格致課堂(新高考)高考物理一輪復習學案8.3電學實驗知識框架知識框架實驗一：描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗二：練習使用多用電表實驗三：電表改裝實驗四：測量導體電阻與電阻率實驗五：測量電源電動勢及內阻核心素養核心素養1．x-t圖象的理解核心素養一(1)知道內接法和外接法的連接方式;(2)知道物理作圖方式。核心素養二本題要首先利用閉合電路歐姆定律得出I與R的函數關系,然后變形成y=kx+b這樣的一次函數。核心素養三(1)電表的選擇要在安全的前提下,根據電路中的最大電流和被測電阻上的最大電壓,結合電表的量程進行選擇。(2)電流表選擇內接或外接,可根據電壓表、電流表內阻與被測電阻的大小關系來判斷。核心素養四(1)電表的改裝原理;(2)“逐差法”的理解與遷移;(3)等效內阻與誤差分析。

典例精講典例精講1．要測一個待測電阻Rx(約200Ω)的阻值，實驗室提供了如下器材：電源E：電動勢3.0V，內阻不計；電流表A1：量程0～10mA，內阻r1約50Ω；電流表A2：量程0～500μA，內阻r2為1000Ω；滑動變阻器R1：最大阻值20Ω，額定電流2A；定值電阻R2＝5000Ω；定值電阻R3＝500Ω；開關S及導線若干．(1)為了測定待測電阻上的電壓，可以將電流表________(選填“A1”或“A2”)串聯定值電阻________(選填“R2”或“R3”)，將其改裝成一個量程為3.0V的電壓表．(2)如圖所示為測量電阻Rx的甲、乙兩種電路圖，其中用到了改裝后的電壓表和另一個電流表，則應選電路圖________(選填“甲”或“乙”)．(3)若所選測量電路中電流表的讀數為I＝6.2mA，改裝后的電壓表讀數為1.20V．根據電流表和電壓表的讀數，并考慮電壓表內阻，求出待測電阻Rx＝________Ω.解析：(1)為了測定待測電阻上的電壓，要將電流表改裝成量程為3.0V的電壓表，可將量程較小且電阻已知的電流表A2串聯定值電阻，此定值電阻的大小為R＝eq\f(U,Ig)－r2＝eq\f(3,500×10－6)Ω－1000Ω＝5000Ω，故需串聯定值電阻R2.(2)因eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,r1)，故選用電流表外接電路，故選甲電路．(3)電壓表讀數為1.20V，則通過電壓表的電流為IV＝eq\f(U,RV)＝eq\f(1.20,6000)A＝0.2mA，通過待測電阻的電流為I＝6.2mA－0.2mA＝6mA，則待測電阻Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.20,6×10－3)Ω＝200Ω.答案：(1)A2R2(2)甲(3)2002．要測量某種合金的電阻率．(1)若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝________.用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示，讀數為________mm.(2)圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關．根據原理圖在圖丙中將實物連線補充完整．(3)閉合S1，當S2處于位置a時，電壓表和電流表的示數分別為U1＝1.35V，I1＝0.30A；當S2處于位置b時，電壓表和電流表的示數分別為U2＝0.92V，I2＝0.32A．根據以上測量數據判斷，當S2處于位置________(選填“a”或“b”)時，測量相對準確，測量值Rx＝________Ω.(結果保留兩位有效數字)解析：(1)合金絲電阻R＝eq\f(U,I)＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,π\f(D,2)2)，則電阻率ρ＝eq\f(πRD2,4L)；由圖示螺旋測微器可知，其示數為0.5mm＋15.0×0.01mm＝0.650mm.(2)連圖如圖所示．(3)根據eq\f(ΔU,U1)＝eq\f(1.35－0.92,1.35)≈0.32，而eq\f(ΔI,I1)＝eq\f(0.32－0.30,0.30)≈0.07，可知，電流表分壓較大，因此必須采用電流表外接法，即S2處于位置b時，測量相對準確，根據歐姆定律，則有Rx＝eq\f(0.92,0.32)Ω≈2.9Ω.答案：(1)eq\f(πRD2,4L)0.650(2)圖見解析(3)b2.9過關訓練過關訓練一、實驗題1．某同學為定性探究光敏電阻阻值隨光照強度變化的關系，設計了如圖（a）所示的電路。所用器材有：置于暗箱（圖中虛線區域）中的光敏電阻RG、小燈泡和刻度尺；阻值為R的定值電阻；理想電壓表V；電動勢為E、內阻為r的電源；開關S；導線若干。實驗時，先按圖（a）連接好電路，然后改變暗箱中光源到光敏電阻的距離d，記錄電壓表的示數U，獲得多組數據如下表。d/cm8.5010.0012.0013.5015.0017.0018.5020.0022.0023.5025.00U/mV271.0220.0180.0156.7114.9114.094.889.578.672.565.0回答下列問題：(1)光敏電阻阻值RG與電壓表示數U的關系式為RG=___________（用E、r、R、U表示）；(2)在圖（b）的坐標紙上補齊數據表中所給的第二組數據點，并作出U-d的非線性曲線：_________(3)依據實驗結果可推斷：光敏電阻的阻值隨著光照強度的減小而___________（填“增大”或“減小”）；(4)該同學注意到智能手機有自動調節屏幕亮度的功能，光照強度大時屏幕變亮，反之變暗。他設想利用光敏電阻的特性，實現“有光照射光敏電阻時，小燈泡變亮；反之變暗”的功能，設計了如圖（c）路，則電路中___________（填“R1”或“R2”）為光敏電阻，另一個為定值電阻。2．導電玻璃是制造LCD的主要材料之一，為測量導電玻璃的電阻率，某小組同學選取了一個長度為L的圓柱體導電玻璃器件，上面標有“3V，L”的字樣，主要步驟如下，完成下列問題．(1)首先用螺旋測微器測量導電玻璃的直徑，示數如圖甲所示，則直徑d=________mm．(2)然后用歐姆表×100檔粗測該導電玻璃的電阻，表盤指針位置如圖乙所示，則導電玻璃的電阻約為________Ω．(3)為精確測量在額定電壓時的阻值，且要求測量時電表的讀數不小于其量程的，滑動變阻器便于調節，他們根據下面提供的器材，設計了一個方案，請在答題卡上對應的虛線框中畫出電路圖，標出所選器材對應的電學符號_____________．A．電流表（量程為60mA，內阻約為3Ω）B．電流表（量程為2mA，內阻=15Ω）C．定值電阻=747ΩD．定值電阻=1985ΩE．滑動變阻器R（0~20Ω）一只F．電壓表V（量程為10V，內阻）G．蓄電池E（電動勢為12V，內阻很小）H．開關S一只，導線若干(4)由以上實驗可測得該導電玻璃電阻率值=______（用字母表示，可能用到的字母有長度L、直徑d、電流表、的讀數、，電壓表讀數U，電阻值、、、、）．3．某同學利用如圖所示的電路測量一微安表（量程為100μA，內阻大約為2500Ω）的內阻。可使用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2（其中一個阻值為20Ω，另一個阻值為2000Ω）；電阻箱Rz（最大阻值為99999.9Ω）；電源E（電動勢約為1.5V）；單刀開關S1和S2，C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。(1)按原理圖將圖中的實物連線。（________）(2)完成下列填空：①R1的阻值為______Ω（填“20”或“2000”）；②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖中滑動變阻器的________端（填“左”或“右”）對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近；③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1將R1的滑片置于適當位置，再反復調節R2的滑片D的位置，最終使得接通S2前后，微安表的示數保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢______（填“相等”或“不相等”）④將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發現將Rz的阻值置于2601.0Ω時，在接通S2前后，微安表的示數也保持不變。待測微安表的內阻為________Ω（結果保留到個位）；(3)寫出一條提高測量微安表內阻精度的建議：_________。4．某實驗小組利用如圖甲所示的電路探究在25℃~80℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有：置于溫控室（圖中虛線區域）中的熱敏電阻RT，其標稱值（25℃時的阻值）為900.0Ω；電源E（6V，內阻可忽略）；電壓表V（量程150mV）；定值電阻R0（阻值20.0Ω），滑動變阻器R1（最大阻值為1000Ω）；電阻箱R2（阻值范圍0~999.9Ω）；單刀開關S1，單刀雙擲開關S2。實驗時，先按圖甲連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0℃。將S2與1端接通，閉合S1，調節R1的滑片位置，使電壓表讀數為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調節R2，使電壓表讀數仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0℃。實驗得到的R2-t數據見下表。t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列問題：(1)在閉合S1前，圖甲中R1的滑片應移動到______（填“a”或“b”）端。(2)在圖乙的坐標紙上補齊數據表中所給數據點，并作出R2-t曲線。（_______）(3)由圖乙可得到RT在25℃~80℃范圍內的溫度特性。當t=44.0℃時，可得RT=____Ω。(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數如圖丙所示，該讀數為______Ω，則手心溫度為_______℃。5．某同學擬將量程為Ig=1mA，內阻約為幾十歐姆的電流表G改裝成量程為1V的電壓表。

(1)他首先設計了如圖所示電路來測量電流表G的內阻Rg，圖中E為電源電動勢。現有最大阻值分別為100Ω和2600Ω的滑動變阻器，則R2應選用最大阻值為______Ω的滑動變阻器。開關S1接通，S2未接通時，調節R2使電流表G示數為1.00mA；接通S2后，保持滑動變阻器R2的滑片位置不變，調節電阻箱R1，當其阻值為50Ω時，電流表G的示數為0.50mA，則電流表G的內阻Rg為______Ω；(2)為了將電流表G改裝成量程為1V的電壓表，需要______（選填“串聯”或“并聯”）一個大小為______Ω的電阻。6．某同學利用圖（a）所示電路測量量程為2.5V的電壓表V的內阻（內阻為數千歐姆），可供選擇的器材有：電阻箱R（最大阻值99999.9Ω），滑動變阻器R1（最大阻值50Ω），滑動變阻器R2（最大阻值5kΩ），直流電源E（電動勢3V），開關1個，導線若干。實驗步驟如下：①按電路原理圖（a）連接線路；②將電阻箱阻值調節為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖（a）中最左端所對應的位置，閉合開關S；③調節滑動變阻器，使電壓表滿偏；④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調節電阻箱阻值，使電壓表的示數為2.00V，記下電阻箱的阻值。回答下列問題：(1)實驗中應選擇滑動變阻器___________（填“R1”或“R2”）。(2)根據圖（a）所示電路將圖（b）中實物圖連線________________。(3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認為調節電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為_____Ω（結果保留到個位）。(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_______（填正確答案標號）。A．100μAB．250μAC．500μAD．1mA7．現測定長金屬絲的電阻率．①某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結果如圖所示，其讀數是______．②利用下列器材設計一個電路，盡量準確地測量一段金屬絲的電阻．這段金屬絲的電阻，約為，畫出實驗電路圖，并標明器材代號．電源（電動勢，內阻約為）電流表（量程，內阻）電流表（量程，內阻約為）滑動變阻器（最大阻值，額定電流）開關及導線若干③某同學設計方案正確，測量得到電流表的讀數為，電流表的讀數為，則這段金屬絲電阻的計算式______．從設計原理看，其測量值與真實值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）．1．某同學準備把量程為0～500μA的電流表改裝成一塊量程為0～2.0V的電壓表．他為了能夠更精確地測量電流表的內阻，設計了如圖甲所示的實驗電路，圖中各元件及儀表的參數如下：A．電流表G1(量程0～1.0mA，內電阻約100Ω)B．電流表G2(量程0～500μA，內電阻約200Ω)C．電池組E(電動勢3.0V，內電阻未知)D．滑動變阻器R(0～25Ω)E．電阻箱R1(總阻值9999Ω)F．保護電阻R2(阻值約100Ω)G．單刀單擲開關S1，單刀雙擲開關S2(1)實驗中該同學先合上開關S1，再將開關S2與a相連，調節滑動變阻器R，當電流表G2有某一合理的示數時，記下電流表G1的示數I；然后將開關S2與b相連，保持________不變，調節________，使電流表G1的示數仍為I時，讀取電阻箱的讀數r.(2)由上述測量過程可知，電流表G2內阻的測量值rg＝________.(3)若該同學通過測量得到電流表G2的內阻為190Ω，他必須將一個________kΩ的電阻與電流表G2串聯，才能將其改裝成一塊量程為2.0V的電壓表．(4)該同學把改裝的電壓表與標準電壓表V0進行了核對，發現當改裝的電壓表的指針剛好指向滿刻度時，標準電壓表V0的指針恰好如圖乙所示．由此可知，該改裝電壓表的誤差為________%.2．如圖所示，電路中接一電動勢為4V、內阻為2Ω的直流電源．電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為4Ω，電容器的電容為30μF，電流表的內阻不計，當電路穩定后，求：(1)電流表的讀數；(2)電容器所帶的電荷量；(3)如果斷開電源，通過R2的電荷量．考題預測參考答案1解析：(1)當電流表G2有某一合理的示數時，記下電流表G1的示數I；然后將開關S2與b相連，保持滑動變阻器R的阻值不變，調節R1，使電流表G1的示數仍為I時，讀取電阻箱的讀數r.(2)電流表G2的內阻與電阻箱的阻值相同，為r.(3)將電流表改裝成電壓表要串聯電阻分壓，串聯電阻的阻值為R＝eq\f(U,Ig)－rg＝3.81kΩ.(4)由題圖乙可得，標準電壓表V0的示數為1.90V，由此可知，該改裝電壓表的誤差為eq\f(2.0－1.90,1.90)×100%≈5.26%.答案：(1)滑動變阻器R的阻值R1(2)r(3)3.81(4)5.262解析：(1)R1、R2被短路，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R3＋R4＋r)＝0.4A.(2)電容器兩端的電壓U＝IR3＝1.6V電容器所帶的電荷量Q＝CU＝4.8×10－5C.(3)斷開電源后，電容器通過電阻R1、R2、R3進行放電．由于R1、R2并聯后與R3串聯，故通過R2的電荷量為電容器帶電荷量的一半，即Q′＝eq\f(Q,2)＝2.4×10－5C.答案：(1)0.4A(2)4.8×10－5C(3)2.4×10－5C過關訓練參考答案1．見解析增大R2【詳解】(1)[1]根據閉合電路歐姆定律，可得解得(2)[2]描點、連線如圖所示(3)[3]當光源距離光敏電阻越遠時，光照強度越小，電壓表示數越小，根據可知，光敏電阻的阻值越大(4)[4]如果R1為光敏電阻，有光照射光敏電阻時，外電路總電阻變小，路端電壓降低，燈泡變暗；當R2為光敏電阻時，有光照射光敏電阻時，外電路總電阻變小，整個電路電流強度增大，內電壓升高，路端電壓降低，流過R1的電流減小，因此流過燈泡的電流增大，燈泡變亮，因此R2為光敏電阻。2．1.990500【詳解】（1）螺旋測微器的固定刻度為1.5mm，可動刻度為49.0×0.01mm=0.490mm，所以最終讀數為1.5mm+0.490mm=1.990mm（1.989～1.991mm均正確）

（2）表盤的讀數為5，所以導電玻璃的電阻約為5×100Ω=500Ω．

（3）電源的電動勢為12V，電壓表的量程為10V，滑動變阻器的電阻為20Ω，由于滑動變阻器的電阻與待測電阻的電阻值差不多，若串聯使用調節的范圍太小，所以滑動變阻器選擇分壓式接法；流過待測電阻的電流約為：I==0.006A=6mA，兩電壓表量程均不合適；

同時由于電壓表量程為10V，遠大于待測電阻的額定電壓3V，故常規方法不能正常測量；

所以考慮用電流表改裝成電壓表使用，同時電壓表量程為10V，內阻RV=1kΩ，故滿偏電流為10mA，符合要求，故將電壓表充當電流表使用，電流表A2與R2串聯充當電壓表使用，改裝后量程為4V，可以使用，由于改裝后電表已知，故內外接法均可，故電路圖如圖所示；

（4）根據串并聯電路的規律可知，待測電阻中的電流：I=-I2

電壓：Ux=I2（R2+RA2）

由歐姆定律可知電阻：Rx=

根據電阻定律可知：R=ρ

而截面積：S=π

聯立解得：ρ=點睛：本題考查電阻率的測量，本題的難點在于儀表的選擇和電路接法的選擇，注意題目中特別要求測量時電表的讀數不小于量程的1/3，所以一定要認真分析各電表的量程再結合所學規律才能正確選擇電路和接法．3．20左相等2550要提高測量微安表內阻的精度，可調節R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程【詳解】(1)[1]實物連線如圖所示

(2)[2]R1起分壓作用，應選用阻值較小的滑動變阻器，即R1的電阻為20Ω；[3]為了保護微安表，閉合開關前，滑動變阻器R1的滑片C應移到左端，確保微安表兩端電壓為零；[4]反復調節D的位置，使閉合S2前后微安表的示數不變，說明閉合后S2中沒有電流通過，B、D兩點電勢相等；[5]將電阻箱