高考物理二輪復(fù)習(xí)專題19 電學(xué)試驗(yàn)（解析版）

第頁(yè)碼頁(yè)碼頁(yè)/總NUMPAGES總頁(yè)數(shù)總頁(yè)數(shù)頁(yè)EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.2021年高考物理二輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型歸納與提分秘籍專題19電學(xué)試驗(yàn)?zāi)夸汿OC\o"1-3"\h\u一、熱點(diǎn)題型歸納 1【題型一】基本儀器使用與讀數(shù) 1【題型二】以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn) 5【題型三】以測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻為核心的實(shí)驗(yàn) 11【題型四】創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn) 15二、高考題型標(biāo)準(zhǔn)練 23一、熱點(diǎn)題型歸納【題型一】基本儀器使用與讀數(shù)【題型解碼】1．電壓表、電流表、多用電表的讀數(shù)技巧(1)對(duì)電表讀數(shù)問題，要先弄清楚電表的分度值，即每小格的數(shù)值。①最小分度為“1”的儀器，測(cè)量誤差出現(xiàn)在下一位，下一位按十分之一估讀。②最小分度是“2”和“5”的儀器，測(cè)量誤差出現(xiàn)在同一位上，同一位分別按二分之一或五分之一估讀。(2)多用電表的使用問題，在弄清其基本原理的基礎(chǔ)上，會(huì)選擇測(cè)量項(xiàng)目及量程、擋位，能區(qū)分機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零，掌握測(cè)量電阻的步驟。2．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(cè)電流，也可以測(cè)電壓，還可以作為定值電阻來用，即“一表三用”?！镜淅治?】如圖所示為電壓表和電流表的刻度盤示意圖，指針位置分別如圖甲、乙所示．(1)若使用的是0～3V量程的電壓表，讀數(shù)為________V．若使用的是0～15V量程的電壓表，讀數(shù)為________V.(2)若使用的是0～0.6A量程的電流表，讀數(shù)為______A．若使用的是0～3A量程的電流表，讀數(shù)為________A.(3)如圖丙所示，電阻箱的讀數(shù)為________．【答案】(1)1.68(1.67～1.69均正確)8.4(8.3亦可)(2)0.462.30(3)530.0Ω【解析】(1)(2)對(duì)于電壓表，當(dāng)選取0～3V量程時(shí)，每小格為0.1V，讀數(shù)為1.68V，當(dāng)選取0～15V量程時(shí)，每小格為0.5V，讀數(shù)為8.4V；對(duì)于電流表，當(dāng)選取0～0.6A量程時(shí)，每小格為0.02A，讀數(shù)為0.46A，當(dāng)選取0～3A量程時(shí)，每小格為0.1A，讀數(shù)為2.30A.(3)電阻箱的讀數(shù)為530.0Ω.【典例分析2】．某同學(xué)在做“用多用電表測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)中：(1)測(cè)量某電阻時(shí)，用“×10Ω”擋時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏角過大，他應(yīng)該換用“________”(填“×1Ω”或“×100Ω”)擋，換擋后，在測(cè)量前要先進(jìn)行________．(2)某次使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中，多用電表指針的位置如圖所示，①如果使用的是直流“2.5V”的電壓擋，則讀數(shù)為______V；②如果使用的是“×100Ω”的電阻擋，則讀數(shù)為________Ω；③如果使用的是直流“10mA”的電流擋，則讀數(shù)為____mA.【答案】(1)×1Ω歐姆調(diào)零(2)①0.80②3.0×103③3.2【解析】(1)根據(jù)歐姆表的工作原理可知，指針的偏角過大，說明電阻較小，即所選的倍率過大，應(yīng)選擇“×1Ω”擋，換擋后在測(cè)量前要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零．(2)①如果使用的是直流“2.5V”的電壓擋，則每小格代表0.05V，讀數(shù)為16×0.05V＝0.80V；②如果使用的是“×100Ω”的電阻擋，則讀數(shù)為30×100Ω＝3.0×103Ω；③如果使用的是直流“10mA”的電流擋，則每小格代表0.2mA，讀數(shù)為16×0.2mA＝3.2mA.【提分秘籍】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.多用電表的讀數(shù)及使用(1)電流的流向電流從電表的“＋”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)歐姆表刻度不均勻的原因當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0(即歐姆調(diào)零)，使靈敏電流計(jì)滿偏，Ig＝eq\f(E,Rg＋R0＋r)，此時(shí)中值電阻R中＝Rg＋R0＋r，當(dāng)兩表筆接入電阻Rx時(shí)，I＝eq\f(E,Rg＋R0＋r＋Rx)，電阻Rx與電路中的電流相對(duì)應(yīng)，但不是線性關(guān)系，故歐姆表刻度不均勻．【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(2020·濟(jì)寧二模)圖甲中螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為__________mm。如圖乙所示為用多用電表的“×1”歐姆擋正確操作后測(cè)某電阻時(shí)指針的位置，其讀數(shù)為__________Ω?！敬鸢浮?.7308【解析】螺旋測(cè)微器固定刻度為0.5mm，可動(dòng)刻度為23.0×0.01mm，則讀數(shù)為0.5mm＋23.0×0.01mm＝0.730mm；多用電表指針讀數(shù)為8.0，而多用電表采用的是“×1”歐姆擋，故最終讀數(shù)為8×1Ω＝8Ω。2．某同學(xué)在做“用多用電表測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)中：(1)測(cè)量某電阻時(shí)，用“×10Ω”擋時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，他應(yīng)該換用“__________”(填“×1Ω”或“×100Ω”)擋，換擋后，在測(cè)量前先要進(jìn)行________________。(2)某次使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中，多用電表指針的位置如圖所示：①如果使用的是直流“2.5V”的電壓擋，則讀數(shù)為________V；②如果使用的是“×100Ω”的電阻擋，則讀數(shù)為________Ω；③如果使用的是直流“10mA”的電流擋，則讀數(shù)為______mA?！敬鸢浮?1)×1Ω歐姆調(diào)零(2)①0.85②3.0×103③3.4【解析】(1)根據(jù)歐姆表的工作原理可知，指針的偏角過大，說明電阻較小，即所選的倍率過大，應(yīng)選擇“×1Ω”擋，換擋后在測(cè)量前要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。(2)①如果使用的是直流“2.5V”的電壓擋，則每小格代表0.05V，讀數(shù)為17×0.05V＝0.85V；②如果使用的是“×100Ω”的電阻擋，則讀數(shù)為30×100Ω＝3.0×103Ω；③如果使用的是直流“10mA”的電流擋，則每小格代表0.2mA，讀數(shù)為17×0.2mA＝3.4mA。【題型二】以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)【題型解碼】1．測(cè)量電阻類實(shí)驗(yàn)的基本思路電阻測(cè)量首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材的不同而靈活選用“伏安法”(又分為內(nèi)接法和外接法)“安安法”“伏伏法”“伏安加R法”等測(cè)量電路。從供電方式上又可分為限流電路和分壓電路。2．定值電阻的作用在高考電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，常以定值電阻的合理使用為背景來命題。求解這類問題的關(guān)鍵是必須弄清定值電阻在設(shè)計(jì)電路中的主要作用，一般來說，定值電阻有三種作用：【典例分析1】(2020·安徽A10聯(lián)盟開年考)用伏安法測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻Rx的阻值(阻值約為110Ω)，實(shí)驗(yàn)室可提供如下器材：電源E：電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；電流表A1：量程0～15mA，內(nèi)阻為100Ω；電流表A2：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.3Ω；電壓表V1：量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；電壓表V2：量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ；滑動(dòng)變阻器R：阻值范圍0～10Ω；定值電阻R1：阻值為10Ω；定值電阻R2：阻值為100Ω；開關(guān)S、導(dǎo)線若干．(1)實(shí)驗(yàn)要求盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量Rx的阻值，電流表應(yīng)選__________，電壓表應(yīng)選__________．(填字母代號(hào))(2)在圖甲虛線框中畫出測(cè)量Rx阻值的完整電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號(hào)．(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.60V時(shí)，電流表的指針?biāo)缚潭热鐖D乙所示，可讀出電流表的示數(shù)是________mA，則待測(cè)電阻Rx的阻值為________Ω.【答案】(1)A1V1(2)見解析圖(3)8.0112.5【解析】(1)電路中可能出現(xiàn)的最大電流約為I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(4,110)A≈36mA，可用電流表A1與定值電阻R2并聯(lián)，相當(dāng)于量程為30mA的電流表；電源電動(dòng)勢(shì)為4V，則電壓表選擇V1；(2)由于電流表與定值電阻并聯(lián)部分的電阻已知，故電壓表外接；滑動(dòng)變阻器用分壓接法，電路如圖：(3)電流表量程為15mA，最小刻度為0.5mA，則電流表的示數(shù)是8.0mA，此時(shí)通過待測(cè)電阻Rx的電流為16mA，則待測(cè)電阻Rx的阻值為Rx＝eq\f(U,I)－eq\f(R2,2)＝eq\f(2.60,16×10－3)Ω－50Ω＝112.5Ω.【典例分析2】．(2020·河北邯鄲市期末)某同學(xué)欲測(cè)量電流表G1的內(nèi)阻r1，實(shí)驗(yàn)室有如下實(shí)驗(yàn)器材：待測(cè)電流表G1(量程為0～6mA，內(nèi)阻約200Ω)；電流表G2(量程為0～60mA，內(nèi)阻約40Ω)；定值電阻R0(阻值為20Ω)；滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍為0～1000Ω)；滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍為0～20Ω)；電源(電動(dòng)勢(shì)約為3V)；開關(guān)、導(dǎo)線若干．請(qǐng)回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)過程中，要求電表示數(shù)從零開始變化，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________．(填“R1”或“R2”)(2)為盡可能精確測(cè)量電流表G1的內(nèi)阻，請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．(3)利用上述實(shí)驗(yàn)電路，測(cè)量多組數(shù)據(jù)，圖甲為實(shí)驗(yàn)過程中某次電流表G1的示數(shù)，其示數(shù)為________mA.(4)若實(shí)驗(yàn)中讀得G1和G2的讀數(shù)分別為I1和I2，根據(jù)多組數(shù)據(jù)作出I2－I1圖象，如圖乙所示，圖線的斜率為k，則G1的內(nèi)阻r1＝________(用k、R0表示)．【答案】(1)R2(2)見解析(3)3.60(4)(k－1)R0【解析】(1)由于要求電流表示數(shù)從零開始變化，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，因而滑動(dòng)變阻器選擇阻值小的，故選R2.(2)由于沒有提供電壓表，而提供的電流表電阻未知，根據(jù)題意可知需要將定值電阻當(dāng)成電壓表使用，此時(shí)需要知道通過定值電阻的電流，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法；故實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．(3)電流表的最小分度值為0.1mA，估讀到最小分度值的下一位，故電流表讀數(shù)為3.60mA；(4)根據(jù)電路圖和歐姆定律得：I1r1＝(I2－I1)R0整理得：I2＝eq\f(r1＋R0,R0)·I1結(jié)合圖象可得：k＝eq\f(r1＋R0,R0)解得：r1＝(k－1)R0.【提分秘籍】1．測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線、探究導(dǎo)體電阻與其影響因素、測(cè)定小燈泡的電功率，都要用到伏安法，需用電壓表測(cè)量元件的電壓，用電流表測(cè)量電流．2．電流表內(nèi)接法與外接法的比較電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V電阻測(cè)量值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝Rx＋RA>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件RA?RxRV?Rx3.滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法(1)兩種接法的比較限流式接法分壓式接法兩種接法的電路圖負(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E(2)滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇①“以小控大用分壓，相差無幾用限流”a．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．b．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．②必須采用分壓式接法的三種情況：(ⅰ)要求電壓從零開始變化；(ⅱ)滑動(dòng)變阻器阻值太小，不能起到限流的作用；(ⅲ)限流式接法不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)．4．等效替代法(1)電流等效替代(如圖)(2)電壓等效替代(如圖)【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(2020·浙江“山水聯(lián)盟”返?？?某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)研究小燈泡的電流與電壓的關(guān)系，可用的器材如下：電源(電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為1Ω)、電鍵、滑動(dòng)變阻器(最大阻值為20Ω)、電壓表、電流表、小燈泡、導(dǎo)線若干．(電壓表和電流表均視為理想電表)(1)實(shí)驗(yàn)中得到了小燈泡的U-I圖象如圖甲所示，則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而________(填“增大”“減小”或“不變”)．(2)根據(jù)圖甲，在圖乙中把缺少的導(dǎo)線補(bǔ)全，連接成實(shí)驗(yàn)的電路．(3)若某次連接時(shí)，把AB間的導(dǎo)線誤接在AC之間，合上電鍵，任意移動(dòng)滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，則此時(shí)的電路中，小燈泡獲得的最小功率是________W．(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)【答案】：(1)增大(2)見解析圖(3)0.33【解析】：(1)根據(jù)歐姆定律R＝eq\f(U,I)知，小燈泡的電阻隨電壓增大而增大．(2)由圖甲可知，電壓是從零開始調(diào)節(jié)的，因此滑動(dòng)變阻器采用的是分壓式接法，由于燈泡電阻較小，因此電流表需要外接，由此可正確連接實(shí)物圖如圖所示：(3)由電路圖可知，把AB間的導(dǎo)線誤接在AC之間時(shí)，滑動(dòng)變阻器左右兩部分電阻絲并聯(lián)然后與燈泡串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器并聯(lián)電阻最大，即滑片位于中點(diǎn)時(shí)，電路總電阻最大，通過燈泡的電流最小，燈泡功率最小，此時(shí)滑動(dòng)變阻器并聯(lián)阻值為5Ω，此時(shí)等效電源內(nèi)阻為6Ω，在同一坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的U-I圖象如圖所示，由圖象可知，燈泡兩端電壓U＝0.95V，電流I＝0.35A，燈泡實(shí)際功率P＝UI＝0.95×0.35W≈0.33W.2.(2020·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)盟聯(lián)考)一細(xì)而均勻的導(dǎo)電材料，截面為同心圓環(huán)，如圖5甲所示，此材料長(zhǎng)約3cm，電阻約為100Ω，已知這種材料的電阻率為ρ.欲測(cè)量該樣品的內(nèi)徑，但內(nèi)徑太小，無法直接測(cè)量．除待測(cè)導(dǎo)電材料(用R2表示)外，現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：A．20分度的游標(biāo)卡尺B．螺旋測(cè)微器；C．電流表A1(量程50mA，內(nèi)阻r1＝10Ω)；D．電流表A2(量程100mA，內(nèi)阻r2約為40Ω)；E．定值電阻R0＝90Ω；F．滑動(dòng)變阻器R1(0～10Ω，額定電流2A)；G．直流電源E(電動(dòng)勢(shì)為10V，內(nèi)阻很小)；H．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干．圖5請(qǐng)用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)盡可能精確地測(cè)量該樣品內(nèi)徑d的實(shí)驗(yàn)方案，回答下列問題：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得該樣品的長(zhǎng)度如圖乙所示，其示數(shù)L＝________cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得該樣品的外徑如圖丙所示，其示數(shù)D＝________________mm.(2)為了多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)將你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路圖畫在虛線框內(nèi)(所需儀器在題中給的器材中選取，用常用的電路符號(hào)代替)．(3)為了得到樣品的內(nèi)徑d，實(shí)驗(yàn)中還需要得到的一組測(cè)量值是______________________(用字母表示且要說明相應(yīng)字母的含義)．(4)用已知的物理量字母和所測(cè)得的物理量的字母表示樣品的內(nèi)徑d＝__________________.【答案】(1)3.0153.203～3.206(2)見解析圖(3)A1電流表的示數(shù)為I1，A2電流表的示數(shù)為I2(4)eq\r(D2－\f(4ρLI2－I1,πI1r1＋R0))【解析】(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為L(zhǎng)＝30mm＋3×0.05mm＝30.15mm＝3.015cm螺旋測(cè)微器讀數(shù)為d＝3.0mm＋20.4×0.01mm＝3.204mm(3.203mm～3.206mm)；(2)因兩個(gè)電流表中，A2電流表的滿偏電流大于A1電流表的滿偏電流，所以A1電流表放在支路中，A2電流表放在干路中；A1電流表內(nèi)阻為定值，A1電流表兩端的最大電壓為Um＝I1mr1＝0.5V故將A1電流表與定值電阻R0串聯(lián)，改裝成大量程的電壓表，此電壓表最大量程為Um′＝I1m(R0＋r1)＝5V故A1電流表與定值電阻R0串聯(lián)后，再與待測(cè)材料并聯(lián)，最后與A2電流表串聯(lián)，因滑動(dòng)變阻器阻值太小，應(yīng)采用分壓式接法，則電路圖如圖所示．(3)實(shí)驗(yàn)中還需要得到的一組測(cè)量值是：A1電流表示數(shù)I1，A2電流表示數(shù)I2；(4)由歐姆定律可得待測(cè)材料的阻值R0＝eq\f(I1r1＋R0,I2－I1)由電阻定律可得：R0＝ρeq\f(L,S)S＝eq\f(1,4)π(D2－d2)，聯(lián)立解得樣品的內(nèi)徑d＝eq\r(D2－\f(4ρLI2－I1,πI1r1＋R0)).【題型三】以測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)【題型解碼】.對(duì)實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)說明(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)利用圖象得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是常見的方法，對(duì)于不同的電路設(shè)計(jì)，一般采用化曲為直的方法，即得到有關(guān)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的一次函數(shù)關(guān)系，再利用圖象中的斜率與截距求解．【典例分析1】(2020·江西南昌市第二次聯(lián)考)在測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，S2為單刀雙擲開關(guān)，定值電阻R0＝4Ω.合上開關(guān)S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)．在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖乙所示，兩直線與縱軸的截距分別為3.00V、2.99V，與橫軸的截距分別為0.5A、0.6A.(1)S2接1位置時(shí)，作出的U－I圖線是圖乙中的________(選填“A”或“B”)線；測(cè)出的干電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是________________________________________________________________________________________________________.(2)由圖乙可知，干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值分別為E真＝________，r真＝________.(3)根據(jù)圖線求出電流表內(nèi)阻RA＝________.【答案】(1)B電壓表的分流(2)3.00V1.0Ω(3)1.0Ω【解析】(1)當(dāng)S2接1位置時(shí)，可把電壓表、定值電阻R0與電源看成一個(gè)等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知E＝U斷，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值均小于真實(shí)值，所以作出的U－I圖線應(yīng)是B線；測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表的分流；(2)當(dāng)S2接2位置時(shí)，可把電流表、定值電阻R0與電源看成一個(gè)等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U斷可知電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值等于真實(shí)值，U－I圖線應(yīng)是A線，即有E真＝UA＝3.00V由于S2接1位置時(shí)，U－I圖線的B線對(duì)應(yīng)的短路電流為I短＝IB＝0.6A所以r真＋R0＝eq\f(E真,I短)＝eq\f(UA,IB)＝5.0Ω解得r真＝1.0Ω(3)對(duì)A線，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得對(duì)應(yīng)的短路電流為eq\f(E,r真＋R0＋RA)＝0.5A，解得電流表內(nèi)阻為RA＝1.0Ω.【典例分析2】．(2020·煙臺(tái)高三二模)小明剛從超市購(gòu)買了一節(jié)干電池，他想測(cè)定該干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，小明做實(shí)驗(yàn)時(shí)，備有下列器材：A．干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻小于0.5Ω)B．電流表G(滿偏電流為1.5mA，內(nèi)阻為10Ω)C．電流表A(0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω)D．滑動(dòng)變阻器R1(0～20Ω，10A)E．滑動(dòng)變阻器R2(0～100Ω，1A)F．定值電阻R3＝0.5ΩG．定值電阻R4＝990ΩH．開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)為方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(填寫序號(hào))；(2)小明按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，畫圖處理數(shù)據(jù)，由于新電池內(nèi)阻很小，發(fā)現(xiàn)圖象斜率較小，給數(shù)據(jù)的處理帶來了很大障礙．請(qǐng)利用本題提供的器材幫助小明改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，要求測(cè)量誤差盡可能地小，在下面所給方框內(nèi)畫出改進(jìn)后的電路圖；(3)小明根據(jù)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)測(cè)出了六組I1(電流表G的示數(shù))和I2(電流表A的示數(shù))，請(qǐng)?jiān)趫D2所給坐標(biāo)紙上使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，作出I1和I2的關(guān)系圖線：序號(hào)123456I1/mA1.401.361.351.281.201.07I2/A30.250.350.50(4)根據(jù)圖線可得，被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)為________V，內(nèi)阻為________Ω.【答案】(1)D(2)見解析圖甲(3)見解析圖乙(4)1.480.3【解析】(1)為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器的阻值不能太大，故選D.(2)由于沒有電壓表，給定的電流表G可與定值電阻R4串聯(lián)作電壓表使用；圖象的斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，由于新電池內(nèi)阻很小，所以電源串聯(lián)一個(gè)電阻作等效內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示．(3)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出I1－I2圖象如圖乙所示．(4)由閉合電路歐姆定律可知：I1(R4＋RG)＝E－I2(r＋R3)，變形得I1＝eq\f(1,1000)E－eq\f(1,1000)I2(r＋R3)，由圖乙可知，圖線與縱軸的交點(diǎn)為1.48mA，解得E＝1.48V，r＝0.3Ω.【提分秘籍】電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量方法方法伏安法伏阻法安阻法原理E＝U＋I(xiàn)rE＝U＋eq\f(U,R)rE＝IR＋I(xiàn)r電路圖關(guān)系式U＝E－Ireq\f(1,U)＝eq\f(r,ER)＋eq\f(1,E)eq\f(1,I)＝eq\f(R,E)＋eq\f(r,E)圖象縱軸截距：E斜率大小：r縱軸截距：eq\f(1,E)斜率：eq\f(r,E)縱軸截距：eq\f(r,E)斜率：eq\f(1,E)誤差分析E測(cè)＜E真r測(cè)＜r真E測(cè)＝E真r測(cè)＞r真E測(cè)＜E真r測(cè)＜r真E測(cè)＝E真r測(cè)＞r真【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(2020·安徽六安市質(zhì)量檢測(cè))圖甲為某多用電表的簡(jiǎn)化電路圖，已知圖中電源電動(dòng)勢(shì)為15V，內(nèi)阻可忽略，靈敏電流計(jì)量程為0～100mA，內(nèi)阻為20Ω.(1)已知選擇開關(guān)接1時(shí)，改裝后電流表的量程為0～200mA，則R0＝________Ω；(2)當(dāng)選擇開關(guān)接2時(shí)，歐姆表的中值電阻為________Ω；(3)現(xiàn)利用圖乙所示電路測(cè)量某種電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻約幾歐姆)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．將多用電表選擇開關(guān)接1后接入電路，連接好電路，閉合開關(guān)S，多次改變電阻箱的阻值，讀出對(duì)應(yīng)的多用電表的讀數(shù)I并作出eq\f(1,I)－R圖線，如圖丙所示．根據(jù)eq\f(1,I)－R圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)20(2)75(3)1.44.3【解析】(1)由閉合電路歐姆定律得R0＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝20Ω(2)R中＝R內(nèi)＝eq\f(E,I)＝75Ω(3)由閉合電路歐姆定律：E＝I(R＋RA＋r)變形得eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(RA＋r,E)，由圖象的斜率和截距可得E≈1.4V，r≈4.3Ω.6．(2020·云南大理、麗江等校第二次統(tǒng)考)為了測(cè)某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：電阻箱R，定值電阻R0，兩個(gè)電流表A1、A2，電鍵S1，單刀雙擲開關(guān)S2，待測(cè)電源，導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)小組成員設(shè)計(jì)如圖7甲所示的電路圖．(1)閉合電鍵S1，斷開單刀雙擲開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R1，讀出電流表A2的示數(shù)I0；將單刀雙擲開關(guān)S2合向1，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表A2的示數(shù)仍為I0，此時(shí)電阻箱阻值為R2，則電流表A1的阻值RA1＝________.(2)將單刀雙擲開關(guān)S2合向2，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，記錄每次調(diào)節(jié)后的電阻箱的阻值R及電流表A1的示數(shù)I，實(shí)驗(yàn)小組成員打算用圖象分析I與R的關(guān)系，以電阻箱電阻R為橫軸，為了使圖象是直線，則縱軸y應(yīng)取____________．A．IB．I2C.eq\f(1,I)D.eq\f(1,I2)(3)若測(cè)得電流表A1的內(nèi)阻為1Ω，定值電阻R0＝2Ω，根據(jù)(2)選取的y軸，作出y－R圖象如圖乙所示，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(4)按照本實(shí)驗(yàn)方案測(cè)出的電源內(nèi)阻______________．(選填“偏大”“偏小”或“等于真實(shí)值”)【答案】(1)R2－R1(2)C(3)30.9(4)等于真實(shí)值【解析】(1)由題意可知，電路電流保持不變，由閉合電路歐姆定律可知，電路總電阻不變，則電流表A1的阻值等于兩種情況下電阻箱阻值之差，即：RA1＝R2－R1；(2)根據(jù)題意與題中電路圖可知，電源電動(dòng)勢(shì)：E＝I(r＋R0＋R＋RA1)，整理得：eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r＋R0＋RA1,E)，為得到直線圖線，應(yīng)作eq\f(1,I)－R圖象，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．(3)由eq\f(1,I)－R圖線可知：b＝eq\f(r＋R0＋RA1,E)＝1.3，k＝eq\f(1,E)＝eq\f(2.6－1.3,3.9)＝eq\f(1,3)，解得，電源電動(dòng)勢(shì)：E＝3V，電源內(nèi)阻：r＝0.9Ω；(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)出了電流表A1的內(nèi)阻，由(2)(3)可知，電源內(nèi)阻的測(cè)量值等于真實(shí)值．【題型四】創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)【題型解碼】1．通過對(duì)近幾年高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)試題有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：(1)基于教材中的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，著重考查實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)方案的重新設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)條件的微調(diào)整等。(2)重視電學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，問題設(shè)置結(jié)合當(dāng)前科技、生活、生產(chǎn)等實(shí)際問題，因此理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)方法是解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新類問題的關(guān)鍵。2．求解電學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的基本思路和“兩點(diǎn)注意”(1)基本思路。明確目的→選擇方案→選定器材→實(shí)驗(yàn)操作→數(shù)據(jù)處理→得出結(jié)論(2)對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，應(yīng)注意的兩個(gè)問題①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，利用這一特點(diǎn)，可以拓展伏安法測(cè)電阻的方法，如伏伏法、安安法等。②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，因此在測(cè)電壓表內(nèi)阻時(shí)無需另并聯(lián)電壓表，測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)無需再串聯(lián)電流表。【典例分析1】(2020·全國(guó)卷Ⅲ，23)已知一熱敏電阻當(dāng)溫度從10℃升至60℃時(shí)阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學(xué)利用伏安法測(cè)量其阻值隨溫度的變化關(guān)系。所用器材：電源E、開關(guān)S、滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω)、電壓表(可視為理想電表)和毫安表(內(nèi)阻約為100Ω)。(1)在虛線框中所給的器材符號(hào)之間畫出連線，組成測(cè)量電路圖。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測(cè)量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5V和3.0mA，則此時(shí)熱敏電阻的阻值為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。實(shí)驗(yàn)中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖(a)所示。(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測(cè)得達(dá)到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ。由圖24(a)求得，此時(shí)室溫為________℃(保留3位有效數(shù)字)。(4)利用實(shí)驗(yàn)中的熱敏電阻可以制作溫控報(bào)警器，其電路的一部分如圖(b)所示。圖中，E為直流電源(電動(dòng)勢(shì)為10V，內(nèi)阻可忽略)；當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過6.0V時(shí)，便觸發(fā)報(bào)警器(圖中未畫出)報(bào)警。若要求開始報(bào)警時(shí)環(huán)境溫度為50℃，則圖中________(填“R1”或“R2”)應(yīng)使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。【答案】(1)如解析圖所示(2)1.8(3)25.5(4)R11.2【解析】(1)由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值比待測(cè)電阻的阻值小得多，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，由于電壓表可視為理想電表，則電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示。(2)由歐姆定律得R＝eq\f(U,I)＝eq\f(5.5,3.0×10－3)Ω＝1.8×103Ω＝1.8kΩ。(3)由題圖(a)可直接讀出熱敏電阻的阻值為2.2kΩ時(shí)，室溫為25.5℃。(4)由題意可知隨溫度的升高R2兩端的輸出電壓應(yīng)增大，又由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，R1的阻值應(yīng)減小或R2的阻值應(yīng)增大，而熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，因此R1應(yīng)為熱敏電阻；當(dāng)環(huán)境溫度為50℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為0.8kΩ，則由串聯(lián)電路的特點(diǎn)有eq\f(E,R1＋R2)＝eq\f(U2,R2)，解得R2＝1.2kΩ?！镜淅治觥?2020·江蘇卷，10)某同學(xué)描繪一種電子元件的I－U關(guān)系圖象，采用的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，為電壓表，為電流表，E為電源(電動(dòng)勢(shì)約6V)，R為滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)，R0為定值電阻，S為開關(guān)。(1)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖所示的實(shí)物電路連接完整。(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄電壓表和電流表的示數(shù)如下表電壓U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750電流I/mA0.0001.704.307.50請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出該元件的I－U圖線。(3)根據(jù)作出的I－U圖線可知，該元件是________(選填“線性”或“非線性”)元件。(4)在上述測(cè)量中，如果用導(dǎo)線代替電路中的定值電阻R0，會(huì)導(dǎo)致的兩個(gè)后果是________。A．電壓和電流的測(cè)量誤差增大B．可能因電流過大燒壞待測(cè)元件C．滑動(dòng)變阻器允許的調(diào)節(jié)范圍變小D．待測(cè)元件兩端電壓的可調(diào)節(jié)范圍變小【答案】(1)如解析圖甲所示(2)如解析圖乙所示(3)非線性(4)BC【解析】(1)根據(jù)電路原理圖，按著電流的方向進(jìn)行實(shí)物電路圖的連線，如圖甲所示。甲(2)由表格中的數(shù)據(jù)在題圖上按照標(biāo)度描出對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)，然后用平滑的曲線連接，使盡可能多的點(diǎn)位于曲線上，如圖乙所示。乙(3)根據(jù)作出的I－U圖線可知，待測(cè)元件為非線性元件。(4)根據(jù)電路的原理圖可知，若用導(dǎo)線代替電路中的定值電阻R0，在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片時(shí)所允許的調(diào)節(jié)范圍會(huì)變小，此時(shí)若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，稍有不慎就會(huì)使通過待測(cè)元件的電流過大，燒壞待測(cè)元件或電流表，B、C正確；電壓測(cè)量值與待測(cè)元件兩端電壓一致，即測(cè)量值誤差不變，A錯(cuò)誤；去掉R0，導(dǎo)線不分電壓，待測(cè)元件兩端電壓可調(diào)節(jié)范圍變大，D錯(cuò)誤?！緩?qiáng)化訓(xùn)練】1.(2020·福建廈門市第一次質(zhì)量檢查)舉世矚目的嫦娥四號(hào)，其能源供給方式實(shí)現(xiàn)了新的科技突破，它采用同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術(shù)結(jié)合的方式供能，也就是用航天器兩面太陽(yáng)翼收集的太陽(yáng)能和月球車上的同位素?zé)嵩磧煞N能源供給探測(cè)器。圖28甲中探測(cè)器兩側(cè)張開的是光伏發(fā)電板，光伏發(fā)電板在外太空將光能轉(zhuǎn)化為電能。某同學(xué)利用圖乙所示電路探究某光伏電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系，圖中定值電阻R0＝5Ω，設(shè)相同光照強(qiáng)度下光伏電池的電動(dòng)勢(shì)不變，電壓表、電流表均可視為理想電表。(1)實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射該電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，通過測(cè)量得到該電池的U－I曲線a(如圖丁)。由此可知，該電源內(nèi)阻是否為常數(shù)________(填“是”或“否”)，某時(shí)刻電壓表示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為________V，由圖象可知，此時(shí)電源內(nèi)阻為________Ω。實(shí)驗(yàn)二：減小實(shí)驗(yàn)一光照的強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得U－I曲線b(如圖丁)。(2)在實(shí)驗(yàn)一中當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為某值時(shí)路端電壓為2.5V，則在實(shí)驗(yàn)二中滑動(dòng)變阻器仍為該值時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為______W(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?1)否1.505.6(5.5～5.7均算正確)(2)7.2×10－2(7.0×10－2～7.4×10－2均算正確)【解析】(1)由U－I圖象可知，因圖象的斜率等于電源的內(nèi)阻，可知電源內(nèi)阻不是常數(shù)；電壓表的量程為3.00V，則讀數(shù)為1.50V；由題圖丁中讀出，此時(shí)電路中的電流為250mA，因電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝2.90V，可得此時(shí)電源的內(nèi)阻r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f(2.90－1.50,0.25)Ω＝5.6Ω；(2)在實(shí)驗(yàn)一中當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為某值時(shí)路端電壓為2.5V，可得此時(shí)的電流為100mA，則滑動(dòng)變阻器的阻值為R＝eq\f(U,I)－R0＝eq\f(2.5,0.1)Ω－5Ω＝20Ω；則在實(shí)驗(yàn)二中滑動(dòng)變阻器仍為該值時(shí)，此時(shí)外電路電阻為R外＝R＋R0＝25Ω，將此電阻的U－I圖線畫在此電源的U－I圖象中，如圖所示。直線與b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中R＝20Ω時(shí)電路的工作點(diǎn)，此時(shí)I＝60mA，則滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為P＝I2R＝0.062×20W＝7.2×10－2W。2.(2020·上海二模)在“用DIS測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)，圖(a)為實(shí)驗(yàn)電路圖，定值電阻R0＝1Ω，R為滑動(dòng)變阻器，圖(b)為實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖．(1)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，按圖(a)的連接完成該實(shí)物連接圖．(2)A組同學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的路端電壓U和相應(yīng)電流I的擬合曲線如圖(c)所示，由此得到電源內(nèi)電阻為______Ω；當(dāng)電壓傳感器的示數(shù)為1.6V時(shí)，電源的輸出功率為______W.(3)根據(jù)圖(c)中實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以推測(cè)實(shí)驗(yàn)中選用滑動(dòng)變阻器的型號(hào)較合理的是________．A．0～5Ω B．0～20ΩC．0～50Ω D．0～200Ω(4)B組同學(xué)也利用A組用的同一套器材完成此實(shí)驗(yàn)，誤把圖(a)中電壓傳感器在d點(diǎn)的接線接在c點(diǎn)，測(cè)得數(shù)據(jù)也在同一坐標(biāo)中作出U-I圖象，其他操作、讀數(shù)等都準(zhǔn)確無誤．則B組畫出的圖線與縱軸的交點(diǎn)相應(yīng)的電壓值和A組相比，________.(填“偏大”“相同”“偏小”或“無法確定”)【答案】(1)如解析圖(2)0.80.8(3)C(4)相同【解析】(1)根據(jù)原理圖連接實(shí)物圖如圖所示：(2)根據(jù)U＝E－Ir可知，圖象與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì)，故E＝2.0V；圖象的斜率表示內(nèi)阻，則可知，r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(2.0－1.5,0.62)＝0.8Ω.電壓傳感器的示數(shù)為1.6V時(shí)，電流為0.5A，電源的輸出功率為P＝UI＝1.6×0.5＝0.8W.(3)由圖可知，測(cè)出的最小電流約為0.05A，此時(shí)對(duì)應(yīng)的總電阻R總＝eq\f(E,I)＝eq\f(2.0,0.05)＝40Ω，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電阻應(yīng)為40－1＝39Ω；故滑動(dòng)變阻器總阻值一定大于39Ω；同時(shí)為了調(diào)節(jié)方便，總阻值不應(yīng)過大，故應(yīng)選擇50Ω的總阻值，故C正確．(4)電壓傳感器在d點(diǎn)的接線接在c點(diǎn)，測(cè)得數(shù)據(jù)也在同一坐標(biāo)中作出U-I圖象，其中：U＝E－I(r＋R0)其圖象的截距也為E，所以與A組相比相同．3.一同學(xué)在學(xué)習(xí)金屬的電阻率知識(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)不同的材料電阻率一般不同。有些不法商販在一些導(dǎo)線中摻入雜質(zhì)，導(dǎo)致導(dǎo)線的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，該同學(xué)想通過測(cè)量導(dǎo)線的電阻率來進(jìn)一步確定導(dǎo)線是否合格，于是該同學(xué)剝掉導(dǎo)線的絕緣外層，用剪刀剪下一段，設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)電路。(1)為了粗略測(cè)量該金屬絲的電阻，該同學(xué)用如圖(b)所示的多用電表在連接好的電路上進(jìn)行測(cè)量。①機(jī)械調(diào)零后將選擇開關(guān)撥到“×1Ω”擋。②將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使__________________________________________________________________________________________________。③____________________，將紅表筆接P，黑表筆接Q，多用電表指針如圖(c)所示，則金屬絲總電阻約為______Ω。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑，測(cè)得該金屬絲直徑d＝0.360mm。(3)閉合開關(guān)S，保持電流表示數(shù)不變，改變并記錄電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)接入電路中金屬絲長(zhǎng)度L的數(shù)據(jù)，作出R－L圖線如圖(d)所示。(4)根據(jù)測(cè)得的金屬絲直徑d及R－L圖線，求得金屬絲的電阻率ρ＝____________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。【答案】(1)②指針指在歐姆表盤零刻度處(或使指針指在電流滿偏的位置)③斷開開關(guān)S，取下線夾(或斷開開關(guān)S，將線夾夾到Q端)5(4)1.02×10－6Ω·m【解析】(1)②歐姆調(diào)零時(shí)，將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在歐姆表盤零刻度處(或使指針指在電流滿偏的位置)。③測(cè)量時(shí)，需將多用電表接在金屬絲兩端，且電路處于斷路狀態(tài)，所以應(yīng)斷開開關(guān)S，取下線夾(或斷開開關(guān)S，將線夾夾到Q端)。根據(jù)歐姆表讀數(shù)規(guī)則可知金屬絲的電阻約為5Ω。(4)根據(jù)R＝－ρeq\f(L,S)＋b，可知R－L圖線斜率的絕對(duì)值為eq\f(ρ,S)＝10Ω·m－1，S＝eq\f(1,4)πd2，代入數(shù)據(jù)可得ρ＝1.02×10－6Ω·m。二、高考題型標(biāo)準(zhǔn)練1.(2020·湖北武漢市檢測(cè))實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)定一個(gè)電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，并測(cè)量保護(hù)電阻的阻值Rx.已知電池組的電動(dòng)勢(shì)約為6V，電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻的阻值均約為幾十歐，可選用的實(shí)驗(yàn)器材有：電流表A1(量程0～30mA)電流表A2(量程0～100mA)電壓表V1和電壓表V2(量程均為0～6V)滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～5Ω)滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～300Ω)開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程如下：①實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示，正確連接電路；將滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S；②逐漸減小滑動(dòng)變阻器R的阻值，測(cè)量并記錄多組電壓表和電流表的數(shù)據(jù)U1、U2、I.根據(jù)上面信息，回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________．(2)如圖乙所示是根據(jù)步驟②的測(cè)量數(shù)據(jù)作出的U1-I圖象，由圖象可知，電源電動(dòng)勢(shì)E＝________V，電源內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(3)用U1、U2、I表示待測(cè)保護(hù)電阻的阻值Rx＝______，考慮到電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)中待測(cè)電阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比________(填“偏小”“偏大”或“相等”)．【答案】：(1)A2R2(2)5.925(3)eq\f(U1－U2,I)偏大【解析】：(1)由題意可知，電動(dòng)勢(shì)約為6V，而電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻的阻值均約為幾十歐，為了保證實(shí)驗(yàn)的安全，電流表應(yīng)該選取A2，由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器是用來調(diào)節(jié)電流的大小，R1的阻值小于待測(cè)電阻的阻值較多，故只能選取R2.(2)由圖象可知，圖線在縱軸上的截距表示電動(dòng)勢(shì)大小，可知E＝5.9V，圖線的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大小，故r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝25Ω.(3)由部分電路的歐姆定律得Rx＝eq\f(U1－U2,I)，由于電壓表的分流作用，電流表的示數(shù)小于實(shí)際通過待測(cè)電阻Rx的電流I1，Rx的真實(shí)值為Rx0＝eq\f(U1－U2,I1)，其中I<I1，故待測(cè)電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值．2.某物理興趣小組圍繞一個(gè)量程為0～3mA、內(nèi)阻Rg約為100Ω的電流計(jì)G展開探究，可供選擇的器材有電阻箱R0，最大阻值為9999.9Ω；滑動(dòng)變阻器甲，最大阻值為10kΩ；滑動(dòng)變阻器乙，最大阻值為2kΩ；電源E1，電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻較?。浑娫碋2，電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻較小；開關(guān)2個(gè)；導(dǎo)線若干。圖1(1)為測(cè)量該電流計(jì)的內(nèi)阻，小明設(shè)計(jì)了如圖1(a)所示的電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①斷開S1和S2，將R調(diào)到最大；②合上S1，調(diào)節(jié)R使G滿偏；③合上S2，調(diào)節(jié)R0的值到R0′使G半偏，此刻認(rèn)為G的內(nèi)阻Rg＝R0′；在上述可供選擇的器材中，為了使測(cè)量盡量精確，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇________(填“甲”或“乙”)，電源應(yīng)該選擇________(填“E1”或“E2”)；在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg＝R0′，此結(jié)果與Rg的真實(shí)值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。(2)若測(cè)得的電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg＝100Ω，小芳用電源E1、電阻箱R0和電流計(jì)G連接了如圖(b)所示的電路，在電流計(jì)兩端接上兩個(gè)表筆，設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)易的歐姆表，并將表盤的電流刻度轉(zhuǎn)化為電阻刻度，閉合開關(guān)，將兩表筆斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“3mA”處，此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為________Ω(填“0”或“∞”)，再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對(duì)應(yīng)的電流刻度，則“2mA”處對(duì)應(yīng)表筆間電阻阻值為________Ω?！敬鸢浮?1)甲(1分)E2(1分)偏小(1分)(2)∞(1分)160(1分)【解析】(1)根據(jù)半偏法的實(shí)驗(yàn)原理，為使測(cè)量精確度較高，要求滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻遠(yuǎn)大于電流計(jì)內(nèi)阻，以減小因閉合S2而引起的總電流的變化，從而減小誤差。電源電動(dòng)勢(shì)越大，電流計(jì)滿偏時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻越大，因此電源選E2，滑動(dòng)變阻器選甲。閉合S2導(dǎo)致閉合回路中的總電阻減小，則回路中的總電流增大，調(diào)節(jié)R0使G半偏，則此時(shí)流過電阻箱的電流大于流過電流計(jì)的電流，電阻箱接入電路的阻值小于電流計(jì)的實(shí)際內(nèi)阻，因此測(cè)量值與真實(shí)值相比偏小。(2)此歐姆表測(cè)量的是兩表筆間的電阻，因此將兩表筆斷開時(shí)，兩表筆間的電阻無窮大，則“3mA”處，應(yīng)標(biāo)的阻值為∞，閉合開關(guān)，將兩表筆斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在Ig＝3mA處，則此時(shí)Ig＝eq\f(E1,Rg＋r＋R0)，代入數(shù)據(jù)解得r＋R0＝400Ω，設(shè)兩表筆間接入Rx時(shí)，電流計(jì)示數(shù)為I＝2mA，則U＝IRg＝0.2V，有U1＝E1－U＝1.3V，則通過電流計(jì)的電流和流過Rx的電流之和I總＝eq\f(U1,r＋R0)＝3.25mA，因此流過Rx的電流Ix＝1.25mA，則Rx＝eq\f(U,Ix)＝160Ω。3.(2020·陜西六校聯(lián)考)某同學(xué)利用如圖甲所示電路測(cè)量量程為2.5V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99999.9Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V)，開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按電路原理圖甲連接線路；②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為零，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖甲中最左端所對(duì)應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S；③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表滿偏；④保持滑動(dòng)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2.00V，記下電阻箱的阻值．回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器________(選填“R1”或“R2”)．(2)根據(jù)圖甲所示電路將圖乙中實(shí)物圖連線．(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變，計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)．(4)如果此電壓表是由一個(gè)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(biāo)號(hào))．A．100μA B．250μAC．500μA D．1mA【答案】(1)R1(2)見解析圖(3)2520(4)D【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)測(cè)電壓表的內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器的最大阻值較小，故選R1可減小實(shí)驗(yàn)誤差．(2)滑動(dòng)變阻器為分壓式接法，連接實(shí)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2.00V和0.50V，則RV＝4R＝2520Ω.(4)電壓表的滿偏電流Ig＝eq\f(U,RV)＝eq\f(2.5,2520)A≈1mA，故選項(xiàng)D正確．4.(2020·貴州貴陽(yáng)市3月調(diào)研)某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測(cè)量某水果電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大，為了提高實(shí)驗(yàn)的精確度，需要測(cè)量電壓表的內(nèi)阻．實(shí)驗(yàn)器材中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表，該同學(xué)便充分利用這塊電壓表，設(shè)計(jì)了如圖8所示的實(shí)驗(yàn)電路，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)該電壓表的內(nèi)阻的測(cè)量，又能利用該表完成水果電池組電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量，他用到的實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)水果電池組(電動(dòng)勢(shì)約4V，內(nèi)阻約50Ω)、雙向電壓表(量程為2V，內(nèi)阻約為2kΩ)、電阻箱(0～9999Ω)、滑動(dòng)變阻器(0～200Ω)，一個(gè)單刀雙擲開關(guān)及若干導(dǎo)線．(1)該同學(xué)按如圖所示電路圖連線后，首先測(cè)出了電壓表的內(nèi)阻．請(qǐng)完善測(cè)量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟：①將R1的滑動(dòng)觸頭滑至最左端，將S撥向1位置，將電阻箱阻值調(diào)為0；②調(diào)節(jié)R1的滑動(dòng)觸頭，使電壓表示數(shù)達(dá)到滿偏；③保持____________不變，調(diào)節(jié)R2，使電壓表的示數(shù)達(dá)到____________；④讀出電阻箱的阻值，記為R2，則電壓表的內(nèi)阻RV＝________.(2)若測(cè)得電壓表內(nèi)阻為2kΩ，可分析此測(cè)量值應(yīng)________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值．(3)接下來測(cè)量水果電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將開關(guān)S撥至________(選填“1”或“2”)位置，將R1的滑動(dòng)觸片移到最________端，不再移動(dòng)；②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的示數(shù)達(dá)到一個(gè)合適值，記錄下電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值；③重復(fù)步驟②，記錄多組電壓表的示數(shù)及對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值．(4)若將電阻箱與電壓表并聯(lián)后的阻值記錄為R，作出eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖象，則可消除系統(tǒng)誤差，如圖9所示，其中縱截距為b，斜率為k，則電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為E＝____________，內(nèi)阻的表達(dá)式為r＝____________.【答案】(1)③R1半偏(或最大值的一半)④R2(2)大于(3)①2左(4)eq\f(1,b)eq\f(k,b)【解析】(1)由題圖可知，當(dāng)S撥向1位置，滑動(dòng)變阻器R1在電路中為分壓式接法，利用電壓表的半偏法得：調(diào)節(jié)R1使電壓表滿偏；保持R1不變，R2與電壓表串聯(lián)；調(diào)節(jié)R2使電壓表的示數(shù)達(dá)到最大值的一半；則電壓表的內(nèi)阻RV與電阻箱示數(shù)R2相同．(2)由閉合電路歐姆定律可知，調(diào)節(jié)R2使電壓表達(dá)到半偏的過程中，總電阻變大．干路總電流變小，由E＝I·r＋U外得U外變大，由電路知U外＝U并＋U右，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭右側(cè)分得的電壓U右＝I·R右變小，則U并變大，電壓表半偏時(shí)，R2上分得的電壓大于電壓表上分得的電壓，則R2的阻值大于電壓表的阻值，即電壓表內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值．(3)測(cè)水果電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，利用伏阻法，S撥到2位置，同時(shí)將R1的滑動(dòng)觸頭移到最左端．利用E＝U1＋eq\f(U1,R2)·r，E＝U1′＋eq\f(U1′,R2′)·r，聯(lián)立求E、r.(4)由閉合電路歐姆定律得：E＝U＋eq\f(U,R)·r，變形得eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)，則eq\f(r,E)＝k，eq\f(1,E)＝b，解得：E＝eq\f(1,b)，r＝eq\f(k,b).5.(2020·河南安陽(yáng)二模)為了測(cè)量一電壓表的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路．其中是標(biāo)準(zhǔn)電壓表，R0和R分別是滑動(dòng)變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀開關(guān)，E是電源．(1)用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)如圖1所示的實(shí)驗(yàn)原理圖將如圖2所示的實(shí)物圖連接完整．(2)實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)________，使待測(cè)表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)________的讀數(shù)U；②然后將S撥向接點(diǎn)2，保持R0不變，調(diào)節(jié)________，使________，記下此時(shí)R的讀數(shù)；③多次重復(fù)上述過程，計(jì)算R讀數(shù)的________，即為待測(cè)電壓表內(nèi)阻的測(cè)量值．(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得電壓表的阻值可能與真實(shí)值之間存在誤差，除偶然誤差因素外，還有哪些可能的原因，請(qǐng)寫出其中一種可能的原因：___________________.【答案】(1)實(shí)物圖連接如解析圖(2)①R0電壓表V0②電阻箱R的阻值標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0的示數(shù)仍為U③平均值(3)見解析【解析】(1)根據(jù)電路圖連接的實(shí)物圖如圖所示：(2)①將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)R0，使待測(cè)表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)電壓表V0的讀數(shù)U；②然后將S撥向接點(diǎn)2，保持R0不變，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0的示數(shù)仍為U，記下此時(shí)R的讀數(shù)；③多次重復(fù)上述過程，計(jì)算R讀數(shù)的平均值，即為待測(cè)電壓表內(nèi)阻的測(cè)量值．(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得電壓表的阻值可能與真實(shí)值之間存在誤差，除偶然誤差因素外，還可能有(提供以下三種參考)：①由于電阻箱的阻值不具有連續(xù)性，可能導(dǎo)致電阻箱的阻值與待測(cè)電壓表之間存在著一定的誤差；②電流通過電阻發(fā)熱，導(dǎo)致電阻阻值發(fā)生變化；③電源連續(xù)使用較長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)降低內(nèi)阻增大等都有可能造成誤差．6.(2020·山東臨沂市一模)在研究金屬電阻阻值與溫度的關(guān)系時(shí)，為了能夠較準(zhǔn)確地測(cè)出金屬電阻的阻值，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路．除了金屬電阻Rx外，還提供的實(shí)驗(yàn)器材有：學(xué)生電源E，靈敏電流計(jì)G，滑動(dòng)變阻器R、Rs，定值電阻R1、R2，電阻箱R0，開關(guān)S，控溫裝置，導(dǎo)線若干．①按照電路圖連接好電路后，將R0調(diào)至適當(dāng)數(shù)值，R的滑片調(diào)至最右端，Rs的滑片調(diào)至最下端，閉合開關(guān)S；②把R的滑片調(diào)至適當(dāng)位置，調(diào)節(jié)R0，并逐步減小Rs的阻值，電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，記錄R0的阻值和Rx的溫度；③多次改變溫度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)；④實(shí)驗(yàn)完畢，整理器材．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答以下問題：(1)上述②中，電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)________(選填“大于”“等于”或“小于”)b點(diǎn)電勢(shì)．(2)用R0、R1、R2表示Rx，Rx＝________.(3)本實(shí)驗(yàn)中Rs的作用為_________________________________________________．(4)若只考慮系統(tǒng)誤差，用該方法測(cè)得的Rx的阻值________(選填“大于”“等于”或“小于”)Rx的真實(shí)值．【答案】(1)等于(2)eq\f(R1,R2)·R0(3)保護(hù)電流計(jì)(4)等于【解析】(1)電流計(jì)G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電流計(jì)中無電流，即a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)．(2)設(shè)R1、Rx支路電流為I1，R0、R2支路電流為I2，當(dāng)a點(diǎn)電勢(shì)等于