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-人教版高三全冊物理試題

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1、第2講　電學實驗與創(chuàng)新 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 使指針指在比滿偏刻度多的位置 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)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”. (2)測電阻的原理是

2、閉合電路歐姆定律.當紅、黑表筆短接時，調(diào)節(jié)滑動變阻器R0(即歐姆調(diào)零)，使靈敏電流計滿偏，Ig＝，此時中值電阻R中＝Rg＋R0＋r，當兩表筆接入電阻Rx時I＝，電阻Rx與電路中的電流相對應，但不是線性關系，故歐姆表刻度不均勻. 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R1＝2.8 kΩ、R2＝14.8 kΩ是完好的，現(xiàn)用滿偏電流和表盤刻度相

3、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 Ω，且有三個精密定值電阻r1＝50 Ω，r2＝100 Ω，r3＝150 Ω.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 (1)原表頭的內(nèi)阻rg＝________ Ω； (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0～15 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. 答案　(1)200 (2)如圖所示 (3)9.3 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，

4、如圖2甲所示，請根據(jù)下列步驟完成電阻測量： ①將K旋轉到電阻擋“×100”的位置. ②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. ③將調(diào)好零的多用電表按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. 圖2 (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

5、式為________； 圖3 (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.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________ Ω，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 kΩ，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4 答案　(1)D　“×10”　(2)I＝　(3)A　30 k　2.9 解析　(1)②將插入“＋”、“－”插

6、孔的表筆短接，旋動部件D，使指針對準電阻的“0”刻度線；③針偏轉角度過大，說明所選擋位太大，應換“×10”擋.(2)根據(jù)圖乙，多用電表測電阻的原理是閉合電路歐姆定律，則有：I＝.(3)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；歐姆表的讀數(shù)為：30×1 kΩ＝30 kΩ，電壓表的讀數(shù)為：1.60 V. 由題意知歐姆表的內(nèi)阻為24 kΩ，與電壓表的內(nèi)阻30 kΩ串聯(lián)，由歐姆定律可知： E＝I(R＋r)＝×(2.4×104＋3×104) V≈2.9 V. 解題方略 1.電路結構：實驗電路至少包括三個部分：(1)測量電

7、路；(2)控制電路(滑動變阻器、開關)；(3)電源. 2.電路設計：(1)電表選擇注意三方面：①安全性，要求量程不能太小，電表不反接；②準確性，要求量程不能太大，讀數(shù)一般要超過量程的；③若電表量程不合適，要利用有準確內(nèi)阻的電表進行改裝. (2)測量電路設計：若>，則應把電流表內(nèi)接；若<，則應把電流表外接. (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：①電壓要求從零開始變化；②滑動變阻器最大阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式不能獲取有區(qū)分度

8、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 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 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1個，導線若干. 圖5 實驗步驟如下 ①按電路原理圖連接線路； 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中最左端所對應的位置，閉合開關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

9、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”). (2)根據(jù)電路圖將圖6中實物圖連線. 圖6 (3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，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)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

10、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. (2)滑動變阻器為分壓式接法，連接實物電路如圖所示： (3)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RV＝4R＝2 520 Ω. (4)電壓表的滿偏電流Ig＝＝ A≈1 mA，故選項D正確. 答案　(1)R1　(2)見解析圖　(3)2 520　(4)D 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 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7甲是實物的部分連線圖，待測電阻為圖乙中的R

11、1，其阻值約為5 Ω. 圖7 (1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線①連接________(填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)的連線應選________(填選項). A.①連接a，②連接c B.①連接a，②

12、連接d C.①連接b，②連接c D.①連接b，②連接d 答案　(1)a　d　(2)見解析圖　4.5(4.4～4.7)　(3)B 解析　(1)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①連接a，導線②連接d； (2)建立坐標系描點連線如圖所示，則R1＝＝ Ω≈4.5 Ω； (3)根據(jù)電阻定律可得，R＝ρ＝，故R2＝R1，要測R2的阻值，與測量R1一樣，最優(yōu)的連線應①連接a，②連接d，選項B正確. 解題方略 1.在描繪小電珠的伏安特性曲線時，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

13、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為線性關系時二者才相等). 例3　要測繪一個標有“3 V　0.6 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，并便于操作.已選用的器材有： 直流電源(電壓為4 V)； 電流表(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻約0.5 Ω)； 電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)； 開關一個、導線若干. 圖8 (

14、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 Ω，額定電流1 A) B.滑動變阻器(最大阻值1 kΩ，額定電流0.3 A) (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) (3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示.由曲線可知小燈泡的電阻隨電壓增大而________(填“增大”“不變”或“減小”). (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________ Ω.(保留兩位有效數(shù)字) (5)根據(jù)實驗得到的小燈泡的伏安特

15、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.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　(1)由于采用分壓式接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應選A. (2)描繪小燈泡的伏安特性曲線，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓式接法，燈泡正常發(fā)光時的電阻為：R＝＝ Ω＝15 Ω，電流表內(nèi)阻約為0.5 Ω，電壓表內(nèi)阻約為3 kΩ，電壓表內(nèi)阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，

16、實物電路圖如圖所示： (3)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. (4)電壓表量程為3 V，由圖丙電壓表可知，其分度值為0.1 V，示數(shù)為2.30 V，由圖乙可知，2.30 V對應的電流為0.20 A，此時燈泡電阻為： R＝＝ Ω≈12 Ω. (5)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P＝UI偏大，故選C. 答案　(1)A　(2)見解析圖　(3)增大　(4)12　(5)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

17、/V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215 (1)有下列器材供選用： A.電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約為10 kΩ) B.電壓表(0～10 V，內(nèi)阻約為20 kΩ) C.電流表(0～0.3 A，r1＝1 Ω) D.電流表(0～0.6 A，r2＝0.4 Ω) E.滑動變阻器(5 Ω，1 A) F.滑動變阻器(500 Ω，0.2 A) 實驗中電壓表應選用________，電流表應選用________，滑動變阻器應選用_

18、_______；(用序號字母表示) (2)請根據(jù)題中信息，在虛線框內(nèi)畫出電路圖； (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E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝0.1 Ω，定值電阻R0＝9.9 Ω.則此時用電器Z的實際電阻為________ Ω.(結果保留兩位有效數(shù)字) 圖9 答案　(1)A　C　E (2)如圖所示 (3)5.0 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，電流表一般選

19、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. 3.電阻定律的應用：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得出金屬絲的電阻率ρ＝R. 例4　某實驗小組利

20、用提供的器材測量某種電阻絲(電阻約為20 Ω)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，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 Ω)； 電流表A1(量程0～100 mA，內(nèi)阻約5 Ω)； 電流表A2(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω)； 電阻箱R(0～999.9 Ω)； 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；

21、 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，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； (2)實驗中電流表應選擇________(選填“A1”或

22、“A2”)； (3)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R－L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ρ＝________(用給定的物理量符號和已知常數(shù)表示). 解析　(1)由圖示螺旋測微器可知，固定刻度是0.5 mm， 可動刻度是22.6×0.01 mm＝0.226 mm，金屬絲直徑d＝0.5 mm＋0.226 mm＝0.726 mm. (2)電路中最大電流約為I＝＝ A≈0.14 A，不到0.6 A的四分之一，如果使用電流表A2實驗誤差較大，因此電流表應選A1.

23、 (3)由實驗步驟可知，外電路電阻不變，由串聯(lián)電路特點可知，外電路總電阻R總＝R＋R電阻絲＝R＋ρ＝R＋ρ＝R＋ρ， 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， 則R＋ρ＝R0，R＝R0－ρ，圖象斜率的絕對值|k|＝＝，則電阻率ρ＝. 答案　(1)0.726(0.725～0.727)　(2)A1　(3) 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 Ω.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.

24、0 Ω； 電流表A：量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.50 Ω； 電壓表V：量程10 V，內(nèi)阻約為10 kΩ； 滑動變阻器R：最大電阻值為5.0 Ω； 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”). (2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖. (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式Rx＝________. 答案　(1)外接法　(2)見解析圖　(3) 解析　(1)待測電阻約為20 Ω，是電流表內(nèi)阻的40倍，但電壓表內(nèi)阻是待

25、測電阻的500倍，故采用外接法. (2)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)電壓表分得的電流為IV＝，所以Rx中的電流為 Ix＝I－IV＝I－，則Rx＝＝＝. 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E＝U＋Ir，利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；也可作出U－I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. (2)伏阻法——利用電壓表和電阻箱.閉合電路方程為E＝U(

26、1＋).利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或將方程線性化，處理為＝·＋或U＝－r＋E，作－圖象或U－圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r. (3)安阻法——利用電流表和電阻箱.閉合電路方程為E＝I(R＋r)，利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或將方程線性化，處理為＝·R＋，作－R圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r. 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 Ω)，保護電阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，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： (ⅰ)將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關

27、； (ⅱ)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； (ⅲ)以U為縱坐標，I為橫坐標，作UI圖線(U、I都用國際單位)； (ⅳ)求出UI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(0～3 V，內(nèi)阻約15 kΩ) B.電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) C.電流表(0～200 mA，內(nèi)阻約2 Ω) D.電流表(0～30 mA，內(nèi)阻約2 Ω) (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__

28、______. 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 (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. 解析　(1)電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所以選內(nèi)阻較大的電壓表A；當滑動變阻器接入電阻最小時通過電流表電流最大，此時通過電流表電流大小約為I＝≈176 mA，所以選量程為200 m

29、A的電流表C. (2)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. (3)由E＝U＋I(r＋R2)，得U＝－I(r＋R2)＋E，對比伏安特性曲線可知，圖象斜率的絕對值k＝r＋R2，所以電源內(nèi)阻r＝k－R2；令U＝0，得I＝＝，由題意知與橫軸截距為a，所以a＝I＝，則E＝ka. 答案　(1)A　C　(2)C　(3)ka　k－R2 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 μA，內(nèi)阻Rg＝200 Ω的靈敏電流計和一個電阻箱R(

30、0～9 999 Ω). 圖12 (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________ Ω. (2)探究小組中一個同學用靈敏電流計和電阻箱設計了如圖乙所示的實驗電路，同樣測出了干電池的電動勢和內(nèi)阻. ①多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄靈敏電流計的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，電源的電動勢和內(nèi)阻分別用E和r表示，則和R的關系式為________. ②然后以為縱坐標，以R為橫坐標，作出—R圖線為一直線，如圖丙所示，測得直線在縱軸上的截距b＝134，直線的斜率k＝，則該電池的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω. 答案　(1)3 800　(2

31、)①＝＋R?、?.5　1 解析　(1)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： R＝(－200)Ω＝3 800 Ω； (2)①根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：I＝變形可得：＝＋R ②根據(jù)圖象和公式可知：b＝；k＝，根據(jù)題意可知：E＝1.5 V；r＝1 Ω. 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 Ω)，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

32、Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，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 Ω. (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. 圖13 (2)電路中應選用滑動變阻器________(填“R1”或“R2”). (3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)： ①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________(填“a”或“b”)端附

33、近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________. ②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________________________________________________________________________. (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　(1)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

34、值，即調(diào)節(jié)到阻值650.0 Ω，使報警器能正常報警，電路圖如圖所示. (2)U＝18 V，當通過報警器的電流10 mA≤Ic≤20 mA，故電路中總電阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑動變阻器選R2. (3)熱敏電阻為650.0 Ω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 Ω，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. 答案　(1)見解析圖 (2)R2 (3)①650.0　b　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 ②c　報警器

35、開始報警 預測6　小明同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 Ω，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0～100 mA，內(nèi)阻約2 Ω B.量程0～0.6 A，內(nèi)阻可忽略 (2)實驗過程中，

36、要將電阻箱的阻值由9.9 Ω調(diào)節(jié)至10.0 Ω，需旋轉圖中電阻箱的旋鈕“a”、“b”、“c”，正確的操作順序是________. ①將旋鈕a由“0”旋轉至“1” ②將旋鈕b由“9”旋轉至“0” ③將旋鈕c由“9”旋轉至“0” (3)實驗記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表 溫度t(℃) 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 阻值R(Ω) 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8 請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖15的方格紙上作出R－t圖線. 圖15 由圖線求得R隨t的變化關系為R＝________Ω. 解析　(1)電路中電源電動勢為1.5 V，金屬電

37、阻的阻值約為10 Ω，滑動變阻器的最大阻值為10 Ω，電流在0.075～0.15 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0～100 mA的電流表. (2)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①②③(或①③②). (3)R－t圖象如圖所示 由R－t圖象知，R＝0.04t＋8.8 Ω. 答案　(1)A　(2)①②③(或①③②) (3)見解析　0.04t＋8.8 專題強化練 1.要測量某種合金的電阻率. 圖1 (1)若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝________. 用螺旋測微器測合金絲的直徑如

38、圖1甲所示，讀數(shù)為________ mm. (2)圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關.根據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補充完整. (3)閉合S1，當S2處于位置a時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1＝1.35 V，I1＝0.30 A；當S2處于位置b時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2＝0.92 V，I2＝0.32 A.根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當S2處于位置________(選填“a”或“b”)時，測量相對準確，測量值Rx＝________ Ω.(結果保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)　0.650　(2)見解析圖　(3)b　2.9 解析　(1)金屬絲電阻：R＝＝ρ＝ρ， 則電阻率：

39、ρ＝； 圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：0.5 mm＋15.0×0.01 mm＝0.650 mm； (2)實物連線圖如圖所示： (3)根據(jù)＝≈0.32， 而＝≈0.07， 可知，使用電流表外接法測量相對準確，即S2處于位置b， 根據(jù)歐姆定律，則有：Rx＝ Ω≈2.9 Ω 2.某物理興趣小組在家中進行探究實驗，他們找到了一個阻值為800 Ω的金屬絲繞成的繞圈(金屬絲外表面涂有絕緣層)，金屬絲電阻率ρ＝1.57×10－8 Ω·m.該興趣小組試圖測量該金屬絲的直徑，但家中沒有游標卡尺或螺旋測微器，只有多用電表、米尺、剪刀、鉛筆等生活工具.他們想到了如下方法： 第一種方法： (1)

40、如圖2所示，取一金屬絲緊密的纏繞在鉛筆上，共計32匝，用米尺測量其間距為________ cm，則金屬絲的直徑為________ mm(第二個空保留兩位有效數(shù)字). 圖2 第二種方法： (2)剪一段長為12.5 m的金屬絲，用多用電表測量其阻值為1.0 Ω，計算可得金屬絲的直徑為________ mm(保留兩位有效數(shù)字). (3)第二種方法中，用多用電表測量阻值時誤差較大，于是他們將這段長為12.5 m的金屬絲帶回實驗室，設計了如圖3所示的電路測量其準確阻值. 圖3 主要實驗器材如下： A.靈敏電流計(內(nèi)阻為0.3 Ω) B.滑動變阻器(阻值約幾歐) C.滑動變阻器(

41、阻值約幾千歐) D.R2代表12.5 m的金屬絲 E.干電池一節(jié) F.開關 簡要實驗步驟如下： ①閉合S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使靈敏電流計滿偏； ②閉合S2，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針偏角為滿偏時的四分之三. 滑動變阻器應選________，R2的阻值為________ Ω，R2的測量結果比實際值________(選填“偏大”“偏小”或“相等”). 答案　(1)1.69　0.53 (2)0.50 (3)C　0.90　偏大 3.如圖4甲所示的金屬工件，橫截面外方內(nèi)圓，外邊長約為1 cm、內(nèi)徑約為0.5 cm、長度約為40 cm. (1)某同學用游標卡尺測出橫截面外邊長如圖乙所示

42、，其讀數(shù)a＝__________cm. (2)應選用________來測量工件內(nèi)徑d，選用________來測量工件長度L.(選填“毫米刻度尺”、“游標卡尺”或“螺旋測微器”) (3)為了測出該金屬工件的電阻率，該同學設計了如圖丙所示的電路，請按設計的電路完成實物圖丁的連線. (4)實驗測得工件兩端電壓為U，通過的電流為I，寫出該金屬電阻率的表達式ρ＝________.(用a、d、L、U、I等字母表示) 圖4 答案　(1)1.02　(2)游標卡尺　毫米刻度尺　(3)連線圖見解析　(4) 解析　(1)游標卡尺讀數(shù)a＝1 cm＋0.1 mm×2＝1.02 cm (2)應選用游

43、標卡尺來測量工件內(nèi)徑d，選用毫米刻度尺來測量工件長度L. (3)連線圖如圖所示. (4)因為R＝＝ρ＝ρ，解得ρ＝. 4.在把電流表改裝為電壓表的實驗中，需要測定電流表的內(nèi)阻.現(xiàn)利用“半偏法”測量，備用的器材有： A.電流表(量程200 μA，內(nèi)阻約幾百歐) B.標準電壓表(量程3 V) C.電阻箱(阻值范圍0～99 999.9 Ω) D.電阻箱(阻值范圍0～9 999.9 Ω) E.電源(電動勢6 V，有內(nèi)阻) F.電源(電動勢1.5 V，有內(nèi)阻) G.開關和導線若干 (1)如果采用如圖5所示電路較精確的測定電流表的內(nèi)阻，從以上備用的器材中選擇：R1用_______

44、_，電源用________.(用器材前的字母代號填寫) 圖5 (2)實驗時有以下步驟： A.合上開關S2，調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半 B.合上開關S1，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度 C.觀察R1的阻值是否最大，如果不是，將R1的阻值調(diào)至最大 D.記下R2的阻值 合理的操作順序為________(填字母代號). (3)如果在步驟D中所得R2的阻值為800 Ω，則電流表的內(nèi)阻Rg的測量值為________ Ω，該測量值________(填“大于”“等于”或“小于”)真實值. (4)如果要將上述電流表改裝成量程為3 V的電壓表，則需跟電流表___

45、_____聯(lián)一個阻值為________ kΩ的電阻R0. (5)用如圖6所示器材，對改裝后的電壓表跟標準電壓表進行核對，要求對0～3 V的所有刻度都能在實驗中進行核對.請補充完整實驗電路. 圖6 答案　(1)C　E　(2)CBAD　(3)800　小于　(4)串　14.2　(5)如圖所示 5.某學習小組研究一個標有“3.6 V 1.8 W”的小電珠的伏安特性曲線，可供選用的器材如下： ①電流表A，量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω； ②電壓表V，量程0～15 V，內(nèi)阻約為15 kΩ； ③滑動變阻器R，阻值范圍0～10 Ω； ④學生電源E，電動勢為4 V，內(nèi)阻不計；

46、 ⑤開關S及導線若干. 圖7 (1)該學習小組中的某同學設計了如圖7甲所示的電路進行測量，請按照圖甲所示的實物圖幫該同學將圖乙中的電路圖補充完整. (2)該同學在實驗中發(fā)現(xiàn)，由于電壓表的量程較大而造成讀數(shù)誤差很大，因而影響了測量結果.于是又從實驗室找來一只量程為Ig＝100 μA、內(nèi)阻Rg＝1 000 Ω的靈敏電流計，想把該靈敏電流計改裝成量程為5 V的電壓表，則需串聯(lián)一個阻值為________ Ω的電阻. (3)該同學用改裝后的電壓表進行實驗，得到電流表讀數(shù)I1和靈敏電流計讀數(shù)I2如下表所示.請在圖丙中的坐標紙上畫出I1－I2圖線. I1(A) 0 0.19

47、0.30 0.37 0.43 0.46 0.48 0.49 I2(μA) 0 10 20 30 40 50 60 70 (4)若將該小電珠接在如圖丁所示的電路中，則該小電珠消耗的電功率約為________ W.(已知電源的電動勢為E＝3.0 V，內(nèi)阻r＝1.5 Ω，定值電阻R0＝4.5 Ω，結果保留兩位有效數(shù)字.提示：可作出該小電珠在此電路中的I－U圖象幫助求解.) 答案　(1)如圖所示 (2)49 000 (3)如圖所示 (4)0.35 解析　(4)將定值電阻R0看做該電源的內(nèi)阻，則內(nèi)阻r′＝6 Ω，由此可得路端電壓U＝E－Ir′，在I1－

48、I2圖線所在坐標紙上作出該I－U圖象如圖所示，可知其交點坐標表示的電流約為0.32 A，電壓約為1.1 V，所以該燈泡消耗的功率約為P＝0.32×1.1 W≈0.35 W. 6.某同學設計了一個如圖8甲所示的實驗電路，用以測定電源的電動勢和內(nèi)阻，使用的實驗器材為：待測一節(jié)干電池、電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻小于1 Ω)、電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻不知)、電阻箱(0～99.99 Ω)、滑動變阻器(0～10 Ω)、單刀雙擲開關、單刀單擲開關各一個及導線若干.考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略. 圖8 (1)該同學按圖甲連線，閉合開關K，將開關S與C接通，

49、通過調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱，讀取電流表A的示數(shù)為0.20 A、電流表A1的示數(shù)為0.60 A、電阻箱(如圖乙)的示數(shù)為________ Ω，則電流表A的內(nèi)阻為________ Ω. (2)利用圖甲所示電路測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗步驟： ①請同學們按圖甲所示電路在圖丙中的實物上完成實驗所需的線路連接； ②斷開開關K，調(diào)節(jié)電阻箱R，將開關S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)； ③重復實驗步驟②進行多次測量. (3)圖丁是由實驗數(shù)據(jù)繪出的－R圖象，由此求出干電池的電動勢E＝________ V、內(nèi)阻r＝________ Ω.(計算結果保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)0.10　0.20

50、 (2)如圖所示 (3)1.5　0.25 解析　(1)電阻箱的讀數(shù)為0.10 Ω；根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可知，流過電阻箱的電流I＝0.60 A－0.20 A＝0.40 A； 電壓U＝0.10×0.40 V＝0.040 V，則電流表內(nèi)阻RA＝ Ω＝0.20 Ω (2)根據(jù)原理圖可得出對應的實物圖，連線如圖所示； (3)將電流表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，I＝，變形可得：＝＋，根據(jù)圖象可知，＝ V－1＝0.675 V－1，解得E≈1.5 V；＝0.3 A－1，解得r′＝0.45 Ω；則可知，電源內(nèi)阻r＝0.45 Ω－0.20 Ω＝0.25 Ω. 7.(2016

51、·全國丙卷·22)某同學用圖9中所給器材進行與安培力有關的實驗.兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導軌的正上方，S極位于兩導軌的正下方，一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直. 圖9 (1)在圖中畫出連線，完成實驗電路.要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動. (2)為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度，有人提出以下建議： A.適當增加兩導軌間的距離 B.換一根更長的金屬棒 C.適當增大金屬棒中的電流 其中正確的是________(填入正確選項前的標號). 答案　(1)見解析圖　(2)AC 解析　(1)實物連線如圖所示. (2)根據(jù)公式F＝BIL可得，適當增加導軌間的距離或者增大電流，可增大金屬棒受到的安培力，根據(jù)動能定理得，F(xiàn)s－μmgs＝mv2，則金屬棒離開導軌時的動能變大，即離開導軌時的速度變大，A、C正確；若換用一根更長的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長度即導軌間的距離不變，安培力F不變，棒的質量變大，速度v＝變小，B錯誤.