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2022-2023年高考物理一轮复习 电学实验及创新课件(重点难点易错点核心热点经典考点)
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 电学实验及创新课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共60页。PPT课件主要包含了考向1，多用电表的使用及读数，考向2，欧姆表的改装和校准，见解析图，等效法测电阻，考向3，半偏法测电表内阻，cadbef，两种半偏法的比较等内容，欢迎下载使用。
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．
1．一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.
(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________.
(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.
(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．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．
(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_____、____.
(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.
【答案】 (1)如图所示
3．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 mAB．21 mAC．25 mAD．28 mA
(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 ΩB．微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 ΩC．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＝____.
【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．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．
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．
(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)．
2．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．
(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)
3．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．
【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．
(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
(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.
5．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)
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)．
(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：_________.
(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．_______．
【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.
6．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”)．
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：________________ ___________________________．
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,
7．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
【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．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．
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___________．
(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．
(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)．
(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)．
【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．
(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．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．
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；
(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)．
【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．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
(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.
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___________．
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．
【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．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．
【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．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)．
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________．
(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．
(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)．
(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)．
【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．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.
8．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：
请根据表中的数据,在方格纸上作出该元件的I－U图线___________．
(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
【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．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．
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.
【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．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)
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．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．
(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______________.
【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．
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．
1．一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.
(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________.
(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.
(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．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．
(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_____、____.
(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.
【答案】 (1)如图所示
3．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 mAB．21 mAC．25 mAD．28 mA
(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 ΩB．微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 ΩC．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＝____.
【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．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．
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．
(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)．
2．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．
(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)
3．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．
【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．
(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
(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.
5．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)
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)．
(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：_________.
(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．_______．
【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.
6．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”)．
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：________________ ___________________________．
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,
7．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
【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．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．
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___________．
(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．
(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)．
(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)．
【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．
(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．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．
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；
(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)．
【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．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
(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.
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___________．
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．
【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．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．
【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．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)．
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________．
(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．
(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)．
(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)．
【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．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.
8．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：
请根据表中的数据,在方格纸上作出该元件的I－U图线___________．
(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
【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．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．
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.
【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．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)
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．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．
(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______________.
【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．
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