×2 mA 100 Ω＝10 mA ．(2)当选择开关置于6时，多用电表测量的是电压，此时表头与R 1、R 2可视为一个新表头(满偏电流为10 mA ，内阻为80 Ω)，量程为10 mA ×(80＋920＋9 000)Ω＝100 V ．(3)当选择开关置于3时，多用电表内含电池，测量的是电阻，由第(2)问分析可知，此时新表头的满偏电流为10 mA ，内阻为80 Ω，若测量一个一千多欧的电阻，由闭合电路欧姆定律可知电池的电动势应选15 V ．题图乙中指针位于表盘刻度中央，此时所测电阻阻值等于多用电表的内阻，满偏电流为10 mA ，电压为15 V ，故多用电表的内阻即所测电阻的阻值为1 500 Ω.考向2 欧姆表的改装和校准2．(2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA 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 Ω刻度正好对应电流表表盘的50 μA 刻度．可选用的器材还有：定值电阻R 0(阻值14 k Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，干电池(E ＝1.5 V ，r ＝1.5 Ω)，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_900__Ω；滑动变阻器选_R1__(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_45__、_5__.(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_0__ kΩ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_35_000.0__Ω.(c)【答案】(1)如图所示【解析】(1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即r＋R0＋R A＋R＝15 kΩ，解得R＝900 Ω.由于滑动变阻器R2的最大阻值为500 Ω，所以滑动变阻器选R1.(2)根据闭合电路欧姆定律，得I a＝ER内＋R a和I b＝ER内＋R b，代入数据解得R a＝45 kΩ，R b＝5 kΩ.(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在0 kΩ上．电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1 000×5＋10 000×3)Ω＝35 000.0 Ω.3．(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA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 Ω，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_C__.(填正确答案标号)A．18 mA B．21 mAC ．25 mAD ．28 mA(3)产生上述问题的原因可能是_AC__.(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 Ω B ．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω C ．R 值计算错误，接入的电阻偏小 D ．R 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 ＝ 9979.【解析】 (1)实物连线如图所示．(2)串联电路中电流处处相等，根据比例关系得，毫安表示数为16.0 mA 时，对应微安表的刻度为160.0 μA ，当微安表指针到满量程250 μA 时，毫安表的示数应为25 mA ，即为改装后电表的量程．选项C 正确．(3)根据I g R g ＝(I －I g )R 得I ＝I g R g R＋I g出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1 200 Ω，或者并联的电阻R 计算错误，接入的电阻偏小．选项A 、C 正确．(4)若微安表的满偏电压为U ，则对并联的电阻R 有U ＝(25－0.25)×10－3R U ＝(20－0.25)×10－3kR解得k ＝9979.考点二 以测电阻为核心的实验1．电流表和电压表的选择 (1)根据电源的参数来选择．(2)根据电路中的最大电流(或者最大电压)来选择． (3)根据用电器的额定电流(或者额定电压)来选择． 2．滑动变阻器的选择(1)用分压式接法时，应该选用最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器． (2)用限流式接法时，应该选用阻值和被测电阻接近的滑动变阻器． 3．电流表内、外接法的选择 (1)若R x >R A R V ，则采用电流表内接法，此时R 测＝U 测I 测＝R x ＋R A >R x .(2)若R x <R A R V ，则采用电流表外接法，此时R 测＝U 测I 测＝R x R VR x ＋R V<R x .4．滑动变阻器限流式接法和分压式接法的选择通常滑动变阻器应选用限流式接法．但在下列三种情况下，必须选择分压式接法． (1)若采用限流式电路，电路中的最小电流超过用电器的额定电流，必须选用分压式电路． (2)当用电器电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化X 围较大或要求测量多组实验数据时，必须选用分压式电路．(3)要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化时必须选用分压式电路．考向1 伏安法测电阻(包括变形的伏安法)1．(2020·新课标卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x ，所用电压表的内阻为1 k Ω，电流表内阻为0.5 Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O 、P 两点之间，另一种是跨接在O 、Q 两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U －I 图线，其中U 与I 分别为电压表和电流表的示数．回答下列问题：(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在_O、P__(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线_Ⅰ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为_50.5__Ω(保留1位小数)．(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为_50.0__Ω(保留1位小数)．【解析】(1)若将电压表接在O、P之间，I＝UR V＋UR x则U＝R x R VR x＋R V·I根据一次函数关系可知对应斜率为R x R VR x＋R V.若将电压表接在O、Q之间，电流表分压为U A＝IR A根据欧姆定律变形可知R x＝U－IR AI解得U＝I(R x＋R A)根据一次函数可知对应斜率为(R x＋R A)，对比图像的斜率可知kⅠ>kⅡ所以Ⅱ图线是采用电压表跨接在O、P之间．(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50 Ω左右，根据1 k Ω50 Ω<50 Ω0.5 Ω说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在O 、Q 之间，所以选择图线Ⅰ得到的结果较为准确．根据图像可知R x ＝3 V －1 V59.6 mA －20 mA≈50.5 Ω.(3)考虑电流表内阻，则修正后的电阻为R ′x ＝R x －r A ＝50.5 Ω－0.5 Ω＝50.0 Ω. 2．(2019·某某选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻R x ，小明设计了如图所示的电路．(1)实验时，闭合开关S ，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c 点先后与a 、b 点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将c 点接_a 点__(选填“a 点”或“b 点”)，按此连接测量，测量结果_小于__(选填“小于”、“等于”或“大于”)R x 的真实值．(2)根据实验测得的6组数据，在下图中描点，作出了2条图线．你认为正确的是_②__(选填“①”或“②”)，并由图线求出电阻R x ＝_7.5__Ω.(保留两位有效数字)【解析】 (1)电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，而电流表示数基本不变，说明电压表分流较小，可以忽略，故采用电流表外接法，即c 接a 点；电压表测量的电压为准确值，但电流表测量的电流为电阻和电压表电流之和，即电流测量值偏大，根据R ＝U I可得电阻测量值偏小；(2)因为电压表测量的是被测电阻两端电压，所以当其两端电压为零时，电流也为零，故图线②正确；图像的斜率的倒数表示电阻，故R x ＝3.00.4Ω＝7.5 Ω.3．(2020·昌乐二中一模)用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值(900～1 000 Ω)： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0 V ； 电压表V 1，量程为1.5 V ，内阻r 1＝750 Ω； 电压表V 2，量程为5 V ，内阻r 2＝2 500 Ω； 滑动变阻器R ，最大阻值约为100 Ω； 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13，试画出测量电阻R x 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)_见解析图__．(2)根据你所画的电路原理图在上图的实物图上画出连线．(3)若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x ＝ 若采用甲电路，U 1r 1r 2U 2r 1－U 1r 2.若采用乙电路，U 2－U 1U 1r 1 .【解析】 (1)在实验中测定的电阻R x 的阻值(900～1 000 Ω)接近电压表V 1和V 2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图甲或图乙；甲图中电压表V 1和R x 并联电阻约为420 Ω，两图都满足题中要求“电压表的读数不小于其量程的13”．(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U 1r 1＋U 1R x＝U 2r 2，在乙图中U 2＝U 1＋R x ×U 1r 1；化简得R x ＝U 1r 1r 2U 2r 1－U 1r 2或R x ＝U 2－U 1U 1r 1.规律总结(1)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； (2)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流． (3)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多．(4)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．考向2 等效法测电阻4．某同学想用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻R x 的阻值、电流表A 的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求．(1)为了测量未知电阻R x 的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至_最大__(填“最大”或“最小”)，然后闭合开关K1，将开关K 2拨至1位置，调节R 2使电流表A 有明显读数I 0；接着将开关K 2拨至2位置．保持R 2不变，调节R 1，当调节R 1＝34.2 Ω时，电流表A 读数仍为I 0，则该未知电阻的阻值R x ＝_34.2__Ω(2)为了测量电流表A 的内阻R A 和电源(内阻忽略不计)的电动势E ，他将R 1的阻值调到1.5 Ω，R 2调到最大，将开关K 2调至2位置，闭合开关K 1；然后多次调节R 2，并在表格中记录下了各次R 2的阻值和对应电流表A 的读数I ；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图像；利用图像中的数据可求得，电流表A 的内阻R A ＝_0.5__Ω，电源(内阻忽略不计)的电动势E ＝_4__V.【解析】 (1)为了保证电路中用电器的安全，在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至最大，使电路中的电流较小，不会烧坏用电器；由于两次操作电路中电流相等，说明两次操作电路中的总电阻也相等，故R x ＝34.2 Ω.(2)根据闭合电路欧姆定律可知E ＝I (R 2＋R A ＋R 1)，解得1I ＝R 2E ＋R A ＋R 1E .结合1I－R 2图像的斜率和截距可得E ＝4 V ，R A ＝0.5 Ω.规律总结等效替代法(单刀双掷开关或者两个单刀单掷开关)以4题为例：电源输出电压不变，将S 2合到2，调节电阻箱示数为R 1，使电表的示数与S 2合到1时的示数相等，则R x ＝R 1，这种测量方法无系统误差，R 测＝R 真.5．(2020·通州区模拟)为测定电流表内电阻R g，实验中备用的器件有：A．电流表(量程0～100 μA)B．标准电压表(量程0～5 V)C．电阻箱(阻值X围0～999.9 Ω)D．电阻箱(阻值X围0～99 999 Ω)E．电源(电动势2 V)F．电源(电动势6 V)G．滑动变阻器(阻值X围0～50 Ω，额定电流1.5 A)，还有若干开关和导线．(1)如果采用如图所示的电路测定电流表A的内电阻并且想得到较高的精确度，那么从以上备用器件中，可变电阻R1应选用_D__，可变电阻R2应选用_C__，电源应选用_F__(用字母代号填写)．(2)如果实验时要进行的步骤有：a．合上开关K1；b．合上开关K2；c．观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调到最大；d．调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；e．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；f．记下R2的阻值．把以上步骤的字母按实验的合理顺序为：_cadbef__.(3)如果在步骤f中所得R2的阻值为600 Ω，则图中电流表的内电阻R g的测量值为_600__Ω.(4)如果再给出：H.电源(电动势8 V)；I.电源(电动势12 V)，电源应选择_H__(选填选项前的字母)．(5)某同学认为步骤e中不需要保证“电流表指针偏转到满刻度的一半”这一条件，也可测得的电流表内阻R g，请你分析论证该同学的判断是否可行．_可行__．【解析】(1)该实验是半偏电流法测电流表的内阻．K2闭合前后的两次电路，如果干路电流变化不大，那么就可以认为，K2闭合后，电流表半偏时，电流表和电阻箱R2所分的电流各占一半，又因为二者并联，两端的电压相等，自然就可以推出电流表的内阻和电阻箱R2的阻值相等．要保证两次实验干路的电流变化不大，就需要保证两次实验电路的总电阻变化不大，也就是说，在给电流表并联上一个电阻箱后导致的电阻变化，对整个电路影响不大．要达到这个效果，R1就需要选一个尽可能大的电阻，可以是电阻箱，也可以是滑变，也可以是电位器，但阻值要尽可能地大，经此分析，R1应选用D．该实验要通过可变电阻R2阻值来间接反映出电流表的内阻值，因此可变电阻R2的选取原则是：能读数且尽量和电流表的内阻在同一数量级上．经此分析，可变电阻R2应选用C．在R1是一个尽可能大的电阻、电流表满偏的前提下，那么电源电动势相对地就要大一些的，但不是越大越好，大了烧表也不行．初步分析电源可选用F，其实可以估算一下电动势大概的最大值，即：E max＝I gmax R1max＝100×10－6×1×105 V＝10 V，电源应选F.(2)半偏法测电流表内阻的步骤为：实验前，将R1的阻值调到最大；合上开关K1；调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；保持R1的阻值不变，合上开关K2；调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；记下R2的阻值．我们就认为电流表的内阻值就是R2的阻值．因此答案为：cadbef.(3)根据(1)中的分析可知，电流表的内电阻R g的测量值，就等于电阻箱R2的阻值，即600 Ω.(4)由(1)中的分析可知，在不烧表的前提下，电源要尽可能地大一些，这样可以减小实验误差．因为估算出的电源电动势的最大值大约是10 V，所以，该题答案为H.(5)该同学的判断可行．只需保证步骤abcd不变．例如在步骤e中，可以调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的三分之二，记下此时R2的阻值，根据并联电路反比分流原则，计算出电流表内阻的测量值：R′g＝R22，同样可以测得电流表的内阻．规律总结两种半偏法的比较电流半偏法电压半偏法断开S2，闭合S1，调节R1，使满偏；闭合S2，只调节R2，使半偏(R1≫R G)，则R G＝R2，该方法R测<R真，结果偏小.调节R2＝0，闭合S，调节R1使满偏；只调节R2，使半偏(R1≪R V)，则R V＝R2，该方法R测>R真，结果偏大.6．(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图(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．(a)(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．(2)完成下列填空：①R1的阻值为_20__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)中滑动变阻器的_左__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_相等__(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_2_550__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：_调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程__．【解析】(1)根据原理图(a)，将图(b)中的实物连线如图所示．(2)①滑动变阻器R1在实验中为控制电路，且为分压接法，应选总阻值小的滑动变阻器，故R1的阻值为20 Ω.②为了保护微安表，S1闭合时，微安表上的电压为零，故开始时应将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端．③接通S2前后，微安表的示数保持不变，说明S2闭合后，没有电流流过S2，故B、D两点的电势相等．④实验过程中，由于测量电路，即由R z、、R2组成的电路的阻值很大，可认为测量电路两端的电压不变，故与R z互换后通过R2、R z和的电流不变，电路如图所示．由于B 、D 两点的电势相等，对于图甲，I 1R μA ＝I 2R ′I 1R z 1＝I 2R ，即R μA R z 1＝R ′R对于图乙，I 1R z 2＝I 2R ′I 1R μA ＝I 2R .即R z 2R μA＝R ′R所以R μA R z 1＝R z 2R μA所以R μA ＝R z 1R z 2＝ 2 500×2 601 Ω＝2 550 Ω.(3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节R 1上的分压，尽可能使微安表接近满量程．规律总结电桥式测量法在电阻的测量方法中，有一种很独特的测量方法，那就是电桥法，其测量电路如图所示，实验中调节电阻箱R 3，当A 、B 两点的电势相等时，R 1和R 3两端的电压相等，设为U 1，同时R 2和R x 两端的电压也相等，设为U 2，根据欧姆定律有U 1R 1＝U 2R 2，U 1R 3＝U 2R x.由以上两式解得R 1R x ＝R 2R 3.这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件也可求出被测电阻R x 的阻值．该测量方法没有系统误差，R 测＝R 真．考向5 测定金属丝的电阻率7．(2019·某某高考真题)现测定长金属丝的电阻率．(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是_0.200(0.196～0.204均可)__mm.(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻R x约为100 Ω，请在下框中画出实验电路图，并标明器材代号．电源E(电动势10 V，内阻约为10 Ω)电流表A1(量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω)电流表A2(量程0～300 mA，内阻约为5 Ω)滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式R x＝I1R1I2－I1.从设计原理看，其测量值与真实值相比_相等__(填“偏大”、“偏小”或“相等”)．【解析】(1)根据螺旋测微器的读数法则可知读数为0.01×20.0 mm＋0 mm＝0.200 mm.(2)因该实验没有电压表，电流表A1的内阻已知，故用A1表当电压表使用，为了调节X 围大，滑动变阻器应采用分压式的接法，实验电路图如图所示．(3)由电路图可知流过电阻R x的电流为I2－I1，电阻两端的电压为I1R1，因此电阻R x＝I1R1I2－I1，该实验的电流为真实电流，电压也为真实电压，因此测量值和真实值相等．考点三以测特性曲线为核心的实验在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题．求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用：考向1 测量小灯泡的伏安特性曲线1．(2020·新课标卷Ⅱ)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V，0.30 A)的伏安特性．所用器材有：电流表A1(量程200 mA，内阻R g1＝10.0 Ω)，电流表A2(量程500 mA，内阻R g2＝1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V，内阻很小)、开关S和若干导线．该同学设计的电路如图(a)所示．(1)根据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线_见解析图__．(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、R g1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝_I1(R g1＋R0)__，流过小灯泡的电流I＝_I2－I1__.为保证小灯泡的安全，I1不能超过_180__mA．(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零．逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出.I1/mA325585125144173I2/mA1712292993794244701_11.6__1位小数)．(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_8.0__Ω(保留1位小数)．【解析】(1)根据电路图连接实物图如图所示(2)①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有U ＝I1(R g1＋R0)；②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为I＝I2－I1；③因为小灯泡的额定电压为3.6 V，故根据题目中已知数据带入①中可知I1不能超过180 mA；(3)根据表中数据可知当I1＝173 mA时，I2＝470 mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U ＝3.46 V；流过小灯泡的电流为I＝297 mA＝0.297 A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为R＝UI＝3.460.297Ω＝11.6 Ω；(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6 V，而电流表A1不能超过其量程200 mA，此时结合①有3.6＝0.2×(10＋R0)，解得R0＝8 Ω，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8 Ω.2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源(电动势约为5 V，内阻不计)B．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω)C．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω)D．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ)E．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为10 kΩ)F．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)G．滑动变阻器(最大阻值为1 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．(1)实验中电流表应选用_C__，电压表应选用_E__，滑动变阻器应选用_F__.(均用序号字母表示)(2)请按要求将图甲中所示的器材连成实验电路图．甲(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．现把实验中使用的小灯泡接到图丙所示的电路中，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝9 Ω，此时灯泡的实际功率为_0.84(0.81～0.87均可)__W(结果保留2位有效数字)．【解析】(1)使用电压表、电流表时，要求指针要超过满刻度的一半以上，此小灯泡的额定电压为5 V，额定电流为0.5 A，电流表、电压表分别选C、E；由于小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据，所以控制电路应采用分压电路，滑动变阻器用F操作比较方便．(2)采用电流表外接法，连接如图所示．。