专题17电学实验(教学案)2017年高考二轮复习物理(附解析)

第6板块 电学实验题第26讲| “分门别类”掌握实验基础——多用电表的使用与读数[全练题点]1．(2018届高三·大连调研)用如图甲所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K 和两个部件S 、T 。

(1)请根据下列步骤完成电阻测量：①旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻度线。

②将K 旋转到电阻挡“×100”位置。

③将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的“0”刻度线。

(2)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 ，指针指示位置如图乙所示。

则通过P 的电流方向是________(选填“a →b ”或“b →a ”)，为使测量比较精确，应将选择开关旋到________的倍率挡位上，并需要重新调零，再进行测量。

解析：(1)①首先要对表盘机械校零，所以旋动的部件是S 。

③欧姆表选挡后要进行欧姆调零，将“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件T ，让表盘指针指在最右端零刻度处。

(2)表盘上的负极接欧姆表内部电源的正极，所以通过P 的电流方向是b 到a ；题图乙中指针偏转角度太大，为了得到比较准确的测量结果，必须使指针指在中间刻度附近，所以要将倍率调小。

答案：(1)①S ③T (2)b→a×102．某同学在测量一只小灯泡电阻的实验中，连接了如图甲所示的实物电路图。

闭合开关，发现灯泡不亮，电流表的示数为零。

(1)他借助多用电表检查小灯泡。

先断开开关，把多用电表的选择开关旋到“×1”挡，再进行________调零；又将红、黑表笔分别接触①、②接线柱，多用电表的表盘恰好如图乙所示，说明小灯泡正常，此时的电阻为________Ω。

(2)他将多用电表选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触②、③接线柱；闭合开关，发现电压表的示数约等于电源电动势，说明②、③接线柱间的导线出现了________(选填“断路”或“短路”)。

高考物理高考专题复习学案《电学实验》考题一 多用电表的原理、使用及读数问题1.游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧记住两点：一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后数字分别是，螺旋测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位.2.电压表、电流表、多用电表的读数技巧(1)对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是12、15还是110估读，明确读数的小数位数.(2)多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5 V 以下交流电压所用，一般较少使用.3.欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”.(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律.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 ＝E R 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.4.欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(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.例1(1)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：图1在使用多用电表测量时，指针的位置如图1甲所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为________ Ω；若选择开关拨至“50 mA”挡，则测量结果为________ mA.(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示，电池的电动势为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关系图象如图丙所示，则该图象的函数关系式为__________________；(3)下列根据图丙中I－R x图线作出的解释或判断中正确的是________.A.因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使R x＝0时电路中的电流I＝I gC.R x越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏D.测量中，当R x的阻值为图丙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧解析(1)所测的电阻R＝18×1 Ω＝18 Ω.选择开关拨至“50 mA”挡，电流为I＝22.6 mA.(2)根据闭合电路欧姆定律得：I＝ER总＝Er＋R0＋R g＋R x.(3)因R x＝EI－r－R0－R g，函数图线是非线性变化的，当电流较大时电阻较小，当电流较小时电阻较大，A错误；当R x＝0，I＝Er＋R0＋R g，此时电流为满偏电流，B正确；R x越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，C正确；测量中，当R x的阻值为图丙中的R2时，电流比半偏电流小，指针位于表盘中央位置的左侧，D错误.选B、C.答案(1)1822.6(22.4～22.8)(2)I＝Er＋R0＋R g＋R x(3)BC训练1.某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图2甲所示，可知其长度为________ mm；(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为________ mm；(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为________ Ω .图2答案(1)50.15(2)4.700(3)220解析(1)游标卡尺的读数为L＝50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm；(2)螺旋测微器的读数为D＝4 mm＋0.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm；(3)欧姆表的读数为R＝22×10 Ω＝220 Ω.2.已知G表的内阻R g为990 Ω，满偏电流I g＝100 μA.用它改装成如图3所示的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程(或分度值)不同的挡位.1、2两个挡位为电流表挡位，其中的大量程是小量程的10倍.图3(1)关于此多用电表，下列说法错误的是__________.A.当转换开关S旋到位置4时，是电阻挡B.当转换开关S旋到位置6时，是电压挡C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大D.A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔(2)图中电源电动势均为3.5 V，当把选择开关S旋到位置4，在AB之间接3 500 Ω电阻时，表头G刚好半偏，该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误，则R1＝________ Ω，R2＝________ Ω.答案(1)C(2)1199解析(1)当转换开关S旋到位置4时，表头与电表中的电源相连接，是电阻挡，A正确；当转换开关S旋到位置6时，表头与电阻串联，电阻起分压作用，是电压挡，B正确；当转换开关S旋到5串联的电阻小于旋转到6串联的电阻，可知旋转到6，串联的电阻分压作用大，电压表量程大，C错误；根据电流“红进黑出”可知，B表笔为黑表笔，A表笔为红表笔，D正确.因选错误的，故选C. (2)由题知，在AB之间接3 500 Ω电阻时，表头G刚好半偏，即改装后电流表的总内阻R内＝3 500 Ω，当转换开关S在2时(如图a)，电流表量程为I2g＝ER内＝3.53 500A＝1 mA.由题知，转换开关S在1(如图b)时，电流表的量程为I1g＝10 mA，由串并联电路特点得：I g R gR1＋R2＋I g＝I2g，I g(R g＋R2)R1＋I g＝I1g，联立解得R1＝11 Ω，R2＝99 Ω.考题二伏安法测电阻1.仪器的选择(1)电源的选择：一般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；根据待测电路的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度不宜较大，一般应使指针能达到半偏左右.2.电路的选择(1)测量电路的选择(2)控制电路的选择：①从节能的角度考虑，优先选用限流式.②以下三种情况必须用分压式：a.要求待测电路的U、I从0变化.b.R滑≪R xc.选用限流式，U x、I x过大(超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等).3.伏安法测电阻的常规设计实验需要一个电流表和一个电压表，利用欧姆定律求其电阻.但有时题目中缺少电压表或缺少电流表，或电压表、电流表的量程不符，这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用，把已知内阻的电压表当作电流表来使用，甚至可以把已知内阻的电流表(或电压表)和电阻箱改装成符合要求的电压表(或电流表).4.定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用近几年考题当中，经常出现用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电压表，或用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电流表.例2发光二极管在生产和生活中得到了广泛的应用，如图4所示是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势，某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.图4(1)实验室提供的器材如下：A.电压表(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)B.电压表(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)C.电流表(量程0～50 mA，内阻约50 Ω)D.电流表(量程0～0.6 A，内阻约1 Ω)E.滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，允许最大电流3 A)F.电源(电动势6 V，内阻不计)G.开关，导线该同学做实验时，电压表选用的是________，电流表选用的是________.(填选项字母)(2)请在图5中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整.图5(3)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最________端(选填“左”或“右”).(4)根据表中数据，在图乙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I－U图线.(5)由I－U图线可知：二极管的电阻值随工作电压的增大而________(选填“不变”“增大”或“减小”).(6)若此发光二极管的最佳工作电流为10 mA，现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R＝________的电阻，才能使它工作在最佳状态.(结果保留三位有效数字)解析(1)由表中数据可知：最大电压为2.8 V，电压表选A；最大电流为30 mA，电流表选C；(2)因电压、电流要从0测起，滑动变阻器用分压式接法；二极管的电阻更接近电流表的内阻，故电流表用外接法，实物图的连接如图甲.(3)因滑动变阻器是分压式接法，在开始前滑动变阻器的滑片应置于最左端；(4)根据表中数据，在图上描出各点，用光滑的曲线连接起来，如图乙.(5)由图线可知，二极管的电阻值随电压的增大而减小.(6)根据U －I 图线，当二极管的工作电压为1.9 V 时，工作电流约为10 mA ，串联电阻上分到的电压应为1.1 V ，故应串联的电阻为：R ＝1.10.01 Ω＝110 Ω.答案 (1)A C (2)见解析图甲 (3)左(4)见解析图乙 (5)减小 (6)110 Ω变式训练3.使用理想电压表、理想电流表、滑动变阻器、直流电源等仪器，研究一只小灯泡完整的伏安特性，测得I －U 图象如图6甲所示.已知滑动变阻器滑动片的有效移动长度为30 cm ，变阻器的最大阻值为22.5 Ω，电源电动势为6 V ，内阻不计.图6(1)在图乙的虚线框内，不改变滑动变阻器和电源的位置，补上电压表、电流表、灯泡，画出完整的电路图.要求滑动变阻器的滑动片向左滑动时，灯泡的电压增大.(2)根据I －U 图象可知：从A 到B 的过程中灯泡的电阻逐渐__________(选填“增大”或“减小”)，改变的阻值为__________ Ω.(3)在获得A →B 段图线数据的过程中，滑动变阻器的滑动片向左移动了________ cm 的长度.答案 (1)见解析 (2)增大 5 (3)10解析 (1)滑动变阻器采用分压接法，电流表内、外接法均可，滑动片左移灯泡电压变大，电路图如图所示.(2)由I －U 图象可知，从A 到B 的过程中灯泡的电阻逐渐增大，由欧姆定律得：电阻的改变量ΔR ＝R B －R A ＝U B I B －U A I A＝5 Ω. (3)由I －U 图象可知，灯泡两端电压为U 并＝3 V ，滑动变阻器左半段电压为6 V－3 V ＝3 V ，通过灯泡的电流为I L ＝0.2 A ，由串并联电路特点有(3R ＋0.2)(22.5－R )＝3，得R ＝15 Ω；与灯泡并联的滑动变阻器电阻丝长度1522.5×30 cm ＝20 cm ，在获得A →B 段图线数据的过程中，滑动变阻器的滑动片向左移动了30 cm －20 cm ＝10 cm.4.某待测电阻R x 的阻值在80～100 Ω之间，现要测量其阻值，实验室提供如下器材：图7A.电流表A 1(量程30 mA ，内阻r 1＝10 Ω)B.电流表A 2(量程150 mA ，内阻r 2约为30 Ω)C.电压表V(量程15 V ，内阻约为10 kΩ)D.定值电阻R 0＝20 ΩE.滑动变阻器R (最大电阻约10 Ω)F.电源E (电动势为4 V)G .开关S 和导线若干(1)如果用图7甲来测量R x ，测得的电阻将________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)；(2)如果用图乙来测量R x ，测量电流表A 1和A 2的读数分别为I 1和I 2，则R x ＝________；(3)根据提供的器材要完成此实验，甲、乙两同学分别设计了如图甲、乙两种电路，你认为图________更合适.答案 (1)小于 (2)I 2－I 1I 1R 0－r 1 (3)乙 解析 (1)因待测电阻R x 是小电阻，如果用图甲来测量R x ，由于电压表的分流作用，故测得的电阻将小于真实值.(2)如果用乙图来测量R x ，根据欧姆定律，并联部分电压为：U ＝(I 2－I 1)R 0； 且U ＝I 1(R x ＋r 1)，故R x ＝I 2－I 1I 1R 0－r 1. 考题三 测定电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种：1.伏安法——利用电压表和电流表.闭合电路方程为E ＝U ＋Ir ，利用两组数据，联立方程求解E 和r ；也可作出U －I 图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻.2.伏阻法——利用电压表和电阻箱.闭合电路方程为E ＝U (1＋r R ).利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1U ＝r E ·1R ＋1E 或U ＝－r U R ＋E ，作1U －1R 图象或U －U R 图象，利用图线的截距和斜率求E 和r .3.安阻法——利用电流表和电阻箱.闭合电路方程为E ＝I (R ＋r )，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1I ＝1E ·R ＋r E ，作1I －R 图象，利用图线的截距和斜率求E和r.例3某同学用伏安法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1：0～10 Ω，2 AG.滑动变阻器2：0～100 Ω，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(填写器材前的字母)：电流表选择________，电压表选择__________，滑动变阻器选择___________.(2)实验电路图应选择图8中的______(选填“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，内电阻r＝________ Ω.图8解析(1)一节干电池的电动势约为1.5 V，电压表选D；电流表的量程为0～0.6 A，且明确电流表内阻，电流表选B；滑动变阻器阻值较小利于电表的数值变化，滑动变阻器选F.(2)因电流表B的内阻已知，可将电流表内阻等效为电源内阻，求出等效电阻后，再求出实际电源内阻，故选用甲图；(3)由U－I图可知，电源的电动势E＝1.5 V；等效内电阻r′＝ΔUΔI＝1 Ω；则干电池内阻为r＝1 Ω－0.3 Ω＝0.7 Ω.答案(1)B D F(2)甲(3)1.50.7变式训练5.某同学设计了如图9甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为3 V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99 Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干.图9(1)先测电阻R1的阻值.请将该同学的操作补充完整：A.闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1.B.保持电阻箱示数不变，______________，读出电压表的示数U2.C.则电阻R1的表达式为R1＝__________.(2)该同学已经测得电阻R1＝3.2 Ω，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值，其做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的1U－1R图线，则电源电动势E＝_____ V，电阻R2＝_____ Ω.答案(1)将S2切换到b U2－U1U1R0(2)20.8解析(1)由题知，为了多测数据，应将S2切换到b；由欧姆定律有：U2＝I(R0＋R 1)，U 1＝IR 0，联立解得：R 1＝U 2－U 1U 1R 0； (2)根据E ＝U ＋U R (R 1＋R 2)，变形得：1U ＝1E ＋1R ·R 1＋R 2E ，对比图象有：1E ＝0.5，得：E ＝2 V ；R 1＋R 2E ＝1.5－0.50.5＝2.0，R 1＝3.2 Ω，得：R 2＝0.8 Ω.6.甲同学利用如图10所示的电路测定电源的电动势和内阻，提供的器材有：A.干电池两节，每节电动势约为1.5 V ，内阻未知B.直流电压表V 1、V 2，内阻很大C.直流电流表A ，内阻可忽略不计D.定值电阻R 0，阻值未知，但不小于5 ΩE.滑动变阻器F.导线和开关(1)请根据所给电路图，以笔画线代表导线，在图11的实物图上将所缺导线画上.图10图11(2)甲同学利用该电路完成实验时，由于某根导线发生断路故障，导致一只电压表始终没有读数，因此只记录了一只电压表和电流表的示数，如下表所示：图12(3)由图象可知，两节干电池总电动势为__________ V，总内阻为________ Ω.由计算得到的数据可以判断，能够示数的电压表应为表________(选填“V1”或“V2”).答案(1)、(2)见解析图(3)2.90 3.50V1解析(1)根据电路图，在给出的实物图上画出所缺的导线，如图甲所示；(2)将(I，U)作为坐标值将各点描出，并用直线将各点相连，作图象如图乙所示；(3)由U＝E－Ir知；对比图象得E＝2.90 V，r＝2.90－1.920.28Ω＝3.50 Ω；若示数为V2的，则测量的内电阻一定有R0，而定值电阻大于5 Ω，故说明读数只能是V1的.考题四电学创新拓展实验高考中电学实验要拿到满分，考生应注意以下“三”个方面：第一：认真完成课本上的每一个实验.知道每一个实验的目的，掌握每一个实验的原理，熟悉每一个实验步骤，领会每一个实验步骤的作用，学会每一个实验仪器的使用，学会每一个实验的处理方法，弄清每一个实验误差的来源等.第二：对于给出实验电路图的创新性实验，要注意从原理出发，理解实验方法，找出图象中两个物理量之间的关系，理想图象中图线的斜率和截距的物理意义. 第三：对于设计性实验，要注意从原理出发找方法，选器材，定方案.高考中，对设计性实验的考查，一般不直接采用课本上的设计方案，但是其设计理念均取材于课本中的必考实验，因此考生要对课本上的每一个实验做到心中有数.例4某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表(待改装)，学生电源(电动势为E，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻R t(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为R t＝a＋kt，a＞0，k＞0).设计电路如图13所示，并按如下步骤进行操作：图13(1)按电路图连接好实验器材；(2)将滑动变阻器滑片P滑到a端，单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流表满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路；(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准电流表的示数下降5 ℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关，请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I＝__________(用题目中给定的符号)；(4)根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表，根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________侧(选填“左”或“右”)，刻度线分布是否均匀？________(选填“是”或“否”).解析(3)由题知R t＝a＋kt，由闭合电路的欧姆定律可得，I＝ER＋R t＝ER＋a＋kt.(4)由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，则低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的.答案(3)ER＋a＋kt(4)右否变式训练7.图14甲图是乙图所示多用电表欧姆“×1 k”挡的工作电池，外壳上印着标称电动势9 V，但A、B两极极性没有标示.图14 (1)实验小组甲同学选择多用电表的直流电压挡对电池测量：将(＋)(－)表笔分别与A 、B 相连时电表指针反偏；对调连接，电表有了正常示数；再在A 、B 两极间接入一只200 Ω电阻，电表示数减小(如电表刻度盘所示).由以上测量可以确定电池的正极是________(选填“A ”或“B ”).(2)接着要测量这个电池的电动势E 和内电阻r .乙同学说至少还需要电流表、电压表、滑动变阻器；丙同学说至少还需要电阻箱；丁同学说不再需要什么，利用甲的实验数据就可以了.显然丁同学设计的方案不再需要实验操作，他能得到电池的电动势和内电阻么？若能，写出结论；若不能，简述理由________________.(3)最后按图丙所示电路对该电池进行放电实验.实验中通过适时调整滑动变阻器，保持电流表示数为10 mA 不变，每分钟记录一次电压表示数，实验历时20分钟.将各组电压—时间数据在坐标纸上描点作图，经拟合，可认为电压由6.2 V 均匀下降到5.8 V .则这次放电过程中通过电流表的电量是________ C ，电流表和变阻器消耗的电能是________ J.答案 (1)B (2)E ＝7.0 V r ＝80 Ω (3)12 72解析 (1)电压表接入电路中时，正极应与电源正极相连，将(＋)(－)表笔分别与A 、B 相连时电表指针反偏；对调连接，电表有了正常示数，说明B 极为正极；(2)电池外壳上印着标称电动势9 V ，则直流电压表的量程取10 V ，直接接在电源两端时，测量电源电动势，由题图乙可知E ＝7.0 V ，在A 、B 两极间接入一只200 Ω电阻时，由题图乙可知，电压表示数为5.0 V ，根据闭合电路欧姆定律得：U ＝E －U R r ，代入数据得：5.0＝7.0－5.0200r ，得：r ＝80 Ω.(3)这次放电过程中通过电流表的电量是q＝It＝12 C，电流表和变阻器的平均电压U＝6.2＋5.82V＝6 V，则电流表和变阻器消耗的电能Q＝U It＝6×12 J＝72 J.专题规范练1.在探究规格为“4.0 V2.0 W”的小灯泡L的伏安特性曲线实验中，可供选用的器材如下：小灯泡L：“4.0 V 2.0 W”；电流表A1：量程3.0 A，内阻约为0.1 Ω；电流表A2：量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω；电压表V：量程3.0 V，内阻R V＝9.0 kΩ；定值电阻R1：阻值2.0 kΩ；定值电阻R2：阻值4.5 kΩ；定值电阻R3：阻值12.0 kΩ；定值电阻R4：阻值18.0 kΩ；滑动变阻器R：阻值范围0～10 Ω；学生电源E：电动势6.0 V，内阻不计；开关S及导线若干.(1)电流表应选____，定值电阻选________(在R1、R2、R3、R4中选一个).(2)在方框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号.(3)小雨同学采用同样的方法进行实验，检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑片，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转.在不断开电路的情况下，检查电路故障，应使用多用电表________(选填“欧姆×10”“直流电压10 V”或“直流电流2.5 mA”)挡，检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“＋”、“－”接线柱接触时，多用电表指针发生较大偏转，说明电路故障是________.答案 (1)A 2 R 2 (2)见解析图 (3)直流电压10 V 电流表断路解析 (1)由题知，小灯泡额定电流约为I ＝P U ＝2.04.0 A ＝0.5 A ，故选A 2；因电压表量程为3 V ，小于灯泡的额定电压，为了完成测量，要串联定值电阻扩大量程，且改装后量程略大于4 V ，由改装原理得：串联电阻至少应R ＝4－339kΩ＝3 kΩ，故选R 2；(2)小灯泡电阻R ＝U 2P ＝422 Ω＝8 Ω，为小电阻，电流表用外接法，且变阻器用分压式接法，故原理图如图所示.(3)由题知，在不断开电路测量时，只能用电压挡测量，故选用直流电压10 V 挡；检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“＋”、“－”接线柱接触时，多用电表指针发生较大偏转，说明电路故障是电流表断路.2.某课外小组在参观工厂时，看到一丢弃不用的电池，同学们想用物理上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势约为11～13 V ，内阻小于3 Ω，由于直流电压表量程只有3 V ，需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替)，改装为量程为15 V 的电压表，然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程：(1)把电压表量程扩大，实验电路如图1甲所示，实验步骤如下，完成填空： 第一步：按电路图连接实物第二步：把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零第三步：闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为3 V 第四步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为____________ V第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为15 V 的电压表.图1(2)实验可供选择的器材有：A.电压表(量程为3 V，内阻约2 kΩ)B.电流表(量程为3 A，内阻约0.1 Ω)C.电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω)D.电阻箱(阻值范围0～999 Ω)E.滑动变阻器(阻值为0～20 Ω，额定电流2 A)F.滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ)则电阻箱应选________，滑动变阻器应选________.(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变)，测电池电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U－I图线如图丙所示，可知电池的电动势为________ V，内阻为________ Ω.答案(1)0.6(2)C E(3)11.5 2.5解析(1)将3 V电压表改装成15 V量程，串联电阻箱后的内阻是原来内阻的5倍，由于滑动变阻器的位置不变，分压部分的两端电压仍为3 V，此时电压表读数为0.6 V.(2)改装电压表需要串联大电阻，故选C；在分压电路中为方便调节，选用阻值较小的滑动变阻器，故选E.(3)由图丙知，当外电路断路时，电压表的电压为U＝2.3 V，电源的电动势为E＝2.3×5 V＝11.5 V，内阻为r＝ΔUΔI＝(2.3－1.5)×51.6Ω＝2.5 Ω.3.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件. 某实验小组欲探究通过热敏电阻R1(常温下阻值约为10 Ω)的电流随其两端电压变化的特点.热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)，正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值越大，负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值越小，现提供下列器材：A.电流表A1(量程100 mA，内阻约1 Ω)B.电流表A2(量程1.0 A，内阻约0.3 Ω)C.电压表V1(量程3.0 V，内阻约3 kΩ)D.电压表V2(量程10.0 V，内阻约10 kΩ)E.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)F.电源E(电动势15 V，内阻忽略)G.开关，导线若干(1)该小组测出热敏电阻R1的U－I图线如图2曲线Ⅰ所示，该热敏电阻是________热敏电阻(选填“PTC”或“NTC”).图2(2)请在所提供的器材中选择必需的器材，电流表应选________，电压表应选________(填写器材前面的字母)；并在虚线框中画出该小组设计的电路图.(3)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U－I图线如曲线Ⅱ所示.然后将热敏电阻R1、R2分别与某电池组连成如图3所示电路.测得通过R1和R2的电流分别为0.30 A和0.60 A，则该电池组的电动势为________ V.(结果保留三位有效数字)。

2016届高考物理（人教版）二轮复习电学实验2016/5/17第一讲 电学实验基础知识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；三是注重实验中科学探究能力的考查，为学生进入高校的继续学习打下基础。

高考电学实验题是“源于教材，但又高于教材”，侧重考查实验思想和方法，考查动手操作、观察记录和数据分析处理的能力和简单的实验设计能力。

电学实验虽然常考常新，但万变不离其宗，”题在书外，理在其中”，不变的实验的基本原理、基础知识、基本方法和基本技能。

理论讲解一、明确电路结构除“测电源电动势和内阻”外，其他实验的电路结构都可以分为测量电路和控制电路两部分，如图1。

二、电流表、电压表的选取 1.顺序问题一般情况下电源是唯一性器材，首先由电源的电动势E 出发， 由E 或所测元件的额定电压来估算所测元件的最大电压U m ，以此来确定○V 表量程；再计算电流表的最大电流I m 或者由所测元件的额定电流来确定○A 表量程。

2.可获取的实验数据宽度问题基于实验测量精确度的 ，实验可获取的数据宽度下限是电表量程的1/3，上限是电表量程和U m (Im)二者中的最小值。

选择电表时，能获取实验数据宽度越大的电表，就是应选择的电表。

3.选择电流表、电压表时不考虑U m (Im)超过量程的问题，因为有控制电路可以控制。

三、两种控制电路的比较 2.两种控制电路的选择 （1）根据关键词选择凡题目中要求“测量数据从0开始”、“数据变化范围大（图象、特征曲线、多测数据）”，都一定要使用分压式。

需要用限流接法的关键词只有“节能”（2）根据待测电阻与滑动变阻器的阻值大小关系判断大电阻（R滑≪R X），采用分压式便于线性调节；小电阻（R滑≥R X），采用限流式便于线性调节。

电学实验专题复习教案设计一、教学目标1. 回顾和巩固电学实验的基本原理和实验方法。

2. 提高学生对电学实验数据的分析和处理能力。

3. 培养学生的实验操作技能和科学思维。

二、教学内容1. 电学实验的基本原理和实验方法。

2. 电学实验数据的采集、分析和处理。

3. 常见电学仪器的使用和维护。

三、教学重点与难点1. 电学实验的基本原理和实验方法。

2. 电学实验数据的采集、分析和处理。

3. 常见电学仪器的使用和维护。

四、教学方法与手段1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生主动思考和探究。

2. 使用多媒体教学手段，展示实验操作过程和实验数据。

3. 组织学生进行实验操作和小组讨论，提高学生的实践能力。

五、教学过程1. 引入电学实验的主题，回顾电学实验的基本原理和实验方法。

2. 讲解电学实验数据的采集、分析和处理方法，引导学生掌握实验数据的处理技巧。

3. 演示常见电学仪器的使用和维护方法，让学生了解实验仪器的操作和保养。

4. 组织学生进行实验操作和小组讨论，让学生亲身体验电学实验的过程和数据分析的方法。

5. 进行课堂小结，巩固学生对电学实验的理解和掌握。

教学反思：在教学过程中，要注意关注学生的学习情况，及时进行反馈和指导。

要注重培养学生的实验操作技能和科学思维，提高学生的实践能力。

六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对电学实验原理的理解程度。

2. 实验操作：观察学生在实验中的操作是否规范，数据处理是否准确。

3. 小组讨论：评估学生在小组讨论中的参与程度及提出的观点。

七、教学策略1. 针对学生的薄弱环节进行有针对性的讲解和辅导。

2. 鼓励学生提问，充分解答学生的疑问。

3. 提供丰富的实验资源，让学生有更多的机会进行实验操作。

八、教学拓展1. 介绍电学实验在实际应用中的例子，激发学生的学习兴趣。

2. 引导学生关注电学领域的最新研究成果，拓宽视野。

3. 组织学生参加电学实验竞赛，提高学生的实验技能。

九、教学计划1. 节课：回顾电学实验基本原理和方法，讲解实验数据处理。

【2016考纲解读】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2016年高考电学实验题：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．【重点知识梳理】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14－2所示的电阻箱的阻值为84580.2 Ω.图14－23．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．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14－4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.图14－43．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.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．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．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．【高频考点突破】考点一电学实验例1．(2015·新课标全国Ⅰ，23，9分)(难度★★★)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．(1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω,满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻．若使用a和b 两个接线柱,电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA.由题给条件和数据，可以求出R1＝________ Ω，R2＝________ Ω.(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表对改装电表的3 mA 挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA.电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300 Ω和1 000 Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω.则R0应选用阻值为________ Ω的电阻，R应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器．(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻．图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路．则图中的d点应和接线柱________(填“b”或“c”)相连．判断依据是：______________________________________________________.【变式探究】(2015·新课标全国Ⅱ，23，9分)(难度★★★)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干．(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．(2)根据设计的电路，写出实验步骤：__________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R V′，与电压表内阻的真实值R V相比，R V′________R V(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是________________________________________________________________________．【经典考题精析】1．(2015·安徽理综,21Ⅱ，12分)(难度★★★)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100 μA、内阻为2 500 Ω的表头，一个开关，两个电阻箱(0～999.9 Ω)和若干导线．(1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表，则应将表头与电阻箱________(填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为________Ω.(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图1所示,通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表．图1①根据表中数据,图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中，并画出IRI图线；图2②根据图线可得电池的电动势E是________V，内阻r是________Ω.2．(2015·浙江理综,22，10分)(难度★★★)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．图1图2(1)根据图1画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V.所示读数为：①________、②________、③________、④________．两组数据得到的电阻分别为________ 和________．3．[2015·福建理综,19(2)，12分](难度★★★)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接．①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；②某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A；③该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数)．4．[2015·四川理综，8(2)，11分](难度★★★)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值R x.已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：电流表A1(量程0～30 mA)；电流表A2(量程0～100 mA)；电压表V(量程0～6 V)；滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)；开关S一个，导线若干条．某同学的实验过程如下：Ⅰ.设计如图所示的电路图，正确连接电路．Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图所示的图线．Ⅲ.断开开关，将R x改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条UI图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0，0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)．回答下列问题：①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；②由图的图线，得电源内阻r＝________Ω；③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式R x＝________，代入数值可得R x；④若电表为理想电表,R x接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________．(选填“相同”或“不同”)5．[2015·广东理综，34(2)，10分](难度★★★)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3 kΩ)、电流表(内阻约为 1 Ω)、定值电阻等．图1①使用多用电表粗测元件X的电阻．选择“×1”欧姆档测量，示数如图1(a) 所示，读数为________Ω.据此应选择图1中的________(填“b”或“c”)电路进行实验．②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_______(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验．图2③图2(a)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件．④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2(b)所示．闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图2(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)．6. (2015·海南单科,12，9分)(难度★★★)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化．实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2，电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表(量程6 V)、秒表、导线若干．(1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线．(2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时．若某时刻电压表的示数如图(c)所示，电压表的读数为________V(保留2位小数)．(3)该同学每隔10s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示．在给出的坐标纸上绘出U-t 图线.已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是________s.(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是__________________________________________________________________________________________________________________________________.7．[2015·天津理综，9(3)，10分](难度★★★★)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 ΩB．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 ΩC．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩD．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩE．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 AF．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A①为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表应选用_ _______，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)．②下图为正确选择仪器后，连好的部分电路．为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)．③实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验．实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以________为横坐标．8．(2015·山东理综，22，8分)(难度★★★)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器R L消耗的电功率．改变R L的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的UI关系图线．回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数________(填“增大”或“减小”)．(2)I0＝________A.(3)R L消耗的最大功率为________W(保留一位有效数字)．9．(2015·江苏单科，10,8分)(难度★★★)小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．图1(1)图1中电流表的示数为________A.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：请根据表中的数据，在下面的方格纸上作出UI图线．图2由图线求得：电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_________________________________________________________________．1.【2014·重庆卷】某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。

（全国卷1）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表○V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表○A（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。

（1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。

闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。

（结果均保留2位小数）【答案】（1）（2）增大；增大；（3）0.39w 1.17w【解析】（1）要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如图（2）由I-U图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大；（3）当滑动变阻器的阻值为9Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E=U+I（r+R）得U=-10I+4，在图中作出该直线如图所以，交点坐标约为U=1.75V，I=225mA，P1=UI=0.39W；整理得：，当直线的斜率最大时，与灯泡的I-U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。

当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67V，I=0.32A，如图所示，最大的功率为P2=UI=1.17W。

（全国卷2）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2500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20 Ω，另一个最大阻值为2000 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．(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．(2)完成下列填空：①R1的最大阻值为________(填“20”或“2000”)Ω.②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的________(填“左”或“右”)端对应的位置；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2500.0 Ω，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置．最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)．④将电阻箱R z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R z的阻值置于2601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：____________________________________________．[答案] (1)连线如图(2)①20②左③相等④2550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程[解析] (2)①滑动变阻器的分压式接法要求选用最大阻值较小的滑动变阻器，因此R1要选择最大阻值为20 Ω的滑动变阻器．②开始时将R1的滑片移动到滑动变阻器的左端对应的位置，可使得微安表上的电压最小，从而保护了微安表．③接通S1前后，微安表的示数保持不变，这说明S1接通前后在BD中无电流流过，可知B 与D 所在位置的电势相等．④因B 与D 电势相等，R z R 2左＝R A R 2右，对调后R A R 2左＝R z ′R 2右，解得R A ＝R z R z ′＝2550 Ω.（全国卷3）图（a ）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。

2017届高考物理二轮复习专题突破教案：专题六电场和磁场（2）Word版含解析专题七电磁感应和电路第2讲：直流电路和交流电路一、学习目标1、掌握直流电路常用的的动态分析方法2、掌握解决交变电流的产生和描述的基本方法3、学会解决变压器和远距离输电问题4、学会交变电流的综合问题分析二、课时安排2课时三、教学过程（一）知识梳理1.纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较(1)纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，且电功全部转化为电热，有W＝Q＝UIt＝U2Rt＝I2Rt，P＝UI＝U2R＝I2R.(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功率P热＝I2R，电功率大于电热功率，即W>Q，故求电功、电功率只能用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝I2Rt、P热＝I2R.2.电源的功率和效率(1)电源的几个功率①电源的总功率：P总＝EI②电源内部消耗的功率：P内＝I2r③电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内(2)电源的效率η＝P出P总×100%＝UE×100%3.交流电的“四值”(1)最大值E m＝NBSω.(2)瞬时值e＝NBSωsin_ωt.(3)有效值：正弦式交流电的有效值E＝Em2；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解.计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值.(4)平均值：E＝n ΔΦΔt，常用来计算通过电路的电荷量.4.理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝P出.(2)电压关系：U1U2＝n1n2.(3)电流关系：只有一个副线圈时I1I2＝n2n1.（二）规律方法直流电路动态分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”.即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况.(2)结论法——“串反并同”：“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大).“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小).（三）典例精讲高考题型一直流电路的动态分析【例1】(2016·全国甲卷·17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图1所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为( )图1A.25B.12C.35D.23解析 S 断开时等效电路图如图甲所示.甲电容器两端电压为U 1＝ER ＋23R ×23R ×12＝15E ； S 闭合时等效电路图如图乙所示.乙电容器两端电压为U 2＝ER ＋12R ×12R ＝13E ， 由Q ＝CU 得Q 1Q 2＝U 1U 2＝35，故选项C 正确.答案 C高考题型二 交流电的产生和描述【例2】 如图2甲所示，电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴OO ′匀速旋转产生交流电，现将此电流给阻值为R ＝10 Ω的小灯泡L 供电，通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙，不考虑温度对灯泡阻值的影响，下列说法正确的是( )图2A.在t ＝5×10－3 s 时，线圈处于中性面位置B.在t＝10×10－3 s时，穿过线圈的磁通量最大C.交变电流的瞬时表达式为i＝5cos 50πt(A)D.线圈产生的交流电的电动势为55 V解析由图乙可知t＝5×10－3s时刻感应电流最小为零，此时线圈所在平面处于中性面位置，故A正确；t＝10×10－3 s时刻感应电流最大，此时线圈所在平面与中性面位置垂直，所以穿过线圈回路的磁通量最小，故B错误；周期T＝0.02 s，角速度ω＝2πT＝100π rad/s，故电流的瞬时表达式为i＝5cos 100πt(A)，故C错误；线圈产生的交流电的电动势最大值为E m＝I m(R＋r)＝55 V，D错误.答案 A归纳小结1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大；(2)线圈中的感应电动势为零；(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次.2.交流电的“四值”(1)最大值E m＝NBSω.分析电容器的耐压值.(2)瞬时值e＝NBSωsin ωt.计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况.(3)有效值：正弦式交流电的有效值E＝Em2；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解.计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值.(4)平均值：E＝n ΔΦΔt，常用来计算通过电路的电荷量.高考题型三变压器和远距离输电问题【例3】(2016·全国乙卷·16)一含有理想变压器的电路如图3所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定.当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )图3A.2B.3C.4D.5解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比4I I 2′＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2′＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U 2′＝I 2′R 2＝4In 1n 2，由U 1′U 2′＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1′＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1′＋4IR 1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋12I ，联立解得n 1n 2＝3，选项B 正确.甲 乙答案 B 归纳小结理想变压器动态分析的两种情况(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况.(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况.不论哪种情况，要注意两点：一、根据题意分清变量和不变量；二、弄清“谁决定谁”的制约关系.对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入.高考题型四 交变电流的综合问题分析【例4】 (多选)如图4所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接.c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为L(电阻不计)，绕与ab 平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动.如果滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则( )图4A.滑动变阻器上消耗的功率为P＝100I2RB.变压器原线圈两端的电压U1＝10IRC.取ab在环的最低端时t＝0，则导体棒ab中感应电流的表达式是i＝2I sin ωtD.ab沿环转动过程中受到的最大安培力F＝2BIL解析由I1I2＝n2n1得I2＝10I，变阻器上消耗的功率为P＝I22R＝(10I)2R＝100I2R，故A正确；副线圈的电压为U＝I2R＝10IR，根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，变压器原线圈两端的电压U1＝100IR，故B错误；ab在最低点时，ab棒与磁场垂直，此时的感应电动势最大，感应电流最大，所以棒ab中感应电流的表达式应为i＝2I cos ωt，故C错误；ab在最低点时，ab棒与磁场垂直，此时的感应电动势最大，感应电流最大，最大值为2I，此时的安培力也是最大的，最大安培力为F＝2BIL，故D正确.答案AD归纳小结交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下两点：(1)分清交流电路“四值”的不同计算方法和物理意义.(2)学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路的综合问题中.四、板书设计1、直流电路常用的的动态分析2、交变电流的产生和描述3、变压器和远距离输电问题4、交变电流的综合问题分析五、作业布置完成电磁感应和电路（2）的课时作业六、教学反思借助多媒体形式，使同学们能直观感受本模块内容，以促进学生对所学知识的充分理解与掌握。

全国高考理综物理专题复习辅导精品学案《电学实验》考点1 测定金属的电阻率（练习使用螺旋测微器）1．基本实验要求（1）实验原理根据电阻定律公式知道只要测量出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻R x，即可计算出金属丝的电阻率。

（2）实验器材被测金属丝，直流电源（4 V），电流表（0~0.6 A），电压表（0~3 V），滑动变阻器（50Ω），开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。

（3）实验步骤①用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d 。

②接好用伏安法测电阻的实验电路。

③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l 。

④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。

⑤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，填入记录表格内。

⑥将测得的R x 、l 、d 值，代入公式中，计算出金属丝的电阻率。

（4）电流表、电压表测电阻两种方法的比较2．规律方法总结（1）伏安法测电阻的电路选择①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R x 较小，宜采用电流表外接法；若R x 较大，宜采用电流表内接法。

②临界值计算法R x R x③实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱P 先后与a 、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大变化，而电流表示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表示数有较大的变化，而电压表示数变化不大，则可采用电流表内接法。

（2）注意事项①先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。

②电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。

③电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。

（3）误差分析①若为内接法，电流表分压。

②若为外接法，电压表分流。

③长度和直径的测量。

其它电学实验1、（12分）现在要测量一只额定电压为U =3V 的小灯泡L 的额定功率P （约为）．实验室备有如下器材：电流表A 1（量程200mA ，内阻r 1＝10Ω） 电流表A 2（量程300 mA ，内阻不详） 定值的电阻R （10Ω）滑动变阻器R 1 (0～100Ω， 0.5A) 电源E （E ，Ω≈1r ） 单刀开关一个、导线若干．（1）设计出实验电路（画在给定的方框中）； （2）按（1）中设计的电路图把右图仪器连接起来； （3）列写出主要的实验步骤： .（4）实验中计算灯泡额定功率的表达式为： .（必须用题中给定的符号及你自己在（3）中设定的 记录符号来表示）．解：（1）如下图所示 （2）如下图所示R 1R ＋E SA 1A 2＋＋LSRER 1P LA 1A 2（3）①按设计的电路图连接好电路，开关S 闭合前，滑动变阻器的滑动片P 移至阻值最大的位置；②闭合开关S ，移动滑片P ，使电流表A 1的示数为mA 150A 1010311=+=+=r R U I 使小灯泡正常发光，同时记下此时电流表A 2的示数I 2； ③计算出小灯泡的额定功率P （4）2、（8分）有一个标有“2.5V 0.3A”字样的小灯泡，现要测定其在0到的区间内不同电压下的电功率，并作出其电功率P 与其两端电压的平方U 2的关系曲线．有下列器材可供选择：A ．电压表V 1（0～3V ，内阻3kΩ）B ．电压表V 2（0～15V ，内阻15kΩ）C ．电流表A （0～，内阻约1Ω）D ．定值电阻R 1＝3kΩE ．定值电阻R 2＝15kΩF ．滑动变阻器R 3（10Ω，2A ）G ．滑动变阻器R 4（1kΩ，） H ．电源（直流6V ，内阻不计）（1）（2分）实验中为尽量减小实验误差，则应选用的器材除小灯泡、电源、电流表、开关、导线外，还需（均用序号字母填写）；（2）（3分）根据你设计的实验电路，完成下图的连线。

（3）（3分）若测定的是“4.8V 2A”的小灯泡，如果选用电压表V 1则量程偏小，而选用电压表V 2则量程又过大，为了能完成该实验则除了选用小灯泡、电源、电流表、开关、导线器材外，还需（均用序号字母填写）。