【物理】2019届一轮复习人教版实验题的解题方法与技巧学案 33页

‎【考向解读】 ‎ 近几年高考对实验的考查，多以一大带一小的形式出现，其中第一小题为常规实验题，侧重考查基本实验仪器的读数或常规型实验．第二小题侧重对学生实验迁移能力的考查，常以设计性实验来体现，主要为电学实验，也有力学实验．只要扎扎实实掌握课本实验的实验原理、实验方法、数据处理的方法及分析，灵活迁移到解决创新性、设计性实验中，就能稳得实验题高分． ‎ ‎【命题热点突破一】 “纸带类”实验 ‎ 例1. 【2017·天津卷】如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。‎ ‎①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。‎ A．重物选用质量和密度较大的金属锤 B．两限位孔在同一竖直面内上下对正 C．精确测量出重物的质量 D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物 ‎②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 H 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。‎ A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度 C．BD、CF和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度 ‎【答案】①AB ②BC ‎【解析】重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B正确；验证机械能守恒定律 ‎ [2016·天津理综，9(2)]某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．‎ ‎(1)实验中，必要的措施是________．‎ A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力 ‎(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 H 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.则小车的加 速度a＝__________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝______m/s2(结果均保留2位有效数字)．‎ ‎【解析】　(1)若细线与长木板不平行，如图所示．不考虑摩擦力时满足Tcos θ＝Ma，θ会随小车运动而变化，因此小车不能做匀变速运动，不符合要求，故必须满足细线与长木板平行，A正确．为了充分利 ‎【答案】　(1)AB　(2)0.80　0.40‎ ‎【变式探究】用图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验。 ‎ ‎(1)为了减小长木板对小车摩擦力的影响，必须在长木板________(选填“远离”或“靠近”)滑轮的一端下面垫一木块来平衡摩擦力。接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动。如果打出的纸带如图乙所示，则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹________为止。 ‎ ‎(2)为了验证小车的加速度与其质量的定量关系，必须采用________法。 ‎ ‎(3)A同学在小车所受合外力不变时，改变小车的质量，得到的数据如下表所示： ‎ 实验次数 小车质量m/ g 小车加速度a/(m·s－2)‎ 小车质量的倒数/ g－1‎ ‎1‎ ‎0.10‎ ‎0.60‎ ‎10.00‎ ‎2‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎5.00‎ ‎3‎ ‎0.30‎ ‎0.20‎ ‎3.33‎ ‎4‎ ‎0.40‎ ‎0.15‎ ‎2.50‎ ‎5‎ ‎0.50‎ ‎0.12‎ ‎2.00‎ ‎ ①根据表中数据，在图丙所示坐标系中描出相应的实验数据点，并作出a－图象。‎ 丙 ‎ ‎②由a－图象，可得出的结论为_________________________________________________________________。‎ ‎③小车受到的合力大小约为________。(结果保留两位小数)‎ 解析　(1)为了减小长木板对小车摩擦力的影响，必须把长木板远离滑轮的一端垫高，使小车的重力沿斜面的分力和摩擦力抵消；图乙反映了小车在做加速运动，应减小木板的倾角，直到纸带上打出的点迹均匀为止。‎ ‎【变式探究】 ‎ ‎(1)如图所示为“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置图，按照实验要求应该(　　)‎ A.先释放小车，再接通电源 ‎ B.先接通电源，再释放小车 ‎ C.同时释放小车和接通电源 ‎ ‎(2)本实验必须(　　) ‎ A.要平衡摩擦力 ‎ B.要求悬挂物的质量远小于小车的质量 ‎ C.上述两项要求都不需要 ‎ ‎(3)如图为在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中，得到的纸带，从中确定五个计数点，量得d1＝8.00 cm，d2＝17.99 cm，d3＝30.00 cm，d4＝44.01 cm。每相邻两个计数点间的时间间隔是0.1 s。则打C点时小车的速度vC＝________ m/s，小车的加速度a＝________ m/s2。(结果保留两位有效数字) ‎ 答案　(1)B　(2)C　(3)1.1　2.0 ‎ ‎【命题热点突破二】　“橡皮条、弹簧”类实验 ‎ 例2. 【2017·新课标Ⅲ卷】（6分）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1‎ ‎ mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。‎ ‎（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图（b）所示，F的大小为_______N。‎ ‎（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。‎ ‎（i）用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图（a）中画出力F1、F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力F合；‎ ‎（ii）F合的大小为_______N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。‎ 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。‎ ‎【答案】（1）4.0 （2）（i）如图 （ii）4.0 0.05‎ ‎ ‎ ‎【解析】（1）由图可知，F的大小为4.0 N。‎ ‎（2）作力F1、F2的图示，作出合力F合，F合长为20 mm，所以F合大小为4.0 N，F合 与拉力F的夹角的正切值为0.05。‎ ‎ (2016·浙江理综，21，10分)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m.如图甲所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验．在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，‎ ‎(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是________N(图乙中所示)，则弹簧秤b的读数可能为________N.‎ ‎(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数、弹簧秤b的读数(填“变大”“变小”或“不变”)．‎ ‎【解析】　(1)弹簧秤的读数应注意估读，由题图乙可知弹簧秤a的读数为3.00 N．由题意知弹簧OC的弹力大小FOC＝ x＝5 N，即弹簧秤a、b的合力大小应当等于5 N，因为它们之间的夹角为90°，当a的读数为3.00 N时，b的读数理论值应为4.00 N.‎ ‎【答案】　(1)3.00～3.02　3.9～4.1(有效数不作要求)　(2)变大　变大 ‎【变式探究】[2015·四川理综，8(1)]某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝________ cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。已知每个钩码质量是50‎ ‎ g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝ __________ N (当地重力加速度g＝9.8 m/s2)。要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是_________，作出F－x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。 ‎ 图1 图 2‎ ‎【变式探究】‎ ‎ (2015·安徽理综，21Ⅰ)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整： ‎ ‎①用铅笔描下结点位置，记为O； ‎ ‎②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线； ‎ ‎③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，________________； ‎ ‎④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3； ‎ ‎⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F； ‎ ‎⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。 ‎ ‎【命题热点突破三】力学探究实验 ‎ 探究型实验通常可分为两类：第一类为通过实验和实验数据的分析得出物理规律；第二类为给出实验规律，让你选择实验仪器，设计实验步骤，并进行数据处理。第一类必须在实验数据上下工夫，根据数据特点，掌握物理量间的关系，得出实验规律；第二类必须从已知规律入手，正确选择测量的物理量，根据问题联想相关的实验模型，确定实验原理，选择仪器设计实验步骤，记录实验数据并进行数据处理。 ‎ 例3、【2017·新课标Ⅱ卷】（6分）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。‎ 实验步骤如下：‎ ‎①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；‎ ‎②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；‎ ‎③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出；‎ ‎④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；‎ ‎⑤多次重复步骤④；‎ ‎⑥利用实验中得到的数据作出–∆t图，如图（c）所示。‎ 完成下列填空：‎ ‎（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和∆t的关系式为= 。‎ ‎（2）由图（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（结果保留3位有效数字）‎ ‎【答案】 52.1 16.3(15.8~16.8)‎ ‎ (2016·江苏物理，11，10分)某同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方．在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，取v＝作为钢球经过A点时的速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔE ，就能验证机械能是否守恒．‎ 甲 ‎(1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h 应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离．‎ A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 ‎(2)用ΔE ＝mv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，则钢球的速度为v＝________ m/s.‎ 乙 ‎(3)下表为该同学的实验结果：‎ ΔEp(×10－2 J)‎ ‎4.892‎ ‎9.786‎ ‎14.69‎ ‎19.59‎ ‎29.38‎ ΔE (×10－2 J)‎ ‎5.04‎ ‎10.1‎ ‎15.1‎ ‎20.0‎ ‎29.8‎ 他发现表中的ΔEp与ΔE 之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．‎ ‎(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议．‎ ‎(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算ΔE ，将v折算成钢球的速度v′＝v.‎ ‎【答案】　(1)B　(2)1.50(1.49～1.51都算对)　1.50(1.49～1.51都算对)　(3)见解析　(4)见解析 ‎ 【变式探究】(2015·江苏单 ，11)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。实验装置如图所示，打点计时器的电源为50 H 的交流电。 ‎ ‎(1)下列实验操作中，不正确的有________。 ‎ A.将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 ‎ B.纸带穿过限位孔，压在复写纸下面 ‎ C.用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落 ‎ D.在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源 ‎ ‎(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”)，将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1，2，…，8。用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图所示。 ‎ 计算相邻计时点间的平均速度v，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表。请将表中的数据补充完整。 ‎ 位置 ‎ ‎1 ‎ ‎2 ‎ ‎3 ‎ ‎4 ‎ ‎5 ‎ ‎6 ‎ ‎7 ‎ ‎8 ‎ ‎(cm/s) ‎ ‎24.5 ‎ ‎33.8 ‎ ‎37.8 ‎ ‎____ ‎ ‎39.5 ‎ ‎39.8 ‎ ‎39.8 ‎ ‎39.8 ‎ ‎(3)分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是________________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是__________________________________。 ‎ ‎(4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作(记为“实验②”)，结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同。请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果可得到什么结论？ ‎ ‎_________________________________________________________ ‎ ‎_________________________________________________________ ‎ 答案　(1)CD(2分)　(2)39.0(2分)　(3)逐渐增大到39.8 cm/s且增加的越来越慢　逐渐增大到等于重力(4分)　(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用(2分) ‎ ‎【变式探究】‎ 某同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标以O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50 H 。‎ ‎(1)如果测得C、D两点间距s4＝2.70 cm，D、E两点间距s5＝2.90 cm，则据此数据计算在打D点时小车的速度公式________________，小车的速度值vD＝________m/s。(保留三位有效数字) ‎ ‎(2)该同学分别算出在打其他点时小车的速度：vA＝0.220 m/s，vB＝0.241 m/s，vC＝0.258 m/s，vE＝0.300 m/s，请设计实验数据记录表格填入框中，并在坐标系中作出小车运动的v－t图象，设O点为计时起点。 ‎ 实验数据记录表格： ‎ ‎ ‎ ‎ (3)由所作v－t图象判断，小车所做的运动为__________________‎ 时间t/s ‎ ‎0.1 ‎ ‎0.2 ‎ ‎0.3 ‎ ‎0.4 ‎ ‎0.5 ‎ 速度v/(m·s－1) ‎ ‎0.220 ‎ ‎0.241 ‎ ‎0.258 ‎ ‎0.280 ‎ ‎0.300 ‎ ‎(3)匀加速直线运动(1分) ‎ ‎【命题热点突破四】基本仪器的读数及多用电表的使用 ‎ 例4、某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，首先用游标为20分度的游标卡尺测量其长度如图甲，由图甲可知其长度为________mm；用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图乙可知其直径为________mm；用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为________Ω。 ‎ ‎ ‎ 解析　游标卡尺的读数为(50＋0.05×5)mm＝50.25 mm，螺旋测微器的读数为(4.5＋0.01×20.0)mm＝4.700 mm，多用电表的读数为19×10 Ω＝190 Ω。 ‎ 答案　50.25　4.700　190 ‎ ‎【变式探究】‎ ‎(2015·海南单 ，11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。 ‎ ‎ ‎ 解析　游标卡尺读数为d＝12 mm＋4× mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋测微器的读数为h＝6.5 mm＋36.0×0.01 mm＝6.860 mm 答案　1.220　6.860 ‎ ‎【点评】‎ ‎1.游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧 记住两点：一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后数字分别是，螺旋测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位。‎ ‎2.电压表、电流表、多用电表的读数技巧 ‎(1)对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是、还是估读，明确读数的小数位数。‎ ‎(2)多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字均为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5 V以下交流电压所用，一般较少使用。 ‎ ‎【命题热点突破五】 以测量电阻为核心的电学实验 ‎ 例5、【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）‎ 某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V（量程3 V，内阻3 Ω）；电流表（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5‎ ‎ V，内阻不计）；开关S；导线若干。‎ ‎（1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。‎ ‎（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。‎ 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。‎ ‎（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。（结果均保留2位小数）‎ ‎【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17‎ ‎【解析】（1）要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答案图所示；‎ ‎（2）由I–U图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律 ‎ ‎ ‎[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V1(量程0～3 V，内阻等于3 Ω)‎ 电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 Ω)‎ 电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)‎ 电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)‎ 滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)‎ 滑动变阻器R2(0～1 Ω，额定电流0.5 A)‎ 定值电阻R3(阻值等于1 Ω)‎ 定值电阻R4(阻值等于10 Ω)‎ 定值电阻R5(阻值等于1 Ω)‎ 电源E(E＝6 V，内阻不计)‎ ‎(1)请在虚线框中画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．‎ ‎(2)该同学描绘出的I—U图象应是下图中的________．‎ ‎ (2)小灯泡灯丝为金属，温度升高电阻增大，只有B正确．‎ ‎【答案】　(1)见解析图　(2)B ‎【变式探究】为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室可供选择的器材如下： ‎ A.待测小灯泡(6 V　500 mA) ‎ B.电流表A(0～0.6 A　内阻约0.5 Ω) ‎ C.电压表V(0～3 V　内阻5 Ω) ‎ D.滑动变阻器R1(0～1 Ω　100 mA) ‎ E.滑动变阻器R2(0～5 Ω　1.5 A) ‎ F.电阻箱R3(0～9 999.9 Ω) ‎ G.直流电源E(约6 V，内阻不计) ‎ H.开关S，导线若干 ‎ ‎(1)将电压表量程扩大为6 V，与它串联的电阻箱的阻值应调为________ Ω。 ‎ ‎(2)图中画出了实验的部分电路，请你补全电路图；滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。 ‎ ‎(3)实验中，变阻器滑动触头P在ab间移动时，发现小灯泡两端的电压只能在3.5 V～6.0 V间变化，则电路中出现的故障可能是 __________________________________________。 ‎ ‎(4)排除故障后，测量出多组数据，以灯泡两端的电压U为横轴，电流表的示数I为纵轴，描点作出小灯泡的伏安特性曲线如图所示。若电压表V的实际阻值大于5 Ω，则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的________(填“上方”或“下方”)。 ‎ 答案　(1)5　(2)电路如图　R2 ‎ ‎(3)ac间断路　 (4)上方 ‎ ‎【变式探究】‎ 实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图甲所示。 ‎ 供选择的仪器如下： ‎ ‎①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约为300 Ω)； ‎ ‎②电流表G2(0～10 mA，内阻约为100 Ω)； ‎ ‎③定值电阻R1(300 Ω)； ‎ ‎④定值电阻R2(10 Ω)； ‎ ‎⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)； ‎ ‎⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)； ‎ ‎⑦干电池(1.5 V)； ‎ ‎⑧开关S及导线若干。 ‎ ‎(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。(在空格内填写序号) ‎ ‎(2)用连线连接如图乙所示的实物图。 ‎ ‎(3)测量多组电流表G1、G2的读数I1、I2，以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示。根据I2－I1图线的斜率 及定值电阻(选定)，写出待测电流表内阻的表达式________________。 ‎ ‎(3)根据串、并联电路规律可知：I2＝I1＋＝I1，所以 ＝，所以r1＝( －1)R1。‎ 答案　(1)③　⑥　(2)见解析图　(3)r1＝( －1)R1 ‎ ‎【点评】‎ ‎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；根据待测电流的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度不宜较大，一般应使指针能达到半偏左右。 ‎ ‎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 ‎ 电流表的分压 电压表的分流 测量结果 R测＝＞Rx，偏大 R测＝＜Rx，偏小 适用条件 Rx≫RA(测大电阻)‎ RV≫Rx(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变化。 ‎ b.R滑≪Rx ‎ c.选用限流式时，Ux、Ix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)。 ‎ ‎4.定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用 ‎ 近几年考题当中，经常出现用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电压表，或用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电流表。 ‎ ‎【命题热点突破六】 以测电源电动势为核心的电学实验 ‎ 例6. 【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 Ω，电阻R1=9.0 Ω，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。‎ ‎①按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是___________导线断开。‎ ‎②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。‎ ‎【答案】① ②1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可）‎ ‎ [2015·四川理综，8(2)]用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有： ‎ ‎　电流表A1(量程0～30 mA)； ‎ ‎　电流表A2(量程0～100 mA)； ‎ ‎　电压表V(量程0～6 V)； ‎ ‎　滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)； ‎ ‎　滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)； ‎ ‎　开关S一个，导线若干条。‎ 某同学的实验过程如下： ‎ Ⅰ.设计如图所示的电路图，正确连接电路。 ‎ Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图所示的图线。 ‎ Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0，0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)。 ‎ 回答下列问题： ‎ ‎①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________； ‎ ‎②由图15的图线，得电源内阻r＝________Ω； ‎ ‎③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx； ‎ ‎④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________。(选填“相同”或“不同”) ‎ 解析　①因为电源电动势约为6 V，待测电阻以及电源的内阻都数十欧，估算出电流约为100毫安，因此电流表选择A2；由于滑动变阻器为限流式，因此应选择较大的滑动变阻器，或者根据题图中(20 mA，5.5 V)来判断此时内阻分压约为0.5 V，那么根据串联电路的电压关系，此时滑动变阻器和定值电阻阻值和为几百欧姆，因此选R2； ‎ ‎②电源内阻r＝ ＝＝25 Ω；‎ 答案　①A2　R2　②25　③－r　④相同　不同 ‎【变式探究】‎ 某同学现用如图甲所示的原理图来测量一节干电池的电动势和内阻。图中两电压表均视为理想电压表，实验中定值电阻的阻值R0＝10 Ω，试分析下列问题： ‎ ‎ (1)实验前该同学利用多用电表的直流电压挡的“×2.5 V”挡粗测该电源的电动势，测得的结果如图乙所示，则多用电表测得的电动势为E＝________V。 ‎ ‎(2)根据电路图请将图甲中的实物图连接好。 ‎ ‎(3)实验中所作U1－U2图象如图乙所示，则图象在横轴上的截距所表示的物理意义是________。 ‎ ‎(4)依据图线求得该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留两位有效数字) ‎ 由上式可得U1＝U2·－E· 由此可知图象的斜率为 ＝ 为求直线的斜率可在直线上取两个距离较远的点，如(1.20，0.50)和(1.50，1.40)，图象的斜率为 ＝‎ ‎【点评】利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解。当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量。 ‎ ‎【命题热点突破七】探究设计型电学实验 ‎ 高考中电学实验要拿到满分，需要考生应注意以下“三”个方面： ‎ 第一：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，熟悉实验中的每一个实验步骤，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 等。 ‎ 第二：对于给出实验电路图的创新性实验，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，理想图象中图线的斜率和截距的物理意义。 ‎ 第三：对于设计性实验，要注意从原理出发找方法，选器材，定方案。高考中，对设计性实验的考查，一般不直接采用课本上的设计方案，但是其设计技能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。 ‎ 例7、【2017·江苏卷】（10分）某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图11–1图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示 ‎（1）提供的实验器材有：电源E1（3 V，内阻不计）、电源E2（6 V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0~200 Ω）、滑动变阻器R2（0~500 Ω）、热敏电阻Rt，继电器、电阻箱（0~999.9 Ω）、开关S、导线若干．‎ 为使该装置实现对30~80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用 （选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）．‎ ‎（2）实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图11–2图所示的选择开关旋至 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）．‎ ‎（3）合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在题11–1图中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针 （选填“偏转”或“不偏转”），接入a、c时指针 （选填“偏转”或“不偏转”）．‎ ‎（4）排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤正确顺序是 ．（填写各步骤前的序号）‎ ‎①将热敏电阻接入电路 ‎②观察到继电器的衔铁被吸合 ‎③断开开关，将电阻箱从电路中移除 ‎④合上开关，调节滑动变阻器的阻值 ‎⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω ‎【答案】（1）E2 R2 （2）C （3）不偏转 偏转 （4）⑤④②③①‎ ‎ [2015·广东理综，34(2)]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 Ω)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。 ‎ ‎(a) ‎ ‎①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆档测量，示数如图18(a)所示，读数为________Ω。据此应选择图18中的 ________(填“b”或“c”)电路进行实验。 ‎ ‎②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。 ‎ ‎③图(a)是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。 ‎ ‎④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图19(b)所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图19(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。 ‎ ‎【变式探究】‎ 为测定电源的电动势和内阻，实验室提供了如下器材： ‎ 图20‎ A.电源(电动势约为9 V) ‎ B.电压表(视为理想电压表，量程0～3 V) ‎ C.电阻箱R(0～999.9 Ω) ‎ D.定值电阻R0(铭牌上的数字模糊，末位只显示数字“0”) ‎ E.开关、导线若干 ‎ ‎(1)用欧姆表(×1 Ω)测定定值电阻R0，欧姆表的指针如图20所示，则R0＝________Ω； ‎ ‎(2)为达到测定的目的，请将图21所示仪器连成一个完成的实验电路； ‎ ‎(3)某同学应用所测得的数据，绘出－R(图22)图象是一条直线，测得直线的斜率 ＝‎ eq f(1,90)，纵坐标的截距为b＝，则电源的电动势E＝________，内阻r＝________。‎ 图21　　　　　　 图22 ‎ 解析　(1)欧姆挡为“×1”，故R0＝10.0×1 Ω＝10.0 Ω。 ‎ ‎(2)因电压表的量程为3 V，R0只有10 Ω，为保护电路并完成测量，电压表测量R0两端电压，电路图设计如图所示。 ‎