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(共148张PPT)
第一部分
专题突破方略
专题六　物理实验
第2讲　电学实验及创新
1
考情速览
·
明规律
2
命题热点
·
巧突破
3
专题演练
·
速提升
01
考情速览
·
明规律
高考命题点
命题轨迹
情境图
电表改装多用电表原理和使用
2017
Ⅲ卷23
高考命题点
命题轨迹
情境图
电表改装多用电表原理和使用
2018
Ⅱ卷22
高考命题点
命题轨迹
情境图
电表改装多用电表原理和使用
2019
Ⅰ卷23
Ⅲ卷23
高考命题点
命题轨迹
情境图
以测电阻为核心的实验
2016
Ⅱ卷23
高考命题点
命题轨迹
情境图
以测电阻为核心的实验
2017
Ⅱ卷23
高考命题点
命题轨迹
情境图
以测电阻为核心的实验
2018
Ⅰ卷23
Ⅲ卷23
高考命题点
命题轨迹
情境图
以测电阻为核心的实验
2020
Ⅰ卷22
高考命题点
命题轨迹
情境图
以测特性曲线为核心的实验
2017
Ⅰ卷23
高考命题点
命题轨迹
情境图
以测特性曲线为核心的实验
2020
Ⅰ卷22
Ⅱ卷23
Ⅲ卷23
高考命题点
命题轨迹
情境图
拓展创新实验
2016
Ⅰ卷23
Ⅲ卷22
高考命题点
命题轨迹
情境图
拓展创新实验
2019
Ⅱ卷23
02
命题热点
·
巧突破
1．电流表和电压表的读数规则
考点一　电表改装　多用电表原理和使用
2.多用电表使用的几个注意事项
(1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．
(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，用欧姆调零旋钮调整．
(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．
(4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡的刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围．
(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开，不要用手同时接触多用电表的两支表笔．
(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡．
1．(2020·南昌调研)一多用电表的简化电路图如图甲所示．已知表头内阻为400
Ω，满偏电流为2
mA；电池E＝1.5
V，E′＝15
V.
考向1
多用电表的使用及读数
(1)若R1＝1
Ω，R2＝99
Ω，当选择开关置于2时，多用电表测量的是_______(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为_________.
(2)在(1)的条件下，若R5＝0.92×103
Ω，R6＝9×103
Ω，当选择开关置于6时，多用电表测量的是_______(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为________.
电流
10
mA
电压
100
V
(3)在(1)的条件下，当选择开关置于3时，多用电表测量的是_______(选填“电流”“电压”或“电阻”)．现要测量一个一千多欧的电阻，应当把选择开关置于____(选填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”)，正确测量时多用电表指针如图乙所示，则所测电阻的阻值为_________Ω.
电阻
4
1
500
(3)当选择开关置于3时，多用电表内含电池，测量的是电阻，由第(2)问分析可知，此时新表头的满偏电流为10
mA，内阻为80
Ω，若测量一个一千多欧的电阻，由闭合电路欧姆定律可知电池的电动势应选15
V．题图乙中指针位于表盘刻度中央，此时所测电阻阻值等于多用电表的内阻，满偏电流为10
mA，电压为15
V，故多用电表的内阻即所测电阻的阻值为1
500
Ω.
2．(2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5
Ω、量程为100
μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15
kΩ刻度正好对应电流表表盘的50
μA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14
kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1
500
Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500
Ω)，电阻箱(0～99
999.9
Ω)，干电池(E＝1.5
V，r＝1.5
Ω)，红、黑表笔和导线若干．
考向2
欧姆表的改装和校准
(1)欧姆表设计
将图(a)中的实物连线组成欧姆表．欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为______Ω；滑动变阻器选_____(填“R1”或“R2”)．
(2)刻度欧姆表表盘
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示．表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_____、____.
900
R1
45
5
(3)校准
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向____kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_____________Ω.
0
35
000.0
【答案】　(1)如图所示
3．(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250
μA的微安表改装为量程为20
mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1
200
Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)．
(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线．
(2)当标准毫安表的示数为16.0
mA时，微安表的指针位置如图(c)所示．由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是____.(填正确答案标号)
A．18
mA
B．21
mA
C．25
mA
D．28
mA
C
(3)产生上述问题的原因可能是_____.(填正确答案标号)
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1
200
Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1
200
Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k
＝____.
AC
【解析】　(1)实物连线如图所示．
(2)串联电路中电流处处相等，根据比例关系得，毫安表示数为16.0
mA时，对应微安表的刻度为160.0
μA，当微安表指针到满量程250
μA时，毫安表的示数应为25
mA，即为改装后电表的量程．选项C正确．
1．电流表和电压表的选择
(1)根据电源的参数来选择．
(2)根据电路中的最大电流(或者最大电压)来选择．
(3)根据用电器的额定电流(或者额定电压)来选择．
考点二　以测电阻为核心的实验
4．滑动变阻器限流式接法和分压式接法的选择
通常滑动变阻器应选用限流式接法．但在下列三种情况下，必须选择分压式接法．
(1)若采用限流式电路，电路中的最小电流超过用电器的额定电流，必须选用分压式电路．
(2)当用电器电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大或要求测量多组实验数据时，必须选用分压式电路．
(3)要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化时必须选用分压式电路．
1．(2020·新课标卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1
kΩ，电流表内阻为0.5
Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．
考向1
伏安法测电阻(包括变形的伏安法)
回答下列问题：
(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在_______(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．
O、P
(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线_____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留1位小数)．
(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)．
Ⅰ
50.5
50.0
2．(2019·浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx，小明设计了如图所示的电路．
(1)实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c点先后与a、b点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将c点接______(选填“a点”或“b点”)，按此连接测量，测量结果_______(选填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真实值．
a点
小于
(2)根据实验测得的6组数据，在下图中描点，作出了2条图线．你认为正确的是_____(选填“①”或“②”)，并由图线求出电阻Rx＝_______Ω.(保留两位有效数字)
②
7.5
3．(2020·昌乐二中一模)用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900～1
000
Ω)：
电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0
V；
电压表V1，量程为1.5
V，内阻r1＝750
Ω；
电压表V2，量程为5
V，内阻r2＝2
500
Ω；
滑动变阻器R，最大阻值约为100
Ω；
单刀单掷开关S，导线若干．
见解析图
【解析】　(1)在实验中测定的电阻Rx的阻值(900～1
000
Ω)接近电压表V1和V2的内阻，属于测定大电阻，所以采用串联分压法，此外滑动变阻器R的最大阻值很小，必须采用分压接法，故实验电路原理图如图甲或图乙；
(2)先连滑动变阻器的分压接法，然后再连接串联分压电路，如图甲或乙．
(1)已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用；
(2)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流．
(3)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多．
(4)电流表量程的选择：和电压表量程与被测电阻的比值相差不多．
4．某同学想用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求．
考向2
等效法测电阻
(1)为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至_______(填“最大”或“最小”)，然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置．保持R2不变，调节R1，当调节R1＝34.2
Ω时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx＝________Ω
最大
34.2
(2)为了测量电流表A的内阻RA和电源(内阻忽略不计)的电动势E，他将R1的阻值调到1.5
Ω，R2调到最大，将开关K2调至2位置，闭合开关K1；然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图像；利用图像中的数据可求得，电流表A的内阻RA＝_______Ω，电源(内阻忽略不计)的电动势E＝____V.
0.5
4
5．(2020·北京通州区模拟)为测定电流表内电阻Rg，实验中备用的器件有：
A．电流表(量程0～100
μA)
B．标准电压表(量程0～5
V)
C．电阻箱(阻值范围0～999.9
Ω)
D．电阻箱(阻值范围0～99
999
Ω)
E．电源(电动势2
V)
F．电源(电动势6
V)
考向3
半偏法测电表内阻
G．滑动变阻器(阻值范围0～50
Ω，额定电流1.5
A)，还有若干开关和导线．
(1)如果采用如图所示的电路测定电流表A的内电阻并且想得到较高的精确度，那么从以上备用器件中，可变电阻R1应选用____，可变电阻R2应选用____，电源应选用____(用字母代号填写)．
D
C
F
(2)如果实验时要进行的步骤有：
a．合上开关K1；
b．合上开关K2；
c．观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调到最大；
d．调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；
e．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；
f．记下R2的阻值．
把以上步骤的字母按实验的合理顺序为：_________.
cadbef
(3)如果在步骤f中所得R2的阻值为600
Ω，则图中电流表的内电阻Rg的测量值为______Ω.
(4)如果再给出：H.电源(电动势8
V)；I.电源(电动势12
V)，电源应选择____(选填选项前的字母)．
(5)某同学认为步骤e中不需要保证“电流表指针偏转到满刻度的一半”这一条件，也可测得的电流表内阻Rg，请你分析论证该同学的判断是否可行．_______．
600
H
可行
【解析】　(1)该实验是半偏电流法测电流表的内阻．K2闭合前后的两次电路，如果干路电流变化不大，那么就可以认为，K2闭合后，电流表半偏时，电流表和电阻箱R2所分的电流各占一半，又因为二者并联，两端的电压相等，自然就可以推出电流表的内阻和电阻箱R2的阻值相等．要保证两次实验干路的电流变化不大，就需要保证两次实验电路的总电阻变化不大，也就是说，在给电流表并联上一个电阻箱后导致的电阻变化，对整个电路影响不大．
要达到这个效果，R1就需要选一个尽可能大的电阻，可以是电阻箱，也可以是滑变，也可以是电位器，但阻值要尽可能地大，经此分析，R1应选用D．该实验要通过可变电阻R2阻值来间接反映出电流表的内阻值，因此可变电阻R2的选取原则是：能读数且尽量和电流表的内阻在同一数量级上．经此分析，可变电阻R2应选用C．在R1是一个尽可能大的电阻、电流表满偏的前提下，那么电源电动势相对地就要大一些的，但不是越大越好，大了烧表也不行．
初步分析电源可选用F，其实可以估算一下电动势大概的最大值，即：Emax＝IgmaxR1max＝100×10－6×1×105
V＝10
V，电源应选F.(2)半偏法测电流表内阻的步骤为：实验前，将R1的阻值调到最大；合上开关K1；调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；保持R1的阻值不变，合上开关K2；调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；记下R2的阻值．我们就认为电流表的内阻值就是R2的阻值．因此答案为：cadbef.(3)根据(1)中的分析可知，电流表的内电阻Rg的测量值，就等于电阻箱R2的阻值，即600
Ω.
两种半偏法的比较
考向4
电桥法测电表内阻
6．(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100
μA，内阻大约为2
500
Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20
Ω，另一个阻值为2
000
Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99
999.9
Ω)；电源E(电动势约为1.5
V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．
(2)完成下列填空：
①R1的阻值为_____Ω(填“20”或“2
000”)．
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的_____端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱Rz的阻值置于2
500.0
Ω，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置．最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势_______(填“相等”或“不相等”)．
20
左
相等
④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2
601.0
Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为_________Ω(结果保留到个位)．
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：________________
___________________________．
2
550
调节R1上的分压，
尽可能使微安表接近满量程
【解析】　(1)根据原理图(a)，将图(b)中的实物连线如图所示．
(2)①滑动变阻器R1在实验中为控制电路，且为分压接法，应选总阻值小的滑动变阻器，故R1的阻值为20
Ω.
②为了保护微安表，S1闭合时，微安表上的电压为零，故开始时应将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端．
③接通S2前后，微安表的示数保持不变，说明S2闭合后，没有电流流过S2，故B、D两点的电势相等．
电桥式测量法
在电阻的测量方法中，有一种很独特的测量方法，那就是电桥法，其测量电路如图所示，实验中调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，
考向5
测定金属丝的电阻率
7．(2019·天津高考真题)现测定长金属丝的电阻率．
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是______________________mm.
0.200(0.196～0.204均可)
(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻Rx约为100
Ω，请在下框中画出实验电路图，并标明器材代号．
电源E(电动势10
V，内阻约为10
Ω)
电流表A1(量程0～250
mA，内阻R1＝5
Ω)
电流表A2(量程0～300
mA，内阻约为5
Ω)
滑动变阻器R(最大阻值10
Ω，额定电流2
A)
开关S及导线若干
相等
【解析】　(1)根据螺旋测微器的读数法则可知读数为0.01×20.0
mm＋0
mm＝0.200
mm.(2)因该实验没有电压表，电流表A1的内阻已知，故用A1表当电压表使用，为了调节范围大，滑动变阻器应采用分压式的接法，实验电路图如图所示．
在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题．求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用：
考点三　以测特性曲线为核心的实验
1．(2020·新课标卷Ⅱ)某同学要研究一小灯泡L(3.6
V，0.30
A)的伏安特性．所用器材有：电流表A1(量程200
mA，内阻Rg1＝10.0
Ω)，电流表A2(量程500
mA，内阻Rg2＝1.0
Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0
Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10
Ω)、电源E(电动势4.5
V，内阻很小)、开关S和若干导线．该同学设计的电路如图(a)所示．
考向1
测量小灯泡的伏安特性曲线
(1)根据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线___________．
见解析图
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝_______________，流过小灯泡的电流I＝_________.为保证小灯泡的安全，I1不能超过______mA．
I1(Rg1＋R0)
I2－I1
180
(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零．逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出.
根据实验数据可算得，当I1＝173
mA时，灯丝电阻R＝________
Ω(保留1位小数)．
I1/mA
32
55
85
125
144
173
I2/mA
171
229
299
379
424
470
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_______Ω(保留1位小数)．
11.6
8.0
【解析】　(1)根据电路图连接实物图如图所示
2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5
V,2.5
W”的小灯泡、导线和开关外，还有：
A．直流电源(电动势约为5
V，内阻不计)
B．直流电流表(量程0～3
A，内阻约为0.1
Ω)
C．直流电流表(量程0～600
mA，内阻约为5
Ω)
D．直流电压表(量程0～15
V，内阻约为15
kΩ)
E．直流电压表(量程0～5
V，内阻约为10
kΩ)
F．滑动变阻器(最大阻值为10
Ω，允许通过的最大电流为2
A)
G．滑动变阻器(最大阻值为1
kΩ，允许通过的最大电流为0.5
A)
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
(1)实验中电流表应选用____，电压表应选用____，滑动变阻器应选用____.(均用序号字母表示)
(2)请按要求将图甲中所示的器材连成实验电路图．
C
E
F
甲
(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．现把实验中使用的小灯泡接到图丙所示的电路中，其中电源电动势E＝6
V，内阻r＝1
Ω，定值电阻R＝9
Ω，此时灯泡的实际功率为____________________________W(结果保留2位有效数字)．
0.84(0.81～0.87均可)
【解析】　(1)使用电压表、电流表时，要求指针要超过满刻度的一半以上，此小灯泡的额定电压为5
V，额定电流为0.5
A，电流表、电压表分别选C、E；由于小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据，所以控制电路应采用分压电路，滑动变阻器用F操作比较方便．
(2)采用电流表外接法，连接如图所示．
(3)把定值电阻R看作电源的内阻，在小灯泡的伏安特性曲线的坐标系里作出电源的路端电压与干路电流的关系图线，可得与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为(0.38
A,2.2
V)，此时灯泡的实际功率为P＝UI≈0.84
W.
3．(2020·浙江高考真题)某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻．
考向2
测定电源的电动势和内阻
(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流I＝_______________A，电压U＝_______________V；
0.39～0.41
1.29～1.31
(3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图_____
(选填“甲”或“乙”)；
(4)该电池的电动势E＝_____________V(保留三位有效数字)，内阻r＝_______________Ω(保留两位有效数字)．
乙
1.51～1.54
0.52～0.54
【解析】　(1)图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电压，则图乙对应的电路图为
(2)一节干电池的电动势一般约为1.5
V，故电压表量程选择0～3
V，电流表量程选择0～0.6
A，所以量表的读数分别为1.30
V(1.29～1.31
V均可)，0.40
A(0.39～0.41
A均可)(3)由闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，可得U－I图像的纵轴截距为电源电动势，斜率为电源内阻．
4．(2020·山东高考真题)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究．实验室提供的器材有：
干电池一节(电动势约1.5
V，内阻小于1
Ω)；
电压表V(量程3
V，内阻约3
kΩ)；
电流表A(量程0.6
A，内阻约1
Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为20
Ω)；
定值电阻R1(阻值2
Ω)；
定值电阻R2(阻值5
Ω)；
开关一个，导线若干．
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是____.(单选，填正确答案标号)
A．电压表分流
B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大阻值较小
D．电流表内阻较小
B
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示.
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据，回答以下问题：
①答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像___________．
见解析图
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为_____(填“R1”或“R2”)．
③用笔画线代替导线，请在下图上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路．
R1
【解析】　(1)电压表示数变化过小，则原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选B．
(2)①根据数据做出U－I图像如图；
5．(2020·河南名校联考)某实验小组设计如图甲所示电路图来测量电源的电动势及内阻，其中待测电源电动势约为2
V、内阻较小；所用电压表量程为3
V，内阻非常大，可看作理想电压表．
(1)按实验电路图在图乙中补充完成实物连线．
11
1.5
4.0
1.67
1.00
【解析】　(1)电路连接如图所示．
重视实验广度的拓展，主要体现为重视实验原理的拓展与变化和实验器材的有效重组．原理的变化是创新的热点，附带还会延伸数据处理的变化，以安阻法测量电源的电动势和内阻实验为例，就原理E＝I(R＋r＋RA)和数据处理而言，即可演变出很多精彩内容.
6．(2020·新课标卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10
℃升至60
℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系．所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20
Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100
Ω)．
考向3
测量其他元件的特性曲线
(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________．
见解析图
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值．若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5
V和3.0
mA，则此时热敏电阻的阻值为______kΩ(保留2位有效数字)．实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示．
1.8
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2
kΩ.由图(a)求得，此时室温为________℃(保留3位有效数字)．
25.5
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示．图中，E为直流电源(电动势为10
V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0
V时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求开始报警时环境温度为50
℃，则图中_____(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_______kΩ(保留2位有效数字)．
R1
1.2
【解析】　(1)滑动变阻器采用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接．连线如图．
7．(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100
Ω)；S为开关，E为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出．图(b)是该小组在恒定电流为50.0
μA时得到的某硅二极管U－I关系曲线．回答下列问题：
(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0
μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1＝________mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_______(填“变大”或“变小”)，电压表V1示数_______(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向____(填“A”或“B”)端移动，以使V1示数仍为U1.
5.00
变小
增大
B
2.8
8．(2020·江苏高考真题)某同学描绘一种电子元件的I－U关系图像，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源(电动势约6
V)，R为滑动变阻器(最大阻值20
Ω)，R0为定值电阻，S为开关．
(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整___________．
(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：
电压
U/V
0.000
0.250
0.500
0.650
0.700
0.725
0.750
电流
I/mA
0.00
0.10
0.25
0.60
1.70
4.30
7.50
请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I－U图线___________．
见解析图
见解析图
(3)根据作出的I－U图线可知，该元件是_____________(选填“线性”或“非线性”)元件．
(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是_____.
A．电压和电流的测量误差增大
B．可能因电流过大烧坏待测元件
C．滑动变阻器允许的调节范围变小
D．待测元件两端电压的可调节范围变小
非线性元件
BC
【解析】　(1)根据题意连接电路如图．
(2)根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图．
1．(2020·湖北宜昌联考)如图(a)所示为某电流天平的示意图，质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．
考点四　拓展创新实验
与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数．当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，且指针指在0刻线的位置，此时标尺读数为0.当MN中有电流通过且平衡时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示．此时标尺读数为_________cm.
利用上述装置可以测量悬挂的轻弹簧的劲度系数，已知B＝0.547
T，MN中通有电流I＝1.00
A，MN的长度l＝0.250
m，ab边的长度d＝0.200
m．则轻弹簧的劲度系数k＝_____N/m.
1.094
10
【解析】　由图示游标卡尺可知，此时游标卡尺读数为：10
mm＋47×0.02
mm＝10.94
mm＝1.094
cm；线框所受安培力：F＝BId，线框静止，处于平衡状态，由平衡条件得：kx＝BId，其中：x＝1.094
cm，代入数据解得：k＝10
N/m.
2．(2020·云南省玉溪第五次调研)如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图，其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C．该实验的操作步骤如下：
①按电路图接好实验电路；
②接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数U0＝6.2
V和微安表读数I0＝490
μA；
③断开电键S并同时开始计时，每隔5
s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；
④根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点(图中用“×”表示)，则：
(1)根据图示中的描点作出图线___________．
(2)图示中i－t图线下所围的“面积”所表示的物理意义是：__________________________________.
(3)根据以上实验结果和图线，估算当电容器两端电压为U0所带的电量Q0＝___________________________________，并计算电容器的电容C＝___________________________________.(这两空均保留两位小数)
见解析图
电容器两端电压为U0时所带电量为Q
8.00×10－3
C～8.25×10－3
C
1.30×10－3
F～1.33×10－3
F
【解析】　(1)根据坐标系内所描出的点，用平滑的曲线把各点连接起来，作出图像，图像如图所示．
3．(2020·山西太原五中检测)某同学利用如图的装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化．内阻r＝40
Ω的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接．滑动变阻器最大阻值40
Ω，初始时滑片位于正中间20
Ω的位置．
1.05
(2)图像中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是
(　　　)
A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B．如果仅略减小h，两个峰值都会减小
C．如果仅略减小h，两个峰值可能会相等
D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
(3)在磁铁下降h＝0.25
m的过程中，可估算重力势能转化为电能的效率约是______________.
ABD
2.58～2.76%
【解析】　(1)由UI－t曲线可知线圈的最大输出功率为：P出＝0.006
2
W①
线圈输出功率表达式为：P出＝I2R外②
根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R内＋R外)③
联立①②③将R内＝40
Ω，R外＝20
Ω代入得E＝1.05
V(1.0～1.1都对)
(2)磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故A正确；当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能相等，故B正确，C错误；根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确．故选ABD．
03
专题演练
·
速提升
谢谢观看第一部分　专题六
第2讲
A组　基础能力练
1．(2020·天津卷)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确．
电压表(量程0～3
V，内阻约为3
kΩ)
电流表(量程0～0.6
A，内阻约为1
Ω)
滑动变阻器(0～20
Ω，额定电流1
A)
待测电池组(电动势约为3
V，内阻约为1
Ω)
开关、导线若干
(1)该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是_5__.
(2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的_a__端(填“a”或者“b”)
(3)实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显．为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5
Ω的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像，如图所示．根据图像可知，电池组的电动势为_2.9__V，内阻为_0.80__Ω.(结果均保留两位有效数字)
【解析】　(1)因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱；(2)开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端；(3)由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E＝2.9
V；图线与横轴的交点为短路电流I＝0.50
A，故可得等效内阻为r＝＝
Ω＝5.80
Ω；又因为在开关和电池负极之间接有5
Ω的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为r′＝5.80
Ω－5
Ω＝0.80
Ω.
2．(2020·湖南怀化模拟)某一小型电风扇额定电压为5.0
V，额定功率为2.5
W．某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源E(电动势为6.0
V)
B．电压表V(量程为0～6
V，内阻约为8
kΩ)
C．电流表A1(量程为0～0.6
A，内阻约为0.2
Ω)
D．电流表A2(量程3
A，内阻约0.05
Ω)；
E．滑动变阻器R1(最大阻值5
kΩ，额定电流100
mA)
F．滑动变阻器R2(最大阻值25
Ω，额定电流1
A)
(1)为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用_C__滑动变阻器应选用_F__(填所选仪器前的字母序号)．
(2)请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在图甲中的虚线框内(小电风扇的电路符号如图甲所示)_见解析图__．
(3)操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5
V时电风扇没启动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为_2.5__Ω，正常工作时的发热功率为_0.625__W，机械功率为_1.875__W.
【解析】　(1)电风扇的额定电流I＝＝
A＝0.5
A，从读数误差的角度考虑，电流表选择C，电风扇的电阻比较小，则滑动变阻器选择总电阻为25
Ω的误差较小，即选择F.(2)因为电压、电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电风扇的电阻为R＝＝
Ω＝10
Ω，远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法．电路图如图所示．(3)电压表读数小于0.5
V时电风扇没启动．根据欧姆定律得：R＝＝
Ω＝2.5
Ω，正常工作时电压为5
V，根据图像知电流为0.5
A，则电风扇发热功率为：P＝I2R＝0.52×2.5
W＝0.625
W，则机械功率P′＝UI－I2R＝2.5
W－0.625
W＝1.875
W.
3．(2020·广西岑溪市期中)某同学欲测量量程为300
μA的微安表头G的内阻．可供选择的实验器材有：
A．微安表头G(量程300
μA，内阻约为几百欧姆)
B．滑动变阻器R1(0～10
kΩ)
C．滑动变阻器R2(0～50
kΩ)
D．电阻箱(0～9
999.9
Ω)
E．电源E(电动势约为9
V)
F．开关、导线若干
该同学先采用如图所示的电路测量G的内阻，实验步骤如下：
①按图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置；
②断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏；
③闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为200
μA，记下此时电阻箱的阻值．
回答下列问题：
(1)实验中滑动变阻器应选用_R2__(填“R1”或“R2”)．
(2)若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R，则G的内阻Rg＝
R　.
【解析】　(1)闭合S2开关时认为电路电流不变，实际上闭合开关S2时电路总电阻变小，电路电流增大，而电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，滑动变阻器应选择阻值较大的R2；(2)闭合开关S2时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的，则流过电阻箱的电流为满偏电流的，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则Rg＝R.
4．(2020·江西联考)小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力．他设计了如图甲所示的实验装置，其中MN是一条长20
cm、电阻为20
Ω的均匀电阻丝．电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P相连，上端连有接线柱．将电阻丝固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P可沿MN自由的滑动．直流电源的电动势为4.5
V，内阻可忽略．将电阻箱的阻值设定为40
Ω，当拉力为零时，P刚好触及电阻丝的端点M，此时让接入的电压表读数为零．
甲
乙
(1)为达到实验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)；
(2)当P触及端点N时，电压表的读数为_1.50(1.5也对)__V；
(3)已知该弹簧的伸长量x与拉力F关系图线如图乙所示，则弹簧拉力F与电压表读数U的关系式为
F＝U　.
【解析】　(1)直流电源的电动势为4.5
V，所以电压表选3
V挡，电路如图所示：
(2)当P触及端点N时，电压表测MN两端的电压，电压表的读数为：
UR1＝IR1＝R1＝×20
V＝1.50
V.
(3)由图可知：F＝200x，电压为：
U＝R1＝×20×
V，
联立可得：U＝F，则F＝U.
B组　素养提升练
5．(2020·江西上饶考前模拟)光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示．
(1)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件．利用直流电源给电磁铁供电，利用220
V交流电源给路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件_见解析图__．
(2)用多用电表“×100”
Ω挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更准确的测量其阻值，接下来应选用_×10__Ω挡(填“×1k”或“×10”)，进行欧姆调零后，重新测量其示数如图丙所示，则线圈的电阻为_140__Ω.
(3)已知当线圈中的电流大于或等于2
mA时，继电器的衔铁将被吸合．图中直流电源的电动势E＝6
V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10
Ω，2
A)、R2(0～200
Ω，1
A)、R3(0～1
750
Ω，1
A)要求天色渐暗照度降低至1.0
lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择_R3__(填“R1”、“R2”或“R3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地_减小__(填“增大”或“减小”)滑动电阻器的电阻．
【解析】　(1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通．所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间．电路图如图：
(2)欧姆表指针偏转角度太大，说明电阻太小，应换作小倍率的“×10”
Ω挡；读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10
Ω”，所以电阻值是14×10＝140
Ω；(3)天色渐暗照度降低至1.0
Lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2
kΩ，电路中的电流是2
mA，R＝－R光＝－2
000＝1
000
Ω，所以要选择滑动变阻器R3，由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻．
6．(2020·高三高考冲刺物理模拟)某探究小组要尽可能精确地测量电流表A1的满偏电流，可供选用的器材如下：
A．待测电流表A1(满偏电流Ig约为800
μA、内阻r1约为100
Ω，表盘刻度均匀、总格数为N)
B．电流表A2(量程为0.6
A、内阻r2＝0.1
Ω)
C．电压表V(量程为3
V、内阻RV＝3
kΩ)
D．滑动变阻器R(最大阻值为20
Ω)
E．电源E(电动势有3
V、内阻r约为1.5
Ω)
F．开关S一个，导线若干
(1)该小组设计了图甲、图乙两个电路图，其中合理的是_图乙__(选填“图甲”或“图乙”)；
(2)所选合理电路中虚线圈处应接入电表_C__(选填“B”或“C”)；
(3)在开关S闭合前，应把滑动变阻器的滑片P置于_b__端(选填“a”或“b”)；
(4)在实验中，若所选电表的读数为Z，电流表A1的指针偏转了n格，则可算出待测电流表A1的满偏电流Ig＝
　.
【解析】　(1)因为变阻器的总电阻小于电流表内阻，所以变阻器应采用分压式接法，所以合理的是图乙电路；(2)因为电压表V的满偏电流I＝＝＝0.001
A＝1
mA＝1
000
μA，与待测电流表量程800
μA接近，所以虚线处应接电表C；(3)闭合电键前，应将变阻器的滑片置于输出电压最小的b端；(4)根据电流关系可知：＝Ig，解得：Ig＝.
7．(2020·广东佛山二模)小明手里有一块多用电表A，其功能完好，但刻度值已不清晰．他想通过实验测定该多用表(简称A表，下同)“×10
Ω”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E.
他找来了另一个多用电表B(简称B表，下同)、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为实验的器材．
实验的操作如下：
(1)小明将A表调到“×10
Ω”挡，将B表调到“mA”挡，准备如图(甲)将所有的器材串联起来作为实验电路．请你在图中连好剩余的导线_连线图见解析__；
(2)先使用B表的电流挡测量A表“×10
Ω”挡的满偏电流．将电阻箱阻值调为0，将A表调到欧姆挡“×10
Ω”挡位置．几次试测后，确定B表应使用“10
mA”挡，调节A表的欧姆调零旋钮直至A表满偏，此时B表的读数如图(乙)所示，记录下B表读数为_8.0__mA；
(3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表_红黑表笔__短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路．
(4)调节电阻箱，闭合开关，当B表读数为6.0
mA时，读出电阻箱阻值为R1(
Ω)；继续调节电阻箱阻值，当B表读数为4.0
mA时，读出电阻箱阻值为R2(
Ω)；
(5)断开电路，整理器材．
根据以上测量数据，可算出A表“×10
Ω”挡内置电源的电动势E＝
　V，A表“×10
Ω”挡欧姆调零后的内阻R0＝
　Ω，B表量程“10
mA”挡的内电阻RB＝
　Ω.(以上3空的结果用R1、R2表示)
【解析】　(1)电路连线如图；
(2)因为B表应使用“10
mA”挡，则B表读数为8.0
mA；
(3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表红黑表笔短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路；
(5)设电表A欧姆×10挡的内阻为R0，则有I0＝＝8
mA
设电表B量程为10
mA挡的内阻为RB，则＝6
mA
＝4
mA
解得E＝(V)
R0＝(
Ω)
RB＝(
Ω)
8．(2020·大庆实验中学模拟)两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻．
(1)用内阻为3
kΩ、量程为1
V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R，开关S测量一节干电池的电动势和内阻．
①由于干电池电动势为1.5
V，需要把量程为1
V的电压表扩大量程．若定值电阻R1可供选择的阻值有1
kΩ、1.5
kΩ、2
kΩ，其中最合适的是_1.5_kΩ__.
②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图，并完成图(a)中剩余的连线．
(2)按照图(b)的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1＝RA，保护电阻的阻值为R0，若电流表读数为I，则通过电源的电流为_2I__.根据测得的数据作出－R图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E＝
　，内阻r＝
－R0－RA　.
【解析】　(1)①若将电压表改装为量程为1.5
V的电压表，则需串联的分压电阻上的电压为0.5
V，因电压表内阻为3
kΩ，则需串联的电阻为1.5
kΩ；
②电路图以及实物连线如图；
(2)若电流表读数为I，因R1＝RA，则通过电源的电流为2I；由闭合电路欧姆定律：E＝2I，即＝＋R，则＝k；＝b，解得E＝，r＝－R0－RA．

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