第八節(jié)實(shí)驗(yàn)：電學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合【要點(diǎn)歸納】一、差值法測(cè)電阻1．電流表差值法(如圖所示)(1)基本原理：定值電阻R0的電流I0＝I2－I1，電流表的電壓U1＝(I2－I1)R0.(2)可測(cè)物理量①若R0為已知量，可求得電流表的內(nèi)阻r1＝eq\f(I2－I1R0,I1)②若r1為已知量，可求得R0＝eq\f(I1r1,I2－I1).2．電壓表差值法(如圖所示)(1)基本原理：定值電阻R0的電壓U0＝U2－U1，電壓表的電流I1＝eq\f(U2－U1,R0).(2)可測(cè)物理量：①若R0為已知量，可求得電壓表的內(nèi)阻r1＝eq\f(U1,U2－U1)R0；②若r1為已知量，可求得R0＝eq\f(U2－U1,U1)r1.二、半偏法測(cè)電表內(nèi)阻1．電壓表半偏法(如圖所示)(1)實(shí)驗(yàn)步驟①將R2的阻值調(diào)為零，閉合S，調(diào)節(jié)R1的滑動(dòng)觸頭，使電壓表讀數(shù)等于其量程Um；②保持R1的滑動(dòng)觸頭不動(dòng)，調(diào)節(jié)R2，當(dāng)電壓表讀數(shù)等于eq\f(1,2)Um時(shí)記錄下R2的值，則RV＝R2.(2)誤差分析①測(cè)量值偏大：RV測(cè)＝R2>RV真．②原因分析：當(dāng)R2的阻值由零逐漸增大時(shí)，R2與電壓表兩端的總電壓也將逐漸增大，因此電壓表讀數(shù)等于eq\f(1,2)Um時(shí)，R2兩端的電壓將大于eq\f(1,2)Um，使R2>RV，從而造成RV的測(cè)量值偏大．顯然電壓表半偏法適用于測(cè)量?jī)?nèi)阻較大的電壓表的電阻．③減小誤差的方法：選電動(dòng)勢(shì)較大的電源E，選阻值較小的滑動(dòng)變阻器R1，滿(mǎn)足R1?RV.2．電流表半偏法(電路圖如圖所示)(1)實(shí)驗(yàn)步驟①先斷開(kāi)S2，再閉合S1，將R1最大阻值逐漸調(diào)小，使電流表讀數(shù)等于其量程Im；②保持R1不變，閉合S2，將電阻箱R2由最大阻值逐漸調(diào)小，當(dāng)電流表讀數(shù)等于eq\f(1,2)Im時(shí)記錄下R2的值，則RA＝R2.(2)誤差分析①測(cè)量值偏?。篟A測(cè)＝R2＜RA真．②原因分析：當(dāng)閉合S2時(shí)，總電阻減小，總電流增大，大于原電流表的滿(mǎn)偏電流，而此時(shí)電流表半偏，所以流經(jīng)R2的電流比電流表所在支路的電流大，R2的電阻比電流表的電阻小，而我們把R2的讀數(shù)當(dāng)成電流表的內(nèi)阻，故測(cè)得的電流表的內(nèi)阻偏?。蹨p小誤差的方法：選電動(dòng)勢(shì)較大的電源E，選阻值非常大的滑動(dòng)變阻器R1，滿(mǎn)足R1?RA.三、等效替代法測(cè)電阻如圖所示，先讓待測(cè)電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動(dòng)勢(shì)恒定的電源上，讀出電流表示數(shù)I；然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的讀數(shù)仍為I，則電阻箱的讀數(shù)即等于待測(cè)電阻的阻值．四、其他創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1．找原型：先根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒o出的條件把教材中的實(shí)驗(yàn)原型在頭腦中完整地重現(xiàn)出來(lái)；2．做對(duì)比：將實(shí)驗(yàn)中所給器材與原型中器材進(jìn)行對(duì)比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不滿(mǎn)足要求；再看一下多給了什么器材，注意多給的器材可能就是解決問(wèn)題的“金鑰匙”；3．定方案：根據(jù)對(duì)比結(jié)果設(shè)計(jì)電路；4．常用替代或改裝：(1)內(nèi)阻已知的電壓表相當(dāng)于小量程的電流表；(2)內(nèi)阻已知的電流表則相當(dāng)于小量程的電壓表；(3)靈敏電流計(jì)串大電阻改裝成電壓表：(4)靈敏電流計(jì)并小電阻改裝成電流表；(5)內(nèi)阻較小的電源串定值電阻相當(dāng)于內(nèi)阻較大的電源．【夯實(shí)基礎(chǔ)練】1．(2022?西南大學(xué)附屬中學(xué)校第六次月考)有一個(gè)密封盒，其表面可見(jiàn)一個(gè)燈泡和一個(gè)可調(diào)電阻器的旋鈕。為了探究密封盒里燈泡和可調(diào)電阻器是如何連接的，某同學(xué)連接了一個(gè)如圖1所示的電路，他將可調(diào)電阻器的電阻減小，并將變化前后的結(jié)果記錄下來(lái)如圖2。(1)在圖3中畫(huà)出可調(diào)電阻器和燈泡的連接電路。()(2)根據(jù)記錄可知燈泡工作時(shí)的電阻值等于__________。(3)將兩個(gè)的電池串聯(lián)來(lái)代替低壓電源，進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)減小時(shí)，燈泡的亮度會(huì)發(fā)生變化，其原因是____________________?！窘馕觥?1)[1]由圖2可知，調(diào)節(jié)變阻器時(shí)燈泡的亮度保持不變，說(shuō)明小燈泡與變阻器并聯(lián)，其電路圖如圖所示(2)[2]當(dāng)，時(shí)，流過(guò)小燈泡的電流為，根據(jù)部分電路歐姆定律可求得燈泡工作時(shí)的電阻值(3)[3]將兩個(gè)的電池串聯(lián)來(lái)代替低壓電源,電池內(nèi)阻不可忽略，發(fā)現(xiàn)當(dāng)減小時(shí)，整個(gè)電路的總阻值減小，回路中的電路增大，內(nèi)阻的分壓增大，路端電壓降低，導(dǎo)致燈泡的亮度發(fā)生變化?！敬鸢浮竣佗冖垭姵貎?nèi)阻不可忽略2．(2022?西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)高三(上)第四次適應(yīng)性訓(xùn)練)實(shí)驗(yàn)室有下列器材：靈敏電流計(jì)G(內(nèi)阻約為50Ω)；電壓表V(0~3V，內(nèi)阻約為10kΩ)；電阻箱R1(0~9999Ω)；滑動(dòng)變阻器R2(0~100Ω，1.5A)；舊干電池一節(jié)；導(dǎo)線(xiàn)開(kāi)關(guān)若干.(1)某實(shí)驗(yàn)小組先測(cè)靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻，電路如圖甲所示，測(cè)得電壓表示數(shù)為2V，靈敏電流計(jì)示數(shù)為4mA，電阻箱旋鈕位置如圖乙所示，則靈敏電流計(jì)內(nèi)阻為_(kāi)_____Ω.(2)為將靈敏電流計(jì)的量程擴(kuò)大為原來(lái)的10倍，該實(shí)驗(yàn)小組將電阻箱與靈敏電流計(jì)并聯(lián)，則應(yīng)將電阻箱R1的阻值調(diào)為_(kāi)__Ω.調(diào)好后連接成如圖丙所示的電路測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器讀出了幾組電壓表和電流計(jì)的示數(shù)如下表，請(qǐng)?jiān)趫D丁所示的坐標(biāo)系中作出合適的IG－U圖線(xiàn)_________________.IG／mA3.02.52.01.51.0U／V0.80.91.01.11.2(3)由作出的IG－U圖線(xiàn)求得干電池的電動(dòng)勢(shì)E=_____V，內(nèi)阻r=_____Ω.【解析】(1)由圖乙所示電阻箱可知，電阻箱示數(shù)為：，由歐姆定律可得：，電流計(jì)內(nèi)阻為：(2)將靈敏電流計(jì)的量程擴(kuò)大為原來(lái)的10倍，并聯(lián)電阻阻值：；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)，然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象，圖象如圖所示：(3)由圖示電源U-I圖象可知，圖象與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)值為1.4，電源電動(dòng)勢(shì)，電流表內(nèi)阻，，圖象斜率：，電源內(nèi)阻：．【答案】①45②5③④1.4⑤15.53．(2022?山東省煙臺(tái)市高三(上)期末)電導(dǎo)是描述導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量。電導(dǎo)在數(shù)值上等于電阻的倒數(shù)，其單位是西門(mén)子，單位符號(hào)S。某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一段金屬絲(電導(dǎo)約為0.1S)的電導(dǎo)，可供選擇的器材有：電壓表V(量程10V，內(nèi)阻約)；電流表A(量程200mA，內(nèi)阻約為)；定值電阻(阻值為)；滑動(dòng)變阻器(最大阻值)；滑動(dòng)變阻器(最大阻值)；電源E(電動(dòng)勢(shì)12V，額定電流2A，內(nèi)阻不計(jì))；開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干。實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的測(cè)量電路。(1)為了更準(zhǔn)確地測(cè)量的電導(dǎo)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______(選填“”或“”)；(2)請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，在答題卡上將實(shí)物圖連接成完整電路______；(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，并記錄滑片處于不同位置時(shí)電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I，作出的圖像如圖乙所示，由此可求得金屬絲的電導(dǎo)為_(kāi)_____S(保留2位有效數(shù)字)，從設(shè)計(jì)原理來(lái)看，其測(cè)量值______(選填“大于”或“小于”)真實(shí)值?！窘馕觥?1)[1]為了更準(zhǔn)確地測(cè)量的電導(dǎo)，滑動(dòng)變阻器采用分壓電路，則應(yīng)選用R1；(2)[2]電路連線(xiàn)如圖；(3)[3]可求得金屬絲的電阻，則電導(dǎo)為[4]從設(shè)計(jì)原理來(lái)看，電阻的測(cè)量值偏小，則電導(dǎo)測(cè)量值大于真實(shí)值?！敬鸢浮竣佗冖?.15④大于4．(2022?山東省泰安第一中學(xué)高三(下)一模)一顆米粒大小的黑色腦袋，拖著兩根發(fā)絲粗細(xì)、長(zhǎng)約五六厘米的小辮子——這個(gè)狀如蝌蚪的小家伙就是中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所軍工部生產(chǎn)的熱敏電阻。它已經(jīng)六度隨著神舟宇宙飛船上天，遨游了浩瀚的太空。熱敏電阻是一種測(cè)量和控制溫度的敏感元件。從1965年接受我國(guó)航天部門(mén)任務(wù)、為我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”研制配套熱敏電阻以來(lái)，新疆理化所一直在為我國(guó)航天高新技術(shù)工程和國(guó)防現(xiàn)代化武器裝備研制配套熱敏電阻器，是國(guó)內(nèi)惟一研究開(kāi)發(fā)NTC熱敏電阻器的科研單位。用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線(xiàn)性的。某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖甲虛線(xiàn)框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線(xiàn)性的，且具有合適的阻值范圍。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路如圖甲所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大，RL的測(cè)量結(jié)果如下表所示。溫度t(℃)30.040.050.060.070.080.090.0阻值RL(Ω)54.351.548.344.741.437.934.7回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實(shí)物圖上連線(xiàn)_______。(2)在圖丙坐標(biāo)紙上作RL—t關(guān)系圖線(xiàn)_______，則RL—t圖像為一條_______(選填“直線(xiàn)”或曲線(xiàn)”)。(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丁所示，電流表的示數(shù)為_(kāi)______mA，電壓表的示數(shù)為_(kāi)______V。此時(shí)等效電阻RL的阻值為_(kāi)______Ω(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_(kāi)______℃(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)[1]根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，R1與RT并聯(lián)，再與R2串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器為限流接法，注意各電表的極性，開(kāi)關(guān)控制整個(gè)電路。(2)[2][3]根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在RL—t圖像中描點(diǎn)，作出的RL—t圖像為一條直線(xiàn)。(3)[4][5][6][7]讀出電壓U=5.00V，電流I=115mA，，再由RL—t關(guān)系圖線(xiàn)找出RL=43.5Ω對(duì)應(yīng)的溫度t=64.0℃?！敬鸢浮竣佗冖壑本€(xiàn)④115⑤5.00⑥43.5⑦64.0(62.0℃~66.0℃均正確)5．(2022?遼寧省大連市第一中學(xué)高三(上)期中聯(lián)考)如圖甲所示是大型機(jī)械廠里用來(lái)稱(chēng)重的電子吊秤，其中實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重的關(guān)鍵元件是拉力傳感器。其工作原理是：掛鉤上掛上重物，傳感器中拉力敏感電阻絲在拉力作用下發(fā)生形變，其長(zhǎng)度和橫截面積都發(fā)生變化，拉力敏感電阻絲的電阻也隨著發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(電壓或電流)，從而完成將所稱(chēng)物體重量變換為電信號(hào)的過(guò)程。(1)小明找到一根拉力敏感電阻絲RL，其阻值隨拉力變化的圖象如圖乙所示，再按圖丙所示電路制作了一個(gè)簡(jiǎn)易“吊秤”。電路中電源電動(dòng)勢(shì)E約15V，內(nèi)阻約2Ω；靈敏毫安表量程為10mA，內(nèi)阻約5Ω；R是電阻箱，最大阻值是9999Ω；RL接在A、B兩接線(xiàn)柱之間，通過(guò)光滑絕緣滑環(huán)可將重物吊起，接通電路完成下列操作。a．滑環(huán)下不吊重物時(shí)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表為某一合適示數(shù)I時(shí)，讀出電阻箱的讀數(shù)R1；b．滑環(huán)下吊上待測(cè)重物G，測(cè)出平衡時(shí)電阻絲與豎直方向的夾角為；此時(shí)拉力敏感電阻絲所受的拉力F與G的關(guān)系為F=__________。c．調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為I，讀出此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R2，則拉力敏感電阻絲的電阻增加量為_(kāi)_________。(2)設(shè)R－F圖像的斜率為k，則待測(cè)重物的重力G的表達(dá)式為G=__________(用以上測(cè)得的物理量表示)，若測(cè)得=53°(sin53°=0.8，cos53°=0.6)，R1、R2分別為1052Ω和1030Ω，則待測(cè)重物的重力G=__________N(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)b．[1]當(dāng)掛重力為G的重物后，取AB中點(diǎn)處為研究對(duì)象，則此處受到三個(gè)力的作用，兩個(gè)斜向上的拉力大小相等，與豎直方向之間的夾角也相等，則由平衡關(guān)系可知在豎直方向上有，則c．[2]根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電流不變，外電壓就不變，所以外電阻不變，即電阻箱的電阻減少多少，拉力敏感電阻絲的電阻就增大多少，所以拉力敏感電阻絲的電阻增加量為；(2)[3]開(kāi)始時(shí)滑環(huán)下不吊重物，則有在圖乙中，設(shè)直線(xiàn)的斜率為k，截距為b，則懸掛重物后，有聯(lián)立可得[4]由題圖乙可知，代入數(shù)據(jù)得G=132N【答案】①②③④1326．(2022?江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高三(下)開(kāi)學(xué)考試)同學(xué)們測(cè)量某電阻絲的電阻，所用電流表的內(nèi)阻與相當(dāng)，電壓表可視為理想電壓表.①若使用圖所示電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要使得的測(cè)量值更接近真實(shí)值，電壓表的a端應(yīng)連接到電路的點(diǎn)(選填“b”或“c”).②測(cè)得電阻絲的圖如圖所示，則為(保留兩位有效數(shù)字)．③實(shí)驗(yàn)中，隨電壓進(jìn)一步增加電阻絲逐漸進(jìn)入熾熱狀態(tài).某同學(xué)發(fā)現(xiàn)對(duì)熾熱電阻絲吹氣，其阻值會(huì)變化.他們對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行探究，在控制電阻絲兩端的電壓為10V的條件下，得到電阻絲的電阻隨風(fēng)速(用風(fēng)速計(jì)測(cè))的變化關(guān)系如圖所示.由圖可知當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)，會(huì)(選填“增大”或“減小”)．在風(fēng)速增加過(guò)程中，為保持電阻絲兩端電壓為10V，需要將滑動(dòng)變阻器的滑片向端調(diào)節(jié)(選填“M”或“N”).④為了通過(guò)電壓表的示數(shù)來(lái)顯示風(fēng)速，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的電路.其中為兩只阻值相同的電阻，為兩根相同的電阻絲，一根置于氣流中，另一根不受氣流影響，V為待接入的理想電壓表.如果要求在測(cè)量中，風(fēng)速?gòu)牧汩_(kāi)始增加，電壓表的示數(shù)也從零開(kāi)始增加，則電壓表的“+”端和“—”端應(yīng)分別連接到電路中的點(diǎn)和點(diǎn)(在“a”“b”“c”“d”中選填).【解析】①電流表有較大內(nèi)阻，選擇內(nèi)接法會(huì)使電阻的測(cè)量值偏大，而電壓表為理想電壓表，故選擇電流表外接法可以減小電阻的測(cè)量誤差，故選接c點(diǎn)．②由部分電路的歐姆定律知圖象的斜率代表電阻，求得．③有圖知風(fēng)速增大后，代表電阻的縱坐標(biāo)數(shù)值在減??；減小，導(dǎo)致總電阻減小，總電流增大，使得并聯(lián)部分的電壓減小，向M端滑動(dòng)可使并聯(lián)部分的電壓重新增大為10V．④當(dāng)風(fēng)速為零時(shí)，電壓表的示數(shù)也為零，電路的b和d兩點(diǎn)構(gòu)成電橋，滿(mǎn)足；而下端的減小后，即有，故電壓表的正接線(xiàn)柱接在b點(diǎn)，負(fù)接線(xiàn)柱接在d點(diǎn)【答案】①c；②4.1(4.0～4.2);③減小，M；④b，d7．(2022?湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)第四次月考)目前國(guó)際公認(rèn)的酒駕標(biāo)準(zhǔn)是“0.2mg/mL≤酒精氣體濃度<0.8mg/mL”，醉駕標(biāo)準(zhǔn)是“酒精氣體濃度>0.8mg/mL”?，F(xiàn)要組裝一個(gè)酒精測(cè)試儀，它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，此傳感器的電阻Rx隨酒精氣體濃度的變化而變化，規(guī)律如圖甲所示。提供的器材有：A．二氧化錫半導(dǎo)體型酒精傳感器RxB．直流電源(電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻不計(jì))C．電壓表(量程為3V，內(nèi)阻非常大，作為濃度表使用)D．電阻箱(最大阻值為999.9Ω)E．定值電阻R1(阻值為50Ω)F．定值電阻R2(阻值為10Ω)G．單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干(1)圖乙是酒精測(cè)試儀電路圖；(2)電路中R應(yīng)選用定值電阻___________(填R1或R2)；(3)為便于識(shí)別，按照下列步驟調(diào)節(jié)此測(cè)試儀：①電路接通前，先將電阻箱調(diào)為30.0Ω，然后開(kāi)關(guān)向_______(填“c”或“d”)端閉合，將電壓表此時(shí)指針對(duì)應(yīng)的刻度線(xiàn)標(biāo)記為_(kāi)________mg/mL；②逐步減小電阻箱的阻值，電壓表的示數(shù)不斷變大按照甲圖數(shù)據(jù)將電壓表上“電壓”刻度線(xiàn)標(biāo)為“酒精濃度”③將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，測(cè)試儀即可正常使用。(4)某同學(xué)將調(diào)適好的酒精測(cè)試儀靠近酒精瓶口，發(fā)現(xiàn)電壓表指針滿(mǎn)偏，則測(cè)量的酒精濃度_________(填“有”或“沒(méi)有”)達(dá)到醉駕標(biāo)準(zhǔn)。【解析】(2)[1]由題圖甲可知，實(shí)驗(yàn)中當(dāng)Rx取10Ω時(shí)電路中電流最大，R兩端電壓最大，為，解得，所以電路中R應(yīng)選用定值電阻R2。(3)[2]本實(shí)驗(yàn)中用電阻箱的阻值替代傳感器的阻值，所以將電阻箱調(diào)為30.0Ω，然后開(kāi)關(guān)應(yīng)向c端閉合。[3]由題圖甲可知，Rx=30Ω時(shí)，酒精氣體濃度為0.2mg/mL，所以應(yīng)將電壓表此時(shí)指針對(duì)應(yīng)的刻度線(xiàn)標(biāo)記為0.2mg/mL。(4)[4]電壓表滿(mǎn)偏時(shí)，有，解得，由題圖甲可知此時(shí)測(cè)量的酒精濃度大于0.8mg/mL，達(dá)到了醉駕標(biāo)準(zhǔn)?！敬鸢浮竣賀2②c③0.2④有8．(