2013年高考物理二轮复习精品学案专题二十六：电学实验
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| 名称 | 2013年高考物理二轮复习精品学案专题二十六：电学实验 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 新人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2013-01-20 12:50:06 | ||
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文档简介
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2013高考二轮复习专题精品学案
高考二轮专题复习精品学案专题二十六
专题二十六、电学实验
高中物理电学实验是物理实验高考的重点，是高考的必考内容。电学实验共有6个，可归纳为四二三，即知道四种测量电路（描绘小灯泡的伏安特性曲线及分压电路、伏安法测电阻电路、半偏法测电表内阻和电表的校对电路、测定电源电动势和内阻电路），会画二种曲线（电阻或小灯泡的伏安特性曲线、 电源的伏安特性曲线），掌握三类仪器（多用电表、螺旋测微器和游标卡尺、电压表电流表电阻箱等）的读数使用。
1.描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。电阻（电阻率）测量需要根据题述条件设计测量电路。待测电阻远大于电流表内阻时采用电流表内接，待测电阻远小于电压表内阻时采用电流表外接。若待测电阻较大而滑动变阻器又很小时必需采用分压电路。由于分压电路的电压调节范围大，且电压可以从零开始逐渐增大，所以凡是要求多测几组值，一般采用分压电路；画元件两端电压从零开始的伏安特性曲线必须采用分压电路。由于限流电路耗电少，所以不是必须采用分压电路的一般采用限流电路。
2.在半偏法测电流表内阻实验中，串联在电路中的可变电阻R应选择最大阻值远大于电流表内阻的滑动变阻器，在能够满足电流表满偏的条件下，电源电动势尽可能选择大的测量误差小。选择电源电动势的方法是：滑动变阻器的最大阻值与电流表满偏电流的乘积等于或稍大于电源电动势。半偏法测电流表内阻实验中，当闭合与电流表并联支路中的电键时，电路中总电阻减小，电流增大，调节电阻箱的电阻值使电流表半偏，与电流表并联的电阻箱R1中电流将大于电流表中的半偏电流，R1小于电流表内阻rg，所以测量值R1与rg的真实值相比偏小。电表的校对电路由于需要从零刻度开始校对，所以采用分压电路。
3. 测定电源电动势和内阻实验采用电流表和电压表测出外电路的几组电流和电压值，为了消除偶然误差，一般采用图像法处理实验数据。由闭合电路欧姆定律可知电源路端电压U=E—Ir，电源的伏安特性曲线应该是一直线，所以将图像中数据点连线时一定要画成直线，直线与纵轴（U轴）的交点纵坐标值等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻。
4. 多用电表是一种可以用来测量电流、电压、电阻等的磁电式测量仪表，直流电流档、电压档刻度是均匀的。多用电表欧姆档（欧姆表）是根据闭合电路欧姆定律制成的，由于电流I与待测电阻R是非线性关系，且电流为零时电阻值为无限大，所以多用电表欧姆档（欧姆表）的刻度不均匀，且电流零刻度处对应电阻值为无限大，电流满偏处对应电阻值为零。用多用电表欧姆档（欧姆表）测量电阻时首先要选档、调零，将电阻从电路中断开然后测量。测量时，应使指针尽可能指在中间刻度附近。若指针偏角太小，说明电阻值大，应改换高倍率档；若指针偏角太大，说明电阻值小，应改换低倍率档。注意每次换挡后均要重新调零，读数时应将指针示数乘以档位倍率。
5. 测量电阻丝的电阻率采用伏安法。金属丝的截面直径测量一般用螺旋测微器，长度测量可以使用毫米刻度尺。螺旋测微器测量导线直径时从固定刻度读得整毫米数，可动刻度读得百分之一毫米数，注意，螺旋测微器读数时要看固定刻度上半毫米刻度是否露出，若露出，要加0.5毫米；从可动刻度上读数时要估读1位。游标卡尺可以利用内测量爪测量内径，利用外测量爪测量外径，利用深度尺测量深度。游标卡尺测量读数从主尺读得整毫米数，若与主尺上刻度线对齐的游标上第N条刻度，则读数为：整毫米数+N×精度。注意游标卡尺不估读。
实验一、测定金属的电阻率
【重点知识精讲】
电阻率是描述导体导电性能的重要物理量，电阻率测量需要根据题述条件设计测量电路。待测电阻远大于电流表内阻时采用电流表内接，待测电阻远小于电压表内阻时采用电流表外接。若待测电阻较大而滑动变阻器又很小时必需采用分压电路。由于分压电路的电压调节范围大，且电压可以从零开始逐渐增大，所以凡是要求多测几组值，一般采用分压电路；由于限流电路耗电少，所以不是必须采用分压电路的一般采用限流电路。金属丝的截面直径测量一般用螺旋测微器，长度测量可以使用毫米刻度尺。螺旋测微器测量导线直径时从固定刻度读得整毫米数，可动刻度读得百分之一毫米数，注意，螺旋测微器读数时要看固定刻度上半毫米刻度是否露出，若露出，要加0.5毫米；从可动刻度上读数时要估读1位。
典型考法
典例1.（2012·广东理综物理）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15（a）和图15（b）所示，长度为_____cm，直径为_____mm。
②按图15（c）链接电路后，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”）；将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1280Ω；
③由此可知，圆柱体的电阻为_____Ω。
【答案】：①5.01 5.315 ②（a）大 （b）大 ③1280
【解析】：根据游标卡尺读数规则，长度为5.01cm，根据螺旋测微器的读数规则，直径为5.315mm。对于滑动变阻器的限流接法，闭合开关前，将滑动变阻器R1的阻值置于最大处。将S2拨向接点2前，将电阻箱R2的阻值调至最大处。此题采用等效替代法测量电阻，圆柱体的电阻等于电阻箱R2的阻值，为1280Ω。
【考点定位】此题考查等效替代法测量电阻。
针对训练题1.（2012·山东理综）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；
A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：E1（电动势3V，内阻不计）
E2（电动势12V，内阻不计）
滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 （均填器材代号），在虚线框中（问答题卡）完成电路原理图。
【答案】①1.773②A1；E1；电路图如右。
【解析】①根据螺旋测微器读数规则，金属丝的直径为1.5mm+0.27.3mm=1.773mm。
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选量程0.6A的A1。电源应选电动势3V 的E1。由于待测电阻很小，采用电流表外接。
【考点定位】此题考查测量金属丝电阻率的实验。
典例2.（18分）（2012·北京理综）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm。
用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为 m(该值接近多次测量的平均值）
用伏安法测金属丝的电阻R。实验所用器材为：电源（电动势3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
由以上实验数据可知，他们测量R是采用图2中的 图（选填：“甲”或“乙”）
图3是测量R的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据（2）所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流变不至于被烧坏。
这个小组的同学在坐标纸上建立U 、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U--I图线，由图线得到金属丝的阻值R= Ω（保留两位有效数字）。
根据以上数据可以估算出金属丝电阻率为 （填选项钱的符号）。
A.1×10-2Ω·m B.1×10-4Ω·m C.1×10-6Ω·m D.1×10-8Ω·m
任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是 （有多个正确选项）。
A. 用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B. 由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C. 若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除测量仪表引起的系统误差
D. 用U---I图像处理数据求金属丝电阻可以减少偶然误差
【答案】：（1）0.397 （2）甲 （3）如图3
（4）如图4 4.5 （5）C （6）CD
【解析】：（1）根据螺旋测微器读数规则，金属丝的直径为 0.397mm。
（2）根据实验数据可知，他们测量R是采用图2中的甲图。
（3）根据甲图连线实物图如图3。
（4）描绘出U--I图线如图4 。图象斜率等于金属丝的阻值R= 4.5Ω。
（5）由电阻定律，金属丝电阻率为ρ=RS/L，S约为1×10-7m，可以估算出金属丝电阻率为1×10-6Ω·m ，选项C正确。
（6）用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，选项B错误；若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除测量仪表引起的系统误差，用U---I图像处理数据求金属丝电阻可以减少偶然误差，选项CD正确。
【考点定位】此题考查电学实验及其相关知识。
针对训练题2．（2010山东理综）在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所示。闭合电键后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：
①若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是 （填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”）。
②若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至 档（填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2．5mA”），再将 （填“红”或“黑”）表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是 、 、 。
2.【答案】①待测金属丝；②直流电压10V，红，0，E，E。
【解析】若电流表示数为零，电压表示数为E，说明电压表与电源构成闭合回路，发生故障的是待测金属丝。利用多用电表检测含电源电路故障，先将开关旋转至直流电压10V档，再将红表笔固定在电源正极a接线柱，若只有滑动变阻器断路，把另一支表笔接b时，多用电表示数为0；把另一支表笔接c时，多用电表示数为E；把另一支表笔接d时，多用电表示数为E。
【达标测试题】
1（2012年3月四川南充市二模）某同学测定一根金属丝的电阻率.
①用螺旋测微器测量金属丝的直径如左下图所示，则该金属丝的直径为_____mm.
②先用多用电表粗测其电阻.将选择开关调到欧姆挡“×10”档位，测量时发现指针向右偏转角度太大，这时他应该：
a. 将选择开关换成欧姆挡的“_____”档位(选填“ ×100”或“ ×l”）
b.调零后再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如右下图所示，则此段金属丝的电阻约为_____Ω。
③现要进一步较精确测量其阻值，实验室提供了以下各种器材:4V的直流电源、3V量程的直流电压表、电键、导线等.还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用：
A.电流表A1(量程0.3A,内阻约1Ω）
B.电流表A2（量程0.6A,内阻约0.3Ω）
C.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）
D.滑动变阻器R2（最大阻值为50Ω）
为了尽可能提高测量准确度且要求电压调节范围尽量大.电流表应选_____滑动变阻器应选_____ (填器材前面的字母）
1答案：① 0.520 mm
②（a） ×1 （b） 12Ω
③ A ，C
解析：①该金属丝的直径为0.5mm+0.020mm=0.520mm.
②先用多用电表粗测其电阻.将选择开关调到欧姆挡“×10”档位，测量时发现指针向右偏转角度太大，说明电阻较小，这时他应该将选择开关换成欧姆挡的“×1”档位。此段金属丝的电阻约为12Ω。
③由于电源电动势4V，金属丝的电阻约为12Ω，电流约为0.3A，为了尽可能提高测量准确度且要求电压调节范围尽量大.电流表应选量程0.3A 的电流表A1；滑动变阻器应选最大阻值为10Ω的滑动变阻器R1。
2.（2012年3月福建莆田质检）某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，获得的金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的值分别是 mm、 A、 V.。
已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ。电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势E=4.5V，内阻很小。则以下电路图中 （填电路图下方的字母）电路为本次实验应当采用的最佳电路。用此电路测得的金属丝电阻Rx比真实值 （填“大”或“小”）。
若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的 电路。若此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx= 。（用题中各物理量符号表示）
2.答案：0.999 0.42 2.26 A 小 B U/I-RA
解析：根据螺旋测微器读数规则可知金属丝直径为0.999mm；电流表读数是0.42A，电压表读数是2.26V。由于金属丝电阻一般不太大，采用电流表外接。干电池不宜在长时间、大功率状况下使用，采用限流电路，所以本次实验应当采用的最佳电路为图A。用此电路测得的金属丝电阻Rx实质是电阻丝与电压表并联等效电阻值，比真实值小。若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的B电路。若此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx= U/I-RA。
3.（2012年4月广西南宁三模）（1）某同学想利用所学知识测量某种材料的电阻率，由于不知其大约阻值，于是，他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻，经正确操作后，用“×100 Q”挡时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用 挡（填“×10 ”或“×lk”）重新测量，换挡后，在测量前先要 。
（2）要测出（1）中所给材料样品的电阻率，必须精确测出该段样品的阻值．除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：
电压表V1，量程6V，内阻R1，等于20 kfl
电压表V2，量程10 V，内阻R2。约30 k
滑动变阻器R1，0～20 ，额定电流2A
滑动变阻器R2，0～2000 ，额定电流1 mA
电源E（电动势为12 V，内阻r约2 ）
①请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在方框中．其中滑动变阻器应选_ __．
②若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为____，式中符号的含义为_ __．
3.答案：（1）×1k 欧姆调零
（2）①R1 电路图如图所示。
② U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数.
解析：（1）由题图可知，多用电表指针偏转角度太小，电阻达1700Ω左右，应该换用×1k档，换档后需要重新欧姆调零。
（2）由于电压表V1的内阻已知，可以作为电流表使用。为了得到较多组数据，滑动变阻器采用分压式接法电路，选用阻值范围0～20的滑动变阻器R1。根据电路图，Rx=，IV1=，由电阻定律，Rx=ρL/S，S=πd2/4，联立解得ρ=，式中U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数.
4.（2012湖南衡阳六校联考） 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度．测量3次，求出其平均值l.其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，图中读数为________ cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为________ mm.
(2)采用右图所示的电路测量金属丝的电阻．电阻的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)．最后由公式ρ＝________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)．
4.答案. (1)24.12～24.14 0.518～0.519 (2)偏小
解析：(1)根据刻度尺读数规则，图甲中读数为24.13cm；根据螺旋测微器读数规则，图中读数为0.518 mm.
(2)用电流表外接电路测量金属丝的电阻．金属丝中电流小于电流表读数，所以电阻的测量值比真实值偏小．由欧姆定律R=U/I，电阻定律R=ρl/S，S=πd2/4联立解得电阻率ρ＝。
5. （2012重庆期末测试）在“测金属丝电阻率”实验中，提供以下实验器材；
待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、直尺；
电源E（电动势约3V）；电压表V（量程3V，内阻约5kΩ）：
电流表A（量程0.6A、内阻为1.0Ω）；
滑动变阻器、开关及导线若干．
某同学进行了如下操作：
①如题22-2图所示，用直尺测金属丝的长度L= m；
②如题22-3图所示，用螺旋测微器测金属丝直径d= m；
③按照实验设计进行了实物连接如题22-4图并进行了相应测量，利用电压表和电流表读数画出了如题22-5图的U—I图象。
由此得到金属丝电阻R= Ω
④根据以上测量，计算该金属丝的电阻率ρ= Ω·m．（计算结果保留两位有效数字）
5.答案：①5.56×10-2～5.59×10-2 ②5.71×10-4～5.74×10-4
③ 4 ④1.7×10-5～1.9×10-5
解析：由电路可知，电流表内接，R+RA=U/I=5Ω，R=4Ω；金属丝截面积S=πd2/4=2.5×10-7m2。由电阻定律，ρ=RS/L=Ω·m=1.8×10-5Ω·m．
6．（1）(2013广东二校联考摸底)一个额定功率为0.1W的电阻，其阻值不详。用欧姆表粗测其阻值，其结果如图所示。现有下列器材，试选择合适的器材及适当的电路，较精确地测定该电阻的阻值。
A．电流表，量程0～500μA，内阻约150Ω
B．电流表，量程0～10mA，内阻约10Ω
C．电压表，量程0～3V，内阻约5KΩ
D．电压表，量程0～15V，内阻约10KΩ
E．干电池两节，每节电动势为1.5V
F．直流稳压电源，输出电压12V，额定电流1A
G．滑动变阻器，0～50Ω，0.5A
H．电键一只，导线若干
① 欧姆表测得的电阻值约为 Ω；
② 电流表应该选择 ，电压表应该选 择 ，电源应该选择 ，（填字母代号）；
③ 请在下列实验电路图中选择合适的电路图（ ）
答案：（1）①1k（或1000）
②BDF ③B
解析：① 欧姆表测得的电阻值约为100Ω×10=1000Ω；
②根据额定功率为0.1W，由P=I2R可得最大电流为0.01A， 电流表应该选择量程0～10mA的电流表B；电压表应该选择量程0～15V的电压表D；电源应该选择输出电压12V的直流稳压电源F。
③由于待测电阻较大，选择电流表内接；由于滑动变阻器阻值范围0～50Ω，需要设计成分压电路，合适的电路图时B。
7. （2013温州八校联考）某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值为≥200Ω·m）。如图16所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱。容器内表面长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm。将水样注满容器后，进行以下操作：
分别用多用电表欧姆挡的“×1k”、“× 100”两档 粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图17所示，则所测水样的电阻约为 Ω。
（2）为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实 验室中找到如下实验器材：
A.电流表(量程3mA，电阻RA为5Ω)
B.电压表(量程6V，电阻RV约为10 kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω，额定电流1 A)
D.电源(6V，内阻约1Ω)
E.开关一只、导线若干
请在答题卷相应位置的实物图中完成电路连接。
（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数
据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出
一系列数据如表所示，请在在答题卷相应位置的坐标纸中作出U-I关系图线。
U/V
1.1
1.8
3.0
3.8
4.7
I/mA
0.50
0.82
1.36
1.73
2.13
（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为 Ω·m。据此可知，所测水样在电阻率这一指标上 (选填“达标”或 “不达标”)
.答案：（1）1750Ω （2）电路连接如图a所示。
（3）如图b所示。 （4）不达标。
解析：（1）根据多用电表测量电阻时要尽可能使指针指在中间附近，所以按照左图读数，读数为17.5×100Ω=1750Ω。
（2）因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻，所以连线时滑动变阻器要用分压接法；又因为电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图a所示。
图a 图b
（3）让绝大多数的点在直线上，其余各点均匀地分布在直线两侧，如图b所示。
（4）由图线斜率可知，总电阻为22005Ω，（理论上R =R总－R A=2195Ω，但由于实验的偶然误差可能比5Ω还要大，因此，电流表电阻可以忽略），根据电阻定律，代入数据得ρ=110.00.3Ω·m，由于ρ<200Ω·m，因此，不达标。
8.（11分）（2013安徽师大摸底）小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω。他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：
电池组E（电动势为3.0V，内阻约1Ω）； 电流表A1（量程0～100mA，内阻约5(）；
电流表A2（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω）； 电阻箱R（0～999.9(）； 开关、导线若干。
小明的实验操作步骤如下：
A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；
B．根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L。
F．断开开关。
①小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次测量中该电阻丝直径的测量值d=____________ mm；
②实验中电流表应选择_____________（选填“A1”或“A2”）；
③小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R-L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=________（用给定的物理量符号和已知常数表示）。
④若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，对电阻率的测量结果是否会产生影响？若有影响，请说明测量结果将偏大还是偏小。（不要求写出分析的过程，只回答出分析结果即可）答： 。
答案：. （11分）（2）①0.730……（3分） ②A1……（2分）
③……（3分） ④不产生影响……（3分）
解析：①根据螺旋测微器读数规则，该电阻丝直径的测量值d=0.5mm+0.230mm=0.730 mm；
②由于电阻丝的电阻约为20Ω，电池组E的电动势为3.0V ，电路中电流小于0.15A，所以实验中电流表应选择A1。
③由电阻丝接入电路部分电阻R’=ρL/S，S=，根据闭合电路欧姆定律，E=I(R+R’+r),联立解得：R=E/I-r-L，对照R-L关系图线，可得=R0/L0，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=。
④由于电流表内阻的存在不影响图线斜率，所以对电阻率的测量结果不会产生影响。
第二讲 描绘小灯泡的伏安特性曲线
【重点知识精讲】
描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。与描绘小灯泡的伏安特性曲线实验类似的是研究元件的伏安特性曲线，凡是要求画出两端电压从零开始的伏安特性曲线都必须采用分压电路。
典型考法
典例1（2012·四川理综）某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；
电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；
电流表A2，量程0.6A，内阻r2=0.2Ω；
电压表V，量程3V，内阻rv=9kΩ；
标准电阻R1，阻值1Ω；
标准电阻R2，阻值3kΩ；
滑动变阻器R，阻值范围0~10Ω；
学生电源E，电动势6V，内阻不计；
开关S及导线若干。
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________________Ω。
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_________________V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。
【答案】：①5 ②4 ③实验电路图如图。
【解析】：①电压表的示数为2.30V，此时小灯泡L的电阻R=U/I=5Ω。
②如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，电压表中电流为mA，加在L上的电压值是3V+mA×3kΩ=4V。
③题目要求在乙同学的基础上利用所供器材，补画出实验电路图，可将电压表串联标准电阻R2，量程扩大为4V。将电流表A2并联标准电阻R1，量程扩大为0.72A。
【考点定位】此题考查探究小灯泡L的伏安特性曲线及其相关知识。
针对训练题1（2011·福建理综卷21题（2））某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：
①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量。（填选项前的字母）
A.直流电压10V B.直流电流5mA
C.欧姆×?100 D.欧姆×?1
②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20,额定电流1.0A），L为待测小电珠，为电压表（量程6V，内阻20k），为电流表（量程0.6A，内阻1）,E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。
Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_ 端；（填“左”或“右”）
Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）
Ⅲ. 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。（填“不变”、“增大”或“减小”）
【解析】：由于小电珠的电阻一般不大，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至欧姆×?1，选项D正确。对于分压电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于使小电珠上电压为零处，即最左端。闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是滑动变阻器左端与电源没有连接好。由描绘出的小电珠的伏安特性曲线可知，小电珠的电阻值随工作电压的增大而增大。
【答案】①D
②Ⅰ.左 Ⅱ 1 5 Ⅲ. 增大
【点评】描绘小电珠伏安特性曲线是高考命题频率很高的实验，常与电路连接、仪器选择、故障判断、图象分析等相结合，试题难度一般中等。
典例2（2010浙江理综）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流-电压的数据如下表所示：
电流I/mA
2.7
5.4
12.4
19.5
27.8
36.4
47.1
56.1
69.6
81.7
93.2
电压U/V
0.04
0.08
0.21
0.54
1.30
2.20
3.52
4.77
6.90
9.12
11.46
（1）用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；
（2）为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示：请指出图线的特征，并解释形成的原因。
答案：（1）根据上表数据描绘的电压随电流的变化曲线如图所示。
（2）电阻随电流增大，存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同。第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢。
针对训练题2.（2010安徽理综）太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。
（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的I-U图像。由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻_____________ （填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为____________Ω。
【答案】（1）如右图所示。（2）很大；1.0×103
【解析】（1）根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，电路连接如图；
（2）在电压小于2.00V时，由图可知电流很小（几乎为零），由R=U/I可知，太阳能电池的电阻R很大；
（3）当电压为2.80V时，根据题图读出对应的电流I=2.8mA，由R=U/I得：R=1.0×103Ω。
【达标测试题】
1.（2012年4月山东潍坊二模）某同学要描绘一小灯泡（3V，1.5W）的伏安特性曲性，他设计了如图甲所示的电路，其中电源电动势为4V，电压表有两个量程.
①请帮助该同学将连线补充完整.
②实验中某次电压表示为2.5V，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡的实际功率为___________W.
1. 答案：①连线如图。②1.1
解析：（1）电流表示数为0.44A，此时小灯泡的实际功率为P=UI=2.5×0.44W=1.1W。
2(12分）（2012年3月四川乐山市二模）有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样,现要描绘这个灯泡的伏安特性图线.,有下列器材供选用。：
A. 电压表(0?5V,内阻约为10kΩ)
B. 电压表(0?10V，内阻约为20kΩ)
C. 电流表(0?0.3 A,内阻约为1Ω)
D. 电流表(0?0.6A,内阻约为0.4Ω)
E. 滑动变阻器(10Ω,2A)
F. 学生电源(直流6V),还有开关、导线若干
①实验中所用电压表应选用_ __,电流表应选用 _ __.(用对应的选项字母表示）
②实验时要求尽量减小实验误差,测量电压时应从零开始多取几组数据，请将图甲中实物连接成满足实验要求的測量电路.
③某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线(如图乙所示〉,若用电动势为3 V、内阻为2.5Ω的电源给该小灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是 W.
2.答案：①A D ②如图所示。③0.80
解析：①由小灯泡规格可知正常工作电流为0.5A，选择量程0?5V的电压表A，选择量程0?0.6A的电流表D。②设计成电流表外接的分压电路。③在小灯泡的伏安特性曲线图中作出电源的的伏安特性曲线，两曲线的交点纵横坐标的乘积即等于小灯泡的实际功率。
3．（2012年3月江苏省苏北四星级高中联考）发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用。图甲是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势．某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据如下表所示：
U/V
0
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
I/mA
0
0.9
2.3
4.3
6.8
12.0
19.0
30.0
(1)实验室提供的器材如下：
A．电压表(量程0-3V，内阻约10kΩ)
B．电压表(量程0-15V，内阻约25 kΩ)
C．电流表(量程0-50mA，内阻约50Ω)
D．电流表(量程0-0.6A，内阻约1Ω)
E．滑动变阻器(阻值范围0-10Ω，允许最大电流3A)
F．电源(电动势6V，内阻不计)
G．开关，导线
该同学做实验时，电压表选用的是 ，电流表选用的是 （填选项字母）；
(2)请在图乙中以笔划线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整；
(3)根据表中数据，在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线；
(4)若此发光二极管的最佳工作电流为10mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R= Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态 (结果保留三位有效数字) ．
3．答案：（1）A C （2）实物图如图所示。
（3）发光二极管的I-U图线如图所示。 （4）120Ω
解析：根据测量数据可知，该同学做实验时，电压表选用的是量程0-3V的电压表A，电流表选用的是(量程0-50mA电流表C。描绘发光二极管的I-U图线，采用分压电路。由于电流表内阻较大，设计成电流表外接。此发光二极管的最佳工作电流为10mA，由该发光二极管的I-U图线可知对应的电压为1.8V。现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R=Ω=120Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态.
4．（12分）（2012年贵州省黔东南州一模）某课外学习小组想描绘标有“4 V、2 W”的小灯泡的U—I图象，除导线和开关外还备有以下器材可供选择：
A．电流表(量程0.6 A,内阻约为1 Ω)
B．电流表(量程3.0 A,内阻约为0.2 Ω)
C．电压表(量程5.0 V,内阻约为5 kΩ)
D．电压表(量程15.0 V,内阻约为15 kΩ)
E．滑动变阻器(最大阻值为200 Ω,额定电流100 mA)
F．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω,额定电流1.0 A)
G．电源(电动势为6.0 V,内阻约为1.5 Ω)
(1)实验中所用的电流表应选 ；电压表选 ；滑动变阻器应选 (只需填器材前面的字母代号)。
(2)将图甲中的实物连接成实验所需的电路(有两根导线已经接好)。实验开始时，滑动变阻器的滑片应该置于最 端(填“左”或“右”)。
(3)经过正确的操作，测得的数据如下表：
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
电压U/V
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
电流I/A
0
0.12
0.22
0.30
0.36
0.40
0.43
0.46
0.48
0.49
0.50
请在图乙中描点画出小灯泡的U—I曲线。
4.答案： (1) A ；C；F
(2)实物图如下图（a）所示； 左
(3)U—I图线如下图（b）所示
解析：由于小灯泡额定电流为0.5A，所以实验中所用的电流表应选量程0.6 A的A；电压表选量程5.0 V的C；采用分压电路，滑动变阻器应选最大阻值为10 Ω的F。电路设计成电流表外接的分压电路。滑动变阻器的滑片应该置于小灯泡两端电压为零的最左端。描点画出小灯泡的U—I曲线。……
5.(2012年3月山东德州一模)某同学从实验室中找到一只小灯泡，上面标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清，为了得到额定电压值，他先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2.0Ω，然后根据公式P=等计算出该灯泡的额定电压为l.23 V。该同学怀疑所得电压值不准确，于是他利用下列实验器材设计了一个电路进行测量。
A．电压表V(量程3 V，内阻约l kΩ)
B．电流表A(量程500 mA，内阻约0.6Ω)
C．滑动变阻器R1(0—5Ω)
D．滑动变阻器R2(0—100Ω)
E．电源E(电动势4.0 V，内阻不计)
F．开关S和导线若干
在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下列表格中。
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.70
I/mA
80
155
195
227
255
279
310
①请根据实验要求，在虚线框内画出电路图并标出所选滑动变阻器的字母代号。
②根据实验数据作出的U-I图线如图所示。由图象得出该灯泡的额定电压应为 V；这一结果大于l.23 V，其原因是 。
5.答案：①如图所示。
②2.5 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻
解析：根据实验要求，电路应设计成分压电路，电流表外接。滑动变阻器采用阻值范围为0—5Ω的R1。由根据实验数据作出的U-I图线可知，当电压为2.5V时，电流为300mA，功率为0.75W，所以由图象得出该灯泡的额定电压应为2.5V。这一结果大于l.23 V，其原因是灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻。
6．（2012年3月安徽省“江南十校”高三联考）现要描绘标有“4.0V，0.4A”小灯泡L的伏安特性曲线，实验室中有以下一些器材可供选择：
电源： E1（电动势为2.0V，内阻为0.2Ω）；
E2（电动势为4.5V，内阻为0.02Ω）
电压表：V1（量程5V，内阻为5kΩ）；
V2（量程15V，内阻为15kΩ）
电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω）；
A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
滑动变阻器：R1（可调范围 0~10Ω，允许通过最大电流5A）；
R2（可调范围 0~5kΩ，允许通过最大电流0.1A）
导线，开关若干。
（1）为了调节方便，准确描绘伏安特性曲线，实验中应该选用电源_______，电压表_____ ,电流表 _____，滑动变阻器 _______（填器材的符号）。
（2）在满足（1）的情况下，画出实验中所需的电路原理图（标明所选仪器的符号）。
6、答案：（1）E2 ，V1 ，A2 ，R1
（2）如图
解析：
．实验中应该选用电动势大于小灯泡额定电压的电源E2，电压表选用量程5V的V1，电流表选用量程大于小灯泡额定电流的A2，滑动变阻器选用可调范围 0~10Ω的R1。电路设计为分压电路，电流表外接。
7．（2012年3月安徽省“江南十校”高三联考）现要描绘标有“4.0V，0.4A”小灯泡L的伏安特性曲线，实验室中有以下一些器材可供选择：
电源： E1（电动势为2.0V，内阻为0.2Ω）；E2（电动势为4.5V，内阻为0.02Ω）
电压表：V1（量程5V，内阻为5kΩ）；V2（量程15V，内阻为15kΩ）
电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω）；A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
滑动变阻器：R1（可调范围 0~10Ω，允许通过最大电流5A）；R2（可调范围 0~5kΩ，允许通过最大电流0.1A）
导线，开关若干。
（1）为了调节方便，准确描绘伏安特性曲线，实验中应该选用电源_______，电压表_____ ,电流表 _____，滑动变阻器 _______（填器材的符号）。
（2）在满足（1）的情况下，画出实验中所需的电路原理图（标明所选仪器的符号）。
7.答案：
（1）E2 ，V1 ，A2 ，R1 （2）如图
解析：实验中应该选用电动势大于小灯泡额定电压的电源E2，电压表选用量程5V的V1，电流表选用量程大于小灯泡额定电流的A2，滑动变阻器选用可调范围 0~10Ω的R1。电路设计为分压电路，电流表外接。
8.. （2010·重庆卷）在探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：灯泡1，量程恰当的电流表示 A和电压V，直流电源A,滑动变阻器R，电键S等，要求灯泡两端电压从OV开始变化，
①实验中滑动变阻器应采用____________接法（填“分压”或“限流”）
②某同学已连接如题图1所示的电路，在连接最后一根导线的C端到直接电源正极之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改下
A．__________________________________________
B．_______________________________________________
③电路连接正确后，分别测得两只灯泡L1和L2的伏安特性曲线，如题图2中Ⅰ和Ⅱ所示。然后将灯泡L1和L2与电池组（电动势和内阻均恒定）连成题图3所示电路。多次测量后得到通过L1和L2的电流平均值分别为0.30A和0.60A。
A.在题图3中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线。
B.由该曲线可知电池组的电动势为_________V，内阻为_________Ω。（取2位有效数字）
8.答案：⑵①分压
②A.电键不应闭合，应处于断开状态
B.滑动变阻器的滑动触头P位置不当，应将其置于b端
③ A. 电池组U-I图线如图。B. 4.6V 2.7Ω
解析：
⑵①探究小灯泡的伏安特性曲线要求电压从0到额定电压变化，所以滑动变阻器必须采用分压解法。
②在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的这是第一个错误。连好线路后在闭合开关前需要将限流滑动变阻器调到阻值最大，将分压滑动变阻器调到输出为0端，在图中是b端，以保护电源和电表。
③描绘电源的伏安特性曲线要求外电阻变化测定对应的多组路端电压和电流，本实验中用两个小灯泡来改变外电阻获得两组电流值，然后在小灯泡的伏安特性曲线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图像。为描绘准确可以先进行理论计算，首先查出两坐标为（0.30A，3.8V）和（0.60A，3.0V），则内阻为Ω，电动势为， V，然后作出准确图像如图。
3．(10分) （2013江苏徐州摸底）某同学准备探究一未知元件Q的伏安特性曲线，他设计了如图甲所示的电路图．请回答下列问题：
(1)清将图乙中的实物连线按电路图补充完整。
(2)该同学正确连接实验电路后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头P，发现电流表和电压表的指针始终不发生偏转．在不断开电路的情况下，他使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“+”、“-”接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是 ．
(3)排除故障后，该同学测得实验数据如下表所示，请在坐标纸上作出该元件的U-I图线。
(4)通过实验可以得出，该元件的阻值随所加电压的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
科网ZXXK]
、答案：（1）如图。 （2）电流表断路 （3）如图 （4）减小
解析：使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“+”、“-”接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明多用电表与电源构成通路，电路故障是电流表断路。根据画出的图象，由欧姆定律可知，该元件的阻值随所加电压的增大而减小。
2013高考二轮复习专题精品学案
高考二轮专题复习精品学案专题二十六
专题二十六、电学实验
高中物理电学实验是物理实验高考的重点，是高考的必考内容。电学实验共有6个，可归纳为四二三，即知道四种测量电路（描绘小灯泡的伏安特性曲线及分压电路、伏安法测电阻电路、半偏法测电表内阻和电表的校对电路、测定电源电动势和内阻电路），会画二种曲线（电阻或小灯泡的伏安特性曲线、 电源的伏安特性曲线），掌握三类仪器（多用电表、螺旋测微器和游标卡尺、电压表电流表电阻箱等）的读数使用。
1.描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。电阻（电阻率）测量需要根据题述条件设计测量电路。待测电阻远大于电流表内阻时采用电流表内接，待测电阻远小于电压表内阻时采用电流表外接。若待测电阻较大而滑动变阻器又很小时必需采用分压电路。由于分压电路的电压调节范围大，且电压可以从零开始逐渐增大，所以凡是要求多测几组值，一般采用分压电路；画元件两端电压从零开始的伏安特性曲线必须采用分压电路。由于限流电路耗电少，所以不是必须采用分压电路的一般采用限流电路。
2.在半偏法测电流表内阻实验中，串联在电路中的可变电阻R应选择最大阻值远大于电流表内阻的滑动变阻器，在能够满足电流表满偏的条件下，电源电动势尽可能选择大的测量误差小。选择电源电动势的方法是：滑动变阻器的最大阻值与电流表满偏电流的乘积等于或稍大于电源电动势。半偏法测电流表内阻实验中，当闭合与电流表并联支路中的电键时，电路中总电阻减小，电流增大，调节电阻箱的电阻值使电流表半偏，与电流表并联的电阻箱R1中电流将大于电流表中的半偏电流，R1小于电流表内阻rg，所以测量值R1与rg的真实值相比偏小。电表的校对电路由于需要从零刻度开始校对，所以采用分压电路。
3. 测定电源电动势和内阻实验采用电流表和电压表测出外电路的几组电流和电压值，为了消除偶然误差，一般采用图像法处理实验数据。由闭合电路欧姆定律可知电源路端电压U=E—Ir，电源的伏安特性曲线应该是一直线，所以将图像中数据点连线时一定要画成直线，直线与纵轴（U轴）的交点纵坐标值等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻。
4. 多用电表是一种可以用来测量电流、电压、电阻等的磁电式测量仪表，直流电流档、电压档刻度是均匀的。多用电表欧姆档（欧姆表）是根据闭合电路欧姆定律制成的，由于电流I与待测电阻R是非线性关系，且电流为零时电阻值为无限大，所以多用电表欧姆档（欧姆表）的刻度不均匀，且电流零刻度处对应电阻值为无限大，电流满偏处对应电阻值为零。用多用电表欧姆档（欧姆表）测量电阻时首先要选档、调零，将电阻从电路中断开然后测量。测量时，应使指针尽可能指在中间刻度附近。若指针偏角太小，说明电阻值大，应改换高倍率档；若指针偏角太大，说明电阻值小，应改换低倍率档。注意每次换挡后均要重新调零，读数时应将指针示数乘以档位倍率。
5. 测量电阻丝的电阻率采用伏安法。金属丝的截面直径测量一般用螺旋测微器，长度测量可以使用毫米刻度尺。螺旋测微器测量导线直径时从固定刻度读得整毫米数，可动刻度读得百分之一毫米数，注意，螺旋测微器读数时要看固定刻度上半毫米刻度是否露出，若露出，要加0.5毫米；从可动刻度上读数时要估读1位。游标卡尺可以利用内测量爪测量内径，利用外测量爪测量外径，利用深度尺测量深度。游标卡尺测量读数从主尺读得整毫米数，若与主尺上刻度线对齐的游标上第N条刻度，则读数为：整毫米数+N×精度。注意游标卡尺不估读。
实验一、测定金属的电阻率
【重点知识精讲】
电阻率是描述导体导电性能的重要物理量，电阻率测量需要根据题述条件设计测量电路。待测电阻远大于电流表内阻时采用电流表内接，待测电阻远小于电压表内阻时采用电流表外接。若待测电阻较大而滑动变阻器又很小时必需采用分压电路。由于分压电路的电压调节范围大，且电压可以从零开始逐渐增大，所以凡是要求多测几组值，一般采用分压电路；由于限流电路耗电少，所以不是必须采用分压电路的一般采用限流电路。金属丝的截面直径测量一般用螺旋测微器，长度测量可以使用毫米刻度尺。螺旋测微器测量导线直径时从固定刻度读得整毫米数，可动刻度读得百分之一毫米数，注意，螺旋测微器读数时要看固定刻度上半毫米刻度是否露出，若露出，要加0.5毫米；从可动刻度上读数时要估读1位。
典型考法
典例1.（2012·广东理综物理）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15（a）和图15（b）所示，长度为_____cm，直径为_____mm。
②按图15（c）链接电路后，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”）；将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1280Ω；
③由此可知，圆柱体的电阻为_____Ω。
【答案】：①5.01 5.315 ②（a）大 （b）大 ③1280
【解析】：根据游标卡尺读数规则，长度为5.01cm，根据螺旋测微器的读数规则，直径为5.315mm。对于滑动变阻器的限流接法，闭合开关前，将滑动变阻器R1的阻值置于最大处。将S2拨向接点2前，将电阻箱R2的阻值调至最大处。此题采用等效替代法测量电阻，圆柱体的电阻等于电阻箱R2的阻值，为1280Ω。
【考点定位】此题考查等效替代法测量电阻。
针对训练题1.（2012·山东理综）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）；
电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；
A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：E1（电动势3V，内阻不计）
E2（电动势12V，内阻不计）
滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 （均填器材代号），在虚线框中（问答题卡）完成电路原理图。
【答案】①1.773②A1；E1；电路图如右。
【解析】①根据螺旋测微器读数规则，金属丝的直径为1.5mm+0.27.3mm=1.773mm。
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选量程0.6A的A1。电源应选电动势3V 的E1。由于待测电阻很小，采用电流表外接。
【考点定位】此题考查测量金属丝电阻率的实验。
典例2.（18分）（2012·北京理综）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm。
用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为 m(该值接近多次测量的平均值）
用伏安法测金属丝的电阻R。实验所用器材为：电源（电动势3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
由以上实验数据可知，他们测量R是采用图2中的 图（选填：“甲”或“乙”）
图3是测量R的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据（2）所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流变不至于被烧坏。
这个小组的同学在坐标纸上建立U 、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U--I图线，由图线得到金属丝的阻值R= Ω（保留两位有效数字）。
根据以上数据可以估算出金属丝电阻率为 （填选项钱的符号）。
A.1×10-2Ω·m B.1×10-4Ω·m C.1×10-6Ω·m D.1×10-8Ω·m
任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是 （有多个正确选项）。
A. 用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B. 由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C. 若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除测量仪表引起的系统误差
D. 用U---I图像处理数据求金属丝电阻可以减少偶然误差
【答案】：（1）0.397 （2）甲 （3）如图3
（4）如图4 4.5 （5）C （6）CD
【解析】：（1）根据螺旋测微器读数规则，金属丝的直径为 0.397mm。
（2）根据实验数据可知，他们测量R是采用图2中的甲图。
（3）根据甲图连线实物图如图3。
（4）描绘出U--I图线如图4 。图象斜率等于金属丝的阻值R= 4.5Ω。
（5）由电阻定律，金属丝电阻率为ρ=RS/L，S约为1×10-7m，可以估算出金属丝电阻率为1×10-6Ω·m ，选项C正确。
（6）用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，选项B错误；若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除测量仪表引起的系统误差，用U---I图像处理数据求金属丝电阻可以减少偶然误差，选项CD正确。
【考点定位】此题考查电学实验及其相关知识。
针对训练题2．（2010山东理综）在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所示。闭合电键后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：
①若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是 （填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”）。
②若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至 档（填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2．5mA”），再将 （填“红”或“黑”）表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是 、 、 。
2.【答案】①待测金属丝；②直流电压10V，红，0，E，E。
【解析】若电流表示数为零，电压表示数为E，说明电压表与电源构成闭合回路，发生故障的是待测金属丝。利用多用电表检测含电源电路故障，先将开关旋转至直流电压10V档，再将红表笔固定在电源正极a接线柱，若只有滑动变阻器断路，把另一支表笔接b时，多用电表示数为0；把另一支表笔接c时，多用电表示数为E；把另一支表笔接d时，多用电表示数为E。
【达标测试题】
1（2012年3月四川南充市二模）某同学测定一根金属丝的电阻率.
①用螺旋测微器测量金属丝的直径如左下图所示，则该金属丝的直径为_____mm.
②先用多用电表粗测其电阻.将选择开关调到欧姆挡“×10”档位，测量时发现指针向右偏转角度太大，这时他应该：
a. 将选择开关换成欧姆挡的“_____”档位(选填“ ×100”或“ ×l”）
b.调零后再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如右下图所示，则此段金属丝的电阻约为_____Ω。
③现要进一步较精确测量其阻值，实验室提供了以下各种器材:4V的直流电源、3V量程的直流电压表、电键、导线等.还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用：
A.电流表A1(量程0.3A,内阻约1Ω）
B.电流表A2（量程0.6A,内阻约0.3Ω）
C.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）
D.滑动变阻器R2（最大阻值为50Ω）
为了尽可能提高测量准确度且要求电压调节范围尽量大.电流表应选_____滑动变阻器应选_____ (填器材前面的字母）
1答案：① 0.520 mm
②（a） ×1 （b） 12Ω
③ A ，C
解析：①该金属丝的直径为0.5mm+0.020mm=0.520mm.
②先用多用电表粗测其电阻.将选择开关调到欧姆挡“×10”档位，测量时发现指针向右偏转角度太大，说明电阻较小，这时他应该将选择开关换成欧姆挡的“×1”档位。此段金属丝的电阻约为12Ω。
③由于电源电动势4V，金属丝的电阻约为12Ω，电流约为0.3A，为了尽可能提高测量准确度且要求电压调节范围尽量大.电流表应选量程0.3A 的电流表A1；滑动变阻器应选最大阻值为10Ω的滑动变阻器R1。
2.（2012年3月福建莆田质检）某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，获得的金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的值分别是 mm、 A、 V.。
已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ。电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势E=4.5V，内阻很小。则以下电路图中 （填电路图下方的字母）电路为本次实验应当采用的最佳电路。用此电路测得的金属丝电阻Rx比真实值 （填“大”或“小”）。
若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的 电路。若此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx= 。（用题中各物理量符号表示）
2.答案：0.999 0.42 2.26 A 小 B U/I-RA
解析：根据螺旋测微器读数规则可知金属丝直径为0.999mm；电流表读数是0.42A，电压表读数是2.26V。由于金属丝电阻一般不太大，采用电流表外接。干电池不宜在长时间、大功率状况下使用，采用限流电路，所以本次实验应当采用的最佳电路为图A。用此电路测得的金属丝电阻Rx实质是电阻丝与电压表并联等效电阻值，比真实值小。若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω，那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的B电路。若此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx= U/I-RA。
3.（2012年4月广西南宁三模）（1）某同学想利用所学知识测量某种材料的电阻率，由于不知其大约阻值，于是，他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻，经正确操作后，用“×100 Q”挡时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用 挡（填“×10 ”或“×lk”）重新测量，换挡后，在测量前先要 。
（2）要测出（1）中所给材料样品的电阻率，必须精确测出该段样品的阻值．除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：
电压表V1，量程6V，内阻R1，等于20 kfl
电压表V2，量程10 V，内阻R2。约30 k
滑动变阻器R1，0～20 ，额定电流2A
滑动变阻器R2，0～2000 ，额定电流1 mA
电源E（电动势为12 V，内阻r约2 ）
①请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在方框中．其中滑动变阻器应选_ __．
②若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为____，式中符号的含义为_ __．
3.答案：（1）×1k 欧姆调零
（2）①R1 电路图如图所示。
② U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数.
解析：（1）由题图可知，多用电表指针偏转角度太小，电阻达1700Ω左右，应该换用×1k档，换档后需要重新欧姆调零。
（2）由于电压表V1的内阻已知，可以作为电流表使用。为了得到较多组数据，滑动变阻器采用分压式接法电路，选用阻值范围0～20的滑动变阻器R1。根据电路图，Rx=，IV1=，由电阻定律，Rx=ρL/S，S=πd2/4，联立解得ρ=，式中U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数.
4.（2012湖南衡阳六校联考） 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度．测量3次，求出其平均值l.其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，图中读数为________ cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为________ mm.
(2)采用右图所示的电路测量金属丝的电阻．电阻的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)．最后由公式ρ＝________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)．
4.答案. (1)24.12～24.14 0.518～0.519 (2)偏小
解析：(1)根据刻度尺读数规则，图甲中读数为24.13cm；根据螺旋测微器读数规则，图中读数为0.518 mm.
(2)用电流表外接电路测量金属丝的电阻．金属丝中电流小于电流表读数，所以电阻的测量值比真实值偏小．由欧姆定律R=U/I，电阻定律R=ρl/S，S=πd2/4联立解得电阻率ρ＝。
5. （2012重庆期末测试）在“测金属丝电阻率”实验中，提供以下实验器材；
待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、直尺；
电源E（电动势约3V）；电压表V（量程3V，内阻约5kΩ）：
电流表A（量程0.6A、内阻为1.0Ω）；
滑动变阻器、开关及导线若干．
某同学进行了如下操作：
①如题22-2图所示，用直尺测金属丝的长度L= m；
②如题22-3图所示，用螺旋测微器测金属丝直径d= m；
③按照实验设计进行了实物连接如题22-4图并进行了相应测量，利用电压表和电流表读数画出了如题22-5图的U—I图象。
由此得到金属丝电阻R= Ω
④根据以上测量，计算该金属丝的电阻率ρ= Ω·m．（计算结果保留两位有效数字）
5.答案：①5.56×10-2～5.59×10-2 ②5.71×10-4～5.74×10-4
③ 4 ④1.7×10-5～1.9×10-5
解析：由电路可知，电流表内接，R+RA=U/I=5Ω，R=4Ω；金属丝截面积S=πd2/4=2.5×10-7m2。由电阻定律，ρ=RS/L=Ω·m=1.8×10-5Ω·m．
6．（1）(2013广东二校联考摸底)一个额定功率为0.1W的电阻，其阻值不详。用欧姆表粗测其阻值，其结果如图所示。现有下列器材，试选择合适的器材及适当的电路，较精确地测定该电阻的阻值。
A．电流表，量程0～500μA，内阻约150Ω
B．电流表，量程0～10mA，内阻约10Ω
C．电压表，量程0～3V，内阻约5KΩ
D．电压表，量程0～15V，内阻约10KΩ
E．干电池两节，每节电动势为1.5V
F．直流稳压电源，输出电压12V，额定电流1A
G．滑动变阻器，0～50Ω，0.5A
H．电键一只，导线若干
① 欧姆表测得的电阻值约为 Ω；
② 电流表应该选择 ，电压表应该选 择 ，电源应该选择 ，（填字母代号）；
③ 请在下列实验电路图中选择合适的电路图（ ）
答案：（1）①1k（或1000）
②BDF ③B
解析：① 欧姆表测得的电阻值约为100Ω×10=1000Ω；
②根据额定功率为0.1W，由P=I2R可得最大电流为0.01A， 电流表应该选择量程0～10mA的电流表B；电压表应该选择量程0～15V的电压表D；电源应该选择输出电压12V的直流稳压电源F。
③由于待测电阻较大，选择电流表内接；由于滑动变阻器阻值范围0～50Ω，需要设计成分压电路，合适的电路图时B。
7. （2013温州八校联考）某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值为≥200Ω·m）。如图16所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱。容器内表面长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm。将水样注满容器后，进行以下操作：
分别用多用电表欧姆挡的“×1k”、“× 100”两档 粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图17所示，则所测水样的电阻约为 Ω。
（2）为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实 验室中找到如下实验器材：
A.电流表(量程3mA，电阻RA为5Ω)
B.电压表(量程6V，电阻RV约为10 kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω，额定电流1 A)
D.电源(6V，内阻约1Ω)
E.开关一只、导线若干
请在答题卷相应位置的实物图中完成电路连接。
（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数
据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出
一系列数据如表所示，请在在答题卷相应位置的坐标纸中作出U-I关系图线。
U/V
1.1
1.8
3.0
3.8
4.7
I/mA
0.50
0.82
1.36
1.73
2.13
（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为 Ω·m。据此可知，所测水样在电阻率这一指标上 (选填“达标”或 “不达标”)
.答案：（1）1750Ω （2）电路连接如图a所示。
（3）如图b所示。 （4）不达标。
解析：（1）根据多用电表测量电阻时要尽可能使指针指在中间附近，所以按照左图读数，读数为17.5×100Ω=1750Ω。
（2）因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻，所以连线时滑动变阻器要用分压接法；又因为电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图a所示。
图a 图b
（3）让绝大多数的点在直线上，其余各点均匀地分布在直线两侧，如图b所示。
（4）由图线斜率可知，总电阻为22005Ω，（理论上R =R总－R A=2195Ω，但由于实验的偶然误差可能比5Ω还要大，因此，电流表电阻可以忽略），根据电阻定律，代入数据得ρ=110.00.3Ω·m，由于ρ<200Ω·m，因此，不达标。
8.（11分）（2013安徽师大摸底）小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω。他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：
电池组E（电动势为3.0V，内阻约1Ω）； 电流表A1（量程0～100mA，内阻约5(）；
电流表A2（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω）； 电阻箱R（0～999.9(）； 开关、导线若干。
小明的实验操作步骤如下：
A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；
B．根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L。
F．断开开关。
①小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次测量中该电阻丝直径的测量值d=____________ mm；
②实验中电流表应选择_____________（选填“A1”或“A2”）；
③小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R-L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=________（用给定的物理量符号和已知常数表示）。
④若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，对电阻率的测量结果是否会产生影响？若有影响，请说明测量结果将偏大还是偏小。（不要求写出分析的过程，只回答出分析结果即可）答： 。
答案：. （11分）（2）①0.730……（3分） ②A1……（2分）
③……（3分） ④不产生影响……（3分）
解析：①根据螺旋测微器读数规则，该电阻丝直径的测量值d=0.5mm+0.230mm=0.730 mm；
②由于电阻丝的电阻约为20Ω，电池组E的电动势为3.0V ，电路中电流小于0.15A，所以实验中电流表应选择A1。
③由电阻丝接入电路部分电阻R’=ρL/S，S=，根据闭合电路欧姆定律，E=I(R+R’+r),联立解得：R=E/I-r-L，对照R-L关系图线，可得=R0/L0，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=。
④由于电流表内阻的存在不影响图线斜率，所以对电阻率的测量结果不会产生影响。
第二讲 描绘小灯泡的伏安特性曲线
【重点知识精讲】
描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。与描绘小灯泡的伏安特性曲线实验类似的是研究元件的伏安特性曲线，凡是要求画出两端电压从零开始的伏安特性曲线都必须采用分压电路。
典型考法
典例1（2012·四川理综）某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；
电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；
电流表A2，量程0.6A，内阻r2=0.2Ω；
电压表V，量程3V，内阻rv=9kΩ；
标准电阻R1，阻值1Ω；
标准电阻R2，阻值3kΩ；
滑动变阻器R，阻值范围0~10Ω；
学生电源E，电动势6V，内阻不计；
开关S及导线若干。
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________________Ω。
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_________________V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。
【答案】：①5 ②4 ③实验电路图如图。
【解析】：①电压表的示数为2.30V，此时小灯泡L的电阻R=U/I=5Ω。
②如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，电压表中电流为mA，加在L上的电压值是3V+mA×3kΩ=4V。
③题目要求在乙同学的基础上利用所供器材，补画出实验电路图，可将电压表串联标准电阻R2，量程扩大为4V。将电流表A2并联标准电阻R1，量程扩大为0.72A。
【考点定位】此题考查探究小灯泡L的伏安特性曲线及其相关知识。
针对训练题1（2011·福建理综卷21题（2））某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：
①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量。（填选项前的字母）
A.直流电压10V B.直流电流5mA
C.欧姆×?100 D.欧姆×?1
②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20,额定电流1.0A），L为待测小电珠，为电压表（量程6V，内阻20k），为电流表（量程0.6A，内阻1）,E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。
Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_ 端；（填“左”或“右”）
Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）
Ⅲ. 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。（填“不变”、“增大”或“减小”）
【解析】：由于小电珠的电阻一般不大，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至欧姆×?1，选项D正确。对于分压电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于使小电珠上电压为零处，即最左端。闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是滑动变阻器左端与电源没有连接好。由描绘出的小电珠的伏安特性曲线可知，小电珠的电阻值随工作电压的增大而增大。
【答案】①D
②Ⅰ.左 Ⅱ 1 5 Ⅲ. 增大
【点评】描绘小电珠伏安特性曲线是高考命题频率很高的实验，常与电路连接、仪器选择、故障判断、图象分析等相结合，试题难度一般中等。
典例2（2010浙江理综）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流-电压的数据如下表所示：
电流I/mA
2.7
5.4
12.4
19.5
27.8
36.4
47.1
56.1
69.6
81.7
93.2
电压U/V
0.04
0.08
0.21
0.54
1.30
2.20
3.52
4.77
6.90
9.12
11.46
（1）用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；
（2）为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示：请指出图线的特征，并解释形成的原因。
答案：（1）根据上表数据描绘的电压随电流的变化曲线如图所示。
（2）电阻随电流增大，存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同。第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢。
针对训练题2.（2010安徽理综）太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。
（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的I-U图像。由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻_____________ （填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为____________Ω。
【答案】（1）如右图所示。（2）很大；1.0×103
【解析】（1）根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，电路连接如图；
（2）在电压小于2.00V时，由图可知电流很小（几乎为零），由R=U/I可知，太阳能电池的电阻R很大；
（3）当电压为2.80V时，根据题图读出对应的电流I=2.8mA，由R=U/I得：R=1.0×103Ω。
【达标测试题】
1.（2012年4月山东潍坊二模）某同学要描绘一小灯泡（3V，1.5W）的伏安特性曲性，他设计了如图甲所示的电路，其中电源电动势为4V，电压表有两个量程.
①请帮助该同学将连线补充完整.
②实验中某次电压表示为2.5V，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡的实际功率为___________W.
1. 答案：①连线如图。②1.1
解析：（1）电流表示数为0.44A，此时小灯泡的实际功率为P=UI=2.5×0.44W=1.1W。
2(12分）（2012年3月四川乐山市二模）有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样,现要描绘这个灯泡的伏安特性图线.,有下列器材供选用。：
A. 电压表(0?5V,内阻约为10kΩ)
B. 电压表(0?10V，内阻约为20kΩ)
C. 电流表(0?0.3 A,内阻约为1Ω)
D. 电流表(0?0.6A,内阻约为0.4Ω)
E. 滑动变阻器(10Ω,2A)
F. 学生电源(直流6V),还有开关、导线若干
①实验中所用电压表应选用_ __,电流表应选用 _ __.(用对应的选项字母表示）
②实验时要求尽量减小实验误差,测量电压时应从零开始多取几组数据，请将图甲中实物连接成满足实验要求的測量电路.
③某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线(如图乙所示〉,若用电动势为3 V、内阻为2.5Ω的电源给该小灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是 W.
2.答案：①A D ②如图所示。③0.80
解析：①由小灯泡规格可知正常工作电流为0.5A，选择量程0?5V的电压表A，选择量程0?0.6A的电流表D。②设计成电流表外接的分压电路。③在小灯泡的伏安特性曲线图中作出电源的的伏安特性曲线，两曲线的交点纵横坐标的乘积即等于小灯泡的实际功率。
3．（2012年3月江苏省苏北四星级高中联考）发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用。图甲是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势．某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据如下表所示：
U/V
0
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
I/mA
0
0.9
2.3
4.3
6.8
12.0
19.0
30.0
(1)实验室提供的器材如下：
A．电压表(量程0-3V，内阻约10kΩ)
B．电压表(量程0-15V，内阻约25 kΩ)
C．电流表(量程0-50mA，内阻约50Ω)
D．电流表(量程0-0.6A，内阻约1Ω)
E．滑动变阻器(阻值范围0-10Ω，允许最大电流3A)
F．电源(电动势6V，内阻不计)
G．开关，导线
该同学做实验时，电压表选用的是 ，电流表选用的是 （填选项字母）；
(2)请在图乙中以笔划线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整；
(3)根据表中数据，在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线；
(4)若此发光二极管的最佳工作电流为10mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R= Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态 (结果保留三位有效数字) ．
3．答案：（1）A C （2）实物图如图所示。
（3）发光二极管的I-U图线如图所示。 （4）120Ω
解析：根据测量数据可知，该同学做实验时，电压表选用的是量程0-3V的电压表A，电流表选用的是(量程0-50mA电流表C。描绘发光二极管的I-U图线，采用分压电路。由于电流表内阻较大，设计成电流表外接。此发光二极管的最佳工作电流为10mA，由该发光二极管的I-U图线可知对应的电压为1.8V。现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R=Ω=120Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态.
4．（12分）（2012年贵州省黔东南州一模）某课外学习小组想描绘标有“4 V、2 W”的小灯泡的U—I图象，除导线和开关外还备有以下器材可供选择：
A．电流表(量程0.6 A,内阻约为1 Ω)
B．电流表(量程3.0 A,内阻约为0.2 Ω)
C．电压表(量程5.0 V,内阻约为5 kΩ)
D．电压表(量程15.0 V,内阻约为15 kΩ)
E．滑动变阻器(最大阻值为200 Ω,额定电流100 mA)
F．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω,额定电流1.0 A)
G．电源(电动势为6.0 V,内阻约为1.5 Ω)
(1)实验中所用的电流表应选 ；电压表选 ；滑动变阻器应选 (只需填器材前面的字母代号)。
(2)将图甲中的实物连接成实验所需的电路(有两根导线已经接好)。实验开始时，滑动变阻器的滑片应该置于最 端(填“左”或“右”)。
(3)经过正确的操作，测得的数据如下表：
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
电压U/V
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
电流I/A
0
0.12
0.22
0.30
0.36
0.40
0.43
0.46
0.48
0.49
0.50
请在图乙中描点画出小灯泡的U—I曲线。
4.答案： (1) A ；C；F
(2)实物图如下图（a）所示； 左
(3)U—I图线如下图（b）所示
解析：由于小灯泡额定电流为0.5A，所以实验中所用的电流表应选量程0.6 A的A；电压表选量程5.0 V的C；采用分压电路，滑动变阻器应选最大阻值为10 Ω的F。电路设计成电流表外接的分压电路。滑动变阻器的滑片应该置于小灯泡两端电压为零的最左端。描点画出小灯泡的U—I曲线。……
5.(2012年3月山东德州一模)某同学从实验室中找到一只小灯泡，上面标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清，为了得到额定电压值，他先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2.0Ω，然后根据公式P=等计算出该灯泡的额定电压为l.23 V。该同学怀疑所得电压值不准确，于是他利用下列实验器材设计了一个电路进行测量。
A．电压表V(量程3 V，内阻约l kΩ)
B．电流表A(量程500 mA，内阻约0.6Ω)
C．滑动变阻器R1(0—5Ω)
D．滑动变阻器R2(0—100Ω)
E．电源E(电动势4.0 V，内阻不计)
F．开关S和导线若干
在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下列表格中。
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.70
I/mA
80
155
195
227
255
279
310
①请根据实验要求，在虚线框内画出电路图并标出所选滑动变阻器的字母代号。
②根据实验数据作出的U-I图线如图所示。由图象得出该灯泡的额定电压应为 V；这一结果大于l.23 V，其原因是 。
5.答案：①如图所示。
②2.5 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻
解析：根据实验要求，电路应设计成分压电路，电流表外接。滑动变阻器采用阻值范围为0—5Ω的R1。由根据实验数据作出的U-I图线可知，当电压为2.5V时，电流为300mA，功率为0.75W，所以由图象得出该灯泡的额定电压应为2.5V。这一结果大于l.23 V，其原因是灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻。
6．（2012年3月安徽省“江南十校”高三联考）现要描绘标有“4.0V，0.4A”小灯泡L的伏安特性曲线，实验室中有以下一些器材可供选择：
电源： E1（电动势为2.0V，内阻为0.2Ω）；
E2（电动势为4.5V，内阻为0.02Ω）
电压表：V1（量程5V，内阻为5kΩ）；
V2（量程15V，内阻为15kΩ）
电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω）；
A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
滑动变阻器：R1（可调范围 0~10Ω，允许通过最大电流5A）；
R2（可调范围 0~5kΩ，允许通过最大电流0.1A）
导线，开关若干。
（1）为了调节方便，准确描绘伏安特性曲线，实验中应该选用电源_______，电压表_____ ,电流表 _____，滑动变阻器 _______（填器材的符号）。
（2）在满足（1）的情况下，画出实验中所需的电路原理图（标明所选仪器的符号）。
6、答案：（1）E2 ，V1 ，A2 ，R1
（2）如图
解析：
．实验中应该选用电动势大于小灯泡额定电压的电源E2，电压表选用量程5V的V1，电流表选用量程大于小灯泡额定电流的A2，滑动变阻器选用可调范围 0~10Ω的R1。电路设计为分压电路，电流表外接。
7．（2012年3月安徽省“江南十校”高三联考）现要描绘标有“4.0V，0.4A”小灯泡L的伏安特性曲线，实验室中有以下一些器材可供选择：
电源： E1（电动势为2.0V，内阻为0.2Ω）；E2（电动势为4.5V，内阻为0.02Ω）
电压表：V1（量程5V，内阻为5kΩ）；V2（量程15V，内阻为15kΩ）
电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω）；A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
滑动变阻器：R1（可调范围 0~10Ω，允许通过最大电流5A）；R2（可调范围 0~5kΩ，允许通过最大电流0.1A）
导线，开关若干。
（1）为了调节方便，准确描绘伏安特性曲线，实验中应该选用电源_______，电压表_____ ,电流表 _____，滑动变阻器 _______（填器材的符号）。
（2）在满足（1）的情况下，画出实验中所需的电路原理图（标明所选仪器的符号）。
7.答案：
（1）E2 ，V1 ，A2 ，R1 （2）如图
解析：实验中应该选用电动势大于小灯泡额定电压的电源E2，电压表选用量程5V的V1，电流表选用量程大于小灯泡额定电流的A2，滑动变阻器选用可调范围 0~10Ω的R1。电路设计为分压电路，电流表外接。
8.. （2010·重庆卷）在探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：灯泡1，量程恰当的电流表示 A和电压V，直流电源A,滑动变阻器R，电键S等，要求灯泡两端电压从OV开始变化，
①实验中滑动变阻器应采用____________接法（填“分压”或“限流”）
②某同学已连接如题图1所示的电路，在连接最后一根导线的C端到直接电源正极之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改下
A．__________________________________________
B．_______________________________________________
③电路连接正确后，分别测得两只灯泡L1和L2的伏安特性曲线，如题图2中Ⅰ和Ⅱ所示。然后将灯泡L1和L2与电池组（电动势和内阻均恒定）连成题图3所示电路。多次测量后得到通过L1和L2的电流平均值分别为0.30A和0.60A。
A.在题图3中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线。
B.由该曲线可知电池组的电动势为_________V，内阻为_________Ω。（取2位有效数字）
8.答案：⑵①分压
②A.电键不应闭合，应处于断开状态
B.滑动变阻器的滑动触头P位置不当，应将其置于b端
③ A. 电池组U-I图线如图。B. 4.6V 2.7Ω
解析：
⑵①探究小灯泡的伏安特性曲线要求电压从0到额定电压变化，所以滑动变阻器必须采用分压解法。
②在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的这是第一个错误。连好线路后在闭合开关前需要将限流滑动变阻器调到阻值最大，将分压滑动变阻器调到输出为0端，在图中是b端，以保护电源和电表。
③描绘电源的伏安特性曲线要求外电阻变化测定对应的多组路端电压和电流，本实验中用两个小灯泡来改变外电阻获得两组电流值，然后在小灯泡的伏安特性曲线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图像。为描绘准确可以先进行理论计算，首先查出两坐标为（0.30A，3.8V）和（0.60A，3.0V），则内阻为Ω，电动势为， V，然后作出准确图像如图。
3．(10分) （2013江苏徐州摸底）某同学准备探究一未知元件Q的伏安特性曲线，他设计了如图甲所示的电路图．请回答下列问题：
(1)清将图乙中的实物连线按电路图补充完整。
(2)该同学正确连接实验电路后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头P，发现电流表和电压表的指针始终不发生偏转．在不断开电路的情况下，他使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“+”、“-”接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是 ．
(3)排除故障后，该同学测得实验数据如下表所示，请在坐标纸上作出该元件的U-I图线。
(4)通过实验可以得出，该元件的阻值随所加电压的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
科网ZXXK]
、答案：（1）如图。 （2）电流表断路 （3）如图 （4）减小
解析：使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“+”、“-”接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明多用电表与电源构成通路，电路故障是电流表断路。根据画出的图象，由欧姆定律可知，该元件的阻值随所加电压的增大而减小。
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