2020高考物理二轮复习 专题六 物理实验 6.14 电学实验

2020年全国各地高考招生试题汇编--电学实验1(2020四川卷)．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”）。

1答案．(1)减小增大控制变量法。

2【2020江苏高考】. (8 分)为探究小灯泡的电功率P 和电压U 的关系,小明测量小灯泡的电压U 和电流I,利用P =UI 得到电功率. 实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V 1. 8 W”,电源为12 V 的电池,滑动变阻器的最大阻值为10Ω .(1)准备使用的实物电路如题10-1 图所示. 请将滑动变阻器接入电路的正确位置. (用笔画线代替导线)(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻,电路中的电阻R 1 应选_______Ω的定值电阻.(3)测量结束后,应先断开开关,拆除______两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材.(4)小明处理数据后将P 、U 2 描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如题10-2 图所示. 请指出图象中不恰当的地方. 2答案. (1)(见右图) (2)10 (3)电池(4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当.3【2020广东高考】图17（a ）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学生电源① 根据原理图连接图17（b ）的实物图② 断开S 2，合上S 1；调节电源输出电压为3.0V 时，单位长度电阻丝为电压 u= V/cm.记录此时电流表A 1的示数。

专题十六电学实验高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视．高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验．要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．高考物理实验题具有以下几个特点：1．重视对实验操作能力的考查．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等．2．重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数．3. 设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力．4．电学实验在高中阶段所占比例较大，是实验考查的重点，各地高考实验题中必有电学实验题．对物理实验的考查通常是以独立题型出现，在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验．一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主；另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新，考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力．预测高考电学实验题：以电流、电压的测量为基本测量的设计性电学实验，涉及实验电路和方法的设计、实验原理的迁移、实验器材的选择、电路实物连线及图象法处理实验数据等，分值较多，能力要求较高，命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等．知识点一、测量读数类仪器使用1．电流表、电压表(1)电流表、电压表使用时量程选择的规则:根据被测电流或电压值的大小选择量程.测量时最好使指针偏转超过所选量程的2/3,至少超过1/2.在不知道被测电流或电压大小的情况下,应选用电表的较大量程,然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.(2)读数方法:读数时应使视线垂直于刻度盘表面.凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读.2．电阻箱电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读．如图所示的电阻箱的阻值为84580.2 Ω.3．多用电表(1)使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数．(2)使用欧姆挡时，注意以下几个方面：①用多用电表测电阻时,测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围为测量的有效范围,否则要变换倍率.②每更换一次倍率，都要重新进行欧姆调零.③由于欧姆挡表盘刻度不均匀,难于估读,测量结果只需取两位有效数字.计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率.④测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开.⑤多用电表使用完毕后,应将选择开关拨离欧姆挡,旋至OFF挡或交流电压最高挡上.特别提醒：要区分开“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．知识点二、电学实验1．电路设计及仪器选取原则正确地选择仪器和设计实验电路,有一定的灵活性,应遵循以下几个基本原则:(1)正确性．(2)安全性．(3)方便性．(4)精确性．2．“伏安类”实验中电流表的内、外接法【特别提醒】在R V、R A均不知的情况下,可采用试触法.如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法.3．滑动变阻器的接法(1)若符合下列情况之一,则滑动变阻器必须接成分压式.①要求电表能从零开始读数;②要求电表能有较大的调节范围;③当待测电阻R x≫R(滑动变阻器的最大阻值)时.(2)当待测电阻R x≪R(滑动变阻器的最大阻值)时,既可接成分压式、也可接成限流式.知识点三、实验误差1．偶然误差和系统误差从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种.(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.(2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.2．有效数字(1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数.(2)确定有效数字时，应注意以下问题：①有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关.②关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时,计入有效数字.③乘方不算有效数字;比如3.020×10－3 m/s中的－3不是有效数字,10也不是.3．减小实验误差的方法(1)多次测量求平均值．(2)累积法．(3)图象法．知识点四、创新实验1.创新实验方案的设计,一般应遵循以下四条原则(1)科学性原则．(2)可靠性原则．(3)方便性原则．(4)准确性原则．2．设计性实验的设计思路知识点五、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R L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R L 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．知识点六、电学仪器的选择技巧电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便，器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材．具体如下：1．电源的选择：一般可以根据待测电阻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摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右，以减小读数的偶然误差，提高精确度．3．变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小．高频考点一基本仪器使用与读数电学实验中的“两尺”与“三表”(1)游标卡尺(2)螺旋测微器(千分尺)读数方法：①测量值＝固定刻度读数＋0.01 mm×可动刻度读数(一定要估读)．②读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否已经露出．(3)电流表和电压表(4)多用电表(欧姆表)①使用a．机械调零：检查表针是否停在左端的“0”位置；b．选取适当倍率挡；c．欧姆调零：两表笔相接，检查表针是否停在右端的“0”位置；d．把两表笔分别与待测电阻两端相接，欧姆表的读数乘以倍率即被测电阻的阻值；e．实验结束后，将表笔拔出，并将选择开关旋至OFF挡或交流电压最高挡．②注意事项a．测量电阻时，待测电阻要与其他电路元件断开，两手不要接触待测电阻两端；b．选择好倍率挡后要进行欧姆调零，且每换一次倍率挡要“调零”一次；c．测量电阻时，若指针偏角过小，换较大倍率挡；若指针偏角过大，换较小倍率挡；d．读数＝示数×倍率．例1．下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数分别为__________；________；________.【解析】在图甲中，主尺读数为42 mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是50分度的，所以读数为42 mm＋5×0.02 mm＝42.10 mm；在图乙中，主尺读数为63 mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是20分度的，所以读数为63 mm＋6×0.05 mm＝63.30 mm；在图丙中，主尺读数为29 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是10分度的，所以读数为29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm.【答案】42.10 mm63.30 mm29.8 mm【变式探究】如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示．(1)若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为________V．若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为________V.(2)若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为________A．若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为________A.【解析】对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V，当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V；对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取0～3 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A.【答案】(1)1.688.4(2)0.46 2.30【举一反三】(1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：①将K旋转到电阻挡“×100”的位置．②将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________(选填“C”或“D”)，使指针对准电阻的“0”刻度线．③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示．为使测量比较精确，应将选择开关旋到________(选填“×1”、“×10”、“×1 k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量．(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，R g 为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值R x的关系式为________；(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3 V的电压表内阻．该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1 k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图中________(选填“A”或“B”)方式连接．在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图甲所示，读数为______ Ω，这时电压表的读数为如图乙所示．若该欧姆挡内阻为24 kΩ，则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为______V(计算结果保留两位有效数字)．【解析】(1)②将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件D，使指针对准电阻的“0”刻度线；③指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换“×10”挡．(2)根据图乙，多用电表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，则有：I＝ER g＋R0＋R x＋r.(3)欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确；欧姆表的读数为：30×1 kΩ＝30 kΩ，电压表的读数为：1.60 V．由题意知欧姆表的内阻为24 kΩ，与电压表的内阻30 kΩ串联，由欧姆定律可知：E＝I(R＋r)＝1.6030 000×(2.4×104＋3×104) V≈2.9 V.【答案】(1)D“×10”(2)I＝ER g＋R0＋R x＋r(3)A30 k 2.9高频考点二以测电阻为核心的电学实验1．最常用的电阻测量方法(1)“伏安法”有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”．(2)“安安法”电压表不能用或没有电压表的情形下，若知道电流表内阻，可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法”．(3)“伏伏法”电流表不能用或没有电流表的情况下，若知道电压表内阻，可以将电压表当作电流表使用，即选择“伏伏法”．(4)“伏安加R法”在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的要求，加保护电阻的方法就应运而生，“伏安加R法”又叫做“加保护电阻法”．(5)滑动变阻器限流式、分压式接法的选择①当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时，应采用分压式接法；②当题中要求测量精确度高且调节范围大时，一般用分压式接法；③当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时，一般用分压式接法；④负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多，且电压、电流不要求从零可调时，一般用限流式接法；⑤两种接法均可使用时，优先用限流式接法(节能)．(6)电表的“三用”：如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．2．最为精确的电阻测量方法——等效替代法(1)电流等效替代(2)电压等效替代3．电表内阻测量最常用的方法——半偏法(1)用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测<R 真．(2)若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，且R测>R真.例2．某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20 Ω)材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干．他们的实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F．断开开关，拆除电路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d ＝________mm ；(2)实验中电流表应选择________(选填“A 1”或“A 2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据，绘出了如图丙所示的R －L 关系图线，图线在R 轴的截距为R 0，在L 轴的截距为L 0，再结合测出的电阻丝直径d ，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)．【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5 mm ，可动刻度是22.6×0.01 mm ＝0.226 mm ，金属丝直径d ＝0.5 mm ＋0.226 mm ＝0.726 mm.(2)电路中最大电流约为I ＝ER 电阻丝＋r ＝320＋1 A≈0.14 A ，不到0.6 A 的四分之一，如果使用电流表A 2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R 总＝R ＋R 电阻丝＝R ＋ρL S＝R ＋ρL π(d 2)2＝R ＋ρ4L πd 2， 由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R 总＝R 0，则R ＋ρ4L πd 2＝R 0，R ＝R 0－ρ4L πd 2，图象斜率的绝对值|k |＝R 0L 0＝4ρπd 2，则电阻率ρ＝πd 2R 04L 0. 【答案】(1)0.726(0.725～0.727) (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0【变式探究】待测电阻R x 的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A ．电流表A 1(量程为150 mA ，内阻约为10 Ω)B ．电流表A 2(量程为20 mA ，内阻r 2＝30 Ω)C ．电压表V(量程为15 V ，内阻约为3 000 Ω)D ．定值电阻R 0＝100 ΩE ．滑动变阻器R 1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 AF ．滑动变阻器R 2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 AG ．电源，电动势E ＝4 V(内阻不计)H ．电键S 及导线若干(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不小于其量程的三分之一，请从所给的器材中选择合适的实验器材：__________________________(均用器材前对应的序号字母填写)；(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量R x 的最佳实验电路图并标明元件符号；(3)待测电阻的表达式为R x ＝____________，式中各符号的物理意义为___________________________________________．【解析】(1)由于电源电动势为4 V ，电压表V 量程为15 V ，测量中电压表示数达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可将电流表A 2与定值电阻R 0串联当作电压表与电流表A 1配合使用，用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表A 1采用外接法，改装的电压表量程为20 mA×130 Ω＝2.6 V ，两个滑动变阻器最大阻值均为5 Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为0.8 A ，故滑动变阻器只能选择R 1，经过估算当电流表A 1满偏时，电流表A 2也正好满偏，非常匹配，满足电表读数不小于其量程的三分之一．故器材选择ABDEGH.(2)如图所示(3)待测电阻R x ＝I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2，其中，I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值．【答案】(1)ABDEGH (2)见解析图 (3)I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2 I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值【举一反三】某同学利用右图所示电路测量量程为2.5 V 的电压表的内阻(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R 1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R 2(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)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)根据电路图将下图中实物图连线．(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)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则R V＝4R＝2 520 Ω.(4)电压表的满偏电流I g＝UR V＝2.52 520A≈1 mA，故选项D正确．【答案】(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D 高频考点三测量电源电动势和内阻1．电源电动势和内阻的测量方法任何一种实验方法．一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点．2．数据处理利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解．当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量．例3．某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V的某电源的电动势和内阻，实验室可供选择的实验器材如下．A．电压表V1(0～3 V，R V1＝10 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，R V2＝50 kΩ)C．电流表A1(0～3 mA，R g＝100 Ω)D．电流表A2(0～3 A，内阻约为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～10 Ω)F．滑动变阻器R2(0～1 000 Ω)G．定值电阻R3＝0.5 ΩH．定值电阻R4＝10 ΩI．开关S以及导线若干回答下列问题：(1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选______(填器材前的序号)，为了操作方便，滑动变阻器应选________(填器材前的序号)，通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大，该小组的同学想将电流表A 1改装成量程合适的电流表，则应将电流表A 1与定值电阻________(填器材前的序号)________(填“串”或“并”)联，改装后的电流表的量程应为________A ；(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图甲所示的虚线框内；(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表A 1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的U －I 图象如图乙所示，则该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(结果保留两位小数)【解析】(1)电源的电动势约为3 V ，电压表应选A ，为方便实验操作，滑动变阻器应选E ，它的阻值范围是0～10 Ω，电路中最小电流约为0.3 A ，为了扩大电流表A 1的量程，应与A 1并联一个小电阻R 3，改装电流表的满偏电流I ＝I g ＋I g R g R 3＝0.003 A ＋3×10－3×1000.5A ＝0.603 A ； (2)电路图如图所示；(3)分析可知，改装后电流表的量程是电流表A 1量程的201倍，图线在纵轴上的截距等于电源的电动势，由题图乙读出电源的电动势为E＝2.96 V，图线斜率的绝对值表示电源内阻r，故r＝2.96－2.12201×2.5×10－3Ω＝1.67 Ω.【答案】(1)A E G并0～0.603(2)见解析图(3)2.96 1.67【变式探究】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r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω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，将电键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I1－I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【解析】①用多用电表的电压挡测U ab≠0，说明两表笔与电源两极间为通路，问题出在a、b′之间的含有电键的电路部分；若U aa′≠0，说明aa′导线断路，若U aa′＝0，说明导线bb′断开．②由于I2≫I1，故可将I2视为干路电流，则有I1(R1＋r1)＝E－I2(r＋R0)则I1＝ER1＋r1－r＋R0R1＋r1·I2，故从图线的截距和斜率可求得E＝1.4 V，r＝0.5 Ω。

纵观近年的高考电学试题,不难发现电路设计、器材选择、实物连接、数据处理仍然是电学实验试题考查中的重点,在电学实验复习中我们只有立足于考纲规定的学生实验,对实验原理、实验电路、实验器材、实验步骤、数据处理、误差分析等方面进行认真的研究,必要的拓展、延伸,扎扎实实地搞好复习工作;尤其需要重视对实验器材和实验电路选择的复习,重视对分压式电路和实物连线的复习,才能以不变应万变,在实验题中取得好的分数。

预测2020年高考对本专题内容的考查,将从机械记忆转向分析理解实验,注重对设计性实验的考查。

电学实验是高考实验考查的热点,而设计类电学实验以其灵活多变、易于发散、有利于对实验综合能力考查等特点,更成为热点中的焦点。

所谓设计性实验,是指在考生掌握基本实验原理的基础上,应用基本测量仪器自行设计实验方案的实验。

设计性实验命题的考查内容,涉及对实验原理的再认识和加工,实验方案的确定(包括实验器材的选择和迁移运用,实验步骤的安排,实验数据的处理方法,误差的分析及对实验的总结和评价,等等)。

实验1 测定金属的电阻率1实验原理把金属丝接入如图所示的电路中,用“伏安法”测量其电阻R=;用毫米刻度尺测量金属丝的长度l;用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出其横截面积S;根据电阻定律R=得金属丝的电阻率ρ==。

2实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。

3实验步骤(1)直径测定:用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出金属丝的横截面积S=。

(2)电路连接:按如图所示的电路原理图连接,用伏安法测电阻。

(3)长度测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。

(4)U、I测量:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入表格内,断开开关S。

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＝UI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4.测定电池的电动势和内阻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R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，I g＝ER g＋R0＋r，此时中值电阻R中＝R g＋R0＋r，当两表笔接入电阻R x时I ＝ER g＋R0＋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·绍兴高三适应性)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R 1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 ＝ 3.817.3×10－3 Ω－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)②150 ③3.8 (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 x R 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，若既不要求较大范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R0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≫R0；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 kΩ；0～15 V，内阻10 kΩ)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R 2(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 k Ω)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 、R 1和R 2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＋5A ≈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)ak k －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·浙江选考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 ＝E I 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 ＋R 0＝1.45－0.700.30Ω＝2.5 Ω，所以内阻r ＝0.50 Ω. 答案：(1)0.6 A B (2)1.20 (3)1.45 0.50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R1，将电流表G1改装成了量程为0.5 A的电流表，利用电阻箱R2将电流表G2改装成了量程为3 V的电压表，则电阻箱R1的阻值调到______Ω.(3)以G2示数I2为纵坐标，G1示数I1为横坐标，作出I2－I1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 ＋0.4×1000.4 mA ＋0.6 mA ＝0.101 A ；电源内阻为r ＝ΔU ΔI ＝2.7－1.80.101Ω≈8.9 Ω. [答案] (1)见解析图 (2)0.4 (3)2.7 8.9【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V 1，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V 2：量程15 V 、内阻R V2约为15 k Ω；D ．标准电阻R 1＝10 Ω；E ．标准电阻R 2＝10 k Ω；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 V1n（R V1＋R2）U为电压表V2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)①A 2 ②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R 0＝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)A C(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 VR＝2.000.5，求得电压表的内阻R V＝4×630.0Ω＝2 520 Ω.(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)R1(2)连线如图所示(3)2 520 (4)D4．太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在我国上海举办的世博会上，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 kΩ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 ＝2.8 V 2.8×10－3A＝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 m E ．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 ) 0.50 0.81 1.00 1.50 1.85 2.30 U 2(V )2.152.212.322.502.692.76(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(3)3.0 2.56．(2018·浙江选考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)小张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，表盘读数为2.9，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。

1.(20xx·新课标全国卷Ⅰ)利用如图甲所示电路,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999.9Ω),电阻R0(阻值为3.0Ω),电阻R1(阻值为3.0Ω),电流表(量程为200 mA,内阻为RA=6.0Ω),开关S。

实验步骤如下:①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;②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;③以为纵坐标,R为横坐标,作图线(用直线拟合);R I1④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下表所示,其中电阻R =3.0Ω时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表。

答:①,②。

R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 I/A 0.143 0.125 ①0.100 0.091 0.084 0.077 I-1/A-1 6.99 8.00 ②10.0 11.0 11.9 13.0(3)在图丙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Ω的定值电阻。

R1;测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压表5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 读数U/V(1)多用电表直流50V 的刻度值为1V,读数时需估读到0.1V 。

(2)电压表有示数,则电压表与电源组成的电路为通路,该部分电路无故障。

(3)电压表无示数,则电压表与电源组成的电路为断路,该部分电路有故障。

【解析】①多用电表直流50V 的量程读中间均匀部分,共50格,每格1V,应该估读到0.1V,指针在11～12之间,读数为11.5V 。

开关断开,相当于电压表并联在蓄电池两端,读出了蓄电池的电压,故蓄电池是正常的。

②两表笔接b 、c 之间并闭合开关,测得相同电压,说明a 、b 之间是通路,b 、c 之间是断路,故障器件是小灯。

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Ⅱ·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 μA,内阻900 Ω）；电阻箱R1（阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2（阻值范围0～99 999。

9 Ω）；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＝______Ω，R2＝________Ω。

(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R1＝错误!＝100 Ω，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2＝错误!＝2 910 Ω。

［答案］（1)如图所示(2）100 2 9102．(2019·全国卷Ⅰ·T23)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________。

(填正确答案标号）（c）A．18 mA B．21 mAC．25 mA D．28 mA(3)产生上述问题的原因可能是________。

电学实验（创新实验）1、用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r，所给的器材有：A．电压表V：0～3～15VB．电流表A：0～0.6～3ARC．滑动变阻器 (总阻值20Ω)1RD．滑动变阻器 (总阻值100Ω)2E．开关S和导线若干(1)电压表量程选用______________；滑动变阻器选用_________(填R1或R2)；(2)在图中将电压表加入实验电路中；(3)在U-I图中已画出七组实验数据所对应的坐标点，请根据这些点作出U-I并由图线求出：E=________V，r=_________Ω.2、小汉所在实验小组进行研究小灯泡消耗的电功率与灯泡亮度的关系实验。

1.实验记录与计算如表:U 1.5 2.1 2.5电压/VI0.350.480.54电流/AP0.53 1.01功率/W灯泡发光情况灯丝暗红微弱发光正常发光根据他们观察的现象和记录的实验数据分析,你可得出与小灯泡功率相关的什么结论？请说出两点:①小灯泡正常发光时的功率为___________;②_______________________。

P =2.他们还注意到,这个实验记录也可以用来计算小灯泡灯丝的电阻,并发现灯丝的电阻随电压升高而___________(选填“增大”或“减小”)。

3.①在图1中用笔画线代替导线完成实物连接(请正确选择电表量程);②作出小灯泡的电压和电流的关系图象如图2所示。

根据图线判断,将_________个相同的小灯泡并联后,直接与电动势为2.8V 、内阻为1Ω的电源组成闭合回路,可使小灯泡的总功率最大,小灯泡总功率约为__________W 。

3、小李同学为测量某金属丝的电阻率，他截取了其中的一段，进行了下列操作：1.该同学将米尺的零刻度线与金属丝的左端对齐，从图甲中读出金属丝的长度为 cm 。

2.该同学用螺旋测微器测金属丝的直径，从图乙中读出金属丝的直径为 mm 。

3.该同学选择多用电表的电阻“”挡粗测金属丝的电阻，从图丙中读出金属丝的电阻10⨯为______Ω。

专题复习：电学实验1．如图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是最大阻值为可变电阻；表头G的满偏电流为250，内阻为。

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1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×挡。

(1)图中的A端与___________(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)要想使用直流电压1V挡，选择开关B应与_______相连(填选择开关对应的数字)。

(4)根据题给条件可得_________。

(5)将选择开关与“3”相连，把表笔插入AB并短接，滑动R6的滑片到最上端a处，表头G的指针指在表盘电流处；滑动R6的滑片到最下端b处，表头G的指针指在表盘电流处。

则电池的电动势________V。

2．用伏安法测盘某一小灯泡的伏安特性曲线，现有实验器材如下：A．小灯泡（额定电压2.5V．额定电流0.3A）B．电流表（量程0.6A，内阻约0.125Ω）C．电流表（量程3A，内阻约0.025Ω）D．电压表（量程3V．内阻约3kΩ）E．滑动变阻器(0-10Ω)F．滑动变阻器(0-2000)G．电源（电动势3V．内阻不计）H．开关和导线若干①为了方便测量且测量结果尽量准确，电流表应选____；滑动变阻器应选___.选填器材前的字母）②为了获得更准确的伏安特性曲线，实验电路应选用图l中的___（填字母代号）.③闭合开关前电路图中的滑动变阻器的滑片应该置于最____端（选填“左”“右”）。