2024高考物理二輪復習專題6物理實驗第2講電學實驗及創(chuàng)新學案

PAGE33-第2講電學試驗及創(chuàng)新考情速覽·明規(guī)律高考命題點命題軌跡情境圖電表改裝多用電表原理和運用2024Ⅲ卷2317(3)23題18(2)22題19(1)23題19(3)23題2024Ⅱ卷222024Ⅰ卷23Ⅲ卷23以測電阻為核心的試驗2024Ⅱ卷2316(2)23題17(2)23題18(1)23題18(3)23題20(1)22題2024Ⅱ卷232024Ⅰ卷23Ⅲ卷232024Ⅰ卷22以測特性曲線為核心的試驗2024Ⅰ卷2317(1)23題20(2)23題20(3)23題2024Ⅰ卷22Ⅱ卷23Ⅲ卷23拓展創(chuàng)新試驗2024Ⅰ卷23Ⅲ卷2216(1)23題16(3)22題2024Ⅱ卷23命題熱點·巧突破考點一電表改裝多用電表原理和運用1．電流表和電壓表的讀數規(guī)則量程精確度讀數規(guī)則電流表0～3A0.1A與刻度尺一樣，采納eq\f(1,10)估讀，讀數規(guī)則較簡潔，只須要精確值后加一估讀數即可電壓表0～3V0.1V電流表0～0.6A0.02A估讀位與最小刻度在同一位，采納eq\f(1,2)估讀電壓表0～15V0.5V估讀位與最小刻度在同一位，采納eq\f(1,5)估讀2.多用電表運用的幾個留意事項(1)電流的流向：由于運用多用電表時不管測量什么，電流都要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，所以運用歐姆擋時，多用電表內部電池的正極接的是黑表筆，負極接的是紅表筆．(2)要區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”：“機械零點”在表盤刻度左側“0”位置，用表盤下邊中間的指針定位螺絲調整；“歐姆零點”在表盤刻度的右側電阻刻度“0”位置，用歐姆調零旋鈕調整．(3)測電阻時每變換一次擋位，都要重新進行歐姆調零．(4)選倍率：測量前應依據估計阻值選用適當的擋位．由于歐姆擋的刻度不勻稱，運用歐姆擋測電阻時，指針偏轉過大或過小都有較大誤差，通常只運用表盤中間的一段刻度范圍．(5)測電阻時要將電阻與其他元件斷開，不要用手同時接觸多用電表的兩支表筆．(6)多用電表運用完畢應將選擇開關旋至“OFF”擋或溝通電壓最高擋．3．多用電表內部電路的常見考查形式多用電表當歐姆表運用時內部有電源，往往會考查閉合電路歐姆定律、電動勢和內阻的測定等，常涉及的變形有：(1)與電壓表串聯形成閉合電路，則E＝U＋eq\f(U,RV)·r，從而計算得到E；(2)與電流表串聯形成閉合電路，則E＝I(RA＋r)，從而計算得到E；(3)將多用電表的選擇開關撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當黑表筆接二極管正極，紅表筆接二極管負極時，測得的電阻較小，反之測得的電阻很大，由此可推斷出二極管的正、負極．考向1多用電表的運用及讀數1．(2024·南昌調研)一多用電表的簡化電路圖如圖甲所示．已知表頭內阻為400Ω，滿偏電流為2mA；電池E＝1.5V，E′＝15V.(1)若R1＝1Ω，R2＝99Ω，當選擇開關置于2時，多用電表測量的是_電流__(選填“電流”“電壓”或“電阻”)，其測量的最大值(量程)為_10_mA__.(2)在(1)的條件下，若R5＝0.92×103Ω，R6＝9×103Ω，當選擇開關置于6時，多用電表測量的是_電壓__(選填“電流”“電壓”或“電阻”)，其測量的最大值(量程)為_100_V__.(3)在(1)的條件下，當選擇開關置于3時，多用電表測量的是_電阻__(選填“電流”“電壓”或“電阻”)．現要測量一個一千多歐的電阻，應當把選擇開關置于_4__(選填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”)，正確測量時多用電表指針如圖乙所示，則所測電阻的阻值為_1_500__Ω.【解析】(1)結合題圖甲可知，多用電表選擇開關置于2時，R1、R2串聯后與表頭并聯，此時多用電表測量的是電流，量程為2mA＋eq\f(400Ω×2mA,100Ω)＝10mA．(2)當選擇開關置于6時，多用電表測量的是電壓，此時表頭與R1、R2可視為一個新表頭(滿偏電流為10mA，內阻為80Ω)，量程為10mA×(80＋920＋9000)Ω＝100V．(3)當選擇開關置于3時，多用電表內含電池，測量的是電阻，由第(2)問分析可知，此時新表頭的滿偏電流為10mA，內阻為80Ω，若測量一個一千多歐的電阻，由閉合電路歐姆定律可知電池的電動勢應選15V．題圖乙中指針位于表盤刻度中心，此時所測電阻阻值等于多用電表的內阻，滿偏電流為10mA，電壓為15V，故多用電表的內阻即所測電阻的阻值為1500Ω.考向2歐姆表的改裝和校準2．(2024·全國卷Ⅲ)某同學欲將內阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對應電流表表盤的50μA刻度．可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導線若干．(a)(1)歐姆表設計將圖(a)中的實物連線組成歐姆表．歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應為_900__Ω；滑動變阻器選_R1__(填“R1”或“R2”)．(2)刻度歐姆表表盤通過計算，對整個表盤進行電阻刻度，如圖(b)所示．表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為_45__、_5__.(b)(3)校準紅、黑表筆短接，調整滑動變阻器，使歐姆表指針指向_0__kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應的測量值，完成校準數據測量．若校準某刻度時，電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示，則電阻箱接入的阻值為_35_000.0__Ω.(c)【答案】(1)如圖所示【解析】(1)歐姆表的中值刻度為歐姆表的內阻，即r＋R0＋RA＋R＝15kΩ，解得R＝900Ω.由于滑動變阻器R2的最大阻值為500Ω，所以滑動變阻器選R1.(2)依據閉合電路歐姆定律，得Ia＝eq\f(E,R內＋Ra)和Ib＝eq\f(E,R內＋Rb)，代入數據解得Ra＝45kΩ，Rb＝5kΩ.(3)運用歐姆表測量電阻時，首先要進行電阻調零，此時應將紅、黑表筆短接，調整滑動變阻器，使歐姆表指針指在0kΩ上．電阻箱的阻值為(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1000×5＋10000×3)Ω＝35000.0Ω.3．(2024·全國卷Ⅰ)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表．該同學測得微安表內阻為1200Ω，經計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進行改裝．然后利用一標準毫安表，依據圖(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表)．(a)(b)(1)依據圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實物連線．(2)當標準毫安表的示數為16.0mA時，微安表的指針位置如圖(c)所示．由此可以推想出所改裝的電表量程不是預期值，而是_C__.(填正確答案標號)A．18mA B．21mAC．25mA D．28mA(3)產生上述問題的緣由可能是_AC__.(填正確答案標號)A．微安表內阻測量錯誤，實際內阻大于1200ΩB．微安表內阻測量錯誤，實際內阻小于1200ΩC．R值計算錯誤，接入的電阻偏小D．R值計算錯誤，接入的電阻偏大(4)要達到預期目的，無論測得的內阻值是否正確，都不必重新測量，只須要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可，其中k＝eq\f(99,79).【解析】(1)實物連線如圖所示．(2)串聯電路中電流到處相等，依據比例關系得，毫安表示數為16.0mA時，對應微安表的刻度為160.0μA，當微安表指針到滿量程250μA時，毫安表的示數應為25mA，即為改裝后電表的量程．選項C正確．(3)依據IgRg＝(I－Ig)R得I＝eq\f(IgRg,R)＋Ig出現該狀況可能是微安表內阻測量錯誤，實際電阻大于1200Ω，或者并聯的電阻R計算錯誤，接入的電阻偏?。x項A、C正確．(4)若微安表的滿偏電壓為U，則對并聯的電阻R有U＝(25－0.25)×10－3RU＝(20－0.25)×10－3kR解得k＝eq\f(99,79).考點二以測電阻為核心的試驗1．電流表和電壓表的選擇(1)依據電源的參數來選擇．(2)依據電路中的最大電流(或者最大電壓)來選擇．(3)依據用電器的額定電流(或者額定電壓)來選擇．2．滑動變阻器的選擇(1)用分壓式接法時，應當選用最大阻值較小、額定電流較大的滑動變阻器．(2)用限流式接法時，應當選用阻值和被測電阻接近的滑動變阻器．3．電流表內、外接法的選擇(1)若Rx>eq\r(RARV)，則采納電流表內接法，此時R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA>Rx.(2)若Rx<eq\r(RARV)，則采納電流表外接法，此時R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx.4．滑動變阻器限流式接法和分壓式接法的選擇通?；瑒幼冏杵鲬x用限流式接法．但在下列三種狀況下，必需選擇分壓式接法．(1)若采納限流式電路，電路中的最小電流超過用電器的額定電流，必需選用分壓式電路．(2)當用電器電阻遠大于滑動變阻器的最大電阻，且試驗要求的電壓變更范圍較大或要求測量多組試驗數據時，必需選用分壓式電路．(3)要求回路中某部分電路的電壓從零起先可連續(xù)變更時必需選用分壓式電路．考向1伏安法測電阻(包括變形的伏安法)1．(2024·新課標卷Ⅰ)某同學用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內阻為1kΩ，電流表內阻為0.5Ω.該同學采納兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的O、P兩點之間，另一種是跨接在O、Q兩點之間．測量得到如圖(b)所示的兩條U－I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數．回答下列問題：(1)圖(b)中標記為Ⅱ的圖線是采納電壓表跨接在_O、P__(填“O、P”或“O、Q”)兩點的方案測量得到的．(2)依據所用試驗器材和圖(b)可推斷，由圖線_Ⅰ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結果更接近待測電阻的真實值，結果為_50.5__Ω(保留1位小數)．(3)考慮到試驗中電表內阻的影響，需對(2)中得到的結果進行修正，修正后待測電阻的阻值為_50.0__Ω(保留1位小數)．【解析】(1)若將電壓表接在O、P之間，I＝eq\f(U,RV)＋eq\f(U,Rx)則U＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)·I依據一次函數關系可知對應斜率為eq\f(RxRV,Rx＋RV).若將電壓表接在O、Q之間，電流表分壓為UA＝IRA依據歐姆定律變形可知Rx＝eq\f(U－IRA,I)解得U＝I(Rx＋RA)依據一次函數可知對應斜率為(Rx＋RA)，對比圖像的斜率可知kⅠ>kⅡ所以Ⅱ圖線是采納電壓表跨接在O、P之間．(2)因為待測電阻為幾十歐姆的電阻，通過圖像斜率大致估算待測電阻為50Ω左右，依據eq\f(1kΩ,50Ω)<eq\f(50Ω,0.5Ω)說明電流表的分壓較小，電壓表的分流較大，所以電壓表應跨接在O、Q之間，所以選擇圖線Ⅰ得到的結果較為精確．依據圖像可知Rx＝eq\f(3V－1V,59.6mA－20mA)≈50.5Ω.(3)考慮電流表內阻，則修正后的電阻為R′x＝Rx－rA＝50.5Ω－0.5Ω＝50.0Ω.2．(2024·浙江選考)為了比較精確地測定阻值未知的定值電阻Rx，小明設計了如圖所示的電路．(1)試驗時，閉合開關S，滑動變阻器的滑片滑至合適位置保持不變，將c點先后與a、b點連接，發(fā)覺電壓表示數變更較大，電流表示數基本不變，則測量時應將c點接_a點__(選填“a點”或“b點”)，按此連接測量，測量結果_小于__(選填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真實值．(2)依據試驗測得的6組數據，在下圖中描點，作出了2條圖線．你認為正確的是_②__(選填“①”或“②”)，并由圖線求出電阻Rx＝_7.5__Ω.(保留兩位有效數字)【解析】(1)電壓表示數變更較大，說明電流表分壓較大，而電流表示數基本不變，說明電壓表分流較小，可以忽視，故采納電流表外接法，即c接a點；電壓表測量的電壓為精確值，但電流表測量的電流為電阻和電壓表電流之和，即電流測量值偏大，依據R＝eq\f(U,I)可得電阻測量值偏小；(2)因為電壓表測量的是被測電阻兩端電壓，所以當其兩端電壓為零時，電流也為零，故圖線②正確；圖像的斜率的倒數表示電阻，故Rx＝eq\f(3.0,0.4)Ω＝7.5Ω.3．(2024·昌樂二中一模)用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(900～1000Ω)：電源E，具有肯定內阻，電動勢約為9.0V；電壓表V1，量程為1.5V，內阻r1＝750Ω；電壓表V2，量程為5V，內阻r2＝2500Ω；滑動變阻器R，最大阻值約為100Ω；單刀單擲開關S，導線若干．(1)測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的eq\f(1,3)，試畫出測量電阻Rx的一種試驗電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中的相應的英文字母標注)_見解析圖__．(2)依據你所畫的電路原理圖在上圖的實物圖上畫出連線．(3)若電壓表V1的讀數用U1表示，電壓表V2的讀數用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx＝若采納甲電路，eq\f(U1r1r2,U2r1－U1r2).若采納乙電路，eq\f(U2－U1,U1)r1.【解析】(1)在試驗中測定的電阻Rx的阻值(900～1000Ω)接近電壓表V1和V2的內阻，屬于測定大電阻，所以采納串聯分壓法，此外滑動變阻器R的最大阻值很小，必需采納分壓接法，故試驗電路原理圖如圖甲或圖乙；甲圖中電壓表V1和Rx并聯電阻約為420Ω，兩圖都滿意題中要求“電壓表的讀數不小于其量程的eq\f(1,3)”．(2)先連滑動變阻器的分壓接法，然后再連接串聯分壓電路，如圖甲或乙．(3)在甲圖中eq\f(U1,r1)＋eq\f(U1,Rx)＝eq\f(U2,r2)，在乙圖中U2＝U1＋Rx×eq\f(U1,r1)；化簡得Rx＝eq\f(U1r1r2,U2r1－U1r2)或Rx＝eq\f(U2－U1,U1)r1.規(guī)律總結(1)已知內阻的電壓表可當電流表運用，已知內阻的電流表可當電壓表運用；(2)定值電阻的常見用途：愛護電路、分壓或分流．(3)電壓表量程的選擇：比電源電動勢略大或相差不多．(4)電流表量程的選擇：和電壓表量程與被測電阻的比值相差不多．考向2等效法測電阻4．某同學想用如圖甲所示的試驗電路，測量未知電阻Rx的阻值、電流表A的內阻和電源(內阻忽視不計)的電動勢，試驗過程中電流表的讀數始終符合試驗要求．(1)為了測量未知電阻Rx的阻值，他在閉合開關之前應當將兩個電阻箱的阻值調至_最大__(填“最大”或“最小”)，然后閉合開關K1，將開關K2撥至1位置，調整R2使電流表A有明顯讀數I0；接著將開關K2撥至2位置．保持R2不變，調整R1，當調整R1＝34.2Ω時，電流表A讀數仍為I0，則該未知電阻的阻值Rx＝_34.2__Ω(2)為了測量電流表A的內阻RA和電源(內阻忽視不計)的電動勢E，他將R1的阻值調到1.5Ω，R2調到最大，將開關K2調至2位置，閉合開關K1；然后多次調整R2，并在表格中記錄下了各次R2的阻值和對應電流表A的讀數I；最終依據記錄的數據，他畫出了如圖乙所示的圖像；利用圖像中的數據可求得，電流表A的內阻RA＝_0.5__Ω，電源(內阻忽視不計)的電動勢E＝_4__V.【解析】(1)為了保證電路中用電器的平安，在閉合開關之前應當將兩個電阻箱的阻值調至最大，使電路中的電流較小，不會燒壞用電器；由于兩次操作電路中電流相等，說明兩次操作電路中的總電阻也相等，故Rx＝34.2Ω.(2)依據閉合電路歐姆定律可知E＝I(R2＋RA＋R1)，解得eq\f(1,I)＝eq\f(R2,E)＋eq\f(RA＋R1,E).結合eq\f(1,I)－R2圖像的斜率和截距可得E＝4V，RA＝0.5Ω.規(guī)律總結等效替代法(單刀雙擲開關或者兩個單刀單擲開關)以4題為例：電源輸出電壓不變，將S2合到2，調整電阻箱示數為R1，使電表的示數與S2合到1時的示數相等，則Rx＝R1，這種測量方法無系統(tǒng)誤差，R測＝R真.考向3半偏法測電表內阻5．(2024·北京通州區(qū)模擬)為測定電流表內電阻Rg，試驗中備用的器件有：A．電流表(量程0～100μA)B．標準電壓表(量程0～5V)C．電阻箱(阻值范圍0～999.9Ω)D．電阻箱(阻值范圍0～99999Ω)E．電源(電動勢2V)F．電源(電動勢6V)G．滑動變阻器(阻值范圍0～50Ω，額定電流1.5A)，還有若干開關和導線．(1)假如采納如圖所示的電路測定電流表A的內電阻并且想得到較高的精確度，那么從以上備用器件中，可變電阻R1應選用_D__，可變電阻R2應選用_C__，電源應選用_F__(用字母代號填寫)．(2)假如試驗時要進行的步驟有：a．合上開關K1；b．合上開關K2；c．視察R1的阻值是否最大，假如不是，將R1的阻值調到最大；d．調整R1的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度；e．調整R2的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半；f．登記R2的阻值．把以上步驟的字母按試驗的合理依次為：_cadbef__.(3)假如在步驟f中所得R2的阻值為600Ω，則圖中電流表的內電阻Rg的測量值為_600__Ω.(4)假如再給出：H.電源(電動勢8V)；I.電源(電動勢12V)，電源應選擇_H__(選填選項前的字母)．(5)某同學認為步驟e中不須要保證“電流表指針偏轉到滿刻度的一半”這一條件，也可測得的電流表內阻Rg，請你分析論證該同學的推斷是否可行．_可行__．【解析】(1)該試驗是半偏電流法測電流表的內阻．K2閉合前后的兩次電路，假如干路電流變更不大，那么就可以認為，K2閉合后，電流表半偏時，電流表和電阻箱R2所分的電流各占一半，又因為二者并聯，兩端的電壓相等，自然就可以推出電流表的內阻和電阻箱R2的阻值相等．要保證兩次試驗干路的電流變更不大，就須要保證兩次試驗電路的總電阻變更不大，也就是說，在給電流表并聯上一個電阻箱后導致的電阻變更，對整個電路影響不大．要達到這個效果，R1就須要選一個盡可能大的電阻，可以是電阻箱，也可以是滑變，也可以是電位器，但阻值要盡可能地大，經此分析，R1應選用D．該試驗要通過可變電阻R2阻值來間接反映出電流表的內阻值，因此可變電阻R2的選取原則是：能讀數且盡量和電流表的內阻在同一數量級上．經此分析，可變電阻R2應選用C．在R1是一個盡可能大的電阻、電流表滿偏的前提下，那么電源電動勢相對地就要大一些的，但不是越大越好，大了燒表也不行．初步分析電源可選用F，其實可以估算一下電動勢也許的最大值，即：Emax＝IgmaxR1max＝100×10－6×1×105V＝10V，電源應選F.(2)半偏法測電流表內阻的步驟為：試驗前，將R1的阻值調到最大；合上開關K1；調整R1的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度；保持R1的阻值不變，合上開關K2；調整R2的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半；登記R2的阻值．我們就認為電流表的內阻值就是R2的阻值．因此答案為：cadbef.(3)依據(1)中的分析可知，電流表的內電阻Rg的測量值，就等于電阻箱R2的阻值，即600Ω.(4)由(1)中的分析可知，在不燒表的前提下，電源要盡可能地大一些，這樣可以減小試驗誤差．因為估算出的電源電動勢的最大值大約是10V，所以，該題答案為H.(5)該同學的推斷可行．只需保證步驟abcd不變．例如在步驟e中，可以調整R2的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的三分之二，登記此時R2的阻值，依據并聯電路反比分流原則，計算出電流表內阻的測量值：R′g＝eq\f(R2,2)，同樣可以測得電流表的內阻．規(guī)律總結兩種半偏法的比較電流半偏法電壓半偏法斷開S2，閉合S1，調整R1，使?jié)M偏；閉合S2，只調整R2，使半偏(R1?RG)，則RG＝R2，該方法R測<R真，結果偏小.調整R2＝0，閉合S，調整R1使?jié)M偏；只調整R2，使半偏(R1?RV)，則RV＝R2，該方法R測>R真，結果偏大.考向4電橋法測電表內阻6．(2024·全國卷Ⅱ)某同學利用如圖(a)所示的電路測量一微安表(量程為100μA，內阻大約為2500Ω)的內阻．可運用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20Ω，另一個阻值為2000Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99999.9Ω)；電源E(電動勢約為1.5V)；單刀開關S1和S2.C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片．(a)(1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線．(2)完成下列填空：①R1的阻值為_20__Ω(填“20”或“2000”)．②為了愛護微安表，起先時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的_左__端(填“左”或“右”)對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置旁邊．③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1.將R1的滑片置于適當位置，再反復調整R2的滑片D的位置．最終使得接通S2前后，微安表的示數保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢_相等__(填“相等”或“不相等”)．④將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)覺將Rz的阻值置于2601.0Ω時，在接通S2前后，微安表的示數也保持不變．待測微安表的內阻為_2_550__Ω(結果保留到個位)．(3)寫出一條提高測量微安表內阻精度的建議：_調整R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程__．【解析】(1)依據原理圖(a)，將圖(b)中的實物連線如圖所示．(2)①滑動變阻器R1在試驗中為限制電路，且為分壓接法，應選總阻值小的滑動變阻器，故R1的阻值為20Ω.②為了愛護微安表，S1閉合時，微安表上的電壓為零，故起先時應將R1的滑片C滑到滑動變阻器的左端．③接通S2前后，微安表的示數保持不變，說明S2閉合后，沒有電流流過S2，故B、D兩點的電勢相等．④試驗過程中，由于測量電路，即由Rz、、R2組成的電路的阻值很大，可認為測量電路兩端的電壓不變，故與Rz互換后通過R2、Rz和的電流不變，電路如圖所示．由于B、D兩點的電勢相等，對于圖甲，I1RμA＝I2R′I1Rz1＝I2R，即eq\f(RμA,Rz1)＝eq\f(R′,R)對于圖乙，I1Rz2＝I2R′I1RμA＝I2R.即eq\f(Rz2,RμA)＝eq\f(R′,R)所以eq\f(RμA,Rz1)＝eq\f(Rz2,RμA)所以RμA＝eq\r(Rz1Rz2)＝eq\r(2500×2601)Ω＝2550Ω.(3)提高測微安表內阻的精度，可減小系統(tǒng)誤差，如調整R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程．規(guī)律總結電橋式測量法在電阻的測量方法中，有一種很獨特的測量方法，那就是電橋法，其測量電路如圖所示，試驗中調整電阻箱R3，當A、B兩點的電勢相等時，R1和R3兩端的電壓相等，設為U1，同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設為U2，依據歐姆定律有eq\f(U1,R1)＝eq\f(U2,R2)，eq\f(U1,R3)＝eq\f(U2,Rx).由以上兩式解得R1Rx＝R2R3.這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件也可求出被測電阻Rx的阻值．該測量方法沒有系統(tǒng)誤差，R測＝R真．考向5測定金屬絲的電阻率7．(2024·天津高考真題)現測定長金屬絲的電阻率．(1)某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結果如圖所示，其讀數是_0.200(0.196～0.204均可)__mm.(2)利用下列器材設計一個電路，盡量精確地測量一段金屬絲的電阻．這段金屬絲的電阻Rx約為100Ω，請在下框中畫出試驗電路圖，并標明器材代號．電源E(電動勢10V，內阻約為10Ω)電流表A1(量程0～250mA，內阻R1＝5Ω)電流表A2(量程0～300mA，內阻約為5Ω)滑動變阻器R(最大阻值10Ω，額定電流2A)開關S及導線若干eq\x(\a\al(,,,,,))(3)某同學設計方案正確，測量得到電流表A1的讀數為I1，電流表A2的讀數為I2，則這段金屬絲電阻的計算式Rx＝eq\f(I1R1,I2－I1).從設計原理看，其測量值與真實值相比_相等__(填“偏大”、“偏小”或“相等”)．【解析】(1)依據螺旋測微器的讀數法則可知讀數為0.01×20.0mm＋0mm＝0.200mm.(2)因該試驗沒有電壓表，電流表A1的內阻已知，故用A1表當電壓表運用，為了調整范圍大，滑動變阻器應采納分壓式的接法，試驗電路圖如圖所示．(3)由電路圖可知流過電阻Rx的電流為I2－I1，電阻兩端的電壓為I1R1，因此電阻Rx＝eq\f(I1R1,I2－I1)，該試驗的電流為真實電流，電壓也為真實電壓，因此測量值和真實值相等．考點三以測特性曲線為核心的試驗在高考電學設計性試驗中，常以定值電阻的合理運用為背景來命題．求解這類問題的關鍵是必需弄清定值電阻在設計電路中的主要作用，一般來說，定值電阻有三種作用：考向1測量小燈泡的伏安特性曲線1．(2024·新課標卷Ⅱ)某同學要探討一小燈泡L(3.6V，0.30A)的伏安特性．所用器材有：電流表A1(量程200mA，內阻Rg1＝10.0Ω)，電流表A2(量程500mA，內阻Rg2＝1.0Ω)、定值電阻R0(阻值R0＝10.0Ω)、滑動變阻器R1(最大阻值10Ω)、電源E(電動勢4.5V，內阻很小)、開關S和若干導線．該同學設計的電路如圖(a)所示．(1)依據圖(a)，在圖(b)的實物圖中畫出連線_見解析圖__．(2)若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U＝_I1(Rg1＋R0)__，流過小燈泡的電流I＝_I2－I1__.為保證小燈泡的平安，I1不能超過_180__mA．(3)試驗時，調整滑動變阻器，使開關閉合后兩電流表的示數為零．逐次變更滑動變阻器滑片位置并讀取相應的I1和I2.所得試驗數據在下表中給出.I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470依據試驗數據可算得，當I1＝173mA時，燈絲電阻R＝_11.6__Ω(保留1位小數)．(4)假如用另一個電阻替代定值電阻R0，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于_8.0__Ω(保留1位小數)．【解析】(1)依據電路圖連接實物圖如圖所示(2)①依據電路圖可知燈泡兩端的電壓為電流表A1和R0的總電壓，故依據歐姆定律有U＝I1(Rg1＋R0)；②依據并聯電路特點可知流過小燈泡的電流為I＝I2－I1；③因為小燈泡的額定電壓為3.6V，故依據題目中已知數據帶入①中可知I1不能超過180mA；(3)依據表中數據可知當I1＝173mA時，I2＝470mA；依據前面的分析代入數據可知此時燈泡兩端的電壓為U＝3.46V；流過小燈泡的電流為I＝297mA＝0.297A；故依據歐姆定律可知此時小燈泡的電阻為R＝eq\f(U,I)＝eq\f(3.46,0.297)Ω＝11.6Ω；(4)要測量完整的伏安特性曲線則燈泡兩端的電壓至少要達到3.6V，而電流表A1不能超過其量程200mA，此時結合①有3.6＝0.2×(10＋R0)，解得R0＝8Ω，即要完整的測量小燈泡伏安特性曲線所用電阻的阻值不能小于8Ω.2．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的試驗中，現除了有一個標有“5V,2.5W”的小燈泡、導線和開關外，還有：A．直流電源(電動勢約為5V，內阻不計)B．直流電流表(量程0～3A，內阻約為0.1Ω)C．直流電流表(量程0～600mA，內阻約為5Ω)D．直流電壓表(量程0～15V，內阻約為15kΩ)E．直流電壓表(量程0～5V，內阻約為10kΩ)F．滑動變阻器(最大阻值為10Ω，允許通過的最大電流為2A)G．滑動變阻器(最大阻值為1kΩ，允許通過的最大電流為0.5A)試驗要求小燈泡兩端的電壓從零起先變更并能測多組數據．(1)試驗中電流表應選用_C__，電壓表應選用_E__，滑動變阻器應選用_F__.(均用序號字母表示)(2)請按要求將圖甲中所示的器材連成試驗電路圖．甲(3)某同學通過試驗正確作出的小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示．現把試驗中運用的小燈泡接到圖丙所示的電路中，其中電源電動勢E＝6V，內阻r＝1Ω，定值電阻R＝9Ω，此時燈泡的實際功率為_0.84(0.81～0.87均可)__W(結果保留2位有效數字)．【解析】(1)運用電壓表、電流表時，要求指針要超過滿刻度的一半以上，此小燈泡的額定電壓為5V，額定電流為0.5A，電流表、電壓表分別選C、E；由于小燈泡兩端的電壓從零起先變更并能測多組數據，所以限制電路應采納分壓電路，滑動變阻器用F操作比較便利．(2)采納電流表外接法，連接如圖所示．(3)把定值電阻R看作電源的內阻，在小燈泡的伏安特性曲線的坐標系里作出電源的路端電壓與干路電流的關系圖線，可得與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標為(0.38A,2.2V)，此時燈泡的實際功率為P＝UI≈0.84W.考向2測定電源的電動勢和內阻3．(2024·浙江高考真題)某同學分別用圖甲和圖乙的電路測量同一節(jié)干電池的電動勢和內阻．(1)在乙圖下面的方框中畫出圖乙的電路圖；eq\x(\a\al(,,,,,))(2)某次測量時電流表和電壓表的示數如圖所示，則電流I＝_0.39～0.41__A，電壓U＝_1.29～1.31__V；(3)試驗得到如圖所示的兩條直線，圖中直線Ⅰ對應電路是圖_乙__(選填“甲”或“乙”)；(4)該電池的電動勢E＝_1.51～1.54__V(保留三位有效數字)，內阻r＝_0.52～0.54__Ω(保留兩位有效數字)．【解析】(1)圖乙中，電流表內接和變阻器串聯接在電源兩端，電壓表測路段電壓，則圖乙對應的電路圖為(2)一節(jié)干電池的電動勢一般約為1.5V，故電壓表量程選擇0～3V，電流表量程選擇0～0.6A，所以量表的讀數分別為1.30V(1.29～1.31V均可)，0.40A(0.39～0.41A均可)(3)由閉合電路歐姆定律可得U＝E－Ir，可得U－I圖像的縱軸截距為電源電動勢，斜率為電源內阻．圖甲中電流表外接，則試驗測得的電源內阻r測＝r內＋rA，測量值偏大；圖乙中電路r測＝eq\f(rV,r內＋rV)r內，測量值偏小，但是由于RV?r真，故圖乙試驗測出的內阻誤差更小，故圖線Ⅰ對應圖乙，圖線Ⅱ對應的圖甲．(4)圖線Ⅱ與縱軸的交點為電源的電動勢E＝1.52V；在圖線Ⅰ與橫軸的交點為短路電流I＝2.86A，由r＝eq\f(E,I)＝eq\f(1.52V,2.86A)＝0.53Ω，此試驗原理無誤差．4．(2024·山東高考真題)試驗方案對試驗測量的精度有干脆的影響，某學習小組對“測量電源的電動勢和內阻”的試驗方案進行了探究．試驗室供應的器材有：干電池一節(jié)(電動勢約1.5V，內阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內阻約1Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關一個，導線若干．(1)該小組依據圖甲所示的電路進行試驗，通過調整滑動變阻器阻值使電流表示數漸漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數，利用試驗數據在U－I坐標紙上描點，如圖乙所示，結果發(fā)覺電壓表示數的變更范圍比較小，出現該現象的主要緣由是_B__.(單選，填正確答案標號)A．電壓表分流B．干電池內阻較小C．滑動變阻器最大阻值較小D．電流表內阻較小(2)針對電壓表示數的變更范圍比較小的問題，該小組利用試驗室供應的器材改進了試驗方案，重新測量得到的數據如下表所示.序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請依據試驗數據，回答以下問題：①答題卡的坐標紙上已標出后3組數據對應的坐標點，請在答題卡的坐標紙上標出前4組數據對應的坐標點并畫出U－I圖像_見解析圖__．②依據試驗數據可知，所選的定值電阻為_R1__(填“R1”或“R2”)．③用筆畫線代替導線，請在下圖上依據改進后的方案，將實物圖連接成完整電路．【解析】(1)電壓表示數變更過小，則緣由是外電阻比內阻大的多，即電源內阻偏小，故選B．(2)①依據數據做出U－I圖像如圖；②由圖像可知r＋R定＝eq\f(1.58,0.6)＝2.63Ω，電源內阻小于1Ω，則定值電阻大于1.63Ω，可知定值電阻為R1；③定值電阻與電源串聯，電路如圖；5．(2024·河南名校聯考)某試驗小組設計如圖甲所示電路圖來測量電源的電動勢及內阻，其中待測電源電動勢約為2V、內阻較?。凰秒妷罕砹砍虨?V，內阻特別大，可看作志向電壓表．(1)按試驗電路圖在圖乙中補充完成實物連線．(2)先將電阻箱電阻調至如圖丙所示，則其電阻讀數為_11__Ω，閉合開關S，將S1打到b端，讀出電壓表的讀數為1.10V；然后將S1打到a端，此時電壓表讀數如圖丁所示，則其讀數為_1.5__V．依據以上測量數據可得電阻R0＝_4.0__Ω.(計算結果保留兩位有效數字)(3)將S1打到b端，讀出電阻箱讀數R以及相應的電壓表讀數U，不斷調整電阻箱電阻，得到多組R值與相應的U值，作出eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖如圖戊所示，則通過圖像可以得到該電源的電動勢E＝_1.67__V，內阻r＝_1.00__Ω.(計算結果保留三位有效數字)【解析】(1)電路連接如圖所示．(2)先將電阻箱電阻調至如題圖丙所示位置，則其電阻讀數為1×10Ω＋1×1Ω＝11.0Ω.電壓表的讀數為1.10V；由歐姆定律可知，電流為：I＝eq\f(1.1,11)A＝0.1A，然后將S1打到a端，此時電壓表讀數如題圖丁所示，電壓表量程為3V，最小分度為0.1V，其讀數為1.50V．依據以上測量數據可得電阻為：R0＝eq\f(1.5,0.1)Ω－11Ω＝4.0Ω.(3)在閉合電路中，電源電動勢為：E＝U＋I(r＋R0)＝U＋eq\f(U,R)(r＋R0)，eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r＋R0,E)·eq\f(1,R)，由題圖戊所示圖像可知，截距b＝eq\f(1,E)＝0.6，E＝1.67V，圖像斜率k＝eq\f(r＋R0,E)＝3，電源內阻為：r＝kE－R0＝5Ω－4Ω＝1.00Ω.規(guī)律總結重視試驗廣度的拓展，主要體現為重視試驗原理的拓展與變更和試驗器材的有效重組．原理的變更是創(chuàng)新的熱點，附帶還會延長數據處理的變更，以安阻法測量電源的電動勢和內阻試驗為例，就原理E＝I(R＋r＋RA)和數據處理而言，即可演化出許多精彩內容.原理變更數據處理R＋RA＝Eeq\f(1,I)－r斜率為E截距為rR＝Eeq\f(1,I)－(r＋RA)斜率為E截距為(r＋RA)eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r＋RA,E)斜率為eq\f(1,E)截距為eq\f(r＋RA,E)eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)(R＋RA)＋eq\f(r,E)斜率為eq\f(1,E)截距為eq\f(r,E)考向3測量其他元件的特性曲線6．(2024·新課標卷Ⅲ)已知一熱敏電阻當溫度從10℃升至60℃時阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學利用伏安法測量其阻值隨溫度的變更關系．所用器材：電源E、開關S、滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)、電壓表(可視為志向電表)和毫安表(內阻約為100Ω)．(1)在所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖_見解析圖__．(2)試驗時，將熱敏電阻置于溫度限制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數，計算出相應的熱敏電阻阻值．若某次測量中電壓表和毫安表的示數分別為5.5V和3.0mA，則此時熱敏電阻的阻值為_1.8__kΩ(保留2位有效數字)．試驗中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變更的曲線如圖(a)所示．(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ.由圖(a)求得，此時室溫為_25.5__℃(保留3位有效數字)．(4)利用試驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器，其電路的一部分如圖(b)所示．圖中，E為直流電源(電動勢為10V，內阻可忽視)；當圖中的輸出電壓達到或超過6.0V時，便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警．若要求起先報警時環(huán)境溫度為50℃，則圖中_R1__(填“R1”或“R2”)應運用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應為_1.2__kΩ(保留2位有效數字)．【解析】(1)滑動變阻器采納分壓式，電壓表可視為志向表，所以用電流表外接．連線如圖．(2)由部分電路歐姆定律得R＝eq\f(U,I)＝eq\f(5.5,0.3×10－3)Ω≈1.8kΩ(3)由圖(a)可以干脆讀出該電阻的阻值為2.2kΩ時對應的溫度為25.5℃.(4)溫度上升時，該熱敏電阻阻值減小，分得電壓削減．而溫度高時要求輸出電壓上升，以觸發(fā)報警，所以R1為熱敏電阻．由圖線可知，溫度為50℃時，R1＝0.8kΩ，由歐姆定律可得E＝I(R1＋R2)，U＝IR2，代入數據解得R2＝1.2kΩ.7．(2024·全國卷Ⅱ)某小組利用圖(a)所示的電路，探討硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關系，圖中V1和V2為志向電壓表；R為滑動變阻器，R0為定值電阻(阻值100Ω)；S為開關，E為電源．試驗中二極管置于控溫爐內，控溫爐內的溫度t由溫度計(圖中未畫出)測出．圖(b)是該小組在恒定電流為50.0μA時得到的某硅二極管U－I關系曲線．回答下列問題：(1)試驗中，為保證流過二極管的電流為50.0μA，應調整滑動變阻器R，使電壓表V1的示數為U1＝_5.00__mV；依據圖(b)可知，當控溫爐內的溫度t上升時，硅二極管正向電阻_變小__(填“變大”或“變小”)，電壓表V1示數_增大__(填“增大”或“減小”)，此時應將R的滑片向_B__(填“A”或“B”)端移動，以使V1示數仍為U1.(2)由圖(b)可以看出U與t成線性關系，硅二極管可以作為測溫傳感器，該硅二極管的測溫靈敏度為eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,Δt)))＝_2.8__×10－3V/℃(保留2位有效數字)．【解析】(1)U1＝IR0＝50×10－6A×100Ω＝5×10－3V＝5mV由R＝eq\f(U,I)，I不變，溫度上升，U減小，故R減??；由于R變小，總電阻減小，電流增大；R0兩端電壓增大，即V1表示數變大，只有增大電阻才能使電流減小，故滑動變阻器向右調整，即向B端調整．(2)由圖可知，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,Δt)))＝2.8×10－3V/℃.8．(2024·江蘇高考真題)某同學描繪一種電子元件的I－U關系圖像，采納的試驗電路圖如題圖1所示，V為電壓表，mA為電流表，E為電源(電動勢約6V)，R為滑動變阻器(最大阻值20Ω)，R0為定值電阻，S為開關．(1)請用筆畫線代替導線，將題圖2所示的實物電路連接完整_見解析圖__．(2)調整滑動變阻器，記錄電壓表和電流表的示數如下表：電壓U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750電流I/mA0.000.100.250.601.704.307.50請依據表中的數據，在方格紙上作出該元件的I－U圖線_見解析圖__．(3)依據作出的I－U圖線可知，該元件是_非線性元件__(選填“線性”或“非線性”)元件．(4)在上述測量中，假如用導線代替電路中的定值電阻R0，會導致的兩個后果是_BC__.A．電壓和電流的測量誤差增大B．可能因電流過大燒壞待測元件C．滑動變阻器允許的調整范圍變小D．待測元件兩端電壓的可調整范圍變小【解析】(1)依據題意連接電路如圖．(2)依據表格中數據描點，并用平滑的曲線連接各點如圖．(3)依據圖像可知該元件是非線性元件．(4)I－U圖線上某點與原點連線的斜率為eq\f(1,R)，依據元件的特性可知，當電壓超過肯定數值時，電流會急劇增大，所以電阻會急劇減小，若用導線代替R0，電流急劇增大，可能會燒壞待測元件，對電流表和電壓表的測量誤差無影響，A錯誤，B正確；依據圖像可知待測元件的電壓范圍小于1V，而電源電動勢為6V，因為待測元件兩端電壓特別小，假如用導線代替R0，會導致滑動變阻器的調整范圍變得特別小，難以調整，C正確，D錯誤．故選BC．考點四拓展創(chuàng)新試驗1．(2024·湖北宜昌聯考)如圖(a)所示為某電流天平的示意圖，質量為m的均質細金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的絕緣輕彈簧相連，彈簧勁度系數為k.在矩形區(qū)域abcd內有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面對外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的讀數．當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，且指針指在0刻線的位置，此時標尺讀數為0.當MN中有電流通過且平衡時，移動游標，再次使其零刻度線對準指針，標尺示數如圖(b)所示．此時標尺讀數為_1.094__cm.利用上述裝置可以測量懸掛的輕彈簧的勁度系數，已知B＝0.547T，MN中通有電流I＝1.00A，MN的長度l＝0.250m，ab邊的長度d＝0.200