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专题七实验技能与创新高考题型1电表改装与读数、多用电表原理与使用高考题型2电阻的测量高考题型3描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线高考题型4测定金属(液体)的电阻率栏目索引第2讲电学实验与创新高考题型5测定电源的电动势和内阻高考题型6电学创新实验高考题型1电表改装与读数、多用电表原理与使用解题方略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13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R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝ERg＋R0＋r，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝ERg＋R0＋r＋Rx，电阻Rx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”挡或交流电压的最高挡．例1(2015·新课标全国Ⅰ·23)图1(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．图1(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻．若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA.由题给条件和数据，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω.解析定值电阻和毫安表表头是并联关系，电压相等，电流和电阻成反比．若使用a和b两个接线柱，量程为3mA，则通过R1、R2的电流为2mA，则通过毫安表表头和R1、R2的电流比为1∶2，所以电阻比为2∶1，可得R1＋R2＝12Rg＝50Ω；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA，通过R1的电流为9mA，电流比为1∶9，可得电阻比Rg＋R2R1＝91，即R1＝19(Rg＋R2)，整理可得R1＝15Ω，R2＝35Ω.答案1535(2)现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA.电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω.则R0应选用阻值为______Ω的电阻，R应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器．解析根据电流表校准的刻度,可知电路中总阻值最大为1.50.0005Ω＝3000Ω,最小阻值为1.50.003Ω＝500Ω.若定值电阻R0选择为1000Ω，则无法校准3.0mA，所以选用的定值电阻R0的阻值应为300Ω，由于最大阻值要达到3000Ω，所以选用的滑动变阻器R的最大阻值为3000Ω.答案3003000(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻．图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路．则图中的d点应和接线柱________(选填“b”或“c”)相连．判断依据是：__________.解析为准确地判断出哪个电阻损坏，d点应和接线柱“c”相连；若电流表无示数，则说明R2损坏，若电流表有示数，则说明R1损坏．c见解析预测1指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器．请完成下列问题：(1)用多用电表测电流时，指针如图2甲所示，接着的操作是______________．将选择开关拨至“50mA”挡，将多用电表串联入待测电路中，指针如图乙所示，电路中电流为________mA.图2解析用多用电表测电流时，指针如图甲所示，接着的操作是机械调零．将选择开关拨至“50mA”挡，将多用电表串联入待测电路中，指针如图乙所示，电路中电流为22.0mA.答案机械调零22.0(2)用多用电表测电阻时，将选择开关拨至“×1Ω”挡，进行欧姆调零．将两表笔接待测电阻两端，指针如图甲所示，接着的操作是__________________________．欧姆调零后将两表笔接待测电阻两端，指针如图乙所示，待测电阻为________Ω.解析选择开关拨至“×1Ω”挡时，指针偏转较大，所以接着的操作是将选择开关拨至“×10Ω”挡，将两表笔接待测电阻两端，指针如图乙所示，待测电阻为32.0×10Ω＝320Ω.将选择开关拨至“×10Ω”挡320(3)多用电表测电阻Rx的电路如图3甲所示，电源电动势为E＝1.5V，多用电表的内阻为R内．某电阻挡的电流I与待测电阻Rx的关系如图乙所示，图中Ig为满偏电流．使用该电阻挡时，多用电表的内阻R内＝________Ω，该图象的函数关系式为I＝________A.图3解析多用电表测电阻Rx的电路如图丙所示，中值电阻R中＝300Ω，使用该电阻挡时，多用电表的内阻R丙＝R中＝300Ω.在闭合电路中，由闭合电路欧姆定律得：I＝1.5300＋RxA.答案3001.5300＋RxA高考题型2电阻的测量解题方略这类实验要从以下两个方面攻克：1．电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源．2．电路设计：(1)电表选择注意三方面：①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的13；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装．(2)测量电路设计：若RxRARVRx，则应把电流表内接；若RxRARVRx，则应把电流表外接．(3)控制电路：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，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法．另外，滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器最大阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据．若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小．例2(2015·新课标全国Ⅱ·23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3V，内阻约为3000Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，内阻不计)，开关2个，导线若干．(1)图4虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．图4解析实验电路图如图所示．答案见解析图(2)根据设计的电路，写出实验步骤：________.解析移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻．见解析(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是______________．解析断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，RV′＞RV.＞理由见解析预测2在测量电阻的实验中，电流表和电压表必须匹配，如果不匹配可以进行一些改装或转换．某兴趣小组要精确测定额定电压为3V的节能灯正常工作时的电阻．已知该灯正常工作时电阻约为500Ω.实验室提供的器材有：A．电流表A(量程：0～3mA，内阻RA＝15Ω)B．定值电阻R1＝1985ΩC．滑动变阻器R(0～10Ω)D．电压表V(量程：0～12V，内阻RV＝1kΩ)E．蓄电池E(电动势为12V，内阻r很小)F．开关S一只G．导线若干(1)要精确测定节能灯正常工作时的电阻应采用下面电路图中的________．解析要精确测定额定电压为3V的节能灯正常工作时的电阻，需测量节能灯两端的电压和通过节能灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量节能灯两端的电压，可以将电流表A与定值电阻串联改装为电压表测量电压；节能灯正常工作时的电流约为I＝A＝6mA，电流表的量程较小，电流表不能精确测量电流，可以用电压表测量电流；因为滑动变阻器阻值远小于节能灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法．所以电路图选C.3500答案C(2)若电压表V的示数用U表示，电流表A的示数用I表示，写出测量节能灯正常工作时的电阻表达式Rx＝________(用U、I、R1、RA、RV表示)．当表达式中的电流I＝________mA时，记下电压表的读数U并代入表达式，其结果即为节能灯正常工作时的电阻．解析根据闭合电路欧姆定律知，灯泡两端的电压U＝I(R1＋RA)，通过灯泡的电流为：I灯＝URV－I，所以节能灯正常工作时的电阻为：Rx＝IR1＋RAURV－I.改装后的电压表内阻为：RV′＝1985Ω＋15Ω＝2000Ω，则当I＝1.5mA时，节能灯两端的电压为3V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻．答案IR1＋RAURV－I1.51．在描绘小电珠的伏安特性曲线时，要注意一定要用平滑的曲线，当某个(或某些)测量数据出现明显错误时，要舍掉．坐标轴选取的标度要合适，使所作图线占满坐标纸．高考题型3描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线解题方略2．小电珠的伏安特性曲线(以I－U关系图线为例)上各点切线斜率的倒数不表示小电珠在该电压下的电阻，此时计算小电珠的电阻一定要使用电阻的定义式R＝，而不能使用表达式R＝(只有当I和U为线性关系时二者才相等)．UIΔUΔI例3某同学从家里的废旧收音机上拆下一电学元件，其上标注“2.5V,1.5W”的字样，为描绘出该元件的伏安特性曲线，该同学在实验室找到了下列实验器材：A．电流表(量程是3A，内阻是0.1Ω)B．电流表(量程是0.6A，内阻是0.5Ω)C．电压表(量程是15V，内阻是25kΩ)D．电压表(量程是3V，内阻是5kΩ)E．滑动变阻器(阻值范围0～5Ω，额定电流为0.6A)F．滑动变阻器(阻值范围0～100Ω，额定电流为0.6A)G．直流电源(电动势E＝3V，内阻不计)H．开关、导线若干(1)为了提高实验结果的准确程度，电流表应选________；电压表应选________；滑动变阻器应选________．(以上均填写器材代号)解析元件的最大电压不超过2.5V，电压表应选D，最大电流不超过I＝1.52.5A＝0.6A，电流表选B，为方便实验操作，滑动变阻器应选小阻值范围，所以选E.BDE(2)请将图5甲所示实验电路图补充完整．解析由表中实验数据可知，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，元件电阻约为R＝U2P＝2.521.5Ω≈4.17Ω，电压表内阻约为5kΩ，电流表内阻为0.5Ω，电压表内阻远大于电学元件电阻，电流表应采用外接法．图5(3)该同学根据设计的实验电路进行实验，通过实验得到的数据如下表(I和U分别表示待测元件的电流和电压)，请在图乙中描绘出该元件的伏安特性曲线.I/A00.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00解析根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象．预测3在用伏安法测量某导体的伏安特性曲线实验中，描绘的伏安特性曲线如图6所示，图中虚线是曲线上过坐标点(3.6V,0.3A)的切线．回答