第17講　電學(xué)實(shí)驗(yàn)命題規(guī)律　1.命題角度：(1)電阻的測(cè)量；(2)導(dǎo)體電阻率的測(cè)量；(3)用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量；(4)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；(5)利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置.2.常用方法：伏安法、內(nèi)接法、外接法、替代法、半偏法、電橋法、公式法、圖像法．考點(diǎn)一　以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)伏安法測(cè)電阻R測(cè)＝＝Rx＋RA>Rx，適合測(cè)量大電阻R測(cè)＝＝<Rx，適合測(cè)量小電阻導(dǎo)體電阻率的測(cè)量1.測(cè)電阻Rx＝2.測(cè)電阻率ρ，Rx＝ρ，而S＝，Rx＝，聯(lián)立得ρ＝ 例1　(2022·湖北省新高考聯(lián)考協(xié)作體高三期末)音箱線用于連接功放與音箱，用單晶銅作音箱線，音響的音質(zhì)會(huì)更清晰，因?yàn)閱尉с~電阻率比普通銅低，下面是測(cè)量單晶銅電阻率的實(shí)驗(yàn)方案．(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量一單晶銅絲的直徑，示數(shù)如圖(a)所示，可讀得單晶銅絲的直徑為________ mm；(2)圖(b)為實(shí)驗(yàn)電路，為了保證兩個(gè)電表的示數(shù)從零開始變化，請(qǐng)畫線將滑動(dòng)變阻器正確接入電路；(3)電路接好后，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器觸頭從左移到右，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化很大，電流表示數(shù)總為零，這可能是線夾P處發(fā)生______(選填“短路”或“斷路”)；(4)線夾P的問(wèn)題解決后，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器觸頭移到合適位置不動(dòng)，再把線夾P從a向b移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)很小且變化不大，這時(shí)應(yīng)該把連接電壓表負(fù)接線柱的導(dǎo)線改接在________，再重新把線夾P從a向b移動(dòng)，讀出多組電壓表和電流表示數(shù)，計(jì)算電阻，把多組電阻值與接入電路長(zhǎng)度值畫成如圖(c)的R－x關(guān)系圖線，根據(jù)圖線可知R0＝______ Ω，單晶銅的電阻率為________ Ω·m(π取3，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．考點(diǎn)二　以閉合電路歐姆定律為核心的實(shí)驗(yàn)用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量1.原理：閉合電路歐姆定律，I＝(其中R內(nèi)＝Rg＋R＋r，I與Rx成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系)2.中值電阻R中＝Rg＋R＋r3.紅、黑表筆短接，歐姆調(diào)零，Ig＝4.電流方向：“紅進(jìn)黑出”測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻伏安法1.原理：U＝E－Ir2.誤差來(lái)源：電壓表的分流3.誤差分析：E測(cè)<E真，r測(cè)<r真　(r測(cè)＝)伏安法1.原理：U＝E－Ir2.誤差來(lái)源：電流表的分壓3.誤差分析：E測(cè)＝E真，r測(cè)>r真　(r測(cè)＝r＋RA)伏阻法1.原理：E＝U＋r2.關(guān)系式：＝·＋3.誤差分析：E測(cè)<E真，r測(cè)<r真　(r測(cè)＝)安阻法1.原理：E＝IR＋Ir2.關(guān)系式：＝·R＋或R＝E·－r3.誤差分析：E測(cè)＝E真，r測(cè)>r真　(r測(cè)＝r＋RA) 例2　(2022·廣東肇慶市二模)某同學(xué)用以下器材組裝一簡(jiǎn)易歐姆表．毫安表A(量程0～50 mA)電阻箱R(阻值0～999.9 Ω)學(xué)生電源(輸出電壓0～16 V)紅、黑表筆各一只導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)用導(dǎo)線將毫安表A、電阻箱R、學(xué)生電源串聯(lián)起來(lái)，兩只表筆一只接毫安表的負(fù)極，一只接學(xué)生電源負(fù)極，為使電流從黑色表筆流出，和毫安表相連的表筆應(yīng)為________(選填“紅”或“黑”)表筆；(2)將學(xué)生電源的電壓調(diào)至2 V，電阻箱調(diào)到100.0 Ω，將兩表筆短接，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向右偏轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，當(dāng)阻值為35.0 Ω時(shí)，發(fā)現(xiàn)毫安表恰好滿偏，此時(shí)電路中的總電阻為________ Ω；(結(jié)果保留一位小數(shù))(3)斷開兩表筆，他在毫安表0刻度處標(biāo)記“∞”，“50 mA”刻度處標(biāo)記“0”，并在其他刻度處標(biāo)上正確阻值成為一個(gè)簡(jiǎn)易歐姆表，則25 mA處應(yīng)標(biāo)記________ Ω；(結(jié)果保留一位小數(shù))(4)將學(xué)生電源的電壓調(diào)至6 V，將兩表筆短接，調(diào)節(jié)電阻箱直到毫安表滿偏，此時(shí)該歐姆表的倍率為________(選填“×2”“×3”或“×10”)，將一未知電阻接入兩表筆之間，發(fā)現(xiàn)毫安表指在25 mA處，該電阻的阻值為________ Ω(結(jié)果保留一位小數(shù))．例3　(2022·山東濟(jì)南市一模)某實(shí)驗(yàn)小組利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)器材如下：干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻約為0.5 Ω)；電壓表V(量程為0～3 V，內(nèi)阻約為3 kΩ)；電流表A(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω)；滑動(dòng)變阻器(最大阻值為20 Ω)；開關(guān)、導(dǎo)線若干．(1)實(shí)驗(yàn)電路圖選擇______(選填“甲”或“乙”)．(2)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的器材連成實(shí)驗(yàn)電路．(3)完成實(shí)驗(yàn)后，某同學(xué)利用圖像分析由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差．在下列選項(xiàng)中，實(shí)線是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖得到的U－I圖像；虛線是該電源真實(shí)的路端電壓U隨真實(shí)的干路電流I變化的U－I圖像．本次實(shí)驗(yàn)分析誤差的U－I圖像是________．(4)為減小電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差，在電表量程不變的情況下，可以采取的措施是________．A．換用內(nèi)阻更小的電流表B．換用內(nèi)阻更大的電流表C．換用內(nèi)阻更小的電壓表D．換用內(nèi)阻更大的電壓表例4　(2022·黑龍江省哈師大附中高三期末)某探究小組采用如圖甲所示的電路測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)量程為0～3 V的電壓表出現(xiàn)故障不能正常使用，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有一個(gè)量程為0～500 μA、內(nèi)阻Rg＝200 Ω的靈敏電流計(jì)和一個(gè)電阻箱R(0～9 999 Ω)．(1)為了把靈敏電流計(jì)改裝成量程為0～3 V的電壓表繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，電阻箱R應(yīng)調(diào)至______ Ω.(2)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖乙的實(shí)物電路連接．(3)探究小組中一個(gè)同學(xué)用靈敏電流計(jì)和電阻箱設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路，同樣測(cè)出了干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．①多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄靈敏電流計(jì)的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別用E和r表示，則和R的關(guān)系式為________________．②然后以為縱坐標(biāo)，以R為橫坐標(biāo)，作出了－R圖線為一直線，如圖丁所示，測(cè)得直線在縱軸上的截距b＝144，直線的斜率k＝，則該干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω.考點(diǎn)三　創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)1．測(cè)量電阻創(chuàng)新方案對(duì)比安安法如果已知的內(nèi)阻R1，則可測(cè)得的內(nèi)阻R2＝串聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可測(cè)得的內(nèi)阻R2＝伏伏法兩電表的滿偏電流接近時(shí)，若已知的內(nèi)阻R1，則可測(cè)出的內(nèi)阻R2＝R1并聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可得的內(nèi)阻R2＝替代法單刀雙擲開關(guān)分別與1、2相接，調(diào)節(jié)電阻箱R1，保證電流表兩次讀數(shù)相等，則R1的讀數(shù)即等于待測(cè)電阻的阻值半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1使G表滿偏；再閉合S2，只調(diào)節(jié)R2，使G表半偏(R1?R2)，則R2＝R測(cè)，R測(cè)<R真測(cè)量電壓表內(nèi)阻使R2＝0，閉合S，調(diào)節(jié)R1使V表滿偏；只調(diào)節(jié)R2使V表半偏(RV?R1)，則R2＝R測(cè)，R測(cè)>R真電橋法調(diào)節(jié)電阻箱R3，當(dāng)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等時(shí)，R1和R3兩端的電壓相等，設(shè)為U1，同時(shí)R2和Rx兩端的電壓也相等，設(shè)為U2，根據(jù)歐姆定律有：＝，＝.由以上兩式解得：R1·Rx＝R2·R3，這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件可求出被測(cè)電阻Rx的阻值 2．傳感器的應(yīng)用　　　　　　　　例5　(2022·江蘇連云港市高三期末)某同學(xué)用如圖甲所示的電路測(cè)量未知電阻Rx的阻值．已知電源電動(dòng)勢(shì)約為4.5 V，內(nèi)阻約為1.5 Ω，電壓表滿偏電壓為3 V，定值電阻R0＝3.5 Ω，電阻箱R最大阻值為99.9 Ω.電阻R/Ω1.02.04.06.08.010.0電壓U/V0.751.282.002.452.763.00 (1)將S2接1，閉合開關(guān)S1前，該同學(xué)首先將電阻箱的阻值調(diào)到最大，這樣操作是________(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)的；(2)多次改變電阻箱R的阻值，得到對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)U如表格所示，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖乙中作出U－R關(guān)系圖像；(3)斷開S1，將S2接2，再閉合S1，電壓表示數(shù)為1.60 V，利用(2)中測(cè)繪的U－R圖像可得Rx＝________ Ω，考慮到電壓表為非理想電表，則Rx測(cè)量值________真實(shí)值(選填“大于”“小于”或“等于”)．例6　(2022·山東卷·14)某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量電阻阻值的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)器材：干電池E(電動(dòng)勢(shì)1.5 V，內(nèi)阻未知)；電流表A1(量程10 mA，內(nèi)阻為90 Ω)；電流表A2(量程30 mA，內(nèi)阻為30 Ω)；定值電阻R0(阻值為150 Ω)；滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為100 Ω)；待測(cè)電阻Rx；開關(guān)S，導(dǎo)線若干．測(cè)量電路如圖所示．(1)斷開開關(guān)，連接電路，將滑動(dòng)變阻器R的滑片調(diào)到阻值最大一端．將定值電阻R0接入電路；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片位置．使電流表指針指在滿刻度的處．該同學(xué)選用的電流表為________(選填“A1”或“A2”)；若不考慮電池內(nèi)阻．此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值應(yīng)為________ Ω.(2)斷開開關(guān)，保持滑片的位置不變．用Rx替換R0，閉合開關(guān)后，電流表指針指在滿刻度的處，則Rx的測(cè)量值為________ Ω.(3)本實(shí)驗(yàn)中未考慮電池內(nèi)阻，對(duì)Rx的測(cè)量值________(選填“有”或“無(wú)”)影響．1．(2022·甘肅張掖市高三期末)已知電流計(jì)G的量程約為幾毫安，內(nèi)阻很小，現(xiàn)要將其量程擴(kuò)大為原來(lái)的3倍，某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的電路圖， 實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：A．電源(E1＝3 V)B．電源(E2＝15 V)C．滑動(dòng)變阻器R1(阻值為0～1 kΩ)D．滑動(dòng)變阻器R2(阻值為0～15 kΩ)E．電阻箱F．開關(guān)、導(dǎo)線．(1)電源應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________．(均填器材前所對(duì)應(yīng)的字母)(2)改裝步驟如下，請(qǐng)將步驟補(bǔ)充完整：①按電路圖連接各器材，把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最________(選填“左”或“右”)端；②將開關(guān)S2斷開，S1閉合；③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流計(jì)G滿偏；④保持________不變，再閉合開關(guān)S2，把電阻箱調(diào)到適當(dāng)值，使電流計(jì)________；⑤不再改變電阻箱的阻值，保持電流計(jì)G和電阻箱并聯(lián)，撤去其他電路，即可將電流計(jì)G的量程擴(kuò)大為原來(lái)的3倍．2．(2022·福建龍巖市三模)為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制，光敏電阻是阻值R隨光的照度I的變化而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)，照度越大，照度單位為lx)．(1)某光敏電阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D甲的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并判斷光敏電阻的阻值R與照度I是否成反比關(guān)系．答________(填“是”或“否”)．照度I/lx0.20.40.60.81.01.2阻值R/kΩ5.83.72.72.32.01.8 (2)圖乙為街道路燈自動(dòng)控制電路，利用直流電源E為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電．為達(dá)到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應(yīng)接在________(填“AB”或“CD”)之間．(3)已知線圈的電阻為140 Ω，直流電源E的電動(dòng)勢(shì)E＝36 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)．當(dāng)線圈中的電流大于10 mA時(shí)，繼電器的銜鐵將被吸合，滑動(dòng)變阻器R′的阻值應(yīng)調(diào)為________ Ω，才能使天色漸暗、照度低于1.0 lx時(shí)點(diǎn)亮路燈．(4)使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，路燈在天色更亮?xí)r就已點(diǎn)亮了，為了使路燈能按設(shè)計(jì)要求點(diǎn)亮和熄滅，變阻器R′的阻值應(yīng)適當(dāng)調(diào)________(選填“大”或“小”)些．

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