2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點(diǎn)突破第10章恒定電流專題強(qiáng)化12電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖的連接

考點(diǎn)3試驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖的連接(實(shí)力考點(diǎn)·深度研析)1．試驗(yàn)器材的選取以“平安性”“精確性”“便利性”為前提，綜合考慮。選擇電學(xué)試驗(yàn)儀器主要是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源等器件。(1)選擇電表以不使電表受損和盡量削減誤差為原則，即加在電表上的最大電壓或電流不得超過(guò)其最大量程，試驗(yàn)過(guò)程中指針可移動(dòng)范圍最好大于量程的eq\f(1,3)。(2)選擇滑動(dòng)變阻器要考慮它的額定電流，然后對(duì)接受分壓法的滑動(dòng)變阻器選總阻值較小的，對(duì)接受限流法的滑動(dòng)變阻器的總阻值選比電路中的電阻稍大些為好。對(duì)于滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變更的，不宜接受。(3)對(duì)器材選擇的一般步驟是：①找出唯一性的器材；②草畫電路圖(暫不把電表接入)；③估算電流最大值和最小值；④考慮電表是否平安(該用分壓法還是限流法)，以及能否使電表達(dá)到滿偏的eq\f(1,3)以上。2．實(shí)物圖連接的一般思路(1)先畫電路圖，后連實(shí)物圖。在電路圖上標(biāo)明電源的正、負(fù)極，電流表和電壓表的正、負(fù)接線柱等。(按實(shí)物的布局設(shè)計(jì)線路圖，再依據(jù)線路圖連接實(shí)物圖)(2)先串后并，留意正負(fù)。連電路實(shí)物圖時(shí)，應(yīng)選擇一條包含電路元件最多的通路，例如：從電源的正極動(dòng)身，沿著電流的方向依次把開(kāi)關(guān)、用電器、電流表(先接正接線柱，后接負(fù)接線柱)、變阻器等連接起來(lái)，始終連到電源負(fù)極，然后再把其余的電路元件和電壓表并聯(lián)在電路的某兩點(diǎn)之間。(3)留意量程，接線到柱。連接多量程電流表、電壓表時(shí)，應(yīng)留意選擇適當(dāng)?shù)慕泳€柱(即選取合適的量程)，全部導(dǎo)線的連接點(diǎn)都應(yīng)接在用電器的接線柱上或電源的正、負(fù)極上，不應(yīng)在無(wú)接線柱的地方把幾條導(dǎo)線相接。(4)避開(kāi)交叉，檢查無(wú)誤。所連導(dǎo)線不應(yīng)交叉，以使連接狀況清晰易辨。連好電路實(shí)物圖后，應(yīng)比照電路圖再檢查一遍，以便削減錯(cuò)誤。某探討性小組在試驗(yàn)室找到一阻值未知的電阻Rx，用歐姆表粗略測(cè)量其阻值大約為2kΩ，該小組同學(xué)在試驗(yàn)室找到了如下的試驗(yàn)儀器：電流表A1，量程1mA，內(nèi)阻約為50Ω電流表A2，量程300μA，內(nèi)阻約為300Ω電壓表V1，量程10V，內(nèi)阻約為15kΩ電壓表V2，量程3V，內(nèi)阻約為10kΩ滑動(dòng)變阻器R，總阻值50Ω，額定電流為1A電池組E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻很小但不能忽視，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干(1)在線框中畫出測(cè)量Rx阻值的電路圖，要求標(biāo)明各儀器符號(hào)。(2)由于電壓表、電流表內(nèi)阻未知，試驗(yàn)結(jié)果存在系統(tǒng)誤差，為了消退系統(tǒng)誤差，該小組同學(xué)又在試驗(yàn)室找到一阻值大約為1kΩ的定值電阻R0，設(shè)計(jì)了如圖所示的測(cè)量電路。①請(qǐng)完成下列操作過(guò)程：第一步：先將滑動(dòng)變阻器R的滑片滑至最左端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2合向a，然后閉合開(kāi)關(guān)S1，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過(guò)量程)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1；其次步：保持滑片P位置不變，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)合向b，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2。②依據(jù)以上記錄數(shù)據(jù)寫出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式Rx＝eq\f(U1,I1)－eq\f(U2,I2)。③依據(jù)試驗(yàn)原理圖連接好實(shí)物圖。[解析](1)因電源電動(dòng)勢(shì)為3V，故電壓表選V2，而由歐姆定律可知，電路中的最大電流約為I＝eq\f(3,2000)A＝1.5mA，故應(yīng)選大量程電流表A1；滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω，待測(cè)電阻的阻值大約為2kΩ，待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)接受分壓式接法；因eq\f(RV2,Rx)<eq\f(Rx,RA1)，故電流表應(yīng)接受內(nèi)接法。電路圖如圖甲所示。(2)①為了測(cè)出電流表與R0的總電阻以消退系統(tǒng)誤差，應(yīng)保持滑片P位置不變，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)合向b，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2。②當(dāng)開(kāi)關(guān)S2合向a時(shí)有Rx＋RA＋R0＝eq\f(U1,I1)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2合向b時(shí)有RA＋R0＝eq\f(U2,I2)，解以上兩式得Rx＝eq\f(U1,I1)－eq\f(U2,I2)。③依據(jù)試驗(yàn)原理圖連接實(shí)物圖如圖乙。[答案](1)見(jiàn)解析圖甲(2)③見(jiàn)解析圖乙【跟蹤訓(xùn)練】(2024·山東卷)一同學(xué)探究阻值約為550Ω的待測(cè)電阻Rx在0～5mA范圍內(nèi)的伏安特性?？捎闷鞑挠校弘妷罕鞻(量程為3V，內(nèi)阻很大)，電流表A(量程為1mA，內(nèi)阻為300Ω)，電源E(電動(dòng)勢(shì)約為4V，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值可選10Ω或1.5kΩ)，定值電阻R0(阻值可選75Ω或150Ω)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。(1)要求通過(guò)Rx的電流可在0～5mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，將圖(a)所示的器材符號(hào)連線，畫出試驗(yàn)電路的原理圖；(2)試驗(yàn)時(shí)，圖(a)中的R應(yīng)選最大阻值為10Ω(填“10Ω”或“1.5kΩ”)的滑動(dòng)變阻器，R0應(yīng)選阻值為75Ω(填“75Ω”或“150Ω”)的定值電阻；(3)測(cè)量多組數(shù)據(jù)可得Rx的伏安特性曲線。若在某次測(cè)量中，電壓表、電流麥的示數(shù)分別如圖(b)和圖(c)所示，則此時(shí)Rx兩端的電壓為2.30V，流過(guò)Rx的電流為4.20mA，此組數(shù)據(jù)得到的Rx的阻值為548Ω(保留3位有效數(shù)字)。[答案](1)見(jiàn)解析[解析](1)電流表內(nèi)阻已知，電流表與R0并聯(lián)擴(kuò)大電流表量程，進(jìn)而精確測(cè)量通過(guò)Rx的電流，電壓表單獨(dú)測(cè)量Rx的電壓；滑動(dòng)變阻器接受分壓式接法，電表從0起先測(cè)量，滿足題中通過(guò)Rx的電流從0～5mA連續(xù)可調(diào)，電路圖如下。(2)電路中R應(yīng)選最大阻值為10Ω的滑動(dòng)變阻器，便利電路的調(diào)整，測(cè)量效率高、試驗(yàn)誤差??；通過(guò)Rx的電流最大為5mA，須要將電流表量程擴(kuò)大為原來(lái)的5倍，依據(jù)并聯(lián)分流的規(guī)律示意圖如下依據(jù)并聯(lián)分流，即并聯(lián)電路中電流之比等于電阻的反比，可知eq\f(4mA,1mA)＝eq\f(300Ω,R0)，解得R0＝75Ω。(3)電壓表每小格表示0.1V，