11、器的阻值較小時，常采用分壓電路；當滑動變阻器的阻值與負載相差不大時，常采用限流電路。若兩種電路均可，則采用限流式，因為限流式損耗功率小。
(2)必須采用分壓電路的情況有三種：
①要求電壓從零開始變化；
②滑動變阻器太小，不能起到限流的作用；
③限流電路不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)。
[例1] (2016·浙江高考)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 kΩ的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 Ω的電流表。采用分壓電路接線，圖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 Ω。
(1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線①連接________(填“
12、a”或“b”)、導線②連接________(填“c”或“d”)。
(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________Ω。
U/V
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
I/A
0.09
0.19
0.27
0.35
0.44
0.53
(3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導體，R2的邊長是R1的，若測R2的阻值，則最優(yōu)的連線應(yīng)選________(填選項)。
A．①連接a，②連接c
B．①連接a，②連接d
C．①連接b，②連接c
D．①連接b，②連接d
[解析] (1)由于實驗測
13、量的是一個小電阻，故電流表應(yīng)外接，因此導線①接a，由于采用分壓電路，故導線②應(yīng)接d。
(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出R1的伏安特性曲線如圖所示，圖線的斜率即為電阻R1的大小，由圖像可知，R1＝4.6 Ω。
(3)設(shè)R1的邊長為l，厚度為h，電阻率為ρ，根據(jù)電阻定律，得R1＝ρ＝，R2的阻值R2＝ρ＝＝R1，故測量R2的電路同測量R1的電路，故選項B正確。
[答案] (1)a d (2)作圖見解析 4.6(4.4～4.7均可) (3)B
考查點(二) 測定金屬的電阻率
1．實驗儀器的選擇原則
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
14、般選擇3 V的量程，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(yīng)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(guān)、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(yīng)先將電源、開關(guān)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?qū)y量電路部分連接起來即可。
3．電阻定律的應(yīng)用
該實驗雖然是測定金屬絲的電阻率，實際上是先測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)R＝ρ得出金屬絲的
15、電阻率ρ＝R。
[例2] (2018屆高三·青島調(diào)研)在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm。
(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為________mm(該值接近多次測量的平均值)。
(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為：電池組(電動勢3 V，內(nèi)阻約1 Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1 Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3 kΩ)、滑動變阻器R(0～20 Ω，額定電流2 A)、開關(guān)、導線若干。某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：
次數(shù)
1
2
3
4
5
16、
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖2中的________圖(選填“甲”或“乙”)。
(3)圖3是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請根據(jù)圖2所選的電路圖，補充完成圖3中實物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。
(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖4所示，圖中已標出了與測
17、量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標點。請在圖4中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點，并描繪出U-I圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝________ Ω(保留兩位有效數(shù)字)。
(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為________(填選項前的符號)。
A．1×10－2 Ω·m B．1×10－3 Ω·m
C．1×10－6 Ω·m D．1×10－8 Ω·m
(6)任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器均已校準。下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項是________(有多個正確選項)。
A．用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差
B．由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤
18、差屬于偶然誤差
C．若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差
D．用U-I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差
[解析] (1)螺旋測微器的讀數(shù)為0＋39.7×0.01 mm＝0.397 mm。
(2)通過給定的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電壓接近從0開始，故滑動變阻器采用的是分壓式接法。
(3)對滑動變阻器的分壓式接法，連線時應(yīng)使測量電路在開始時分到的電壓為0。實物圖連接如圖(1)所示。
(4)圖線應(yīng)過原點，且使大多數(shù)點在一條直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)。根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點作圖，如圖(2)所示。圖線的斜率反映了金屬絲的電阻，所以Rx＝4.5 Ω。
(5)
19、由R＝，S＝π2，取d＝4×10－4m、l＝0.5 m、R＝4.5 Ω，解出ρ≈1×10－6 Ω·m。
(6)由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項A錯誤；由于電流表、電壓表內(nèi)阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差，若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，則可以消除系統(tǒng)誤差，選項B錯誤，選項C正確；利用U-I圖像處理數(shù)據(jù)，相當于多次測量取平均值，可以減小偶然誤差，選項D正確。
[答案] (1)0.397(0.395～0.399均可) (2)甲
(3)見解析圖 (4)見解析圖 4.5(4.3～4.7均可) (5)C
(6)CD
考查點(三) 描繪小電珠(或其他元件)的伏安特性曲線
1．在描繪小電珠的伏安特性
20、曲線時，要注意一定要用平滑的曲線，當某個(或某些)測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯錯誤時，要舍掉。坐標軸選取的標度要合適，使所作圖線占滿坐標紙。
2．小電珠的伏安特性曲線(以I-U關(guān)系圖線為例)上各點切線斜率的倒數(shù)不表示小電珠在該電壓下的電阻，此時計算小電珠的電阻一定要使用電阻的定義式R＝，而不能使用表達式R＝(只有當I和U為線性關(guān)系時二者才相等)。
[例3] (2016·天津高考)某同學想要描繪標有“3.8 V，0.3 A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整?？晒┰撏瑢W選用的器材除開關(guān)、導線外，還有：
電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻等于3 kΩ)
電壓表V2(量程0～1
21、5 V，內(nèi)阻等于15 kΩ)
電流表A1(量程0～200 mA，內(nèi)阻等于10 Ω)
電流表A2(量程0～3 A，內(nèi)阻等于0.1 Ω)
滑動變阻器R1(0～10 Ω，額定電流2 A)
滑動變阻器R2(0～1 kΩ，額定電流0.5 A)
定值電阻R3(阻值等于1 Ω)
定值電阻R4(阻值等于10 Ω)
定值電阻R5(阻值等于1 kΩ)
電源E(E＝6 V，內(nèi)阻不計)
(1)請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁。
(2)該同學描繪出的I-U圖像應(yīng)是下圖中的________。
[解析] 描繪小燈泡的伏安特性曲線時，要求“測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整”，
22、從電表的量程來看，V1、A1量程偏小，直接測量燈泡的電壓、電流時，曲線不完整，若用V2、A2測量燈泡的電壓、電流時，讀數(shù)不夠精確。題目中給了滑動變阻器和幾個定值電阻，我們可以采用定值電阻分壓、分流的方式擴大電表的量程，準確讀出燈泡的電流值、電壓值，繪制完整的曲線。
(1)電路圖如圖所示，滑動變阻器的選擇：R2的阻值太大，調(diào)節(jié)不靈敏，故選R1。與電流表A1并聯(lián)的電阻：由于A1的內(nèi)阻為10 Ω，若選R4為并聯(lián)電阻，則量程為0～0.4 A，若并聯(lián)阻值過小，電流表讀數(shù)偏小，讀數(shù)欠精確。與電壓表串聯(lián)的電阻：分壓電阻的阻值應(yīng)該與電壓表V1的內(nèi)阻具有可比性，故選擇R5作為分壓電阻，此時量程為0～4 V。
23、
(2)燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大，其阻值也隨溫度的升高而增大，則I-U圖線的斜率應(yīng)越來越小，圖B正確。
[答案] (1)見解析圖 (2)B
考查點(四) 半偏法測量電表的內(nèi)阻
1．用半偏法測電流表內(nèi)阻，如圖甲所示，電阻箱應(yīng)和電流表并聯(lián)，然后與大電阻滑動變阻器串聯(lián)，R測R真。
[例4] (2016·全國卷Ⅱ)某同學利用圖(a)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 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50
24、 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流電源E(電動勢3 V)，開關(guān)1個，導線若干。
實驗步驟如下：
①按電路原理圖(a)連接線路；
(a)
②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S；
③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；
④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(yīng)選擇滑動變阻器______(填“R1”或“R2”)。
(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線。
(b)
(3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，
25、若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為________ Ω(結(jié)果保留到個位)。
(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標號)。
A．100 μA B．250 μA
C．500 μA D．1 mA
[解析] (1)滑動變阻器R1的阻值較小，在分壓電路中便于調(diào)節(jié)，故實驗中應(yīng)選擇滑動變阻器R1。
(2)實物圖連線如圖所示。
(3)電阻箱阻值為0時，電壓表滿偏電壓Ug＝2.5 V，電阻箱阻值R＝630.0 Ω時，電壓表的示數(shù)UV＝2.00 V，此時電阻箱兩端的電壓UR＝Ug－UV＝
26、0.5 V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比可得＝，
故Rg＝R＝×630.0 Ω＝2 520 Ω。
(4)電壓表的滿偏電流為Ig，則IgRg＝Ug，
故Ig＝＝ A≈1 mA，選項D正確。
[答案] (1)R1 (2)見解析圖 (3)2 520 (4)D
1．最常用的電阻測量方法——伏安法(及其變式)
(1)“伏安法”：有電壓表、電流表且電表量程恰當時選擇“伏安法”。
(2)“安安法”：電壓表不能用或沒有電壓表的情形下，若知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當作電壓表使用，即選擇“安安法”。
(3)“伏伏法”：電流表不能用或沒有電流表的情況下，若知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當作電
27、流表使用，即選擇“伏伏法”。
(4)“伏安加R法”：在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護電阻的方法就應(yīng)運而生，“伏安加R法”又叫做“加保護電阻法”。
注意：電表的“三用”：如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還可以作為定值電阻來用，即“一表三用”。
2．最精確的電阻測量方法——等效替代法
(1)電流等效替代
(2)電壓等效替代
3．最獨特的電阻測量方法——電橋法
在電阻的測量方法中，有一種很獨特的測量方法，那就是電橋法。其測量電路如圖所示，實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3，當A、B兩點的電勢相等時，R1
28、和R3兩端的電壓相等，設(shè)為U1。同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設(shè)為U2。
根據(jù)歐姆定律有：＝，＝。由以上兩式解得：R1×Rx＝R2×R3。這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件可求出被測電阻Rx的阻值。
[典例] (2017·北京市朝陽區(qū)高三期末)在“測定電源的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，備有下列器材：
A．待測的干電池一節(jié)
B．電流表A1(量程0～3 mA，內(nèi)阻Rg1＝10 Ω)
C．電流表A2(量程0～0.6 A，內(nèi)阻Rg2＝0.1 Ω)
D．滑動變阻器R1(0～20 Ω，1.0 A)
E．電阻箱R0(0～9 999.9 Ω)
F．開關(guān)和若干導線
(1)某同學發(fā)現(xiàn)
29、上述器材中沒有電壓表，他想利用其中的一個電流表和電阻箱改裝成一塊電壓表，其量程為0～3 V，并設(shè)計了圖甲所示的a、b兩個參考實驗電路(虛線框內(nèi)為改裝電壓表的電路)，其中合理的是______(選填“a”或“b”)電路；此時R0的阻值應(yīng)取________ Ω。
(2)圖乙為該同學根據(jù)合理電路所繪出的I1-I2圖像(I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù))。根據(jù)該圖線可得被測電池的電動勢E＝_____ V，內(nèi)阻r＝_____ Ω。
[解析] (1)首先需要剩余一個電流表測量電流，又因為電路中的電流不會小于3 mA，所以要用A2來測量電流，因此需要將A1進行改裝，故選b電路；其次根
30、據(jù)電表的改裝原理可知，U＝I(Rg＋R0)，即3＝0.003×(10＋R0)，解得R0＝990 Ω。
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，I1×1 000＝E－I2r，將圖像延長，根據(jù)縱截距知該電源的電動勢為1.48 V，根據(jù)斜率可得內(nèi)阻為0.84 Ω。
[答案] (1)b 990 (2)1.48(1.46～1.49之間均正確) 0.84(0.82～0.87之間均正確)
測量電源電動勢和內(nèi)阻的三個常用方案
方案
伏安法
伏阻法
安阻法
原理
E＝U＋Ir
E＝U＋r
E＝IR＋Ir
電路圖
關(guān)系式
U＝E－Ir
＝＋
＝＋
圖像
縱軸截距
31、：E
斜率大?。簉
縱軸截距：
斜率：
縱軸截距：
斜率：
誤差分析
E測r真
E測r真
1．(2017·烏魯木齊一診)用兩個定值電阻和電壓表可以測量電源的電動勢(約3 V)和內(nèi)阻。提供的主要器材有：電阻R1(2.0 Ω)、R2(9.0 Ω)、電源、電壓表、開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、導線若干，實驗電路如圖甲所示。
(1)根據(jù)電路圖，將未連接完整的實物圖連接完整。
(2)閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2分別接到R1、R2兩電阻，電壓表的讀數(shù)分別為2.0 V、2.7 V，則測得
32、電動勢為_____ V，內(nèi)阻為________ Ω。由于電壓表的內(nèi)阻影響，測得的內(nèi)阻________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
解析：(1)根據(jù)電路圖連接實物圖如圖所示：
(2)在閉合電路中，電源電動勢：E＝U＋Ir＝U＋r，帶入實驗數(shù)據(jù)解得：E＝3 V，r＝1 Ω；由題中電路圖知，由于電壓表的分流作用，流過電源的電流大于，內(nèi)阻的測量值小于真實值。
答案：(1)圖見解析 (2)3.0 1.0 小于
2．用如圖甲所示的電路圖來測量多用電表的電池的電動勢，其中電阻箱的最大阻值為999.9 Ω，電流表的量程為0～50 mA、內(nèi)阻為20 Ω。進行的操作如下，請回答相關(guān)問題：
(
33、1)將多用電表的旋鈕調(diào)節(jié)到“×1”擋位，然后將兩表筆________，再進行歐姆調(diào)零；
(2)將多用電表接入電路，其中接線柱2應(yīng)與多用電表的________(填“紅”或“黑”)表筆相連接，接線柱1再與另一表筆相連接；
(3)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電流表的讀數(shù)超過滿偏電流的，其中某次調(diào)節(jié)后，電阻箱和電流表的示數(shù)如圖乙、丙
所示，則電阻箱的示數(shù)為R＝________，電流表的示數(shù)為I＝________；
(4)通過多次操作將記錄的多組數(shù)據(jù)在如圖丁所示的坐標系中描繪出來，其函數(shù)圖線如圖丁所示，由圖線可知電動勢E＝________。
解析：(1)使用多用電表選歐姆擋后需要將紅、黑表筆短接，進
34、行歐姆調(diào)零。
(2)多用電表的電流從黑表筆流出，從紅表筆流入。
(3)電阻箱的讀數(shù)為35.0 Ω，電流表的精確度為1 mA，需要估讀到0.1 mA，電流表示數(shù)為20.0 mA。
(4)設(shè)歐姆表的內(nèi)阻為R0，電流表的內(nèi)阻為RA，由閉合電路歐姆定律得E＝I(R0＋RA＋R)，整理得＝＋，－R圖像的斜率等于，由題圖丁可知圖像在縱軸上的截距＝25 A－1，由題中電阻箱和電流表的讀數(shù)可得＝＋。代入數(shù)據(jù)解得電動勢E＝1.4 V。
答案：(1)短接 (2)黑 (3)35.0 Ω 20.0 mA
(4)1.4 V
35、
1．(2018屆高三·寶雞六校聯(lián)考)一多用電表的電阻擋有三個倍率，分別是×1、×10、×100。用×10擋測量某電阻時，操作步驟正確，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，為了較準確地進行測量，應(yīng)換到__________擋。如果換擋后立即用表筆連接待測電阻進行讀數(shù)，那么缺少的步驟是________，若補上該步驟后測量，表盤的示數(shù)如圖所示，則該電阻的阻值是________Ω。
解析：剛開始歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度較小，說明選用倍率偏小，應(yīng)換用大倍率。每次換擋之后歐姆表都需重新歐姆調(diào)零。
答案：×100 重新歐姆調(diào)零 2 200
2．某同學現(xiàn)利用圖甲所示的電路來
36、測量一電阻Rx的阻值。
(1)完成下列實驗步驟中的填空：
①閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動變阻器R′，使電流表指針指向一個適當?shù)奈恢?。記下此時________________和電阻箱的阻值R1，此時電阻箱的讀數(shù)如圖乙所示；
②閉合開關(guān)S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，然后____________________，使____________________，記下此時電阻箱的讀數(shù)R2，此時電阻箱的讀數(shù)如圖丙所示。
(2)在步驟①中電阻箱的讀數(shù)為R1＝________Ω；在步驟②中電阻箱的讀數(shù)為R2＝________Ω。
(3)電阻Rx的阻值為Rx＝_______
37、_Ω。
解析：(2)由題圖乙和題圖丙可知R1＝60 Ω，R2＝80 Ω。
(3)由于R1加上Rx在電路中所起的作用與R2相同(電流表指針指示同一位置)，則有R1＋Rx＝R2，故有Rx＝R2－R1＝80 Ω－60 Ω＝20 Ω。
答案：(1)①電流表的示數(shù)I?、谡{(diào)節(jié)電阻箱R的電阻 電流表的讀數(shù)仍然為I (2)60 80 (3)20
3．某同學通過實驗測量一種合金的電阻率。
(1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖甲所示的部件________(選填“A”、“B”、“C”或“D”)。從圖甲中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為________ mm。
(
38、2)如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標出。合上開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷：電路中________(選填圖中表示接線柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了________(選填“短路”或“斷路”)。
(3)在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23 V和38 mA，由此，該同學算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7 Ω。為了更準確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應(yīng)作怎樣的改進？請寫出兩條建議。
解析：(1)讀數(shù)前先旋緊B，示數(shù)為0.01 mm×41
39、.0＝0.410 mm。
(2)電壓表的示數(shù)接近電源的電動勢，電流表的示數(shù)很小，說明電壓表串聯(lián)在電路中，由此推斷：合金絲沒有接入電路中，即電路中的7、9之間出現(xiàn)了斷路。
(3)由于電流表內(nèi)阻約0.3 Ω，可將電流表改為內(nèi)接；多次測量求平均值，或者用U-I圖像的斜率求出電阻，可以讓測量誤差更小。
答案：(1)B 0.410 (2)7、9 斷路 (3)電流表改為內(nèi)接；測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值。(或測量多組電流和電壓值，用圖像法求電阻值)
4．(2017·宿遷模擬)小明利用如圖甲所示的電路測定舊電池組的電動勢與內(nèi)電阻。
(1)根據(jù)圖甲將圖乙中的實物連線補充完整。
(2)根
40、據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出U-I圖像如圖丙所示，由圖丙可知：該電池組的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。
(3)小明又利用上述實驗方案測定了同規(guī)格新電池組的電動勢與內(nèi)電阻。通過實驗發(fā)現(xiàn)舊電池組與新電池組相比，電動勢幾乎沒有變化，但它們的輸出功率P隨外電阻R變化的關(guān)系圖線有較大差異，如圖丁所示?？芍獔D線________(選填“A”或“B”)對應(yīng)的是新電池組，試說出判斷的理由：_______________________________________________________________。
解析：(1)根據(jù)實驗電路圖可得實物連線如圖所示。
41、
(2)圖像與縱坐標的交點為電源的電動勢，由題圖可知，電動勢E＝4.3 V；內(nèi)阻r＝ Ω＝7.2 Ω。
(3)由公式P＝I2R、I＝及題圖丁知：外電阻相同時，B的輸出功率大，電流大、電池組的內(nèi)阻小，故B為新電池組。
答案：(1)見解析圖 (2)4.3 7.2 (3)B 理由見解析
5．某實驗小組的同學在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗時，實驗室提供了如下的實驗器材：
A．小燈泡(額定電壓為4 V、額定功率為2 W)；
B．電壓表(量程為5 V、內(nèi)阻為10 kΩ)；
C．電壓表(量程為10 V、內(nèi)阻為20 kΩ)；
D．電流表(量程為0.3 A、內(nèi)阻為1 Ω)；
E．電流
42、表(量程為0.6 A、內(nèi)阻為0.4 Ω)；
F．滑動變阻器(0～5 Ω、10 A)；
G．滑動變阻器(0～500 Ω、0.2 A)；
H．蓄電池(電動勢為5 V，內(nèi)阻不計)；
I．開關(guān)、導線若干。
請回答下列問題：
(1)為了更精確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，該小組的同學在完成實驗時，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，實驗中電壓以及電流要求從零開始調(diào)節(jié)，則滑動變阻器應(yīng)選________。(填器材前面的字母代號)
(2)選擇好合適的實驗器材后，請設(shè)計符合實驗要求的電路圖，并用筆畫線代替導線將如圖所示實物圖連接完整。
(3)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑動觸
43、頭應(yīng)置于最________端。(填“左”或“右”)
解析：(1)因燈泡的額定電壓為4 V，為保證安全，選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4 V，電壓表量程太大則會使測量誤差較大，故選用量程為5 V的電壓表；由P額＝U額I額得，燈泡的額定電流I額＝＝0.5 A，故應(yīng)選擇量程為0.6 A的電流表；實驗中電壓從零開始變化，故滑動變阻器采用分壓式接法，而分壓式接法中應(yīng)選總阻值較小的滑動變阻器。
(2)燈泡在額定電壓下的電阻為R＝＝8 Ω，電壓表內(nèi)阻遠大于燈泡電阻，故電流表應(yīng)采用外接法，實驗電路圖和實物連接圖如圖甲、乙所示。
(3)閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑動觸頭置于最左端。
答案：(1)B E
44、 F (2)圖見解析 (3)左
6．用實驗測一電池的內(nèi)阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6 V，電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實驗器材有：
電流表A1(量程0～30 mA)；
電流表A2(量程0～100 mA)；
電壓表V(量程0～6 V)；
滑動變阻器R1(阻值0～5 Ω)；
滑動變阻器R2(阻值0～300 Ω)；
開關(guān)S一個，導線若干條。
某同學的實驗過程如下：
Ⅰ.設(shè)計如圖甲所示的電路圖，正確連接電路。
Ⅱ.將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)小R的阻值，測出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖乙所示的圖線。
Ⅲ.斷開
45、開關(guān)，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復Ⅱ的步驟，得到另一條U-I圖線，圖線與橫軸I的交點坐標為(I0,0)，與縱軸U的交點坐標為(0，U0)。
回答下列問題：
(1)電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________。
(2)由圖乙的圖線，得電源內(nèi)阻r＝________Ω。
(3)用I0、U0和r表示待測電阻的關(guān)系式Rx＝________，代入數(shù)值可得Rx。
(4)若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍________，電壓表示數(shù)變化范圍______
46、__。(選填“相同”或“不同”)
解析：(1)由題給U-I圖線可知電流表量程應(yīng)為0～100 mA，故選A2。路端電壓大于5.5 V，而電源電動勢E＝6 V，故R外?r，則滑動變阻器選R2。
(2)由題圖得：r＝＝25 Ω。
(3)由Rx＋r＝，得Rx＝－r。
(4)電流I＝，r＋Rx一定，R從300 Ω變到某同一阻值，電流變化范圍相同。Rx接A、B間時，U＝(R＋Rx)，Rx接B、C間時，U′＝R，故兩種情況下電壓變化不同。
答案：(1)A2 R2 (2)25 (3)－r (4)相同 不同
7．(2017·全國卷Ⅲ)圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1
47、、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭○ 的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆×100 Ω擋。
(1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。
(2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標號)。
A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置
B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置
C．使用電
48、流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置
(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝__________ Ω，R4＝________ Ω。
(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為________。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
解析：(1)A端與電池正極相連，電流從A端流出，A端與黑表筆相連。
(2)使用多用電表前，應(yīng)機械調(diào)零，即應(yīng)調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指在表盤左端電流“0”位置，與R6無關(guān)，選項A錯；使用歐姆擋時
49、，需要紅、黑表筆短接，使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項B對；使用電流擋時，B端與“1”或“2”相連，與R6無關(guān)，C錯。
(3)B端與“1”、“2”相連時，該多用電表擋位分別為直流2.5 mA擋、直流1 mA擋，如圖甲所示，由電表的改裝原理可知，B端與“2”相連時，有I2＝IG＋，解得R1＋R2＝160 Ω；B端與“4”相連時，如圖乙所示，多用電表為直流電壓1 V擋，表頭并聯(lián)部分電阻R0＝，R4＝－R0＝880 Ω。
(4)B端與“1”相連時，電表讀數(shù)為1.47 mA；B端與“3”相連時，多用電表為歐姆×100 Ω擋，讀數(shù)為11.0×100 Ω＝1.10×103 Ω；B端與“5”相
50、連時，多用電表為直流電壓5 V擋，讀數(shù)為×5 V＝2.95 V。
答案：(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA
1．10×103 Ω 2.95 V
[教師備選題]
1．在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 Ω，電壓表○的內(nèi)阻約為2 kΩ，電流表○的內(nèi)阻約為10 Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖(a)或圖(b)所示，結(jié)果由公式Rx＝計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖(a)和圖(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則______(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1________(填“大于”
51、“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。
解析：根據(jù)題意知>，電壓表的分流作用較顯著，故Rx1更接近待測電阻的真實值。題圖(a)的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；題圖(b)的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2
52、原因是___________________(請用接線柱處的字母表述)。
(2)排除故障后，測量記錄了6組數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)畫出了U-I圖線如圖所示。根據(jù)圖線求出電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。
(3)若保護電阻R0的阻值未知，該電源的電動勢E、內(nèi)電阻r已經(jīng)測出，在圖乙的電路中只需改動一條線就可測量出R0的阻值。該條線是______，需改接為________。改接好后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表的示數(shù)為U、電流表示數(shù)為I，電源的電動勢用E表示。內(nèi)電阻用r表示，則R0＝_____________________。
解析：(1)電流表有示數(shù)說明干路是通路
53、，故障原因顯然是電壓表斷路所致，即dj部分斷路。
(2)由閉合電路歐姆定律E＝U＋Ir，解得U＝E－Ir，即圖線在縱軸上的截距表示電源電動勢E，圖線斜率的絕對值|k|表示內(nèi)阻r，由圖像知E＝1.48 V，r＝|k|＝＝＝0.50 Ω。
(3)將保護電阻R0和電源串聯(lián)視為等效電源，則定值電阻等于等效電源的內(nèi)阻與真正電源的內(nèi)阻之差；實驗電路修改應(yīng)將導線dj改接在ej(或fj)；由閉合電路歐姆定律得，E＝U＋I(R0＋r)，解得R0＝－r。
答案：(1)dj部分斷路 (2)1.48 0.50
(3)dj ej(或fj) －r
3．(2015·福建高考)某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電
54、功率大小，實驗器材如圖甲所示，現(xiàn)已完成部分導線的連接。
(1)實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導線在圖甲實物接線圖中完成余下導線的連接；
(2)某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為________A；
(3)該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將________只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為__________W(保留兩位小數(shù))。
解析：(1)電流表示數(shù)要從零開始逐漸增大，滑動變阻器要用分壓接法，如
55、圖所示。
(2)電流表示數(shù)為0.44 A。
(3)當外電路的總電阻與電源內(nèi)阻相等時，電源有最大的輸出功率，即小電珠的總功率最大，此時R外＝r＝1 Ω，I＝＝ A＝1.5 A，U外＝＝1.5 V，即每只小電珠兩端的電壓為1.5 V，通過圖像可知每只小電珠的電流為I0＝0.38 A，n＝≈4(只)；總功率P總＝nP＝nUI＝2.28 W。
答案：(1)見解析圖 (2)0.44 (3)4 2.28
4．在“測定金屬的電阻率”實驗中：
(1)為了測量金屬絲的電阻Rx的阻值，實驗室提供如下實驗器材：
A．待測金屬絲電阻Rx(約100 Ω)
B．電動勢E＝6 V，內(nèi)阻很小的直流電源
C
56、．量程50 mA，內(nèi)阻約為50 Ω的電流表
D．量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω的電流表
E．量程6 V，內(nèi)阻約為15 kΩ的電壓表
F．最大阻值15 Ω，最大允許電流1 A的滑動變阻器
G．最大阻值15 kΩ，最大允許電流0.5 A的滑動變阻器
H．開關(guān)一個，導線若干
①為了操作方便，且能比較精確的測量金屬絲的電阻值，電流表選用________，滑動變阻器選用________(填寫選用器材前的序號)。
②根據(jù)所選用的實驗器材，設(shè)計出測量電阻的甲、乙兩種電路，為盡可能減少實驗誤差，應(yīng)采用________圖(選填“甲”或“乙”)。
③實驗中測得該金屬絲直徑為d，長度為L，接
57、入電路后，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該金屬絲的電阻率的表達式為ρ＝________。
(2)若另有一只待測電阻，無論用電流表內(nèi)接還是外接，測量誤差較為接近，有一位同學為了消除因電表內(nèi)阻所帶來的系統(tǒng)誤差，他用兩只相同的電壓表，設(shè)計了如圖所示的測量電路。實驗操作步驟如下：
①按電路圖連接好實驗器材。
②閉合S1，斷開S2，讀出此時電壓表V1的示數(shù)U，電流表示數(shù)I。
③再閉合S2，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表的電流仍為步驟②的電流I，此時讀出電壓表V1的示數(shù)U1，電壓表V2的示數(shù)U2。
用上述測得的物理量表示待測電阻的阻值Rx＝____________。
解析：(1)①根據(jù)閉合電路
58、歐姆定律可知通過待測金屬絲的最大電流為Imax＝＝ A＝60 mA，所以電流表應(yīng)選用C；
當滑動變阻器采用限流式接法時，電路中需要的最大電阻為Rmax＝＝ Ω＝360 Ω，顯然滑動變阻器應(yīng)選用F且應(yīng)采用分壓式接法。
②由于待測金屬絲滿足>，電流表應(yīng)用外接法，即電路應(yīng)是分壓外接電路，所以應(yīng)采用甲圖。
③根據(jù)R＝及R＝可得ρ＝。
(2)當S2斷開時應(yīng)有U＝I(RA＋Rx)，當S2閉合時應(yīng)有U1＝IRA＋U2，聯(lián)立以上兩式可得Rx＝。
答案：(1)①C F?、诩住、邸?2)
第27講
在歷年高考實驗題中，第2個實驗題一般為電學實驗(偶爾也會考查力學實驗)，難度較大，且多數(shù)情況
59、下不直接考查電學基本實驗，而是考查實驗的創(chuàng)新設(shè)計，因為設(shè)計型實驗既考查學生的基本實驗能力，又考查學生對物理規(guī)律的靈活應(yīng)用能力。
復習本講內(nèi)容時，要注意以下幾點：
①熟悉各種實驗器材的原理和使用方法
②熟知基礎(chǔ)實驗，能在基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上創(chuàng)新實驗過程
③熟悉物理規(guī)律，能根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計實驗，達到實驗目的
考查點(一) 研究燈絲泡在水中時的伏安特性曲線
[例1] 某實驗小組為了研究小燈泡的伏安特性曲線，先按照圖甲所示的電路圖連接電路，實驗過程中操作規(guī)范，測量準確，得到一系列數(shù)據(jù)，如圖乙中的散點。
該實驗小組對實驗進行了改進，如圖丙所示，將小燈泡L的玻璃罩敲碎，燈絲
60、保存完好，仍然置于燈座上，取一個大小合適的玻璃杯，將燈座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的燈絲剛好完全沒入水中，電路的其余部分均不接觸水，再將該燈座依然接入圖甲中小燈泡L處，這樣接通電路以后，燈絲不至于熱到發(fā)光，溫度可以基本控制在25 ℃。實驗過程中操作規(guī)范，測量準確，得到一組數(shù)據(jù)，如圖丁中的一組散點。已知水的電阻遠大于燈絲的電阻。
(1)請在圖乙上描繪小燈泡的伏安特性曲線K1；曲線K1表明，隨著電壓升高，小燈泡的電阻____________(填“越來越小”“基本不變”或“越來越大”)。
(2)請在圖丁上描繪小燈泡燈絲的伏安特性曲線K2；曲線K2表明，隨著電壓升高，水中燈絲電
61、阻____________(填“越來越小”“基本不變”或“越來越大”)。
(3)對比兩次實驗表明，在同樣的電壓值下，曲線K1的電流值基本都遠遠小于曲線K2的電流值，其原因是__________________________________________________________。
[解析] (1)用平滑的曲線將各點相連，如圖1所示；因I-U圖像中圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)，故由圖1可知，電阻越來越大。
(2)同理作出圖像如圖2所示，由圖2可知，電阻基本保持不變。
(3)由兩I-U圖像可知，在同樣的電壓下，曲線K1的電流值基本都遠小于曲線K2的電流值，即曲線K1的電阻值明顯大
62、于曲線K2對應(yīng)的電阻值，原因是描繪曲線K2時燈絲保持恒溫，而描繪曲線K1時燈絲的溫度高于描繪曲線K2時燈絲的溫度，而金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大。
[答案] (1)如解析圖1所示 越來越大
(2)如解析圖2所示 基本不變 (3)描繪曲線K2時燈絲保持恒溫，而描繪曲線K1時燈絲的溫度發(fā)生變化，且一直高于描繪曲線K2時燈絲的溫度
考查點(二) 測量LED燈正常工作時的電阻
[例2] (2017·邯鄲模擬)某實驗小組要精確測定一個額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，已知該燈正常工作時電阻大約為300 Ω，電學符號與小燈泡電學符號相同。
實驗室提供的器材有：
A．電流表A1(量
63、程為15 mA，內(nèi)阻RA1約為10 Ω)
B．電流表A2(量程為2 mA，內(nèi)阻RA2＝20 Ω)
C．定值電阻R1＝10 Ω
D．定值電阻R2＝1 980 Ω
E．滑動變阻器R(0～20 Ω)一個
F．電壓表V(量程為15 V，內(nèi)阻RV約為3 kΩ)
G．蓄電池E(電動勢為4 V，內(nèi)阻很小)
H．開關(guān)S一個
(1)要完成實驗，除蓄電池、開關(guān)、滑動變阻器外，還需選擇的器材有________(填寫器材前的字母編號)。
(2)畫出實驗電路圖。
(3)根據(jù)實驗寫出測量LED燈正常工作時的電阻表達式Rx＝__________，說明式中題目未給出的各物理量的意義：_______
64、____________________________________________。
[解析] (1)要精確測定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，需測量LED燈兩端的電壓和通過LED燈的電流，由于電壓表V的量程偏大，測量誤差較大，不能用電壓表V測量LED燈兩端的電壓，可以將電流表A2與定值電阻R2串聯(lián)改裝為電壓表測量電壓；LED燈正常工作時的電流在10 mA左右，可以用電流表A1和改裝后的電壓表測量通過LED燈的電流。
(2)因為滑動變阻器阻值遠小于LED燈的電阻，所以滑動變阻器采用分壓式接法。電路圖如圖所示。
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律知，LED燈兩端的電壓U＝I2(R
65、2＋RA2)，通過LED燈的電流I＝I1－I2，所以LED燈正常工作時的電阻Rx＝＝，I1、I2分別為電流表A1、A2的讀數(shù)。
[答案] (1)ABD (2)見解析圖
(3) I1、I2分別為電流表A1、A2的讀數(shù)
考查點(三) 測量電源電動勢、內(nèi)阻與小燈泡伏安特性曲線的組合考查
[例3] (2018屆高三·南昌五校聯(lián)考)用下列器材組裝成一個電路，既能測量出電池組的電動勢E和內(nèi)阻r，又能同時描繪小燈泡的伏安特性曲線。
A．電壓表V1(量程6 V，內(nèi)阻很大)
B．電壓表V2(量程4 V，內(nèi)阻很大)
C．電流表A(量程3 A，內(nèi)阻很小)
D．滑動變阻器R(最大阻值10 Ω，額定電流
66、4 A)
E．小燈泡(2 A,7 W)
F．電池組(電動勢E，內(nèi)阻r)
G．開關(guān)一只，導線若干
實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，多次測量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表V1的示數(shù)增大，則電壓表V2的示數(shù)減小。
(1)請將設(shè)計的實驗電路圖在圖甲中補充完整。
(2)每一次操作后，同時記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個坐標點、(I，U2)，標到U-I坐標系中，經(jīng)過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示，則電池組的電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)在U-I坐標中兩條圖線在P點相交，此時滑動變阻器連入電路的阻值應(yīng)為______Ω，電池組的效率為______。
[解析] (1)伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻實驗中，電壓表測路端電壓，電壓表示數(shù)隨滑動變阻器接入電路阻值的增大而增大；描繪小燈泡伏安特性曲線實驗中，電流表測流過小燈泡的電流，小燈泡兩端電壓隨滑動變阻器接入電路電阻的增大而減??；由題意知，電壓表V1的示數(shù)增大，電壓表V2的示數(shù)減小，則V1測路端電壓，V2測小燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示。
(2)電池組的U-I圖像是
2017-2018學年高考物理二輪復習 第6板塊 電學實驗題教學案
