第17講電學(xué)實驗命題規(guī)律1.命題角度：(1)電阻的測量；(2)導(dǎo)體電阻率的測量；(3)用多用電表測量電學(xué)中的物理量；(4)測量電源的電動勢和內(nèi)電阻；(5)利用傳感器制作簡單的自動控制裝置.2.常用方法：伏安法、內(nèi)接法、外接法、替代法、半偏法、電橋法、公式法、圖像法．考點一以測電阻為核心的實驗伏安法測電阻R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA>Rx，適合測量大電阻R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx，適合測量小電阻導(dǎo)體電阻率的測量1.測電阻Rx＝eq\f(U,I)2.測電阻率ρ，Rx＝ρeq\f(L,S)，而S＝eq\f(πD2,4)，Rx＝eq\f(U,I)，聯(lián)立得ρ＝eq\f(πUD2,4IL)例1(2022·湖北省新高考聯(lián)考協(xié)作體高三期末)音箱線用于連接功放與音箱，用單晶銅作音箱線，音響的音質(zhì)會更清晰，因為單晶銅電阻率比普通銅低，下面是測量單晶銅電阻率的實驗方案．(1)用螺旋測微器測量一單晶銅絲的直徑，示數(shù)如圖(a)所示，可讀得單晶銅絲的直徑為________mm；(2)圖(b)為實驗電路，為了保證兩個電表的示數(shù)從零開始變化，請畫線將滑動變阻器正確接入電路；(3)電路接好后，閉合開關(guān)S，滑動變阻器觸頭從左移到右，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化很大，電流表示數(shù)總為零，這可能是線夾P處發(fā)生______(選填“短路”或“斷路”)；(4)線夾P的問題解決后，閉合開關(guān)S，滑動變阻器觸頭移到合適位置不動，再把線夾P從a向b移動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)很小且變化不大，這時應(yīng)該把連接電壓表負(fù)接線柱的導(dǎo)線改接在________，再重新把線夾P從a向b移動，讀出多組電壓表和電流表示數(shù)，計算電阻，把多組電阻值與接入電路長度值畫成如圖(c)的R－x關(guān)系圖線，根據(jù)圖線可知R0＝______Ω，單晶銅的電阻率為________Ω·m(π取3，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．考點二以閉合電路歐姆定律為核心的實驗用多用電表測量電學(xué)中的物理量1.原理：閉合電路歐姆定律，I＝eq\f(E,Rx＋R內(nèi))(其中R內(nèi)＝Rg＋R＋r，I與Rx成一一對應(yīng)關(guān)系)2.中值電阻R中＝Rg＋R＋r3.紅、黑表筆短接，歐姆調(diào)零，Ig＝eq\f(E,Rg＋R＋r)4.電流方向：“紅進(jìn)黑出”測量電源的電動勢和內(nèi)電阻伏安法1.原理：U＝E－Ir2.誤差來源：電壓表的分流3.誤差分析：E測<E真，r測<r真(r測＝eq\f(RV·r,RV＋r))伏安法1.原理：U＝E－Ir2.誤差來源：電流表的分壓3.誤差分析：E測＝E真，r測>r真(r測＝r＋RA)伏阻法1.原理：E＝U＋eq\f(U,R)r2.關(guān)系式：eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)3.誤差分析：E測<E真，r測<r真(r測＝eq\f(RV·r,RV＋r))安阻法1.原理：E＝IR＋I(xiàn)r2.關(guān)系式：eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)·R＋eq\f(r,E)或R＝E·eq\f(1,I)－r3.誤差分析：E測＝E真，r測>r真(r測＝r＋RA)例2(2022·全國甲卷·22)某同學(xué)要測量微安表內(nèi)阻，可利用的實驗器材有：電源E(電動勢1.5V，內(nèi)阻很小)，電流表(量程10mA，內(nèi)阻約10Ω)，微安表(量程100μA，內(nèi)阻Rg待測，約1kΩ)，滑動變阻器R(最大阻值10Ω)，定值電阻R0(阻值10Ω)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干．(1)將圖中所示的器材符號連線，畫出實驗電路原理圖；(2)某次測量中，微安表的示數(shù)為90.0μA，電流表的示數(shù)為9.00mA，由此計算出微安表內(nèi)阻Rg＝________Ω.例3(2022·廣東肇慶市二模)某同學(xué)用以下器材組裝一簡易歐姆表．毫安表A(量程0～50mA)電阻箱R(阻值0～999.9Ω)學(xué)生電源(輸出電壓0～16V)紅、黑表筆各一只導(dǎo)線若干實驗步驟如下：(1)用導(dǎo)線將毫安表A、電阻箱R、學(xué)生電源串聯(lián)起來，兩只表筆一只接毫安表的負(fù)極，一只接學(xué)生電源負(fù)極，為使電流從黑色表筆流出，和毫安表相連的表筆應(yīng)為________(選填“紅”或“黑”)表筆；(2)將學(xué)生電源的電壓調(diào)至2V，電阻箱調(diào)到100.0Ω，將兩表筆短接，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向右偏轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，當(dāng)阻值為35.0Ω時，發(fā)現(xiàn)毫安表恰好滿偏，此時電路中的總電阻為________Ω；(結(jié)果保留一位小數(shù))(3)斷開兩表筆，他在毫安表0刻度處標(biāo)記“∞”，“50mA”刻度處標(biāo)記“0”，并在其他刻度處標(biāo)上正確阻值成為一個簡易歐姆表，則25mA處應(yīng)標(biāo)記________Ω；(結(jié)果保留一位小數(shù))(4)將學(xué)生電源的電壓調(diào)至6V，將兩表筆短接，調(diào)節(jié)電阻箱直到毫安表滿偏，此時該歐姆表的倍率為________(選填“×2”“×3”或“×10”)，將一未知電阻接入兩表筆之間，發(fā)現(xiàn)毫安表指在25mA處，該電阻的阻值為________Ω(結(jié)果保留一位小數(shù))．例4(2022·黑龍江省哈師大附中高三期末)某探究小組采用如圖甲所示的電路測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻時，發(fā)現(xiàn)量程為0～3V的電壓表出現(xiàn)故障不能正常使用，實驗臺上有一個量程為0～500μA、內(nèi)阻Rg＝200Ω的靈敏電流計和一個電阻箱R(0～9999Ω)．(1)為了把靈敏電流計改裝成量程為0～3V的電壓表繼續(xù)實驗，電阻箱R應(yīng)調(diào)至______Ω.(2)請用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖乙的實物電路連接．(3)探究小組中一個同學(xué)用靈敏電流計和電阻箱設(shè)計了如圖丙所示的實驗電路，同樣測出了干電池的電動勢和內(nèi)阻．①多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄靈敏電流計的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，干電池的電動勢和內(nèi)阻分別用E和r表示，則eq\f(1,I)和R的關(guān)系式為________________．②然后以eq\f(1,I)為縱坐標(biāo)，以R為橫坐標(biāo)，作出了eq\f(1,I)－R圖線為一直線，如圖丁所示，測得直線在縱軸上的截距b＝144，直線的斜率k＝eq\f(5,7)，則該干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.考點三創(chuàng)新型實驗1．測量電阻創(chuàng)新方案對比安安法如果已知的內(nèi)阻R1，則可測得的內(nèi)阻R2＝eq\f(I1R1,I2)串聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可測得的內(nèi)阻R2＝eq\f(I1R1＋R0,I2)伏伏法兩電表的滿偏電流接近時，若已知的內(nèi)阻R1，則可測出的內(nèi)阻R2＝eq\f(U2,U1)R1并聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可得的內(nèi)阻R2＝eq\f(U2,\f(U1,R1)＋\f(U1,R0))替代法單刀雙擲開關(guān)分別與1、2相接，調(diào)節(jié)電阻箱R1，保證電流表兩次讀數(shù)相等，則R1的讀數(shù)即等于待測電阻的阻值半偏法測量電流表內(nèi)阻閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1使G表滿偏；再閉合S2，只調(diào)節(jié)R2，使G表半偏(R1?R2)，則R2＝R測，R測<R真測量電壓表內(nèi)阻使R2＝0，閉合S，調(diào)節(jié)R1使V表滿偏；只調(diào)節(jié)R2使V表半偏(RV?R1)，則R2＝R測，R測>R真電橋法調(diào)節(jié)電阻箱R3，當(dāng)A、B兩點的電勢相等時，R1和R3兩端的電壓相等，設(shè)為U1，同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設(shè)為U2，根據(jù)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：R1·Rx＝R2·R3，這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件可求出被測電阻Rx的阻值2．傳感器的應(yīng)用例5(2022·江蘇連云港市高三期末)某同學(xué)用如圖甲所示的電路測量未知電阻Rx的阻值．已知電源電動勢約為4.5V，內(nèi)阻約為1.5Ω，電壓表滿偏電壓為3V，定值電阻R0＝3.5Ω，電阻箱R最大阻值為99.9Ω.電阻R/Ω1.02.04.06.08.010.0電壓U/V0.751.282.002.452.763.00(1)將S2接1，閉合開關(guān)S1前，該同學(xué)首先將電阻箱的阻值調(diào)到最大，這樣操作是________(選填“正確”或“錯誤”)的；(2)多次改變電阻箱R的阻值，得到對應(yīng)電壓表的示數(shù)U如表格所示，請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖乙中作出U－R關(guān)系圖像；(3)斷開S1，將S2接2，再閉合S1，電壓表示數(shù)為1.60V，利用(2)中測繪的U－R圖像可得Rx＝________Ω，考慮到電壓表為非理想電表，則Rx測量值________真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)．例6(2022·山東卷·14)某同學(xué)利用實驗室現(xiàn)有器材，設(shè)計了一個測量電阻阻值的實驗．實驗器材：干電池E(電動勢1.5V，內(nèi)阻未知)；電流表A1(量程10mA，內(nèi)阻為90Ω)；電流表A2(量程30mA，內(nèi)阻為30Ω)；定值電阻R0(阻值為150Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為100Ω)；待測電阻Rx；開關(guān)S，導(dǎo)線若干．測量電路如圖所示．(1)斷開開關(guān)，連接電路，將滑動變阻器R的滑片調(diào)到阻值最大一端．將定值電阻R0接入電路；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片位置．使電流表指針指在滿刻度的eq\f(1,2)處．該同學(xué)選用的電流表為________(選填“A1”或“A2”)；若不考慮電池內(nèi)阻．此時滑動變阻器接入電路的電阻值應(yīng)為________Ω.(2)斷開開關(guān)，保持滑片的位置不變．用Rx替換R0，閉合開關(guān)后，電流表指針指在滿刻度的eq\f(3,5)處，則Rx的測量值為________Ω.(3)本實驗中未考慮電池內(nèi)阻，對Rx的測量值________(選填“有”或“無”)影響．1．(2022·甘肅張掖市高三期末)已知電流計G的量程約為幾毫安，內(nèi)阻很小，現(xiàn)要將其量程擴(kuò)大為原來的3倍，某同學(xué)設(shè)計如圖所示的電路圖，實驗室提供了以下器材：A．電源(E1＝3V)B．電源(E2＝15V)C．滑動變阻器R1(阻值為0～1kΩ)D．滑動變阻器R2(阻值為0～15kΩ)E．電阻箱F．開關(guān)、導(dǎo)線．(1)電源應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．(均填器材前所對應(yīng)的字母)(2)改裝步驟如下，請將步驟補(bǔ)充完整：①按電路圖連接各器材，把滑動變阻器的滑片調(diào)至最________(選填“左”或“右”)端；②將開關(guān)S2斷開，S1閉合；③調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流計G滿偏；④保持________不變，再閉合開關(guān)S2，把電阻箱調(diào)到適當(dāng)值，使電流計________；⑤不再改變電阻箱的阻值，保持電流計G和電阻箱并聯(lián)，撤去其他電路，即可將電流計G的量程擴(kuò)大為原來的3倍．2．(2022·福建龍巖市三模)為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值R隨光的照度I的變化而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)，照度越大，照度單位為lx)．(1)某光敏電阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，請在圖甲的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并判斷光敏電阻的阻值R與照度I是否成反比關(guān)系．答________(填“是”或“否”)．照度I/lx0.20.40.60.81.01.2阻值R/kΩ5.83.72.72.32.01.8(2)圖乙為街道路燈自動控制電路，利用直流電源E為電磁鐵供電，利用照明電