2018届二轮复习专题九第2讲电学实验与创新课件（95张）（全国通用） 95页

第 2 讲　 电学 实验与创新 专题九 　 实验技能与创新 高考题型 2 　 电阻 测量类实验 高考题型 3 　 测定 电源的电动势和内阻 高考题型 1 　 电表 改装与读数、多用电表原理与使用 高 考题 精选精练 高考题型 4 　 电学 创新实验 电表改装与读数、多用电表原理与使用 高考题型 1 例 1 　 (2017· 全国卷 Ⅲ ·23) 图 1(a) 为某同学组装完成的简易多用电表的电路图 . 图中 E 是电池； R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 和 R 5 是固定电阻， R 6 是可变电阻；表头 的 满偏电流为 250 μA ，内阻为 480 Ω. 虚线方框内为换挡开关， A 端和 B 端分别与两表笔相连 . 该多用电表有 5 个挡位， 5 个挡位为：直流电压 1 V 挡和 5 V 挡，直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡，欧姆 × 100 Ω 挡 . 图 1 (1) 图 (a) 中的 A 端与 ____( 填 “ 红 ” 或 “ 黑 ” ) 色表笔相连接 . 答案 解析 黑 解析　 当 B 端与 “ 3 ” 连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从 A 端流出，故 A 端与黑色表笔相连接 . (2) 关于 R 6 的使用，下列说法正确的是 ________( 填正确答案标号 ). A. 在使用多用电表之前，调整 R 6 使电表指针指在 表 盘 左端电流 “ 0 ” 位置 B. 使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R 6 使 电表 指针 指在表盘右端电阻 “ 0 ” 位置 答案 解析 √ C. 使用电流挡时，调整 R 6 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大 位置 解析　 在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流 “ 0 ” 位置，选项 A 错误； 使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R 6 使电表指针指在表盘右端电阻 “ 0 ” 位置，选项 B 正确； 使用电流挡时，电阻 R 6 不在闭合电路中，调节无效，选项 C 错误 . 当 B 端与 “ 4 ” 连接时，表头与 R 1 、 R 2 组成的串联电路并联后再与 R 4 串联，此时为量程 1 V 的电压挡，表头与 R 1 、 R 2 组成的串联电路并联总电阻为 120 Ω ，两端电压为 0.12 V ，由串联电路中电压与电阻成正比知： R 4 两端电压为 0.88 V ，则 R 4 电阻为 880 Ω. (3) 根据题给条件可得 R 1 ＋ R 2 ＝ ____Ω ， R 4 ＝ ____Ω . 160 880 解析　 根据题给条件可知，当 B 端与 “ 2 ” 连接时，表头与 R 1 、 R 2 组成的串联电路并联，此时为量程 1 mA 的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知 ， ， 解得 R 1 ＋ R 2 ＝ 160 Ω . 答案 解析 (4) 某次测量时该多用电表指针位置如图 (b) 所示 . 若此时 B 端是与 “ 1 ” 相连的，则多用电表读数为 ________ ； 若此时 B 端是与 “ 3 ” 相连的，则读数为 ________ ；若此时 B 端是与 “ 5 ” 相连的，则读数为 ______.( 结果均保留 3 位有效数字 ) 1.47 mA 1.10 kΩ 2.94 V 解析　 若此时 B 端是与 “ 1 ” 连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为 2.5 mA ，读数为 1.47 mA. 若此时 B 端是与 “ 3 ” 连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为 11 × 100 Ω ＝ 1.10 kΩ. 若此时 B 端是与 “ 5 ” 连接 的 , 多用电表 作为直流电压表使用，量程为 5 V , 读数 为 2.94 V. 答案 解析 技巧点拨 1. 电流表、电压表、欧姆表的对比 仪器 极性 量程选择 读数 电流表 有正、 负 极 的电表 ， 电流 由 电 表 的 正极 流入 ， 负 极 流出 使指针指在比 满 偏刻度多 的 位置 若最小分度为 1 、 0.1 、 0.01 等 ， 需要 估读到最小分度的下一位 ； 如果 最小分度不是 1 、 0.1 、 0.01 等 ，只需要读到最小分度位即可 电压表 欧姆表 使指针尽量指在 表 盘 的中间位置左右 取两位有效数字并乘以相应挡 位 的 倍率 2. 欧姆表的原理 (1) 欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为 “ 红表笔流进，黑表笔流出 ”. (2) 测电阻的原理是闭合电路欧姆定律 . 当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器 R 0 ( 即欧姆调零 ) ，使灵敏电流计满偏， I g ＝ ， 此时中值电阻 R 中 ＝ R g ＋ R 0 ＋ r ，当两表笔接入电阻 R x 时 I ＝ ， 电阻 R x 与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀 . 3. 欧姆表使用六注意 (1) 选挡接着调零 ； ( 2) 换挡重新调零 ； ( 3) 待测电阻与电路、电源要断开 ； ( 4) 尽量使指针指在表盘中间位置附近 ； ( 5) 读数之后要乘以倍率得阻值 ； ( 6) 用完后，选择开关要置于 “ OFF ” 挡或交流电压最高挡 . (1) 原表头的内阻 r g ＝ ____ Ω ； 1.(2017· 山东菏泽市 5 月模拟 ) 一块表头被烧坏的双量程电压表，其内部电路如图 2 甲所示，但测得 R 1 ＝ 2.8 kΩ 、 R 2 ＝ 14.8 kΩ 是完好的，现用满偏电流和表盘刻度相同的一块新表头 替代 ， 已知新表 头 的满偏电流为 1 mA ，内阻为 150 Ω ，且有三个精密定值电阻 r 1 ＝ 50 Ω 、 r 2 ＝ 100 Ω 、 r 3 ＝ 150 Ω. 若在保留 R 1 、 R 2 的情况下，对电压表进行修复，请完成下列问题 ： 对点拓展练 图 2 2 1 200 答案 (2) 在图乙虚线框中画出修复后双量程电压表的电路 ( 标出所选用的相应器材符号 ). 答案 2 1 答案　 如图所示 (3) 修复后校准完，连接 0 ～ 15 V 量程测量时，某次表盘指针偏转如图丙所示，其电压示数应为 ____ V. 答案 2 1 9.3 解析　 量程为 “ 1 mA ” 挡时，最小分度是 0.02 mA ，读数为 0.46 mA. 2.(2017· 山东枣庄市二模 ) 指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请回答下列问题： 答案 2 1 解析 图 3 (1) 在使用多用电表测量时，若选择开关拨至 “ 1 mA ” 挡，指针的位置如图 3(a) 所示，则测量结果为 ________. 0.46 mA 解析　 多用电表的内阻，即为中值电阻，即 I ＝ ＝ 0.3 mA 时 R x ＝ R 内 ＝ 15 kΩ. 此时 E ＝ I g R 内 ＝ 0.6 mA × 15 kΩ ＝ 9 V. (2) 多用电表测量未知电阻阻值的电路如图 (b) 所示，电源的电动势为 E ， R 0 为调零电阻 . 某次将待测电阻用电阻箱代替时，电路中电流 I 与电阻箱的阻值 R x 关系图象如图 (c) 所示，则此时多用电表的内阻为 ________Ω ，该电源的电动势 E ＝ ___V . 答案 2 1 解析 1.5 × 10 4 9 (3) 下列判断正确的是 ________. A. 在图 (b) 中，电表的左、右插孔处分别标注着 “ ＋ ” 、 “ － ” B. 因为图线 (c) 是非线性的，所以对应欧姆表的刻度盘上的数字左小右大 C. 欧姆表调零的实质是通过调节 R 0 ，使 R x ＝ 0 时电路中的电流达到满偏电流 D. 电阻 R x 的变化量相同时， R x 越小，则对应的电流变化量就越 大 答案 √ 2 1 解析 √ 解析　 由多用电表 “ 红进黑出 ” 知，左、右处应分别标注 “ － ” 、 “ ＋ ” ，欧姆表的刻度盘是非均匀的，左边是大电阻，右边是小电阻 . 2 1 电阻测量类实验 高考 题型 2 例 2 　 (2017· 福建南平市 3 月质检 ) 为测定待测电阻 R x 的阻值 ( 约为 200 Ω) ，实验室提供如下器材： 电池组 E ：电动势 3 V ，内阻不计； 电流表 A 1 ：量程 0 ～ 15 mA ，内阻约为 100 Ω ； 电流表 A 2 ：量程 0 ～ 300 μA ，内阻为 1 000 Ω ； 滑动变阻器 R 1 ：阻值范围 0 ～ 20 Ω ，额定电流 2 A ； 定值电阻 R 2 ：阻值为 9 000 Ω ，额定电流 10 mA ； 定值电阻 R 3 ：阻值为 200 Ω ，额定电流 0.1 A ； 开关 S 、导线若干 . 实验中要求准确地测量 R x 的阻值，请回答下列问题： (1) 正确选取器材，在图 4 甲方框内画出测量 R x 阻值的电路图，并在图中标明所选器材的符号 . 答案 解析       甲 图 4 答案　 见解析图 解析　 为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表 A 2 与定值电阻串联组成电压表； 改装后电压表量程是 3 V ，则定值电阻阻值 R ＝ ＝ 9 000 Ω ，故选定值电阻 R 2 ； 滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压式接法，待测电阻阻值约为 200 Ω ，电流表 A 1 内阻约为 100 Ω ，电压表内阻为 R V ＝ 1 000 Ω ＋ 9 000 Ω ＝ 10 000 Ω ，电压表内阻 远 大于 待测电阻阻值，电流表应采用外接法 ，电路图如 图 所示 . 解析　 由图示可知，电流表 A 1 的示数为 8.0 mA , 电流表 A 2 的示数是 150 μA ；待测电阻两端电压 U ＝ I 2 R V ＝ 150 × 10 － 6 × 10 000 Ω ＝ 1.5 V ，测得待测电阻 R x ＝ ≈ 191.1 Ω. (2) 调节滑动变阻器 R 1 ，两表的示数如图乙所示，可读出电流表 A 1 的示数是 ____mA ，电流表 A 2 的示数是 _____μA ，则待测电阻 R x 的阻值是 _____Ω ( 计算结果保留一位小数 ). 8.0 150 191.1 答案 解析 (3) 仅从实验原理产生系统误差的角度分析， R x 的测量值 ___ 真实 值 ( 选填 “ ＞ ”“ ＝ ” 或 “ ＜ ” ). 答案 解析 < 解析　 电流表采用外接法，电流测量值偏大，由欧姆定律可知， R x 的测量值比真实值小 . 技巧点拨 1. 仪器的选择 (1) 电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源 .(2) 电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据流过电流表的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度不宜较大，一般应使指针达到半偏左右 . 2. 电路的选择 (1) 测量电路的选择 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差来源 电流表的分压 电压表的分流 测量结果 R 测 ＝ > R x ，偏大 R 测 ＝ < R x ，偏小 适用条件 R x ≫ R A ( 测大电阻 ) R V ≫ R x ( 测小电阻 ) (2) 控制电路的选择： ① 从节能的角度考虑，优先选用限流式 . ② 以下三种情况必须用分压式： a. 要求待测电路的 U 、 I 从 0 开始变化 . b. R 滑 ≪ R x c. 选用限流式时， U x 、 I x 过大 ( 超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等 ). 3. 伏安法测电阻的常规设计实验 需要一个电流表和一个电压表，利用欧姆定律求其电阻 . 但有时题目中缺少电压表或缺少电流表，或电压表、电流表的量程不符，这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用，把已知内阻的电压表当作电流表来使用，甚至可以把已知内阻的电流表 ( 或电压表 ) 和电阻箱改装成符合要求的电压表 ( 或电流表 ). 3.(2017· 四川资阳市 4 月模拟 ) 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) 对点拓展练 4 3 4 3 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 ) 答案 C E F 4 3 (2) 请按要求将图 5 甲中所示的实验电路图补充完整 . 答案 图 5 答案　 如图所示 4 3 (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 ). 答案 图 5 0.81 ～ 0.87 均可 4.(2017· 全国卷 Ⅱ ·23) 某同学利用如图 6(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 R 1 、 R 2 ( 其中一个阻值为 20 Ω ，另一个阻值为 2 000 Ω) ；电阻箱 R z ( 最大阻值为 99 999.9 Ω) ；电源 E ( 电动势约为 1.5 V) ；单刀开关 S 1 和 S 2 . C 、 D 分别为两个滑动变阻器的滑片 . 4 3 图 6 (1) 按原理图 (a) 将图 (b) 中的实物连线 . 答案 4 3 解析 答案　 见解析图 解析　 实物连线如图所示： (2) 完成下列填空： ① R 1 的阻值为 ____ Ω( 填 “ 20 ” 或 “ 2 000 ” ). 答案 4 3 解析 20 解析　 滑动变阻器 R 1 采用分压式接法，为了方便调节要选择阻值较小的滑动变阻器； ② 为了保护微安表，开始时将 R 1 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 R 2 的滑片 D 置于中间位置附近 . 答案 4 3 解析 左 解析　 为了保护微安表，开始时将 R 1 的滑片 C 滑到滑动变阻器的左端对应的位置； ③ 将电阻箱 R z 的阻值置于 2 500.0 Ω ，接通 S 1 . 将 R 1 的滑片置于适当位置，再反复调节 R 2 的滑片 D 的位置，最终使得接通 S 2 前后，微安表的示数保持不变，这说明 S 2 接通前 B 与 D 所在位置的电势 _____( 填 “ 相等 ” 或 “ 不相等 ” ). 答案 4 3 解析 相等 解析　 将电阻箱 R z 的阻值置于 2 500.0 Ω ，接通 S 1 ；将 R 1 的滑片置于适当位置，再反复调节 R 2 的滑片 D 的位置；最终使得接通 S 2 前后，微安表的示数保持不变，这说明 S 2 接通前后在 BD 中无电流流过，可知 B 与 D 所在位置的电势相等； ④ 将电阻箱 R z 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 R z 的阻值置于 2 601.0 Ω 时，在接通 S 2 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 ). 答案 4 3 解析 2 550 (3) 写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： ____________________ ____________________. 答案 4 3 解析 调节 R 1 上的分压， 尽 可 能使 微安表接近满量程 解析　 为了提高测量精度，应调节 R 1 上的分压，尽可能使微安表接近满量程 . 测定电源的电动势和内阻 高考 题型 3 例 3 　 (2017· 陕西咸阳市二模 ) 某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材： A. 待测干电池 E ( 电动势约为 1.5 V ，内阻约为 1 Ω) B. 电流表 G( 满偏电流 3.0 mA ，内阻为 100 Ω) C. 电流表 A( 量程 0 ～ 0.6 A ，内阻约为 1 Ω) D. 滑动变阻器 R 1 (0 ～ 10 Ω ，额定电流为 2 A) E. 滑动变阻器 R 2 (0 ～ 1 kΩ ，额定电流为 1 A) F. 定值电阻 R 0 ( 阻值为 900 Ω) G. 开关一个，导线若干 答案 (1) 为了能比较准确地进行测量，同时还要考虑操作的方便，实验中滑动变阻器应选 ____. 解析 D 解析　 电源电动势为 1.5 V ，较小，电源的内阻较小，为多测几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选 D. 答案 (2) 根据题意在图 7 甲中画出该实验所需要的电路图 . 解析 图 7 答案　 见解析图 解析　 上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表 G 与定值电阻 R 0 串联，改装成电压表，用电流表 A 测电路电流，滑动变阻器 R 1 串联接入电路，实验电路图如图甲所示 . 答案 (3) 根据电路图，将图乙中实物图连接起来，组成完整的电路 . 解析 答案　 见解析图　 解析　 完整的电路如图乙所示； 答案 (4) 如图 8 所示，是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线，其中，纵坐标 I 1 为电流表 G 的示数，横坐标 I 2 为电流表 A 的示数，由图可知，被测干电池的电动势为 ____V ，内电阻为 __________________Ω( 保留两位有效数字 ). 解析 图 8 1.4 0.67(0.66 ～ 0.68 均可 ) 解析　 根据欧姆定律和串联电路的知识得电源两端电压为： U ＝ I 1 (900 ＋ 100) ＝ 1 000 I 1 ， 根据图象与纵轴的交点得电动势为 E ＝ 1.4 mA × 1 000 Ω ＝ 1.4 V ， 与横轴的交点可得出路端电压为 1.0 V 时电流是 0.6 A ， 由闭合电路欧姆定律 E ＝ U ＋ Ir 可得，电源内阻 r ＝ ＝ ≈ 0.67 Ω. 技巧点拨 测定电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是 “ 化曲为直 ” ，常用的方法有三种： (1) 伏安法 —— 利用电压表和电流表 . 闭合电路方程为 E ＝ U ＋ Ir ，利用两组数据，联立方程求解 E 和 r ；也可作出 U － I 图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻 . 5.(2017· 山东济宁市模拟 ) 某同学设计了如图 9 甲所示的电路来测量电源电动势 E 、内阻 r 和电阻 R 1 的阻值 . 实验器材有：待测电源 ( 电动势为 E ，内阻为 r ) ；待测电阻 R 1 ；电压表 V( 量程 1.5 V ，内阻很大 ) ；电阻箱 R (0 ～ 99.99 Ω) ；开关 S 1 ；单刀双掷开关 S 2 ；导线若干 . 对点拓展练 6 5 图 9 (1) 先测量电阻 R 1 的阻值，请将该同学的操作补充完整 . ① 闭合 S 1 ，将 S 2 切换到 a ，调节电阻箱，读出其示数 R 0 和对应的电压表示数 U 1 ② 保持电阻箱示数不变，将 S 2 切换到 b 读出电压表的示数 U 2 ③ 则电阻 R 1 的表达式为 R 1 ＝ ________. 答案 6 5 解析 解析　 根据串、并联电路规律可知， R 1 两端的电压 U ＝ U 2 － U 1 ，电流 I ＝ ， 则由欧姆定律可知， R 1 ＝ R 0 ； (2) 该同学已经测得电阻 R 1 ＝ 4.95 Ω ，继续测量电源电动势 E 和内阻 r 的做法是：闭合 S 1 ，将 S 2 切换到 a ，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数 R 和对应的电压表示数 U ，由测得的数据，绘出了如图乙所示 的 图线 ，则电源电动势 E ＝ ____V ，内阻 r ＝ ________________ Ω.( 保留三位有效数字 ) 答案 6 5 解析 1.43 1.06(1.05 也正确 ) 解析　 在闭合电路中，电源电动势： E ＝ U ＋ I ( r ＋ R 1 ) ＝ U ＋ ( r ＋ R 1 ) ， 6 5 6.(2017· 云南一统 ) 某实验小组想测量一电源的电动势和内电阻，在实验室找到了如下器材： 待测电源 一段粗细均匀总阻值为 R 0 的金属丝 不计内阻的电流表 阻值为 R 1 的定值电阻 刻度尺 开关一个、导线若干 6 5 他们的部分操作步骤如下： (1) 测得金属丝总长度为 L 0 ； (2) 然后用图 10 甲所示的电路图进行测量，图中 R x 表示金属丝 . 请根据电路图在图乙中完成实物连线； 答案 6 5 图 10 答案　 如图所示 (3) 不断改变金属丝接入电路的长度，记录得多组电流表示数和对应的金属丝长度 L . 根据所得数据作出了图象如图丙所示，图中坐标值 a 、 b 、 L 1 均为已知，则电源的电动势 E ＝ ________ ，电源的内电阻 r ＝ ___________.( 用图中坐标值和相关物理量表示 ) 答案 6 5 解析 解析　 由题可知接入电路的金属丝阻值为： R x ＝ R 0 6 5 电学创新实验 高考 题型 4 例 4 　 (2017· 山东德州市模拟 ) 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为 “ 压阻效应 ” ，利用这种效应可以测量压力大小 . 若图 11 为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中 R F 、 R 0 分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值 . 为了测量压力 F ，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值 R F . 请按要求完成下列实验 . 图 11 (1) 设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图 12 的虚线框内画出实验电路原理图 ( 压敏电阻已给出，待测压力大小约为 40 ～ 80 N ，不考虑压力对电路其他部分的影响 ) ，要求误差较小，提供的器材如下： A. 压敏电阻，无压力时阻值 R 0 ＝ 6 000 Ω B. 滑动变阻器 R ，全电阻约 200 Ω C. 电流表 A ，量程 2.5 mA ，内阻约 30 Ω D. 电压表 V ，量程 3 V ，内阻约 3 kΩ E. 直流电源 E ，电动势 3 V ，内阻很小 F. 开关 S ，导线若干 答案 解析 图 12 答案　 见解析图 解析　 由于滑动变阻器总电阻较小，远小于待测电阻，因此滑动变阻器应采用分压式接法；同时因待测电阻较大，故应采用电流表内接法；电路原理图如图所示： (2) 正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是 1.33 mA ，电压表的示数如图 13 所示，则电压表的读数为 _____V . 答案 解析 图 13 2.00 解析　 电压表量程为 3 V ，最小分度为 0.1 V ，则读数为 2.00 V ； (3) 此时压敏电阻的阻值为 ________Ω( 保留两位有效数字 ) ；结合图 11 可知待测压力的大小 F ＝ ____N . 答案 解析 图 11 1.5 × 10 3 60 技巧点拨 1. 认真完成课本上的每一个实验 . 知道每一个实验的目的，掌握每一个实验的原理，熟悉每一个实验中的实验步骤，领会每一个实验步骤的作用，学会每一个实验仪器的使用，学会每一个实验的处理方法，弄清每一个实验误差的来源等 . 2. 对于给出实验电路图的创新型实验，要注意从原理出发，理解实验方法，找出图象中两个物理量之间的关系，理解图象中图线的斜率和截距的物理意义 . 3. 对于设计型实验，要注意从原理出发找方法，选器材，定方案 . 高考中，对设计型实验的考查，一般不直接采用课本上的设计方案，但是其设计均取材于课本中的必考实验，因此考生要对课本上的每一个实验做到心中有数 . 7.(2017· 湖南省十三校第一次联考 ) 某实验小组进行 “ 探究热敏电阻的温度特性 ” 实验，实验室提供如下器材：热敏电阻 R t ( 常温下约 8 kΩ) 、温度计、电流表 mA( 量程 1 mA ，内阻约 200 Ω) 、电压表 V( 量程 3 V ，内阻约为 10 kΩ) 、电池组 E (4.5 V ，内阻约 1 Ω) 、滑动变阻器 R ( 最大阻值为 20 Ω) 、开关 S 、导线若干、烧杯和水 . 对点拓展练 8 7 图 14 (1) 根据提供器材的参数将图 14 甲所示的实物图中所缺的导线补充完整 . 答案 8 7 解析 图 14 答案　 见解析图 解析　 连接的实物图如图所示 . (2) 利用补充完整的实验电路测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的 R t － t 图象如图乙的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异，除了偶然误差外，下列叙述正确的是 ________. A. 电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小 B. 电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大 C. 温度升高到一定值后，电流表应改为外接法 D. 温度升高到一定值后，电流表应改为内接法 答案 √ 8 7 解析 √ 8 7 解析　 由于实验采用的是电流表内接法，电压表读数大于热敏电阻两端的电压，所以在相同的温度下，热敏电阻的测量值总比理论值偏大，故 A 错误， B 正确 ； 当 温度升高到一定值后，电阻变小，则电流表应改为外接法，故 C 正确， D 错误 . (3) 将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用，当电流通过电阻产生的热量与电阻箱周围环境散热达到平衡时，满足关系式 I 2 R t ＝ k ( t － t 0 )( 其中 k 为散热系数， t 是电阻的温度， t 0 是周围环境温度， I 为电流强度 ) ，电阻的温度稳定在某一值，若通过它的电流恒为 50 mA ， t 0 ＝ 20 ℃ ， k ＝ 0.25 W/ ℃ ，由实测曲线可知该电阻的温度稳定在 ___________ __ _ ℃ . 答案 8 7 解析 47(45 ～ 49 均可 ) 解析　 由题意可知，电阻的散热功率表示为 P 散 ＝ k ( t － t 0 ) ＝ I 2 R t ； I ＝ 50 mA ，则可解得： R t ＝ 100( t － t 0 ) ，在 R t － t 图象中作出如图所示的图线，据其与实测曲线的交点即可求得：该电阻的温度大约稳定在 47 ℃ . 8 7 8. 某实验探究小组为了测量电流表 G 1 的内阻 r 1 ，设计电路进行实验 . 实验中供选择的仪器如下： 待测电流表 G 1 ( 量程为 0 ～ 5 mA ，内阻约 300 Ω) 电流表 G 2 ( 量程 0 ～ 10 mA ，内阻约 100 Ω) 定值电阻 R 1 (300 Ω) 定值电阻 R 2 (10 Ω ) 滑动变阻器 R 3 (0 ～ 1 000 Ω) 滑动变阻器 R 4 (0 ～ 20 Ω) 开关 S 及导线若干 干电池 (1.5 V). 8 7 (1) 定值电阻应选 ____ ， 滑动变阻器应选 ____. 答案 解析 8 7 R 1 R 4 解析　 实验仪器中没有电压表，因此选用安安法测电流表的内阻，定值电阻 R 1 的阻值和待测电阻相差不多，可以保证两个电流表的读数基本为一比二的关系，符合两个表的量程关系 . 为保证两个电流表安全并且有大的调节范围，因此滑动变阻器采用分压式接法；因为 R 3 阻值太大，不方便调节，所以选用 R 4 . 根据欧姆定律得到 I 2 ＝ I 1 ，因此画出的 I 2 － I 1 图线为过原点的直线，并得到斜率和 R 1 及 r 1 的关系，即 r 1 ＝ ( k － 1) R 1 . (2) 在方框中画出实验原理图 . 答案 8 7           答案　 如图所示 (3) 主要的实验步骤如下： A. 按设计电路图连接电路，将滑动变阻器的触头移至接入阻值为零处 B. 闭合开关 S ，移到滑动触头至某一位置，记录 G 1 和 G 2 的读数 I 1 和 I 2 C. 重复步骤 B ，多次移动滑动触头，测量多组数据 D. 若想得到一条过原点的倾斜直线，则应画出 ________ 图线，表达式为 ___________. 答案 8 7 I 2 － I 1 (4) 根据图线的斜率 k 及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式 r 1 ＝ ________( 用 k 和定值电阻的阻值来表示 ). ( k － 1) R 1 高考题精选精练 题组 1 　全国卷真题精选 1.(2016· 全国卷 Ⅱ ·23) 某同学利用图 15 所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表 的 内阻 ( 内阻为数千欧姆 ) ，可供选择的器材有：电阻箱 R ( 最大阻值 99 999.9 Ω) ，滑动变阻器 R 1 ( 最大阻值 50 Ω) ，滑动变阻器 R 2 ( 最大阻值 5 kΩ) ，直流电源 E ( 电动势 3 V) ，开关 1 个，导线若干 . 图 15 1 2 3 4 实验步骤如下： ① 按电路原理图连接线路； ② 将电阻箱阻值调节为 0 ，将滑动变阻器的滑片移到与图 15 中最左端所对应的位置，闭合开关 S ； ③ 调节滑动变阻器，使电压表满偏； ④ 保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为 2.00 V ，记下电阻箱的阻值 . 1 2 3 4 1 2 3 4 (1) 实验中应选择滑动变阻器 ____( 填 “ R 1 ” 或 “ R 2 ” ). 答案 解析 R 1 解析　 本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选 R 1 可减小实验误差 . 回答下列问题： (2) 根据图 15 所示电路将图 16 中实物图连线 . 答案 解析 图 15 图 16 答案　 见解析图 解析　 滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示： 1 2 3 4 (3) 实验步骤 ④ 中记录的电阻箱阻值为 630.0 Ω ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为 ______Ω ( 结果保留到个位 ). 答案 解析 2 520 解析　 电压表和电阻箱串联，两端电压分别为 2.00 V 和 0.50 V ，则 R V ＝ 4 R ＝ 2 520 Ω. 1 2 3 4 (4) 如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为 ________( 填正确答案标号 ). A.100 μA B.250 μA C.500 μA D.1 mA √ 答案 解析 1 2 3 4 实验 步骤如下： ① 将电阻箱阻值调到最大，闭合开关 S ； ② 多次调节电阻箱，记下电流表的示数 I 和电阻箱相应的阻值 R ； ③ 以 为 纵坐标， R 为横坐标， 作 － R 图线 ( 用直线拟合 ) ； ④ 求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b . 2.(2014· 新课标全国 Ⅰ ·23) 利用如图 17 所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有 ： 待测电源，电阻箱 R ( 最大阻值为 999.9 Ω) ，电阻 R 0 ( 阻值为 3.0 Ω) ，电阻 R 1 ( 阻值为 3.0 Ω) ，电流表 ( 量程为 200 mA ，内阻为 R A ＝ 6.0 Ω) ，开关 S. 图 17 1 2 3 4 回答下列问题： (1) 分别用 E 和 r 表示电源的电动势和内阻， 则 与 R 的关系式为 ____________________. 答案 解析 解析　 根据闭合电路欧姆定律可知： 将 R 0 ＝ 3.0 Ω ， R 1 ＝ 3.0 Ω ， R A ＝ 6.0 Ω 1 2 3 4 (2) 实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻 R ＝ 3.0 Ω 时电流表的示数如图 18 所示，读出数据，完成下表 . 答： ① _________________________ ， ② _____________________. 答案 解析 图 18 R /Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 I /A 0.143 0.125 ① 0.100 0.091 0.084 0.077 / A － 1 6.99 8.00 ② 10.0 11.0 11.9 13.0 0.110(0.109 ～ 0.111 均正确 ) 9.09(9.01 ～ 9.17 均正确 ) 解析　 从读数上，有效数字要一致，即读数是 0.110 A ，倒数是 9.09 A － 1 . 1 2 3 4 (3) 在图 19 的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率 k ＝ __________________ _ A － 1 ·Ω － 1 ，截距 b ＝ _________________A － 1 . 答案 解析 图 19 1.0(0.96 ～ 1.04 均正确 ) 6.0(5.9 ～ 6.1 均正确 ) 答案　 见解析图　 1 2 3 4 解析　 由 － R 关系式可知 k ＝ ， 截距 b ＝ ( 5.0 ＋ r ) ；由给出的数据作出图象，连线时尽可能使多的点在同一直线上，不在直线上的点要均匀分布在直线两侧如图所示 . 由图象可知， k ＝ 1.0 A － 1 ·Ω － 1 ， b ＝ 6.0 A － 1 . 1 2 3 4 (4) 根据图线求得电源电动势 E ＝ _____________ __ __ V ，内阻 r ＝ _____ _______________ Ω. 答案 解析 3.0(2.7 ～ 3.3 均正确 ) 1.0 ( 0.6 ～ 1.4 均正确 ) 解析　 电源电动势 E ＝ 3.0 V ，电源内阻 r ＝ 1.0 Ω. 1 2 3 4 题组 2 　各省市真题精选 3.(2016· 天津理综 ·9(3)) 某同学想要描绘标有 “ 3.8 V,0.3 A ” 字样小灯泡 L 的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整 . 可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有： 电压表 V 1 ( 量程 0 ～ 3 V ，内阻等于 3 kΩ) 电压表 V 2 ( 量程 0 ～ 15 V ，内阻等于 15 kΩ) 电流表 A 1 ( 量程 0 ～ 200 mA ，内阻等于 10 Ω) 电流表 A 2 ( 量程 0 ～ 3 A ，内阻等于 0.1 Ω) 滑动变阻器 R 1 (0 ～ 10 Ω ，额定电流 2 A ) 1 2 3 4 滑动变阻器 R 2 (0 ～ 1 kΩ ，额定电流 0.5 A) 定值电阻 R 3 ( 阻值等于 1 Ω) 定值电阻 R 4 ( 阻值等于 10 Ω) 定值电阻 R 5 ( 阻值等于 1 kΩ) 电源 E ( E ＝ 6 V ，内阻不计 ) (1) 请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁 . 答案 解析 答案　 见解析图 1 2 3 4 1 2 3 4 (2) 该同学描绘出的 I － U 图象应是下图中的 ________. 答案 解析 √ 解析　 小灯泡的电阻随温度升高而变大，故该同学描绘出的 I － U 图象应该是 B. 1 2 3 4 答案 4.(2016· 上海卷 ·27) 在 “ 用多用表测电阻、电流和电压 ” 的实验中 (1) 用多用表测电流或电阻的过程中 ________. A. 在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行调零 B. 在测量电流时，更换量程后必须重新进行调零 C. 在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测 D. 在测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测 解析 √ √ 1 2 3 4 解析　 在用多用表测量电阻时，更换倍率后都必须重新进行欧姆调零，选项 A 正确 ； 测量 电流前需要进行机械调零，更换量程时不需要进行再次调零，选项 B 错误 ； 在 测量未知电阻时，必须先用电压表测试电阻内是否通有电流，再大致估计电阻大小选择大致倍率，故选项 C 错误 ； 在 测量未知电流时，必须选择电流最大量程进行试测，避免电表烧坏，故选项 D 正确 . 1 2 3 4 解析　 若选择开关处于 “ 10 V ” 挡，则电表的最小刻度为 0.2 V ，此时读数为 5.4 V ；若选择开关处于 “× 10 ” 挡，欧姆表的中央刻度为 15 ，此时指针指示未知但小于 15 ，所以读数应该小于 150 Ω ，故小于 200 Ω. 答案 (2) 测量时多用表指针指在如图 20 所示位置 . 若选择开关处于 “ 10 V ” 挡，其读数为 ____V ；若选择开关处于 “× 10 ” 挡，其读数 _______ 200 Ω ( 选填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ” ). 解析 图 20 5.4 小于 1 2 3 4