第16讲 电学实验 拔高练习VIP

学而优·教有方PAGEPAGE88专题六物理实验第16讲.电学创新实验1.（2021·山东卷）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；电源E（电动势，内阻r约为）；电阻箱R（阻值范围）；滑动变阻器（最大阻值）；滑动变阻器（最大阻值）；微安表（量程，内阻等于）；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路；②闭合、，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用___________（填“”或“”）。（2）请用笔画线代替导线，将实物图（不含温控装置）连接成完整电路__________。（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为，该温度下热敏电阻的测量值为___________（结果保留到个位），该测量值___________（填“大于”或“小于”）真实值。（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐___________（填“增大”或“减小”）。2.（2021·湖南卷）某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为）、一个电流表（内阻为）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：（1）将器材如图（a）连接：（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________端（填“a”或“b”）；（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数，得到多组数据；（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为，与纵轴截距为，设单位角度对应电阻丝的阻值为，该电池电动势和内阻可表示为___________，___________（用、、、、表示）（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图__________（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；（6）利用测出的，可得该电池的电动势和内阻。3.（2021·浙江卷）小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数，电流表的示数如图2所示，其读数___________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为，。由此可知应采用电流表___________（填“内”或“外”）接法。（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图___________；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻___________。此方法___________（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是___________。4.（2021·广东卷）某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔______，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而__________。（2）再按图连接好电路进行测量。①闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片滑到_______端（选填“a”或“b”）。将温控室的温度设置为T，电阻箱调为某一阻值。闭合开关S，调节滑动变阻器，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和。断开开关S。再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节和，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值。断开开关S。②实验中记录的阻值_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）。此时热敏电阻阻值_____。电表改装与多用电表的使用1.多用电流原理实验仪表图及原理图使用方法及原理考查热点练习使用多用电表及掌握内部结构①电压、电流挡：相当于电压表、电流表②欧姆挡：闭合电路欧姆定律③调零：机械调零、欧姆调零④电流方向：红表笔进，黑表笔出⑤原理：串联分压、并联分流①考读数：电压、电流、电阻挡的读数②考使用：欧姆表选挡、调零、规范操作等③考黑箱：多用电表探测黑箱内的元件④电表改装：所需电阻或改后量程的计算2.多用电表测电阻的“五步”“一注意”(1)多用电表测电阻的五步骤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200Ω，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读出指针示数乘以倍率，得测量值．⑤测量结束后，将选择开关扳到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)多用电表测电阻的注意点：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．例题1.电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律，运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面、上固定两块竖直正对的金属电极板（未画出，电阻不计），磁感应强度大小为的匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则、电极间存在电势差。（1）若用多用电表监测、电极间的电势差，则图甲中与相连的是多用电表的___________色表笔（选填“红”或“黑”）；（2）某次监测中，用多用电表的“”档测出、电极间的电势差，如图乙所示，则___________；（3）若、电极间的距离为，血管壁厚度不计，结合（2）中数据可估算出血流速度为___________（结果保留两位有效数字）；（4）为了测量动脉血流接入电路的电阻，微博橙子辅导在、间设计了如图丙所示的测量电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计的读数和电阻箱的示数，绘制出图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为，纵截距为，如图丁所示。已知灵敏电流计的内阻为，则血液接入电路的电阻为___________（用题中的字母、、表示）。夯实成果练1.某实验小组想要测量一量程为6V的电压表的内阻，他进行了如下的操作：（1）先用多用电表的欧姆挡进行测量，将欧姆挡选择开关拨至“×10”倍率时，发现指针偏角较小，说明电阻较______（填“大”或“小”），于是改用______（填“×1”或“×100”）倍率；欧姆表表盘如图甲所示，根据选好的挡位，读出电压表的阻值为______Ω；每次换挡后都要进行的操作是______（填“机械调零”或“欧姆调零”）；测量时，红表笔接电压表的______极（填“正”或“负”）。多用电表使用长久后其电源电动势降低，仍能进行欧姆调零，则电压表内阻测量值______（选填“偏大”“不变”“偏小”）。（2）为准确测量该电压表的内阻，小红设计了如图乙所示的电路，准备了以下器材：电流表A1：量程0.6A，内阻约0.2Ω电流表A2：量程500μA，内阻RA=20Ω滑动变阻器R1：0~48kΩ，5mA滑动变阻器R2：0~10Ω，1A定值电阻R0：10Ω电源：两极间电压为4V导线、电键实验中电流表应选______，滑动变阻器应选______（填器材代号）。若某次测量中电压表和电流表读数分别为U和I，则电压表内阻的计算表达式为______。例题2.一同学用多用电表欧姆挡“”挡测某一电阻时，发现指针位置如图中虚线a所示。（1）为了正确测量该电阻的阻值，下列做法正确的是_________（填正确答案标号）。A．挡位换为“×1k”挡，并将红黑表笔短接，机械调零后再测量B．挡位换为“×10”挡，并将红黑表笔短接，欧姆调零后再测量C．测量时为了接触良好应用手捏住红黑表笔金属杆D．实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡（2）重新正确测量后，刻度盘上的指针位置如图中实线b所示，则该欧姆表在此挡位时的内阻为_____。（3）关于多用电表的使用，下列操作正确的是_____（填正确答案标号）。A．测电压时，应按图甲的连接方式测量B．测电流时，应按图乙的连接方式测量C．测电阻时，应按图丙的连接方式测量D．测二极管的正向电阻时，应按图丁的连接方式测量夯实成果练2.某同学要测量如图甲所示金属圆环材料的电阻率，已知圆环的半径为r。（1）他用螺旋测微器测量圆环材料圆形横截面的直径d，如图乙所示，则d=______mm；（2）他先用多用电表粗测圆环的电阻，将多用电表欧姆挡调至“×100”，红、黑表笔接在圆环同一直径的两端，指针偏转如图丙所示，读出电阻的阻值约为______Ω；（3）他再用如图丁所示的电路测量该圆环的电阻，图中圆环接入电路的两点恰好位于一条直径上，电压表的量程为5V，开关S闭合后，电压表右端接到a点时电压表示数为4.5V、电流表示数为1.8mA，接到b点时电压表示数为4.6V、电流表示数为1.6mA。为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在______（选填“a”或“b”）点进行实验；则圆环接入电路的两点间的电阻值为______Ω，此值______（选填“偏大”“偏小”或“准确”）。（4）实验中电流表的读数为I，电压表的读数为U，金属圆环材料电阻率的表达式为______。（用r、d、U、I表示）.和电阻的测量有关的实验1.内接法外接法，限流法和分压法实验两种测量电路图两种控制电路图考查热点电阻的测量①考读数：U、I②考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择③考数据：数据处理、误差分析2.测电阻的两种典型方法(1)最精确的电阻测量方法——等效替代法电流等效替代电压等效替代(2)最专一的电表内阻测量方法——半偏法①用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测<R真．例题3.某实验小组查阅到某种材料的热敏电阻阻值与温度的关系如表所示温度（℃）-100102030405060阻值（kΩ）281610.06.24.02.61.81.2现在实验室有如下器材：A．电流表（量程0~0.6A，内阻约为）B．电压表（量程0~3V，内阻为）C．电压表（量程0~10V，内阻约为）D．滑动变阻器E.滑动变阻器F.待测热敏电阻G.电源E（电动势为12V，内阻r约为）H.开关和导线若干（1）为了较准确地测量25℃时热敏电阻的阻值，甲同学选取了部分器材，设计了实验电路如图甲，组内其他同学认为他的方案有两个问题，该实验方案存在的问题一是：________________；问题二是：________________。（2）经同学们讨论，对甲同学的实验方案进行了修正，采用第二套实验方案如图乙，比较准确的测量了该热敏电阻25℃时的阻值。实验时，滑动变阻器应选________________，电表P应选________________，电表Q应选________________（填器材前面的序号）（3）从设计原理看，第二套实验方案的测量值与真实值相比___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。夯实成果练3.某学习小组用伏安法测量一未知电阻R的阻值，给定器材及规格为：电流表（量程0～5mA，内阻约为10Ω）；电压表（量程为0～3V，内阻约为3kΩ）；最大阻值约为100Ω的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干。（1）由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图甲电路试测，读得电压表示数大约为2.5V，电流表示数大约为5mA，则未知电阻阻值Rx大约为________Ω；并读出未知电阻的直径_______mm。（2）经分析，该电路测量误差较大，需作改进。请直接在原图甲上改画；①在不需要的连线上画“×”表示，②补画上需要添加的连线；________③在方框内画出正确的电路图。________（3）对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙所示的U-I图像，得Rx＝________Ω。（保留3位有效数字）例题4.同学要测量一均匀新材料制成的热敏电阻的电阻．步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度______mm；（2）用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为______mm；（3）该同学准备设计实验研究热敏电阻阻值随温度的变化规律，现有以下实验器材：A．热敏电阻（常温下约300Ω）B．温度计C．电流表A1（60mA，约10Ω）D．电流表A2（3A，约0.1Ω）E．电压表V（6V，约15kΩ）F．滑动变阻器R1（200Ω，0.5A）G．滑动变阻器R2（5Ω，2A）H．蓄电池（9V，0.05Ω）I．开关一个，带夹的导线若干实验要求通过热敏电阻的电流从零开始增加，电流表应选择______，滑动变阻器选择______。通过实验，他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图4所示，由图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而______。夯实成果练4.某研究性学习小组欲设计一个多用电表。（1）该小组的同学用如图甲所示的电路测量一个量程为2mA灵敏电流计G的内阻。①根据实验电路可知，该小组测量电流计内阻所采用的方法是________。A．伏安法B．半偏法C．替代法D．控制变量法②闭合开关S1前，应将滑动变阻器R1的滑片调到________（选填“最左端”、“最右端”或“中间位置”）。③闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I；然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I。若此时电阻箱阻值R2=100Ω，则灵敏电流计G的内阻Rg=_______Ω。（2）该小组将该灵敏电流计G按图乙所示电路改装成量程为6mA、100mA及欧姆档倍率为“×1”的多用电表。若选择电流100mA量程时，应选择开关S置于_______（选填“a”、“b”或“c”），根据题给条件可得电阻R3=_______Ω，R4=______Ω。（3）已知图乙电路中电源的电动势为3V（内阻未知），将选择开关S置于a测量某电阻的阻值，若通过灵敏电流计G的电流为1.50mA，则所测电阻阻值为________Ω。测定电源的电动势和内阻实验电路图实验原理考查热点测定电源的电动势和内阻①伏安法：E＝U＋Ir②安阻法：E＝I(R＋r)③伏阻法：E＝U＋eq\f(U,R)r①考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择②考作图：描点连线画图线③考运算：由U－I或I－1－R或U－1－R－1图象，求E、r例题5.某同学设计用伏安法测量一节干电池的电动势E和内电阻r。除待测干电池，实验室可供选择的主要器材有：A．电流表G：测量范围0~10mA，内电阻未知：B．电流表A：测量范围0—0.5A，内电阻很小：C．电阻箱R0：电阻变化范围0—999.9Ω，最小精度0.1Ω：D．滑动变阻器R电阻变化范围0—20Ω：E.开关一个、导线若干。实验中，首先需将电流表G改装成电压表，该同学采用图1所示的电路测定电流表G的内阻，其主要实验步骤如下，请完成步骤中的填空：（1）将R0调到某一段定值，滑动变阻器R的滑动触头移到___________（选填“左端”、“右端”或“任意”）位置然后闭合开关：（2）多次改变R0的大小，反复调节滑动变阻器的滑动触头位置，发现当时，电流表G的示数为10.0mA。电流表A的示数为0.210A，则电流表G的内电阻为___________Ω；（3）拆开电路，采用电阻箱R0与电流表G串联的方式，将电流表G改装成量程为2V的电压表V，则R0的值应调为___________Ω。（4）用改装成的电压表V和电流表A，采用图2的电路测量电源的电动势和内电阻，根据电压表V的示数U与电流表A的示数I，经描点、连线得到U—I图像如图3所示，根据图像可求得该干电池的电动势E=_________V；内电阻r=___________Ω。（保留三位有效数字）夯实成果练5.用图甲电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差，提供如下器材：待测干电池一节，电压表，电流表，滑动变阻器，滑动变阻器，开关S，导线若干。（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用______（选填“”或“”）。用此方案测出的电动势______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值，内阻______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。（2）该同学由实验数据得到图乙所示的图像，根据图像求得电源电动势______V，内电阻______。（结果均保留两位小数）例题6.为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：A．被测干电池一节；B．电流表1：量程0~3A，内阻约；C．电流表2：量程0~0.6A，内阻约；D．电压表1：量程0~3V，内阻约：E．电压表2：量程0~15V，内阻约；F．滑动变阻器1：0~10Ω，2A：G．开关、导线若干。伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。（1）在上述器材中电流表应选择________，电压表应选择________（填写选项前的字母）。（2）实验电路图应选择图中的________（填“甲”或“乙”）。（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则干电池的电动势______V，内电阻______Ω。夯实成果练6.测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I图象如图所示，请回答下列问题：（1）如图甲所示，在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头P，应放在滑动变阻器___________处（填“a”或“b”）。（2）如图乙是根据实验数据画出的U-I图象，由此可知这个干电池的电动势E=________V，内电阻r=________Ω。（计算结果均保留三位有效数字）（3）本实验中E测_________E真。（填“大于”、“小于”或“等于”）电学创新实验1.创新实验解决电学设计型实验常用的三种方法转换法将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)．如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率替代法用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量控制变量法研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究影响导体电阻的因素实验②若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，R测>R真．例题7.酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象已成为日常。如题图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻与酒精气体浓度x的关系如图乙所示。（1）某同学自行设计了简易酒精检测仪，如图丙所示，用到的器材有酒精气体传感器、电源（电动势为，内阻未知）、电流表（满偏电流为，内阻为），闭合开关，周围无酒精气体，发现电流表刚好满偏，则电源内阻为________；用该仪器________（选填“能”“不能”）检测酒驾；驾驶员状态非酒驾酒驾酒精气体浓度标准小于0.2大于或者等于0.2检测器状态只有绿灯亮绿灯红灯都亮（2）另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表，他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为题图丁。只有绿灯亮表示被测试者非酒驾，红绿灯一起亮表示被测试者酒驾。图丁中电源电动势为，内阻不计，为定值电阻，为酒精气体传感器，是彩色小灯泡，颜色一红一绿，小灯泡电压达到才会发光，则为________（选填“红”“绿”）灯，当红灯刚亮时通过其的电流为_________A（保留两位有效数字）。夯实成果练7.某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题：（1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω（保留1位小数）。（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω（保留1位小数）。例题8.某同学用如图1所示的电路研究电源的输出功率P随电路中电流I变化的关系。（1）请根据电路图将图2实物图连接完整___。（2）闭合电键前应将图2中的滑动变阻器滑片移到最__________（填“左”或“右”）端，闭合电键后，调节滑动变阻器，测得多组电压表示数U和电流表示数I的值，根据P=UI求出对应的电源输出功率，作出P-I图像如图3所示。由图3可知，当电源的输出功率为0.2W时，电压表的示数为_________V，根据图像还可以求得电源的电动势E=________V，电源的内阻r=________Ω。（结果均保留2位有效数字）夯实成果练8.开展科技活动时，某兴趣学习小组自制的电子秤原理图，如图1所示。实验器材有：直流电源（电动势为，内阻为）；理想电压表V（量程0~3V）；限流电阻R；竖直固定的滑动变阻器R（总长为2cm，总阻值为12Ω）；电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连接，滑片接触良好且无摩擦；开关S以及导线若干。（1）若在某次实验中直流电源的路端电压图像如图2所示，可知电源电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。（2）实验步骤如下：①托盘中未放被测物前，电压表的示数为零。②在弹簧的弹性限度内，在托盘中轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，滑动变阻器的滑片恰好处于下端b处，要使此时电压表刚好达到满偏，限流电阻。的阻值为___________Ω；已知弹簧的劲度系数，当地重力加速度，被测物的质量m=___________kg，由此在电压表的刻度盘上标示相应的质量数值，即可将该电压表改装成测量物体质量的仪器，则质量刻度是_____________（填“均匀”或“不均匀”）的。1.某兴趣小组想测一测奶茶的电阻率，用一根较粗并且粗细均匀的吸管注满奶茶，两端用导电性能良好的材料密封管口，现有如下仪器：电源E：电动势为6v，电源的内阻不计电压表V：量程为2V，内阻r1=2kΩ电流表A：量程为6mA，内阻约为50Ω定值电阻R1=4kΩ定值电阻R2=8kΩ滑动变阻器R：最大阻值20Ω，额定电流2A多用电表一个，单刀单掷开关S，导线若干（1）小李同学找来-根同规格的吸管，用游标卡尺测量吸管内径D，其读数如图所示，D=________mm。（2）小红同学将多用电表欧姆档旋至“×100”档，对注满吸管的奶茶粗略的测量电阻如图所示，小红同学所测量的阻值为___________Ω（3）小张同学想要精确测量奶茶的阻值，测量过程要求仪表的指针偏角均达到最大偏角的三分之一以上且指针偏转范围尽量较大，请你在方框内设计合理的电路，并补充完整，图中Rx为奶茶的电阻。()（4）小张某次测得电压表的读数为U=1V，电流表的数为I=2.5mA，所测得奶茶的电阻为Rx=_______，再用刻度尺测量吸管的长度可以计算出奶茶的电阻率。2．多用表是由电流表改装的，现有一个量程为5mA、内阻的表头，用它改装成如图的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个不同的档位。电流表的两个档位中，大量程是小量程的10倍。（1）当转换开关S旋到位置_______时，是电流档的量程较大档。（2）若用欧姆档测二极管的反向电阻，则图中的A端应与________（填“红”或“黑”）色表笔连接后，再将此表笔金属部分与二极管的__________（填“正”或“负”）极相接触。（3）图中的电源E的电动势为9.0V，当把转换开关S旋到位置3，在AB之间接900Ω电阻时，表头的指针刚好半偏。已知之前已经进行了必要的、正确的操作，则转换开关S旋到位置“1”时，量程是__________；且可得＝__________Ω，＝__________Ω。3.实验室有一个灵敏电流计G，内阻Rg=500Ω，表头的满偏电流Ig=0.5mA，现因实验需要进行如下改装。（1）要将此灵敏电流计改装成量程为3V的电压表，需要串联一个电阻R=___________Ω；（2）按照上图改成多用电表，已知电动势E1=E2=1.5V，内阻均为r=5Ω，当选择开关S接a、b、c、d时表示可以测电流和测电阻，其中电流的两个档位为“5mA”、“20mA”，测电阻的两个倍率分别为“×1”和“×10”，将选择开关置于a测量某电阻R'时，若通过灵敏电流计G的电流为0.3mA，则所测电阻阻值为R'=___________Ω；（3）多用电表使用时间久了，电池的电动势会变小为，内阻变大为r'=20Ω，某次开关接d时测得一电阻的读数为200Ω，则该电阻实际的阻值为___________Ω；4.如图甲的第五代G型传感式电子体重秤，因为轻小方便，深受人们的青睐。某同学用该电子体重秤的压敏电阻R及一个电流表，通过改变压力来测定电池的电动势和内阻。该同学经过查阅说明书获得，压敏电阻阻值，其中为称重者站在体重秤上静止时对体重秤的压力，和k为已知常数，当地重力加速度为g。备有下列器材：待测电池、压敏电阻、天平、电流表一只、开关一个，导线若干。主要实验步骤如下：①按设计电路图乙连接好实物图；②闭合开关S，分别在压敏电阻上放置不同质量的物体m，读出多组电流表的示数I；③根据所测量的数据作出图像如图丙所示，b为图线在纵轴上的截距，a、c为图线上一个点的坐标值。回答以下问题：（1）某次实验该同学将电流表测零，选择0～0.6A挡，闭合开关，示数如图丁，电流值为___________A；（2）根据图丙中选择为纵坐标，要符合图中图线特点，则横坐标为___________（填正确答案标号）；A．B．ImC．mD．（3）根据（2）问中选取纵坐标后的图丙图像可知，待测电池的电动势表达式___________（选用k、、a、b、c、g表示）；（4）若电流表的内阻产生的系统误差不可忽略，分析可知该电池内阻的测量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。5.在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1和1k，如左图为实验原理图。I（A）0.120.200.310.320.500.57U（V）1.371.321.241.181.101.05（1）一位同学记录的6组数据见上表，试根据这些数据在图中画出U-I图线_______。（2）根据图像读出电池的电动势E=_______V，根据图像求出电池内阻r=_______。（结果保留二位小数）6.如图所示，请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。（1）开关闭合前滑动变阻器的滑片滑到_________（填“左侧”或“右侧”）。（2）根据实验测得的几组、数据做出图像如图所示，由图像可确定：该电源的电动势为_______，电源的内电阻为_______（结果保留到小数点后两位）。（3）若在实验中发现电压表坏了，于是不再使用电压表，而是选用电阻箱替换了滑动变阻器，重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值以及对应的电流表的示数，则该同学以R为横坐标，以______（选填“I”“”）为纵坐标得到的函数图线是一条直线。分析可得该图线的斜率为k，纵轴截距为b，可求得电源电动势E=_______，电源内电阻r=________。（用符号k和b表示电源电动势和内电阻）。这种方案测得的电动势和内电阻的值与真实值相比，______，______；（选填“”“”“”）。7.智能扫地机器人是生活中的好帮手，已走进了千家万户。如图1是国内某品牌扫地机器人所用的大容量镍氢电池组，其续航能力达到分钟，标称电动势为。小明想测出该电池组的电动势和内阻。他找来了如下器材：A．待测电源（电动势约，内阻约2）B．定值电阻（电阻4）C．电阻箱（最大阻值）D．电流表（量程，内阻约）E．电压表（量程1V，内阻5k）F．滑动变阻器（，）G．滑动变阻器（，）Ⅰ．开关、导线若干（1）由于电压表的量程太小，小明用电阻箱与电压表___________（填“串联”或“并联”），并将电阻箱的阻值调到___________，把该电压表量程扩大为，令改装后的电压表为。（2）如图2所示，由于该电源的内阻较小，电压表示数变化会不明显，所以小明先将定值电阻与电源串接起来，实验中滑动变阻器应选用___________（填“”或“”）。（3）闭合电键，调节滑动变阻器，测出多组数据，作出电压与电流的关系图线如图3所示。根据图线可得该电源的电动势___________，内阻___________。（结果均保留一位小数）（4）按照此实验方法，由于电压表分流，实验存在一定误差，内电阻的测量值与真实值相比___________。（填“偏大”“偏小”或“相等”）8.（1）如图甲所示的电路由电源、电阻、开关和导线组成。林同学利用多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接图中的__________点（选填“”或“”）。测完电压后，他又直接将选择开关旋至欧姆挡，继续测电阻的阻值，而王同学认为有两处不合理：一是测电阻前未进行欧姆调零；二是__________。（2）用电压表和电流表测定一节干电池的电动势和内电阻。实验中要求尽量减小实验误差。①应选择的实验电路是图中的__________（选填“乙”或“丙”）；②选定合适的电路后进行实验，将记录的6组数据描在图丁的坐标纸上，请在图中画出图线__________。根据所画图线，可得电池的内电阻__________（保留两位有效数字）；③实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数及干电池的输出功率都会发生变化，下图中能反映“”关系的是___________。B．C．D．9．某同学设计了如图1所示电路进行电源特性及待测电阻阻值的测量。（1）该同学先用欧姆表“”挡粗测该待测电阻的阻值，示数如图2所示，对应的读数是_______Ω。（2）该同学利用上面电路测定该电池组的电动势和内电阻，闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器，测得多组电压表V2和电流表A的示数，描绘出如图3所示的U2-I图线。由图可求出该电源电动势E=______V；内阻r=_______Ω。（3）该同学又利用上面电路测量该待测电阻Rx的阻值。图中两电键均闭合，调节滑动变阻器，测得多组电压表V1和电流表A的示数。以下分析正确的是________A．此接法的测量值小于真实值B．此接法适合测阻值较大的待测电阻C．此接法要求滑动变阻器R的阻值要远大于RxD．开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端10.现要组装一个酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，此传感器的电阻R随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度≥0.8mg/mL”。提供的器材有：A．二氧化锡半导体型酒精传感器RxB．直流电源（电动势为4V，内阻不计）C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）E．定值电阻R1（阻值为50Ω）F．定值电阻R2（阻值为10Ω）G．单刀双挪开关一个，导线若干(1)图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线______；(2)电路中R应选用定值电阻___________（填R1或R2）；(3)为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：①电路接通前，先将电阻箱调为30.0Ω，然后开关向___________（填“c”或“d”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为_______________mg/mL；②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”；③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。(4)某同学将调适好的酒精测试仪靠近酒精瓶口，发现该表显示为醉驾，则电压表的实际电压为_________。专题六物理实验第16讲.电学创新实验（解析）1.（2021·山东卷）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；电源E（电动势，内阻r约为）；电阻箱R（阻值范围）；滑动变阻器（最大阻值）；滑动变阻器（最大阻值）；微安表（量程，内阻等于）；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路；②闭合、，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用___________（填“”或“”）。（2）请用笔画线代替导线，将实物图（不含温控装置）连接成完整电路__________。（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为，该温度下热敏电阻的测量值为___________（结果保留到个位），该测量值___________（填“大于”或“小于”）真实值。（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐___________（填“增大”或“减小”）。【答案】3500大于减小【解析】（1）[1]用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选R1。（2）[2]电路连接图如图所示（3）[3]微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即可得[4]当断开S2，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。（4）[5]由于是图像，当温度T升高时，减小，从图中可以看出减小，从而减小，因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。2.（2021·湖南卷）某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为）、一个电流表（内阻为）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：（1）将器材如图（a）连接：（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________端（填“a”或“b”）；（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数，得到多组数据；（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为，与纵轴截距为，设单位角度对应电阻丝的阻值为，该电池电动势和内阻可表示为___________，___________（用、、、、表示）（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图__________（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；（6）利用测出的，可得该电池的电动势和内阻。【答案】【解析】（2）[1]开关闭合前，为了保护电路中的元件，应将电阻丝的最大阻值接入电路，根据电阻定律可知电阻丝接入越长，接入电阻越大，金属夹应夹在电阻丝的端。（4）[2]设圆心角为时，电阻丝接入电路中的电阻为，根据闭合电路欧姆定律可知整理得结合图象的斜率和截距满足，解得电源电动势和内阻为（5）[3]实验器材中有定值电阻和单刀双掷开关，考虑使用等效法测量电阻丝电阻，如图原理的简单说明：①将开关置于位置，读出电流表示数；②将开关置于电阻丝处，调节电阻丝的角度，直到电流表示数为，读出此时角度θ；③此时，即可求得的数值。3.（2021·浙江卷）小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数，电流表的示数如图2所示，其读数___________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为，。由此可知应采用电流表___________（填“内”或“外”）接法。（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图___________；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻___________。此方法___________（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是___________。【答案】0.34见解析外5有电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其它合理解释）【解析】（1）[1]由电流表的表盘可知电流大小为0.34A[2]电压表的百分比变化为电流表的百分比变化为因此可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法（2）①[3]电路图如图②[4]两次实验中电路电流相同，因此可有可得读数可得[5][6]电阻箱的最小分度和待测阻值阻值接近，这样测得的阻值不够精确，如待测电阻阻值为5.4Ω，则实验只能测得其为，误差较大。4.（2021·广东卷）某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔______，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而__________。（2）再按图连接好电路进行测量。①闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片滑到_______端（选填“a”或“b”）。将温控室的温度设置为T，电阻箱调为某一阻值。闭合开关S，调节滑动变阻器，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和。断开开关S。再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节和，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值。断开开关S。②实验中记录的阻值_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）。此时热敏电阻阻值_____。【答案】短接减小b大于【解析】（1）[1][2]选择倍率适当的欧姆档，将两表笔短接；欧姆表指针向右偏转角度越大，则阻值越小，可判断热敏电阻的阻值随温度升高而减小。（2）①[3]闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的阻值调到最大，即将滑片滑到b端；②[4][5]因两次电压表和电流表的示数相同，因为即可知R01大于R02。电表改装与多用电表的使用1.多用电流原理实验仪表图及原理图使用方法及原理考查热点练习使用多用电表及掌握内部结构①电压、电流挡：相当于电压表、电流表②欧姆挡：闭合电路欧姆定律③调零：机械调零、欧姆调零④电流方向：红表笔进，黑表笔出⑤原理：串联分压、并联分流①考读数：电压、电流、电阻挡的读数②考使用：欧姆表选挡、调零、规范操作等③考黑箱：多用电表探测黑箱内的元件④电表改装：所需电阻或改后量程的计算2.多用电表测电阻的“五步”“一注意”(1)多用电表测电阻的五步骤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200Ω，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读出指针示数乘以倍率，得测量值．⑤测量结束后，将选择开关扳到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)多用电表测电阻的注意点：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．例题1.电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律，运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面、上固定两块竖直正对的金属电极板（未画出，电阻不计），磁感应强度大小为的匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则、电极间存在电势差。（1）若用多用电表监测、电极间的电势差，则图甲中与相连的是多用电表的___________色表笔（选填“红”或“黑”）；（2）某次监测中，用多用电表的“”档测出、电极间的电势差，如图乙所示，则___________；（3）若、电极间的距离为，血管壁厚度不计，结合（2）中数据可估算出血流速度为___________（结果保留两位有效数字）；（4）为了测量动脉血流接入电路的电阻，微博橙子辅导在、间设计了如图丙所示的测量电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计的读数和电阻箱的示数，绘制出图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为，纵截距为，如图丁所示。已知灵敏电流计的内阻为，则血液接入电路的电阻为___________（用题中的字母、、表示）。【答案】红1500.42【解析】（1）由于电荷在磁场中受洛伦兹力的作用，故可得电极为正，电极为负，故图甲中与相连的是多用电表的红表笔；（2）由于监测中，用多用电表的“”档测出、电极间的电势差，根据图乙可得（3）根据可得代入数据，解得（4）由闭合电路的欧姆定律可得变形可得由于该直线的斜率为，纵截距为，解得夯实成果练1.某实验小组想要测量一量程为6V的电压表的内阻，他进行了如下的操作：（1）先用多用电表的欧姆挡进行测量，将欧姆挡选择开关拨至“×10”倍率时，发现指针偏角较小，说明电阻较______（填“大”或“小”），于是改用______（填“×1”或“×100”）倍率；欧姆表表盘如图甲所示，根据选好的挡位，读出电压表的阻值为______Ω；每次换挡后都要进行的操作是______（填“机械调零”或“欧姆调零”）；测量时，红表笔接电压表的______极（填“正”或“负”）。多用电表使用长久后其电源电动势降低，仍能进行欧姆调零，则电压表内阻测量值______（选填“偏大”“不变”“偏小”）。（2）为准确测量该电压表的内阻，小红设计了如图乙所示的电路，准备了以下器材：电流表A1：量程0.6A，内阻约0.2Ω电流表A2：量程500μA，内阻RA=20Ω滑动变阻器R1：0~48kΩ，5mA滑动变阻器R2：0~10Ω，1A定值电阻R0：10Ω电源：两极间电压为4V导线、电键实验中电流表应选______，滑动变阻器应选______（填器材代号）。若某次测量中电压表和电流表读数分别为U和I，则电压表内阻的计算表达式为______。【答案】大×1003600Ω欧姆调零负偏大【解析】（1）[1][2]欧姆表左边电阻大，右边电阻小，且刻度不均匀。不测电阻时，指针在最左端不偏转，当偏角较小时，指针靠近左端，说明电阻较大，需要换更大的倍率，欧姆表选择“×100”挡位；[3]由表盘可知，20与40之间是10分度的，因此分度值是2，欧姆表读数为[4][5]每次换挡都要重新进行欧姆调零，而机械调零只在实验开始时调一次，之后不再调节。多用电表内置电源，对欧姆表有“红进黑出”，对电压表或电流表有“正进负出”，因此红表笔应接电压表的负极。（2）[6]欧姆表内阻电源电动势E降低，欧姆调零时欧姆表内阻R内变小，用欧姆表测电压表内阻时，电流由于R内偏小，I偏小，指针偏左，电压表内阻测量值偏大。（3）[7]电压表可能的最大电流为远小于0.6A，为方便读数电流表选，并与并联。[8]为了能多次测量电压和电流，采用分压式接法，所以滑动变阻器选最大阻值较小的。[9]流过电压表的电流所以电压表内阻例题2.一同学用多用电表欧姆挡“”挡测某一电阻时，发现指针位置如图中虚线a所示。（1）为了正确测量该电阻的阻值，下列做法正确的是_________（填正确答案标号）。A．挡位换为“×1k”挡，并将红黑表笔短接，机械调零后再测量B．挡位换为“×10”挡，并将红黑表笔短接，欧姆调零后再测量C．测量时为了接触良好应用手捏住红黑表笔金属杆D．实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡（2）重新正确测量后，刻度盘上的指针位置如图中实线b所示，则该欧姆表在此挡位时的内阻为_____。（3）关于多用电表的使用，下列操作正确的是_____（填正确答案标号）。A．测电压时，应按图甲的连接方式测量B．测电流时，应按图乙的连接方式测量C．测电阻时，应按图丙的连接方式测量D．测二极管的正向电阻时，应按图丁的连接方式测量【答案】BD##DB150BD##DB【解析】（1）[1]指针位置如图中虚线a所示时，偏角过大，说明待测电阻阻值较小，应该把倍率调小，故倍率应选“×10”挡。每次更换倍率都要将红黑表笔短接，欧姆调零后再测量。测量时为了防止人体与待测电阻并联不应用手触碰红黑表笔金属杆。实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。故AC错误，BD正确。（2）[2]欧姆表读数为（3）[3]A.测电压时，应将多用电表与待测电阻并联，且电流由红表笔流入多用电表，故甲图错误，A错误；B.测电流时，应将多用电表串联在电路中，且电流由红表笔流入多用电表，故图乙的连接方式正确，B正确；C.测电阻时，应将电阻与外电路断开，丙图错误，C错误；D.测二极管的正向电阻时，应让多用电表黑表笔流出的电流流入二极管的正极，按图丁的连接方式测量是正确的，D正确。故选BD。夯实成果练2.某同学要测量如图甲所示金属圆环材料的电阻率，已知圆环的半径为r。（1）他用螺旋测微器测量圆环材料圆形横截面的直径d，如图乙所示，则d=______mm；（2）他先用多用电表粗测圆环的电阻，将多用电表欧姆挡调至“×100”，红、黑表笔接在圆环同一直径的两端，指针偏转如图丙所示，读出电阻的阻值约为______Ω；（3）他再用如图丁所示的电路测量该圆环的电阻，图中圆环接入电路的两点恰好位于一条直径上，电压表的量程为5V，开关S闭合后，电压表右端接到a点时电压表示数为4.5V、电流表示数为1.8mA，接到b点时电压表示数为4.6V、电流表示数为1.6mA。为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在______（选填“a”或“b”）点进行实验；则圆环接入电路的两点间的电阻值为______Ω，此值______（选填“偏大”“偏小”或“准确”）。（4）实验中电流表的读数为I，电压表的读数为U，金属圆环材料电阻率的表达式为______。（用r、d、U、I表示）【答案】5.665（5.663~5.667均可）2800b2875偏大【解析】（1）[1]螺旋测微器的读数为：固定刻度+可动刻度最小精度值=5.5mm+16.50.01mm=5.665mm。（2）[2]由图像知电阻为（3）[3]根据试触法，由于电压表变化明显，即电流表分压引起误差较大，所以为了减小电阻的测量误差，采用伏安法内接法，他应该把电压表的右端接在b点进行实验。[4]圆环接入电路的两点间的电阻值为[5]根据大内偏大规律可知，采用伏安法内接法时，测得电阻的阻值偏大。（4）[6]金属圆环材料电阻率的表达式为联立解得.和电阻的测量有关的实验1.内接法外接法，限流法和分压法实验两种测量电路图两种控制电路图考查热点电阻的测量①考读数：U、I②考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择③考数据：数据处理、误差分析2.测电阻的两种典型方法(1)最精确的电阻测量方法——等效替代法电流等效替代电压等效替代(2)最专一的电表内阻测量方法——半偏法①用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测<R真．例题3.某实验小组查阅到某种材料的热敏电阻阻值与温度的关系如表所示温度（℃）-100102030405060阻值（kΩ）281610.06.24.02.61.81.2现在实验室有如下器材：A．电流表（量程0~0.6A，内阻约为）B．电压表（量程0~3V，内阻为）C．电压表（量程0~10V，内阻约为）D．滑动变阻器E.滑动变阻器F.待测热敏电阻G.电源E（电动势为12V，内阻r约为）H.开关和导线若干（1）为了较准确地测量25℃时热敏电阻的阻值，甲同学选取了部分器材，设计了实验电路如图甲，组内其他同学认为他的方案有两个问题，该实验方案存在的问题一是：________________；问题二是：________________。（2）经同学们讨论，对甲同学的实验方案进行了修正，采用第二套实验方案如图乙，比较准确的测量了该热敏电阻25℃时的阻值。实验时，滑动变阻器应选________________，电表P应选________________，电表Q应选________________（填器材前面的序号）（3）从设计原理看，第二套实验方案的测量值与真实值相比___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。【答案】滑动变阻器的额定电流小，可能会被烧毁电流表量程太大（表述合理即可）DCB相等【解析】（1）[1]若使用，干路电流最大约为2.4A，超过了滑动变阻器的额定电流，所以滑动变阻器可能会被烧毁。[2]根据表格分析，热敏电阻阻值约为5000Ω，电压表最大量程是10V，热敏电阻的最大电流约使用电流表量程太大。（2）[3]第二套实验方案如图所示：滑动变阻器使用，干路电流大约为0.6A，未超过额定电流，应选D；[4]电源电动势为12V，电压表量程选择10V合理，电表P应选C；[5]已知内阻的电压表，可以串联进电路，充当小量程的电流表使用，电压表可以通过的最大电流是当电压为10V时，热敏电阻上最大电流约为因此电表Q应选B。（3）[6]从设计原理上看可以得到准确的电阻值。夯实成果练3.某学习小组用伏安法测量一未知电阻R的阻值，给定器材及规格为：电流表（量程0～5mA，内阻约为10Ω）；电压表（量程为0～3V，内阻约为3kΩ）；最大阻值约为100Ω的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干。（1）由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图甲电路试测，读得电压表示数大约为2.5V，电流表示数大约为5mA，则未知电阻阻值Rx大约为________Ω；并读出未知电阻的直径_______mm。（2）经分析，该电路测量误差较大，需作改进。请直接在原图甲上改画；①在不需要的连线上画“×”表示，②补画上需要添加的连线；________③在方框内画出正确的电路图。________（3）对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙所示的U-I图像，得Rx＝________Ω。（保留3位有效数字）【答案】5008.562（8.561——8.563）583【解析】（1）[1]根据欧姆定律可得[2]未知电阻的直径为（2）[3]由于待测电阻的阻值满足所以为减小系统误差，电流表应采用内接法，改画的电路图如图所示。[4]原理图如图所示。（3）[5]U-I图像的斜率表示阻值，则例题4.同学要测量一均匀新材料制成的热敏电阻的电阻．步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度______mm；（2）用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为______mm；（3）该同学准备设计实验研究热敏电阻阻值随温度的变化规律，现有以下实验器材：A．热敏电阻（常温下约300Ω）B．温度计C．电流表A1（60mA，约10Ω）D．电流表A2（3A，约0.1Ω）E．电压表V（6V，约15kΩ）F．滑动变阻器R1（200Ω，0.5A）G．滑动变阻器R2（5Ω，2A）H．蓄电池（9V，0.05Ω）I．开关一个，带夹的导线若干实验要求通过热敏电阻的电流从零开始增加，电流表应选择______，滑动变阻器选择______。通过实验，他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图4所示，由图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而______。【答案】52.304.300CG减小【解析】（1）[1]游标卡尺读数即热敏电阻的长度为（2）[2]螺旋测微器的读数即热敏电阻的直径为（3）[3][4][5]使用量为6V的电压表，则流过热敏电阻的最大电流所以电流表选择C，实验要求通过热敏电阻的电流从零开始增加，则滑动变阻器采用分压式接法，为了方便调节，滑动变阻器选用最大阻值较小的G，根据知图像上的点与坐标原点的连线斜率表示电阻的倒数，根据热敏电阻的伏安特性曲线可知，图线上的点与坐标原点的连线的斜率随电压的增大而增大，即电阻随电压的增大而减小。夯实成果练4.某研究性学习小组欲设计一个多用电表。（1）该小组的同学用如图甲所示的电路测量一个量程为2mA灵敏电流计G的内阻。①根据实验电路可知，该小组测量电流计内阻所采用的方法是________。A．伏安法B．半偏法C．替代法D．控制变量法②闭合开关S1前，应将滑动变阻器R1的滑片调到________（选填“最左端”、“最右端”或“中间位置”）。③闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I；然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I。若此时电阻箱阻值R2=100Ω，则灵敏电流计G的内阻Rg=_______Ω。（2）该小组将该灵敏电流计G按图乙所示电路改装成量程为6mA、100mA及欧姆档倍率为“×1”的多用电表。若选择电流100mA量程时，应选择开关S置于_______（选填“a”、“b”或“c”），根据题给条件可得电阻R3=_______Ω，R4=______Ω。（3）已知图乙电路中电源的电动势为3V（内阻未知），将选择开关S置于a测量某电阻的阻值，若通过灵敏电流计G的电流为1.50mA，则所测电阻阻值为________Ω。【答案】C最左端100b34710【解析】（1）①[1]根据实验电路可知，该小组测量电流计内阻所采用的方法是等效替代法，故选C。②[2]闭合开关S1前，应将滑动变阻器R1的滑片调到最左端阻值最大的位置。③[3]闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I；然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I。若此时电阻箱阻值R2=100Ω，则灵敏电流计G的内阻Rg=100Ω。（2）[4]若选择电流100mA量程时，分流电阻应该较小，则应选择开关S置于b；[5][6]根据题给条件可得其中I1=100mA，I2=6mA，解得电阻R3=3ΩR4=47Ω（3）[7]已知图乙电路中电源的电动势为3V（内阻未知），将选择开关S置于a时，灵敏电流计G与电阻R3、R4相当于量程为IAg=100mA，内阻RA=2.94Ω的电流表，则当欧姆表调零时，满偏时测量某电阻的阻值时，若通过灵敏电流计G的电流为1.50mA，相当于电路的电流为I=75mA则解得所测电阻阻值为Rx=10Ω测定电源的电动势和内阻实验电路图实验原理考查热点测定电源的电动势和内阻①伏安法：E＝U＋Ir②安阻法：E＝I(R＋r)③伏阻法：E＝U＋eq\f(U,R)r①考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择②考作图：描点连线画图线③考运算：由U－I或I－1－R或U－1－R－1图象，求E、r例题5.某同学设计用伏安法测量一节干电池的电动势E和内电阻r。除待测干电池，实验室可供选择的主要器材有：A．电流表G：测量范围0~10mA，内电阻未知：B．电流表A：测量范围0—0.5A，内电阻很小：C．电阻箱R0：电阻变化范围0—999.9Ω，最小精度0.1Ω：D．滑动变阻器R电阻变化范围0—20Ω：E.开关一个、导线若干。实验中，首先需将电流表G改装成电压表，该同学采用图1所示的电路测定电流表G的内阻，其主要实验步骤如下，请完成步骤中的填空：（1）将R0调到某一段定值，滑动变阻器R的滑动触头移到___________（选填“左端”、“右端”或“任意”）位置然后闭合开关：（2）多次改变R0的大小，反复调节滑动变阻器的滑动触头位置，发现当时，电流表G的示数为10.0mA。电流表A的示数为0.210A，则电流表G的内电阻为___________Ω；（3）拆开电路，采用电阻箱R0与电流表G串联的方式，将电流表G改装成量程为2V的电压表V，则R0的值应调为___________Ω。（4）用改装成的电压表V和电流表A，采用图2的电路测量电源的电动势和内电阻，根据电压表V的示数U与电流表A的示数I，经描点、连线得到U—I图像如图3所示，根据图像可求得该干电池的电动势E=_________V；内电阻r=___________Ω。（保留三位有效数字）【答案】左端1001001.46（1.47）0.920（0.940）【解析】（1）[1]将R0调到某一段定值，滑动变阻器R的滑动触头移到左端位置然后闭合开关：（2）[2]根据解得RG=100Ω（3）[3]根据电压表的改装原理可知（4）[4][5]根据图像可求得该干电池的电动势E=1.46V内电阻夯实成果练5.用图甲电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差，提供如下器材：待测干电池一节，电压表，电流表，滑动变阻器，滑动变阻器，开关S，导线若干。（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用______（选填“”或“”）。用此方案测出的电动势______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值，内阻______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。（2）该同学由实验数据得到图乙所示的图像，根据图像求得电源电动势______V，内电阻______。（结果均保留两位小数）【答案】小于小于1.452.90【解析】（1）[1]因内电阻较小，为了方便调节便于操作，滑动变阻器应选择阻值较小的R1；[2][3]由于电压表的分流I测得偏小时，测得电动势E偏小，此时测得内阻为电压表与电池并联后总电阻，比真实值偏小；（2）[4][5]根据闭合电路欧姆定律有则结合图像求得E=1.45V，r=2.90Ω例题6.为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：A．被测干电池一节；B．电流表1：量程0~3A，内阻约；C．电流表2：量程0~0.6A，内阻约；D．电压表1：量程0~3V，内阻约：E．电压表2：量程0~15V，内阻约；F．滑动变阻器1：0~10Ω，2A：G．开关、导线若干。伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。（1）在上述器材中电流表应选择________，电压表应选择________（填写选项前的字母）。（2）实验电路图应选择图中的________（填“甲”或“乙”）。（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则干电池的电动势______V，内电阻______Ω。【答案】CD乙1.51【解析】（1）[1][2]因测量一节干电池的电动势，则在上述器材中电流表应选择量程0~0.6A的C；电压表应选择量程0~3V量程的D。（2）[3]考虑到电流表的内阻影响，则实验电路图应选择图中的乙。（3）[4]根据图像，则干电池的电动势1.5V[5]内电阻夯实成果练6.测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I图象如图所示，请回答下列问题：（1）如图甲所示，在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头P，应放在滑动变阻器___________处（填“a”或“b”）。（2）如图乙是根据实验数据画出的U-I图象，由此可知这个干电池的电动势E=________V，内电阻r=________Ω。（计算结果均保留三位有效数字）（3）本实验中E测_________E真。（填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】a1.500.75小于【解析】（1）[1]在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头P，应放在滑动变阻器的a处。（2）[2][3]干电池的U-I图像的纵截距表示E，斜率的绝对值表示r，即（3）[4]由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过干电池的电流并不为零，所以干电池的内电压不为零，从而导致图像的纵截距比干电池的实际电动势偏小，即E测小于E真。电学创新实验1.创新实验解决电学设计型实验常用的三种方法转换法将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)．如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率替代法用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量控制变量法研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究影响导体电阻的因素实验②若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，R测>R真．例题7.酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象已成为日常。如题图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻与酒精气体浓度x的关系如图乙所示。（1）某同学自行设计了简易酒精检测仪，如图丙所示，用到的器材有酒精气体传感器、电源（电动势为，内阻未知）、电流表（满偏电流为，内阻为），闭合开关，周围无酒精气体，发现电流表刚好满偏，则电源内阻为________；用该仪器________（选填“能”“不能”）检测酒驾；驾驶员状态非酒驾酒驾酒精气体浓度标准小于0.2大于或者等于0.2检测器状态只有绿灯亮绿灯红灯都亮（2）另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表，他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为题图丁。只有绿灯亮表示被测试者非酒驾，红绿灯一起亮表示被测试者酒驾。图丁中电源电动势为，内阻不计，为定值电阻，为酒精气体传感器，是彩色小灯泡，颜色一红一绿，小灯泡电压达到才会发光，则为________（选填“红”“绿”）灯，当红灯