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2022-2023年高考物理二轮复习 电学实验中常考的4个问题课件(重点难点易错点核心热点经典考点)
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这是一份2022-2023年高考物理二轮复习 电学实验中常考的4个问题课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共60页。PPT课件主要包含了读图究理读一读，图12－1，图12－3，图12－5，图12－7，作图线如图所示，图12－9，图12－12，答案1如图所示，图12－27等内容，欢迎下载使用。
一、电学测量仪器的使用与读数1．电流表、电压表、欧姆表的比较
2.多用电表的使用“三注意”(1)电流的流向由于使用多用电表时不管测量项目是什么，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)要区分开“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置．调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．
二、电流表内外接法的比较与选择
三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择1．控制电路的比较
想一想 (1)以上仪表怎样读数，接入电路时应注意哪些问题？(2)下列电路分别是测量哪些物理量的(课本学生实验)?
【例1】 用如图12－1所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T，请根据下列步聚完成电阻测量；(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线．(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．
(3)将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”)．(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
解析 使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S；使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T；测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应换用较大倍率的挡位，因此A合理；每换一次挡位应重新欧姆调零，则选D；测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相连，应选C.答案 (1)S (3)T 0刻线 (4)ADC
如图12－2所示为多用电表的刻度盘，若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：图12－2
(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填×10、“×100”或“×1 k”)．(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指示图示位置，则所测电流为________mA.(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V.
答案 (1)1.5×103 ×1 k (2)30.8(30.7～30.9都正确) 154 (3)6.2
借题发挥1．使用多用电表的“五步”(1)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率；(2)进行欧姆调零；(3)将红黑表笔接被测电阻两端进行测量；(4)将指针示数乘以倍率，得测量值；(5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．
特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．2．用多用电表测电压、电流其读数原则与电流表、电压表 的读数原则一样．
【例2】 在“测定金属丝的电阻率”的实验中(1)首先使用千分尺测量金属丝的直径，千分尺的示数如图12－3所示，金属丝的直径为________mm.
(2)已知金属丝的阻值大约为10 Ω，请选择适当的器材，设计出合理的电路图，测量其阻值．可供选择的器材如下： A．电动势4.5 V、内阻很小的电源EB．量程为5 V、内阻10 kΩ的电压表V1C．量程为3 V、内阻6 kΩ的电压表V2D．量程为300 mA、内阻4 Ω的电流表A1E．量程为500 mA、内阻2 Ω的电流表A2F．最大阻值20 Ω、额定电流1.5 A的滑动变阻器R1G．最大阻值500 Ω、额定电流0.5 A的滑动变阻器R2H．开关和若干根导线
①测量选用的电压表是________________，电流表是______________，滑动变阻器是________．②画出测量电路图．③若已测出金属丝的长为L，直径为d，根据以上选用的仪器和电路，测量相应的物理量，电阻丝电阻率的表达式应为____________．
解析 (1)没有露出半毫米刻度线，可动刻度上指示26个格，所以结果是 0.260 mm.(2)电源的电动势是4.5 V，根据安全性原则，选择量程为5 V的电压表V1，也符合准确性的原则．测量时的最大电流约为Im＝0.45 A，既要符合安全性原则也要符合精确性原则，电流表选A2.因为最大电流约为Im＝0.45 A，没有超过两个滑动变阻器的额定电流，根据安全性原则，两个滑动变阻器都可以选用．但R2的阻值约是待测电阻的50倍，在实际操作过程中，用它调节时电流变化不明显；
图12－4A．电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)B．电流表A1(量程150 mA，内阻约2 Ω)C．电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 Ω)D．滑动变阻器R1(0～20 Ω)E．滑动变阻器R2(0～100 Ω)
F．电源E(电动势4.0 V，内阻不计)H．开关S和导线若干G．待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在下面所给定的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)从图象上分析该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于开始时的计算结果，原因是____________．
解析 (1)由U－I图象可以看出小灯泡两端电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压接法；根据P＝I2R可知通过灯泡的电流大约为600 mA，故电流表应选A2；滑动变阻器阻值太大不易调节，根据分压电路特点可知滑动变阻器选R1.
(2)由于小灯泡功率值为0.75 W，根据P＝UI结合U－I图象可知小灯泡两端电压约为2.5 V．用欧姆表直接测出该灯泡的电阻是灯泡未连入电路时的阻值，当灯泡发光时，其电阻增大．答案 (1)电路如图所示 A2 R1 (2)2.5(2.4～2.6) 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)
2．两电压表或者两电流表测电阻常见电路有如图12－5(甲)、(乙)、(丙)、(丁)所示的四种：(1)在(甲)、(乙)两个电路中，如果已知电压表V1或电流表A1和A2的内阻可以求出Rx的阻值，如果将Rx换为已知电阻，则可以测量电压表V1或电流表A1的内阻(电流表A2的内阻已知)．
(2)在(丙)、(丁)两个电路中，如果已知电流表A2或电压表V1和V2的内阻可以求出Rx的阻值，如果将Rx换为已知电阻，则可以测量电流表A2或电压表V2的内阻(电压表V1的内阻已知)．
3．等效替代法测电阻实验电路如图12－6所示．图12－6
电阻R2保持不变，把待测电阻R和电阻箱R1分别接入电路，如果两次电路中的电流相同，则可以认为待测电阻的阻值R等于此时电阻箱的电阻R1，即R＝R1该方法优点是消除了电流表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱的电阻不能连续变化．
3．在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便．①用分压式接法时，滑动变阻器应该选用阻值较小的，而额定电流较大的．②用限流式接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的．
【例3】 某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图12－7所示，其示数为________V.(2)然后，用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．
a．根据12－8中的电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路． 图12－8
c．从图线中可求得E＝________V.
解析 (1)读出示数为9.4 V.(2)a.连线如图所示．
答案 (1)9.4 (2)a.见解析 b．见解析 c．10.0(9.5 V～11.1 V内均正确)
某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 Ω的保护电阻R0，实验电路如图12－9所示．
(1)连好电路后，当该同学闭合电键时，发现电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是________．
(2)按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路时，把两表笔分别接c、d时的实物电路图(如图12－10所示)以笔画线代替导线连接起来．图12－10
(3)排除故障后，该同学顺利完成实验，测定得到下列数据，根据数据在坐标图12－11中画出U－I图线，由图线知：电池的电动势为________，内阻为________．
解析 本题考查电路故障的判断、伏安法测电源电动势和内电阻的实验数据的处理及实物电路图的连接等知识点．(1)用电压挡检测c、d时，电压表有示数，说明有电流通过电压表，但没有电流通过多用电表所并联的电路，说明多用电表所并联的电路发生断路故障．由已知条件可知，是滑动变阻器R发生故障．(3)电源的伏安特性曲线为直线，使直线通过尽量多的数据点，其他点均匀分布在线的两侧．由U＝E－I(r＋R0)可知，纵轴截距表示电动势，则E＝1.50 V，斜率绝对值表示r＋R0，则：
答案 (1)R断路 （2）如图甲所示 (3)如图乙所示 1.50 V(1.41～1.51 V均可) 0.5 Ω(0.5～0.7 Ω均可)
得分技巧●实物图连接注意①一般先从电源正极开始，须看电流的方向，将干路元件依次连线；②最后并接电压表；③连线时要注意电表的正、负接线柱，要使电流从正接线柱流入、负接线柱流出．●实验数据的处理实验数据的处理是对原始实验记录的科学加工．通过数据处理，往往可以从一堆表面难以察觉的、似乎毫无关系的数据中找出内在的规律，好的数据处理方法可以减小实验误差．常见的处理方法有：①列表法；②图象法；③平均值法．
●用图象分析处理实验数据，有以下的要求：(1)需要的数据至少为6组．(2)可以根据物理规律、公式的计算，分析应该得到图线是直线还是曲线．(3)描点、连线、取点、得数据．把实验获取的各组数据对应的点描在坐标系内，在剔除不符合规律的“点”后，用一条平滑的细线把各有效的点连接起来，切记不能连接成折线．从所连的线上取需要的点，从而得出相应的数据．
用多用电表检查电路故障(1)电路故障的分析判断方法：用电压表测量电路中两点间的电压，若电压表有读数，说明这两点与电源之间的连线是完好的．若电压表无读数，说明这两点与电源之间的连线是断路，断路故障点就在这两点与电源的连线上，逐渐缩小测量范围，不难找出断路故障点．(2)短路的表现为电流不为零而两点之间电压为零，判断短路故障可据此判断．
【例4】 某同学在实验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12 V．实验室备有下列器材．A．输出电压为16 V的学生电源B．量程为0～3 A的电流表，内阻约0.1 ΩC．量程为0～0.6 A的电流表，内阻约0.5 ΩD．量程为0～3 V的电压表，内阻约3 kΩE．量程为0～15 V的电压表，内阻约15 kΩ
F．0～10 Ω，0.5 A的滑动变阻器G．0～10 Ω，2 A的滑动变阻器H．导线，开关该同学测量的数据记录如下：
(1)该电热器的阻值是否恒定不变？答：________(填“是”或“不是”)．(2)合理选择实验器材：电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________．(3)请画出电路图．(4)电热器的额定功率为__________________．
解析 (2)因实验中电热器最大电压为12 V，最大电流为0.5 A，故选择量程为0～15 V的电压表，量程为0～0.6 A的电流表；如果采用滑动变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调到最大时，电热器上的电压仍然会大于2.4 V，所以采用分压式接法，由于电热器的最大电流为0.5 A，采用分压式时，滑动变阻器的一部分处在干路，故滑动变阻器承受的最大电流必须大于0.5 A，故采用G.
答案 (1)不是 (2)C E G (3)如解析图所示 (4)6 W
某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻．A．干电池两节，每节电池电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆B．直流电压表V1、V2，量程均为1.5 V，内阻约为3 kΩC．定值电阻R0，阻值为5 ΩD．滑动变阻器R，最大阻值50 ΩE．导线和开关
(1)该同学连接的实物电路如图12－12甲所示，其中还有一根导线没有连，请补上这根导线．(2)实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1－U2图象如图乙所示，图中直线斜率为k，与横轴的截距为a ，则电源的电动势E＝________，内阻r＝________(用k、a、R0表示)．
(3)根据所给器材，请你再设计一种测量电源电动势和内电阻的电路图，画在图12－13的虚线框内．图12－13
思维模板求解设计型实验的基本思路
实验题以不变应万变，谨记三字箴言——“细、实、活”技法1 读数作图型——“细”【技法阐释】 此类题考查常用仪器的结构、使用、读数问题，属于送分题．这类问题失分的主要原因通常不是不会做，而是轻率粗心．对读数问题是否要估读，对结果有效数字的位数和要求的单位要特别留心．作图或实物连线更要从作图细节和规范上加以注意．同时，高考实验题通常把数据表和作图两者结合起来考查，要用心从数据表中发现规律，要从图象的“点”、“线”、“面”、“形”等方面获取有效信息．
【高考佐证】 图12－27为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．
(1)完成下列实验步骤中的填空：①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点．②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有一系列点的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m.④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③.
(2)完成下列填空：①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是________．
②设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3.a可用s1、s3和Δt表示a＝________．图12－28为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1＝________mm，s3＝________mm，由此求得加速度的大小a＝________m/s2. 图12－28
③图12－29为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．图12－29
技法2 常规实验型——“实”【技法阐释】此类题主要考查教材实验的基本原理、器材选择、实验操作、数据处理、误差分析．要做好这类实验题，要求复习实验时不可舍本逐末一味追求所谓的创新设计题，要把主要精力放在教材实验上，从基本仪器的使用方法，基本实验原理，基本实验操作和实验细节，实验步骤的排序、纠错、补漏，实验数据的分析处理和误差分析，电学实验的连线、纠错、画电路图等全方位理解和掌握．考前，有实验条件的最好能进实验室把典型实验及重要实验仪器再操作一遍，没有条件的最好能至少观看一遍演示实验视频．
【高考佐证】 某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图12－30(a)和(b)所示，长度为________cm，直径为________mm.图12－30
(2)按图12－30(c)连接电路后，实验操作如下．(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.(b)将电阻箱R2的阻值调至最________(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω.(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.
(3)将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示．
答案 (1)5.01 5.315 (2)大 大 (3)1 280
技法3 创新探究型——“活”【技法阐释】此类实验重在考查实验基本原理和思想方法的迁移应用，特点是“源于教材，但又高于教材”．这类题虽常考常新，但“题在书外，理在书中”，万变不离其宗．要做好这类题，首先要审清题意，明确实验目的，联想和迁移应用相关实验原理．另外，此类实验题还常是“穿着实验外衣”的计算题，这时把它看做一道应用性的物理问题，就能放下包袱，轻装上阵．
【高考佐证】 图12－31中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．
图12－31(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1.
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出________，并用天平称出________．④用米尺测量________．(3)用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝________．(4)判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．
一、电学测量仪器的使用与读数1．电流表、电压表、欧姆表的比较
2.多用电表的使用“三注意”(1)电流的流向由于使用多用电表时不管测量项目是什么，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)要区分开“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置．调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．
二、电流表内外接法的比较与选择
三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择1．控制电路的比较
想一想 (1)以上仪表怎样读数，接入电路时应注意哪些问题？(2)下列电路分别是测量哪些物理量的(课本学生实验)?
【例1】 用如图12－1所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T，请根据下列步聚完成电阻测量；(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线．(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．
(3)将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”)．(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
解析 使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S；使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T；测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应换用较大倍率的挡位，因此A合理；每换一次挡位应重新欧姆调零，则选D；测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相连，应选C.答案 (1)S (3)T 0刻线 (4)ADC
如图12－2所示为多用电表的刻度盘，若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：图12－2
(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填×10、“×100”或“×1 k”)．(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指示图示位置，则所测电流为________mA.(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V.
答案 (1)1.5×103 ×1 k (2)30.8(30.7～30.9都正确) 154 (3)6.2
借题发挥1．使用多用电表的“五步”(1)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率；(2)进行欧姆调零；(3)将红黑表笔接被测电阻两端进行测量；(4)将指针示数乘以倍率，得测量值；(5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．
特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．2．用多用电表测电压、电流其读数原则与电流表、电压表 的读数原则一样．
【例2】 在“测定金属丝的电阻率”的实验中(1)首先使用千分尺测量金属丝的直径，千分尺的示数如图12－3所示，金属丝的直径为________mm.
(2)已知金属丝的阻值大约为10 Ω，请选择适当的器材，设计出合理的电路图，测量其阻值．可供选择的器材如下： A．电动势4.5 V、内阻很小的电源EB．量程为5 V、内阻10 kΩ的电压表V1C．量程为3 V、内阻6 kΩ的电压表V2D．量程为300 mA、内阻4 Ω的电流表A1E．量程为500 mA、内阻2 Ω的电流表A2F．最大阻值20 Ω、额定电流1.5 A的滑动变阻器R1G．最大阻值500 Ω、额定电流0.5 A的滑动变阻器R2H．开关和若干根导线
①测量选用的电压表是________________，电流表是______________，滑动变阻器是________．②画出测量电路图．③若已测出金属丝的长为L，直径为d，根据以上选用的仪器和电路，测量相应的物理量，电阻丝电阻率的表达式应为____________．
解析 (1)没有露出半毫米刻度线，可动刻度上指示26个格，所以结果是 0.260 mm.(2)电源的电动势是4.5 V，根据安全性原则，选择量程为5 V的电压表V1，也符合准确性的原则．测量时的最大电流约为Im＝0.45 A，既要符合安全性原则也要符合精确性原则，电流表选A2.因为最大电流约为Im＝0.45 A，没有超过两个滑动变阻器的额定电流，根据安全性原则，两个滑动变阻器都可以选用．但R2的阻值约是待测电阻的50倍，在实际操作过程中，用它调节时电流变化不明显；
图12－4A．电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)B．电流表A1(量程150 mA，内阻约2 Ω)C．电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 Ω)D．滑动变阻器R1(0～20 Ω)E．滑动变阻器R2(0～100 Ω)
F．电源E(电动势4.0 V，内阻不计)H．开关S和导线若干G．待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在下面所给定的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)从图象上分析该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于开始时的计算结果，原因是____________．
解析 (1)由U－I图象可以看出小灯泡两端电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压接法；根据P＝I2R可知通过灯泡的电流大约为600 mA，故电流表应选A2；滑动变阻器阻值太大不易调节，根据分压电路特点可知滑动变阻器选R1.
(2)由于小灯泡功率值为0.75 W，根据P＝UI结合U－I图象可知小灯泡两端电压约为2.5 V．用欧姆表直接测出该灯泡的电阻是灯泡未连入电路时的阻值，当灯泡发光时，其电阻增大．答案 (1)电路如图所示 A2 R1 (2)2.5(2.4～2.6) 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)
2．两电压表或者两电流表测电阻常见电路有如图12－5(甲)、(乙)、(丙)、(丁)所示的四种：(1)在(甲)、(乙)两个电路中，如果已知电压表V1或电流表A1和A2的内阻可以求出Rx的阻值，如果将Rx换为已知电阻，则可以测量电压表V1或电流表A1的内阻(电流表A2的内阻已知)．
(2)在(丙)、(丁)两个电路中，如果已知电流表A2或电压表V1和V2的内阻可以求出Rx的阻值，如果将Rx换为已知电阻，则可以测量电流表A2或电压表V2的内阻(电压表V1的内阻已知)．
3．等效替代法测电阻实验电路如图12－6所示．图12－6
电阻R2保持不变，把待测电阻R和电阻箱R1分别接入电路，如果两次电路中的电流相同，则可以认为待测电阻的阻值R等于此时电阻箱的电阻R1，即R＝R1该方法优点是消除了电流表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱的电阻不能连续变化．
3．在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便．①用分压式接法时，滑动变阻器应该选用阻值较小的，而额定电流较大的．②用限流式接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的．
【例3】 某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图12－7所示，其示数为________V.(2)然后，用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．
a．根据12－8中的电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路． 图12－8
c．从图线中可求得E＝________V.
解析 (1)读出示数为9.4 V.(2)a.连线如图所示．
答案 (1)9.4 (2)a.见解析 b．见解析 c．10.0(9.5 V～11.1 V内均正确)
某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 Ω的保护电阻R0，实验电路如图12－9所示．
(1)连好电路后，当该同学闭合电键时，发现电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是________．
(2)按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路时，把两表笔分别接c、d时的实物电路图(如图12－10所示)以笔画线代替导线连接起来．图12－10
(3)排除故障后，该同学顺利完成实验，测定得到下列数据，根据数据在坐标图12－11中画出U－I图线，由图线知：电池的电动势为________，内阻为________．
解析 本题考查电路故障的判断、伏安法测电源电动势和内电阻的实验数据的处理及实物电路图的连接等知识点．(1)用电压挡检测c、d时，电压表有示数，说明有电流通过电压表，但没有电流通过多用电表所并联的电路，说明多用电表所并联的电路发生断路故障．由已知条件可知，是滑动变阻器R发生故障．(3)电源的伏安特性曲线为直线，使直线通过尽量多的数据点，其他点均匀分布在线的两侧．由U＝E－I(r＋R0)可知，纵轴截距表示电动势，则E＝1.50 V，斜率绝对值表示r＋R0，则：
答案 (1)R断路 （2）如图甲所示 (3)如图乙所示 1.50 V(1.41～1.51 V均可) 0.5 Ω(0.5～0.7 Ω均可)
得分技巧●实物图连接注意①一般先从电源正极开始，须看电流的方向，将干路元件依次连线；②最后并接电压表；③连线时要注意电表的正、负接线柱，要使电流从正接线柱流入、负接线柱流出．●实验数据的处理实验数据的处理是对原始实验记录的科学加工．通过数据处理，往往可以从一堆表面难以察觉的、似乎毫无关系的数据中找出内在的规律，好的数据处理方法可以减小实验误差．常见的处理方法有：①列表法；②图象法；③平均值法．
●用图象分析处理实验数据，有以下的要求：(1)需要的数据至少为6组．(2)可以根据物理规律、公式的计算，分析应该得到图线是直线还是曲线．(3)描点、连线、取点、得数据．把实验获取的各组数据对应的点描在坐标系内，在剔除不符合规律的“点”后，用一条平滑的细线把各有效的点连接起来，切记不能连接成折线．从所连的线上取需要的点，从而得出相应的数据．
用多用电表检查电路故障(1)电路故障的分析判断方法：用电压表测量电路中两点间的电压，若电压表有读数，说明这两点与电源之间的连线是完好的．若电压表无读数，说明这两点与电源之间的连线是断路，断路故障点就在这两点与电源的连线上，逐渐缩小测量范围，不难找出断路故障点．(2)短路的表现为电流不为零而两点之间电压为零，判断短路故障可据此判断．
【例4】 某同学在实验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12 V．实验室备有下列器材．A．输出电压为16 V的学生电源B．量程为0～3 A的电流表，内阻约0.1 ΩC．量程为0～0.6 A的电流表，内阻约0.5 ΩD．量程为0～3 V的电压表，内阻约3 kΩE．量程为0～15 V的电压表，内阻约15 kΩ
F．0～10 Ω，0.5 A的滑动变阻器G．0～10 Ω，2 A的滑动变阻器H．导线，开关该同学测量的数据记录如下：
(1)该电热器的阻值是否恒定不变？答：________(填“是”或“不是”)．(2)合理选择实验器材：电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________．(3)请画出电路图．(4)电热器的额定功率为__________________．
解析 (2)因实验中电热器最大电压为12 V，最大电流为0.5 A，故选择量程为0～15 V的电压表，量程为0～0.6 A的电流表；如果采用滑动变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调到最大时，电热器上的电压仍然会大于2.4 V，所以采用分压式接法，由于电热器的最大电流为0.5 A，采用分压式时，滑动变阻器的一部分处在干路，故滑动变阻器承受的最大电流必须大于0.5 A，故采用G.
答案 (1)不是 (2)C E G (3)如解析图所示 (4)6 W
某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻．A．干电池两节，每节电池电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆B．直流电压表V1、V2，量程均为1.5 V，内阻约为3 kΩC．定值电阻R0，阻值为5 ΩD．滑动变阻器R，最大阻值50 ΩE．导线和开关
(1)该同学连接的实物电路如图12－12甲所示，其中还有一根导线没有连，请补上这根导线．(2)实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1－U2图象如图乙所示，图中直线斜率为k，与横轴的截距为a ，则电源的电动势E＝________，内阻r＝________(用k、a、R0表示)．
(3)根据所给器材，请你再设计一种测量电源电动势和内电阻的电路图，画在图12－13的虚线框内．图12－13
思维模板求解设计型实验的基本思路
实验题以不变应万变，谨记三字箴言——“细、实、活”技法1 读数作图型——“细”【技法阐释】 此类题考查常用仪器的结构、使用、读数问题，属于送分题．这类问题失分的主要原因通常不是不会做，而是轻率粗心．对读数问题是否要估读，对结果有效数字的位数和要求的单位要特别留心．作图或实物连线更要从作图细节和规范上加以注意．同时，高考实验题通常把数据表和作图两者结合起来考查，要用心从数据表中发现规律，要从图象的“点”、“线”、“面”、“形”等方面获取有效信息．
【高考佐证】 图12－27为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．
(1)完成下列实验步骤中的填空：①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点．②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有一系列点的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m.④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③.
(2)完成下列填空：①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是________．
②设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3.a可用s1、s3和Δt表示a＝________．图12－28为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1＝________mm，s3＝________mm，由此求得加速度的大小a＝________m/s2. 图12－28
③图12－29为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．图12－29
技法2 常规实验型——“实”【技法阐释】此类题主要考查教材实验的基本原理、器材选择、实验操作、数据处理、误差分析．要做好这类实验题，要求复习实验时不可舍本逐末一味追求所谓的创新设计题，要把主要精力放在教材实验上，从基本仪器的使用方法，基本实验原理，基本实验操作和实验细节，实验步骤的排序、纠错、补漏，实验数据的分析处理和误差分析，电学实验的连线、纠错、画电路图等全方位理解和掌握．考前，有实验条件的最好能进实验室把典型实验及重要实验仪器再操作一遍，没有条件的最好能至少观看一遍演示实验视频．
【高考佐证】 某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图12－30(a)和(b)所示，长度为________cm，直径为________mm.图12－30
(2)按图12－30(c)连接电路后，实验操作如下．(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.(b)将电阻箱R2的阻值调至最________(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω.(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.
(3)将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示．
答案 (1)5.01 5.315 (2)大 大 (3)1 280
技法3 创新探究型——“活”【技法阐释】此类实验重在考查实验基本原理和思想方法的迁移应用，特点是“源于教材，但又高于教材”．这类题虽常考常新，但“题在书外，理在书中”，万变不离其宗．要做好这类题，首先要审清题意，明确实验目的，联想和迁移应用相关实验原理．另外，此类实验题还常是“穿着实验外衣”的计算题，这时把它看做一道应用性的物理问题，就能放下包袱，轻装上阵．
【高考佐证】 图12－31中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．
图12－31(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1.
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出________，并用天平称出________．④用米尺测量________．(3)用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝________．(4)判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．
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