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第2课时电学实验例1(2019·全国卷Ⅰ·23)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1200Ω，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1(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)．图1(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16.0mA时，微安表的指针位置如图2所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是________．(填正确答案标号)图2A．18mA B．21mAC．25mA D．28mA(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1200ΩB．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200ΩC ．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 ＝________. 答案 (1)连线如图所示(2)C (3)AC (4)9979解析 (1)量程为250μA 的微安表改装成量程为20mA 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16.0mA 时，对应的微安表读数为160μA，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25mA ，选项C 正确． (3)根据I g R g ＝(I －I g )R 得：I ＝I g R gR＋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1200Ω，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)设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.拓展训练1(2019·云南昆明市4月质检)某同学想将一量程为1mA的灵敏电流计G改装为多用电表，他的部分实验步骤如下：图3(1)他用如图3甲所示的电路测量灵敏电流计G的内阻①请在乙图中将实物连线补充完整；②闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I0；然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I0.若此时电阻箱阻值R2＝200Ω，则灵敏电流计G的内阻R g＝________Ω.(2)他将该灵敏电流计G按图丙所示电路改装成量程为3mA、30mA及倍率为“×1”、“×10”的多用电表．若选择电流30mA量程时，应将选择开关S置于________(选填“a”“b”“c”或“d”)，根据题给条件可得电阻R1＝______Ω，R2＝________Ω.(3)已知图丙电路中两个电源的电动势均为3V(内阻可忽略)，将选择开关置于a测量某电阻的阻值，若通过灵敏电流计G的电流为0.40mA，则所测电阻阻值为________Ω.答案(1)①见解析图②200(2)b10 90 (3)150解析(1)①由原理图连线如图：②由闭合电路欧姆定律可知，两情况下的电流相同，所以灵敏电流计G 的内阻R g ＝200Ω； (2)由表头改装成大量程的电流表原理可知，当开关接b 时，表头与R 2串联再与R 1并联，此种情形比开关接c 时电路总电流更大，故开关应接b ； 由电流表的两种量程可知：接c 时有：R 1＋R 2＝200×10－32×10－3Ω＝100Ω接b 时有：29×10－3R 1＝10－3×(200＋R 2) 联立解得：R 1＝10Ω，R 2＝90Ω；(3)开关接a 时，多用电表I max ＝30mA ，多用电表的内阻为：R 内＝E I max ＝330×10－3Ω＝100Ω，此时流过待测电阻的电流为I ＝I g ＋I g (R g ＋R 2)R 1＝0.40mA ＋0.40×(200＋90)10mA ＝12mA ，所以总电阻为：R 总＝E I ＝312×10－3Ω＝250Ω，所以所测电阻阻值为R 测＝R 总－R 内＝150Ω.拓展训练2(2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干．图4(1)欧姆表设计将图4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________Ω；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5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________、________.图5(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________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6所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω.图6答案 (1)如图所示 900 R 1(2)45 5 (3)0 35000.0解析 (1)由题知当两表笔间接入15kΩ的电阻时，电流表示数为50μA，由闭合电路欧姆定律有I g 2＝ER g ＋r ＋R x ＋R 0＋R ，代入数据解得R ＝900Ω，所以滑动变阻器选择R 1.(2)欧姆表的内阻R g ′＝R g ＋r ＋R 0＋R ＝15kΩ，当电流为25μA 时，有I g 4＝ER g ′＋R x ′，可得R x ′＝45kΩ；当电流为75μA 时，有3I g 4＝E R g ′＋R x ″，可得R x ″＝5kΩ. (3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处．题图中电阻箱读数为35000.0Ω.例2(2019·四川南充市第二次适应性考试)LED绿色照明技术已经走进我们的生活．某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同．实验室提供的器材有：A．电流表A1(量程为0至50mA，内阻R A1约为3Ω)B．电流表A2(量程为0至3mA，内阻R A2＝15Ω)C．定值电阻R1＝697ΩD．定值电阻R2＝1985ΩE．滑动变阻器R(0至20Ω)一只F．电压表V(量程为0至12V，内阻R V＝1kΩ)G．蓄电池E(电动势为12V，内阻很小)H．开关S一只(1)如图7所示，请选择合适的器材，电表1为________，电表2为________，定值电阻为________．(填写器材前的字母编号)图7(2)将采用的电路图补充完整．(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式R x＝________(用测量量字母和已知字母表示)，当表达式中的________(填字母)达到________，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时电阻．答案见解析解析(1)要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED 灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压；改装电压表的内阻：R＝U LED额I A2满偏＝3V0.003A＝1000Ω，A2的内阻为15Ω，则定值电阻应选D；LED灯正常工作时的电流约为I ＝U R ＝3500A ＝6mA ，因为电表1测量其所在支路电流，电流表A 1的量程为0至50mA ，若用电压表V 测电流，可测得的最大电流为12V1kΩ＝12mA ，可以发现用电压表V 来测电流更精确；由以上分析可知，电表1为F ，电表2为B ，定值电阻为D.(2)因为滑动变阻器阻值远小于LED 灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法．电路图如图所示，(3)设LED 灯正常工作时电表1的读数为U V ，电表2的读数为I 2，根据闭合电路欧姆定律知，LED 灯两端的电压U ＝I 2(R 2＋R A2)，通过LED 灯的电流I ＝U VR V－I 2，所以LED 灯正常工作时的电阻R x ＝U I ＝I 2(R 2＋R A2)U VR V－I 2.改装后的电压表内阻为R V ＝1985Ω＋15Ω＝2000Ω，则当I 2＝1.5mA 时，LED 灯两端的电压为3V ，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻．拓展训练3(2019·江西南昌市第二次模拟)某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω·m)．图8为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a＝40cm，宽b＝20cm，高c ＝10cm.他将水样注满容器后设计实验进行测量．图8(1)他用实验室中的下列器材来精确测量所取水样的电阻：A．电流表(量程5mA，电阻R A＝800Ω)B．电压表(量程15V，电阻R V约为10.0kΩ)C．滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)D．电源(12V，内阻约10Ω)E．开关一只、导线若干请用笔画线代替导线帮他在图9中完成电路连接；图9图10(2)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图10的坐标系中作出U－I关系图线；(3)由U－I图线求出待测水样的电阻为________Ω，算出所测水样的电阻率，可以判断这一水样________(选填“达标”或“不达标”)．答案(1)(2)(3)1717(1650～1750) 不达标解析(1)由电阻定律得：达标水样的电阻约为：R x＝ρabc ＝200×0.40.2×0.1Ω＝4000Ω，所以电流表应用内接法，由于滑动变阻器的总阻值为20Ω，为了方便调节，所以滑动变阻器应用分压式接法，电路图如图：(2)根据U、I所测的数据作出U－I图线如图：(3)根据U －I 图线，R ＝U －IR A I ＝11.2－4.45×10－3×8004.45×10－3Ω＝7.644.45×10－3Ω≈1717Ω，由电阻定律得：ρ＝Rbc a ＝1717×0.2×0.10.4Ω·m＝85.85Ω·m<200Ω·m，故不达标.例3(2018·江苏单科·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻．(1)如图11所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处________；________.图11(2)实验测得的电阻箱阻值R 和电流表示数I ，以及计算的1I数据见下表：根据表中数据，在图12的方格纸上作出R －1I关系图象．图12由图象可计算出该干电池的电动势为________V ；内阻为________Ω.(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV 的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A 时，电压表的指针位置如图13所示，则该干电池的电动势应为________V ；内阻应为________Ω.图13答案 (1)开关未断开 电阻箱阻值为零(2)见解析图 1.38(1.30～1.44都算对) 1.2(1.0～1.4都算对) (3)1.38[结果与(2)问第一个空格一致] 1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]解析 (1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全．(2)根据闭合电路欧姆定律，得E ＝I (R ＋r )即R ＝E I －r ＝E ·1I－r ，即R －1I图象为直线． 描点连线后图象如图所示．根据图象可知r ＝1.2Ω. 图象的斜率为电动势E ，在R －1I图象上取两点(0,0.9)、(8,6.7)则E ＝8－06.7－0.9V ＝1.38V.(3)根据欧姆定律，得电流表的内阻r A ＝U I ＝66×10－30.33Ω＝0.2Ω，该干电池的内阻应为r ′＝r －r A ＝1.0ΩR －1I图象的斜率仍为电动势E ，即E ＝1.38V. 拓展训练4(2019·安徽宣城市第二次模拟)在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材．(1)甲同学按电路图14a进行测量实验，其中R2为保护电阻，则：图14①请用笔画线代替导线在图b中完成电路的连接；②根据电压表的读数U和电流表的读数I，画出U－I图线如图c所示，可得电源的电动势E ＝________V，内电阻r＝________Ω(结果均保留两位有效数字)．(2)乙同学误将测量电路连接成如图d所示，其他操作正确，根据电压表的读数U和电流表的读数I，画出U－I图线如图e所示，可得电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω(结果均保留两位有效数字)．答案(1)①②2.80.60 (2)3.0 0.50解析(1)①根据原理图可得出对应的实物图，如图所示；②根据闭合电路欧姆定律可得：U ＝E －Ir ，则由题图c 可知电动势E ＝2.8V ，内电阻r ＝ΔUΔI ＝2.8－1.62.0Ω＝0.60Ω； (2)由乙同学的电路接法可知R 1左右两部分并联后与R 2串联，则可知在滑片移动过程中，滑动变阻器接入电路电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，所以出现题图e 所示的图象，则由图象可知当电压为2.5V 时，电流为0.50A ，此时两部分电阻相等，则总电流为I 1＝1A ；而当电压为2.4V 时，电流分别对应0.33A 和0.87A ，则说明当电压为2.4V 时，干路电流为I 2＝0.33A ＋0.87A ＝1.2A ；则根据闭合电路欧姆定律可得 2.5V ＝E －r ·1A,2.4V＝E －r ·1.2A，解得电源的电动势E ＝3.0V ，内电阻r ＝0.50Ω.例4(2019·全国卷Ⅱ·23)某小组利用图15(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100Ω)；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50.0μA时得到的某硅二极管U－t关系图线．回答下列问题：图15(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，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U 1.(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|ΔU Δt|＝________×10－3V/℃(保留2位有效数字)． 答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8解析 (1)实验中硅二极管与定值电阻R 0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U 1＝IR 0＝50.0μA×100Ω＝5.00mV ；由题图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管正向电压减小，又题图(b)对应的电流恒为50.0μA，可知硅二极管的正向电阻变小，定值电阻R 0两端电压增大，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)由题图(b)可知⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU Δt ＝0.44－0.3080－30V/℃＝2.8×10－3V/℃.拓展训练5(2019·福建厦门市第一次质量检查)举世瞩目的嫦娥四号，其能源供给方式实现了新的科技突破：它采用同位素温差发电与热电综合利用技术结合的方式供能，也就是用航天器两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给探测器．图16甲中探测器两侧张开的是光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能．图16某同学利用图乙所示电路探究某光伏电池的路端电压U 与电流I 的关系，图中定值电阻R 0＝5Ω，设相同光照强度下光伏电池的电动势不变，电压表、电流表均可视为理想电表．(1)实验一：用一定强度的光照射该电池，闭合开关S ，调节滑动变阻器R 的阻值，通过测量得到该电池的U －I 曲线a (如图丁)．由此可知，该电源内阻是否为常数________(填“是”或“否”)，某时刻电压表示数如图丙所示，读数为________V ，由图象可知，此时电源内阻为________Ω.实验二：减小实验一光照的强度，重复实验，测得U －I 曲线b (如图丁)．(2)在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为 2.5V ，则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，滑动变阻器消耗的电功率为________W(计算结果保留两位有效数字)． 答案 (1)否 1.50 5.6(5.5～5.7均算正确) (2)7.2×10－2(7.0×10－2～7.4×10－2均算正确)解析 (1)由U －I 图象可知，因图象的斜率等于电源的内阻，可知电源内阻不是常数；电压表的量程为3.00V ，则读数为1.50V ；由题图丁中读出，此时电路中的电流为250mA ，因电源的电动势为E ＝2.90V ，可得此时电源的内阻r ＝E －U I ＝2.90－1.500.25Ω＝5.6Ω； (2)在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.5V ，可得此时的电流为100mA ，则滑动变阻器的阻值为：R ＝U I －R 0＝2.50.1Ω－5Ω＝20Ω；则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，此时外电路电阻为R 外＝R ＋R 0＝25Ω，将此电阻的U －I 图线画在此电源的U －I 图象中，如图：直线与b 的交点为实验二中R ＝20Ω时电路的工作点，此时I ＝60mA ，则滑动变阻器消耗的电功率为P ＝I 2R ＝0.062×20W＝7.2×10－2W.拓展训练6(2019·湖北武汉市四月调研)某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路．图17(1)光强(I)是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd)．如图17(a)所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：______________________________________ ________________________________________________________________________.(2)如图(b)为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．工作时，应将________(填“A、B”或“C、D”)接照明电路．(3)请在图18中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．图18(4)已知电源电动势为3V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0Ω，电流超过50mA时可吸合衔铁．如果要求光强达到2cd时，照明电路恰好接通，则实物电路图中定值电阻R＝________Ω.答案(1)随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓(2)C、D(3)如图所示(4)40解析 (1)由图象可得到的结论是：随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓．(2)由电磁继电器的工作原理可知，电磁铁连接的是控制电路，衔铁连通的是工作电路，故工作时，应将“C 、D ”接照明电路．(3)由于光敏电阻在光照弱时电阻大，光照强时电阻小，故而要想使照明电路正常工作，需要在光照弱时，使电磁铁中电流足够大，此时光敏电阻阻值较大，因此需要并联分流．则实物电路的连接如图；(4)由于电源内阻极小，故U 控≈E ，I 控＝U 控R 控，R 控＝R 0＋R ，解得：R ＝40Ω.专题强化练(限时30分钟)1．(2019·山东淄博市3月模拟)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、滑动变阻器(最大阻值为5Ω，额定电流为1A)、电源、开关、导线等．图1(1)使用多用电表粗测元件X的电阻．选择“×1”欧姆挡测量，示数如图1甲所示，读数为________Ω.(2)现要研究元件X的伏安特性，请你根据所给的实验仪器设计合理的实验电路，把理论电路图画在乙方框内．(3)根据合理的实验电路对元件X进行研究后，将元件X换成元件Y，重复实验．根据实验数据作出的U－I图线如图丙所示，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件．答案(1)10.0 (2)(3)Y解析(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如题图甲所示，读数为10.0Ω.(2)电压表的内阻远大于待测元件的电阻，可采用电流表外接；滑动变阻器用分压式接法；电路图如图；(3)根据画出的U－I图象可知，Y元件的图象为非线性曲线，可知Y为非线性元件．2．(2019·广东肇庆市第二次统一检测)为了测定电阻的阻值，实验室提供下列器材：待测电阻R(阻值约100Ω)、滑动变阻器R1(0～100Ω)、滑动变阻器R2(0～10Ω)、电阻箱R0(0～9999.9Ω)、理想电流表A(量程50mA)、直流电源E(3V，内阻忽略)、导线若干、开关若干．图2(1)甲同学设计如图2(a)所示的电路进行实验．①请在图(b)中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．②滑动变阻器应选________(选填字母代号即可)．③实验操作时，先将滑动变阻器的滑动触头移到最________(选填“左”或“右”)端，再接通开关S ；保持S 2断开，闭合S 1，调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置，并记下电流I 1.④断开S 1，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱R 0阻值在100Ω左右，再闭合S 2，调节R 0阻值使得电流表读数为________时，R 0的读数即为电阻R 的阻值．(2)乙同学利用电路(c)进行实验，改变电阻箱R 0的值，读出电流表相应的电流I ，由测得的数据作出1I－R 0图线如图(d)所示，图线纵截距为m ，斜率为k ，则电阻R 的阻值为________(用m 、k 表示)．(3)若电源内阻是不可忽略的，则上述电路(a)和(c)，哪种方案测电阻更好？________原因是____________________________________________________________________________. 答案 (1)①②R 2 ③左 ④I 1 (2)m k(3)(a) 此方案不受电源内阻的影响解析 (1)①根据电路图连接实物图如图所示：②因为滑动变阻器采用分压式接法时，阻值越小调节越方便，所以滑动变阻器应选R 2； ③实验操作时，应将滑动变阻器的滑动触头置于输出电压最小的一端，即最左端； ④根据欧姆定律，若两次保持回路中电流表读数不变，即电流表读数仍为I 1时，则根据电路结构可知，回路中总电阻也应该相等，结合回路中的电阻计算，可知R 0的读数即为电阻R 的阻值．(2)根据闭合电路欧姆定律应有：E ＝I (R ＋R 0) 解得：1I ＝R E ＋R 0E结合数学知识可知m ＝R E ，k ＝1E解得：E ＝1k ，R ＝Em ＝m k(3)若电源内阻是不可忽略的，则电路(a)好，因为电源内阻对用(a)测电阻没有影响，而导致用(c)测量电阻偏大，有测量误差．3．(2019·福建泉州市5月第二次质检)某实验小组用图3甲实验装置探究电源内、外电路的关系，其中电压表V 1接在电源的正负极M 、N 上，电压表V 2接在靠近电源正负极的探针P 、Q 上，V 2可以测量出电源的内电压．改变滑动变阻器的阻值，可读取多组电压表V 1、V 2和电流表A 的示数U 1、U 2和I ，并在图乙中描绘出U 1－I 图象和U 2－I 图象．请回答如下问题：图3(1)由于缺少一个0～3V 的电压表，可以用一个阻值为________Ω的定值电阻与电流表(量程为0～2mA ，内阻为300Ω)________(选填“串联”或“并联”)改装而成．(2)乙图中图线________(选填“①”或“②”)是U 2－I 图象；分析两图线可知，在误差允许的范围内，电路中两电压表的示数之和________(选填“不变”“变小”或“变大”)．(3)若实验中，探针P 离电源正极M 的距离过大，会产生明显的实验误差，此时在图乙中所绘出的两图线的交点相对于准确的交点________．A ．沿图线①向上移动B ．沿图线①向下移动C ．沿图线②向上移动D ．沿图线②向下移动答案 (1)1200 串联 (2)② 不变 (3)B解析(1)将电流表表头改装成电压表，需要串联一个分压电阻，电阻的阻值：R＝UI g－R A＝32×10－3Ω－300Ω＝1200Ω.(2)V2可以测量出电源的内电压，根据欧姆定律：U2＝Ir，所以图象②是U2－I图象，分析题图①②两图线可知，在误差允许的范围内，电路中两电压表的示数之和保持不变．(3)探针P离电源正极M的距离过大，导致测得的内电压变小，与V2并联的内阻变小，图象②的斜率变小，所以交点相对于准确值沿图线①向下移动，A、C、D错误，B正确．4．(2019·山东日照市上学期期末)电阻温度计是根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的．铂电阻温度计是最精确的温度计，因为铂的化学惰性，成为－272.5℃至961.78℃范围内的首选材料，其电阻与温度成一次函数关系．某实验小组利用如图4甲所示的电路探究铂金属的温度特性．所用器材有：铂金丝R Pt；电源；电流表；滑动变阻器R1；电阻箱R2；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.图4实验步骤如下：①按电路图甲，连好实物图乙；②将R Pt置于冰水混合物中，开关S2与1接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电流表的读数为I0；③保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，开关S2与2接通，调节R2，使电流表的读数仍为I0；④断开S2，记下此时R2的读数100.0Ω；⑤再将R Pt置于标准大气压下沸水中，重复上述过程，此时R2的读数为138.5Ω.回答下列问题：(1)在图乙中，将实物连线补充完整；(2)闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端；(3)在图5坐标纸上作出R Pt－t图线；图5(4)当测得R2的阻值为247.09Ω时，R Pt处在________℃的环境中(保留到个位数)；(5)实验后，小明用螺旋测微器测得铂金丝的直径如图丙所示，则铂金丝的直径为________mm. 答案(1)(2)a(3)(4)382 (5)0.706(0.704～0.708均可) 解析(1)按电路图连接实物图如图(2)为了保护用电器，闭合开关前应将滑动变阻器的最大电阻接入电路中，即闭合S 1前，题图乙中R 1的滑片应移动到a 端；(3)将R Pt 置于冰水(0℃)混合物中，R Pt 的电阻为100Ω，将R Pt 置于标准大气压下沸水(100℃)中，R Pt 的电阻为138.5Ω，其电阻与温度成一次函数关系，所以R Pt －t 图线如图(4)由图象可得，电阻与温度间的关系为：R Pt ＝100＋138.5－100100t ＝100＋0.385t 当测得R 2的阻值为247.09Ω时，即R Pt 的电阻为247.09Ω，代入解得：t ≈382℃；(5)螺旋测微器的读数：0.5mm ＋20.6×0.01mm＝0.706mm.5．(2019·山东济南市上学期期末)如图6甲为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线，其中R B 表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R 0表示无磁场时磁敏电阻的阻值．为测量某磁场的磁感应强度B ，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值．。
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 ＝ 3.817.3×10－3Ω－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)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 xR 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 xR 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≫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0～3 V，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 ＋UR r，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＋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 ＝Er ＋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＋rR 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 ＝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 ＋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 mA1 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 ＝ΔUΔI ＝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＋R2 U(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A1：量程0～3 A，内阻约0.025 Ω；直流电流表A2：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 kΩ；滑动变阻器R1：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“A1”或“A2”)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A2.②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)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“R 1”或“R 2”)． (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 μAB ．250 μAC ．500 μAD ．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R 1.(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 ＝4×630.0 Ω＝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 V 2 520 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 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 ＝2.8 V2.8×10－3 A ＝1.0×103 Ω.(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 0r E 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)U1－U2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)B250 mA。
第2课时电学实验专题复习定位解决问题本专题主要复习电学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。
高考重点主要考查电表改装、多用电表原理和使用；“电阻测量类”实验；测量电源的电动势和内阻；电学拓展创新实验等。
题型难度考查的是电学实验的基本原理和方法，经常和传感器结合在一起，考查电路的控制，难度一般较大。
高考题型1电表改装多用电表原理和使用【例1】(2021·四川绵阳市第二次诊断)将一微安表先改装成量程1 mA的电流表，再改装成量程5 V的电压表，并与标准电压表对比校准。
图1甲是改装后电压表与标准电压表对比校准的电路图，虚线框中是改装后电压表电路，V0是量程6 V 的标准电压表。
已知微安表满偏电流为250 μA，标记的内阻为600 Ω，电阻箱R1、R2调节范围为0～9 999.99 Ω。
图1(1)微安表改装。
图甲中电阻箱的阻值分别调节到R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。
(2)实物连线。
选用合适的器材，按照图甲正确连接电路。
(3)对比校准。
正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，当标准电压表的示数如图乙所示时，微安表(改装后电压表)的示数如图丙所示，由此可以推测出改装电压表量程的真实值________5 V(选填“大于”或“小于”)。
(4)重新调整。
通过检测发现：电阻箱R1、R2阻值是准确的，而微安表标记的内阻不准确，这是改装电压表量程的真实值不是5 V的原因。
再通过调节电阻箱R1、R2的阻值，使改装电压表量程的真实值为5 V，以下调节方案可行的有________(填序号)。
A.保持R1不变，将R2增大到合适值B.保持R1不变，将R2减小到合适值C.保持R2不变，将R1增大到合适值D.保持R2不变，将R1减小到合适值答案(1)200 4 850(3)小于(4)AD解析(1)微安表并联电阻改装为1 mA的电流表，有I g R g＝(I－I g)R1，即250×10－6×600＝(1×10－3－250×10－6)R1，解得R1＝200 Ω，改装后的电流表满偏电流为1 mA，内阻为R A＝R1R gR1＋R g＝150 Ω，再改装为5 V的电压表，串联电阻R2，有U＝I(R A＋R2)，即5＝1×10－3(150＋R2)，解得R2＝4 850 Ω。
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 ＝和E ＝U 外＋U 内．从考查的形式上U I 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. 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＝，此时中值电阻R 中＝R g ＋R 0＋r ，当两表笔接入电阻R xERg ＋R 0＋r 时I ＝，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ERg ＋R 0＋r ＋R x 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满偏到满偏之间为测量值误差较小；1323②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 ＝ Ω－150 Ω≈70 Ω.3.817.3×10－3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 x 为大电阻，内接法误差小，应选用内接法；若＞，R x RV Rx Rx RA RV Rx Rx RA 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，难以比较及的大小时，可采R V Rx RxR A 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 ＝知流经灯泡的电流约为I ≈＝ A ＜0.3 A ，所以电流表的量程应选0～0.6 A.P U P U 0.72.5(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 ＝可得，小灯泡正常发光时的电阻R ＝10 Ω.U I [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V 2；额定电流约为0.56 A ，故电流表应选A 2，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R 1.(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 ＋r ，通过计算或利用UR 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R 1(阻值10 Ω)和R 2(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 ＝＝ A ≈0.176 E r ＋R 1＋R 232＋10＋5A ＝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 ＝，因此电源的内阻r ＝k －R 2，电源的电动势E ＝ka .Er ＋R 2[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 和E ＝I (R ＋r )适当(1＋r R )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 ＝可知，保护电阻应该为2.5 Ω，因此选择B 比较合理．EI 满(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＝Ω＝2.5 Ω，所以内阻r ＝0.50 Ω.1.45－0.700.30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 1gr 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 ＝×3 V ＝2.7 V ；横坐标截距0.40.9 mA 1 mA mA ，对应着流过电源的电流为0.4 mA ＋mA ＋0.6 mA ＝0.101 A ；电源内阻为r ＝0.4×1000.4＝ Ω≈8.9 Ω.ΔU ΔI 2.7－1.80.101[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V 1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R 2，而电压值需用电压表V 2测出，故要和V 2并联，设计成如答案(1)中的电路图．(2)V 2的示数为V 1和R 2两端的总电压，按照串联分压关系，则有V 1两端的电压为U (U 为电压表V 2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RV 1RV 1＋R 2格数N 即可得满偏电压．答案：(1)如图所示(2) U 为电压表V 2的读数NURV 1n （R V 1＋R 2）[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 ＝ A ＝0.6 A ，故电流表选A 2.35②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R 0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“R 1”或“R 2”)．(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 μAD ．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R 1.(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2.00V ，电阻箱两端的电压为0.5 V ，根据串联电路的分压原理，＝，求得电压表的内阻R V R 2.000.5R V ＝4×630.0 Ω＝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 ＝＝1 mA ，D 项正确．2.5 V2 520 Ω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 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2.80V 时，电流为2.8 mA ，则可知太阳能电池的电阻为R ＝＝U I ＝1.0×103 Ω.2.8 V2.8×10－3 A (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 ＝1.8V ，I ＝1.8 mA ，则该电池板的效率是η＝×100%＝×100%≈64.3%.IU IE 1.82.8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 ΩC ．阻值为5 Ω的定值电阻R 0D ．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123456U 1(V )0.500.81 1.00 1.50 1.852.30U 2(V ) 2.15 2.21 2.32 2.50 2.69 2.76(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＋rU 2－U 1R 0整理得U 1＝U 2－E(R 0r ＋1)R 0r 由U 1－U 2图象可得图线斜率k ≈3，则＋1＝3，R 0r 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＝U 2－E(R 0r ＋1)R 0r 解得E ＝3.0 V.答案：(1)实物连接如图所示(2)U1－U2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。
