2019届二轮复习专题6第2讲电学实验课件（78张） 78页

第 2 讲　电学实验 - 2 - 网络构建 要点必备 - 3 - 网络构建 要点必备 分压式电路与限流式电路的区分与选择 1 . 控制电路的比较 - 4 - 网络构建 要点必备 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 : ① 要求待测电路的 U 、 I 从 0 变化 ; ② R 滑 ≪ R x ; ③ 选用限流式 , U x 、 I x 过大 ( 超过电流表量程 , 烧坏电表、电源或用电器等 ) 。 - 5 - 1 2 1 . (2017 全国 Ⅰ 卷 ) 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 k Ω ); 电流表 A( 量程 0.5 A, 内阻 0.5 Ω ); 固定电阻 R 0 ( 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 。 - 6 - 1 2 ( 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 　　　　 ( 选填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ”), 灯丝的电阻率 　　　　 ( 选填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ”) 。   图 (a ) - 7 - 1 2 (3) 用另一电源 E 0 ( 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 )   图 (b ) - 8 - 1 2 考点定位 : 研究小灯泡的伏安特性曲线、闭合电路欧姆定律 命题能力点 : 侧重考查理解能力和分析综合能力 物理学科素养点 : 实验探究 解题思路与方法 : 将电源和电阻视为整体 , 利用闭合电路欧姆定律分析第 (3) 问。 - 9 - 1 2 答案 (1 )   (2) 增大 　 增大 　 (3)0 . 39 　 1 . 17 - 10 - 1 2 - 11 - 1 2 (3) 当 R= 9 Ω 时灯泡功率最小 , 将电阻 R 与电源视为整体。 U=E-I ( R+r ), 故 U= 4 V - 10 Ω ·I , 作图法找到灯泡 功率 P min =UI ≈1 . 75 V × 0 . 225 A≈0 . 39 W 当 R= 0 时 , 灯泡功率最大 , 电源的路端电压与电流的关系 U=E-Ir , 故 U= 4 V - 1 Ω ·I , 作图法找到灯泡 功率 P max =UI= 3 . 65 V × 0 . 32 A≈1 . 17 W 。 - 12 - 1 2 2 . (2016 全国 Ⅱ 卷 ) 某同学利用图 (a) 所示电路测量量程为 2 . 5 V 的电压表 V 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 k Ω ), 直流电源 E ( 电动势 3 V), 开关 1 个 , 导线若干。 实验步骤如下 : ① 按电路原理图 (a) 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 (a) 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。 - 13 - 1 2 回答下列问题 : (1) 实验中应选择滑动变阻器 　　　　 ( 选填 “ R 1 ” 或 “ R 2 ”) 。   (2) 根据图 (a) 所示电路将图 (b) 中实物图连线。 图 (a ) - 14 - 1 2 图 (b ) - 15 - 1 2 (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 ) 。   (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 μ A 　　　　 B.250 μ A 　　　　 C.500 μ A 　　　　 D.1 mA 考点定位 : 测量电压表的内阻 命题能力点 : 侧重考查理解能力和分析综合能力 物理学科素养点 : 实验探究 解题思路与方法 : 电压表和电阻箱串联 , 利用串联电流的特点分析。 - 16 - 1 2 答案 (1) R 1 　 (2) 如图所示 　 (3)2 520 　 ( 4)D - 17 - 1 2 解析 (1) 滑动变阻器采用分压式接法 , 滑动变阻器总阻值越小 , 当被测电路的电阻变化时 , 分压电路输出电压的影响越小 , 滑动变阻器应选 R 1 。 (2) 注意电源的正负极和电表的正负极之间的关系。 (3) 电压表和电阻箱的分压关系为 2 ∶ 0 . 5, 当电阻箱阻值为 630 . 0 Ω 时 , 电压表内阻应为其阻值的 4 倍 , 即 2 520 Ω 。 (4) 电压表的满偏电压为 2 . 5 V, 电阻为 2 520 Ω , 所以满偏电流为 I g = ≈1 mA,D 选项正确。 - 18 - 1 2 【命题规律研究及预测】 高考试题每年都出现 , 实验原理、仪器的选择、电路的分析是高考的重点。 在 2019 年的备考过程中要 :(1) 掌握基本仪器的原理和使用。 (2) 掌握基本的实验目的、原理和实验思想 , 如伏安法测电阻 , 电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式。 (3) 掌握处理实验数据的基本方法 , 如图象法、平均值法等。 涉及电源电动势和内阻的实验、电路故障分析的实物图的连接是 2019 年备考的重点。 - 19 - 考点一 考点二 考点三 考点四 实验仪器的读数与使用 (M) 规律方法 　 1 . 多用电表的读数 电流表、电压表的刻度是均匀的 , 读数时应注意量程 ; 欧姆表的刻度是不均匀的 , 读数时应乘以倍率。 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。 - 20 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (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。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。 (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。 - 21 - 考点一 考点二 考点三 考点四 3 . 欧姆表刻度不均匀的原因 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 , , 中值电阻 ( 欧姆表内阻 ) R 中 =R g +R 0 +r , 当两表笔接入电阻 R x 时 , , 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。 - 22 - 考点一 考点二 考点三 考点四 【典例 1 】 (2017 全国 Ⅲ 卷 ) 图 (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 G 的满偏电流为 250 μ A, 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 (a) - 23 - 考点一 考点二 考点三 考点四 图 (b ) - 24 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 图 (a) 中的 A 端与 　　　 ( 选填 “ 红 ” 或 “ 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 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 (3) 根据题给条件可得 R 1 +R 2 = 　　　　 Ω , R 4 = 　　　　 Ω 。   (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 )   - 25 - 考点一 考点二 考点三 考点四 思维点拨 (1) 明确欧姆表原理 , 知道内部电源的正极接黑表笔 , 负极接红表笔 ;(2) 明确电路结构 , 知道欧姆挡中所接滑动变阻器只能进行欧姆调零 ;(3) 根据给出的量程和电路进行分析 , 再结合串并联电路的规律即可求得各电阻的阻值 ;(4) 明确电表的量程 , 确定最小分度 , 从而得出最终的读数。 答案 (1) 黑 　 (2)B 　 (3)160 　 880 (4)1 . 47 mA 或 1 . 48 mA 　 1 100 Ω 2 . 95 V 或 2 . 96 V - 26 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) 根据电流从红表笔进入多用表 , 结合欧姆挡知 ,A 与黑表笔相连。 (2) 在使用多用电表之前 , 调节机械定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流 “0” 位置 ,A 选项错 ; 使用欧姆挡时 , 将两表笔短接 , 调整 R 0 进行欧姆调零 ,B 选项正确 ; 电流挡中电路与 R 6 无关 ,C 选项错。 (3) 当 B 端接 “2” 时 , 电流表的量程为 1 mA, 此时 , R 1 、 R 2 串联后与表头并联 , R 1 +R 2 承担的电流为 I-I g = 0 . 75 mA, 由 I g R g = ( I-I g )( R 1 +R 2 ), 可得 R 1 +R 2 = 160 Ω ; 当 B 端接 “4” 时 , 电压表量程为 1 V, 表头与 R 4 串联 , 表头部分承担的电压 U g =I g R g = 250 × 10 - 6 × 480 V = 0 . 12 V, 故 R 4 承担的电压为 0 . 88 V, 所以 - 27 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (4)B 端与 “1” 连接时 , 电流表最大量程为 2 . 5 mA, 表盘上每 1 小格表示 0 . 05 mA, 指针约在第 29 . 6 格 , 则电流表读数为 1 . 48 mA;B 端与 “3” 连接时 , 多用表为欧姆表 , 示数为 R= 11 × 100 Ω = 1 100 Ω ;B 端与 “5” 连接时 , 多用表为量程 5 V 的电压表 , 每 1 小格表示 0 . 1 V, 则读数为 2 . 96 V 。 - 28 - 考点一 考点二 考点三 考点四 1 . (2018 广东惠州三调 ) 如图甲为多用电表的电路原理图。已知选用的电流表内阻 R g = 10 Ω 、满偏电流 I g = 10 mA, 当选择开关接 3 时为量程 250 V 的电压表。该多用电表表盘如图乙所示 , 下排刻度均匀 , C 为上排刻度线的中间刻度 , 由于粗心 , 上排刻度线对应数值没有标出。 - 29 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 若指针指在图乙所示位置 , 选择开关接 1 时其读数为 　　　　 ; 选择开关接 3 时其读数为 　　　　 。   (2) 为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势 , 某同学在实验室找到了一个电阻箱 , 设计了如下实验 : ① 将选择开关接 2, 红黑表笔短接 , 调节 R 1 的阻值使电表指针满偏 ; ② 将多用电表红黑表笔与电阻箱相连 , 调节电阻箱使多用电表指针指在 C 处 , 此时电阻箱如图丙所示 , 则 C 处刻度应为 　　　　 。   ③ 计算得到多用电表内电池的电动势为 　　　　 V 。 ( 保留 2 位有效数字 )   - 30 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1)7 . 0 mA 　 175 V (2) ② 150 　 ③ 1 . 5 解析 (1) 选择开关接 1 时测电流 , 其分度值为 0 . 2 mA, 示数为 7 . 0 mA; 选择开关接 3 时测电压 , 其分度值为 5 V, 其示数为 175 V; (2) ② 由图丙所示电阻箱可知 , 电阻箱示数为 :0 × 1 000 Ω + 1 × 100 Ω + 5 × 10 Ω + 0 × 1 Ω = 150 Ω ; ③ 由图乙所示可知 , 指针指在 C 处时 , 电流表示数为 5 mA = 0 . 005 A, C 处电阻为中值电阻 , 则多用电表欧姆挡内阻为 150 Ω , 电源电动势 E=I g R 内 = 0 . 01 × 150 V = 1 . 5 V 。 - 31 - 考点一 考点二 考点三 考点四 以测电阻为核心的实验 ( 含电表的改装 )(H) 规律方法 　 电阻的测量实验是高考实验的热点 , 涉及的实验包括伏安法测电阻、多用电表测电阻、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量金属的电阻率、测量电流表或电压表的内阻等。主要考查电阻的测量电路设计、控制电路设计、器材的选取与实物连接、实验数据的处理与误差分析等。 明确三个 “ 选择 ”, 电学实验难离它 1 . 实验器材的选择 (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较大 , 一般应使指针能达到半偏。 - 32 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . 电流表内接法与外接法的 选择 - 33 - 考点一 考点二 考点三 考点四 3 . 两种接法的判断 (1) 比值判断法 - 34 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 35 - 考点一 考点二 考点三 考点四 4 . 分压电路与限流电路的选择 以小控大用分压 , 相差无几用限流。即当滑动变阻器的阻值较小时 , 常采用分压电路 ; 当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时 , 常采用限流电路。另外 , 必须采用分压电路的情况有三种 : ① 要求电压从零开始变化 ; ② 滑动变阻器太小 , 不能起到限流的作用 ; ③ 限流电路不能获取有区分度的多组数据。若两种电路均可 , 则采用限流式 , 因为限流式损耗功率小。 - 36 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 37 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (2) 将滑动变阻器滑动端置于适当的位置 , 闭合 S 1 ; (3) 将开关 S 2 掷于 1 端 , 改变滑动变阻器滑动端的位置 , 记下此时电压表 的示数 U 1 ; 然后将 S 2 掷于 2 端 , 记下此时电压表 的示数 U 2 ; (4) 待测电阻阻值的表达式 R x = 　　　　 ( 用 R 0 、 U 1 、 U 2 表示 );   (5) 重复步骤 (3), 得到如下数据 : (6) 利用上述 5 次测量所得 的平均值 , 求得 R x = 　　　　 Ω 。 ( 保留 1 位小数 )   - 38 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) 实物连线如 图 - 39 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 40 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . (2018 全国 Ⅱ 卷 ) 某同学组装一个多用电表。可选用的器材有 : 微安表头 ( 量程 100 μ A, 内阻 900 Ω ); 电阻箱 R 1 ( 阻值范围 0 ~ 999 . 9 Ω ); 电阻箱 R 2 ( 阻值范围 0 ~ 99 999 . 9 Ω ); 导线若干。 要求利用所给器材先组装一个量程为 1 mA 的直流电流表 , 在此基础上再将它改装成量程为 3 V 的直流电压表 , 组装好的多用电表有电流 1 mA 和电压 3 V 两挡。 回答下列问题 : (1) 在虚线框内画出电路图并标出 R 1 和 R 2 , 其中 * 为公共接线柱 , a 和 b 分别是电流挡和电压挡的接线柱 。 (2) 电阻箱的阻值应取 R 1 = 　　 　 Ω , R 2 = 　　　   Ω 。 ( 保留到个位 ) - 41 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) 见解析图 　 (2)100 　 2 910 解析 (1) 微安表改装为 1 mA 的电流表 , 需要并联小于其内阻的电阻 , 起分流作用 , 应选 R 1 ; 改后的电流表再改装为大量程的电压表时需要串联较大的电阻 , 起分压作用 , 应选 R 2 。电路如图所示。   (2) 微安表与 R 1 并联 , 有 I g r g = ( I-I g ) R 1 , 其中 I= 1 mA, I g = 100 μ A, r g = 900 Ω , 代入得 R 1 = 100 Ω 。改装后的电流表量程为 I= 1 mA, 内阻为 R g = = 90 Ω ; 改装后的电流表与 R 2 串联 , 有 IR 2 =U-IR g , 其中 U= 3 V, 得 R 2 = 2 910 Ω 。 - 42 - 考点一 考点二 考点三 考点四 3 . (2018 广东茂名二模 ) 新型圆柱形的导电材料 , 电阻阻值在 8 ~ 10 Ω 之间 , 为了测量该导电材料电阻率 , 实验室提供了以下实验器材 : A.20 分度的游标卡尺 B. 螺旋测微器 C. 电流表 A 1 (0 ~ 100 mA, 内阻约为 10 Ω ) D. 电流表 A 2 (0 ~ 0 . 6 A, 内阻约为 0 . 1 Ω ) E. 电压表 V 1 (0 ~ 3 V, 内阻约为 3 k Ω ) F. 电压表 V 2 (0 ~ 15 V, 内阻约为 15 k Ω ) G. 直流电源 E (4 V, 内阻不计 ) H. 滑动变阻器 R (0 ~ 10 Ω ,2 A) I. 开关及导线若干 - 43 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 用游标卡尺测得该样品的长度 L , 其示数如图甲所示 , 其读数 为 　　　　 mm; 用螺旋测微器测得该样品的外径 D , 其示数如图乙所示 , 其读数为 　　　　 mm 。   (2) 本次实验的电流表选用的是 　　　 , 电压表选用的是 　　　 ( 填写所提供器材前的字母 ) 。   (3) 测量新型圆柱形的导电材料电阻 R , 是采用图丙的 　　　　 ( 选填 “A”“B”“C” 或 “D”) 电路图。   丙 答案 (1)41 . 75 　 3 . 627 　 (2)D E 　 ( 3)A - 44 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) 长度为 L= 41 mm + 15 × 0 . 05 mm = 41 . 75 mm; 外径为 D= 3 . 5 mm + 12 . 7 × 0 . 01 mm = 3 . 627 mm 。 (2) 电表使用中尽量使其读数接近量程 , 起码在三分之一以上 , 电源电动势为 4 V, 电压表应选量程为 3 V 的 , 通过电流大约为 0 . 3 A 左右 , 应选量程为 0 . 6 A 的 , 故选 D 、 E 。 (3) 因为电流表内阻和电阻相接近 , 故采用电流表外接法 , 由于滑动变阻器最大阻值有点小 , 应采用分压接法 , 故选 A 图。 - 45 - 考点一 考点二 考点三 考点四 以测电源的电动势和内阻为核心的实验 (M) 规律方法 　 测电源电动势和内阻的三种方法 - 46 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 47 - 考点一 考点二 考点三 考点四 【典例 3 】 (2018 河南濮阳三模 ) 现有一种特殊的电池 , 它的电动势 E 为 9 V 左右 , 内阻 r 大约为 40 Ω , 为了测定这个电池的电动势和内阻 , 某同学利用如图甲所示的电路进行实验 , 图中电压表的量程为 6 V, 内阻为 2 k Ω , R 1 为电阻箱 , 阻值范围 0 ~ 999 Ω , R 0 为定值电阻。   甲 (1) 实验室备有以下四种规格的定值电阻 : A.10 Ω 　 　 B.100 Ω 　 　 C.200 Ω 　 　 D.2 000 Ω 为使实验能顺利进行 , R 0 应选哪一种规格 ? 答 　　　　 ( 选填字母序号 ) 。   - 48 - 考点一 考点二 考点三 考点四 乙 (2) 该同学接入符合要求的 R 0 后 , 闭合开关 S, 调整电阻箱的阻值 , 读取电压表的示数 , 记录多组数据 , 作出了如图乙所示的图线。根据图线可求得该电池电动势 E 为 　　　　 V, 内阻 r 为 　　　　 。   思维点拨 (1) 根据电源电动势确定电压表量程 , 然后根据已知电压表量程选择定值电阻阻值 ;(2) 求出函数表达式 , 然后根据图象求出电源电动势与内电阻 。 答案 (1)D 　 (2)10 　 41 . 7 - 49 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 50 - 考点一 考点二 考点三 考点四 方法技巧 用好一个 “ 电阻 ” 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 : - 51 - 考点一 考点二 考点三 考点四 4 . (2018 湖南株洲二质检 ) 某实验小组利用如下实验器材测量干电池的电动势和内阻。   甲 A. 待测干电池两节 , 每节电池电动势约为 1 . 5 V, 内阻约几欧 B. 直流电压表 V 1 、 V 2 , 内阻约为 3 k Ω C. 阻值为 5 Ω 的定值电阻 R 0 D. 滑动变阻器 R E. 导线和开关 - 52 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 根据图甲所示的电路原理图 , 完成图乙所示的电路实物图的连接。 (2) 实验中移动滑动变阻器的滑片 , 读出电压表 V 1 、 V 2 的多组数据如表格所示 , 请在图丙所示的坐标纸中描绘出 U 1 - U 2 图象。 - 53 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 54 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (3) 根据描绘出的 U 1 - U 2 图象 , 两节干电池的总电动势 E= 　　　　 V, 总内阻 r= 　　　　 Ω 。 ( 计算结果保留三位有效数字 )   - 55 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1)   (2) 见解析 (3)3 . 00(2 . 95 ~ 3 . 10 之间均可 ) 　 2 . 50(2 . 40 ~ 2 . 60 之间均可 ) - 56 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) 电路实物图如图 : - 57 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (2) 描绘出 U 1 - U 2 图象如图 : - 58 - 考点一 考点二 考点三 考点四 5 . (2018 河南驻马店质检 ) 甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻 , 他们设计的电路原理如图 1, 其中 R 为电阻箱 , 电流表 A 的内阻为 R A = 5 . 0 Ω , 他们改变 R 的阻值 , 记下多组 R 和电流表示数 I 。 甲同学以 IR 作纵坐标 , 以 I 作横坐标作图处理数据 ; 乙同学以 I ( R+R A ) 为纵坐标 , 以 I 为横坐标处理数据。他们在同一张坐标纸上画出的图如图 2 所示。 - 59 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 由图 2 可知 , 甲同学绘制的是图线 　　　　 ( 选填 “ a ” 或 “ b ”), 电源电动势为 　　　　 V, 内阻为 　　　　 Ω 。   (2) 丙同学打算 以 纵坐标 , 以 R 作横坐标 , 请根据 (1) 中计算的结果将丙所作图线在图 3 中画出。 (3) 分析可知 , 在图 2 所示电路中 , 当电阻箱的阻值 R= 　　　　 Ω 时 , 电阻箱消耗的电功率最大。   - 60 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) a 　 1 . 5 　 10 (2 ) (3)15 - 61 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) 在闭合电路中 , 由闭合电路的欧姆定律有 : E=I ( R+R A +r ), 整理得 : IR=E-I ( R A +r ), I ( R+R A ) =E-Ir , 则 IR - I 图象的斜率绝对值大于 I ( R+R A ) - I 图象的斜率绝对值 , 由图 2 可知 , 甲绘制的图线是 a , 由图 2 可知 : E- 100 × 10 - 3 × (5 . 0 +r ) = 0, E- 150 × 10 - 3 ×r= 0, 解得 : E= 1 . 5 V, r= 10 Ω ; (3) 把电流表与电源整体当作等效电源 , 此时等效的内阻为 r'=r+R A = 15 Ω ; 故当电阻箱阻值等于等效电源的内阻时电源输出功率最大 , 电阻箱功率最大 , 故此时电阻箱阻值为 15 Ω 。 - 62 - 考点一 考点二 考点三 考点四 电学创新类实验 (H) 规律方法 　 解决电学创新实验的 “2 注意 3 方法 ” 1 . 对于电学实验的创新 , 应注意的 2 个问题 (1) 在解决设计型实验时 , 要注意条件的充分利用 , 如对于给定确切阻值的电压表和电流表 , 电压表可当作电流表使用 , 电流表也可当作电压表使用 , 利用这一特点 , 可以拓展伏安法测电阻的方法 , 如伏伏法、安安法等。 (2) 对一些特殊电阻的测量 , 如电流表或电压表内阻的测量 , 电路设计有其特殊性 , 即首先要注意到其自身量程对电路的影响 , 其次要充分利用其 “ 自报电流或自报电压 ” 的功能 , 因此在测电压表内阻时无需另并联电压表 , 测电流表内阻时无需再串联电流表。 - 63 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . 解决电学设计型实验常用的 3 种方法 (1) 转换法 : 将不易测量的物理量转换成可以 ( 或易于 ) 测量的物理量进行测量 , 然后再反求待测物理量的值 , 这种方法叫转换测量法 ( 简称转换法 ) 。如在测量金属丝电阻率的实验中 , 虽然无法直接测量电阻率 , 但可通过测量金属丝的长度和直径 , 并将金属丝接入电路测出其电阻 , 然后再计算出它的电阻率 。 ( 2) 替代法 : 用一个标准的已知量替代被测量 , 通过调整标准量 , 使整个测量系统恢复到替代前的状态 , 则被测量等于标准量。 (3) 控制变量法 : 研究一个物理量与其他几个物理量的关系时 , 要使其中的一个或几个物理量不变 , 分别研究这个物理量与其他各物理量的关系 , 然后再归纳总结 , 如探究电阻的决定因素实验。 - 64 - 考点一 考点二 考点三 考点四 图 (a ) 【典例 4 】 (2017 全国 Ⅱ 卷 ) 某同学利用如图 (a) 所示的电路测量一微安表 ( 量程为 100 μ A, 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。 - 65 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 按原理图 (a) 将图 (b) 中的实物连线。 (2) 完成下列填空 : ① R 1 的阻值为 　　　　 ( 选填 “20” 或 “2 000”) Ω 。     图 (b) - 66 - 考点一 考点二 考点三 考点四 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 　　　　 ( 选填 “ 左 ” 或 “ 右 ”) 端对应的位置 ; 将 R 2 的滑片 D 置于中间位置附近。   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 　　　 ( 选填 “ 相等 ” 或 “ 不相等 ”) 。   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 ) 。   (3) 写出一条提高测量微安表内阻精度的建议 :   　 。   - 67 - 考点一 考点二 考点三 考点四 思维点拨 (1) 根据电路原理图在实物图上连线。 (2) ① 根据实验方法确定 R 1 选择阻值较小或较大的滑动变阻器 ; ② 为了保护微安表 , 分析滑片 C 开始应处的位置 ; ③ 接通 S 2 前后 , 微安表的示数保持不变 , 由此分析电势高低 ; ④ 根据比例方法确定 R x 的值。 (3) 从减少误差的方法来提出建议。 - 68 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) 连线如图   (2) ① 20 　 ② 左 　 ③ 相等 　 ④ 2 550 (3) 调节 R 1 上的分压 , 尽可能使微安表接近满量程 - 69 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) 略 (2) ① R 1 在电路中具有分压作用 , 应选阻值为 20 Ω 的小电阻。 ② 为了保护微安表 , 开始时让微安表两端的电压为零 , 所以开始时将 R 1 的滑片滑到左端。 ③ 由题可知 ,S 2 接通前后微安表的示数保持不变 , 故电路中 BD 导线在 S 2 接通前后通过的电流均为零 , 所以 B 、 D 点在 S 2 接通前后的电势相等。 ④ 由于 BD 间导线也没有电流通过 , 在 ③ 有 , 联立解得 , R μ A = 2 550 Ω 。 (3) 本实验需要观察微安表的示数是否变化 , 微安表的示数越大 , 观察误差就越小 , 所以实验时调节 R 1 让微安表接近满量程 , 能提高测量微安表内阻精度。 - 70 - 考点一 考点二 考点三 考点四 方法技巧 对于实验题 , 要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理、误差分析等问题 , 一般的实验设计、实验方法都是根据教材上给出的实验方法进行拓展、延伸 , 所以一定要熟练掌握教材中的重要实验。对于实验仪器的选取一般要求满足安全性原则、准确性原则和操作方便原则。 - 71 - 考点一 考点二 考点三 考点四 6 . (2018 河北石家庄二中期中 ) 电压表 V 1 的量程为 2 V, 内阻约为 2 k Ω 。现要较准确测量其内阻 R V , 实验室提供的器材如下 : 电流表 A: 量程 0 . 6 A, 内阻约 0 . 1 Ω 电压表 V 2 : 量程 5 V, 内阻约为 5 k Ω 定值电阻 R 1 : 阻值 30 Ω 定值电阻 R 2 : 阻值 3 k Ω 滑动变阻器 R 3 : 最大阻值 100 Ω , 最大电流 1 . 5 A 电源 E : 电动势 6 V, 内阻约 0 . 5 Ω 开关 S, 导线若干 (1) 请根据你选择的实验器材在线框内画出实验电路图并标明所选器材的字母代号。 (2) 请根据设计的电路图 , 用实验测得的物理量表示电压表 V 1 的内阻 R V = 　　　　　 。   - 72 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1 ) - 73 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 由于电源电动势为 6 V, 采用电压表 V 1 和电流表串联 , 方案实际上不可行 , 其最主要原因是 : 电压表超量程。要测量电压表内阻 , 可以采用伏安法。由于电压表的量程为 2 V, 内阻约为 2 k Ω , 通过的最大电流大约为 1 mA, 采用量程 0 . 6 A 电流表串联测量电流 , 不能读出电流。可将待测电压表与定值电阻串联 , 用量程 5 V 的电压表测量二者串联电路的总电压 , 从而计算出通过待测电压表的电流。由于电源电动势大于电压表量程 , 采用分压电路 , 设计的电路如图所示 : - 74 - 考点一 考点二 考点三 考点四 7 . (2018 山东青岛二模 ) 某实验探究小组利用半偏法测量电压表内阻 , 实验室提供了下列实验器材 : A. 待测电压表 V( 量程为 3 V, 内阻约为 3 000 Ω ) B. 电阻箱 R 1 ( 最大阻值为 9 999 . 9 Ω ) C. 滑动变阻器 R 2 ( 最大阻值为 10 Ω , 额定电流为 2 A) D. 电源 E ( 电动势为 6 V, 内阻不计 ) E. 开关两个 , 导线若干 - 75 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 虚线框内为探究小组设计的部分测量电路 , 请你补画完整 ; (2) 根据设计的电路图 , 连接好实验电路 , 进行实验操作 , 请你补充完善下面操作步骤。首先闭合开关 S 1 、 S 2 , 调节滑动变阻器 R 2 的滑片 , 使电压表达到满偏 ; 保持 　　　　 不变 , 断开开关 　　　　 ( 选填 “S 1 ” 或 “S 2 ”), 调节 　　　　 的阻值 , 使电压表示数达到半偏 , 读取并记录此时电阻箱的阻值 R 0 ;     (3) 实验测出的电压表内阻 R 测 = 　　　　 , 它与电压表内阻的真实值 R V 相比 , R 测 　　　　 R V ( 选填 “ > ”“ = ” 或 “ < ”) 。   - 76 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) 如图所示 :   (2) R 2 的滑片位置 　 S 2 　 R 1 (3) R 0 　 > - 77 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) 根据半偏法测电压表内阻的原理 , 滑动变阻器应接成分压电路 , 所以电路如图。 (2) 闭合开关 S 1 、 S 2 , 调节滑动变阻器 R 2 的滑片 , 使电压表达到满偏 ; 保持 R 2 的滑片位置不变 , 使 R 2 左侧部分的电压不变 , 断开开关 S 2 , 使电压表和电阻箱串联 , 调节电阻箱 R 1 接入电路的阻值 , 使电压表示数达到半偏 , 读取并记录此时电阻箱的阻值 R 0 。 - 78 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (3) 依据上述操作 , 被测电压表和电阻箱分得电压相等 , 即电压表内阻和此时电阻箱接入电路部分电阻相等 , 可通过读取电阻箱接入电路部分电阻 , 得到被测电压表内阻 , R 测 =R 0 ; 因为断开开关 S 2 后总电阻增大 , 使 R 2 左半部分得电压增大 , 即 R 0 两端电压大于被测电压表两端电压 , R 0 的阻值大于被测电压表的内阻 , 则 R 测 >R V 。