專題17電學(xué)實(shí)驗(yàn)

專題17電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)梳理考點(diǎn)一電學(xué)儀器的使用1．電流表和電壓表量程精確度讀數(shù)規(guī)則電流表0～3A0.1A與刻度尺一樣，采用eq\f(1,10)估讀，讀數(shù)規(guī)則較簡(jiǎn)單，只需要精確值后加一估讀數(shù)即可電壓表0～3V0.1V電流表0～0.6A0.02A估讀位與最小刻度在同一位，采用eq\f(1,2)估讀電壓表0～15V0.5V估讀位與最小刻度在同一位，采用eq\f(1,5)估讀2.多用電表(1)電流的流向電流從多用電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，即“紅進(jìn)、黑出”．(2)“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”“機(jī)械零點(diǎn)”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點(diǎn)”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕．(3)歐姆表使用注意事項(xiàng)①選擋接著調(diào)零；②換擋重新調(diào)零；③待測(cè)電阻與電路、電斷開；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(guān)要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋．例一.(2021福建模擬)某實(shí)驗(yàn)小組使用多用電表和螺旋測(cè)微器測(cè)量一長(zhǎng)度為電阻絲的電阻率,該電阻絲的電阻值約為100~200Ω,材料未知。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:圖(a)圖(b)(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量該電阻絲的直徑,示數(shù)如圖(a)所示。該電阻絲的直徑為mm。

(2)對(duì)多用電表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。(3)將多用電表的選擇開關(guān)旋至倍率的電阻擋(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。

(4)將黑、紅表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻擋零刻度線。(5)將黑、紅表筆并接在待測(cè)電阻絲兩端,多用電表的示數(shù)如圖(b)所示。該電阻絲的電阻值為Ω。

(6)測(cè)量完成之后,將表筆從插孔拔出,并將選擇開關(guān)旋到“OFF”位置。(7)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的該電阻絲電阻率為Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

答案(3)×10(5)160(7)3.14×104【解析】：(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)1mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×41.4＝14mm，所以最終讀數(shù)為1mm＋14mm＝mm，由于需要估讀，因此在范圍～mm內(nèi)均正確；(3)因?yàn)榇郎y(cè)電阻電阻值約為100~200Ω，且歐姆檔讀數(shù)在中值附近精確度較高，故將多用電表的選擇開關(guān)旋至×10倍率的電阻擋；讀數(shù)為16×10Ω=160Ω。(7)由電阻定律,代入數(shù)據(jù)可得考點(diǎn)二電阻的測(cè)量1.控制電路的選擇：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻或要求電流從零開始調(diào)節(jié)時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大電阻和待測(cè)電阻接近時(shí)，選用限流式接法。2.測(cè)量電路的選擇：當(dāng)待測(cè)電阻滿足時(shí)，電流表應(yīng)用外接法；當(dāng)待測(cè)電阻滿足時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法。3.滑動(dòng)變阻器的選擇（1）當(dāng)采用分壓式接法時(shí)，一般應(yīng)選用最大阻值較小、而額定電流較大的滑動(dòng)變阻器。（2）當(dāng)采用限流式接法時(shí)，一般應(yīng)選用最大阻值比待測(cè)電阻稍大或差不多的滑動(dòng)變阻器。例一．（2021·山東卷）熱敏電阻是傳感器中經(jīng)常使用的元件，某學(xué)習(xí)小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律?？晒┻x擇的器材有：待測(cè)熱敏電阻（實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，阻值約幾百歐到幾千歐）；電E（電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻r約為）；電阻箱R（阻值范圍）；滑動(dòng)變阻器（最大阻值）；滑動(dòng)變阻器（最大阻值）；微安表（量程，內(nèi)阻等于）；開關(guān)兩個(gè)，溫控裝置一套，導(dǎo)線若干。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的測(cè)量電路，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按圖示連接電路；②閉合、，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，使微安表指針滿偏；③保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，使微安表指針半偏；④記錄此時(shí)的溫度和電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）為了更準(zhǔn)確地測(cè)量熱敏電阻的阻值，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用___________（填“”或“”）。（2）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖（不含溫控裝置）連接成完整電路__________。（3）某溫度下微安表半偏時(shí)，電阻箱的讀數(shù)為，該溫度下熱敏電阻的測(cè)量值為___________（結(jié)果保留到個(gè)位），該測(cè)量值___________（填“大于”或“小于”）真實(shí)值。（4）多次實(shí)驗(yàn)后，學(xué)習(xí)小組繪制了如圖乙所示的圖像。由圖像可知。該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸___________（填“增大”或“減小”）?！敬鸢浮竣泞埔娊馕觫?500大于⑷減小【解析】（1）[1]用半偏法測(cè)量熱敏電阻的阻值，盡可能讓該電路的電壓在S2閉合前、后保持不變，由于該支路與滑動(dòng)變阻器左側(cè)部分電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的阻值越小，S2閉合前、后并聯(lián)部分電阻變化越小，從而并聯(lián)部分的電壓值變化越小，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1。（2）[2]電路連接圖如圖所示（3）[3]微安表半偏時(shí)，該支路的總電阻為原來(lái)的2倍，即：可得：[4]當(dāng)斷開S2，微安表半偏時(shí)，由于該支路的電阻增加，電壓略有升高，根據(jù)歐姆定律，總電阻比原來(lái)2倍略大，也就是電阻箱的阻值略大于熱敏電阻與微安表的總電阻，而我們用電阻箱的阻值等于熱敏電阻與微安表的總電阻來(lái)計(jì)算，因此熱敏電阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏大。（4）[5]由于是圖像，當(dāng)溫度T升高時(shí)，減小，從圖中可以看出減小，從而減小，因此熱敏電阻隨溫度的升高逐漸減小?？键c(diǎn)三電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量1．測(cè)電電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的常用方法伏安法伏阻法安阻法實(shí)驗(yàn)原理E＝U＋I(xiàn)rE＝U＋eq\f(U,R)rE＝IR＋I(xiàn)r實(shí)驗(yàn)電路數(shù)據(jù)處理計(jì)算法由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋I(xiàn)1r,E＝U2＋I(xiàn)2r))解得E、r由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋\f(U1,R1)r,E＝U2＋\f(U2,R2)r))解得E、r由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝I1R1＋I(xiàn)1r,E＝I2R2＋I(xiàn)2r))解得E、r圖象法U＝－rI＋Eeq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)·R＋eq\f(r,E)誤差來(lái)電壓表的分流E測(cè)＜E真；r測(cè)＜r真電壓表的分流E測(cè)＜E真；r測(cè)＜r真電流表的分壓E測(cè)＝E真；r測(cè)＞r真2.對(duì)實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)說(shuō)明(1)任何一種實(shí)驗(yàn)方法，一定要緊扣閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r，其中最關(guān)鍵的是看電路中如何測(cè)量出路端電壓U和電路中的總電流I。(2)“化曲為直”思想的應(yīng)用。利用圖象得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是常見的方法，當(dāng)圖線不為直線時(shí)，往往要變換坐標(biāo)軸表示的物理量，使圖線為直線。以安阻法為例，可作eq\f(1,I)-R圖象；以伏阻法為例，可作eq\f(1,U)-eq\f(1,R)圖象，也可作U-eq\f(U,R)圖象等，目的是使圖象是直線。故這類問(wèn)題重點(diǎn)關(guān)注圖象的斜率、截距的物理意義。例一（2021·浙江卷）在“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，（1）用如圖所示的電路圖測(cè)量，得到的一條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合線如圖所示，則該電池的電動(dòng)勢(shì)E=______V（保留3位有效數(shù)字）；內(nèi)阻r=______（保留2位有效數(shù)字）；（2）現(xiàn)有如圖所示的實(shí)驗(yàn)器材，照片中電阻箱阻值可調(diào)范圍為0～9999Ω，滑動(dòng)變阻器阻值變化范圍為0～10Ω，電流表G的量程為0～3mA、內(nèi)阻為200Ω，電壓表的量程有0～3V和0～15V。請(qǐng)?jiān)趫D3中選擇合適的器材，在答題紙相應(yīng)方框中畫出兩種測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖。______【答案】（均可）（均可）（2）[3]見解析【解析】(1)[1]根據(jù)閉合電路歐姆定律可得將題干中得圖線延長(zhǎng)與橫縱軸分別相交，如圖可知圖像與縱軸交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)，即：[2]圖像斜率的絕對(duì)值為電內(nèi)阻，即：（2）[3]電流表量程太小，使用電阻箱和電壓表代替電流表進(jìn)行測(cè)量，電路圖如圖根據(jù)閉合電路歐姆定律：變形得：繪制圖像，可知圖像斜率為，與縱軸截距為，從而求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；也可以通過(guò)電阻箱改裝電流表，擴(kuò)大電流表得量程，實(shí)現(xiàn)電流得測(cè)量，電路圖如圖I為改變量程之后的電流表示數(shù)，根據(jù)閉合電路歐姆定律：可以繪制圖像求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。例二．（2021·全國(guó)卷）一實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示的電路測(cè)量一電池的電動(dòng)勢(shì)E（約）和內(nèi)阻r（小于）。圖中電壓表量程為，內(nèi)阻：定值電阻；電阻箱R，最大阻值為；S為開關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空：（1）為保護(hù)電壓表，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選___________（填“5.0”或“15.0”）；（2）閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；（3）根據(jù)圖（a）所示電路，用R、、、E和r表示，得___________；（4）利用測(cè)量數(shù)據(jù)，做圖線，如圖（b）所示：（5）通過(guò)圖（b）可得___________V（保留2位小數(shù)），___________（保留1位小數(shù)）；（6）若將圖（a）中的電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電電動(dòng)勢(shì)為，由此產(chǎn)生的誤差為___________%?！敬鸢浮竣?5.0⑶⑸1.551.0⑹5【解析】（1）[1]為了避免電壓表被燒壞，接通電路時(shí)電壓表兩端的電壓不能比電表滿偏電壓大，則由并聯(lián)電路分壓可得：代入數(shù)據(jù)解得：，因此選。（3）[2]由閉合回路的歐姆定律可得：化簡(jiǎn)可得：（5）[3][4]由上面公式可得：，由圖象計(jì)算可得：，代入可得：，（6）[5]如果電壓表為理想電壓表，則可有：則此時(shí)：因此誤差為：考點(diǎn)四電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)高考試題中出現(xiàn)的電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，大都是在教材常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行重組、包裝、拓展、創(chuàng)新，它們于教材，但高于教材，解決這類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)實(shí)驗(yàn)儀器的選取，電流表內(nèi)、外接法的判斷，滑動(dòng)變阻器的分壓電路與限流電路的分析。(2)在解決設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意條件的充分利用，如對(duì)于給定確切阻值的電壓表和電流表，電壓表可當(dāng)作電流表使用，電流表也可當(dāng)作電壓表使用。(3)對(duì)一些特殊電阻的測(cè)量，如電流表或電壓表內(nèi)阻的測(cè)量，電路設(shè)計(jì)有其特殊性，即首先要注意到其自身量程對(duì)電路的影響，其次要充分利用其“自報(bào)電流”或“自報(bào)電壓”的功能。例一．（2021·浙江卷）小李在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量一電阻Rx的阻值。（1）因電表內(nèi)阻未知，用如圖1所示的電路來(lái)判定電流表該內(nèi)接還是外接。正確連線后，合上開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關(guān)K擲到1，電壓表的讀數(shù)，電流表的示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)___________A；將K擲到2，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為，。由此可知應(yīng)采用電流表___________（填“內(nèi)”或“外”）接法。（2）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小李進(jìn)一步嘗試用其它方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①器材間連線如圖3所示，請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出對(duì)應(yīng)的電路圖___________；②先將單刀雙擲開關(guān)擲到左邊，記錄電流表讀數(shù)，再將單刀雙擲開關(guān)挪到右邊，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的讀數(shù)與前一次盡量相同，電阻箱的示數(shù)如圖3所示。則待測(cè)電阻___________。此方法___________（填“有”或“無(wú)”）明顯的實(shí)驗(yàn)誤差，其理由是___________?！敬鸢浮竣?.34外⑵①見解析②5有電阻箱的最小分度與待測(cè)電阻比較接近（或其它合理解釋）【解析】（1）[1]由電流表的表盤可知電流大小為[2]電壓表的百分比變化為⑩電流表的百分比變化為⑩因此可知電壓表的示數(shù)變化更明顯，說(shuō)明電流表的分壓更嚴(yán)重，因此不能讓電流表分壓，采用外接法（2）①[3]電路圖如圖②[4]兩次實(shí)驗(yàn)中電路電流相同，因此可有⑩可得⑩讀數(shù)可得⑩[5][6]電阻箱的最小分度和待測(cè)阻值阻值接近，這樣測(cè)得的阻值不夠精確，如待測(cè)電阻阻值為，則實(shí)驗(yàn)只能測(cè)得其為，誤差較大。例二．（2021·廣東卷）某小組研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要已選用了規(guī)格和量程合適的器材。（1）先用多用電表預(yù)判熱敏電阻阻值隨溫度的變化趨勢(shì)。選擇適當(dāng)倍率的歐姆擋，將兩表筆______，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向右邊“”處。測(cè)量時(shí)觀察到熱敏電阻溫度越高，相同倍率下多用電表指針向右偏轉(zhuǎn)角度越大，由此可判斷熱敏電阻阻值隨溫度的升高而__________。（2）再按圖連接好電路進(jìn)行測(cè)量。①閉合開關(guān)S前，將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到_______端（選填“a”或“b”）。將溫控室的溫度設(shè)置為T，電阻箱調(diào)為某一阻值。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到某一位置。記錄此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)、T和。斷開開關(guān)S。再將電壓表與熱敏電阻C端間的導(dǎo)線改接到D端，閉合開關(guān)S。反復(fù)調(diào)節(jié)和，使電壓表和電流表的示數(shù)與上述記錄的示數(shù)相同。記錄此時(shí)電阻箱的阻值。斷開開關(guān)S。②實(shí)驗(yàn)中記錄的阻值_____（選填“大于”、“小于”或“等于”）。此時(shí)熱敏電阻阻值_____?！敬鸢浮慷探訙p小b大于【解析】（1）[1][2]選擇倍率適當(dāng)?shù)臍W姆檔，將兩表筆短接；歐姆表指針向右偏轉(zhuǎn)角度越大，則阻值越小，可判斷熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。（2）①[3]閉合開關(guān)S前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器R1的阻值調(diào)到最大，即將滑片滑到b端；②[4][5]因兩次電壓表和電流表的示數(shù)相同，因?yàn)椋杭矗嚎芍猂01大于R02。能力訓(xùn)練1、（2021·北京二模）如圖所示為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)易多用電表的電路圖，已知?dú)W姆擋的倍率為“×100”，所用的器材如下：A.干電池（電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為）B.電流表A（滿偏電流為200μA，內(nèi)阻為500Ω）C.定值電阻R1（阻值為）D.定值電阻R2（阻值為125Ω）E.滑動(dòng)變阻器R3（最大阻值2kΩ）F.開關(guān)一個(gè)，紅、黑表筆各一支，導(dǎo)線若干根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）若測(cè)量電流，開關(guān)S應(yīng)與______（填“1”、“2”或“3”）相接，量程為0~__________mA。（2）歐姆擋刻度盤的中央刻度值為“___________________”（3）歐姆擋的刻度值是按電池電動(dòng)勢(shì)為刻制的，當(dāng)電池的電動(dòng)勢(shì)下降到、內(nèi)阻增大到5Ω時(shí)，歐姆調(diào)零后，若指針指向刻度盤上的“12”，則這個(gè)電阻的真實(shí)值是________________Ω?！敬鸢浮浚?1).1(2).1(3).15(4).1120Ω【解析】：（1）[1]由圖示電路圖可知，開關(guān)接1時(shí)電流表G與電阻并聯(lián)，是測(cè)量電流。[2]電流表的量程為：（2）[3]由閉合電路歐姆定律：滿偏時(shí)根據(jù)：半偏時(shí)：則：歐姆擋的倍率為“×100”，則歐姆擋刻度盤的中央刻度值為：15（3）[4]由閉合電路歐姆定律：電動(dòng)勢(shì)為，歐姆表內(nèi)部的中性電阻電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?，調(diào)零后，歐姆表內(nèi)部的中性電阻：指針指向刻度盤上的“12”，電阻值為，則有：解得：2、（2021·河南省洛陽(yáng)市高三下學(xué)5月三模）在練習(xí)使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量一枚1元硬幣的直徑和厚度，如圖a所示。（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑，如圖b所示，直徑是__________mm；（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其厚度，如圖c所示，厚度是_________mm?！敬鸢浮俊窘馕觥浚海?）[1]用游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑是；（2）[2]用螺旋測(cè)微器測(cè)量其厚度是。3.(2021湖北新高考適應(yīng)卷)某物理學(xué)習(xí)小組做測(cè)定某金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)。(1)已知金屬絲長(zhǎng)度為L(zhǎng),利用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑d,如圖甲所示,則d=mm。

(2)學(xué)習(xí)小組的A同學(xué)先用多用電表測(cè)得該金屬絲的電阻大約為50Ω,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材。電E:電動(dòng)勢(shì)約為5.0V,內(nèi)阻可忽略不計(jì)電壓表V1:量程為0~5V,內(nèi)阻r1約為10kΩ電壓表V2:量程為0~3V,內(nèi)阻r2=1000Ω電流表A:量程為0~0.6A,內(nèi)阻r3約為1Ω定值電阻R0:阻值為25Ω滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值為500Ω滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值為10Ω開關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干。為了進(jìn)一步準(zhǔn)確測(cè)量金屬絲的電阻Rx,A同學(xué)選擇了電壓表V1、電流表A、滑動(dòng)變阻器R1、電、開關(guān)、導(dǎo)線若干,連接成如圖乙所示的電路。根據(jù)伏安法測(cè)電阻的知識(shí)分析一下,A同學(xué)應(yīng)該將電壓表右側(cè)接線端P接點(diǎn)(填“a”或“b”),從系統(tǒng)誤差角度分析,Rx的測(cè)量值Rx測(cè)與其真實(shí)值Rx真比較,Rx測(cè)(填“>”“=”或“<”)Rx真。

(3)B同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表量程太大,實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)誤差會(huì)比較大,又重新選擇了實(shí)驗(yàn)器材,測(cè)量中要求兩只電表的讀數(shù)都不小于其量程的13,并能測(cè)量多組數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路。但發(fā)現(xiàn)電壓表V2的可用范圍較小,請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫出改進(jìn)后的測(cè)量金屬絲電阻Rx【答案】均可)(2分)(2)a(2分)<(2分)(3)如圖所示(2分)【解析】(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度為0.5mm,可動(dòng)刻度為5.5×0.01mm=0.055mm,所以最終讀數(shù)為0.5mm+0.055mm=0.555mm。(2)由于Rx?r1,電流表用外接法誤差較小,應(yīng)接a,由于電壓表分流導(dǎo)致流過(guò)金屬絲的電流小于電流表讀數(shù),故測(cè)量值偏小。(3)電壓表V2并聯(lián)在定值電阻兩端時(shí),當(dāng)U1=5V時(shí),U2≈53V≈1.67V,U1=3V時(shí),U2約為1V;電壓表V2并聯(lián)在金屬絲兩端時(shí),U1=4.5V時(shí),U2約為3V,U1=53V時(shí),U2約為1.1V,故電壓表V2并聯(lián)在金屬絲兩端時(shí),測(cè)量范圍大一些,此外,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,應(yīng)選擇阻值較小的R4、（2021·山東省濟(jì)南市高三下學(xué)期壓軸卷）小強(qiáng)同學(xué)網(wǎng)購(gòu)了一塊太陽(yáng)能電池板，查閱資料得知太陽(yáng)能電池板在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，而在沒(méi)有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件。（1）小強(qiáng)先根據(jù)測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究太陽(yáng)能電池板在沒(méi)有光照時(shí)的特性。所用的器材包括：太陽(yáng)能電池板、電E、電流表A、電壓表V、滑動(dòng)變阻器R、開關(guān)S及導(dǎo)線若干；為了達(dá)到上述目的，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖甲、乙中的圖______（填“甲”或“乙”）。（2）小強(qiáng)為了研究太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻跟光照強(qiáng)度的關(guān)系，選用的器材有電流表（200μA，500Ω）、電阻箱、開關(guān)、導(dǎo)線等。①實(shí)驗(yàn)器材如圖丙所示，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將電路補(bǔ)充完整；（）②以白熾燈為光，太陽(yáng)能電池板距離燈分別為40cm和60cm時(shí)進(jìn)行測(cè)量。并用圖像法研究太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、作圖如圖丁所示，“·”和“”分別表示太陽(yáng)能電池板距離燈40cm和60cm兩種光照條件下的數(shù)據(jù)點(diǎn)，請(qǐng)計(jì)算當(dāng)太陽(yáng)能電池板離燈40cm時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為_______V（保留兩位有效數(shù)字）；③通過(guò)圖像，可判斷光照強(qiáng)度對(duì)太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)的影響是________。【答案】(1).甲(2).見解析(3).0.82(4).光照強(qiáng)度越大，太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)也越大【解析】（1）[1]描繪電學(xué)器件的伏安特性曲線要求電表示數(shù)從零開始變化，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，故應(yīng)選擇甲實(shí)驗(yàn)電路圖。（2）①[2]實(shí)物圖如圖所示②[3]根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，由閉合電路歐姆定律得：變形為：根據(jù)關(guān)系式結(jié)合題圖丁可得斜率：解得：③[4]太陽(yáng)能電池板距離燈40cm和60cm的圖像中，40cm對(duì)應(yīng)的斜率比60cm對(duì)應(yīng)的斜率小，即40cm對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)比60cm對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)大，離太陽(yáng)能電池板越近光照強(qiáng)度越強(qiáng)，太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)也越大，即可得出光照強(qiáng)度越強(qiáng)，太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)也越大的結(jié)論。5、（2021·山東省煙臺(tái)市高三下學(xué)期適應(yīng)性練習(xí)）某實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)定一硅光電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材如下：待測(cè)硅光電池E（電動(dòng)勢(shì)約為，內(nèi)阻約為100Ω）；直流電流表A1（量程0~12mA，內(nèi)阻為50Ω）；直流電流表A2（量程0~24mA，內(nèi)阻為5Ω）；電壓表V1（量程0~3V，內(nèi)阻約為3kΩ）；電壓表V2（量程，內(nèi)阻約為）；滑動(dòng)變阻器R1（最大電阻200Ω，額定電流）；滑動(dòng)變阻器R2（最大電阻20Ω，額定電流1A）；開關(guān)S、導(dǎo)線若干。（1）為了完成上述實(shí)驗(yàn)，電流表應(yīng)選___________，電壓表選___________，滑動(dòng)變阻器選___________（選填所給器材符號(hào)）。（2）請(qǐng)?jiān)趫D甲虛線框中將實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整___________。（3）該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的U—I圖像。則該硅光電池的電動(dòng)勢(shì)為___________V，內(nèi)阻為___________Ω。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）（4）已知某非線性元件的伏安特性曲線如圖丙所示，將該元件與所測(cè)硅光電池組成閉合回路，則該電池的效率為___________%。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】(1).A1(2).V2(3).R1(4).見解析(5).1.20(6).100(7).25【解析】(1)[1]實(shí)驗(yàn)電路中短路電流約為：故電流表選A1。[2]待測(cè)硅光電池電動(dòng)勢(shì)約。故選電壓表V2。[3]該實(shí)驗(yàn)電路為限流式接法，為了保護(hù)電路，需要選用最大阻值較大的變阻器，故選R1。(2)[4]根據(jù)上面的分析，補(bǔ)充完整后電路如圖(3)[5]乙圖中，縱軸截距為該硅光電池的電動(dòng)勢(shì)，即：[6]圖線的斜率絕對(duì)值表示硅電池的內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和，即：整理，可得：(4)[7]乙圖和丙圖的兩段圖像放到一個(gè)圖中，找到交點(diǎn)為坐標(biāo)為，0.30V)則6、（2021·河北省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三下學(xué)期調(diào)研）指針式多用電表是實(shí)驗(yàn)室中常用的測(cè)量?jī)x器。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（1）使用多用電表粗測(cè)電阻時(shí)，將選擇開關(guān)撥至歐姆擋“”擋，經(jīng)正確操作后，指針指在圖甲中的位置，為了使多用電表測(cè)量的結(jié)果更準(zhǔn)確，該同學(xué)應(yīng)該選擇歐姆擋__________擋（選填“”或“”）；若經(jīng)過(guò)正確操作，將兩表筆接待測(cè)電阻兩端時(shí)，指針指在圖甲中的位置，則待測(cè)電阻約為_______。（2）圖乙是該多用電表歐姆擋內(nèi)部電路示意圖，選擇“”擋測(cè)量某二極管的阻值，指針指在圖甲中的位置，則與表筆相連的是二極管的____________（選填“正極”或“負(fù)極”）。（3）該歐姆表的刻度值是按電池電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為進(jìn)行標(biāo)度的，若該歐姆表中的表頭G滿偏電流為、內(nèi)阻為，變阻器的阻值范圍為，由于電池老化，當(dāng)電池電動(dòng)勢(shì)下降到、內(nèi)阻增大到時(shí)，歐姆表仍可調(diào)零，則調(diào)零后接入電路的電阻將變________選填“大”或“小”），若用重新調(diào)零后的此歐姆表測(cè)得某待測(cè)電阻阻值為，則這個(gè)待測(cè)電阻的真實(shí)阻值為______?！敬鸢浮?1).(2).20(3).正極(4).小(5).840【解析】(1)[1][2]選擇開關(guān)撥至歐姆擋“×10”擋，由圖甲位置所示可知，指針偏角很大，說(shuō)明電阻值偏小，這樣倍率檔選擇較大，則為了使多用電表測(cè)量的結(jié)果更準(zhǔn)確，該同學(xué)應(yīng)該選擇歐姆擋“×1”檔；待測(cè)電阻為：20×1Ω＝20Ω；(2)[3]該歐姆表的兩只表筆中，B表筆內(nèi)部接電的正極，在外部電路，電路從B表筆到二極管再到A表筆，指針指在圖甲中的c位置，電阻特別大，相當(dāng)于斷路，則二極管是反向接入電路，則B表筆接二極管負(fù)級(jí)，A表筆接二極管正級(jí)；(3)[4]電池電動(dòng)勢(shì)為、內(nèi)阻為1Ω時(shí)，調(diào)零電阻：電池的電動(dòng)勢(shì)下降到1.4V、內(nèi)阻增大到5Ω時(shí)調(diào)零電阻：則調(diào)零后R0接入電路的電阻將變??；[5]電動(dòng)勢(shì)為調(diào)零后，歐姆表內(nèi)部的中值電阻的：電動(dòng)勢(shì)變?yōu)檎{(diào)零后，歐姆表內(nèi)部的中值電阻：則：解得，對(duì)應(yīng)電阻：7、（2021·廣東省普寧二中適應(yīng)性考試）現(xiàn)要測(cè)量某一直流電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻及金屬絲的電阻率，實(shí)驗(yàn)提供的實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)直流電（電動(dòng)勢(shì)E約30V，內(nèi)阻r約）定值電阻R0；電流表A（量程，內(nèi)阻約）電壓表V（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）金屬絲R（帶有金屬夾和刻度尺）開關(guān)S及導(dǎo)線若干請(qǐng)按要求作答：（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路如圖所示，圖中用一處導(dǎo)線未連接，請(qǐng)圖中用筆畫線代替導(dǎo)線______；（2）閉合開關(guān)S，移動(dòng)金屬夾的位置，測(cè)得多組電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I，用描點(diǎn)法作出U—I圖像如圖所示，求出電電動(dòng)勢(shì)E=______V，內(nèi)阻r=______Ω（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）；（3）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑D時(shí)，示數(shù)如圖所示，則D=______mm；（4）現(xiàn)將電流表兩端用導(dǎo)線短路，移動(dòng)金屬夾的位置，測(cè)得多組電壓表示數(shù)Ux和金屬絲接入電路的長(zhǎng)度x的數(shù)據(jù)，用描點(diǎn)法作出圖像，如圖所示，可求出該金屬絲的電阻率為______Ω·m（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）?！敬鸢浮?1).見解析(2).2.50(3).0.50(4).2.000(5).6.28×106【解析】(1)[1]因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻很大，電流表內(nèi)阻較小與待測(cè)阻值接近，故采用外接法，實(shí)物圖如下(2)[2][3]根據(jù)：由圖示電UI圖象可知，電電動(dòng)勢(shì)為：E電內(nèi)阻：(3)[4]由圖所示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為：(4)[5]根據(jù)：，整理：所以圖像斜率：代入數(shù)據(jù)：Ω·m8、（2021·福建省南平市高三下學(xué)期第二次質(zhì)檢）某科學(xué)探究小組在參加廢水處理廠的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)后，準(zhǔn)備測(cè)定廢水的電阻率。該小組用透明塑料板自制了一個(gè)長(zhǎng)方體容器，在容器左、右內(nèi)側(cè)面緊貼金屬銅薄板（板的厚度和電阻的影響可忽略不計(jì)），銅薄板上端分別帶有接線柱M、N，在容器外側(cè)垂直底面粘一透明刻度尺，其0刻度與容器內(nèi)底面對(duì)齊，如圖。容器內(nèi)底面長(zhǎng)、寬分別為a、b。（1）廢水注滿容器后，將多用電表選擇開關(guān)撥到歐姆檔檔位，正確使用多用電表，測(cè)得廢水的電阻如圖所示，則廢水的電阻約為_________Ω。（2）為更精確地測(cè)量所取廢水的電阻率，該小組采用如下實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。A．直流電E（電動(dòng)勢(shì)E約，內(nèi)阻r0約）；B．電流表A1（量程0~3mA，內(nèi)阻r1=100Ω）；C．電流表A2（量程0~5mA，內(nèi)阻r2約40Ω）；D．電阻箱R1（）E．滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍0~50Ω，允許通過(guò)的最大電流）F．開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。請(qǐng)從下圖中選出最合理的實(shí)驗(yàn)電路圖______（3）根據(jù)合理的實(shí)驗(yàn)電路圖正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，調(diào)節(jié)電阻箱阻值使R1=900Ω，該實(shí)驗(yàn)小組完成以下操作步驟：①倒出適量廢水，測(cè)出并記錄廢水深度，然后閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2，分別記錄電流表A1的讀數(shù)和電流表A2的讀數(shù)；②斷開開關(guān)S，再倒出適量廢水，測(cè)出并記錄廢水深度，然后閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2，使電流表Al的讀數(shù)與步驟①中電流表A1的讀數(shù)相同，記錄電流表A2的讀數(shù)；③重復(fù)第②步操作多次，記錄每次測(cè)量中的廢水深度h和電流表A2的讀數(shù)I，并描點(diǎn)作出I—h圖像如圖所示。④圖中直線的縱截距為I0，斜率為k，則該容器內(nèi)廢水電阻率的表達(dá)式為_________。（用題中所給物理量的符號(hào)I0、k、a、b、r1、R1表示）【答案】(1).1600或1.6×103(2).C(3).【解析】：(1)[1]由圖可知讀數(shù)為：Rx=16.0×100Ω=1600Ω(2)[2]因?yàn)榇郎y(cè)電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的阻值，滑動(dòng)變阻器采用限流式起不到調(diào)節(jié)作用，故應(yīng)選用分壓電路；回路中的最大電流為：故電流表應(yīng)選C，因?yàn)闆](méi)有電壓表，所以用內(nèi)阻已知B與電阻箱改裝電壓表，電壓表內(nèi)阻已知，故采用外接法，故電路圖選C。(3)[3]根據(jù)圖示電路圖，由歐姆定律可知，廢水的電阻：:廢水電阻:整理得：由圖示Ih圖象可知，縱軸截距:I0=I1圖象的斜率:解得，廢水的電阻率：9.(2021湖南新高考適應(yīng)卷)太陽(yáng)能電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。一同學(xué)用圖(a)所示電路測(cè)量某單晶硅太陽(yáng)能電池的輸出電流I和輸出電壓U之間的關(guān)系,探究該電池的伏安特性。用一定強(qiáng)度的光照射太陽(yáng)能電池,閉合開關(guān)S。調(diào)節(jié)電阻箱,測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。圖(a)U/VI/mA(1)請(qǐng)?jiān)趫D(b)中補(bǔ)齊上表中后4組數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出該太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線;圖(b)(2)根據(jù)所作伏安特性曲線可知,電池電阻(填“是”或“不是”)常數(shù),短路電流為mA,電動(dòng)勢(shì)為V(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(3)根據(jù)所作伏安特性曲線,估算該太陽(yáng)能電池的最大輸出功率為mW(結(jié)果保留1位小數(shù))。

【答案】（1）如圖所示(2)不是【解析】：(1)如答案圖所示,根據(jù)題給數(shù)據(jù)描點(diǎn)畫圖,并用平滑曲線連接。(2)伏安特性曲線不是直線,故內(nèi)阻不是常數(shù),由答案圖可知,短路電流為7.0mA,電電動(dòng)勢(shì)為2.7V。(3)輸出功率P=UI,由答案圖可知I=6.6mA,U=2.2V時(shí)輸出功率P有最大值,P=UI≈14.5mW。10.(2021遼寧新高考適應(yīng)卷)某同學(xué)為定性探究光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度變化的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路。所用器材有:置于暗箱(圖中虛線區(qū)域)中的光敏電阻RG、小燈泡和刻度尺;阻值為R的定值電阻;理想電壓表;電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電;開關(guān)S;導(dǎo)線若干。圖(a)實(shí)驗(yàn)時(shí),先按圖(a)連接好電路,然后改變暗箱中光到光敏電阻的距離d,記錄電壓表的示數(shù)U,獲得多組數(shù)據(jù)如表?；卮鹣铝袉?wèn)題∶(1)光敏電阻阻值RG與電壓表示數(shù)U的關(guān)系式為RG=(用E、r、R、U表示);

(2)在圖(b)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給的第二組數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出Ud的非線性曲線;圖(b)(3)依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推斷:光敏電阻的阻值隨著光照強(qiáng)度的減小而(填“增大”或“減小”);

(4)該同學(xué)注意到智能有自動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕亮度的功能,光照強(qiáng)度大時(shí)屏幕變亮,反之變暗。他設(shè)想利用光敏電阻的特性,實(shí)現(xiàn)“有光照射光敏電阻時(shí),小燈泡變亮;反之變暗”的功能,設(shè)計(jì)了如圖(c)所示電路,則電路中(填“R1”或“R2”)為光敏電阻,另一個(gè)為定值電阻。

圖(c)【答案】(1)ERURr(2)如圖所示(3)增大(4)R【解析】(1)由閉合電路歐姆定律得E=U+UR(RG+r),解得RG=ER(2)補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn),利用平滑曲線連接各點(diǎn)如答案圖所示。(3)當(dāng)距離d變大時(shí),光照強(qiáng)度減小,由圖線分析知,電壓表示數(shù)變小,則光敏電阻兩端電壓增大,其電阻阻值增大,所以光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度的減小而增大。(4)有光照時(shí)光敏電阻的阻值減小,根據(jù)“串反并同”的規(guī)律可知光敏電阻應(yīng)和小燈泡串聯(lián),有光照時(shí)串聯(lián)支路電流變大,小燈泡變亮,所以R2為光敏電阻。11.(2022屆廣東六校聯(lián)考)超級(jí)電容器(一般容量可達(dá)1~5000F)能夠在電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)快速提供強(qiáng)大的電流(一般可達(dá)100~1500A);物理興趣小組利用高電阻放電法測(cè)一標(biāo)示模糊的電容器的電容。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(步驟1)按圖甲電路圖連接好電路;(步驟2)先使開關(guān)S與2端相連,電向電容器充電,這個(gè)過(guò)程可在短時(shí)間內(nèi)完成;(步驟3)斷開開關(guān),把多用電表調(diào)到電壓擋,調(diào)零后測(cè)量電容器兩端的電壓;(步驟4)再把開關(guān)S與1端相連,同時(shí)開始計(jì)時(shí)并測(cè)量數(shù)據(jù),每隔5s或10s讀一次電流I的值,將測(cè)得數(shù)據(jù)填入預(yù)先設(shè)計(jì)的表格中;(步驟5)在如圖乙所示的坐標(biāo)紙上標(biāo)出測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn),并用平滑的曲線把數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答以下問(wèn)題:(1)以下電子元件中,屬于電容器的是;

(2)使用多用電表測(cè)量電容器電壓時(shí),紅表筆應(yīng)接在點(diǎn)(選填“M”或“N”);

(3)若多用電表測(cè)得電容器兩端的電壓為8V,可估算電容器的電容為F(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);

(4)興趣小組在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),使用多用電表電壓擋測(cè)量電容器電壓,若測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)電表指針讀數(shù)在緩慢減小,請(qǐng)分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因:。

【答案】(1)A(2)N(3)9.7×104~1.0×103(4)多用電表不是理想電表,測(cè)量時(shí)電容器通過(guò)電表內(nèi)阻放電,電容器兩端電壓減小【解析】(1)由電學(xué)元件的形狀進(jìn)行識(shí)別,A圖為電容,B圖為電阻,C圖為電二極管,D圖為電感線圈;(2)由題圖可知N點(diǎn)電勢(shì)高,所以紅表筆應(yīng)接在N點(diǎn);(3)圖像中每個(gè)小方格代表電荷量q=50×106×5C=2.5×104C,共有31個(gè)小方格,因此電容器充電完成時(shí)儲(chǔ)存的電荷量Q=31q=31×2.5×104C=7.75×103C,電容器電容的測(cè)量值C=QU=7.75×10-(4)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),使用多用電表電壓擋測(cè)量電容器電壓,若測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)電表指針讀數(shù)在緩慢減小,原因是多用電表不是理想電表,測(cè)量時(shí)電容器通過(guò)電表內(nèi)阻放電,電容器兩端電壓減小。12.(2020廣州天河一模)龍泉中學(xué)某物理小組欲利用如圖所示的電路同時(shí)測(cè)量一只有30格刻度的毫安表的量程、內(nèi)阻和光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)室能提供的實(shí)驗(yàn)器材有