專題十一電學實驗熱點追蹤

(難度中等或偏難，命題指數★★★★★。復習目標：保本沖重)

201820192020電學實驗T10：測量某干電池的電動勢和內阻T11：測量電阻絲的電阻率T10：描繪電子元件的I－U關系圖象重要考點長度的測量及其測量工具的選用、測量金屬絲的電阻率、測量電源的電動勢和內阻、用多用電表測量電學中的物理量等重要方法伏安法、安阻法、伏阻法、圖象法、等效替代法、半偏法、電橋法等要點再現1.(2020·蘇、錫、常、鎮四市一調)在“測電源電動勢和內阻”的實驗中，某實驗小組同學根據圖1甲電路進行測量實驗。圖1(1)根據圖甲電路，請在乙圖中用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接。(2)實驗小組同學操作正確，記錄下幾組電壓表和電流表的示數，并在坐標系內作出電壓表示數U和對應的電流表示數I的圖象，如圖丙所示。由圖象可測得E測

和r測，則E測________E真；r測

________r真(選填“>”“＝”或“<”)。(3)為了克服系統誤差，同學們又根據圖2a電路進行測量。同樣作出U－I圖象，如圖b所示。經過討論發現，利用圖丙和圖b可以消除系統誤差得出電源的電動勢和內阻的真實值，則

E真＝________，r真＝________。圖2解析

(1)電路連線如圖。(2)用甲圖測量時，可把電壓表與電源看做一個等效電源，根據閉合電路歐姆定律可知，電動勢E＝UA，同時由于電壓表的分流作用，使電流表示數偏小，因此電動勢和內阻的測量值均小于真實值。2.(2020·南通市如東中學、栟茶中學聯考)某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ，步驟如下： (1)用游標卡尺測量其長度如圖3甲所示，由圖可知其長度為L＝________mm。圖3(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑D＝________mm。(3)用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤示數如圖丙所示，則該電阻的阻值約為________Ω。(4)該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R，現有的器材及其代號和規格如下：待測圓柱體電阻R；電流表A1(量程0～4mA，內阻約50Ω)；電流表A2(量程0～30mA，內阻約30Ω)；電壓表V1(量程0～3V，內阻約10kΩ)；電壓表V2(量程0～15V，內阻約25kΩ)；直流電源E(電動勢4V，內阻不計)；滑動變阻器R1(阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A)；滑動變阻器R2(阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A)；開關S；導線若干。為使實驗誤差較小，要求測得多組數據進行分析，某同學設計了如圖丁所示的電路，試指出不妥之處________(填序號)。A.電流表應選A2B.電流表應采用內接法C.滑動變阻器應選R1，采用分壓式接法D.滑動變阻器應選R2，采用限流式接法解析(1)圓柱體的長度L＝50mm＋3×0.05mm＝50.15mm。(2)金屬絲直徑D＝4.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm。(3)歐姆表的讀數為倍率與示數的積，所以金屬絲電阻R＝12.0×10Ω＝120Ω。答案(1)50.15

(2)4.700

(3)120

(4)BD3.(2020·鎮江市期末)某同學用圖4電路來測量定值電阻Rx的阻值，所用器材如下：待測電阻Rx(阻值約5Ω)，滑動變阻器(10Ω，2A)，電壓表(0～3V)，電流表(0～0.6A)，開關，干電池2節，導線若干。圖4(1)如圖5所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出他在實驗操作上存在的不妥之處：________________。圖5(2)多次實驗測得的電壓表示數U和電流表示數I見下表根據表中數據，請在圖6的方格紙上作出U－I關系圖象，根據圖象求得該定值電阻Rx的阻值為________Ω。U/V1.331.672.022.402.77I/A0.220.280.340.400.46圖6(3)為了得到更準確的測量結果，在測出(2)中數據后，該同學將一只量程為200mV的電壓表僅并聯在電流表的兩端，調節滑動變阻器，當電流表的示數為0.2A時，該電壓表的指針位置如圖7所示，則該定值電阻Rx的阻值為________Ω。圖7(4)實驗結束后，該同學應先________，拆除________兩端導線后，再拆除其他導線并整理好器材。解析

(1)由圖可知，該同學將連接最后一根線前，開關應斷開；(2)根據表格數據描點作圖如圖所示：在U－I圖象中斜率表示電阻，可得該定值電阻(3)電壓表最小刻度為4mV，則電壓表讀數為U＝160mV＝0.16V根據歐姆定律得電流表內阻故待測電阻Rx＝6.0Ω－0.8Ω＝5.2Ω(4)測量結束，為防止短路，應先斷開開關，然后拆除電源兩端導線，再拆除其他導線。答案

(1)開關未斷開(2)見解析圖6.0

(3)5.2

(4)斷開開關電源1.基本儀器的使用基本儀器的使用與讀數(1)電壓表應并聯、電流表應串聯在電路中，且電流應由正接線柱流入、負接線柱流出。(2)開始實驗前，變阻器的觸頭位置應保證電路中用電器的安全，即保證電路中流過的電流最小或加在用電器兩端的電壓最小。(3)多用電表使用前應檢查指針是否停在表盤刻度左端的零刻度位置。若不指零，要用小螺絲刀進行機械調零；紅、黑表筆要分別插入“＋”“－”插孔；根據測量項目，將選擇開關置于相關區域的適當擋位上。用多用電表測電阻：機械調零第一步，斷開表筆調螺母；指針指向∞時，根據阻值來選擋；接著進行電(阻)調零，短接表筆指0Ω，測時雙手勿觸阻；測量阻值高精度，中值附近去讀數；以后每次換擋后，均要重新電(阻)調零；勿忘得數乘倍率，用完撥回“OFF”擋。長期不用，還應把表內電池取出。2.電表讀數的基本方法

測量值＝最小刻度×小格數＋估讀值。【例1】

(2020·江蘇省鎮江市期末)請按下列要求作答 (1)圖8甲是某多用電表的表盤示意圖，當用“0～50V”量程測直流電壓時，指針位置如圖甲中①所示，其示數為________V；當用“×100”歐姆擋測量某定值電阻的阻值時，其指針位置如圖中②所示，其示數為________Ω。圖8(2)圖乙中螺旋測微器的示數為________mm；圖丙中游標卡尺的示數為________mm。解析

(1)當用“0～50V”量程測量電壓時，最小刻度為1V，估讀到下一位，其指針位置如圖中①所示，則其示數為33.0V。當用“×100”歐姆擋測量某定值電阻的阻值時，其指針位置如圖中②所示，其示數為14×100Ω＝1400Ω。(2)螺旋測微器的示數為：6mm＋0.01mm×19.4＝6.194mm游標卡尺主尺刻度為7mm，游標尺第5個格與主尺對齊，故示數為：7mm＋0.1mm×5＝7.5mm。答案

(1)33.0

1400

(2)6.194

7.5【變式1】

(2020·南通市通州區西亭高級中學測試)指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器。請回答下列問題：圖9(1)使用多用電表粗測電阻時，將選擇開關撥至歐姆擋“×100”擋，經正確操作后，指針指示如圖9甲a。為了使多用電表測量的結果更準確，該同學應該選擇歐姆擋________擋(選填“×10”“×1k”)；若經過正確操作，將兩表筆接待測電阻兩端時，指針指示如圖甲b，則待測電阻為________Ω。(2)圖乙是某多用電表歐姆擋內部電路示意圖。其中，電流表滿偏電流為0.5mA、內阻為10Ω；電池電動勢為1.5V、內阻為1Ω；變阻器R0的阻值范圍為0～5000Ω。①該歐姆表的兩只表筆中，________是黑表筆。(選填“A”或“B”)；②該歐姆表的刻度值是按電池電動勢為1.5V、內阻為1Ω進行刻度的。當電池的電動勢下降到1.45V、內阻增大到4Ω時，歐姆表仍可調零，則調零后R0接入電路的電阻將變________(填“大”或“小”)，若用重新調零后的歐姆表測得某待測電阻阻值為400Ω，則這個待測電阻的真實阻值為________Ω。(結果保留3位有效數字)解析

(1)使用多用電表粗測電阻時，將選擇開關撥至歐姆擋“×100”擋，經正確操作后，指針指示如圖甲a。顯然是批針偏轉過小，示數太大，為了減小示數，則必增大倍率，即要歐姆擋的倍率調到×1k；若經過正確操作，將兩表筆接待測電阻兩端時，指針指示如圖甲b，則待測電阻為Rx＝30000Ω。(2)①由于歐姆表與其他擋位的表是共用表頭的，所以歐姆表的內接電源的＋接線柱必從表頭的＋相接，電流要求從＋接線柱(即紅接線柱)流進，所以A是紅接線柱，B是黑接線柱；②歐姆表的刻度值是按電池電動勢為1.5V、內阻為1Ω進行刻度的。則此時調零電阻連入電路的電阻當電池的電動勢下降到1.45V、內阻增大到4Ω時，歐姆表仍可調零，此時要使電流表仍滿偏，則所以R0要調?。蝗粲弥匦抡{零后的歐姆表測得某待測電阻阻值為400Ω，則有：此時正常電阻400Ω在正常原電動勢中的電流若把此電阻接入舊的歐姆表中時電流I對應的阻值答案(1)×1k

30000

(2)①B

②小387儀器的選擇、實驗方法與數據處理1.實物連線的基本方法先圖后物、由正到負；先串后并、注意量程；接線到位、不可交叉。(1)分析各元件的連接方式和控制電路的方式。(2)畫出實驗電路圖。(3)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關再到滑動變阻器等，按順序以單線連接的方式將干路中要串聯的元件依次串聯起來，然后再將要并聯的元件并聯到電路中。(4)電壓表應并聯在電路中，電流表應串聯在電路中，且電流應由正接線柱流入、負接線柱流出。(5)變阻器的觸頭位置應保證電路中用電器的安全，即保證電路中流過的電流最小或加在用電器兩端的電壓最小。(6)連線不能交叉。2.測量電路的選擇

當Rx?RA時用內接法，如圖10甲；當Rx?RV時用外接法，如圖乙。圖103.控制電路的選擇 (1)當被測電阻的阻值Rx遠大于滑動變阻器的總電阻R時，須用分壓式電路。 (2)當要求被測電阻上的電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續可調時，須用分壓式電路。 (3)采用限流式接法時，無論如何調節變阻器，電流、電壓都大于對應電表的量程或者大于用電器的額定電流、電壓，須用分壓式電路。 (4)當被測電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不多，并且電壓表、電流表示數變化不要求從零調節時，可采用限流式。 (5)兩種電路均可使用的情況下，應優先采用限流式接法，因為限流式接法消耗功率較小。4.測電阻的方法

實驗電路一般分為電源、控制電路和測量電路三部分。 (1)最為精確的測量方法——等效替代法

①電流等效替代②電壓等效替代(2)電表內阻測量最常用的方法——半偏法①半偏電流法②半偏電壓法5.電源電動勢和內阻的測量方法任何一種實驗方法，一定要緊扣閉合電路歐姆定律E＝U＋Ir，而最關鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I，這也是命題專家命題時的入手點?！纠?】

(2020·常州市教育學會學業水平監測)某實驗小組設計了如圖11甲所示的電路來測量蓄電池的電源電動勢和內電阻。圖11U2/V5.04.54.03.23.02.52.0U1/V0.661.001.331.802.002.322.68(1)定值電阻R1＝20Ω，連接好電路，閉合開關S，改變滑動變阻器滑片位置，發現電壓表V1有讀數，電壓表V2始終無讀數，經檢查發現電路中存在斷路故障，則該故障可能在________(選填“ab”“bc”或“cd”)兩點間。(已知連接電表的導線都是正常的)(2)排除故障后，閉合開關S，調節滑動變阻器的阻值，記錄多組電壓表的示數U1、U2，如上表所示，請根據表中數據在圖乙中作出U2－U1圖象。(3)由圖可知，電源電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω。(結果均保留2位有效數字)(4)為減小系統誤差，R1可以選擇比上述________(填“較大”“較小”)一些的阻值。解析

(1)連接電表的導線都是正常的，若發生斷路的是ab，兩電壓表示數均為零；發生斷路的是cd，電壓表V2有讀數，電壓表V1無讀數；若發生斷路的是bc，電壓表V1有讀數，電壓表V2無讀數，故發生斷路的是bc；(2)根據表中數據利用描點法可得出對應的圖象如圖所示；由圖可知，圖象與縱軸的截距表示電動勢，則E＝6.0V；解得r＝10Ω。(4)本實驗中由于電壓表V1分流作用而使測量電流偏小，從而出現誤差。為減小系統誤差，R1可以選擇比上述較小一些的阻值。答案

(1)bc

(2)見解析圖(3)6.0

10

(4)較小【變式2】

(2020·南通市、泰州市第一次調研)測量電壓表內阻(量程為3V)的實驗如下： (1)用多用電表粗略測量，把選擇開關撥到“×10”的歐姆擋上，歐姆調零后，把紅表筆與待測電壓表________(選填“正”或“負”)接線柱相接，黑表筆與另一接線柱相接； (2)正確連接后，多用電表指針偏轉角度較小，應該換用________(選填“×1”或“×100”)擋，重新歐姆調零后測量，指針位置如圖12甲所示，則電壓表內阻約為________Ω；圖12解析

(1)歐姆表內阻電源負極與紅表筆相連，根據電壓表的使用原則“電流從正接線柱流入負接線柱流出”可知把紅表筆與待測電壓表負接線柱相接。(2)選擇開關撥到“×10”的歐姆擋，指針偏轉角度很小，則表盤刻度很大，說明是個大電阻，所選擋位太小，為減小實驗誤差，應換用×100歐姆擋重新調零后測量；歐姆表示數為40×100Ω＝4000Ω。(4)由于電壓表內阻一般幾千歐，電源內阻幾歐姆，電壓表串聯在電路中，且電壓表內阻遠大于電源內阻，故電源內阻可忽略不計。電學實驗設計1.設計的原則：科學、可靠、方便、準確。2.設計的思路 (1)根據題目要求和給出的條件，根據物理規律和原理，設計實驗原理，找出實驗原理式。 (2)根據設計的實驗原理，由公式確定還有哪些待測量(不能太多)，根據基本儀器的使用知識和控制電路的作用，設計實驗電路。 (3)根據設計的實驗電路，明確需要測量的物理量，由待測量選擇、確定實驗器材。 (4)由實驗器材設計、制定實驗步驟，進行誤差評估，將測量值代入原理式，求出所要求的物理量。【例3】

(2020·南京市、鹽城市高三模擬)在研究金屬電阻阻值與溫度的關系時，為了能夠較準確地測出金屬電阻的阻值，設計了如圖13甲所示的電路。除了金屬電阻Rx外，還提供的實驗器材有：

學生電源E，靈敏電流計G，滑動變阻器R、R3，定值電阻R1、R2，電阻箱R0，開關S，控溫裝置，導線若干。圖13①按照電路圖連接好電路后，將R0調至適當數值，R的滑片調至最右端，R3的滑片調至最下端，閉合開關S；②把R的滑片調至適當位置，調節R0，并逐步減小R3的阻值，直到R3為零時，電流計G指針不發生偏轉，記錄R0的阻值和Rx的溫度；③多次改變溫度，重復實驗；④實驗完畢，整理器材。根據上述實驗回答以下問題：(1)上述②中，電流計G指針不發生偏轉時，a點電勢________(選填“大于”“等于”或“小于”)b點電勢。(2)某次測量時，R0的旋鈕如圖乙所示，則R0的讀數為________Ω。(3)用R0、R1、R2表示Rx，Rx＝________。(4)求出的阻值Rx和對應溫度如下表所示：請在圖丙所示的坐標紙上描繪出Rx－t圖線。(5)本實驗中R3的作用為___________________________________________。溫度t/℃35.040.045.050.055.0阻值Rx/Ω58.3