第十章 電路和電能-2026版大一輪高中物理（原卷版）

第十章電路和電能卷別/年份廣西海南新課標(biāo)全國甲全國乙湖南安徽江西山東甘肅黑吉遼湖南北京202420242023202420242022202320242024202420242024202420222022歐姆定律、電阻定律T6電阻的串、并聯(lián)T17T20閉合電路歐姆定律及應(yīng)用T13含容電路T7實(shí)驗(yàn):電阻的測量和拓展、電表的改裝T15T23T23T22T11T12實(shí)驗(yàn):測量金屬的電阻率T23T12T14實(shí)驗(yàn):測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻T12T11實(shí)驗(yàn):用多用電表測量電學(xué)中的物理量T23T12試題情境生活實(shí)踐類家用電器、電動(dòng)汽車、超級(jí)電容器、手機(jī)充電等學(xué)習(xí)探索類電表改裝、伏安法測量電阻、導(dǎo)體電阻和電阻率的測量、測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻、用多用電表測量電學(xué)中的物理量考向預(yù)測高考對(duì)本章基礎(chǔ)知識(shí)直接考查較少,考查的重點(diǎn)放在電阻的測量、電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量、多用電表的原理和使用、電表的改裝等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上,試題年年有創(chuàng)新,創(chuàng)新點(diǎn)多在電路的設(shè)計(jì)、儀器的選用、數(shù)據(jù)處理和誤差分析第1講電路及應(yīng)用■目標(biāo)要求1.理解電流的定義及定義式I=qt,會(huì)推導(dǎo)電流的微觀表達(dá)式。2.理解歐姆定律和電阻定律,并會(huì)用它們解決問題。3.掌握串、并聯(lián)電路的特點(diǎn),理解電表改裝的原理。4.理解電功、電功率、焦耳定律,考點(diǎn)1電流的理解和應(yīng)用必|備|知|識(shí)1.電流:電荷的定向移動(dòng)形成電流,I=。

2.電流形成的條件:(1)導(dǎo)體中有可以自由移動(dòng)的電荷;(2)導(dǎo)體兩端存在電壓。3.電流的標(biāo)矢性:電流是,但有方向,規(guī)定定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?/p>

4.電流的微觀表達(dá)式:I=,其中n為單位體積內(nèi)的自由電荷個(gè)數(shù),S為導(dǎo)體的橫截面積,q為單個(gè)自由電荷的電荷量,v為自由電荷定向移動(dòng)的平均速率。

5.三種電流表達(dá)式的比較。(1)由I=qt可知,I與q成正比,與t成反比(2)正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?電流是矢量()(3)電荷定向移動(dòng)形成電流,電荷定向移動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率()關(guān)|鍵|能|力考向1電流的理解及計(jì)算【典例1】如圖所示的電解池,在1s的時(shí)間內(nèi),共有3C的正離子和3C的負(fù)離子通過截面xy,則這個(gè)電路中的電流大小是()A.0 B.1.5AC.3A D.6A考向2電流的微觀表達(dá)式【典例2】如圖所示,一根長為L、橫截面積為S的金屬棒,其材料的電阻率為ρ,棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n,電子的質(zhì)量為m、電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時(shí),棒內(nèi)產(chǎn)生電流,自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v,則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為()A.mv22eL C.ρnev D.ρev利用“柱體微元”模型求解電流的微觀問題設(shè)柱體微元的長度為L,橫截面積為S,單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q,電荷定向移動(dòng)的平均速率為v,則(1)柱體微元中的總電荷量為Q=nLSq。(2)電荷通過橫截面的時(shí)間t=Lv(3)電流的微觀表達(dá)式I=Qt=nqvS考點(diǎn)2歐姆定律和電阻定律必|備|知|識(shí)1.歐姆定律。(1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成比,跟導(dǎo)體的電阻成比。

(2)公式:I=。

(3)適用范圍:適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,對(duì)于氣體導(dǎo)電不適用。2.電阻定律。(1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度l成比,與它的橫截面積S成比;導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。

(2)表達(dá)式:R=。

3.電阻率。(1)物理意義:ρ是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,叫材料的電阻率。在數(shù)值上等于用這種材料制成的單位長度、單位橫截面積的導(dǎo)線的電阻值。單位是Ω·m。(2)各種材料的電阻率。純金屬的電阻率一般較小,合金的電阻率一般較大,有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響。材料的電阻率與溫度的關(guān)系:①金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小。③有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0K時(shí),電阻率突然減小到零,這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象,能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度。(1)由R=UI可知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與流過導(dǎo)體的電流成反比(2)U-I圖線的斜率變化反映了導(dǎo)體阻值的變化()(3)電阻率越大,導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大()關(guān)|鍵|能|力電阻的決定式和定義式的區(qū)別。公式R=ρlR=U區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了電阻的決定因素提供了一種測電阻的方法,并不說明電阻與U和I有關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液適用于任何純電阻導(dǎo)體考向1歐姆定律的理解和應(yīng)用【典例3】(2025·張家口模擬)金屬鉑的電阻率隨溫度的變化而變化,可用于制作電阻溫度計(jì)。如圖所示為金屬鉑的U-I圖像,下列判斷正確的是()A.電壓為U1時(shí),電阻為UB.電壓為U1時(shí),電阻為UC.電壓為U2時(shí),電阻為UD.金屬鉑的電阻率隨溫度升高而減小U-I圖線上某點(diǎn)切線的斜率不表示電阻,U-I圖線上某點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率表示電阻?？枷?電阻定律的理解和應(yīng)用【典例4】如圖所示,厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長為ab=10cm,bc=5cm,當(dāng)將C與D接入電壓恒為U的電路時(shí),電流為2A,若將A與B接入電壓恒為U的電路中,則電流為()A.0.5A B.1AC.2A D.4A考點(diǎn)3串、并聯(lián)電路的規(guī)律電表的改裝必|備|知|識(shí)1.電阻的串、并聯(lián)規(guī)律。電路特點(diǎn)串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流I=I1=I2=…=InI=

I1R1=I2R2=…=InRn電壓U1R1=U1=

總電阻R總=

1R總=功率分配P1R1P1R1=P2R2=…=PnRn2.電表的改裝。改裝成電壓表改裝成電流表內(nèi)部電路改裝后的量程U=Ig(R+Rg)I=R+Rg量程擴(kuò)大的倍數(shù)n=Un=I接入電阻的阻值R=UIg-Rg=(n-1)R=IgR改裝后的總電阻Rx=Rg+R=nRgRx=RRg(1)串聯(lián)電路的總電阻一定大于其中任一部分電路的電阻()(2)并聯(lián)電路的總電阻一定大于其中某一支路的電阻()(3)串聯(lián)電路中某一電阻增大,總電阻增大;并聯(lián)電路中某一電阻增大,總電阻減小()(4)在表頭上串聯(lián)電阻改裝成電壓表后,表頭的滿偏電壓也增大()關(guān)|鍵|能|力串、并聯(lián)電路幾個(gè)常用的推論。(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中的任意一個(gè)電阻,串聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)增多時(shí),總電阻增大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于任意支路的電阻,并聯(lián)支路的條數(shù)增多時(shí),總電阻減小。(3)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,只要某個(gè)電阻增大,總電阻就增大,反之則減小。(4)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,電路消耗的總功率等于各電阻消耗的電功率之和。考向1電阻的串、并聯(lián)【典例5】如圖所示,R1=1Ω,R2=3Ω,R3=6Ω,A、B兩端電壓恒定,則()

A.S閉合時(shí),R1與R2兩端的電壓之比為1∶2B.S閉合時(shí),通過R1與R2的電流之比為3∶1C.S斷開時(shí),R1與R2的電壓之比為1∶1D.S斷開與閉合兩種情況下,電阻R2兩端的電壓之比為8∶9考向2電表的改裝【典例6】某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路進(jìn)行電表的改裝,已知電流表A的量程為500mA,內(nèi)阻RA=0.4Ω,其中R1=RA,R2=5RA,下列說法正確的是()A.若將接線柱1、2接入電路時(shí),可以測量的最大電流為0.5AB.若將接線柱1、2接入電路時(shí),可以測量的最大電流為2.0AC.若將接線柱1、3接入電路時(shí),可以測量的最大電壓為1.2VD.若將接線柱1、3接入電路時(shí),可以測量的最大電壓為2.2V考點(diǎn)4電功、電功率、電熱、熱功率必|備|知|識(shí)1.電功和電熱、電功率和熱功率的比較。意義公式聯(lián)系電功電流通過某電路所做的功W=

(1)對(duì)純電阻電路,電功等于電熱,即W=Q;(2)對(duì)非純電阻電路,電功大于電熱,即W>Q電熱電流通過某導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q=

電功率電流通過某電路做功的快慢P=

(1)對(duì)純電阻電路,電功率等于熱功率,即P=P熱;(2)對(duì)非純電阻電路,電功率大于熱功率,即P>P熱熱功率電流通過某導(dǎo)體產(chǎn)熱的快慢P熱=

2.電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率及關(guān)系。輸入功率電動(dòng)機(jī)的總功率,由電動(dòng)機(jī)兩端電壓和通過電動(dòng)機(jī)的電流決定,P入=UI輸出功率電動(dòng)機(jī)的有用功的功率,也叫機(jī)械功率,即P出熱功率電流通過電動(dòng)機(jī)線圈時(shí)的發(fā)熱功率P熱=I2r三者關(guān)系P入=P出+P熱效率η=P出特別說明(1)正常工作的電動(dòng)機(jī)是非純電阻元件;(2)電動(dòng)機(jī)因?yàn)楣收匣蛘咂渌虿晦D(zhuǎn)動(dòng),相當(dāng)于一個(gè)純電阻元件

(1)電功的表達(dá)式W=UIt=U2Rt=I2Rt(2)焦耳定律只適用于純電阻電路,不適用于非純電阻電路()關(guān)|鍵|能|力考向1純電阻電路的功率【典例7】額定電壓都是110V、額定功率PA=110W和PB=40W的兩盞電燈,若接在電壓是220V的電路上,使兩盞電燈均能正常發(fā)光,且電路中消耗功率最小的電路是()ABCD考向2非純電阻電路的功和功率【典例8】(多選)如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路中,當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R阻值較大使電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),此時(shí)理想電流表和理想電壓表的示數(shù)分別為0.60A和0.30V;重新調(diào)節(jié)R使電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),理想電流表和理想電壓表的示數(shù)分別為2.00A和10.00V,下列說法正確的是()A.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為5ΩB.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為0.5ΩC.正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為18WD.正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為20W電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),沒有機(jī)械能輸出,相當(dāng)于純電阻元件,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化成熱能。電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓大于電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻上的電壓。把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P393微練34第2講閉合電路歐姆定律及應(yīng)用■目標(biāo)要求1.了解電動(dòng)勢的物理意義,理解并掌握閉合電路歐姆定律。2.會(huì)用閉合電路歐姆定律分析電路的動(dòng)態(tài)變化。3.會(huì)計(jì)算涉及電源的電路中的功率,理解電源的輸出效率。4.掌握路端電壓和電流的關(guān)系及電源的U-I圖像?？键c(diǎn)1閉合電路歐姆定律必|備|知|識(shí)1.電源。(1)電動(dòng)勢。①非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比叫電動(dòng)勢,表達(dá)式為E=。

②物理含義:電動(dòng)勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。

(2)內(nèi)阻:電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻。2.閉合電路歐姆定律。(1)內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。

(2)公式:I=ER+r(只適用于純電阻電路)(3)其他表達(dá)形式。E=U外+U內(nèi)或E=U外+Ir(適用于任意電路)。(1)電動(dòng)勢的大小反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)大小()(2)電動(dòng)勢和內(nèi)阻是電源的重要參數(shù),電動(dòng)勢由電源中非靜電力的特性決定,與電源的體積和外電路均無關(guān)()(3)在電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻恒定的閉合電路中,路端電壓隨外電阻的增大而增大,但不可以超過電動(dòng)勢()關(guān)|鍵|能|力考向1閉合電路的路端電壓與外電阻的關(guān)系1.純電阻電路:U=IR=ER+r·R=E1+rR,當(dāng)R2.特殊情況。(1)當(dāng)外電路斷路時(shí),I=0,U=E。(2)當(dāng)外電路短路時(shí),I短=Er,U=0【典例1】(多選)在如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r均為定值,當(dāng)外電路電阻R發(fā)生變化時(shí),回路電流I、路端電壓U、內(nèi)電壓U'都將隨之發(fā)生變化。下列圖像能正確表示其變化規(guī)律的是()ABCD考向2閉合電路的動(dòng)態(tài)分析1.程序法。2.“串反并同”結(jié)論法。(1)所謂“串反”,即某一電阻增大時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。(2)所謂“并同”,即某一電阻增大時(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。3.極限法。因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題,可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端,讓電阻最大或電阻為零去討論?！镜淅?】(2025·張家口模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的電路圖,閉合開關(guān),L1、L2均正常發(fā)光,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,下列說法正確的是()A.滑片P自C向D滑動(dòng)時(shí),L1變亮,L2變亮B.滑片P自C向D滑動(dòng)時(shí),L1變暗,L2變暗C.滑片P自D向C滑動(dòng)時(shí),L1變暗,L2變亮D.滑片P自D向C滑動(dòng)時(shí),L1變亮,L2變暗考向3含容電路的分析和計(jì)算1.電路簡化。把電容器所處的支路視為斷路,簡化電路時(shí)可以去掉,求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。2.電容器的電壓。(1)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。(2)電容器所在的支路中沒有電流時(shí),與之串聯(lián)的電阻無電壓,相當(dāng)于導(dǎo)線。3.電容器的電荷量及變化。(1)利用Q=UC計(jì)算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Q1和Q2。(2)如果變化前后極板帶電的電性相同,通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1-Q2|。(3)如果變化前后極板帶電的電性相反,通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1+Q2?！镜淅?】(多選)平行金屬板A、B水平放置,構(gòu)成平行板電容器,下極板B接地,與電阻箱R1、定值電阻R2、電源E、滑動(dòng)變阻器R組成如圖所示電路,滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)片置于中間位置。下列說法正確的是()A.上極板A帶正電,下極板B不帶電B.僅增加極板A、B間的距離,極板帶電量減小C.僅增大電阻箱R1的阻值,電容器兩端電壓減小D.僅將滑動(dòng)變阻器R的滑片向b端滑動(dòng),極板帶電量增大考向4電路故障分析1.電壓測量法。(1)斷點(diǎn)故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓時(shí),再逐段與電路并聯(lián),若電壓表指針偏轉(zhuǎn),則這段電路有斷點(diǎn)。(2)短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓時(shí),再逐段與電路并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零時(shí),該電路被短路;當(dāng)電壓表示數(shù)不為零,則該電路沒被短路或不完全被短路。2.假設(shè)法。已知電路發(fā)生某種故障,尋求故障發(fā)生在何處時(shí),可將整個(gè)電路劃分為若干部分,然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障,運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理。推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合,則故障不是發(fā)生在這部分電路;若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合,則故障可能發(fā)生在這部分電路。直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。【典例4】如圖所示的電路中,電源的電動(dòng)勢為6V,當(dāng)開關(guān)S接通后,燈泡L1和L2都不亮,用電壓表測得各部分的電壓是Uab=6V,Uad=0V,Ucd=6V,由此可斷定()A.L1和L2的燈絲都燒斷了B.L1的燈絲燒斷了C.L2的燈絲燒斷了D.變阻器R斷路考點(diǎn)2電源的功率及效率必|備|知|識(shí)1.電源的總功率。(1)任意電路:P總=IE=IU外+IU內(nèi)=P出+P內(nèi)。(2)純電阻電路:P總=I2(R+r)=E22.電源內(nèi)部消耗的功率。P內(nèi)=I2r=IU內(nèi)=P總-P出。3.電源的輸出功率。(1)任意電路:P出=IU=IE-I2r=P總-P內(nèi)。(2)純電阻電路:P出=I2R=E24.電源的效率。(1)任意電路:η=P出P總×100%=(2)純電阻電路:η=RR+r×100%(1)外電阻越大,電源的輸出功率越大()(2)電源的輸出功率越大,電源的效率越高()(3)電源的內(nèi)部發(fā)熱功率越大,輸出功率越小()關(guān)|鍵|能|力1.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)。P出=UI=I2R=ER+r2R=E2R(R-r)2+4Rr=E2(R-r)2R+4r,2.提高純電阻電路效率的方法。η=P出P總×100%=RR+r×100%=11+rR3.等效電源。把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”,其“電動(dòng)勢”“內(nèi)阻”如下:(1)兩點(diǎn)間斷路時(shí)的電壓等效為電動(dòng)勢E'。(2)兩點(diǎn)短路時(shí)的電流為等效短路電流I短',等效內(nèi)電阻r'=E'I常見電路等效電源如下:【典例5】在如圖所示的電路中,R0為定值電阻,R為光敏電阻(光照減弱時(shí)阻值增大),C為電容器,閉合開關(guān)后,減弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度,下列說法正確的是()A.電流表的示數(shù)增大B.電容器C的電荷量增大C.電源輸出功率增大D.電源內(nèi)部消耗的功率變大【典例6】(多選)如圖所示,電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r的電池與定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),已知R0=0.5r,滑動(dòng)變阻器的最大阻值是3r。閉合開關(guān),當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)時(shí),下列說法正確的是()A.電源內(nèi)阻消耗的功率變大B.電源的輸出功率先變大后變小C.滑動(dòng)變阻器消耗的功率變小D.定值電阻R0消耗的功率變大用好“等效電源”,巧解最大輸出功率等效法是物理中常用的一種解決問題的方法,本例中在分析滑動(dòng)變阻器的功率變化時(shí),使用等效法解題非常方便、快捷。把R0+r看成電源的內(nèi)阻,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值就是等效電源的外電阻,此時(shí)套用閉合電路的輸出功率的結(jié)論非常方便?？键c(diǎn)3電源的U-I圖像關(guān)|鍵|能|力1.截距?？v軸上的截距等于電源的電動(dòng)勢;橫軸上的截距等于外電路短路時(shí)的電流,即I短=Er(如圖所示)2.斜率。圖線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻,即r=ΔUΔI=EI短,斜率的絕對(duì)值越大,3.圖線上的點(diǎn)。圖線上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I的比值為此時(shí)外電路的電阻,即R=UI4.面積。面積UI為電源的輸出功率,而電源的總功率P總=EI,P總-P出=EI-UI為電源的發(fā)熱功率?？枷?電源的U-I圖像的理解和應(yīng)用【典例7】如圖所示,甲、乙為兩個(gè)獨(dú)立電源的路端電壓U與通過它們的電流I的關(guān)系圖線,下列說法正確的是()A.路端電壓都為U0時(shí),它們的外電阻相等B.電流都是I0時(shí),兩電源的內(nèi)電壓相等C.電源甲的電動(dòng)勢小于電源乙的電動(dòng)勢D.電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻考向2電源的U-I圖像和電阻的U-I圖像的綜合應(yīng)用【典例8】兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室利用如圖甲所示的電路測定電阻R0、電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí),一個(gè)同學(xué)記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù),另一同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U-I直線。則圖像中兩直線的交點(diǎn)表示的物理意義是()甲乙A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最右端B.電源的輸出功率最大C.定值電阻R0上消耗的功率為1.0WD.電源的效率達(dá)到最大值把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P395微練35

專題提升十九電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)題型1常用儀器的使用和讀數(shù)考向1游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的使用和讀數(shù)1.游標(biāo)卡尺。(1)構(gòu)造:如圖所示,其主要部分是主尺和一條可以沿著主尺滑動(dòng)的尺。

(2)原理:利用主尺的單位刻度(1mm)與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度。常用的游標(biāo)卡尺有10分度、20分度和50分度三種。其規(guī)格見下表:分度游標(biāo)尺刻度總長度每小格與1mm的差值精確度109mm0.1mmmm

2019mm0.05mmmm

5049mm0.02mmmm

(3)讀數(shù):若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出的與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表示為(x+K×精確度)mm。2.螺旋測微器。(1)構(gòu)造:如圖所示,主要由尺架、固定刻度、可動(dòng)刻度、旋鈕、微調(diào)旋鈕、測微螺桿、測砧等構(gòu)成。(2)原理:測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周,F前進(jìn)或后退0.5mm,而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格,F前進(jìn)或后退0.01mm,即螺旋測微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分之一位上,因此,螺旋測微器又叫千分尺。(3)讀數(shù):L=固定刻度示數(shù)+可動(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)×分度值。注意:①以毫米為單位時(shí),小數(shù)點(diǎn)后面要有3位有效數(shù)字,特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí),不能省略。②在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否已露出?！镜淅?】(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分,它們的讀數(shù)依次為mm,mm,mm。

(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖乙所示,則金屬絲的直徑是mm。

甲乙考向2電壓表、電流表和電阻箱的讀數(shù)1.量程選擇。選擇合適量程:使得測量時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度要盡可能大,一般要求超過量程的13,2.電表使用。(1)使用前應(yīng)先進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整(機(jī)械調(diào)零)。(2)紅色接線柱接電勢高處,黑色接線柱接電勢低處,即電流從紅色接線柱流入表,從黑色接線柱流出表。3.電表讀數(shù)。(1)0~3V的電壓表和0~3A的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度是0.1V和0.1A,讀到0.1的下一位,即讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位。(2)對(duì)于0~15V量程的電壓表,精確度是0.5V,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位,即讀到0.1V。(3)對(duì)于0~0.6A量程的電流表,精確度是0.02A,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位,這時(shí)要求“半格估讀”,即讀到最小刻度的一半0.01A。4.電阻箱。旋鈕電阻箱的讀數(shù)方法是將每個(gè)旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值乘以各自的倍率,從最高位依次往下讀,即可得到電阻箱的實(shí)際阻值。旋鈕式電阻箱(以四個(gè)旋鈕為例),每個(gè)旋鈕上都有0~9十個(gè)數(shù)字。每個(gè)旋鈕下面都有一個(gè)小三角和倍數(shù),使用時(shí)小三角對(duì)應(yīng)的數(shù)字乘以下面的倍數(shù)就是這個(gè)旋鈕的電阻值。四個(gè)旋鈕的阻值加起來就是該電阻箱的示數(shù)。例如,如果旋鈕式電阻箱的讀數(shù)為2×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+7×1Ω,則總阻值為2017Ω?！镜淅?】(1)圖甲使用0.6A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表A,圖中表針示數(shù)是A;當(dāng)使用3A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表A,圖中表針示數(shù)為A。

甲乙(2)圖乙使用較小量程時(shí),每小格表示V,圖中表針示數(shù)為V。若使用的是較大量程,則這時(shí)表盤刻度每小格表示V,圖中表針示數(shù)為V。

丙(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為Ω?，F(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087Ω,最安全且簡單的操作方法是。

此電阻箱的電阻調(diào)節(jié)范圍為Ω。

題型2伏安法測電阻滑動(dòng)變阻器的兩種接法考向1伏安法測電阻1.電流表內(nèi)、外接法的比較。內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測=Ux+UA電壓表分流I測=Ix+IV電阻測量值R測=U測I測=Rx+RA測量值大于真實(shí)值R測=U測I測=R測量值小于真實(shí)值適用條件Rx>RRx<R適用于測量大電阻小電阻2.兩種電表接法的選擇。(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。(2)比值比較法。①若RVRx>RxRA(或②若RVRx<RxRA(或(3)試觸法:如圖所示,將電壓表分別接在a、c和b、c兩點(diǎn)間時(shí),若電流表示數(shù)變化較大,說明電壓表分流較大,應(yīng)選用電流表內(nèi)接法;若電壓表示數(shù)變化較大,說明電流表分壓較大,則選用電流表外接法?！镜淅?】(2023·全國甲卷)某同學(xué)用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ,電流表內(nèi)阻約為1.5Ω。實(shí)驗(yàn)中有圖甲和圖乙兩個(gè)電路圖供選擇。甲乙丙(1)實(shí)驗(yàn)中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖丙所示,該同學(xué)選擇的電路圖是圖(填“甲”或“乙”)。

(2)若選擇另一個(gè)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在圖丙上用實(shí)線畫出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)得到的I-U關(guān)系曲線的示意圖?？枷?滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇1.滑動(dòng)變阻器兩種接法的比較。限流接法分壓接法對(duì)比說明兩種接法電路圖(忽略電源內(nèi)阻)串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍RER+R0≤0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍ER+R0≤0≤I≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件2.滑動(dòng)變阻器必須接成分壓電路的幾種情況。(1)要求電壓表能從零開始讀數(shù),或要求電壓(或電流)變化范圍足夠大。(2)當(dāng)待測電阻Rx?R(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí)。(3)若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過電路中電表等元件的允許電流?！镜淅?】(2025·滄州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器等元件,設(shè)計(jì)了如圖甲或如圖乙所示的電路來研究半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí),閉合開關(guān),緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置,記錄相對(duì)應(yīng)的電壓表讀數(shù)U、電流表讀數(shù)I,得到實(shí)驗(yàn)的I-U圖線如圖丙所示,回答下列問題:甲乙丙丁(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選圖(填“甲”或“乙”)電路圖來連接實(shí)物圖,閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于(填“a”或“b”)端。

(2)根據(jù)所選電路圖,用筆畫線代替導(dǎo)線,把圖丁中的實(shí)物圖連接完整。(3)半導(dǎo)體二極管的I-U圖線不是直線,這些電學(xué)元件稱為非線性元件,歐姆定律(填“適用”或“不適用”)于非線性元件,計(jì)算電阻的公式R=UI(填“適用”或“不適用”)于非線性元件,從I-U圖線是一條曲線看出半導(dǎo)體二極管的電阻不是一個(gè)常數(shù),當(dāng)半導(dǎo)體二極管的電流為0.5A時(shí),其功率為W。題型3實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖連線1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選取。選取電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選取電表、滑動(dòng)變阻器、電源等,一般要考慮四方面因素。(1)安全因素:通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流。(2)誤差因素:選用電表應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對(duì)誤差,電壓表、電流表在使用時(shí),其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的13以上;使用歐姆表時(shí)應(yīng)選擇合適的倍率擋,(3)便于操作:選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求,又便于調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),應(yīng)使其大部分電阻線都被用到。(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)際:除以上三個(gè)因素外,還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際,如所用的電源與用電器的匹配問題等。在選取電表時(shí),在保證安全性的前提下,準(zhǔn)確性優(yōu)先,例如當(dāng)遇到某一待測電阻不要求一定達(dá)到某一電壓或電流的情況時(shí),即使電源電動(dòng)勢較大,待測電阻的最大電流或最大電壓也較大,超過了比較小的電表的量程,但用較大量程的電表,讀數(shù)又會(huì)小于13量程,則在滑動(dòng)變阻器控制電壓或電流保證安全的情況下,2.實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)。(1)畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,按照電路原理圖,按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來;然后將需要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。(2)連線時(shí)要將導(dǎo)線接在接線柱上,兩條導(dǎo)線不能交叉。(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱,要使電流從電表的正接線柱流入,從負(fù)接線柱流出?！镜淅?】(2025·朔州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組為描繪小燈泡L的伏安特性曲線,準(zhǔn)備了以下器材:A.小燈泡L:額定電壓3.8V,額定電流0.5AB.電流表A1:量程0.6A,內(nèi)阻r1約為10ΩC.電流表A2:量程100mA,內(nèi)阻為r2=2ΩD.定值電阻R1=10ΩE.定值電阻R2=40ΩF.滑動(dòng)變阻器R3:最大阻值10Ω,最大電流1.5AG.滑動(dòng)變阻器R4:最大阻值100Ω,最大電流1AH.電源E(電動(dòng)勢4.5V,內(nèi)阻約1Ω)I.開關(guān)S,導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用(填“R3”或“R4”);定值電阻應(yīng)選用(填“R1”或“R2”)。

(2)實(shí)驗(yàn)為了得到小燈泡完整的伏安特性曲線,該小組同學(xué)設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路圖后已經(jīng)連好了部分導(dǎo)線,如圖甲,請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖連線補(bǔ)充完整。甲乙(3)多次測量,描繪出I2-(I1-I2)圖像如圖乙所示,其中I1為電流表A1的讀數(shù),I2為電流表A2的讀數(shù)。由圖線可知,燈泡兩端電壓為0.84V和2.52V時(shí)燈泡電阻阻值之比為。

把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P397專題提升練19第3講實(shí)驗(yàn)11:測量金屬絲的電阻率■目標(biāo)要求1.進(jìn)一步掌握伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)方法,能正確連接電路和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。2.掌握測量電阻率的實(shí)驗(yàn)電路、數(shù)據(jù)處理和誤差分析?？键c(diǎn)1實(shí)驗(yàn)基本技能1.實(shí)驗(yàn)原理。由R=ρlS得ρ=RSl,因此只要測出金屬絲的電阻、長度和橫截面積,即可求得2.實(shí)驗(yàn)器材。被測金屬絲、直流電源(4V)、電流表(0~0.6A)、電壓表(0~3V)、滑動(dòng)變阻器(0~50Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干、、毫米刻度尺。

3.實(shí)驗(yàn)步驟。(1)用螺旋測微器在被測金屬線上的三個(gè)不同位置各測一次直徑,求出其平均值d。(2)連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路。(3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量多次,求出其平均值l。(4)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到最(填“左”或“右”)端。

(5)閉合開關(guān),改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,填入記錄表格內(nèi)。(6)將測得的R、l、d值,代入公式ρ=πd2R4.數(shù)據(jù)處理。計(jì)算Rx的兩種方法。方法一:用Rx=UI分別算出各次的數(shù)值,方法二:作U-I圖像,利用斜率求出Rx。5.誤差分析。(1)偶然誤差:金屬導(dǎo)線的直徑和長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來偶然誤差。(2)系統(tǒng)誤差:①采用伏安法測量金屬導(dǎo)線的電阻時(shí),由于采用的是電流表外接法,測量值小于真實(shí)值,使電阻率的測量值偏小。②由于金屬導(dǎo)線通電后會(huì)發(fā)熱升溫,使金屬導(dǎo)線的電阻率變大,造成測量誤差。6.注意事項(xiàng)。(1)為了方便,測量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路之前進(jìn)行,為了準(zhǔn)確測量金屬絲的長度,應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進(jìn)行。(2)本實(shí)驗(yàn)中被測電阻值較小,故采用電流表外接法。(3)實(shí)驗(yàn)中電流不宜太大,通電時(shí)間不宜太長,以免金屬絲溫度升高,導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大?！镜淅?】(2024·山東卷)某學(xué)習(xí)小組對(duì)兩種型號(hào)鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)器材如下:學(xué)生電源(輸出電壓0~16V)滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω,額定電流2A)電壓表V(量程3V,內(nèi)阻未知)電流表A(量程3A,內(nèi)阻未知)待測鉛筆芯R(X型號(hào)、Y型號(hào))游標(biāo)卡尺,螺旋測微器,開關(guān)S,單刀雙擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。甲乙回答以下問題:(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑,某次測量結(jié)果如圖甲所示,該讀數(shù)為mm。

(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路,閉合開關(guān)S后,將滑動(dòng)變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置,將單刀雙擲開關(guān)K分別擲到1、2端,觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯,則測量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到(填“1”或“2”)端。

(3)正確連接電路,得到Y(jié)型號(hào)鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示,求得電阻RY=Ω(保留3位有效數(shù)字);采用同樣方法得到X型號(hào)鉛筆芯的電阻為1.70Ω。

丙(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號(hào)鉛筆芯的長度分別為40.68mm、60.78mm,使用螺旋測微器測得X、Y型號(hào)鉛筆芯直徑近似相等,則X型號(hào)鉛筆芯的電阻率(填“大于”或“小于”)Y型號(hào)鉛筆芯的電阻率。

【典例2】(2023·全國乙卷)一學(xué)生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材:螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0Ω)、滑動(dòng)變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。圖甲是學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。完成下列填空:(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),先將滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大,閉合S。甲乙(2)將K與1端相連,適當(dāng)減小滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻,此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U1,然后將K與2端相連,此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I=,金屬絲的電阻r=。(均用R0、U1、U2表示)

(3)繼續(xù)微調(diào)R,重復(fù)(2)的測量過程,得到多組測量數(shù)據(jù),如下表所示。U1/mV0.570.710.851.141.43U2/mV0.971.211.451.942.43(4)利用上述數(shù)據(jù),得到金屬絲的電阻r=14.2Ω。(5)用米尺測量金屬絲長度L=50.00cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑,某次測量的示數(shù)如圖乙所示,該讀數(shù)為d=mm。多次測量后,得到直徑的平均值恰與d相等。

(6)由以上數(shù)據(jù)可得,待測金屬絲所用材料的電阻率ρ=×10-7Ω·m(保留2位有效數(shù)字)。

考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)的遷移、拓展和創(chuàng)新考向1實(shí)驗(yàn)電路的改變【典例3】甲(2023·廣東卷)某興趣小組設(shè)計(jì)了測量鹽水電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:電源E(電動(dòng)勢恒定,內(nèi)阻可忽略);毫安表mA(量程15mA,內(nèi)阻可忽略);電阻R1(阻值500Ω)、R2(阻值500Ω)、R3(阻值600Ω)和R4(阻值200Ω);開關(guān)S1和S2;裝有耐腐蝕電極板和溫度計(jì)的有機(jī)玻璃樣品池;導(dǎo)線若干。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算。乙(1)電路連接。圖甲為實(shí)驗(yàn)原理圖,在圖乙的實(shí)物圖中,已正確連接了部分電路,只有R4一端的導(dǎo)線還未連接,該導(dǎo)線應(yīng)接到R3的(填“左”或“右”)端接線柱。

(2)鹽水電導(dǎo)率和溫度的測量。①測量并記錄樣品池內(nèi)壁的長寬高,在樣品池中注滿待測鹽水。②閉合開關(guān)S1,開關(guān)S2,毫安表的示數(shù)為10.0mA,記錄此時(shí)毫安表的示數(shù);計(jì)算得到流過樣品池的電流I1為mA。

③開關(guān)S2,毫安表的示數(shù)為15.0mA,記錄此時(shí)毫安表的示數(shù);計(jì)算得到流過樣品池的電流I2為mA。

④斷開開關(guān)S1,測量并記錄鹽水的溫度。(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù),計(jì)算得到樣品池兩電極板間待測鹽水的電阻為Ω,進(jìn)而可求得該溫度時(shí)待測鹽水的電導(dǎo)率。

考向2數(shù)據(jù)處理的改變【典例4】(2023·遼寧卷)導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的噴涂油漆。現(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細(xì)長樣品(固態(tài)),某同學(xué)欲測量其電阻率,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖,實(shí)驗(yàn)步驟如下:圖(a)圖(b)a.測得樣品截面的邊長a=0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動(dòng);c.將丙調(diào)節(jié)至某位置,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數(shù)I=0.40A,讀出相應(yīng)的電壓表示數(shù)U,斷開開關(guān)S;e.改變丙的位置,重復(fù)步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k?；卮鹣铝袉栴}:(1)L是丙到(填“甲”“乙”或“丁”)的距離。

(2)寫出電阻率的表達(dá)式ρ=(用k、a、I表示)。

(3)根據(jù)圖像計(jì)算出該樣品的電阻率ρ=Ω·m(保留2位有效數(shù)字)。

考向3實(shí)驗(yàn)?zāi)康母淖儭镜淅?】(2022·廣東卷)彈性導(dǎo)電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)中部分傳感器敏感元件,某同學(xué)測量彈性導(dǎo)電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)過程如下:(1)裝置安裝和電路連接。如圖甲所示,導(dǎo)電繩的一端固定,另一端作為拉伸端,兩端分別用帶有金屬夾A、B的導(dǎo)線接入如圖乙所示的電路中。甲乙丙(2)導(dǎo)電繩拉伸后的長度L及其電阻Rx的測量。①將導(dǎo)電繩拉伸后,用刻度尺測量并記錄A、B間的距離,即為導(dǎo)電繩拉伸后的長度L。②將滑動(dòng)變阻器R的滑片滑到最右端。斷開開關(guān)S2,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)R,使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置,記錄兩表的示數(shù)U和I1。③閉合S2,電壓表的示數(shù)(填“變大”或“變小”)。調(diào)節(jié)R使電壓表的示數(shù)仍為U,記錄電流表的示數(shù)I2,則此時(shí)導(dǎo)電繩的電阻Rx=(用I1、I2和U表示)。

④斷開S1,增大導(dǎo)電繩拉伸量,測量并記錄A、B間的距離,重復(fù)步驟②和③。(3)該電壓表內(nèi)阻對(duì)導(dǎo)電繩電阻的測量值(填“有”或“無”)影響。

(4)圖丙是根據(jù)部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的Rx-L圖線。將該導(dǎo)電繩兩端固定在某種機(jī)械臂上,當(dāng)機(jī)械臂彎曲后,測得導(dǎo)電繩的電阻Rx為1.33kΩ,則由圖線可讀出導(dǎo)電繩拉伸后的長度為cm,即為機(jī)械臂彎曲后的長度。

把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P399微練36第4講實(shí)驗(yàn)12:測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻■目標(biāo)要求1.理解測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理,能正確連接電路和實(shí)驗(yàn)操作。2.會(huì)用伏安法、伏阻法、安阻法等測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。3.會(huì)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?？键c(diǎn)1伏安法1.實(shí)驗(yàn)原理。閉合電路的歐姆定律,表達(dá)式E=U+Ir,電路圖如圖所示。2.實(shí)驗(yàn)器材。干電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺。3.實(shí)驗(yàn)步驟。(1)電流表用A的量程,電壓表用V的量程,按電路圖連接好電路。

(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最的一端。

(3)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1,U1)。用同樣的方法再測量幾組I、U值,填入表格中。(4)斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材。4.數(shù)據(jù)處理。(1)公式法:利用測得的幾組I、U值,分別代入,組成不同的方程組,計(jì)算出幾個(gè)電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的值,再分別計(jì)算為最后的測量結(jié)果。

(2)圖像法:利用測得的幾組I、U值,繪制電源的U-I圖像,如圖所示。①圖線與縱軸的交點(diǎn)表示。

②圖線與橫軸的交點(diǎn)表示短路電流I短=。

③圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻r=ΔUΔI。5.誤差分析。(1)偶然誤差:主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確。(2)兩種常見電路的系統(tǒng)誤差。①電流表外接法(如圖甲所示)。方法一:圖像法電壓表的分流作用造成誤差,電壓值越大,電壓表分流越多,對(duì)應(yīng)的I真與I測的差值越大,I真-I測=IV=URV。其中U-甲乙結(jié)論:E測E真,r測r真。

方法二:等效電源法如圖甲所示,虛線框內(nèi)為等效電源,E測=RVRV+rE真<E真,r測=RV②電流表內(nèi)接法(如圖丙所示)。方法一:圖像法電流表的分壓作用造成誤差,電流越大,電流表分壓越多,對(duì)應(yīng)的U真與U測的差值越大,U真-U測=UA=IRA,其中U-I圖像如圖丁所示。丙丁結(jié)論:E測E真,r測r真。

方法二:等效電源法如圖丙所示,虛線框內(nèi)為等效電源,E測=E真,r測=r+RA>r真。(3)電路選擇。①電源內(nèi)阻一般較小,選圖甲電路誤差較小。②當(dāng)電流表內(nèi)阻已知時(shí),選圖丙電路,此時(shí)r=|k|-RA,沒有系統(tǒng)誤差。6.注意事項(xiàng)。(1)合理選擇電壓表、電流表量程。測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí),電壓表選3V量程,電流表選0.6A量程,滑動(dòng)變阻器選0~10Ω。(2)應(yīng)使用內(nèi)阻大些的干電池(用舊電池實(shí)驗(yàn)效果較好);在實(shí)驗(yàn)中不要將電流調(diào)得過大,每次讀完電流表和電壓表的讀數(shù)后應(yīng)立即斷開電源,以免干電池在大電流放電時(shí)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻發(fā)生明顯的變化。(3)在作U-I圖像時(shí),要使較多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè),忽略個(gè)別偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn),以減小偶然誤差。(4)干電池內(nèi)阻較小時(shí),電壓的變化范圍較小,坐標(biāo)軸上數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖甲所示的狀況,為此,可使縱坐標(biāo)不從零開始,如圖乙所示,把坐標(biāo)的比例放大,可使結(jié)果的誤差減小些,此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流。另外,計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn),用r=ΔUΔI算出電池的內(nèi)阻。甲乙【典例1】(2023·浙江卷)在“測量干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中。(1)部分連線如圖甲所示,導(dǎo)線a端應(yīng)連接到(填“A”“B”“C”或“D”)接線柱上。正確連接后,某次測量中電壓表指針位置如圖乙所示,其示數(shù)為V。

甲乙(2)測得的7組數(shù)據(jù)已標(biāo)在如圖丙所示U-I坐標(biāo)系上,用作圖法求干電池的電動(dòng)勢E=V和內(nèi)阻r=Ω。(均保留2位小數(shù))

丙【典例2】利用電流表和電壓表測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。(1)應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖中的(填“甲”或“乙”)。

甲乙(2)現(xiàn)有電流表(0~0.6A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動(dòng)變阻器(0~50Ω)D.滑動(dòng)變阻器(0~500Ω)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用。(均填選項(xiàng)字母)

(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖丙的坐標(biāo)紙上,請(qǐng)標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn),并畫出U-I圖線。序號(hào)123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480丙(4)根據(jù)(3)問中所畫圖線可得出干電池的電動(dòng)勢E=V,內(nèi)阻r=Ω(均保留2位小數(shù))。

(5)實(shí)驗(yàn)中,隨著滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會(huì)發(fā)生變化。下圖的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是(填選項(xiàng)字母)。

ABCD考點(diǎn)2伏阻法1.實(shí)驗(yàn)原理。閉合電路的歐姆定律,表達(dá)式E=U+URr,2.實(shí)驗(yàn)器材。電池、電壓表、電阻箱、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺。3.數(shù)據(jù)處理。(1)計(jì)算法:由E=U1+U1R1r,E=U2+U2R2r(2)圖像法:由E=U+URr得:1U=1E+r故1U-1R圖像的斜率k=rE,縱軸截距為4.誤差分析。(1)誤差來源:電壓表有內(nèi)阻,干路電流表達(dá)不準(zhǔn)確,導(dǎo)致電動(dòng)勢測量不準(zhǔn)確。(2)結(jié)論:E測<E真,r測<r真。【典例3】(2025·成都模擬)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們想利用電壓表和電阻箱測量一電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,他們找到了如下的實(shí)驗(yàn)器材:電池組(電動(dòng)勢E約為6.0V,內(nèi)阻r約為1Ω),電壓表V(量程為6V,內(nèi)阻為RV),定值電阻R1(R1=1Ω),電阻箱R(阻值范圍可調(diào)),開關(guān),導(dǎo)線若干。同學(xué)們研究器材,思考討論后確定了如下的實(shí)驗(yàn)方案,請(qǐng)你將該方案補(bǔ)充完整。甲乙(1)為了“準(zhǔn)確”測出電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,已在圖甲所示虛線框中設(shè)計(jì)了部分電路圖,請(qǐng)把該電路圖補(bǔ)充完整。(2)采集電壓表讀數(shù)U和電阻箱的讀數(shù)R,作出了如圖乙所示圖像,已知圖像的斜率為k,縱截距為b,則由物理規(guī)律可知1U-1R圖像中k=、b=。(用題目中所給的字母表示(3)進(jìn)一步研討:圖丙所示為他們測得的某型號(hào)小燈泡的伏安特性曲線,如果把兩個(gè)該型號(hào)的燈泡并聯(lián)后再與R0=3Ω的電阻串聯(lián)接在上述電池組上(若測得電池組的電動(dòng)勢E=6.0V、內(nèi)阻r=1Ω),如圖丁,則每只燈泡消耗的實(shí)際功率為W(保留3位有效數(shù)字)。

丙丁考點(diǎn)3安阻法1.實(shí)驗(yàn)原理。閉合電路的歐姆定律,表達(dá)式E=IR+Ir,電路圖如圖所示。2.實(shí)驗(yàn)器材。電池、電流表、電阻箱、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺。3.數(shù)據(jù)處理。(1)計(jì)算法:由E=I1R1+I1r,E=I2R2+I2r,解方程組求得E和r。(2)圖像法:由E=I(R+r)可得:①1I=1ER+rE,可作1I-R1I-R圖像的斜率k=1E,縱軸截距為②R=E·1I-r,可作R-1I圖像(如圖乙),R-1I圖像的斜率k=E,縱軸截距為甲乙4.誤差分析。(1)誤差來源:電流表有電阻,導(dǎo)致內(nèi)阻測量不準(zhǔn)確。(2)結(jié)論:E測=E真,r測>r真,r測=r真+rA?！镜淅?】一同學(xué)測量某干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。(1)如圖甲所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路。請(qǐng)指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處;。

甲(2)實(shí)驗(yàn)測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I,以及計(jì)算的1IR/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.261I/A6.75.95.34.53.8根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖乙方格紙上作出R-1I關(guān)系圖像。由圖像可計(jì)算出該干電池的電動(dòng)勢為V,內(nèi)阻為Ω。乙(3)為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果,在測出上述數(shù)據(jù)后,該同學(xué)將一只量程為100mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端。調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33A時(shí),電壓表的指針位置如圖丙所示,則該干電池的電動(dòng)勢應(yīng)為V,內(nèi)阻應(yīng)為Ω。

丙

考點(diǎn)4實(shí)驗(yàn)的遷移、拓展和創(chuàng)新【典例5】(2024·黑吉遼卷)某探究小組要測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻?？衫玫钠鞑挠?電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。甲乙(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將電阻絲拉直固定,按照?qǐng)D甲連接電路,金屬夾置于電阻絲的(填“A”或“B”)端。

②閉合開關(guān)S,快速滑動(dòng)金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U,斷開開關(guān)S,記錄金屬夾與B端的距離L。③多次重復(fù)步驟②,根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖丙中圖線Ⅰ。丙④按照?qǐng)D乙將定值電阻接入電路,多次重復(fù)步驟②,再根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖丙中圖線Ⅱ。(2)由圖線得出縱軸截距為b,則待測電池的電動(dòng)勢E=。

(3)由圖線求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為k1、k2,若k2k1=n,則待測電池的內(nèi)阻r=(用n和R0表示把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P401微練37第5講實(shí)驗(yàn)13:用多用電表測量電學(xué)中的物理量■目標(biāo)要求1.了解多用電表的構(gòu)造和工作原理。2.會(huì)用多用電表測量電壓、電流和電阻,會(huì)用多用電表判斷二極管的極性。3.會(huì)用多用電表進(jìn)行簡單的電路故障分析?？键c(diǎn)1實(shí)驗(yàn)基本技能1.認(rèn)識(shí)多用電表。(1)功能:用來測量電流、電壓、電阻等物理量,并且每一種測量項(xiàng)目都有幾個(gè)量程。(2)外部構(gòu)造:如圖所示,上半部分為表盤,表盤上有電流、電壓、等多種量程的刻度;下半部分為選擇開關(guān),它的四周刻有各種測量項(xiàng)目和量程。多用電表的面板上還有歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕、指針定位螺絲、表筆的正負(fù)插孔(表筆插入“+”插孔,表筆插入“-”插孔)。

(3)內(nèi)部電路原理圖。2.用多用電表測量小燈泡的電壓和電流。甲乙(1)按如圖甲所示的電路圖連好電路,將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋,測量小燈泡兩端的電壓。(2)按如圖乙所示的電路圖連好電路,將選擇開關(guān)置于直流電流擋,測量通過小燈泡的電流。3.用多用電表測量電阻。(1)歐姆表原理(多用電表的歐姆擋原理)。①原理電路:如圖所示,歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R串聯(lián)而成,外接紅、黑表筆。全電路的總電阻R總=Rg+R+r+Rx(如圖丙所示)。甲乙丙②工作原理:閉合電路歐姆定律,I=ER③刻度的標(biāo)定:紅、黑表筆短接(被測電阻Rx=0)時(shí),調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R,使I=Ig,電流表的指針達(dá)到滿偏(也叫歐姆調(diào)零),此處標(biāo)為(如圖甲所示);當(dāng)I=0時(shí),Rx→∞,在I=0處標(biāo)為(如圖乙所示);當(dāng)I=Ig2時(shí),Rx==RΩ,此電阻值等于歐姆表的內(nèi)阻值,也叫中值電阻(如圖丙所示)(2)測量電阻。①根據(jù)被測電阻的估計(jì)阻值,選擇合適的擋位,把兩表筆短接,觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度,若不指在歐姆表的“0”刻度,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指在歐姆表的“0”刻度處。②將被測電阻接在兩表筆之間,待指針穩(wěn)定后讀數(shù)。③讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值,用讀數(shù)乘以所選擋位倍率,即得到測量結(jié)果。④測量完畢,將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。4.用多用電表測二極管的正、反向電阻。將多用電表歐姆擋調(diào)零后,若多用電表指針偏角很大,則黑表筆接觸的是二極管的正極,紅表筆接觸的是二極管的負(fù)極;若多用電表指針偏角很小,則黑表筆接觸的是二極管的負(fù)極,紅表筆接觸的是二極管的正極。5.注意事項(xiàng)。(1)使用前要機(jī)械調(diào)零。(2)兩表筆在使用時(shí),要保證電流總是“紅表筆流入,黑表筆流出”。(3)測量電阻時(shí):①指針指在中值附近誤差較小,否則換擋。②每換一擋必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。③讀出示數(shù)要乘以倍率。(4)使用完畢,選擇開關(guān)應(yīng)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋,長期不用應(yīng)取出電池?？枷?多用電表的使用和讀數(shù)【典例1】在練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中。(1)某同學(xué)連接的電路如圖所示。①若旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān),使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電流擋,此時(shí)測得的是通過的電流。(填圖中元件代號(hào),下同)

②若斷開電路中的開關(guān),旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋,此時(shí)測得的是的電阻。

③若旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān),使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電壓擋,閉合開關(guān),并將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端,此時(shí)測得的是兩端的電壓。

(2)(多選)在使用多用電表的歐姆擋測量電阻時(shí),下列說法正確的是(填選項(xiàng)字母)。

A.雙手捏住兩表筆金屬桿,測量值將偏小B.測量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏離中央刻度過大,則必須減小倍率,重新調(diào)零后再進(jìn)行測量C.選擇“×100”倍率測量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間,則測量值等于2500ΩD.歐姆表內(nèi)的電池使用時(shí)間太長,雖然完成調(diào)零,但測量值將略偏大考向2歐姆表(多用電表歐姆擋)的原理【典例2】(2022·湖南卷)小夢同學(xué)自制了一個(gè)兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,R0為調(diào)零電阻(最大阻值為R0m),Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs+R0m<Rm<Rn),電流計(jì)G的內(nèi)阻為RG(Rs?RG)。用此歐姆表測量一待測電阻的阻值,回答下列問題:(1)短接①②,將單刀雙擲開關(guān)S與m接通,電流計(jì)G示數(shù)為Im;保持電阻R0滑片位置不變,將單刀雙擲開關(guān)S與n接通,電流計(jì)G示數(shù)變?yōu)镮n,則Im(填“大于”或“小于”)In。

(2)將單刀雙擲開關(guān)S與n接通,此時(shí)歐姆表的擋位為(填“×1”或“×10”)。

(3)若從“×1”擋位換成“×10”擋位,調(diào)整歐姆零點(diǎn)(歐姆零點(diǎn)在電流計(jì)G滿偏刻度處)時(shí),調(diào)零電阻R0的滑片應(yīng)該(填“向上”或“向下”)調(diào)節(jié)。

(4)在“×10”擋位調(diào)整歐姆零點(diǎn)后,在①②間接入阻值為100Ω的定值電阻R1,穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的23;取走R1,在①②間接入待測電阻Rx,穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的13,則Rx=Ω考向3用多用電表測量二極管【典例3】二極管的導(dǎo)電特性表現(xiàn)為單向?qū)щ娦?當(dāng)給二極管加上正向電壓時(shí),二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),正向電阻較小,當(dāng)給二極管加上反向電壓時(shí),二極管處于截止?fàn)顟B(tài),反向電阻很大,現(xiàn)有一只二極管,表面字跡模糊,某同學(xué)想用多用電表判斷其正負(fù)極,選用歐姆“×10”擋,電路連接如圖甲,指針的位置如圖乙所示。甲乙丙(1)二極管的正向電阻為。

(2)(填“a”或“b”)端為二極管正極。

(3)多用電表“×100”擋的內(nèi)電阻約為。

(4)一只二極管的伏安特性曲線如圖丙所示,現(xiàn)將其接在電動(dòng)勢為2V,內(nèi)阻約為4Ω的直流電源上,給二極管加上正向電壓,此時(shí)二極管消耗的電功率約為W。

考點(diǎn)2用多用電表檢測電路故障電流擋檢測將多用電表調(diào)至電流擋,串聯(lián)在電路中,若示數(shù)為零,說明多用電表串聯(lián)的部分電路斷路電壓擋檢測將多用電表調(diào)至電壓擋,與被檢測電路并聯(lián)。①若示數(shù)為零,可能是與被測電路串聯(lián)的部分?jǐn)嗦?也可能是被測電路部分短路,不能準(zhǔn)確確定;②若示數(shù)等于電動(dòng)勢,說明該部分電路中有斷路處,進(jìn)一步縮小并聯(lián)范圍可以找出斷路位置歐姆擋檢測將多用電表調(diào)至歐姆擋,將各元件與電源斷開,然后接到紅、黑表筆間:①若電阻無窮大,說明此元件斷路;②若電阻為零,說明此元件短路【典例4】在如圖甲所示的電路中,四節(jié)干電池串聯(lián),小燈泡A、B的規(guī)格均為“3.8V0.3A”,合上開關(guān)S后,無論怎樣移動(dòng)滑片,A、B燈都不亮。甲乙(1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障:①選擇開關(guān)置于下列量程的擋較為合適(填選項(xiàng)字母)。

A.2.5V B.10VC.50V D.250V②測得c、d間電壓約為5.8V,e、f間電壓為0,則故障是(填選項(xiàng)字母)。

A.A燈燈絲斷開 B.B燈燈絲斷開C.d、e間連線斷開 D.B燈短路(2)接著用歐姆表的“×1”擋測電阻,歐姆表經(jīng)過“歐姆調(diào)零”。①測試前,一定要將電路中的開關(guān)S斷開。②測c、d間和e、f間電阻時(shí),某次測量結(jié)果如圖乙所示,讀數(shù)為Ω,此時(shí)測量的是間電阻,根據(jù)小燈泡的規(guī)格計(jì)算出的電阻為Ω,它不等于測量值,原因是

。

把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P403微練38專題提升二十測量電阻的其他幾種方法題型1等效替代法測電阻測量某電阻(或電表的內(nèi)阻)時(shí),用電阻箱替換待測電阻,若二者對(duì)電路所起的作用相同,則電阻箱與待測電阻是等效的,電阻箱的讀數(shù)即為待測電阻的阻值。其原理電路有兩種,一種是電流等效(如圖甲所示);另一種電壓等效(如圖乙所示)。操作步驟如下:將單刀雙擲開關(guān)S2接1,滑動(dòng)變阻器R調(diào)到最大值,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,讀出電流表(或電壓表)示數(shù);然后將S2接2,將電阻箱接入電路中,調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值,使電流表(或電壓表)的讀數(shù)仍然為原來的值,則電阻箱的讀數(shù)等于待測電阻的阻值。甲乙【典例1】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示電路,用兩種方法測量光敏電阻的阻值,并研究光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的變化規(guī)律,實(shí)驗(yàn)中用到的電流表、電壓表量程合適,滑動(dòng)變阻器、電阻箱阻值范圍足夠大,實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:方法一:(1)調(diào)整光控室的光照強(qiáng)度為某一定值,將單刀雙擲開關(guān)S2扳到1,電阻箱的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān)S1之前,將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到(填“a”或“b”)端。

(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電流表的指針大角度偏轉(zhuǎn)到某個(gè)示數(shù)I0;將單刀雙擲開關(guān)S2扳到2,保持滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表的示數(shù)仍為I0,記錄此時(shí)電阻箱的示數(shù)R0,則在該光照強(qiáng)度下,光敏電阻的阻值為(用題中所給物理量符號(hào)表示)。

方法二:將開關(guān)S2扳到1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置,記錄此時(shí)的電壓表和電流表的示數(shù)分別為U、I,則此時(shí)光敏電阻阻值的測量值為,該測量值與真實(shí)值相比(填“偏大”或“偏小”),若已知電流表的內(nèi)電阻為RA,則光敏電阻阻值的真實(shí)值為(用題中所給物理量符號(hào)表示)。

通過兩種方法測量不同光照強(qiáng)度下光敏電阻的阻值,即可進(jìn)一步得到光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度變化的規(guī)律?！镜淅?】(2025·吉林模擬)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路探究了熱敏電阻R3的特性。實(shí)驗(yàn)時(shí):甲(1)該同學(xué)將開關(guān)S1閉合,單刀雙擲開關(guān)S2扳到1,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,讀出電壓表的示數(shù)U;保持滑片的位置不變,將單刀雙擲開關(guān)S2扳到2,調(diào)節(jié)電阻箱R2,使電壓表的示數(shù)仍為U,電阻箱的示數(shù)如圖乙所示,則熱敏電阻R3的阻值為Ω。

乙(2)該同學(xué)通過查閱資料了解到,該規(guī)格熱敏電阻的阻值隨溫度的變化規(guī)律為RT=144000t+200(Ω),其中t為環(huán)境的攝氏溫度,則第(1)問中,熱敏電阻R3所處環(huán)境的溫度為℃(保留1位小數(shù))。(3)該同學(xué)了解熱敏電阻的特性后,設(shè)計(jì)了如圖丙所示的報(bào)警電路:電源電動(dòng)勢為30V、內(nèi)阻可忽略,電阻箱Rx的最大阻值為5kΩ,電路中的電流達(dá)到4mA,報(bào)警裝置開啟;當(dāng)電阻箱Rx的阻值調(diào)為0,環(huán)境溫度達(dá)到80℃時(shí)電路中的電流為6mA,則保護(hù)電阻R0的阻值為Ω;若要報(bào)警裝置在環(huán)境溫度為50℃時(shí)開啟,電阻箱Rx的阻值應(yīng)該設(shè)為Ω。

丙

題型2差值法測電阻差值法測電阻有兩種方案:一種是電壓表差值法(即伏伏法),另一種是電流表差值法(即安安法)。兩種測量方案的原理如下:(1)電壓表差值法(伏伏法)。如圖所示,其測量方法源于伏安法測電阻的思路,分兩種情況說明。①若電壓表V1內(nèi)阻RV1已知,測量R0的阻值。R0兩端的電壓U0=U2-U1,通過R0的電流等于電壓表V1中電流I0=IV1=U1RV1,則R0=U②若定值電阻R0已知,測量電壓表V1的內(nèi)阻RV1,RV1兩端的電壓為U1,流過電壓表V1的電流等于R0的電流IV1=I0=U2-U1R0,則R(2)電流表差值法(安安法)。如圖所示,其測量方法同樣源于伏安法測電阻的思路,也分兩種情況說明。①若電流表A1內(nèi)阻RA1已知,測量R0的阻值。R0的電流I0=I2-I1,R0兩端的電壓等于電流表A1的電壓U0=UA1=I1RA1,則R0=I1I2②若定值電阻R0已知,測量電流表A1的內(nèi)阻RA1。流過電流表的電流為I1,加在電流表A1兩端的電壓等于R0兩端的電壓UA1=U0=I2-I1R0,則RA1=【典例3】(2025·西安模擬)彭同學(xué)想要精確測量一量程為2mA的表頭G的內(nèi)阻。(1)該同學(xué)先用多用電表粗測表頭G的內(nèi)阻,正確操作時(shí),應(yīng)該使多用電表的紅表筆接表頭G的(填“正”或“負(fù)”)接線柱,黑表筆接另一個(gè)接線柱。

(2)該同學(xué)用多用電表測得表頭G的內(nèi)阻為130Ω,為了更精確地測量表頭G的內(nèi)阻,其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,可供選擇的器材有電流表A1(量程為0~6mA,內(nèi)阻約為200Ω),電流表A2(量程為0~0.6A,內(nèi)阻約為0.1Ω),定值電阻R1(阻值為10Ω)和定值電阻R2(阻值為60Ω。則電流表A應(yīng)選(填“A1”或“A2”),定值電阻Rx應(yīng)選(填“R1”或“R2”)。

(3)正確選擇器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測得表頭G的示數(shù)為I1,電流表A的示數(shù)為I2,則表頭G的內(nèi)阻Rg=(用I1、I2以及R1或R2表示)。

【典例4】(2024·新課標(biāo)卷)學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻RV?？蛇x用的器材有:多用電表,電源E(電動(dòng)勢5V),電壓表V1(量程5V,內(nèi)阻約3kΩ),定值電阻R0(阻值為800Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5kΩ),開關(guān)S,導(dǎo)線若干。完成下列填空:(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)(把下列實(shí)驗(yàn)步驟前的字母按正確操作順序排列)。

A.將紅、黑表筆短接B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆C.將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋“×10”位置再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的(填“正極、負(fù)極”或“負(fù)極、正極”)相連,歐姆表的指針位置如圖甲中虛線Ⅰ所示。為了減小測量誤差,應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋(填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新調(diào)節(jié)后,測量得到指針位置如圖甲中實(shí)線Ⅱ所示,則粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為kΩ(保留1位小數(shù))。

甲(2)為了提高測量精度,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路,其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(填“R1”

乙或“R2”),閉合開關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于(填“a”或“b”)端。

(3)閉合開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器滑片滑到某一位置時(shí),電壓表V1、待測電壓表的示數(shù)分別為U1、U,則待測電壓表內(nèi)阻RV=(用U1、U和R0表示)。

(4)測量得到U1=4.20V,U=2.78V,則待測電壓表內(nèi)阻RV=kΩ(保留3位有效數(shù)字)。

題型3半偏法測電阻1.電流表半偏法(電路圖如圖甲所示)。甲(1)實(shí)驗(yàn)步驟。①先斷開S2,再閉合S1,將R1由最大阻值逐漸調(diào)小,使電流表讀數(shù)等于其量程Im。②保持R1不變,閉合S2,將電阻箱R2由最大阻值逐漸調(diào)小,當(dāng)電流表讀數(shù)等于12Im時(shí)記錄下R2的值,則RA=R2(2)實(shí)驗(yàn)原理。當(dāng)閉合S2時(shí),因?yàn)镽1?RA,故總電流變化極小,認(rèn)為不變?nèi)詾镮m,電流表讀數(shù)為Im2,則R2中電流為Im2,所以RA(3)誤差分析。①測量值偏小:RA測=R2<RA真。②原因分析:當(dāng)閉合S2時(shí),總電阻減小,實(shí)際總電流增大,大于原電流表的滿偏電流,而此時(shí)電流表半偏,所以流經(jīng)R2的電流比電流表所在支路的電流大,R2的電阻比電流表的內(nèi)阻小,而我們把R2的讀數(shù)當(dāng)成電流表的內(nèi)阻,故測得的電流表的內(nèi)阻偏小。③減小誤差的方法:選電動(dòng)勢較大的電源E,選阻值非常大的滑動(dòng)變阻器R1,滿足R1?RA。2.電壓表半偏法(電路圖如圖乙所示)。乙(1)實(shí)驗(yàn)步驟。①將R2的阻值調(diào)為零,閉合S,調(diào)節(jié)R1的滑動(dòng)觸頭,使電壓表讀數(shù)等于其量程Um。②保持R1的滑動(dòng)觸頭不動(dòng),調(diào)節(jié)R2,當(dāng)電壓表讀數(shù)等于12Um時(shí)記錄下R2的值,則RV=R2(2)實(shí)驗(yàn)原理。RV?R1,R2接入電路時(shí)可認(rèn)為電壓表和R2兩端的總電壓不變,仍為Um,當(dāng)電壓表示數(shù)調(diào)為Um2時(shí),R2兩端電壓也為Um2,則二者電阻相等,即RV(3)誤差分析。①測量值偏大:RV測=R2>RV真。②原因分析:當(dāng)R2的阻值由零逐漸增大時(shí),R2與電壓表兩端的總電壓也將逐漸增大,因此電壓表讀數(shù)等于12Um時(shí),R2兩端的實(shí)際電壓將大于12Um,使R2>RV,從而造成R③減小誤差的方法:選電動(dòng)勢較大的電源E,選阻值較小的滑動(dòng)變阻器R1,滿足R1?RV?！镜淅?】(2025·邵陽模擬)用半偏法測量電流表G的內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路,器材如下:A.待測電流表G(量程2mA)B.電源:電動(dòng)勢E=3VC.電源:電動(dòng)勢E=15VD.電阻箱:0~999.99ΩE.滑動(dòng)變阻器:0~10kΩF.滑動(dòng)變阻器:0~500ΩG.開關(guān)兩個(gè),導(dǎo)線若干(1)連接電路時(shí),圖甲中的電源應(yīng)選擇(填“B”或“C”),滑動(dòng)變阻器R1應(yīng)選擇(填“E”或“F”)。

甲乙(2)用筆畫線代替導(dǎo)線,按圖甲電路在圖乙中把實(shí)物圖連接完整。(3)操作步驟如下:①斷開S1、S2,將R1調(diào)到最大,連接好電路;②閉合S1,調(diào)節(jié)R1,使電流表G滿偏;③保持R1的滑片不動(dòng),再閉合S2,調(diào)節(jié)R2,使電流表G的示數(shù)為1mA,此時(shí),電阻箱示數(shù)如圖丙,由此可得出電流表G的內(nèi)阻rg=Ω;測量結(jié)果和真實(shí)值相比(填“偏大”或“偏小”)。

丙題型4電橋法測電阻1.操作:如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電阻箱R3,使靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為0。2.原理:當(dāng)IG=0時(shí),有UAB=0,則UR1=UR3,UR2=URx;電路可以等效為如圖乙所示。甲乙根據(jù)歐姆定律有UR1R1=UR2R2,UR1R3=UR2Rx,由以上兩式解得R1Rx=R2R【典例6】某興趣小組想要較精確地測量靈敏電流計(jì)G1的內(nèi)阻Rg,實(shí)驗(yàn)室中可供利用的器材有:待測靈敏電流計(jì)G1(量程0~1mA,內(nèi)阻約300Ω)靈敏電流計(jì)G2(量程0~2mA,內(nèi)阻約200Ω)定值電阻R1(阻值為400Ω)定值電阻R2(阻值為600Ω)電阻箱R(0~999.9Ω)滑動(dòng)變阻器(最大阻值1000Ω)直流電源(電動(dòng)勢為1.5V)開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。連接好電路,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),先將滑動(dòng)變阻器和電阻箱的阻值調(diào)至接近最大值,閉合開關(guān)。減小電阻箱的阻值時(shí),觀察到靈敏電流計(jì)G2的示數(shù)也減小,則此時(shí)b點(diǎn)電勢比a點(diǎn)電勢(填“高”或“低”)。

(2)繼續(xù)減小電阻箱的阻值,當(dāng)G2的示數(shù)為0時(shí),電阻箱的示數(shù)為450.9Ω,G1的示數(shù)為0.80mA,則G1的內(nèi)阻Rg=Ω。

(3)該電源的內(nèi)阻對(duì)G1的內(nèi)阻Rg的測量結(jié)果(填“有”或“沒有”)影響。

把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P405專題提升練20

關(guān)|鍵|能|力電學(xué)實(shí)驗(yàn)題命題率最高的是電阻的測量和電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量,這些實(shí)驗(yàn)中儀器、儀表的選擇常常是解題的難點(diǎn),儀器和儀表的選擇是整個(gè)實(shí)驗(yàn)題解題的突破口,也是展開后續(xù)分析的關(guān)鍵。選擇儀器和儀表有兩種切入方式:一種是從電源切入;另一種是從被測元件切入?？枷?從電源切入若試題可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材中只有一個(gè)電源,電源就成為解題的突破口,電壓表和電流表的量程就依據(jù)電源的電動(dòng)勢進(jìn)行選擇,有時(shí)滑動(dòng)變阻器、電阻箱、定值電阻等有額定電流或允許通過的最大電流,也要依據(jù)電源的電動(dòng)勢選擇。【典例1】(2025·合肥模擬)隨著居民生活水平的提高,純凈水已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶。某