2022屆高考物理二輪復習 第一部分 專題整合 專題六 物理實驗 第2講 電學實驗專項訓練

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1、2022屆高考物理二輪復習 第一部分 專題整合 專題六 物理實驗 第2講 電學實驗專項訓練 考點一　電學基本儀器的使用 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、負極的電表，電流由電表的正極流入，負極流出 使指針指示超過滿偏刻度的的位置 3 V和3 A量程估讀到最小分度的1/10；15 V量程估讀到最小分度的1/5；0.6 A量程估讀到最小分度的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)乘以相應擋位的倍率 2.使用多用電表應注意的問題 (1)電流的流向 由于使用多用電表時不管測量項目是什么，電流都要

2、從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時，多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆，負極接的是紅表筆。 (2)要區(qū)分開“機械零點”與“歐姆零點” “機械零點”在表盤刻度左側(cè)“0”位置。調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。 (3)選倍率 測量前應根據(jù)估計阻值選用適當?shù)膿跷?。由于歐姆擋刻度的非線性，使用歐姆擋測電阻時，表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差。通常只使用表盤中間一段刻度范圍，指針偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間為測量的有效范圍。如當待測電阻約為2 kΩ時，應采用“×100”擋。 　(2

3、017·全國卷Ⅲ)圖6－2－1甲為某同學組裝完成的簡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G的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆×100 Ω擋。 圖6－2－1 (1)圖甲中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。 (2)關于R6的使用，下列說法正確的是________________(填正確答案標號)。 A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指

4、在表盤左端電流“0”位置 B．使用歐姆擋時，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，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)某次測量時該多用電表指針位置如圖乙所示。若此時B端是與“1”連接的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時B端是與“3”連接的，則讀數(shù)為 ________；若此時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)與歐姆表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。 (2)R6是可變電阻，它的作用就是歐姆

5、表調(diào)零的作用，也就是使用歐姆擋時，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。 (3)換擋開關接2時，是量程較小的電流表，所以R1＋R2＝＝160 Ω 換擋開關接4時，是量程較小的電壓表，這時表頭與R1、R2并聯(lián)組成新表頭，新表頭的內(nèi)阻r＝＝120 Ω，新表頭的量程是1 mA，所以R4＝ －r＝ Ω－120 Ω＝880 Ω。 (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖乙所示。若此時B端是與“1”相連的，此時多用電表是量程為2.5 mA的電流表，則多用電表讀數(shù)為1.47 mA；若此時B端是與“3”相連的，此時多用電表是歐姆×100 Ω擋，則讀數(shù)為11.0×100 Ω＝1.10

6、×103 Ω；若此時B端是與“5”連的，此時多用電表是量程為5 V的電壓表，則讀數(shù)為2.95 V。 [答案]　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA　1.10×103 Ω　2.95 V [規(guī)律總結(jié)] 多用電表使用“五步法” 1．選倍率：一般要選擇比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級的倍率，如估計值為200 Ω，就應該選“×10”的倍率。 2．進行歐姆調(diào)零。 3．將紅、黑表筆接被測電阻兩端進行測量。 4．將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值。 5．測量結(jié)束后，將選擇開關扳到OFF或交流電壓最高擋。 特別注意：用歐姆擋測電阻時，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針所指的歐姆刻

7、度值太大)，應該適當增大倍率重新調(diào)零后再測量；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針所指的歐姆刻度值太小)，應該適當減小倍率重新調(diào)零后再測量。 【題組突破】 1．如圖6－2－2所示為電壓表和電流表的刻度盤示意圖，指針位置分別如圖甲、乙所示。 圖6－2－2 (1)若使用的是0～3 V量程的電壓表，讀數(shù)為________ V，若使用的是0～15 V量程的電壓表，讀數(shù)為________ V。 (2)若使用的是0～0.6 A量程的電流表，讀數(shù)為________ A。若使用的是0～3 A量程的電流表，讀數(shù)為________ A。 解析　對于電壓表，當選取0～3 V量程時，每小格為0.1 V，讀數(shù)為

8、1.68 V，當選取0～15 V量程時，每小格為0.5 V，讀數(shù)為8.4 V；對于電流表，當選取0～0.6 A量程時，每小格為0.02 A，讀數(shù)為0.46 A，當選取0～3 A量程時，每小格為0.1 A，讀數(shù)為2.30 A。 答案　(1)1.68(1.67～1.69均正確)　8.4(8.3亦可)　(2)0.46　2.30(2.29～2.31均正確。) 2．如圖6－2－3所示為多用電表的刻度盤，若選用倍率為“×100”的電阻擋測電阻時，表針指示如圖6－2－3所示，則： 圖6－2－3 (1)所測電阻的阻值為________Ω。如果要用此多用電表測量一個阻值約為2.0×104 Ω的電阻，

9、為了使測量結(jié)果比較精確，應選用的歐姆擋是________(選填“×10”、“×100”或“×1 k”)。 (2)用此多用電表進行測量，當選用量程為50 mA的電流擋測量電流時，表針指于圖示位置，則所測電流為________mA；當選用量程為250 mA的電流擋測量電流時，表針指于圖示位置，則所測電流為________mA。 (3)當選用量程為10 V的電壓擋測量電壓時，表針也指于圖示位置，則所測電壓為________V。 解析　(1)歐姆表讀數(shù)：對應最上一行刻度值為15，倍率為“×100”，讀數(shù)為1.5×103 Ω；測2.0×104 Ω電阻時應選“×1 k”的歐姆擋。 (2)選50 m

10、A直流電流擋，則每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，測量的精確度為1 mA，應估讀到0.1 mA(此時為估讀)，指針對應的讀數(shù)為30.8 mA；選擇量程為250 mA的電流擋，則每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，測量的精確度為5 mA，應估讀到1 mA(此時為估讀)，指針對應的讀數(shù)為154 mA。 (3)選擇10 V電壓擋，則每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，測量的精確度為0.2 V，應估讀到0.1 V(此時應為估讀)，指針對應的讀數(shù)為6.2 V。 答案　(1)1.5×103　×1 k　(2)30.8(30.7～30.9都正確)　154　(3)6.2 考點

11、二　實驗器材與實驗電路的選擇 一、滑動變阻器的使用 1．滑動變阻器兩種連接方式的比較 　　方式 內(nèi)容　　 限流接法 分壓接法 對比 說明 電路圖 串、并聯(lián)關系不同 負載R上電 壓調(diào)節(jié)范圍 ≤U≤E 0≤U≤E 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 負載R上電 流調(diào)節(jié)范圍 ≤I≤ 0≤I≤ 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 閉合S前 觸頭位置 b端 a端 都為了保護負載 2.滑動變阻器兩種連接方式的選擇 ①當題中要求負載上電壓或電流從零開始調(diào)節(jié)時，應采用分壓式接法； ②當題中要求測量精確度高且調(diào)節(jié)范圍大時，一般用分壓式接法； ③當滑動變阻器的總電阻比待測電阻阻值

12、的一半還小時，一般用分壓式接法； ④負載電阻的阻值小于滑動變阻器的總電阻或相差不多，且電壓、電流不要求從零可調(diào)時，一般用限流式接法； ⑤兩種接法均可使用時，優(yōu)先用限流式接法(節(jié)能)。 二、電流表內(nèi)、外接法的比較與選擇 1．兩種接法的比較 比較項目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，電壓表測量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，電流表測量值偏大 測量結(jié)果 R測＝＝RA＋Rx＞Rx，測量值偏大 R測＝＝＜Rx，測量值偏小 適用條件 Rx?RA　大電阻 Rx?RV　小電阻 2.選擇電流表內(nèi)、外接的方法 內(nèi)接法

13、外接法 計算法 ＞或Rx＞ ＜或Rx＜ 試觸法 若不知Rx的大概阻值，可采用“試觸法”，將電路如圖所示連接，空出電壓表的一個接頭S，然后將S分別與a、b接觸一下 若電流表“相對變化”明顯，說明電壓表分流作用較大，采用內(nèi)接法 若電壓表“相對變化”明顯，說明電流表分壓作用較大，采用外接法 　(2018·鄭州模擬)某興趣小組用“測定金屬絲的電阻率”的實驗方法測出金屬絲的長度，他們查得金屬絲電阻率為ρ，并粗測電阻絲的電阻約為5 Ω，實驗室中有以下供選擇的器材： A．電池組(3 V，內(nèi)阻約1 Ω) B．電流表A1(0～3 A，內(nèi)阻0.012 5 Ω) C．電流表A2(0～0.6 A

14、，內(nèi)阻約為0.125 Ω) D．電壓表V1(0～3 V，內(nèi)阻4 kΩ) E．電壓表V2(0～15 V，內(nèi)阻15 kΩ) F．滑動變阻器R1(0～20 Ω，允許最大電流1 A) G．滑動變阻器R2(0～2 000 Ω，允許最大電流0.3 A) H．開關，導線若干 (1)為了實驗電路更節(jié)能，且測量結(jié)果盡量準確，測金屬絲電阻時電流表應選__________，電壓表應選__________，滑動變阻器應選__________。(填寫儀器前字母代號) (2)將設計的電路圖畫在虛線框內(nèi)。 圖6－2－4 (3)若用螺旋測微器測得金屬絲直徑d的讀數(shù)如圖6－2－4，則直徑d＝_______

15、___mm。 (4)若用d表示直徑，測得電阻為R，則金屬絲的長度為__________。 [解析]　(1)由于電源電動勢為3 V，電表讀數(shù)要達到半偏，則電壓表選D； 由I＝可知電路中最大電流約為0.5 A，則電流表選C； 為了使測量結(jié)果盡量準確，滑動變阻器采用限流接法，故電阻不能太大，選F。 (2)電源電壓為3 V，由I＝可知電路中最大電流約為0.5 A，為了使測量結(jié)果盡量準確，滑動變阻器采用限流接法，由Rx＜，電流表采用外接法，電路如圖所示： (3)主尺上讀數(shù)為0.5 mm，螺旋尺上讀數(shù)為45.0×0.01 mm，兩者和為0.950 mm。 (4)由電阻定律：R＝ρ 而S

16、＝π()2 得：L＝。 [答案]　(1)C　D　F　(2)見解析圖　(3)0.950　(4) [規(guī)律總結(jié)] 電路選擇的原則 1．安全性原則 選用儀器組成電路，首先要保證實驗正常進行。例如通過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過其量程，滑動變阻器、被測電阻不得超過其額定電流。 2．精確性、方便性原則 “精確”是指選用儀器組成實驗電路時要盡可能減小測量誤差，提高精確度。 “方便”是指實驗中便于調(diào)節(jié)控制，便于讀數(shù)。 3．運用儀器少，耗電少原則。 【題組突破】 1．(2018·鄭州質(zhì)檢)在探究小燈泡的伏安特性時，所用小燈泡上標有“2.5 V 0.6 W”字樣，實驗室提供的

17、器材有： A．電流表A1(內(nèi)阻約為5 Ω、量程為0～25 mA) B．電流表A2(內(nèi)阻約為1 Ω 、量程為0～300 mA) C．電壓表V1(內(nèi)阻約為5 kΩ、量程為0～3 V) D．電壓表V2(內(nèi)阻約為15 kΩ、量程為0～15 V) E．滑動變阻器R1(最大阻值為10 Ω、額定電流為0.6 A) F．滑動變阻器R2(最大阻值為1 000 Ω、額定電流為0.2 A) G．穩(wěn)壓電源E(電動勢為9.0 V、內(nèi)阻可忽略) H．開關一個、定值電阻若干、導線若干 由以上信息回答下列問題： (1)實驗前設計的電路圖如圖6－2－5甲所示。為了減小實驗誤差，該實驗所用的電流表、電壓表、滑

18、動變阻器應分別為________(選填器材前的字母)。為保護滑動變阻器和燈泡，應在電路中串聯(lián)的定值電阻R0合適的電阻值應為________(選填“1 Ω”、“10 Ω”、“30 Ω”、“100 Ω”)。 (2)請確定測量電路中電壓表右側(cè)導線的正確位置后，在圖乙中用筆畫線代替導線，將實物完整連接起來。 圖6－2－5 (3)連接好電路后，通過改變滑動變阻器的滑片位置，并通過計算機描繪了該小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示。若將兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后直接接在電動勢E＝3 V、內(nèi)阻r＝5 Ω的電源上，每個小燈泡所消耗的實際功率為________W。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 解析　(1)由

19、小燈泡的標稱可知，其額定電流為I＝＝ A＝0.24 A＝240 mA，即電流表應選B，電壓表應選C，滑動變阻器以分壓式接入電路，則滑動變阻器應選擇阻值較小的，即選擇E，由于電源的電動勢為9.0 V，為了保護電路，定值電阻應選擇10 Ω。(2)電壓表的內(nèi)阻遠大于小燈泡的電阻值，測量電路部分應選擇電流表外接，即接在a點，用筆畫線代替導線將實物圖連接，如答圖甲所示。(3)設每只燈泡加上的實際電壓和實際電流分別為U和I，在閉合電路中，E＝U＋2Ir，則U＝E－2Ir＝3－10I，即I＝－，在題圖丙坐標系內(nèi)作出I－U圖像如答圖乙所示，由圖像可知，兩圖像交點坐標為U＝1.2 V、I＝0.18 A，每只燈泡

20、的實際功率P′＝UI＝1.2×0.08 W≈0.22 W。 答案　(1)B、C、E　10 Ω　(2)如答圖甲　(3)0.22 2．實驗電路的設計 電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下： 待測電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關2個，導線若干。 (1)虛線框內(nèi)為該同學設計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整。 圖6－2－6 (2)

21、根據(jù)設計的電路，寫出實驗步驟：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV′________RV(填“>”、“＝”或“<”)，主要理由是_____________________________________________________________________________

22、___________________________________________________________。 解析　(1)電路圖如圖所示 (2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小，閉合開關S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表V指針滿偏，保證滑動變阻器滑片的位置不變，斷開開關S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻； (3)R′V＞RV，電壓表串聯(lián)電阻箱后認為電壓不變，而實際該支路電壓變大，故電阻箱分壓大于計算值，則會引起測量值的偏大。 答案　見解析 考點三　數(shù)據(jù)處理與實物連接 　(2018·全國卷Ⅲ)一課

23、外實驗小組用如圖6－2－7所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標準定值電阻(R0＝20.0 Ω)；V可視為理想電壓表；S1為單刀開關，S2為單刀雙擲開關；E為電源；R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗： (1)按照實驗原理線路圖(a)，將圖(b)中實物連線； 圖6－2－7 (2)將滑動變阻器滑動端置于適當?shù)奈恢?，閉合S1； (3)將開關S2擲于1端，改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表V的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表V的示數(shù)U2； (4)待測電阻阻值的表達式Rx＝______(用R0、U1、U2表示)； (5)重復步驟(3)，得到如下數(shù)據(jù)：

24、 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx＝______ Ω。(保留1位小數(shù)) [解析]　本題考查測量電阻的實驗。 (1)實驗連線如圖所示 (4)將開關S2擲于1端，可測得流經(jīng)R0的電流為，將開關S2擲于2端，可測得流經(jīng)R0和Rx的電流為。由于V可視為理想電壓表，對電路沒有影響，則兩種情況下，電流相等，即＝，解得：Rx＝R0。 (6)根據(jù)所給數(shù)

25、據(jù)，計算的平均值為3.41，且R0＝20.0 Ω，則Rx＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω。 [答案]　(1)圖見解析　(4)(－1)R0　(6)48.2 【題組突破】 1．(2017·全國卷Ⅱ)某同學利用如圖6－2－8(a)所示的電路測量一微安表(量程為100 μA，內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠校簝蓚€滑動變阻器R1，R2(其中一個阻值為20 Ω，另一個阻值為2 000 Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω)；電源E(電動勢約為1.5 V)；單刀開關S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。 (1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線。

26、 　 圖6－2－8 (2)完成下列填空： ①R1的阻值為________ Ω(填“20”或“2 000”) ②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的________端(填“左”或“右”)對應的位置；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2 500.0 Ω，接通S1。將R1的滑片置于適當位置，再反復調(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________(填“相等”或“不相等”。) ④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時，

27、在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為________ Ω(結(jié)果保留到個位)。 (3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議：________。 解析　(2)R1起分壓作用，應選用最大阻值較小的滑動變阻器，即R1的電阻為20 Ω，為了保護微安表，閉合開關前，滑動變阻器R1的滑片C應移到左端，確保微安表兩端電壓為零；反復調(diào)節(jié)D的位置，使閉合S2前后微安表的示數(shù)不變，說明閉合后S2中沒有電流通過，B、D兩點電勢相等；將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將R2的阻值置于2 601 .0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變，說明＝，則解得RμA＝2 55

28、0 Ω。 (3)要提高測量微安表內(nèi)阻的精度，可調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程。 答案　(1)連線如圖 (2)①20?、谧蟆、巯嗟取、? 550 (3)調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程 2．(2018·江蘇單科)一同學測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)如圖6－2－9所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處。 圖6－2－9 (2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計算的數(shù)據(jù)見下表： R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0

29、.19 0.22 0.26 A－1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙6－2－10圖上作出R－關系圖像。 由圖像可計算出該干電池的電動勢為______ V；內(nèi)阻為______ Ω。 圖6－2－10 (3)為了得到更準確的測量結(jié)果，在測出上述數(shù)據(jù)后，該同學將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端。調(diào)節(jié)電阻箱，當電流表的示數(shù)為0.33 A時，電壓表的指針位置如圖6－2－11所示，則該干電池的電動勢應為______ V；內(nèi)阻應為______ Ω。 圖6－2－11 解析　本題考查測量干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)在連接電路過程

30、中，要求開關處于斷開狀態(tài)；在閉合開關前，要求電阻箱接入電路的電阻最大。 (2)依照表中數(shù)據(jù)，描點連線。如答案圖所示。由閉合電路歐姆定律可得I＝，整理可得R＝E·－r，與圖像對應，則E＝1.4 V，r＝1.2 Ω。 (3)由題圖可知電壓表的讀數(shù)為66 mV，由歐姆定律可得電流表的內(nèi)阻r′＝U/I＝0.2 Ω，則由閉合電路歐姆定律可得I＝，整理可得R＝E·－(r＋r′)，與圖像對應，則E＝1.4 V，r＝1.0 Ω。 答案　(1)①開關未斷開；②電阻箱阻值為零。 (2)如圖所示　1.4(1.30～1.44都算對)　1.2(1.0～1.4都算對) (3)1.4[結(jié)果與(2)問第一個空格一致

31、]　1.0[結(jié)果比(2)問第二個空格小0.2] 考點四　電學實驗的創(chuàng)新與設計 1．對于電學實驗的創(chuàng)新，要注意以下問題 (1)在解決設計型實驗時，要注意條件的充分利用，如對于給定確切阻值的電壓表和電流表，電壓表可當作電流表使用。電流表也可當作電壓表使用，利用這一特點，可以拓展伏安法測電阻的方法，如伏伏法、安安法等。 (2)對一些特殊電阻的測量，如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量，電路設計有其特殊性。即首先要注意到其自身電阻對電路的影響，其次要充分利用其“自報電流或自報電壓”的功能，因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表，測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表。 2．解決電學設計型實驗常用的方法 轉(zhuǎn)

32、換法 將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理量進行測量，然后再求待測物理量的值的方法叫轉(zhuǎn)換測量法(簡稱轉(zhuǎn)換法)。如在測量金屬絲電阻率的實驗中，雖然無法直接測量電阻率，但可通過測量金屬絲的長度和直徑，并將金屬絲接入電路測出其電阻，然后再計算出它的電阻率 替代法 用一個標準的已知量替代被測量，通過調(diào)整標準量，使整個測量系統(tǒng)恢復到替代前的狀態(tài)。則被測量等于標準量 控制變量法 研究一個物理量與其他幾個物理量的關系時，要使其中的一個或幾個物理量不變，分別研究這個物理量與其他各物理量的關系，然后再歸納總結(jié)。如探究電阻的決定因素實驗 　國標(GB/T)規(guī)定自來水在15 ℃時電阻率應大于13 Ω·

33、m。某同學利用圖6－2－12所示電路測量15 ℃自來水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細管，細管上加有閥門K，以控制管內(nèi)自來水的水量，玻璃管兩端接有導電活塞(活塞電阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移動。實驗器材還有：電源(電動勢約為3 V，內(nèi)阻可忽略)，電壓表V1(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，電壓表V2(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，定值電阻R1(阻值4 kΩ)，定值電阻R2(阻值2 kΩ)，電阻箱R(最大阻值9 999 Ω)，單刀雙擲開關S，導線若干，游標卡尺，刻度尺。 圖6－2－12 實驗步驟如下： A．用游標卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d； B．向玻璃管內(nèi)注滿自來水，并用

34、刻度尺測量水柱長度L； C．把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)； D．把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R； E．改變玻璃管內(nèi)水柱長度，重復實驗步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R； F．斷開S，整理好器材。 圖6－2－13 (1)測玻璃管內(nèi)徑d時游標卡尺示數(shù)如圖6－2－13甲圖所示，則d＝________mm。 (2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達式為：Rx＝________。(用R1、R2、R表示) (3)利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖6－2－13乙圖所示的R－關系圖像。自來水的

35、電阻率ρ＝________Ω·m。(保留兩位有效數(shù)字) (4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則自來水電阻率測量結(jié)果將________。(填“偏大”、“不變”或“偏小”) [解析]　(1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則，玻璃管內(nèi)徑d＝30 mm＋0×0.05 mm＝30.00 mm。 (2)把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)，得到通過水柱的電流I1＝。由閉合電路歐姆定律，E＝U＋Rx；把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R，得到該支路的電流I2＝。由閉合電路歐姆定律，E＝U＋R2，聯(lián)立解得： Rx＝。 (3)由電阻定律Rx＝，Rx＝，聯(lián)立解

36、得：R＝·。R－關系圖像斜率k＝400 Ω·m，又k＝，S＝，解得：ρ＝＝14 Ω·m。 (4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則通過水柱的電流I1大于測量值，則Rx＜R2，得到Rx＜，即自來水電阻測量值偏大，則自來水電阻率測量結(jié)果將偏大。 [答案]　(1)30.00　(2)　(3)14　(4)偏大 【題組突破】 1．(2018·阜陽一模)某同學利用兩個電流傳感器(相當于理想電流表)和定值電阻R0＝2 kΩ以及滑動變阻器、待測電池，設計了如圖6－2－14所示的電路測定電池電動勢和內(nèi)阻，進行實驗。該同學測出的實驗數(shù)據(jù)如下表所示： 次數(shù) 1 2 3 4 5 I1/mA 1

37、.35 1.30 1.20 1.10 1.05 I2/A 0.30 0.40 0.60 0.80 0.90 表中，I1和I2分別是通過電流傳感器1和2的電流。該電流的值通過數(shù)據(jù)采集器輸入到計算機，數(shù)據(jù)采集器和計算機對原電路的影響可忽略。 圖6－2－14 (1)在圖b中繪出I1－I2圖線； (2)由I1－I2圖線得出，被測電池的電動勢為______V，內(nèi)阻為______Ω。(保留兩位有效數(shù)字) 解析　(1)根據(jù)描點法可得出相對應的圖像如圖所示。 (2)由題圖a利用閉合電路歐姆定律可得 I1R0＝E－(I1＋I2)r 變形可得 I1＝－I2 則由圖像

38、可知，＝1.5×10－3， ＝×10－3＝0.5×10－3， 解得E＝3.0 V，r＝1.0 Ω。 答案　(1)圖見解析　(2)3.0　1.0 2．在一次課外實踐活動中，某課題研究小組收集到數(shù)碼相機、手機等電子產(chǎn)品的一些舊電池以及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子元件?，F(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件，一是電阻R0(約為2 kΩ)，二是手機中常用的鋰電池(電動勢E標稱值為3.7 V，允許最大放電電流為500 mA)。在操作臺上還準備了如下實驗器材： A．電壓表V(量程4 V，電阻Rv約為4.0 kΩ) B．電流表A1(量程500 mA，內(nèi)阻不計) C．電流表A2(量程2

39、 mA，內(nèi)阻不計) D．滑動變阻器R1(0～2 kΩ，額定電流0.1 A) E．電阻箱R2(0～999.9 Ω) F．開關S一只，導線若干。 (1)為了測定電阻R0的阻值，小組的一位成員設計了如圖6－2－15甲所示的電路原理圖，所選取的相應器材(電源用待測的鋰電池)均標在圖上，其器材選取中有不妥之處。你認為應該怎樣調(diào)整？ 　 圖6－2－15 (2)如果在實際操作過程中，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R1、電壓表V已損壞，請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。 ①畫出實驗電路原理圖(標注所用器材符號)； ②該課題研究小組的同學在實驗中測得多組數(shù)據(jù)，然后通過作出如圖乙所示的線性圖線處理數(shù)據(jù)

40、，則電源電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。 解析　(1)由I＝可得I＝ A＝1.85 mA。據(jù)此可知電流表不能選A1而應選A2。 (2)①電壓表損壞后，R0兩端的電壓不能測定；R1損壞后就不能再調(diào)節(jié)電路中的電阻，這時電流表，仍能測定電路中的電流，可選用電阻箱R2來調(diào)節(jié)電路中的電阻，進而作出R－圖線，實現(xiàn)電源電動勢E和內(nèi)阻r的測量，實驗電路原理圖如圖所示。②根據(jù)I＝可得R＝E－r?？梢娫赗－圖線上，斜率等于電動勢E，則E＝3.5 V；縱軸上的截距為－r，則r＝7 Ω。 答案　(1)用A2替換A1 　(2)①圖見解析?、?.5　7 一、單項選擇題 1．(20

41、18·全國卷Ⅱ)某同學組裝一個多用電表?？蛇x用的器材有：微安表頭(量程100 μA，內(nèi)阻900 Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99 999.9 Ω)；導線若干。 要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表，在此基礎上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。回答下列問題。 (1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。 圖6－2－16 (2)電阻箱的阻值應取R1＝______ Ω，R2＝______ Ω。(保留到個位) 解析　(1)

42、微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻，電流表改裝成一個電壓表需要串聯(lián)一個大電阻，所以并聯(lián)的電阻箱應為R1，串聯(lián)的電阻箱應為R2，電路如答圖所示。如圖所示。 (2)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻R1＝＝100 Ω，電流表改裝成一個電壓表應串聯(lián)一個大電阻R2＝＝2 910 Ω。 答案　(1)如圖所示 (2)100　2 910 2．(2018·銀川模擬)某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應”。現(xiàn)用如下圖6－2－17所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應。已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室

43、中有下列器材： A．電源E(3 V，內(nèi)阻約為1 Ω) B．電流表A1(0～0.6 A，內(nèi)阻r1約為1 Ω) C．電流表A2(0～0.6 A，內(nèi)阻r2＝5 Ω) D．開關S，定值電阻R0 圖6－2－17 (1)為了較準確地測量電阻Rx的阻值，請完成虛線框內(nèi)的電路圖的設計。 (2)在電阻Rx上加一個豎直向下的力F(設豎直向下為正方向)，閉合開關S，記下電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx＝________(用字母表示)。 (3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成的圖像如上圖6－2－17所示。當

44、F豎直向下(設豎直向下為正方向)時，可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關系是Rx＝____________。(各物理量單位均為國際單位) (4)定值電阻R0的阻值應該選用________。 A．1 Ω　　　　B．5 Ω　　　　C．10 Ω　　　　D．20 Ω 解析　(1)由于題目中沒有電壓表，為了比較準確測量電阻Rx的阻值，由于知道電流表A2的阻值，所以用電流表A2的作為電壓表使用，電流表A1連在干路上即可求出電阻Rx的阻值。電路圖如圖所示 (2)根據(jù)串并聯(lián)和歐姆定律得：I2r2＝(I1－I2)Rx，解得： Rx＝； (3)從圖像上可以看出壓力方向改變，其阻值不變，其電阻與壓力關系為一

45、次函數(shù)，由圖像可得：Rx＝16－2F； (4)電路圖知，當定值電阻過大，會使其分壓過大，實驗操作中會使電流表的示數(shù)過小，產(chǎn)生較大誤差，故選用較小的定值電阻，故選B。 答案　(1) (2)　(3)16－2F　(4)B 3．(2018·河北一模)指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器，請回答下列問題： 圖6－2－18 (1)在使用多用電表測量時，若選擇開關撥至“1 A”擋，指針的位置如圖6－2－18(a)所示，則測量結(jié)果為________A； (2)多用電表測未知電阻阻值的電路如圖(b)所示，電池的電動勢為E，R0為調(diào)零電阻，某次將待測電阻用電阻箱代替時，電路中電流I與電阻箱

46、的阻值Rx關系如圖(c)所示，則此時多用電表的內(nèi)阻為________Ω，該電源的電動勢E＝________V。 (3)下列判斷正確的是______。 A．在圖(b)中，電表的左、右插孔處分別標注著“＋”、“－” B．因為圖(c)是非線性變化的，所以對應歐姆表的刻度盤上的數(shù)字左小右大 C．歐姆表調(diào)零的實質(zhì)是通過調(diào)節(jié)R0，使Rx＝0時電路中的電流達到滿偏電流 D．電阻Rx的變化量相同時，Rx越小，則對應的電流變化量就越大 解析　(1)選擇開關置于“1 A”時，選擇表盤第二排刻度進行讀數(shù)，分度值為0.02 A，對應刻度示數(shù)為23，故測量結(jié)果為0.02×23＝0.46 A； (2)根據(jù)I

47、g＝，I＝，由圖可得Ig＝0.6 A，當I＝0.3 A時，Rx＝15 kΩ，解得 R內(nèi)＝15 kΩ＝1.5×104 Ω，E＝9.0 V； (3)根據(jù)電流紅進黑出，在圖(b)中，電表的右、左插孔處分別標注著“＋”、“－”，故A錯誤；函數(shù)圖像是非線性變化，導致歐姆表刻度不均勻，示數(shù)左大右小是由于外電阻增大，電路電流減小造成的，故B項錯誤。歐姆表調(diào)零通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R0，調(diào)節(jié)至待測電阻Rx為零(即兩表筆短接)時，電流表滿偏，對應歐姆表示數(shù)為零，故C正確；歐姆表刻度不均勻的原因是待測電阻和電路電流關系非線性變化，而且I－Rx切線斜率大小隨待測電阻值增大而減小，即Rx阻值變化量對應電流變化量隨待測

48、電阻增大而減小，歐姆表刻度左密右疏，故D正確。 答案　(1)0.46　(2)1.5×104　9.0　(3)CD 4．(2018·開封一模)某同學為了將一量程為3 V的電壓表改裝成可測量電阻的儀表－歐姆表 (1)先用如圖6－2－19a所示電路測量該電壓表的內(nèi)阻，圖中電源內(nèi)阻可忽略不計，閉合開關，將電阻箱阻值調(diào)到3 kΩ時，電壓表恰好滿偏；將電阻箱阻值調(diào)到12 kΩ時，電壓表指針指在如圖b所示的位置，則電壓表的讀數(shù)為________V。由以上數(shù)據(jù)可得電壓表的內(nèi)阻Rv＝______kΩ； 圖6－2－19 (2)將圖a的電路稍作改變，在電壓表兩端接上兩個表筆，就改裝成了一個可測量電阻的簡

49、易歐姆表，如圖c所示，為將表盤的電壓刻度轉(zhuǎn)換為電阻刻度，進行了如下操作：將兩表筆斷開，閉合開關，調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“3.0 V”處，此處刻度應標阻值為____(填“0”或“∞”)；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對應的電壓刻度，則“1 V”處對應的電阻刻度為______kΩ； (3)若該歐姆表使用一段時間后，電池內(nèi)阻不能忽略且變大，電動勢不變，但將兩表筆斷開時調(diào)節(jié)電阻箱，指針仍能滿偏，按正確使用方法再進行測量，其測量結(jié)果將________。 A．偏大　　　B．偏小　　　C．不變　　　D．無法確定 解析　(1)由圖(b)所示電壓表表盤可知，其分度值為0.1 V，

50、示數(shù)為1.50 V；電源內(nèi)阻不計，由圖(a)所示電路圖可知，電源電動勢：E＝U＋IR＝U＋R，由題意可知： E＝3＋×3 000，E＝1.5＋×12 000，解得：RV＝6 000 Ω＝6 kΩ，E＝4.5 V； (2)兩表筆斷開，處于斷路情況，相當于兩表筆之間的電阻無窮大，故此處刻度應標阻值為∞，當指針指向3 V時，此時電阻箱的阻值為R＝3 kΩ，當電壓表示數(shù)為1 V時，由U＝R并·＝·解得Rx＝1 kΩ。 (3)設電池內(nèi)阻為r時，電阻箱電阻調(diào)為R，電壓表滿偏，則Ig＝ 當電池內(nèi)阻變?yōu)閞′時，電阻箱電阻調(diào)為R′，電壓表滿偏，則Ig＝以上兩式可知，r＋R＝r′＋R′ 當測某個電阻Rx

51、時，有U＝·U′＝·比較可知，若電壓相同則R′x＝Rx，即測量結(jié)果不變，C正確。 答案　(1)1.50　6　(2)∞　1　(3)C 5．(2018·鄭州一模)在“測定金屬絲的電阻率”實驗中，所用的測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm。 圖6－2－20 (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，某一次測量結(jié)果(接近多次測量的平均值)如圖1所示，其讀數(shù)為______mm。 (2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx的阻值(約為15 Ω)，實驗提供了如下器材： A．電池組E(電動勢為3 V，內(nèi)阻約為1 Ω) B．電流表A1(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω) C．

52、電流表A2(量程為0～3 A，內(nèi)阻約為0.02 Ω) D．電壓表V1(量程為0～3 V，內(nèi)阻約為5 kΩ) E．電壓表V2(量程為0～15 V，內(nèi)阻約為5 kΩ) F．電阻箱R(阻值范圍為0～999.9 Ω，額定電流為1 A) G．開關S，導線若干 為使測量盡可能準確，電流表應選用________，電壓表應選用________；(填器材前的字母標號)應采用圖2給出的________電路進行測量。 (3)根據(jù)記錄的電阻箱阻值R及對應電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U，在坐標紙上作－圖像如圖3所示，根據(jù)圖像可得金屬絲的電阻Rx＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算

53、金屬絲的電阻率約為______(填選項前的字母標號)。 A．4×10－2Ω·m　　　　　　　B．4×10－3Ω·m C．4×10－6Ω·m D．4×10－8Ω·m (5)關于本實驗的誤差，下列說法中正確的是______(填選項前的字母標號)。 A．用螺旋測微器測量金屬絲的直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B．由電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差 C．若將電流表和電壓表內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差 D．用－圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲的電阻可以減小偶然誤差 解析　(1)由圖示螺旋測微器可知，其讀數(shù)為：0 mm＋39.9×0.01 mm＝0.399 mm。

54、 (2)電源電動勢為3 V，則電壓表選D電壓表V1(量程為0～3 V，內(nèi)阻約為5 kΩ)；通過電阻絲的最大電流約為：Imax≈＝ A＝0.2 A，電流表選擇B電流表A1(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω)； 由題意可知，電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，電流表應選擇外接法；由題意可知，待測電阻阻值約為15 Ω，電阻箱最大阻值為99.99 Ω，為測多組實驗數(shù)據(jù)，電阻箱應與待測電阻并聯(lián)，如果串聯(lián)所測實驗數(shù)據(jù)太少，應選擇圖甲所示實驗電路。 (3)由圖甲所示實驗電路，根據(jù)并聯(lián)電路特點與歐姆定律得：I＝＋，整理得：＝＋，－圖像的截距：b＝＝0.06 Ω－1，則待測電阻阻值：Rx＝≈17 Ω。

55、(4)由電阻定律可知：Rx＝ρ＝ρ，則電阻率ρ＝＝ Ω·m≈4×10－6 Ω·m，故選C。 (5)讀數(shù)引起的誤差是由人為因素引起的，屬于偶然誤差，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，故A項錯誤；由電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，不是偶然誤差，故B項錯誤；若將電流表和電壓表內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差，故C項正確；用－圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲的電阻可以減小偶然誤差，不能消除系統(tǒng)誤差，故D項正確。 答案　(1)0.399　(2)B　D　甲　(3)17　(4)C　(5)CD 6．(2018·長沙一模)指針式多用表是實驗室中常用的測量儀器，請完

56、成下列問題： (1)在使用多用電表測量時，指針的位置如圖6－2－21甲所示，若選擇開關撥至“×1”擋，則測量的結(jié)果為________；若選擇開關撥至“50 mA”擋，則測量結(jié)果為________。 圖6－2－21 (2)多用電表測未知電阻阻值的電路如圖乙所示，電池的電動勢為E、內(nèi)阻為r，R0為調(diào)零電阻，Rg為表頭內(nèi)阻，電路中電流I與待測電阻的阻值Rx關系圖像如圖丙所示，則該圖像的函數(shù)關系式為________； (3)(多選)下列根據(jù)圖丙中I－Rx圖線做出的解釋或判斷中正確的是________。 A．因為函數(shù)圖線是非線性變化的，所以歐姆表的示數(shù)左小右大 B．歐姆表調(diào)零的實質(zhì)是通過

57、調(diào)節(jié)R0使Rx＝0時電路中的電流I＝Ig C．Rx越小，相同的電阻變化量對應的電流變化量越大，所以歐姆表的示數(shù)左密右疏 D．測量中，當Rx的阻值為圖丙中的R2時，指針位于表盤中央位置的左側(cè) 解析　(1)所測的電阻R＝18×1＝18 Ω。 選擇開關撥至“50 mA”擋，則電流為I＝22.3 mA。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律得，I＝＝。 (3)因為Rx＝－r－R0－Rg，當電流比較大時，則電阻比較小，當電流比較小時，則電阻比較大，所以歐姆表示數(shù)左大右小，而圖線是非線性變化，影響的是刻度的疏密，故A錯誤。當Rx＝0，I＝，此時電流為滿偏電流，故B正確。Rx越小，相同的電阻變化量對應的電流變化量越大，所以歐姆表的示數(shù)左密右疏，故C正確。測量中，當Rx的阻值為圖乙中的R2時，電流比半偏電流小，指針位于表盤中央位置的左側(cè)，故D正確。 答案　(1)18 Ω　22.3 mA　(2)I＝　(3)BCD