專題十四電學(xué)實(shí)驗(yàn)—————————————[核心要點(diǎn)回扣]————————————一、電學(xué)儀器的使用與讀數(shù)1．電流表、電壓表、歐姆表的比較：儀器極性量程選擇讀數(shù)電流表有正、負(fù)極的電表，電流由電表的正極流入，負(fù)極流出使指針指示超過滿偏刻度的eq\f(1,3)的位置3V和3A量程估讀到最小分度的eq\f(1,10)；15V量程估讀到最小分度的eq\f(1,5)；0.6A量程估讀到最小分度的eq\f(1,2)電壓表歐姆表使指針盡量指在表盤的中間位置左右表盤讀數(shù)乘以相應(yīng)擋位的倍率2.使用多用電表的“三注意”：(1)電流的流向：使用歐姆擋時(shí)，多用電表內(nèi)部電池的正極接黑表筆，負(fù)極接紅表筆，從電源外部看，電流從紅表筆流入，從黑表筆流出．(2)區(qū)分“機(jī)械調(diào)零”和“歐姆調(diào)零”：“機(jī)械調(diào)零”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，調(diào)整表盤下邊的中間定位螺絲；“歐姆調(diào)零”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕．(3)倍率選擇：使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，表頭指針過大或過小均有較大誤差，指針偏轉(zhuǎn)角度在eq\f(1,3)滿偏到eq\f(2,3)滿偏之間讀數(shù)較準(zhǔn)確，如待測(cè)電阻約為2kΩ，應(yīng)選用“×100”擋．3．電學(xué)儀器的選擇：(1)電源的選擇：一般可以根據(jù)待測(cè)電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源．(2)電表的選擇：一般根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表；根據(jù)待測(cè)電流的最大電流選擇電流表；選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大，一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏以上，以減小讀數(shù)的偶然誤差，提高精確度．二、電流表內(nèi)外接法的區(qū)分與選擇比較項(xiàng)目電流表內(nèi)接法電流表外接法電路誤差來源電流表的分壓電壓表的分流測(cè)量結(jié)果R測(cè)＝eq\f(U,I)＞Rx，偏大R測(cè)＝eq\f(U,I)＜Rx，偏小適用條件Rx?RA(測(cè)大電阻)RV?Rx(測(cè)小電阻)三、分壓式與限流式的區(qū)分與選擇1．控制電路的比較：比較項(xiàng)目限流式接法分壓式接法電路電壓調(diào)節(jié)的范圍eq\f(Rx,Rx＋R0)E～E0～E電能損耗節(jié)能耗能2.控制電路的選擇：(1)從節(jié)能的角度考慮，優(yōu)先選用限流式．(2)以下三種情況必須用分壓式：①要求待測(cè)電路的U、I從0變化．②R滑?Rx.③選用限流式，Ux、Ix過大(超過電流表量程，燒壞電表、電源或用電器等)．四、電學(xué)實(shí)驗(yàn)方法1．等效替代法：在保證某種效果(特性和關(guān)系)相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡(jiǎn)單的、易于研究的物理問題和物理過程來進(jìn)行研究和處理．2．控制變量法：對(duì)于多個(gè)變量的問題，常常采用控制變量的方法，把多個(gè)變量的問題變成單個(gè)變量的問題，從而研究這一個(gè)變量對(duì)事物的影響，分別對(duì)各個(gè)變量加以研究，最后綜合解決．3．累積法：把某些難以用常規(guī)儀器直接準(zhǔn)確測(cè)量的物理量用累積的方法，將微小量變?yōu)檩^大的量，不僅便于測(cè)量，還可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確程度，從而減小誤差．考點(diǎn)1電表的改裝、使用與讀數(shù)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第72頁)■品真題·感悟高考……………·[考題統(tǒng)計(jì)]五年4考：2017年Ⅲ卷T年Ⅰ卷T232013年Ⅰ卷T23、Ⅱ卷T23[考情分析]1．電流表、電壓表、歐姆表、電阻箱等儀器的原理、使用、讀數(shù)是高考的高頻考點(diǎn)．2．電表的使用和改造常在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中考查，單獨(dú)考查的較少．3．電表的讀數(shù)，應(yīng)該根據(jù)電表的精度進(jìn)行估讀，而歐姆表讀數(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)表盤上不同部分的精度不同進(jìn)行估讀．4．電阻箱無須估讀．5．電表的改裝原理是將改裝后的物理量與流過靈敏電流計(jì)的電流建立一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系．1．(電表的讀數(shù)與使用)(2017·Ⅲ卷T23)圖14-1(a)為某同學(xué)組裝完成的簡(jiǎn)易多用電表的電路圖．圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭?的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為480Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個(gè)擋位，5個(gè)擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和2.5mA擋，歐姆×100Ω擋．(a)(b)圖14-1(1)圖(a)中的A端與________(選填“紅”或“黑”)色表筆相連接．(2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B．使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C．使用電流擋時(shí)，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝______Ω，R4＝______Ω.(4)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時(shí)B端是與“1”連接的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時(shí)B端是與“3”連接的，則讀數(shù)為________；若此時(shí)B端是與“5”連接的，則讀數(shù)為________．(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)當(dāng)B端與“3”連接時(shí)，內(nèi)部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A端流出，故A端與黑色表筆相連接．(2)在使用多用電表之前，調(diào)整表頭螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項(xiàng)B正確；使用電流擋時(shí)，電阻R6不在閉合電路中，調(diào)節(jié)無效，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．(3)根據(jù)題給條件可知：當(dāng)B端與“2”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，此時(shí)為量程1mA的電流擋，由并聯(lián)電路兩支路電流與電阻成反比知，eq\f(Rg,R1＋R2)＝eq\f(1－0.25,0.25)＝eq\f(3,1)，解得R1＋R2＝160Ω.當(dāng)B端與“4”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后再與R4串聯(lián)，此時(shí)為量程1V的電壓擋，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)總電阻為120Ω，兩端電壓為0.12V，由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比知：R4兩端電壓為0.88V，則R4電阻為880Ω.(4)若此時(shí)B端是與“1”連接的，多用電表作為直流電流表使用，量程2.5mA，讀數(shù)為1.47mA.若此時(shí)B端是與“3”連接的，多用電表作為歐姆表使用，讀數(shù)為11×100Ω＝1.10kΩ.若此時(shí)B端是與“5”連接的，多用電表作為直流電壓表使用，量程為5V，讀數(shù)為2.95V.【答案】(1)黑(2)B(3)(4)1.47mA1.10kΩ2.95V2．(電表的改裝)(2015·Ⅰ卷T23)圖14-2(a)為某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)毫安表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路．圖14-2(1)已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100Ω，滿偏電流為1mA；R1和R2為阻值固定的電阻．若使用a和b兩個(gè)接線柱，電表量程為3mA；若使用a和c兩個(gè)接線柱，電表量程為10mA.由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω.(2)現(xiàn)用一量程為3mA、內(nèi)阻為150Ω的標(biāo)準(zhǔn)電流表?對(duì)改裝電表的3mA擋進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA.電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300Ω和1000Ω；滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750Ω和3000Ω.則R0應(yīng)選用阻值為________Ω的電阻，R應(yīng)選用最大阻值為________________Ω的滑動(dòng)變阻器．(3)若電阻R1和R2中有一個(gè)因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖(b)的電路可以判斷出損壞的電阻．圖(b)中的R′為保護(hù)電阻，虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖(a)虛線框內(nèi)的電路．則圖中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱________(選填“b”或“c”)相連．判斷依據(jù)是：________.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】【解析】(1)設(shè)使用a和b兩接線柱時(shí)，電表量程為I1，使用a和c兩接線柱時(shí)，電表量程為I2，則使用a和b時(shí)：eq\f(IgRg,R1＋R2)＋I(xiàn)g＝I1 ①使用a和c時(shí)：eq\f(IgRg＋R2,R1)＋I(xiàn)g＝I2 ②由①②兩式得R1＝15Ω，R2＝35Ω.(2)校準(zhǔn)時(shí)電路中的總電阻的最小值為R?。絜q\f(1.5,3.0×10－3)Ω＝500Ω，總電阻的最大值為R大＝eq\f(1.5,0.5×10－3)Ω＝3000Ω，故R0選300Ω的，R選用最大阻值為3000Ω的滑動(dòng)變阻器．(3)d接b時(shí)，R1和R2串聯(lián)，不論是R1還是R2損壞，電表都有示數(shù)且示數(shù)相同，故應(yīng)將d接c.根據(jù)d接c時(shí)的電路連接情況可知：閉合開關(guān)，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是R1；若電表指針不動(dòng)，則損壞的電阻是R2.【答案】(1)1535(2)(3)c閉合開關(guān)時(shí)，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是R1；若電表指針不動(dòng)，則損壞的電阻是R2(2013·Ⅱ卷T23)某同學(xué)用量程為1mA、內(nèi)阻為120Ω的表頭按圖(a)所示電路改裝成量程分別為1V和1A的多用電表．圖中R1和R2為定值電阻，S為開關(guān)．回答下列問題：(1)根據(jù)圖(a)所示的電路，在圖(b)所示的實(shí)物圖上連線．(2)開關(guān)S閉合時(shí)，多用電表用于測(cè)量________(選填“電流”“電壓”或“電阻”)；開關(guān)S斷開時(shí)，多用電表用于測(cè)量________(選填“電流”“電壓”或“電阻”)．(3)表筆A應(yīng)為________色(填選“紅”或“黑”)．(4)定值電阻的阻值R1＝________Ω，R2＝___________________________Ω.(結(jié)果取3位有效數(shù)字)(a)(b)【解析】將表頭改裝成電壓表時(shí)，需串聯(lián)一電阻進(jìn)行分壓，而改裝成電流表時(shí)則需并聯(lián)一電阻分流，因此閉合開關(guān)后，并聯(lián)上R1改裝成一電流表，斷開開關(guān)，表頭與R2串聯(lián)則改裝成一電壓表．多用電表內(nèi)部表頭的正極在右側(cè)，即電流應(yīng)從表筆B流入，從表筆A流出，則表筆A為黑色．當(dāng)斷開S時(shí)，Ig(R2＋r)＝Um，解得R2＝880Ω.當(dāng)閉合S時(shí)，Ig(R2＋r)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00Ω.【答案】(1)如圖所示(2)電流電壓(3)黑(4)1.00880■熟技巧·類題通法…………………·1．多用電表使用“五步”法(1)選倍率：一般要選擇比被測(cè)電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)的倍率，如估計(jì)值為200Ω，就應(yīng)該選“×10”的倍率；(2)進(jìn)行歐姆調(diào)零；(3)將紅、黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量；(4)將指針示數(shù)乘以倍率，得測(cè)量值；(5)測(cè)量結(jié)束后，將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋．2．多用電表測(cè)電阻的注意事項(xiàng)(1)改換倍率必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零；(2)通過選擇合適倍率，指針指在刻度盤中間附近，誤差較小；(3)測(cè)量電阻時(shí)，手不可接觸表筆的金屬桿部分；(4)被測(cè)元件與電源斷開．■對(duì)考向·高效速練…………………..·考向1電表的讀數(shù)與使用1．圖14-3甲是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)連好的實(shí)物連接圖．圖14-3小紅調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖乙中的①②③④所示，電流表量程為0.6A，電壓表量程為3V．所示讀數(shù)為：①________、②________、③________、④________.兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為________和________．【解析】電流表量程為0.6A，每一小格代表0.02A，讀數(shù)時(shí)估讀到精度的本位即可；電壓表量程為3V，每一小格代表0.1V，讀數(shù)時(shí)估讀到精度的下一位．讀數(shù)分別為：①0.10A、②0.24A、③2.00V、④0.27V．應(yīng)用R＝eq\f(U,I)求電阻時(shí)，電流為0.10A時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓為0.27V；電流為0.24A時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓為2.00V，求得的兩組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電阻分別為2.7Ω和8.3Ω.【答案】①0.10A②0.24A③2.00V④0.27V8．3(±0.1)Ω2.7(±0.1)Ω1.(2017·遵義一中押題卷)某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示電路，測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻．使用的器材有：多用電表；電壓表：量程5V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動(dòng)變阻器：最大阻值5kΩ導(dǎo)線若干．回答下列問題：(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋后并進(jìn)行了歐姆調(diào)零．(2)將圖(a)中多用電表的紅表筆和________(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端．(3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電表的示數(shù)如圖(b)所示，這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖(c)所示．多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為________kΩ和________V.(a)(b)(c)(d)(4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V．多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路，如圖(d)所示．根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為________V，電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為________kΩ.【解析】(2)多用電表插孔紅正黑負(fù)，電流從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表；電流從電壓表正接線柱流入，由圖示a所示可知，紅表筆接觸2，黑表筆接1；(3)多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”，由圖b所示可知，電阻阻值：1k×15.0Ω＝15.0kΩ；由圖c所示可知，電壓表分度值為0.1V，電壓表讀數(shù)為3.60V；(4)歐姆表的中值電阻等于內(nèi)電阻，故歐姆表1k擋位的內(nèi)電阻為15.0kΩ；根據(jù)閉合電路歐姆定律，電動(dòng)勢(shì)為：E＝U＋eq\f(U,R)·r＝4V＋eq\f(4V,12kΩ)×15kΩ＝9V.【答案】(2)2(3)15.03.60(4)9.015.02.(2017·重慶一診)某學(xué)習(xí)小組在練習(xí)使用多用電表的同時(shí)，對(duì)多用電表進(jìn)行了探究(以下問題中均使用同一多用電表)．(1)該學(xué)習(xí)小組先使用多用電表測(cè)量電壓，若選擇開關(guān)處在“10V”擋位，指針的位置如圖甲所示，則測(cè)量結(jié)果為________V.(2)然后學(xué)習(xí)小組對(duì)多用電表進(jìn)行了探究，將多用電表選擇開關(guān)旋至某倍率歐姆擋，測(cè)未知電阻值的電路如圖乙所示，通過查找資料，了解到表頭G的滿偏電流為10mA，并通過測(cè)量作出了電路中電流I與待測(cè)電阻阻值Rx關(guān)系圖象如圖丙所示，由此可確定電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，該圖象的函數(shù)關(guān)系式為I＝________.綜上可判定學(xué)習(xí)小組使用了多用電表________倍率的歐姆擋．A．×1B．×10C．×100D．×1k【解析】(1)若用多用電表直流10V擋測(cè)量電壓，其分度值為0.2V，對(duì)應(yīng)讀數(shù)是4.6V.(2)對(duì)歐姆表內(nèi)部的電路由全電路的歐姆定律I＝eq\f(E,rg＋Rx＋R滑)，當(dāng)歐姆調(diào)零時(shí)，Rx＝0Ω，I＝eq\f(E,R滑＋rg)＝10mA；而指針指向中值電阻時(shí)，R滑＋rg＝Rx＝150Ω，而I1＝eq\f(E,150Ω＋150Ω)＝5mA，故E＝1.5V；故電流的表達(dá)式為I＝eq\f(1.5,150＋Rx)；由此可知?dú)W姆表的內(nèi)阻150Ω＝15×10Ω，則選擇的是×10的倍率．【答案】(1)4.6(2)1.5eq\f(1.5,150＋Rx)B考向2電表的改裝2．[2017·高三第二次全國(guó)大聯(lián)考(新課標(biāo)卷Ⅰ)]某同學(xué)試著把電流表改裝成能夠測(cè)量導(dǎo)體電阻的歐姆表．在實(shí)驗(yàn)室他找了一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)E＝1.5V、內(nèi)阻r＝2.5Ω)，待改裝的電流表滿偏電流Ig＝5mA、內(nèi)阻Rg＝17.5Ω.該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖14-4所示的電路圖，A、B為接線柱，R為滑動(dòng)變阻器．圖14-4(1)使用改裝好的歐姆表測(cè)量導(dǎo)體電阻前應(yīng)該進(jìn)行“歐姆調(diào)零”，此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值為________Ω.(2)歐姆調(diào)零后，發(fā)現(xiàn)在A、B間接入阻值不同的電阻時(shí)，電流表讀數(shù)不同．若在電流表刻度線上直接標(biāo)注相應(yīng)電阻，則可直接讀出A、B間接入的電阻，電流表就改裝成了一塊能夠測(cè)量導(dǎo)體電阻的歐姆表．電流表“3.0mA”刻度線標(biāo)為________Ω；為了操作方便，在A、B處用紅、黑表筆接出，其中紅表筆應(yīng)接在________(填“A”或“B”)處.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】【解析】(1)歐姆調(diào)零時(shí)，應(yīng)該將A、B短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使歐姆表指針指到0Ω，即電流表達(dá)到滿偏電流Ig，由閉合電電路歐姆定律得R＝eq\f(E,Ig)－r－Rg＝eq\f(1.5,5×10－3)Ω－2.5Ω－17.5Ω＝280Ω.(2)保持R阻值不變，在A、B間接入電阻Rx時(shí)，通過電流表的電流為I1＝3.0mA，由閉合電路歐姆定律有Rx＝eq\f(E,I1)－eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5,3×10－3)Ω－eq\f(1.5,5×10－3)Ω＝200Ω；為了操作方便，在A、B處用紅、黑表筆接出，根據(jù)電流從紅表筆進(jìn)、從黑表筆出的原則，紅表筆應(yīng)接在A處．【答案】(1)280(2)200A考點(diǎn)2電學(xué)基本實(shí)驗(yàn)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第73頁)■品真題·感悟高考……………·[考題統(tǒng)計(jì)]五年6考：2017年Ⅰ卷T23、Ⅱ卷T年Ⅱ卷T232015年Ⅱ卷T年Ⅰ卷T23、Ⅱ卷T22[考情分析]1．電阻的測(cè)量和測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻是高考實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn)．2．電阻的測(cè)量主要考查電阻的測(cè)量電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、器材的選取與實(shí)物連接、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與誤差分析等．3．電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)原理)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，對(duì)考生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力要求較高．4．根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表．5．根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓的范圍選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過的電流不能超過滑動(dòng)變阻器的額定電流．6．實(shí)物線的連接應(yīng)使開關(guān)控制整個(gè)電路，連接電表應(yīng)注意量程選擇正確且正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò)，導(dǎo)線應(yīng)該接在接線柱上．3．(以測(cè)電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn))(2017·Ⅰ卷T23)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性．所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表(量程3V，內(nèi)阻3kΩ)；電流表(量程0.5A，內(nèi)阻0.5Ω)；固定電阻R0(阻值1000Ω)；滑動(dòng)變阻器R(阻值0～9.0Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)5V，內(nèi)阻不計(jì))；開關(guān)S；導(dǎo)線若干．(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖14-5(a)所示．(a)(b)圖14-5由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻________(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)．(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率．閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為______W，最大功率為______W．(結(jié)果均保留2位小數(shù))【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】【解析】(1)小燈泡的電壓要求從0開始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，小燈泡的額定電壓超出電壓表的量程，需與R0串聯(lián)后接入電路．電路圖如圖所示．(2)I-U圖象中隨著電流的增大，圖線的斜率變小，小燈泡的電阻增大．根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(L,S)，得燈絲的電阻率增大．(3)當(dāng)R＝0時(shí)，電源路端電壓與電流的關(guān)系圖象如圖線甲所示．此時(shí)小燈泡功率有最大值．當(dāng)R＝9Ω時(shí)，將R看作電源內(nèi)阻，則等效電源內(nèi)阻為10Ω，其路端電壓與電流的關(guān)系圖象如圖線乙所示．此時(shí)小燈泡功率有最小值．取圖線甲與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)：U1＝3.66V，I1＝0.319A，小燈泡的最大功率P1＝U1I1≈1.17W.取圖線乙與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)：U2＝1.77V，I2＝0.222A，小燈泡的最小功率P2＝U2I2≈0.39W.【答案】(1)實(shí)驗(yàn)電路原理見解析．(2)增大增大(3)0.391.17(以測(cè)電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn))(2017·Ⅱ卷T23)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路測(cè)量一微安表(量程為100μA，內(nèi)阻大約為2500Ω)的內(nèi)阻．可使用的器材有：兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20Ω，另一個(gè)阻值為2000Ω)；電阻箱RZ(最大阻值為99999.9Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5V)；單刀開關(guān)S1S2.CS、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片．圖(a)(1)按原理圖(a)將圖(b)中的實(shí)物連線．圖(b)(2)完成下列填空：①R1的阻值為________(填“20”或“2000”)Ω.②為了保護(hù)微安表，開始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的________(填“左”或“右”)端對(duì)應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近．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(dāng)位置，再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置．最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)________(填“相等”或“不相等”)．④將電阻箱RZ和微安表位置對(duì)調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將RZ的阻值置于2601.0Ω時(shí)，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變．待測(cè)微安表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)．(3)寫出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議：________.[題眼點(diǎn)撥]①“開關(guān)S2接通前后，微安表的示數(shù)保持不變”，說明上下兩并聯(lián)支路電壓分配比例相同；②“當(dāng)R1＝20Ω，R2＝2000Ω時(shí)，兩并聯(lián)支路的總電阻遠(yuǎn)大于R1的阻值”，可認(rèn)為兩并聯(lián)支路電壓不變．【解析】(1)根據(jù)原理圖(a)，將圖(b)中的實(shí)物連線如圖所示．(2)①滑動(dòng)變阻器R1在實(shí)驗(yàn)中為控制電路，且為分壓接法，應(yīng)選總阻值小的滑動(dòng)變阻器，故R1的阻值為20Ω.②為了保護(hù)微安表，S1閉合時(shí)，微安表上的電壓為零，故開始時(shí)應(yīng)將R1的滑片C滑到滑動(dòng)變阻器的左端．③接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，說明S2閉合后，沒有電流流過S2，故B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等．④實(shí)驗(yàn)過程中，由于測(cè)量電路，即由RZ、、R2組成的電路的阻值很大，可認(rèn)為測(cè)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．圖甲圖乙由于B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，對(duì)于圖甲，I1RμA＝I2R′I1RZ1＝I2R，即eq\f(RμA,RZ1)＝eq\f(R′,R)對(duì)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(cè)微安表內(nèi)阻的精度，可減小系統(tǒng)誤差，如調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程．【答案】(1)見解析圖(2)①20②左③相等④2550(3)調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程(2016·Ⅱ卷T23)某同學(xué)利用圖(a)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(a)連接線路；②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖(a)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(a)所示電路將圖(b)中實(shí)物圖連線．(a)(b)(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【解析】(1)滑動(dòng)變阻器R1的阻值較小，在分壓電路中便于調(diào)節(jié)，故實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器R1.(2)實(shí)物圖連線如圖所示．(3)電阻箱阻值為0時(shí)，電壓表滿偏電壓Ug＝2.5V，電阻箱阻值R＝630.0Ω時(shí)，電壓表的示數(shù)UV＝2.00V，此時(shí)電阻箱兩端的電壓UR＝Ug－UV＝0.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比可得eq\f(UV,UR)＝eq\f(Rg,R)故Rg＝eq\f(UV,UR)R＝eq\f(2.00,0.5)×630.0Ω＝2520Ω.(4)電壓表的滿偏電流為Ig，則IgRg＝Ug故Ig＝eq\f(Ug,Rg)＝eq\f(2.5,2520)A≈1mA，選項(xiàng)D正確．【答案】(1)R1(2)如圖所示(3)2520(4)D4．(以測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn))(2014·Ⅰ卷T23)利用如圖14-6所示電路，可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源，電阻箱R(最大阻值為999.9Ω)，電阻R0(阻值為3.0Ω)，電阻R1(阻值為3.0Ω)，電流表?(量程為200mA，內(nèi)阻為RA＝6.0Ω)，開關(guān)S.圖14-6實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S；②多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱相應(yīng)的阻值R；③以eq\f(1,I)為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，作eq\f(1,I)-R圖線(用直線擬合)；④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b.回答下列問題：(1)分別用E和r表示電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，則eq\f(1,I)與R的關(guān)系式為________．(2)實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示，其中電阻R＝3.0Ω時(shí)電流表的示數(shù)如圖14-7甲所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表．答：①________；②________.R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077eq\f(1,I)/A－16.998.00②10.011.011.913.0甲乙圖14-7(3)在圖14-7乙的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k＝____________A－1·Ω－1，截距b＝____________A－1.(4)根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E＝____________V，內(nèi)阻r＝________Ω.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】【解析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：E＝IRA＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(IRA,R1)))(R＋R0＋r)將R0＝3.0Ω，R1＝3.0Ω，RA＝6.0Ω代入上式得eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)(5.0＋r)．(2)從讀數(shù)上，有效數(shù)字要一致，即讀數(shù)是0.110A，倒數(shù)是9.09A－1.(3)由eq\f(1,I)-R關(guān)系可知k＝eq\f(3.0,E)，截距b＝eq\f(3.0,E)(5.0＋r)；由給出的數(shù)據(jù)作出圖象，連線時(shí)盡可能使多的點(diǎn)在同一直線上，不在直線上的點(diǎn)要均勻分布在直線兩側(cè)．由圖象可知，k＝1.0A－1·Ω－1，b＝6.0A－1.(4)電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0V，電源內(nèi)阻r＝1.0Ω.【答案】(1)eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)(5.0＋r)(2)①0.110A②9.09A－1(3)如圖所示，k＝1.00(或在0.96～1.04之間)，b＝6.0(或在5.9～6.1之間)(4)E＝3.0(或在2.7～3.3之間)r＝1.0(或在0.6～1.4之間)■熟技巧·類題通法…………………·1．器材選擇的三個(gè)主要原則：安全性(量程不能太小)、準(zhǔn)確性(量程不能太大)、方便性(滑動(dòng)變阻器要方便調(diào)節(jié))．2．選擇電流表內(nèi)外接法的口訣：“好表要內(nèi)接”(因?yàn)椋涸浇咏硐腚娏鞅?，其分壓的影響越?或“大內(nèi)小外”(內(nèi)接法測(cè)大電阻，外接法測(cè)小電阻)；選擇滑動(dòng)變阻器接法口訣：“以小控大用分壓”(變阻器阻值小于待測(cè)電阻)．3．電表有時(shí)可反常規(guī)使用：已知內(nèi)阻的電壓表可當(dāng)電流表使用，已知內(nèi)阻的電流表可當(dāng)電壓表使用．4．定值電阻的常見用途：保護(hù)電路、與電流表串聯(lián)改裝為電壓表、與電流表并聯(lián)擴(kuò)程．5．測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的常用方法(1)三種常用實(shí)驗(yàn)方法和原理：伏安法E＝U＋I(xiàn)r、伏阻法E＝U(1＋r/R)、安阻法E＝I(R＋r)．(2)兩種數(shù)據(jù)處理方法：聯(lián)立方程求解法和圖象處理法，對(duì)伏安法利用電源的U-I圖象求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；對(duì)伏阻法和安阻法需對(duì)閉合電路歐姆定律方程E＝U(1＋r/R)和E＝I(R＋r)適當(dāng)變形作線性處理，并利用直線方程的截距和斜率求電動(dòng)勢(shì)或內(nèi)阻等物理量．■對(duì)考向·高效速練…………………..·考向1以測(cè)電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)3．[2017·高三第一次全國(guó)大聯(lián)考(新課標(biāo)卷Ⅲ)]某實(shí)驗(yàn)探究小組為了較精確地測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值，利用多用電表粗測(cè)出它的阻值，然后再改用伏安法測(cè)量．以下是備用器材：A．多用電表B．電壓表V1，量程6V，內(nèi)阻約8kΩC．電壓表V2，量程15V，內(nèi)阻約10kΩD．電流表A1，量程0.6A，內(nèi)阻約0.5ΩE．電流表A2，量程3A，內(nèi)阻約0.02ΩF．電源：電動(dòng)勢(shì)E＝6VG．滑動(dòng)變阻器R1，最大阻值10Ω，最大電流為2AH．滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值50Ω，最大電流為0.1AI．導(dǎo)線、開關(guān)若干圖14-8(1)如圖14-8甲所示為多用電表表盤，若用×100Ω擋測(cè)量電阻，則讀數(shù)為________Ω；(2)上述器材中應(yīng)選出適當(dāng)元器件________________________(填器材前面的字母代號(hào))；(3)請(qǐng)?jiān)趫D乙所示的虛線框內(nèi)畫出用伏安法測(cè)量該電阻的阻值時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路圖．(4)探究小組的同學(xué)合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表示數(shù)有變化，電流表示數(shù)為零，故障可能是________________________，為了檢測(cè)故障具體原因，可以先使用多用電表________擋檢查，在斷電后用多用電表________擋檢測(cè)．【解析】(1)通過多用電表歐姆擋×100Ω擋讀出電阻值應(yīng)該是900Ω.(2)根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)的值確定電壓表量程，電壓表選V1；由于通過待測(cè)電阻的電流最大值為6.7mA，而A2量程太大，所以電流表選A1，又A1內(nèi)阻約0.5Ω，遠(yuǎn)小于被測(cè)電阻阻值，故伏安法測(cè)電阻選電流表內(nèi)接法；由于待測(cè)電阻阻值較大，滑動(dòng)變阻器阻值過小，并且需要多組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，所以選滑動(dòng)變阻器R1，并采用分壓式連接．所以器材要選ABDFGI.(3)根據(jù)電阻測(cè)量的要求以及阻值特點(diǎn)(大阻值電阻)，電路圖如圖所示．(4)閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表示數(shù)有變化，電流表示數(shù)幾乎為零且不變，說明滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)有效，待測(cè)電阻或者電流表、以及連接線發(fā)生斷路，從而出現(xiàn)電阻值無窮大．先用電壓擋檢測(cè)電阻或電流表上的電壓情況，再在斷電情況下用歐姆擋檢測(cè)是否電路連接脫落或者是電阻損壞．【答案】(1)900(2)ABDFGI(3)見解析(4)待測(cè)電阻或者電流表以及連接線發(fā)生斷路電壓歐姆(2017·商丘一中押題卷)某研究小組的同學(xué)準(zhǔn)備測(cè)量一新材料制成的均勻圓柱體的電阻率．同學(xué)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案并分工進(jìn)行了以下測(cè)量：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑，如圖甲所示，可知其直徑為________mm；用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度，如圖乙所示，可知其長(zhǎng)度為________mm；用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測(cè)量此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖丙所示，則該電阻的阻值約為_________Ω.(2)該小組同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下：待測(cè)圓柱體電阻R電流表A(量程0～15mA，內(nèi)阻RA＝20Ω)電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約2kΩ)電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約10kΩ)直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì))滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0～50Ω，允許通過的最大電流2.0A)開關(guān)S、導(dǎo)線若干．要求便于調(diào)節(jié)且測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，完成如圖丁框中的電路圖，注明將所選的電壓表(器材符號(hào))．(3)如果實(shí)驗(yàn)中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，并測(cè)出該棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、直徑為d，則該材料的電阻率的真實(shí)值ρ＝________(用測(cè)出的物理量的符號(hào)表示)．【解析】(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為6.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×37.0mm＝0.370mm，所以最終讀數(shù)為：6.5mm＋0.370mm＝6.870mm；游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為50mm，游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3mm＝0.15mm，所以最終讀數(shù)為：50mm＋0.15mm＝50.15mm；該電阻的阻值約為20.0×10Ω＝200Ω.(2)電源電動(dòng)勢(shì)為3V，故電壓表應(yīng)選V1，滑動(dòng)變阻器的電阻值相對(duì)比較小，所以選擇分壓式接法；有：eq\r(RARV)＝eq\r(20×2000)Ω＝200Ω＝R，所以內(nèi)接和外接都可以，如圖所示：(3)根據(jù)歐姆定律得：R＝eq\f(U,I)－RA，根據(jù)電阻定律得：R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(4L,πd2)解得：ρ＝eq\f(Uπd2,4IL)－eq\f(RAπd2,4L).【答案】(1)6.87050.15200(2)如圖所示(3)eq\f(Uπd2,4IL)－eq\f(RAπd2,4L)考向2以測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)4．[2017·高三第一次全國(guó)大聯(lián)考(新課標(biāo)卷Ⅰ)]在做測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)時(shí)，提供的器材有：待測(cè)電源一個(gè)(電動(dòng)勢(shì)E約為9V，內(nèi)阻r在35～85Ω范圍內(nèi))，內(nèi)阻為RV＝19.95kΩ的電壓表一個(gè)(量程略大于電源的電動(dòng)勢(shì))，電阻箱一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．為了測(cè)量得更加準(zhǔn)確，多次改變電阻箱的電阻R，讀出電壓表的相應(yīng)示數(shù)U，以eq\f(1,U)為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，畫出eq\f(1,U)與R的關(guān)系圖象，如圖14-9所示．試根據(jù)以上信息回答問題：圖14-9(1)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．(2)根據(jù)圖象可得E＝________，r＝________.(保留兩位有效數(shù)字)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】【解析】(1)由圖可知，電阻箱的阻值可達(dá)到5kΩ，與電壓表內(nèi)阻的數(shù)量級(jí)相當(dāng)，故電壓表可并聯(lián)在電阻箱兩端，也可與電阻箱串聯(lián)測(cè)電流，由eq\f(1,U)與R成線性關(guān)系，電壓表應(yīng)與電阻箱串聯(lián)，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．(2)閉合開關(guān)，設(shè)干路電流為I，由閉合電路歐姆定律，得：E＝U＋I(xiàn)(R＋r)，其中I＝eq\f(U,RV)，解得：eq\f(1,U)＝eq\f(R,ERV)＋eq\f(r＋RV,ERV)，可見斜率k＝eq\f(1,ERV)＝6×10－6V－1·Ω－1，縱軸截距b＝eq\f(r＋RV,ERV)＝0.12V－1，解得：E＝eq\f(1,kRV)＝8.4V，r＝eq\f(b,k)－RV＝50Ω.【答案】(1)電路圖如圖所示(2)8.4V50Ω1.(2017·肇慶市二模)某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)多用電表中的電池進(jìn)行更換時(shí)發(fā)現(xiàn)，里面除了一節(jié)1.5 V的干電池外，還有一個(gè)方形電池(電動(dòng)勢(shì)9V左右)．為了測(cè)定該方型電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，實(shí)驗(yàn)室中提供如下器材：A．電流表A1(滿偏電流10mA，內(nèi)阻RAl＝10Ω)B．電流表A2(0～0.6A，內(nèi)阻未知)C．滑動(dòng)變阻器R0(0～100Ω，1A)D．定值電阻R(阻值990Ω)E．開關(guān)與導(dǎo)線若干①根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)電路，較精確測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷圖中的虛線框中畫出電路圖．②請(qǐng)根據(jù)你設(shè)計(jì)的電路圖，寫出電流表A1的示數(shù)I1與電流表A2的示數(shù)I2之間的關(guān)系式：I1＝________.③上圖為該同學(xué)根據(jù)正確設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)出多組數(shù)據(jù)并繪出的I1-I2圖線，由圖線可以求出被測(cè)方形電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)由于需要測(cè)量較為精確的數(shù)據(jù)，故需要多次測(cè)量，則需要將變阻器當(dāng)成外電阻，用電壓表和電流表分別測(cè)其路端電壓和通過電源的電流，而題中沒有提供電壓表，需要通過電流表A1與定值電阻串聯(lián)組成，再用電流表A2測(cè)電流，故電路圖如圖所示；(2)根據(jù)全電路歐姆定律，則E＝U＋I(xiàn)r＝I1(R＋RA1)＋(I1＋I(xiàn)2)r，解之得I1＝eq\f(1,R＋RAl＋r)E－eq\f(r,R＋RAl＋r)I2；(3)在圖線上取兩組數(shù)據(jù)，代入到上式中，可解得E＝8.9V，r＝9.9Ω.【答案】(1)見解析(2)I1＝eq\f(1,R＋RAl＋r)E－eq\f(r,R＋RAl＋r)I2(3)8.8～9.29.9～102.(2015·宿遷模擬)小明利用如圖甲所示的電路測(cè)定舊電池組的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻．(1)根據(jù)圖甲將圖乙中的實(shí)物連線補(bǔ)充完整．(2)由圖丙可知：該電池組的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)．甲乙丙丁(3)小明又利用上述實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定了同規(guī)格新電池組的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻．通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)舊電池組與新電池組相比，電動(dòng)勢(shì)幾乎沒有變化，但它們的輸出功率P隨外電阻R變化的關(guān)系圖線有較大差異，如圖丁所示．可知圖線________(選填“A”或“B”)對(duì)應(yīng)的是新電池組，試說出判斷的理由：___________________________________________________________________________________________________________________________________.【解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖可得出實(shí)驗(yàn)中的實(shí)物圖．(2)圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)，由圖可知，電動(dòng)勢(shì)E＝4.3V；內(nèi)阻r＝eq\f(4.3－2,0.32)Ω＝7.2Ω.(3)由公式P＝I2R、I＝eq\f(E,R＋r)及圖丁知：外電阻相同時(shí)，B的輸出功率大，電流大、電池組的內(nèi)阻小，故B為新電池組．【答案】(1)見解析(2)4.37.2(3)B理由見解析考點(diǎn)3電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第75頁)■品真題·感悟高考……………·[考題統(tǒng)計(jì)]五年2考：2016年Ⅰ卷T23、Ⅲ卷T22[考情分析]1．該類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是題目來源于教材，但又高于教材．2．實(shí)驗(yàn)的基本原理和思想方法是考查的核心．3．要解決此類實(shí)驗(yàn)問題，應(yīng)摒棄簡(jiǎn)單的背誦實(shí)驗(yàn)而應(yīng)向分析理解實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變．4．熟練掌握歐姆定律、實(shí)驗(yàn)器材的選擇和數(shù)據(jù)處理方法是融會(huì)變通的關(guān)鍵．5．(與敏感元件的相結(jié)合的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新)(2016·Ⅰ卷T23)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警．提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過IC時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1000Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)．已知U約為18V，IC約為10mA；流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60℃時(shí)阻值為650.0Ω.(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線．圖14-10(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(選填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________________________________.②將開關(guān)向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________．(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】[題眼點(diǎn)撥]①據(jù)臨界電流值估算滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，恰當(dāng)選擇滑動(dòng)變阻器．②利用狀態(tài)的等效性進(jìn)行電路的調(diào)試．【解析】(1)電路圖連接如圖．(2)報(bào)警器開始報(bào)警時(shí)，對(duì)整個(gè)回路有U＝Ic(R滑＋R熱)代入數(shù)據(jù)可得R滑＝1150.0Ω，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R2.(3)①在調(diào)節(jié)過程中，電阻箱起到等效替代熱敏電阻的作用，電阻箱的阻值應(yīng)為報(bào)警器報(bào)警時(shí)熱敏電阻的阻值，即為650.0Ω.滑動(dòng)變阻器在電路中為限流接法，滑片應(yīng)置于b端附近，若置于另一端a時(shí)，閉合開關(guān)，則電路中的電流I＝eq\f(18,650.0)A≈27.7mA，超過報(bào)警器最大電流20mA，報(bào)警器可能損壞．②開關(guān)應(yīng)先向c端閉合，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警器開始報(bào)警為止．【答案】(1)連線如解析圖所示(2)R2(3)①650.0b接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20mA，報(bào)警器可能損壞②c報(bào)警器開始報(bào)警6．(與安培力相結(jié)合的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新)(2016·Ⅲ卷T22)某同學(xué)用圖14-11中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)．兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直．圖14-11(1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路．要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)．(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議：A．適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離B．換一根更長(zhǎng)的金屬棒C．適當(dāng)增大金屬棒中的電流其中正確的是________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))．[題眼點(diǎn)撥]“以限流接法接入電路”說明滑動(dòng)變阻器應(yīng)以串聯(lián)的方式接入電路，“具有更大的速度”說明所需的安培力更大．【解析】(1)實(shí)驗(yàn)電路連線如圖所示．(2)為使金屬棒獲得更大的速度，則金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)需要更大的加速度，根據(jù)牛頓第二定律有a＝eq\f(BIL,m)，所以增加磁感應(yīng)強(qiáng)度、增大電流、增加兩導(dǎo)軌間的距離都可以使加速度增大．故選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．【答案】(1)實(shí)驗(yàn)電路連線如圖所示(2)AC■熟技巧·類題通法…………………·1．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)無須另外并聯(lián)電壓表，測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)無須再串聯(lián)電流表．2．解決電學(xué)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)常用的三種方法(1)轉(zhuǎn)換法：將不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換成可以(或易于)測(cè)量的物理量進(jìn)行測(cè)量，然后再反求待測(cè)物理量的值，這種方法叫轉(zhuǎn)換測(cè)量法(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換法)．如在測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，雖然無法直接測(cè)量電阻率，但可通過測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度和直徑，并將金屬絲接入電路測(cè)出其電阻，然后再計(jì)算出它的電阻率．(2)替代法：用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測(cè)量，通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài)，則被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量．(3)控制變量法：研究一個(gè)物理量與其他幾個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，要使其中的一個(gè)或幾個(gè)物理量不變，分別研究這個(gè)物理量與其他各物理量的關(guān)系，然后再歸納總結(jié)，如探究電阻的決定因素實(shí)驗(yàn)．■對(duì)考向·高效速練…………………..·考向1實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新5．(2017·遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)用下列器材組裝成一個(gè)電路，既能測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，又能同時(shí)描繪小燈泡的伏安特性曲線．A．電壓表V1(量程6V，內(nèi)阻很大)B．電壓表V2(量程3V，內(nèi)阻很大)C．電流表A(量程3A，內(nèi)阻很小)D．滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10Ω，額定電流4A)E．小燈泡(2A，5W)F．電池組(電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻r)G．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表V1的示數(shù)增大，則電壓表V2的示數(shù)減?。?1)請(qǐng)將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在圖14-12甲的虛線方框中補(bǔ)充完整．圖14-12(2)每一次操作后，同時(shí)記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(I1，U1)、(I2，U2)，標(biāo)到U-I坐標(biāo)中，經(jīng)過多次測(cè)量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示，則電池組的電動(dòng)勢(shì)E＝______V、內(nèi)阻r＝______Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)在U-I坐標(biāo)中兩條圖線在P點(diǎn)相交，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值應(yīng)為________Ω.【解析】(1)伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，電壓表測(cè)路端電壓，電壓表示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的增大而增大；描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，電流表測(cè)流過燈泡的電流，燈泡兩端電壓隨滑動(dòng)變阻器接入電路電阻的增大而減??；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表V1的示數(shù)增大，電壓表V2的示數(shù)減小，則V1測(cè)路端電壓，V2測(cè)燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示．(2)電源的U-I圖象是一條傾斜的直線，由圖象可知，電源電動(dòng)勢(shì)E＝4.5V，電源內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(4.5V－2.5V,2.0A)＝1.0Ω.(3)由圖乙所示圖象可知，兩圖象的交點(diǎn)坐標(biāo)，即燈泡電壓UL＝2.5V，此時(shí)電路電流I＝2.0A，電源電動(dòng)勢(shì)E＝Ir＋UL＋I(xiàn)R滑，即4.5V＝2.0A×1Ω＋2.5V＋2.0A×R滑，則R滑＝0Ω.【答案】(1)電路圖見解析(2)4.51.0(3)0(2017·紹興期中)(1)小南同學(xué)在老師做了“探究產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件”實(shí)驗(yàn)后，對(duì)實(shí)驗(yàn)用的線圈產(chǎn)生了興趣，想知道繞線圈所用銅絲的長(zhǎng)度．他上網(wǎng)查得銅的電阻率為1.7×10－8Ω·m，測(cè)算出銅絲(不含外面的絕緣漆層)的橫截面積為5×10－8m2，而后想用伏安法測(cè)出該線圈的電阻，從而計(jì)算得到銅絲的長(zhǎng)度．為測(cè)量線圈的電阻，實(shí)驗(yàn)室提供了10V學(xué)生電源，“5Ω，3A”的滑動(dòng)變阻器，0～0.6A量程電流表，0～15V量程電壓表，導(dǎo)線若干．小南同學(xué)按步驟連接好電路后進(jìn)行測(cè)量，他將滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端，電流表指針從如圖乙位置變化到圖丙位置所示，請(qǐng)讀出圖乙的示數(shù)為________A，試分析(2)小南此次實(shí)驗(yàn)選用的圖甲電路為圖中電路圖________．(填①或②)小南選擇合適的電路圖后得到了多組數(shù)據(jù)，并將點(diǎn)跡描繪在圖丁的I-U坐標(biāo)系中，請(qǐng)?jiān)趫D中描繪出線圈的伏安特性曲線，并求得該線圈導(dǎo)線的長(zhǎng)度為________．(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)【解析】(1)學(xué)生電源10V，“5Ω，3A”的滑動(dòng)變阻器，而該線圈的阻值大約為65Ω，那么將滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端，電流表指針從如圖乙位置變化到圖丙位置所示，可知，滑動(dòng)變阻器是限流式接法，實(shí)驗(yàn)采用如圖①所示電路圖；根據(jù)公式I＝eq\f(U,R)可知，電流范圍為0.14A到0.15A，依據(jù)電流表指針在eq\f(1,3)到eq\f(2,3)范圍內(nèi)，因此電流表量程為0.6A，由圖示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為0.16A；(2)根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：由圖示圖象可知：電阻：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(10,0.165)Ω≈61Ω，由電阻定律：R＝ρeq\f(L,S)可知，電阻絲長(zhǎng)度：L＝eq\f(RS,ρ)＝eq\f(61×5×10－8,1.7×10－8)m≈179.4m.【答案】(1)0.16①(2)見解析179.4m考向2實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換6．在測(cè)定一組干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：A．電流傳感器1B．電流傳感器2C．定值電阻R0(3kΩ)D．滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω)E．開關(guān)和導(dǎo)線若干某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中沒有電壓傳感器，但給出了兩個(gè)電流傳感器，于是他設(shè)計(jì)了如圖14-13甲所示的電路來完成實(shí)驗(yàn)．圖14-13(1)該同學(xué)利用測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I1-I2圖線(I1為電流傳感器1的示數(shù)，I2為電流傳感器2的示數(shù)，且I1遠(yuǎn)小于I2)如圖乙所示，則由圖線可得被測(cè)電池的電