2016版卓越學案高考物理通用版二輪復習第一部分考前方略專題十三電學實驗

熱點一

儀器的讀數(shù)與使用某學生實驗小組利用圖甲所示電路，測量多用內(nèi)電池的電動勢和電阻“×1

k”擋電路的總電阻．使用的器材有：多用

；電壓表：量程5

V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5

kΩ；導線若干．回答下列問題：(1)將多用 擋位調(diào)到電阻“×1

k”擋，再將紅表筆和黑表筆

短接

，調(diào)零點．(2)將圖甲中多用

的紅表筆和

(選填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端．1(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用乙所示，這時電壓表的示數(shù)如圖丙所示．多用的示數(shù)如圖和電壓表的讀數(shù)分別為

kΩ和

V.15.0

3.60(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時多用 和電壓表的讀數(shù)分別為

12.0

kΩ和

4.00

V．從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為

kΩ.(5)多用

電阻擋電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示．根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用內(nèi)電池的電動勢為

9.00

V，電阻“×1

k”擋 電路的總電阻為

kΩ.12.015.0[關(guān)鍵點撥]多用 歐姆調(diào)零時，應將 表筆

．電流從

流出

，應與電壓表的

極相連接．當滑動變阻器阻值為零時，

多用

測量的阻值為

．多用 測電阻的原理是

．[解析](1)歐姆表調(diào)零：將紅表筆和黑表筆短接，使指針指電阻0

刻度．多用歐姆擋測電壓表的內(nèi)阻應使電流從電壓表的

“＋”接線柱流入、“－”接線柱流出，而黑表筆連接多用電表內(nèi)電池的正極，所以多用的紅表筆和“－”端相連，黑表筆連接“＋”端．多用和電壓表的讀數(shù)分別為15.0

kΩ和3.60

V.由圖甲可知多用歐姆“×1

k”擋直接測量電壓表的內(nèi)阻RV，所以RV＝12.0

kΩ.(5)設多用 內(nèi)電池的電動勢為

E，多用 電阻“×1

k”擋 電路的總電阻為

Rg，依題給條件由歐姆定律得：3.60

4.00E＝

RV

(15.0

kΩ＋Rg)，E＝

RV

(12.0

kΩ＋Rg)，又

RV＝12.0

kΩ， ：E＝9.00

V，Rg＝15.0kΩ.總結(jié)提升多用

測電阻的步驟和注意事項(1)使用步驟①選倍率，一般要選擇比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級的倍率，如估計值為

200

Ω就應該選×10

的倍率；②進行歐姆調(diào)零；③將

表筆接被測電阻兩端進

量；④將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值；⑤測量結(jié)束后，將選擇開關(guān)扳到OFF

或交流電壓最高擋.(2)注意事項①改換倍率必須重新進行歐姆調(diào)零；②通過選擇合適倍率，指針指在刻度盤中間附近，誤差較?。虎蹨y量電阻時，手不可接觸表筆的金屬桿部分；④被測元件與電源斷開.熱點二

以測電阻為的電學實驗(2015·濰坊二模)某同學在“測定金屬的電阻率”的實驗中：(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖甲所示，則該金屬絲的直徑為

mm.0.520(0.518～0.522均正確)(2)

先用多用

粗測其電阻

Rx.

將選擇開關(guān)調(diào)到歐姆擋提供了以下各種器材:(3)現(xiàn)要進一步精確測量Rx

的阻值,直流電源

E(電動勢

4

V，內(nèi)阻不計)；電流表

A1(量程

30

mA，內(nèi)阻約

1 Ω)；電流表

A2(量程

500

μA，內(nèi)阻為

1

000

Ω)；滑動變阻器

R1(最大阻值為

10

Ω)；定值電阻

R2＝5000

Ω；定值電阻

R3＝500

Ω；開關(guān)S

及導線若干．“×100”擋位并調(diào)零，測量時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，這時他應該將選擇開關(guān)換成歐姆擋的“

×10

”擋位(選填“×10”或“×1k”)，重新歐姆調(diào)零，再次測量金屬絲的阻值，其表盤及指針所指位置如圖乙所示，則此段金屬絲的電阻為

120

Ω.為了測定金屬絲上的電壓，可以將電流表(選填“A1”或“A2”)串聯(lián)定值電阻

(選填“R2”或“R3”)，將其改裝成一個量程為3.0V

的電壓表．如圖丙所示，該同學設計了測量電阻Rx

的a、b

兩種方案，其中用到了改裝后的電壓表和另一個電流表，則應選電路圖

(選填“a”或“b”)．A2R2a[關(guān)鍵點撥]多用 指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明被測電阻阻值

，應該

．將電流表與一定值電阻串聯(lián)改裝成一個量程為3.0

V

的電壓表是利用了電阻的

．電流表采用內(nèi)接法還是外接法？[解析]

(1)由螺旋測微器的讀數(shù)方法可得金屬絲的直徑為

d＝0.5

mm＋2.0×0.01

mm＝0.520

mm.選擇開關(guān)調(diào)到歐姆擋“×100”擋位測量時指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明被測電阻阻值較小，這時應該選歐姆擋的小倍率，故將選擇開關(guān)換成歐姆擋的“×10”擋位，此時歐姆表的讀數(shù)為

120

Ω.由于電流表A1

的內(nèi)阻未知，而電流表A2

的內(nèi)阻為定值，故可將電流表A2

與一定值電阻串聯(lián)改裝成一個量程為3.0

V

的電IA2500×10－6U

3.0

壓表，由串聯(lián)電路的特點可得

R＝

－R

＝

Ω－1000

Ω＝5000

Ω，故串聯(lián)定值電阻應選R2；由于改裝的電壓表內(nèi)阻已知，利用a方案測量電阻Rx，既可以準確測出Rx

兩端的電壓，又可以由

Ix＝IA－IV

準確計算出通過Rx

的電流；而方案b

只能準確測出通過Rx

的電流，而不能準確測出Rx

兩端的電壓，故電路圖應選a.方法技巧器材選擇的三個主要原則：安全性(量程不能太小)、準確性

(量程不能太大)、方便性(滑動變阻器要方便調(diào)節(jié))．選擇電流表內(nèi)外接法的口訣：“好表要內(nèi)接”(因為：越接近理想電流表，其分壓的影響越小)或“內(nèi)大外小”(內(nèi)接法測大電阻，外接法測小電阻)；選擇滑動變阻器接法口訣：“以小控大用分壓”(變阻器阻值小于待測電阻)．有時可反常規(guī)使用：已知內(nèi)阻的電壓表可當電流表使用，已知內(nèi)阻的電流表可當電壓表使用．定值電阻的常見用途：保護電路、與電流表串聯(lián)改裝為電壓表、與電流表并聯(lián)擴程．熱點三

以測電動勢和內(nèi)阻為的電學實驗(2015·高考

卷)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．可選用的實驗器材有：電流表A1(量程0～30mA)；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.設計如圖甲所示的電路圖，正確連接電路．甲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．乙Ⅲ.斷開開關(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)電流表應選用

，滑動變阻器應選用

．(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 為理想 ，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

不同

．(選填“相同”或“不同”)A2

R2I0(2)由圖乙的圖線，得電源內(nèi)阻

r＝

25

Ω.

U0－r相同[關(guān)鍵點撥]根據(jù)題給條件，電路總電阻可能的最小值約為

Ω.選用滑動變阻器

可使電流的變化范圍大些．電源的內(nèi)阻等于

U－I

圖象

的絕對值．改接后，等效電源內(nèi)阻

r′＝

．新

U－I圖象的斜率的絕對值為

．[解析]

(1)由題給

U－I

圖線可知電流表量程應為

0～100mA，故選

A2.路端電壓大于

5.5

V，而電源電動勢

E＝6

V，故

R

外ΔU?r，則滑動變阻器選R2.(2)由題圖得：r＝

ΔI

＝25

Ω.(3)Rx＋rI＝

，xU0

U0I0

0R

＝

－r.(4)電流I＝

E

R＋r＋Rxx，r＋R

一定，R

從300Ω變到某同一阻值，電流變化范圍相同．Rx

接AB

間時，U＝x

xR＋Rx＋r

R＋Rx＋r

E

E

(R＋R

)，R

接

BC

間時，U′＝

R，故兩種情況下電壓變化不同．方法技巧測量電源的電動勢和內(nèi)阻的常用方法三種常用實驗方法和原理：伏安法E＝U＋Ir、伏阻法E＝U(1＋r/R)、安阻法E＝I(R＋r)．兩種數(shù)據(jù)處理方法：聯(lián)立方程求解法和圖象處理法，對伏安法利用電源的U－I

圖象求電動勢和內(nèi)阻；對伏阻法和安阻法需對閉合電路歐姆定律方程E＝U(1＋r/R)和E＝I(R＋r)適當變形作線性處理，并利用直線方程的截距和斜率求電動勢或內(nèi)阻等物理量．熱點四

電學創(chuàng)新實驗(2015·河北省石家莊第二次質(zhì)檢)為了測量某電池的電動勢E(約為3

V)和內(nèi)阻r，選用的器材如下：電流表

G1(量程為

2mA，內(nèi)電阻為

100

Ω)電流表

G2(量程為

1mA，內(nèi)電阻為

200

Ω)電阻箱

R1(0～99.99

Ω)電阻箱

R2(0～9

999

Ω)滑動變阻器

R3(0～1

000

Ω，允許最大電流

1

A)F．待測電池G．開關(guān)一個、導線若干(1)某同學利用上述器材，采用圖甲的電路測量該電池的電動勢和內(nèi)阻，請按照圖甲將圖乙所示的實物圖連線．[答案]

(1)圖甲中利用電阻箱R1，將電流表G1

改裝成了量程為0.5

A的電流表，利用電阻箱R2

將電流表G2

改裝成了量程為3

V

的電壓表，則電阻箱R1

的阻值調(diào)到

0.4

Ω.以

G2

示數(shù)

I2

為縱坐標，G1

示數(shù)

I1

為橫坐標，作出