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1、專題九實驗技能與創(chuàng)新第2講電學實驗與創(chuàng)新高考題型1電表改裝與讀數(shù)、多用電表原理與使用高考題型3描繪小電珠(或者其他元件)的伏安特性曲線高考題型4測定金屬(液體)的電阻率高考題型2電阻的測量內(nèi)容索引高考題型5測定電源的電動勢和內(nèi)阻高考題型6電學創(chuàng)新實驗高考題型1電表改裝與讀數(shù)、多用電表原理與使用解題方略解題方略1.電流表、電壓表、歐姆表的對比儀器極性量程選擇讀數(shù)電流表有正、負極的電表，電流由電表的正極流入，負極流出若最小分度為1、0.1、0.01等，需要估讀到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，只需要讀到最小分度位即可電壓表歐姆表使指針盡量指在表盤的中間位置左右取兩位有效數(shù)
2、字并乘以相應擋位的倍率2.歐姆表的原理(1)歐姆表內(nèi)有電源，紅表筆與內(nèi)部電源負極相連，黑表筆與內(nèi)部電源的正極相連，故其電流方向為“紅表筆流進，黑表筆流出”.3.歐姆表使用六注意(1)選擋接著調(diào)零；(2)換擋重新調(diào)零；(3)待測電阻與電路、電源要斷開；(4)盡量使指針指在表盤中間位置附近；(5)讀數(shù)之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，選擇開關要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋.例1一塊表頭被燒壞的雙量程電壓表，其內(nèi)部電路如圖1甲所示，但測得R12.8 k、R214.8 k是完好的，現(xiàn)用滿偏電流和表盤刻度相同的一塊新表頭 替代 ，已知新表頭 的滿偏電流為1 mA，內(nèi)阻為150 ，且有三個精密定值電
3、阻r150 ，r2100 ，r3150 .若在保留R1、R2的情況下，對電壓表進行修復，請完成下列問題：圖1答案(1)原表頭的內(nèi)阻rg_ ；(2)在圖乙虛線框中畫出修復后雙量程電壓表的電路(標出所選用的相應器材符號).(3)修復后校準完，連接015 V量程測量時，某次表盤指針偏轉如圖丙所示，其電壓示數(shù)應為_ V.9.3200答案答案如圖所示預測1(1)為了測量電阻，現(xiàn)取一只已經(jīng)完成機械調(diào)零的多用電表，如圖2甲所示，請根據(jù)下列步驟完成電阻測量：圖2將K旋轉到電阻擋“100”的位置.將插入“”、“”插孔的表筆短接，旋動部件_(選填“C”或“D”)，使指針對準電阻的“0”刻度線.將調(diào)好零的多用電表按
4、正確步驟測量一電學元件P的電阻，P的兩端分別為a、b，指針指示位置如圖甲所示.為使測量比較精確，應將選擇開關旋到_(選填“1”、“10”、“1 k”)的倍率擋位上，并重新調(diào)零，再進行測量.D解析答案“10”解析解析將插入“”、“”插孔的表筆短接，旋動部件D，使指針對準電阻的“0”刻度線；針偏轉角度過大，說明所選擋位太大，應換“10”擋.(2)多用電表電阻擋的內(nèi)部電路如圖乙虛線框中所示，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，R0為調(diào)零電阻，Rg為表頭內(nèi)阻，電路中電流I與待測電阻的阻值Rx 的關系式為_；解析答案解析答案(3)某同學想通過多用電表中的歐姆擋去測量一量程為3 V的電壓表內(nèi)阻.該同學將歐姆擋的選擇
5、開關撥至“1 k”的倍率擋，并將紅、黑表筆短接調(diào)零后，應選用圖3中_(選填“A”或“B”)方式連接.A圖3解析解析歐姆表的正極插孔與內(nèi)部電源的負極相連，與電壓表構成一閉合回路，電流從負極流出，進入電壓表的正極，所以選擇圖A正確；答案(3)在進行了正確的連接、測量后，歐姆表的讀數(shù)如圖4甲所示，讀數(shù)為_ ，這時電壓表的讀數(shù)為如圖乙所示.若該歐姆擋內(nèi)阻為24 k，則可算出歐姆擋內(nèi)部所用電池的電動勢為_V(計算結果保留兩位有效數(shù)字).圖430 k2.9返回解析返回高考題型2電阻的測量解題方略解題方略(3)控制電路：以小控大用分壓，相差無幾用限流，即當滑動變阻器的阻值較小時，常采用分壓式接法；當滑動變阻
6、器的阻值與負載相差不大時，常采用限流式接法.另外，滑動變阻器必須接為分壓式的情況有三種：電壓要求從零開始變化；滑動變阻器最大阻值太小，不能起到限流的作用；限流式不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù).若兩種接法均可，則采用限流式，因為限流式損耗功率小.例2(2016全國甲卷23)某同學利用圖5所示電路測量量程為2.5 V的電壓表 的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值50 )，滑動變阻器R2(最大阻值5 k)，直流電源E(電動勢3 V)，開關1個，導線若干.實驗步驟如下按電路原理圖連接線路；將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與
7、圖中最左端所對應的位置，閉合開關S；調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；圖5解析答案保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值.回答下列問題：(1)實驗中應選擇滑動變阻器_ (填“R1”或“R2”). 解析解析本實驗測電壓表的內(nèi)阻，實驗中電壓表示數(shù)變化不大，則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大，故需要滑動變阻器的最大阻值較小，故選R1可減小實驗誤差.R1(2)根據(jù)電路圖將圖6中實物圖連線.解析答案解析解析滑動變阻器為分壓式接法，連接實物電路如圖所示：答案答案見解析圖圖6解析答案(3)實驗步驟中記錄的電阻箱阻值為630.0 ，若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器
8、上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為_(結果保留到個位).解析解析電壓表和電阻箱串聯(lián)，兩端電壓分別為2.00 V和0.50 V，則RV4R2 520 .2 520解析(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_(填正確答案標號).A.100 A B.250 A C.500 A D.1 mA預測2(2016浙江理綜22)某同學用伏安法測量導體的電阻，現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 k的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 的電流表.采用分壓電路接線，圖7甲是實物的部分連線圖，待測電阻為圖乙中的R1，其阻值約為5 .圖7解析答案(1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線
9、連接_(填a或b)、導線連接_ (填c或d).ad解析解析因電壓表的內(nèi)阻遠大于待測電阻R1的阻值，則電流表采用外接法，而滑動變阻器應采用分壓式接法，故測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線連接a，導線連接d；解析答案(2)正確接線測得實驗數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得R1的阻值為_.答案答案見解析圖U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.534.5(4.44.7)解析返回高考題型3描繪小電珠(或者其他元件)的伏安特性曲線解題方略解題方略例3要測繪一個標有“3 V0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，要求燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操
10、作.已選用的器材有：直流電源(電壓為4 V)；電流表(量程為00.6 A，內(nèi)阻約0.5 )；電壓表(量程為03 V，內(nèi)阻約3 k)；開關一個、導線若干.圖8(1)實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的_(填字母代號).A.滑動變阻器(最大阻值10 ，額定電流1 A)B.滑動變阻器(最大阻值1 k，額定電流0.3 A)解析解析由于采用分壓式接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應選A.解析(2)圖8甲為某同學在實驗過程中完成的部分電路連接的情況，請你幫他完成其余部分的線路連接.(用筆畫線表示對應的導線)解析答案圖8答案答案見解析圖(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示.由 曲 線 可 知 小 燈 泡
11、 的 電 阻 隨 電 壓 增 大 而_(填“增大”“不變”或“減小”).解析答案解析解析由曲線可知，隨電壓增大通過燈泡的電流增大，電壓與電流的比值增大，燈泡電阻增大.增大(4)如果某次實驗測得小燈泡兩端所加電壓如圖丙所示，請結合圖線算出此時小燈泡的電阻是_ .(保留兩位有效數(shù)字)解析答案12(5)根據(jù)實驗得到的小燈泡的伏安特性曲線，下列分析正確的是_.A.測得的小燈泡正常發(fā)光的功率偏小，主要是由于電壓表內(nèi)阻引起B(yǎng).測得的小燈泡正常發(fā)光的功率偏小，主要是由于電流表內(nèi)阻引起C.測得的小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由于電壓表內(nèi)阻引起D.測得的小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由于電流表內(nèi)阻引起解析解
12、析解析電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，所測電流I偏大，測得的小燈泡正常發(fā)光的功率PUI偏大，故選C.預測3某學習小組通過實驗來研究用電器Z的導電規(guī)律.他們在實驗中測得用電器Z兩端的電壓與通過Z的電流的數(shù)據(jù)如下表：U/V0.00.20.51.01.52.02.53.0I/A0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215(1)有下列器材供選用：A.電壓表(03 V，內(nèi)阻約為10 k)B.電壓表(010 V，內(nèi)阻約為20 k)C.電流表(00.3 A，r11 )D.電流表(00.6 A，r20.4 )E.滑動變阻器(5 ，1 A)F.滑動變阻器(500 ，0
13、.2 A)實驗中電壓表應選用_，電流表應選用_，滑動變阻器應選用_；(用序號字母表示)答案ACE答案(2)請根據(jù)題中信息，在虛線框內(nèi)畫出電路圖；答案答案如圖所示答案返回(3)利用這些數(shù)據(jù)繪出用電器Z的伏安特性曲線如圖9(a)所示.把該用電器Z接入圖(b)所示的電路中，已知A、B間所接電源的電動勢E1.5 V，內(nèi)阻r0.1 ，定值電阻R09.9 .則此時用電器Z的實際電阻為_ .(結果保留兩位有效數(shù)字)圖95.0高考題型4測定金屬(液體)的電阻率解題方略解題方略1.實驗儀器選擇的原則：電壓表和電流表一般要根據(jù)實驗電路中電源的電壓和流過金屬絲的電流進行選擇，在該實驗中，電壓表一般選擇3 V的量程，
14、電流表一般選擇0.6 A的量程；如果采用限流式電路，選用的滑動變阻器最大阻值一般要比待測金屬絲的阻值大一些，如果采用分壓式電路，一般應選用最大阻值較小，而額定電流較大的滑動變阻器.2.實物圖連線的基本原則：對限流式電路，一般是從電源的正極開始，把電源、開關、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可.對分壓式電路，應先將電源、開關和滑動變阻器的全部電阻用導線連接起來，然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個，依據(jù)電路中電流的流向將測量電路部分連接起來即可.例4某實驗小組利用提供的器材測量某種電阻絲(電阻約為20 )材料的電阻率.他們首先把電阻絲拉直后將其兩端固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上，
15、在電阻絲上夾上一個與接線柱c相連的小金屬夾，沿電阻絲移動金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點P的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長度.可供選擇的器材還有：電池組E(電動勢為3.0 V，內(nèi)阻約1 )；電流表A1(量程0100 mA，內(nèi)阻約5 )；電流表A2(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.2 )；電阻箱R(0999.9 )；開關、導線若干.圖10他們的實驗操作步驟如下：A.用螺旋測微器在三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑d；B.根據(jù)提供的器材，設計并連接好如圖10甲所示的電路；C.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值最大，閉合開關S；D.將金屬夾夾在電阻絲上某位置，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路中的電阻值，使 電流表滿偏
16、，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；E.改變金屬夾與電阻絲接觸點的位置，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路中的電阻值， 使電流表再次滿偏.重復多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電 路的電阻絲長度L.F.斷開開關，拆除電路并整理好器材. (1)小明某次用螺旋測微器測量電阻絲直徑時其示數(shù)如圖乙所示，則這次直徑的測量值d_ mm；解析答案解析解析由圖示螺旋測微器可知，固定刻度是0.5 mm，可動刻度是22.60.01 mm0.226 mm，金屬絲直徑d0.5 mm0.226 mm0.726 mm.0.726(0.7250.727)解析答案(2)實驗中電流表應選擇_(選填“A1”或“A2”)；A1(3
17、)小明用記錄的多組電阻箱的電阻值R和對應的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的RL關系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在L軸的截距為L0，再結合測出的電阻絲直徑d，可求出這種電阻絲材料的電阻率_(用給定的物理量符號和已知常數(shù)表示).答案解析由題圖丙可知，當電阻絲接入電路的長度為零時，電路總電阻R總R0，預測4在做“測定金屬的電阻率”的實驗時，需要對金屬絲的電阻進行測量，已知金屬絲的電阻值Rx約為20 .一位同學用伏安法對這個電阻的阻值進行了比較精確的測量，想使被測電阻Rx兩端的電壓變化范圍盡可能的大.他可選用的器材有：電源E：電動勢為6 V，內(nèi)阻為1.0 ；電流表A：量程0.6 A，
18、內(nèi)阻約為0.50 ；電壓表V：量程10 V，內(nèi)阻約為10 k；滑動變阻器R：最大電阻值為5.0 ；開關一個，導線若干.(1)根據(jù)上述條件，測量時電流表應采用_(選填“外接法”或“內(nèi)接法”).解析外接法答案解析解析待測電阻約為20 ，是電流表內(nèi)阻的40倍，但電壓表內(nèi)阻是待測電阻的500倍，故采用外接法.解析答案(2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖.答案答案見解析圖解析解析因為要使Rx兩端的電壓變化范圍盡可能的大，所以滑動變阻器要采用分壓式接法，電路圖如圖所示.(3)若在上述實驗中，電流表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為U，且電流表內(nèi)阻RA、電壓表內(nèi)阻RV均為已知量，用測量物理量和電表內(nèi)阻計算金屬絲電阻的表達
19、式Rx_.解析答案返回高考題型5測定電源的電動勢和內(nèi)阻解題方略解題方略測定電源的電動勢和內(nèi)阻的基本原理是閉合電路歐姆定律，數(shù)據(jù)處理的主要思想方法是“化曲為直”，常用的方法有三種：(1)伏安法利用電壓表和電流表.閉合電路方程為EUIr，利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；也可作出UI圖象，圖線的縱截距表示電源的電動勢，斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻.例5(2016四川理綜8)用如圖11所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻.實驗器材：待測電源(電動勢約3 V，內(nèi)阻約2 )，保護電阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 )，滑動變阻器R，電流表A，電壓表V，開關S，導線若干.實驗主要步驟：()將滑動變阻器接入電路的
20、阻值調(diào)到最大，閉合開關；()逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I；()以U為縱坐標，I為橫坐標，作U-I圖線(U、I都用國際單位)；()求出U-I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a.圖11回答下列問題：(1)電壓表最好選用_；電流表最好選用_.A.電壓表(03 V，內(nèi)阻約15 k)B.電壓表(03 V，內(nèi)阻約3 k)C.電流表(0200 mA，內(nèi)阻約2 )D.電流表(030 mA，內(nèi)阻約2 )解析解析(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大.兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是_.A.兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B.兩導線接在滑動變阻
21、器金屬桿兩端的接線柱C.一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導線接在電阻絲 左端接線柱D.一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導線接在電阻絲 右端接線柱解析解析由電路分析可知，若滑動變阻器的滑片右移電壓表示數(shù)變大，則滑動變阻器接入電路部分阻值增大，選項C符合題意.解析答案(3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E_，r_，代入數(shù)值可得E和r的測量值.kakR2預測5某探究小組采用如圖12甲所示的電路測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻時，發(fā)現(xiàn)量程為3 V的電壓表出現(xiàn)故障不能正常使用，實驗臺上有一個量程為500 A，內(nèi)阻Rg200 的靈敏電流計 和一個電阻箱
22、R(09 999 ).(1)為了把靈敏電流計改裝成量程為2 V的電壓表繼續(xù)實驗，電阻箱R應調(diào)整至_ . 圖12解析3 800答案解析解析將電流計改裝成電壓表，應串聯(lián)一個大電阻，根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可知：解析答案解析答案1.51返回返回高考題型6電學創(chuàng)新實驗例6(2016全國乙卷23)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 時，系統(tǒng)報警.提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 )，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 )，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 )，
23、單刀雙擲開關一個，導線若干.在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 時阻值為650.0 .(1)在圖13中完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.解析答案圖13解析解析熱敏電阻工作溫度達到60 時，報警器報警，故需通過調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為60 時的熱敏電阻的阻值，即調(diào)節(jié)到阻值650.0 ，使報警器能正常報警，電路圖如圖所示.答案答案見解析圖(2)電路中應選用滑動變阻器_(填“R1”或“R2”).R2解析答案(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根
24、據(jù)實驗要求，這一阻值為_；滑動變阻器的滑片應置于_ (填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_.將開關向_(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至_.答案解析650.0b 接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞c報警器開始報警(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用.解析解析熱敏電阻為650.0 時，報警器開始報警，模擬熱敏電阻的電阻箱阻值也應為650.0 ，實驗調(diào)試時，將開關置于c端，緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器，直到報警器開始報警.為防止通過報警器電流過大，造成報警器燒壞，應使滑動變阻器的滑片置于b端.預測6小明同
25、學通過實驗探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關系，已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10 ，R隨t的升高而增大，實驗電路如圖14所示，控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度.圖14實驗時閉合S，先將開關K與1端閉合，調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度，分別記下溫度t1、t2、和電流表的相應示數(shù)I1、I2、.然后將開關K與2端閉合，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1、I2、，分別記下電阻箱相應的示數(shù)R1、R2、.(1)有以下兩種電流表，實驗電路中應選用_.A.量程0100 mA，內(nèi)阻約2 B.量程00.6 A，內(nèi)阻可忽略解析解析解析電路中電源電動勢為1.5 V，金屬電阻的阻值約為10 ，滑動變阻器的最大阻值為10 ，電流
26、在0.0750.15 A，則電流一般在0.1 A以內(nèi)調(diào)整，為使電流讀數(shù)更準確，應選用量程0100 mA的電流表.(2)實驗過程中，要將電阻箱的阻值由9.9 調(diào)節(jié)至10.0 ，需旋轉圖中電阻箱的旋鈕“a”、“b”、“c”，正確的操作順序是_.將旋鈕a由“0”旋轉至“1”將旋鈕b由“9”旋轉至“0”將旋鈕c由“9”旋轉至“0”解析答案解析解析調(diào)節(jié)電阻箱時按照先調(diào)大再調(diào)小的原則，旋轉各旋鈕的正確操作順序是(或).(或)答案返回(3)實驗記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表0.04t8.8溫度t()20.040.060.080.0100.0阻值R()9.610.411.112.112.8請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖15的方格紙上作出Rt圖線.由圖線求得R隨t的變化關系為R_.圖15解析返回解析解析Rt圖象如圖所示由Rt圖象知，R0.04t8.8 .答案答案見解析
高考物理大二輪復習與增分策略 專題九 實驗技能與創(chuàng)新 第2講 電學實驗與創(chuàng)新課件
