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电学实验的拓展与创新电学实验成为理综模式及单科模式下物理实验考题的首选题材已是不争的事实．这一现象的形成有其必然性：①电学实验不仅考查了大纲和考试说明所要求的独立完成实验的能力和实验设计能力，同时也有效地考查了电学基础知识．它所具备的双重考查功能是许多其他实验无法替代的；②受考试时间和试卷篇幅的限制，大部分试卷都未对恒定电流这一章的知识另外单独设题考查，电学实验自然肩负着考查恒定电流这一章的使命；③电学实验尤其是设计性电学实验题最富于变化，最能体现考生的实验创新能力和思维的灵活性，从而为命题者提供了广阔的命题空间．【题型预测】1．电阻测量的新理念【预测1】为了测量量程为3V的电压表V的内阻（内阻约2000Ω），实验室可以提供的器材有：电流表A1，量程为0．6A，内阻约为0．1Ω；电压表V2，量程为5V，内阻约为3500Ω；电阻箱R1的阻值范围为0～9999Ω；电阻箱R2阻值范围为0～99．9Ω；滑动变阻器R3的最大阻值约为100Ω，额定电流1．5A；电源E，电动势6V，内阻约0．5Ω；单刀单掷开关S，导线若干。
（1）请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V的内阻的实验电路，画出电路原理图（图中的元件要用题中相应的英文字母标注），要求测量尽量准确。
（2）写出计算电压表V的内阻Rv 的计算公式为Rv＝________。
解析（1）由于题目中待测电压表的量程为3V，内阻约为2000Ω，所以电压表中的最大电流为，而给定的电流表A1的量程为0．6A，无法准确测量通过电压表的电流。
所以只能借助于串联分压原理，设计的测量电压表V的内阻的实验电路如图所示。
（2）闭合开关，电压表V的示数为U，电压表V2的示数为U2，电阻箱R1的读数为r1。
根据欧姆定律，利用通过电压表的电流与电阻R1的电流相等，算出电压表的电阻为。
【误区警示】多数考生解答此题，毫不犹豫地套用伏安法，这是由于没有考虑电流表的量程，待测电压表的量程为3V，内阻约为2000Ω，电压表中的最大电流为，而给定的电流表A1的量程为0．6A，通过电压表的电流无法使电流表的偏转达到以上，因而无法准确测量通过电压表的电流，所以电流表不能用。
补充作业（5）电学实验的拓展与创新[方法点拨](1)结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，去理解电路，找出测量量与已知量间的关系.(2)熟练掌握基本实验的原理、实验方法等是解决创新实验的关键.1.图1中虚线框内是由表头G改装成的一个电流表和一个电压表的电路，其中接a、b时为电流表，接a、c时为电压表.已知表头的满偏电流为2 mA、内阻阻值范围为180～200 Ω，定值电阻R1＝50 Ω，R2＝1 460 Ω，为确定改装后电流表和电压表的量程，实验小组将a、b 两个接线柱接入如图1所示的电路中，来测量表头G的内阻；图1(1)实验室里，电流表A和滑动变阻器R均有两种规格：电流表：a.0～10 mA b.0～600 mA滑动变阻器：a.0～20 Ω b.0～1 000 Ω则电流表应选________，滑动变阻器应选________；(选填字母代号)(2)将选择的器材接入电路；①依照电路图，补充完整图2中的实物图；图2②闭合S，以I1表示电流表A的示数，I2表示表头G的示数，多次调节滑动变阻器，测量多组I1、I2数据(单位均为mA)，某同学以I1为纵轴，I2为横轴，画出I1－I2图线为一条过原点的倾斜直线，该同学求出了图线的斜率k＝5，则表头内阻R g＝________ Ω，由表头G改装后的电流表量程为________mA，电压表量程为________V.2.某实验小组的同学利用图3甲所示的电路“探究并联电路中各点电势的关系”.已知R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝30 Ω，R4＝40 Ω，电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，且电源负极端接地.(1)由此可得a、b两点间电势差为U ab＝________V，如果在a、b两点间接一个电阻，则有电流从________点流向________点.(填“a”或“b”)图3(2)该实验小组同学又设计了图乙的电路来测量电阻R x的阻值，其中R为电阻箱，G为灵敏电流计，请按图乙的实验原理图完成图丙中实物电路的连线.(3)实验时，先调节电阻箱，使电阻箱的阻值为R1.闭合开关，反复调节滑动变阻器滑片的位置，使通过灵敏电流计的电流为零；断开开关，保持滑动变阻器的滑片所处位置不变，交换电阻箱与待测电阻的位置.闭合开关，然后反复调节电阻箱，使灵敏电流计的示数再次为零，记下此时电阻箱的阻值R2；则待测电阻的阻值为R x＝________.(用题中已知量的字母表示) 3.某同学测量直流恒流电源的输出电流I0和定值电阻R x的阻值，电路如图4所示.图4实验器材如下：直流恒流电源(电源输出的直流电流I0保持不变，I0约为0.8 A)；待测电阻R x(阻值约为20 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值约为50 Ω)；电压表V(量程15 V，内阻约为15 kΩ)；电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；请回答下列问题.(1)实验所用器材如图5所示，图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接.图5(2)电路开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到____处(选填“a”或“b”)，其理由是________________________________________________________________________；(3)所得实验数据如下表，请在如图6所示的直角坐标系上画出U—I图象.12345电流表的示数I/A0.200.300.400.500.60电压表的示数U/V13.912.110.27.60 6.1图6(4)根据所画U－I图象，可求得直流恒流电源输出电流I0＝________A，待测电阻的阻值R x ＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)4.电导(G)是表示导体传输电流能力强弱的物理量，用通过导体的电流(I)与其两端电压(U)的比值表示，单位为西门子，符号为S.某实验小组利用提供的器材测量某金属丝的电导，器材如下：A.待测金属丝R x(电导约为0.2 S)B.干电池两节(E)，内阻较小；C.电压表(V1)，量程0～15 V，内阻约为5 kΩ；D.毫安表(A1)，量程0～10 mA，内阻约为300 Ω；E.电流表(A2)，量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω；F.滑动变阻器R，最大阻值为5 Ω；G.开关、导线若干.(1)请根据提供的实验器材，在图7甲的虚线框中画出电路图，并标出所选器材的字母或文字；(2)请用笔画代替导线，连接图乙实物图；图7(3)实验中测得两个表的数据如表格所示，根据表格数据作图，如图丙所示(电表1、电表2为实验所选择的电表).1234567电表10.050.100.200.250.300.400.50电表20.85 1.70 3.40 4.26 5.12 6.868.62根据描点，若用线性图线反映变化规律，则该金属丝的电导为________S.(保留两位有效数字) 5.实际的二极管正向电阻并不为零，反向电阻也不是无穷大，一兴趣小组同学对某型号二极管做了如下研究：图8(1)用多用电表的欧姆挡粗测二极管的正向电阻.①测量时选择开关旋到测电阻的“×10”倍率，多用电表的表盘如图8所示，则电阻为________Ω；②多用电表的红表笔应与二极管的________(填“正”或“负”)极相连；(2)用电压表和电流表的示数描绘该二极管加正向0～1.5 V电压时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：电压表V1(量程0～1.5 V，内阻约2 000 Ω)电压表V2(量程0～6 V，内阻约4 000 Ω)电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约10 Ω)电流表A2(量程0～40 mA，内阻约0.1 Ω)滑动变阻器R1(总电阻约为10 Ω)滑动变阻器R2(总电阻约为100 Ω)电源E(电动势2 V，内阻不计)开关S，导线若干①为调节方便，并有尽可能高的精度，请选择合适的器材，电压表____、电流表____、滑动变阻器____；(填写所选器材的符号)②在图9甲虚线方框中画出实验电路原理图；图9③该二极管加正向电压的伏安特性曲线如图乙所示，现将阻值为50 Ω 的定值电阻与该二极管串联，并与一电动势为2 V、内阻不计的电源组成闭合电路，二极管上的电压为正向电压，则回路中的电流强度为________mA.。
高二物理辅优专题专题十：电学实验的拓展与创新创新性实验试题从解题要求来看，可分为两类：一类根据课本中已经出现过的物理实验的基本原理，所使用的基本材料，以及在这些实验中学过的有关方法，设计一些新的实验问题，让学生按照实验设计方案及要求，完成实验有关内容；另一类是提供有关的实验器材以及实验要求，让学生根据有关知识以及在实验中学过的方法，自己设计实验方案，并完成实验。
1．电阻测量的新理念【例1】在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R x ，现有如下器材：读数不准的电流表A 、定值电阻R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。
⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。
⑵写出主要的实验操作步骤。
2.电源电动势和内阻测量的变式【例2】测量电源B 的电动势E 及内阻r （E 约为4.5 V ，r 约为1.5Ω）。
可选用的器材如下：量程3 V 的理想电压表V ； 量程0.5 A 的电流表（有一定内阻）；固定电阻R=4Ω；滑线变阻器R ＇； 电键K ； 导线若干。
（1）画出实验原理电路图，图中各元件需用题目给出的符号或字母标出。
（2）实验中，当电流表的读数为I1时，电压表的读数为U1；当电流表的读数为I2时，电压表的读数为U2，则可求出E=________；r=________。
（用I1，I2，U1，U2及R 表示）。
【练习2】 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：①干电池（电动势E 约为1.5V ，内电阻r 约为1.0Ω）；②电流表G （满偏电流3.0mA ，内阻R g =10Ω）；③电流表A （量程0～0.6A ，内阻约为0.5Ω）；④滑动变阻器R （0～20Ω，10A ）； ⑤滑动变阻器()R A '~01001Ω，； ⑥定值电阻R 3990=Ω；⑦开关和导线若干． （1）为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是__________．（填写数字代号）（2）请画出实验原理图．【练习3】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：A ．待测干电池B ．电流表G （0~3mA ，内电阻r 1=20Ω）C ．电流表A （0~0.6A ，内电阻r 2=0.20）D ．滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）E ．滑动变阻器乙（最大阻值100Ω）F ．定值电阻R 1=100ΩG ．定值电阻R 2=500Ω H ．定值电阻R 3=1.5k Ω 开关、导线。
第 15 讲电学实验与创新高频考点1基本仪器的读数及多用电表的使用1．游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧记着两点：一是所有读数必定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，依据结果再变换单位；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准度，即每小格的数值，再确立估读的方法，是1、1仍是1估读，明确读数的小数位数．2510(2)多用电表的使用问题，在弄清其基根源理的基础上，会选择丈量项目及量程、挡位，能划分机械调零和欧姆调零的差别，掌握丈量电阻的步骤，别的，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，为丈量电压和电流的读数刻度，下边三排数字均为方便读数所标明；最下排刻度专为丈量2.5 V 以下沟通电压所用，一般较少使用．1－ 1.(2017 济·南市重点中学二模)某同学要丈量一均匀新资料制成的圆柱体的电阻率ρ，第一用游标为20 分度的游标卡尺丈量其长度如图甲，由图甲可知其长度为________mm ；用螺旋测微器丈量其直径如图乙，由图乙可知其直径为________mm ；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，则该电阻的阻值约为________Ω ．分析：游标卡尺的读数为(50＋× 5)mm ＝ 50.25 mm ，螺旋测微器的读数为＋× 20.0)mm ＝ 4.700 mm，多用电表的读数为19× 10 Ω＝ 190 Ω．答案：1901－ 2.(2015 高·考海南卷 )某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别丈量一圆柱体工件的直径和高度，丈量结果如图(a)和 (b) 所示．该工件的直径为________cm，高度为 ________mm ．1分析：游标卡尺读数为 d＝ 12 mm＋ 4×20 mm＝ 12.20 mm＝ 1.220 cm螺旋测微器的读数为 h＝6.5 mm＋× 0.01 mm＝ 6.860 mm答案：1－ 3.某实验小组此刻要丈量一根金属丝的电阻率，该金属丝的横截面是“外方内圆”，实验电路如图 a 乙所示，请达成以下问题．图 a(1)游标卡尺的构造如图丙所示，要测该金属丝的内径D (如图甲所示 ) ，一定用此中________进行丈量 (填“A”、“B”或“C”)，图中的读数为________mm ．(2)用螺旋测微器测金属丝横截面的边长，示数如图b，则边长a＝ ________mm ．图 b图 c(3)图 a 乙中闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至最________(填“左”或“右”)端．(4)实验中电压表和电流表的示数如图 c 所示，则金属丝两头的电压U＝ ________V ，流过金属丝的电流I＝ ________A ．分析： (1)A 是丈量物体外径的， B 是丈量物体内径的， C 是丈量物体深度的．该金属丝的内径 D＝ 4 mm＋1× 10 mm＝ 4.20 mm ．50(2)螺旋测微器主尺的读数为14.5 mm ，可动刻度与主尺对齐格数为48.2 格，读数为mm，则用螺旋测微器测得的金属丝横截面的边长a＝ 14.500 mm＋ 0.482 mm ＝ 14.982 mm ．(3)由电路构造可知滑动变阻器的连结方式为分压式，故闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至最左端．(4)由图 c 可知，电流表的读数I＝ 0.42 A，电压表的读数U＝ 2.28 V．答案：(3)左1－ 4.(2017 西·安长安一中大学区第三次联考)某物理兴趣小组设计了如图 a 所示的欧姆表电路，经过控制电键S 和调理电阻箱，可使欧姆表拥有“×1”和“× 10”两种倍率．所用器械以下：A ．干电池：电动势E＝ 1.5 V ，内阻 r＝ 1.0 ΩB．电流表 G：满偏电流 I g＝ 1 mA ，内阻 R g＝ 150 ΩC．定值电阻 R1＝ 1200 ΩD．电阻箱 R2和 R3：最大阻值都为 999.9 ΩE．电阻箱 R4：最大阻值 9999 ΩF．电键一个，红、黑表笔各 1 支，导线若干(1)该实验小组按图 a 正确连结好电路．当电键S 断开时，将红、黑表笔短接，调理电阻箱 R2＝ __________Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R 内，则 R 内＝ ________Ω，欧姆表的倍率是 ________(选填“× 1”、“× 10”)．(2)闭合电键S：第一步：调理电阻箱R2和 R3，当 R2＝ ________Ω且 R3＝ ________Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调理 R4，当电流表指针指向图 b 所示的地点时，对应的欧姆表的刻度值为____________Ω ．分析： (1)由闭合电路欧姆定律可知：欧姆表的内阻为：R内＝E＝I＝ 1500 Ω，则 R2＝R 内－ R1－ R g－ r ＝ 1500－ 1200－ 150－ 1＝ 149 Ω，中值电阻应为1500 Ω，依据多用电表的刻度设置可知，表盘上只有两种挡位，若为×1，则中性电阻太大，不切合本质，故欧姆表倍率应为“× 10”．(2)为了获取“× 1”倍率，应让满偏时对应的电阻为150 Ω；电流为：I1＝ 1.5 ＝0.01 A；150此时表头中电流应为0.001 A ；则与之并联电阻R3电流应为：－＝ 0.009 A，并联电阻为：R3＝× 150＋ 120 0 ＝150 Ω； R2 ＋r＝－＝15Ω故 R2＝15－ 1＝ 14 Ω；图示电流为 0.60 mA ；则总电阻为：R 总＝01..605× 103＝ 2500 Ω故待测电阻为：R 测＝ 2500－ 1500＝ 1000 Ω；故对应的刻度应为100．答案： (1)149 1500× 10(2)14 150100高频考点2以测电阻为中心的电学实验实验一测定金属的电阻率(2017 ·二次全国大联考Ⅲ卷第)某同学经过实验测定金属丝电阻率：(1)用螺旋测微器测出金属丝的直径d，读数如图 1 所示，则直径d＝ ____mm；图 1(2)为了精准地测出金属丝的电阻，需用欧姆表对额定电流约粗测，以下图是分别用欧姆挡的“×1”挡 (图 2)和“× 10”挡 (图0.5 A 的金属丝的电阻3) 丈量时表针所指的地点，R x则测该段金属丝应选择 ________ 挡 ( 填“× 1”或“× 10” ) ，该段金属丝的阻值约为________ Ω．(3)除待测金属丝R x、螺旋测微器外，实验室还供给以下器械，若滑动变阻器采纳限流________(填“E ”或1 接法，为使丈量尽量精准，电流表应选______(填“A”或“A”)、电源应选12“E2”)．电压表V( 量程 3 V ，内阻约 3 kΩ)滑动变阻器R(最大阻值约10 Ω)电流表 A 1(量程 3 A，内阻约0.05 Ω)电流表 A 2(量程 0.6 A，内阻约0.2 Ω)电源 E1( 电动势 9 V ，内阻不计 )电源 E2( 电动势 4.5 V ，内阻不计 )毫米刻度尺、开关S、导线(4)若滑动变阻器采纳限流接法，在下边方框内达成电路原理图(图中务必标出采纳的电流表和电源的符号)．【分析】(1) 螺旋测微器固定刻度示数是0.5 mm，可动刻度示数是× 0.01 mm ＝0.499 mm，则螺旋测微器示数为mm＋ 0.499 mm＝～ 1.000 均正确 )；(2) 由题图 2、 3 所示可知，题图 3 所示欧姆表指针偏转角度太大，应采纳题图 2 所示丈量电阻阻值，题图 2 所示欧姆挡的“× 1 挡”，所测电阻阻值为 7× 1 Ω＝7 Ω.(3) 电阻丝的额定电流约为 0.5 A ，电流表应选 A 2；电阻丝的额定电压约为U＝ IR＝× 7 V＝ 3.5 V ，电源应选E2； (4)待测金属丝电阻约为7 Ω，电压表内阻约为 3 kΩ，电流表内阻约为0.2 Ω，相对来说电压表内阻远大于待测金属丝的电阻，电流表应采纳外接法，由题意可知，滑动变阻器采纳限流接法，实验电路图以下图．【答案】(1)0.999(0.998 ～均正确 ) (2)× 1 7 (3)A 2 E2 (4) 实验电路图如图所示1．仪器的选择(1)电源的选择：一般依据待测电阻的额定电流或额定电压选择切合需要的直流电源．(2)电表的选择：一般依据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；依据待测电流的最大电流选择电流表；电表的指针摇动的幅度不宜过小，一般应使指针能达到半偏以上．2．电路的选择(1)丈量电路的选择比较项目电流表内接法电流表外接法电路偏差根源电流表的分压电压表的分流丈量结果RURU测＝I＞ R x，偏大测＝I＜R x，偏小合用条件R x≥ R A (测大电阻 ) R V≥ R x(测小电阻 )(2)控制电路的选择：①从节能的角度考虑，优先采纳限流式．②以下三种状况一定用分压式；a．要求待测电路的U、 I 从 0 变化．b． R 滑≤R xc．采纳限流式时，U x、 I x过大 (超出电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等)．2－ 1.(2017 第·三次全国大联考卷Ⅰ)一细而均匀的导电资料，截面为圆柱体，以下图，此资料长约 5 cm，电阻约为 100 Ω，欲丈量这类资料的电阻率ρ.现供给以下实验器械A ． 20 分度的游标卡尺；B．螺旋测微器；C．电流表 A 1(量程 50 mA ，内阻 r 1＝ 100 Ω)；D．电流表 A 2(量程 100 mA ，内阻 r2约为 40 Ω)；E．电压表 V 2(量程 15 V ，内阻约为 3 000 Ω)；F．滑动变阻器R1(0～ 10 Ω，额定电流 2 A)；G．直流电源E(电动势为 3 V ，内阻很小)；H．上述导电资料R2 (长约为 5 cm，电阻约为100 Ω)；I．开关一只，导线若干．请用上述器械设计一个尽可能精准地丈量该样品电阻率ρ的实验方案，回答以下问题：(1)用游标卡尺测得该样品的长度以下图，其示数L＝ ________cm，用螺旋测微器测得该样品的外直径以下图，其示数D＝ ________mm．(2)在所给的方框中画出设计的实验电路图，并注明所选择器械的物理量符号．(3)用已知的物理量和所测得的物理量的符号表示这类资料的电阻率为ρ＝________．分析： (1) 游标卡尺的读数为：主尺＋游标尺＝50 mm＋3× 0.05 mm ＝ 5.015 cm；螺旋测微器的读数为：主尺＋半毫米＋转筒读数＝ 4 mm＋ 0.5 mm＋× 0.01 mm ＝ 4.700 mm ；(2)电压表的量程远大于电源电动势，所以电压表不合用，两个电流表中，电流表 A 2的满偏电流大于电流表 A 1的满偏电流，又电流表A1内阻为定值，依据欧姆定律与串并联知识，应将电流表 A 1与待测资料并联后再与电流表 A 2串连，又因滑动变阻器阻值太小应用分压式接法，可设计电路图以下图：(3)电流表 A 1的示数为 I 1，电流表 A 2的示数为I 2，依据电阻定律L 1 2R＝ρ，S＝πD ，根S 4据欧姆定律可得R＝ I 1r 1，联立可得ρ＝πI1r 1D2 ．2 I2－I1 4 I2－I1 L答案： 4.700 (2)看法析πI1r1D 2 (3)L 4 I2－ I1实验二测绘小灯泡的伏安特征曲线(2017 ·国Ⅰ全卷 )某同学研究小灯泡的伏安特征，所使用的器械有：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)实验要求能够实此刻0～ 3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行丈量，画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特征曲线如图(a)所示．由实验曲线可知，跟着电流的增添小灯泡的电阻_________( 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) 和题给器械连结成图(b) 所示的电路，调理滑动变阻器 R 的阻值，能够改变小灯泡的本质功率．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 ．(结果均保存 2 位小数 ) 【分析】(1) 要求能够实此刻0～ 3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行丈量，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l定律 R＝ρ知，电阻率增大； (3) 当滑动变阻器的阻值为9 Ω时，电路电流最小，灯泡本质功S率最小，此时E＝U ＋ I(r＋ R)得 U ＝－ 10I ＋ 4，在图中作出该直线以下图，交点坐标约为 U ＝ 1.75 V ，I ＝225 mA ，PI ＝UI ＝ 0.39 W ；整理得： I ＝－1E 当R ＋ r U ＋R ＋ r直线的斜率最大时， 与灯泡的 I -U 曲线的交点坐标最大， 即灯泡耗费的功率最大． 当滑动变阻器电阻值 R ＝ 0 时，灯泡耗费的功率最大，此时交点坐标为U ＝ 3.67 V ， I ＝ 0.32 A ，如图所示，最大的功率为 P 2＝ UI ＝ 1.17 W ．【答案】(1)(2)增大增大 (3)0.39 W 1.17 W实验三练习使用多用电表电池；(2017 ·国卷Ⅲ全 )图 (a)为某同学组装达成的简略多用电表的电路图．图中R 1、R 2、 R 3、 R 4 和 R 5 是固定电阻， R 6 是可变电阻；表头○ G 的满偏电流为E 是250 μA，内阻为 480 Ω.虚线方框内为换挡开关，挡位， 5 个挡位为： 直流电压 1 V 挡和A5 V端和 B 端分别于两表笔相连．该多用电表有挡，直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡，欧姆×5 个100 Ω挡．(1)图 (a)中的 A 端与 ___________( 填“红”或“黑” )色表笔相连结．(2)对于 R6的使用，以下说法正确的选项是__________________(填正确答案标号 )．A ．在使用多用电表以前，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地点(3)依据题给条件可得 R1＋ R2＝ ________Ω， R4＝ _____________Ω ．(4)某次丈量时该多用电表指针地点如图(b) 所示．若此时 B 端是与“ 1连”接的，则多用电表读数为 ____________；若此时 B 端是与“3”接的，则读数为连____________ ；若此时 B 端是与“5连”接的，则读数为 ____________ ． (结果均保存 3 位有效数字 )【分析】(1) 与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔．(2)R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零的作用，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”地点．(3)换挡开关接 2 时，是量程较小的电流表，所以R1＋ R2＝I g R g＝ 160 Ω；I－ I g换挡开关接 4 时，是量程较小的电压表，这时表头与R1、 R2并联构成新表头，新表头的内阻 r＝R1＋R2R g＝ 120 Ω，新表头的量程是 1 mA ，所以 R4＝U1－ r ＝ 1－3Ω－120ΩR1＋R2＋ R g I 1 1× 10＝880 Ω(4)某次丈量时该多用电表指针地点如图(b) 所示．若此时B 端是与“1”连结的，此时多用表是量程为 2.5 mA 的电流表，则多用电表读数为 1.49 mA ；若此时 B 端是与“3”连结的，此时多用表是欧姆× 100 Ω挡，则读数为× 100 Ω；若此时 B 端是与“5”连结的，量程为 5 V 电压表，则读数为 2.95 V ．【答案】(1) 黑(2)B (3)160 Ω880 Ω(4)1.49 mA × 100 Ω 2.95 V2－ 2.(2017 第·三次全国大联考卷Ⅱ )有一规格为“ 3 V0.25 A ”的小灯泡，要测绘该灯泡的伏安特征曲线，实验室供给了以下器械：电流表 (量程为 0～ 300 mA ，内阻约 5 Ω)；电压表 (量程为 0～ 4 V，内阻约 3 kΩ)；滑动变阻器A( 最大阻值20 Ω，额定电流 1 A)；滑动变阻器B(最大阻值 1 750 Ω，额定电流0.3 A) ；学生电源 E(电动势 6 V ，内阻不计 )；开关一个，导线若干．(1)滑动变阻器应当选择________(填字母代号 )．(2)请达成实物电路的连线．(3)考虑到电流表内阻和电压表内阻，依据实物图的连结方式判断灯泡正常发光时丈量的电阻阻值 __________( 填“偏大”或“偏小” )．(4)依据实验数据描点作图，发现灯泡的伏安特征曲线不是直线，其原由是____________________ ．分析： (1)描述小灯泡伏安特征曲线，需要丈量多组数据，滑动变阻器选择分压式接法，为方便调理，滑动变阻器选择总阻值小的 A ．(2)滑动变阻器选择分压式接法；灯泡正常工作时电阻约为12 Ω， (12 Ω)2<R A R V，灯泡电阻属于小电阻，电流表选择外接法．(3)电流表外接，电压表和灯泡并联，电压表示数等于灯泡两头电压，但电流表示数等于经过电压表和灯泡的总电流，所以电流丈量值偏大，测得的灯泡电阻会偏小．(4)经过灯泡的电流增大时，热功率增大，温度高升，而灯丝电阻随温度高升而变化，伏安特征曲线将不是一条直线．答案： (1)A (2) 如图 (3)偏小 (4) 灯丝电阻随温度高升而变化2－ 3.(2017 资·阳市高三模拟 )在“描述小灯泡的伏安特征曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V,2.5 W的”小灯泡，导线和开关外，还有：A ．直流电源 (电动势约为 5 V，内阻不计 )B．直流电流表 (量程 0～3 A ，内阻约为 0.1 Ω)C．直流电流表 (量程 0～600 mA ，内阻约为 5 Ω)D．直流电压表 (量程 0～15 V ，内阻约为 15 kΩ)E．直流电压表 (量程 0～ 5 V ，内阻约为 10 kΩ)F．滑动变阻器 (最大阻值为 10 Ω，同意经过的最大电流为 2 A)G．滑动变阻器 (最大阻值为 1 kΩ，同意经过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯泡两头的电压从零开始变化并能测多组数据．(1)实验中电流表应采纳 ________ ，电压表应采纳 ________ ，滑动变阻器应选用________． (均用序号字母表示)(2)请按要求将图甲中所示的器械连成实验电路图．(3)某同学经过实验正确作出的小灯泡的伏安特征曲线如图乙所示．现把实验中使用的小灯泡接到图丙所示的电路中，此中电源电动势E＝ 6 V，内阻r＝ 1 Ω，定值电阻R＝9 Ω，此时灯泡的本质功率为________ W( 结果保存 2 位有效数字)．分析：(1)使用电压表、电流表时，要求指针要超出满刻度的一半以上，此小灯泡的额定电压为 5 V ，额定电流为0.5 A，使用电压表、电流表分别选C、 E；因为小灯泡两头的电压从零开始变化并能测多组数据，所以控制电路应采纳分压电路，滑动变压器用 F 操作比较方便，应选F．(2)如图中实线所示(3)把定值电阻R 看作电源的内阻，在小灯泡的伏安特征曲线的坐标系里做出电源的路端电压与干路电流的关系图线，可得与小灯泡的伏安特征曲线的交点坐标为(2.2,0.38) ，此时灯泡的本质功率为P＝ UI＝0.84 W．答案： (1)C E F (2)如图中实线所示～高频考点3以测电源电动势为中心的电学实验(2017 ·安市高三质检泰)在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室供给了合适的实验器械．(1)甲同学按电路图 a 进行丈量实验，此中R0＝ 1 Ω，则①请用笔划线取代导线在图(b) 中达成电路的连结；②由电压表的读数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(.结果保存 2 位有效数字)(2)乙同学将丈量电路连结成如图的读数I ，画出U -I 图线如图 ed 所示，其余操作正确，由电压表的读数U 和电流表所示，可得电源的电动势E＝ ________V ，内电阻r ＝________ Ω(.结果保存 2 位有效数字)【分析】(1) ①依据原理图可得出对应的实物图，以下图；②在画出的 U-I 图象中，纵轴的截距表示电源电动势，斜率表示内电阻，依据图象可得：E＝ 3.00 V ，r ＋R0＝U＝－Ω＝1.38 Ω，且 R0＝ 1 Ω，I则 r＝ 0.38 Ω；(2)由乙同学的电路接法可知，R 左右两部分并联后与R0串连，则可知，在滑片向右移动过程中，滑动变阻器接入电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，所以出现图 e 所示的图象，则由图象可知，当电压为 2.4 V 时，电流为0.5 A ，此时两部分电阻相等，则总电流为 I 1＝ 1 A ；而当电压为 2.3 V 时，电流分别对应0.33 A 和 0.87 A ，则说明当电压为2.3 V 时，干路电流为 I 2＝＋＝1.2 A；则依据闭合电路欧姆定律可得：＝ E－＝E－，解得： E＝ 2.9 V； r＝ 0.50 Ω【答案】(1) ①以下图②1．伏安法测电源电动势和内阻的重点剖析(1)以电源为研究对象，因为电源的内阻相对电压表的内阻来说小得多，依据伏安法测量的原则可知，当研究对象的电阻比电压表的内阻小得多时，应采纳电流表外接法(即相对电源来说电流表在电压表的外边)．(2)在利用U -I 图象办理数据时，应使各点均匀地散布在图线的双侧，且应把偏离图线较远的点舍掉．同时要注意纵轴起点能否为零，若不为零则图线与横轴交点的横坐标不表示短路电流，但图线的纵截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为电源内阻．2．改变伏安法丈量电源的电动势和内阻中U 或I 的丈量方式(1)安阻法：用一个电流表和电阻箱丈量，电路如图 1 所示，丈量原理为E＝ I1(R1＋ r)，多次丈量即可求出 E 和 r ，此种方法测得的电动势无偏差，但丈量的内阻偏大．(2)伏阻法：用一个电压表和电阻箱丈量，电路如图2 所示，丈量原理为 E ＝ U 2＋ U 2r ，R 2 多次丈量即可求出 r 和 E ，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．(3)伏伏法：用两个电压表 (此中电压表 ○ V 1 的内阻已知 )丈量，电路如图3 所示，丈量时先闭合 S 1，断开 S 2，丈量 ○ V 1、○ V 2 的示数分别为 U 31、U 32，此时 E ＝ U 31＋U 32＋ U 31r ，R VU 31′ r ，解方程组可 R V 为○ V 1 的内阻；再闭合 S 2， ○ V 1 的示数为 U 31′ ，此时 E ＝ U 31′ ＋R V求得 E 、 r ，此种方法无系统偏差．3． 测电源电动势与内阻实验中几种常有的办理数据的图象分析式及电路图图象斜率、纵截距U ＝－ rI ＋ E?1 1rI ＝ E ·R ＋ E ?1r 1 1＝ ·＋ ?UEREk ＝－ r b ＝ E1k ＝ Erb ＝ Er1k ＝ E .b ＝E3－ 1.(2017 第·一次全国大联考卷Ⅰ )在做丈量电源电动势 E 和内阻 r 的实验时，供给的器械有：待测电源一个 (电动势 E 约为 9 V ，内阻 r 在 35～85 Ω 范围内 )，内阻为 R V ＝ 19.95 k Ω 的电压表一个 (量程略大于电源的电动势 )，电阻箱一个，开关一个，导线若干．为了丈量得更为正确，多次改变电阻箱的电阻R ，读出电压表的相应示数U ，以 U 1为纵坐标， R 为横坐标，画出 1与 R 的关系图象，以下图．试依据以上信息回答以下问题：U(1)在虚线框内画出实验电路图．(2)依据图象可得E＝________， r＝ ________.( 保存两位有效数字)分析： (1)由图可知，电阻箱的阻值可达到 5 kΩ，与电压表内阻的数目级相当，故电压表可并联在电阻箱两头，也可与电阻箱串连测电流，由1 与R 成线性关系，电压表应与电阻U箱串连，实验电路图以下图．U(2)闭合开关，设干路电流为I，由闭合电路欧姆定律，得：E＝U＋I(R＋r )，此中I＝R V，解得：1＝R ＋r＋R V，可见斜率k＝1＝6× 10－6 V－1 Ω－1，纵轴截距 b＝r＋R V＝ 0.12 V －1，U ER V ER V ER V ER V解得： E＝1＝ 8.4 V ， r ＝b－ R V＝ 50 Ω．kR V k答案： (1)电路图看法析(2)8.4 V 50 Ω3－ 2.(2017 天·津卷 ) 某研究性学习小组利用以下图的电路丈量电池的电动势和内阻．此中电流表A1的内阻 r1＝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)按图示电路进行连结后，发现 aa′、 bb′和 cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确立哪一条导线内部是断开的，将电建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，再丈量a、 a′间电压，若读数不为零，则必定是________导线断开；若读数为零，则必定是________导线断开．(2)清除故障后，该小组顺利达成实验．经过多次改变滑动变阻器触头地点，获取电流表 A 1 和 A 2 的多组I1、I2 数据，作出图象以以下图．由I 1–I2图象获取的电池的电动势E＝________V ，内阻r ＝ __________ Ω．分析： (1)用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在ab′间后有示数，说明电路被接通，即 ab′间有断路故障，再丈量 aa′间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被减小到aa′间，则必定是 aa′导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，断路故障的范围被确立在bb′间．(2) 依据闭合电路的欧姆定律：E＝ I1(R1＋ r 1)＋ (I1＋ I 2)(R0＋ r)， I1? I 2，上式可简化为 E ＝I 1(R1＋ r1)＋ I 2(R0＋ r)，读出两点坐标：(60,0.12) 和 (260,0.05) ，代入方程解得：电动势E＝1.41 V 内阻 r ＝ 0.5 Ω．答案： (1)aa′， bb′ (2)1.41 V(1.36 ～ 1.44 均可 )0.5 Ω～ 0.6 均可 )．3－ 3.(2017 西·安长安一中模拟)如图甲是利用两个电流表 A 1和 A 2丈量干电池电动势 E 和内阻 r 的电路原理图．图中 S 为开关， R 为滑动变阻器，固定电阻R1和 A 1内阻之和为 10 000 Ω(比 r 和滑动变阻器的总电阻大得多)， A 2为理想电流表．(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线______________．(2)在闭合开关S 前，将滑动变阻器的滑动端 c 挪动至 ________(选填“ a 端”、“中央”或“ b 端” )．(3)闭合开关 S，挪动滑动变阻器的滑动端 c 至某一地点，读出电流表 A 1和 A 2的示数 I 1和 I 2.多次改变滑动端 c 的地点，获取的数据为I 1/mAI 2/mA48040032023214068在以下图的坐标纸上纵坐标I1横坐标 I 2画出所对应的曲线I1－ I2．(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝______ V ，内阻 r ＝ ________ Ω.(保存两位小数 )(5)该电路中电源输出的短路电流I m＝ ________ A ．分析： (1)由原理图可知，电路为基本的限流接法，故按原理图串连即可；连线以以下图所示；(2)为保证安全，开始时滑动变阻器应接到最大值，故应接 b 端；(3)将各点挨次描出，连线以以下图所示．(4)由图示可知，图象与纵轴的交点，即为电源的电动势，所以电源电动势E＝ 1.49 V ，电源内阻 r ＝I1 R1＋ RA 1 149－ 120×10－6× 10 000Ω≈ 0.60 Ω；＝－ 3I2 480× 10E(5)短路电流I＝＝＝2.5 A答案： (1)实物连结图看法析(2)b 端(3)高频考点4电学创新实验1．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，理解图象中图线的斜率和截距的物理意义．2．对于设计性实验，要注意从原理出发找方法，选器械，定方案．高考取，对设计性实验的考察，一般不直接采纳课本上的设计方案，可是其设计技术均取材于课本中的必考实验，所以考生要对课本上的每一个实验做到成竹在胸．4－ 1． (2017 ·二次全国大联考卷Ⅱ第 )压敏电阻由在压力作用下发生形变从而致使电阻率发生变化的资料构成，为了研究某压敏资料的特征，有人设计了以下的电路，一电源电动势 3 V 内阻约为 1 Ω，两个电流表量程同样均为0.6 A ，一个电流表内阻r 已知，此外一个电流表内阻较小但阻值未知．(1)电路图中哪个电流表的内阻r 已知 ________(A 1或许 A 2)．(2)在某一个压力测试下，两个电流表 A 1、A2的读数分别为I 1和I 2，则压敏电阻的阻值R x＝ ________．(3)经过测试获取压敏电阻的阻值和压力的关系图以下所示，以竖直向下为正方向，则阻值和压力的关系式是 __________ ．分析： (1)没有电压表，但内阻已知的电流表不单能够测出经过自己的电流，还可看作电压表使用，依据电路图判断A1 可作为电压表丈量压敏电阻电压，所以 A 1的内阻为 r.(2)压敏电阻电压为I1r ，电流为 I 2－ I 1，所以压敏电阻的阻值R x＝I 1r .(3) 图象为一次函数图象，－ II 2 1依据数学知识可得R x＝ 16－ 2F ．答案： (1)A 1 (2)I 1r/(I2－ I1) (3) R x＝ 16－2F4－ 2.(2017 贵·州省黔东南州高三模拟)小华同学利用一电阻丝取代滑动变阻器测定了一电池组的电动势和内阻，并经过测出的数据得出了该电阻丝的电阻率，她设计的电路如图甲所示，在电路中定值电阻 R0＝ 2 P 读出了多组实验数据，并将丈量的数据描U绘在图乙、丙的坐标系中，此中图乙为 U -I 图象，图丙为I－ x 图象 (x 为 a、P 间电阻丝长度 )．回答以下问题：(1)该电池组的电动势为 ________ V ，该电池组的内阻为 ________ Ω．(2)在连结电路前小华已经丈量并计算了该电阻丝的横截面积大小为－ 7m2，S＝× 10则该电阻丝的电阻率ρ＝ ________ Ωm，请剖析图丙图线的纵轴截距所表达的物理量是________．分析： (1)由闭合电路欧姆定律有U ＝ E－ I(R0＋ r )，由题图乙可知，纵轴截距就是电源的电动势，为 E＝ 3.00 V 所以有 r ＝U－ R ＝－－＝ 1.0 Ω．I 0(2)由欧姆定律有：U x ρ U－ x 图象的斜率k＝－＝ 10 Ω/m，电阻I＝ρ＋ R A，则 k＝，S S I率ρ＝ kS＝× 10－6Ωm；由公式可知：U－ x 图线的纵轴截距为R A，即电流表的内阻．I答案： (1)3.00 1 (2)1.2 × 10－6 电流表内阻4－ 3.(2017 河·南省天一高三联考)如图 1 所示是一种常用的力传感器，它是利用金属电阻应变片将力的大小变换为电阻大小变化的传感器．常用的力传感器由金属梁和应变片组成，且力 F 越大，应变片曲折程度越大，应变片的电阻变化就越大，输出的电压差U＝ |U1 －U 2|也就越大．已知传感器不受压力时的电阻约为19 Ω，为了正确地丈量该阻值，设计了以下实验，实验原理图如图 2 所示．。
电学实验的创新与拓展1.导电玻璃是制造液晶显示器的主要材料之一。
为了测量导电玻璃的电阻率，一组学生选择了一个长度为L的圆柱形导电玻璃装置，上面标有“3V，L”字样。
主要步骤如下。
完成了以下几个问题:(1)首先，用螺旋千分尺测量导电玻璃的直径。
如图一所示，直径D=毫米；(2)然后，用欧姆表×100档粗略测量导电玻璃的电阻。
如果刻度盘的指针位置如图B所示，导电玻璃的电阻约为ω。
(3)为了在额定电压下精确测量Rx的电阻，并要求电流表的读数不小于测量范围，滑动变阻器易于调节。
他们根据下面提供的设备设计了一个方案。
请绘制设计电路图，并标记所选设备的相应电气符号。
a .电流表A1(测量范围为60mA，内阻r A1约为3ω)b .电流表A2(测量范围为2mA。
内阻ra2=15ω)c恒阻R1=747ωd恒阻R2=1985ωe滑动变阻器r(0 ~ 20ω)a f电压表v(测量范围10V，内阻RV=1kω)g蓄电池e(电动势12V，内阻很小)h开关s，几根导线(4)导电玻璃的电阻率可通过上述实验测量ρ=(用字母表示，可使用的字母为长度l，直径d，电流表a1.A2的读数I1、我2、电压表读数u，电阻RA1、风险评估2、RV、R1，R2) 2。
一位同学想要测量如图a所示的金属环材料的电阻率，环的半径被称为r ①。
他首先使用螺旋测微计来测量如图b所示的环材料的圆形横截面的直径d，然后d=mm(2)他使用图C所示的电路来测量环的电阻。
在图中，连接到电路的环的两个点位于相同的直径上。
电压表的测量范围是5伏。
键S 闭合后，电压表右端接在点A时的电压表示为 4.5V，电流表示为1.8mA，接在点B时的电压表示为4.6V，电流表示为1.6mA.为了减少电阻的测量误差，他应该连接电压表的右端来进行实验(填写“A”或“B”)；则环形接入电路两点之间的电阻值为ω；该值(填写“大”、“小”或“准确”)；(3)当实验中发现电流表损坏时，他找到另一个量程为2V、内阻为R1的电压表V1代替电流表完成实验。
