【高考精粹】高考二轮复习学案 第二十讲：电学实验

2019届高三二轮复习专题复习
专题20 电学实验(2课时）
01考纲解读
考点
要求
考点解读及预测
描绘小灯泡的伏安特性曲线
Ⅰ
注重基础。与电阻测量有关的电学实验仍是今年高考命题的热点，如基本仪器的原理与使用、实验器材的选取、电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式、电路故障的分析等。
提倡创新。重视考查学生的实验能力，如测电阻用图象法、替代法等灵活应用，重视对实验操作能力的考查；同时伴随对基本仪器的读数能力的考查，命题形式可能为填空、选择性填空，解答具有发散性思维的问题。
决定导线电阻的因素
Ⅰ
练习使用多用电表
Ⅰ
测量电源的电动势和内阻
Ⅰ
02知识梳理
1．基本规律
（1）欧姆定律：
（2）闭合电路欧姆定律：
（3）电阻定律：
03重点拓展
1．电流表、电压表、欧姆表的比较
仪器
极性
量程选择
读数
电流表
有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出
使指针指示比满偏刻度的多的位置
3 V和3 A量程估读到最小分度的；15 V 量程估读到最小分度的；0.6 A量程应估读到最小分度的[]
电压表
欧姆表
使指针尽量指在表盘中间位置
取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率
2．电学仪器的选择
(1)电源的选择
一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．
(2)电表的选择
一般根据电源的电动势或待测电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度．
3．器材选取问题的策略
(1)器材选取原则：
①安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。
②精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。
③方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作是否调节方便的问题。
(2)器材选取具体要求
①根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转(一般取满偏的1/3~2/3左右)，以减少测量和读数的误差。
②根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值。对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。
③应根据实验的基本要求来选择仪器。对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能做出恰当的选择。
(3)器材选取的一般步骤
①找出唯一且必需的器材。
②画出电路图(暂不把电表接入)。
③估算最大值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值)或估算最小值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最大值)。
④考虑能否使电压表、电流表都达到满偏的1/3以上。
4．电流表内外接法的比较与选择
比较项目
电流表内接法
电流表外接法
电路
误差来源
电流表的分压
电压表的分流
测量结果
R测=>Rx，偏大
R测=适用条件
Rx?RA(测大电阻)
RV?Rx(测小电阻)
5．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
比较项目
限流式接法
分压式接法
电路
电压调节的范围
E→E
0→E
电能损耗
节能
耗能
电路连接
简便
复杂
（2）控制电路的选择：优先选用限流式．
以下情况考虑分压式：
①要求待测电路的U、I从0变化；
②R滑?Rx；
③选用限流式时，Ux、Ix过大(超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等)或Ux、Ix过小(最大值不超过电表满量程的，读数误差大)。
6．多用电表的使用注意事项
(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。
(3)选倍率
测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差。通常只使用表盘中间一段刻度范围，指针偏转角度在 满偏到 满偏之间为测量的有效范围。如当待测电阻约为2 kΩ时，应采用“×100”挡。
（4）多用电表的使用步骤：
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200 Ω就应该选“×10 Ω”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”挡或交流电压最高挡。
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。
7．电路的故障分析与检测
分析方法：电路出现故障有两个原因：①短路②断路（包括接线断路或接触不良，电器损坏等情况）。判断电路故障常用排除法：在明确电路结构的基础上，从分析比较故障前后电路结构的变化，电流、电压的变化入手，确定故障后，并对电路元件逐一分析，排除不可能情况，寻找故障所在。
（1）电压表检测法：
①断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，当电压表指针不偏转时，则该段电路中有断点。
②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联；当电压表示数为零时，该电路被短路，当电压表示数不为零时，则该电路不被短路或不完全被短路。
（2）欧姆表检测法：
将待测元件与欧姆表两接线柱接触，若电表不偏，说明断路；若电表满偏，说明短路。
其中需要注意的是要将待测元件的一脚从电路中断开。
04典例分析
考点一 基本仪器的使用
【典例1】某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验。
(1)该同学先用多用电表粗测小灯泡的电阻，他将多用电表的选择开关打到欧姆挡“1”倍率挡处，测量结果如图甲所示，则小灯泡的灯丝电阻为R=________Ω。
(2)他根据测量结果连接好了如图乙所示的实物图，请根据图乙画出实验电路图。
(3)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如下图中的①、②、③、④所示，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。所示读数为：①________、②________、③________、④________。两组数据得到的电阻分别是________和________。
【思路点拔】电表读数的基本方法：测量值=最小刻度小格数＋估读值。
【解析】(1) 根据多用电表读数的规则可知，小灯泡的电阻为R=10 Ω。
(2)从实物图中可知电压表测量灯泡两端的电压，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压法，故电路图如图所示。
(3)电流表的量程为0.6 A，所以每小格的分度值为0.02 A，故①的读数为0.10 A，②的读数为0.24 A；电压表的量程为3 V，则每一小格示数表示0.1 V，所以③的读数为2.00 V，④的读数为0.30 V。根据欧姆定律可知①④为同一组数据，故得到的电阻为R1== Ω=3.0 Ω。②③为同一组数据，故得到的电阻为R2== Ω=8.33 Ω。
【答案】(1)10　(2)见解析　(3)0.10 A　0.24 A　2.00 V
0.30 V　3.0 Ω　8.33 Ω
【规律方法】(1)电压表应并联、电流表应串联在电路中，且电流应由正接线柱流入、负接线柱流出。
(2)开始实验前，变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小。
【典例2】以下为小明同学测某段电阻丝电阻率的实验。
(1)实验中，用螺旋测微器测量一种电阻值很大的电阻丝直径，刻度位置如图甲所示，则电阻丝的直径是________cm。
(2)小明用多用电表的欧姆挡测电阻丝的阻值。已知此电阻丝的阻值约为几十千欧，下面给出的实验操作步骤：
a．旋转选择开关S，使其尖端对准交流电500 V挡，并拔出两表笔；
b．将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，而后断开两表笔；
c．将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端，测出阻值后，断开两表笔；
d．旋转选择开关S，使其尖端对准欧姆挡的某一挡位。
合理的实验步骤顺序是：________(填写相应的字母)。旋转选择开关其尖端应对准的欧姆挡位是______；根据该挡位和表中指针所示的位置，电阻丝的阻值约为______Ω。
(3)用电流表和电压表较精确测定此电阻丝的阻值，实验室提供下列可选用的器材：
电压表V(量程3 V，内阻约50 kΩ)
电流表A1(量程200 μA，内阻约200 Ω)
电流表A2(量程5 mA，内阻约20 Ω)
电流表A3(量程0.6 A，内阻约1 Ω)
滑动变阻器R(最大阻值1 kΩ)
电源E(电源电压为4 V)
开关S、导线
a．在所提供的电流表中应选用________(填字母代号)
b．在虚线框中画出测电阻的实验电路
(4)分别用L、d、Rx表示电阻丝的长度、直径和阻值，则电阻率表达式为ρ=________。
【思路点拔】本实验为测金属电阻率的实验，实验中重点考查了万用表的使用注意事项、实验电路设计与原理分析。
【解析】(1)固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为0.01 mm14.1=0.141 mm，则电阻丝的直径d=0.5 mm＋0.141 mm=0.641 mm=0.064 1 cm。
(2)使用欧姆表测电阻时，应选择合适的挡位，然后进行欧姆调零，再测电阻，欧姆表使用完毕后，要把选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡，则正确的实验步骤为d、b、c、a；电阻丝的阻值约为几十千欧，旋转选择开关其尖端应对准的欧姆挡位是1 k，由图示欧姆表可知，电阻丝的阻值为321 000 Ω=3.2104 Ω。
(3)电路中的最大电流约为I== A≈310－4A=300 μA，故电流表应选A1；待测电阻阻值约为几十千欧，滑动变阻器最大阻值为1 kΩ，故滑动变阻器应采用分压接法。电流表内阻为200 Ω，电压表内阻为50 kΩ，相对来说，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，实验电路图如图所示。
(4)根据电阻定律得Rx=ρ=，又S=πd2，联立可得ρ=。
【答案】(1)0.064 1　(2)dbca　1 k　3.2104Ω
(3)A1　如解析图所示　(4)
【规律方法】多用电表：使用前应检查指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置。若不指零，要用小螺丝刀进行机械调零；红、黑表笔要分别插入“＋”“－”插孔；根据测量项目，将选择开关置于相关区域的适当量程上。
用多用电表测电阻：机械调零第一步，断开表笔调螺母；指针指向∞时，根据阻值来选挡；接着进行电调零，短接表笔指0 Ω，测时双手勿触阻；测量阻值高精度，中值附近去读数；以后每次换挡后，均要重新电调零；勿忘得数乘倍率，用完拨回“OFF”挡。长期不用，还应把表内电池取出。
考点二 基本实验
【典例3】 (1)在“测定金属丝的电阻率”实验中，某同学用游标卡尺测了金属丝长度为L=________cm；用螺旋测微器测得金属丝的直径，其示数D=________mm。
待测金属丝的阻值大约为10 Ω，为测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材
A．电流表A1(量程300 mA，内阻约1 Ω)
B．电流表A2(量程0.6 A，内阻约3 Ω)
C．电压表V1(量程3.0 V，内阻约5 kΩ)
D．电压表V2(量程15.0 V，内阻约15 kΩ)
E．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)
F．滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)
G．电源E(电动势4 V，内阻可忽略)
H．电键、导线若干
(2)为了尽可能提高测量准确度，电压从0 V开始调节，应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表________；电压表________；滑动变阻器________。
(3)画出合理的实验电路图。
【思路点拔】测金属电阻率实验，主要实验步骤是测电阻，测长度和横截面积，因此设计到的原理有欧姆定律和电阻定律，用到的器材有电压表、电流表、螺旋测微器、游标卡尺等，涉及到仪表选择、器材使用注意事项、读数、原理分析、误差分析等。
【解析】(1)游标卡尺的固定刻度读数为10 cm，游标尺上读数为0.12 mm=0.2 mm=0.02 cm，所以最终读数为10 cm＋0.02 cm=10.02 cm；螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为0.0140.0 mm=0.400 mm，所以最终读数为0.5 mm＋0.400 mm=0.900 mm。
(2)电源的电动势为4 V，电压表选C即可；根据欧姆定律，流过电阻的最大电流I=≈ A=0.3 A，故电流表选A；因要求电压从0开始调节，选择滑动变阻器分压式接法，为了方便调节，滑动变阻器选小阻值的E。
(3)因＞被测电阻为小电阻，选取电流表外接，因要求电压从零开始调节，故采用分压接法；电路图如图所示。
【答案】(1)10.02　0.900　(2)A　C　E　(3)如图所示
【规律方法】1．实物连线的基本方法
先图后物、由正到负；先串后并、注意量程；接线到位、不可交叉。
(1)分析各元件的连接方式和控制电路的方式。
(2)画出实验电路图。
(3)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接的方式将主电路中要串联的元件依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中。
(4)电压表应并联在电路中，电流表应串联在电路中，且电流应由正接线柱流入、负接线柱流出。
(5)变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小。
(6)连线不能交叉。
2．测量电路的选择
当Rx?RA时用内接法，如图甲；当Rx?RV时用外接法，如图乙。
3．控制电路的选择
(1)当被测电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R时，须用分压式电路。
(2)当要求被测电阻上的电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调时，须用分压式电路。
(3)当被测电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多，并且电压表、电流表示数变化不要求从零调节时，可采用限流式。
(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法消耗功率较小。
【典例4】在“测定某电源的电动势和内阻”实验中，实验电路如图7甲所示，R为电阻箱，阻值范围0～9 999 Ω，R0是保护电阻，V为理想电压表。该同学连接好电路后，闭合电键S，改变电阻箱的电阻值，读取电压表的示数。根据读取的多组数据，他画出了图丙所示的图象。
图7
(1)请在图乙中选择合适的器材根据电路图甲画线连接实物图。
(2)在图丙所示图象中，当=0.10 V－1时，外电路处于________状态。(选填“通路”“断路”或“短路”)。
(3)根据该图象可求得该电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。
【思路点拔】本实验为用电压表和电阻箱测电源电势和内电阻，实验的原理是闭合电路欧姆定律，需要根据实验电路图把闭合电路欧姆定律表示出来，再对原理式进行数学变换，得出图象要求的关系，根据图象的斜率、截距的物理意义求出相关物理量。
【解析】(1)根据电路图连接实物图，如图所示。
(2)在图丙所示图象中，当=0.10 V－1时，知外电阻的倒数为零，则外电阻趋向于无穷大，则外电路处于断路状态。
(3)因为E=U＋r，解得=＋·，可知图线的纵轴截距等于=0.1，则E=10 V。图线的斜率k===0.5，r=5 Ω。
【答案】(1)如图所示(注意电压表量程的选取)　(2)断路
(3)10　5
【规律方法】测电源电动势和内阻的测量方法
任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律E=U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点。
考点三　设计思路探究
【典例5】实验室有下列器材：
灵敏电流计G(内阻约为50 Ω)；
电压表V(0～3 V，内阻约为10 kΩ)；
电阻箱R1(0～9999 Ω)；
滑动变阻器R2(0～100 Ω，1.5 A)；
旧干电池一节；导线开关若干。
(1)某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图甲所示，测得电压表示数为2 V，灵敏电流计示数为4 mA，电阻箱旋钮位置如图乙所示，则灵敏电流计内阻为________Ω。
(2)为将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R1的阻值调为________Ω。调好后连接成如图丙所示的电路测干电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出了几组电压表和电流计的示数如下表，请在如图所示的坐标系中作出合适的IG－U图线。
IG/mA
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
U/V
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
(3)由作出的IG－U图线求得干电池的电动势E=______V，内阻r=________Ω。
【思路点拔】本实验重点考查了伏安法测电源电动势和内电阻的电路设计与数据分析，其中还涉及了电流表内阻测量与电表改装。
【解析】(1)由图乙所示电阻箱可知，电阻箱示数为
R1=0×1 000＋4×100＋5×10＋5×1 Ω=455 Ω，
由欧姆定律可得Rg＋R1== Ω=500 Ω，
电流计内阻为Rg=(500－455) Ω=45 Ω。
(2)将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍，并联电阻R===5 Ω；
根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象，图象如图所示：
(3)由图示电源IG－U图象可知，图象与横轴交点坐标值为1.4，电源电动势E=1.4 V，电流表内阻RA== Ω=4.5Ω，图象斜率倒数k== Ω=20 Ω，
电源内阻r=k－RA=(20－4.5)Ω=15.5 Ω。
【答案】(1)45　(2)5　解析如图所示　(3)1.4 　15.5
【规律方法】
1．设计的原则：科学、可靠、方便、准确。
2．设计的思路：
(1)根据题目要求和给出的条件，根据物理规律和原理，设计实验原理，找出实验原理式。
(2)根据设计的实验原理，由公式确定还有哪些待测量(不能太多)，根据基本仪器的使用知识和控制电路的作用，设计实验电路。
(3)根据设计的实验电路，明确需要测量的物理量，由待测量选择、确定实验器材。
(4)由实验器材设计、制定实验步骤，进行误差评估，将测量值代入原理式，求出所要求的物理量。
【典例6】 甲、乙两位同学要测量一未知电阻Rx的阻值(阻值约1 kΩ)，实验室提供的器材如下：
A．待测电阻Rx
B．电源E：电动势约为3 V
C．电流表A1：量程为5 mA，内阻r1不超过10 Ω
D．电流表A2：量程为1 mA，内阻r2为50 Ω
E．滑动变阻器R：最大阻值为50 Ω
F．电阻箱R′：阻值0～9 999.9 Ω
G．开关、导线若干
(1)由于没有电压表，甲同学利用电流表A2和电阻箱改装成一个量程为3 V的电压表，则电流表A2应与电阻箱______(填“串联”或“并联”)，电阻箱的阻值应为______Ω。
用表示A2改装后的电压表，在测量Rx的以下实验电路中误差较小的是________。
(2)为测量电阻Rx，乙同学设计了如图电路，实验中只要保持滑动变阻器的滑片P位置固定，无论怎样调节电阻箱，分压电路的输出电压变化都很小。他的操作步骤如下：
A．将滑动变阻器的滑片P放在最左端，闭合开关S；
B．将电阻箱的阻值调节到零，调节滑动变器，使电流表A2的指针达到满偏；
C．保持滑动变阻器的滑片不动，调节电阻箱，使电流表的指针达到半偏；
D．读出电阻箱的示数，记为R0；
E．断开开关，整理器材。
请你根据已知量与测量量，写出待测电阻Rx的表达式________。该测量值与真实值相比________(填“偏大”或“偏小”)。
【思路点拔】本实验重点考查了电表的改装，半偏法测电阻的方法以及误差分析。
【解析】(1)根据串联电阻具有分压作用可知，应将电流表A2与电阻箱串联；由U=I2(r2＋R)，解得R=－r2=2 950 Ω。由于待测电阻满足＜，所以电流表A1应采用内接法；由于滑动变阻器的全电阻远小于待测电阻，所以变阻器应采用分压式接法，即电路应是分压内接电路，所以应选B电路；
(2)根据串并联规律，当电流表满偏时应有
IA2=①
电流表半偏时应有IA2=②
联立以上两式解得Rx=R0－r2
由于以上实验是在认为变阻器的输出电压不变的情况下得出的，实际上当电阻箱从零变大后，由电路动态分析可知变阻器的输出电压应变大，所以当电流表半偏时，②式应为IA2=③
即U＜U′，比较①③两式可得：Rx＋r2＜R0，
所以Rx＜R0－r，即测量值偏大。
【答案】(1)串联　2 950　B　(2)R0－r2　偏大
【规律方法】测电阻的方法：实验电路一般分为电源、控制电路和测量电路三部分。
1．最为精确的测量方法——等效替代法
（1）电流等效替代（图一）
（2）电压等效替代（图二）
2．电表内阻测量最常用的方法——半偏法
（1）半偏电流法（图三）
（2）半偏电压法（图四）
05强化训练
1．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。试分析下列问题：
(1)现用螺旋测微器测量该圆柱体直径，某次测量的示数如图1甲所示，则该圆柱体的直径为D=________mm。
(2)然后该同学利用多用电表粗测该圆柱体的电阻，选用“1”挡，测量结果如图1乙所示，则此次测量结果为R=________Ω。
图1
(3)为了较为精确地得到该金属圆柱体的电阻，他设计了如图丙所示的电路原理图，实验步骤如下，请将该同学步骤中所缺的内容填写完整：
①先将开关S2断开，闭合开关S1，再将开关S2打向a处，待电流表读数稳定后读出电流表的示数。某次实验中电流表的示数如图甲所示，则此次电流表的示数为I=________A。
②然后又将开关S2打向b处，调节电阻箱，________________________，电阻箱此时的示数如图乙所示，则电阻箱此时的阻值为R1=________Ω。
③被测电阻Rx的阻值Rx=________Ω。
【解析】(1) 螺旋测微器的主尺读数为5.000 mm，可动刻度与主尺对齐个数为31.5(格)，读数为0.315 mm，则螺旋测微器读数为5.000 mm＋0.315 mm=5.315 mm。
(3)①电流表的读数为I=0.30 A。
②电阻箱的读数为R1=14.0 Ω。
③此实验的原理是采用等效替代法，若开关S2接a时与开关S2接b时电流表的读数相同，说明Rx的阻值与R1的阻值相同。因此根据等效替代的原理知Rx=14.0 Ω。
【答案】(1) 5.315　(2)13　(3)①0.30　②使电流表读数与S2打向a时相同　14.0　③14.0
2．现有一摄像机电池，无法从标签上看清其电动势等数据。现进行如下实验操作：
(1)选取多用电表的直流电压10 V挡，将两表笔直接接到电池的正、负两极，指针偏转情况如图3，由此可知其电动势约为________V。是否可以利用多用电表的欧姆挡直接粗测其内阻，答：________(填“可以”或“不可以”)。
(2)现要更加准确测量其电动势和内阻，实验室备有下列器材：
A．电流表(量程0.6 A，内阻为3 Ω)
B．电压表(量程3 V，内阻为3 kΩ)
C．电压表(量程30 V，内阻为30 kΩ)
D．定值电阻R1=500 Ω
E．定值电阻R2=5 000 Ω
F．滑动变阻器(阻值范围0～30 Ω)
G．开关及导线
①该实验中电压表应选______，定值电阻应选______。(均选填选项前的字母序号)
②实物连线将图补充完整。
③若将滑动变阻器打到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电源电动势和内阻间的关系式为________________。
【答案】(1)7.1　不可以　(2)①B　E　②如图所示
③E=U＋r
3．电阻率的倒数称为电导率，是反映物质导电特性的物理量。某同学利用如图4电路研究一定温度下自来水的电导率。其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门以控制管内水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动。R1和R2分别是滑动变阻器和电阻箱，S1和S2分别是单刀开关和单刀双掷开关，A为电流表。
(1)将S2拨向接点1，接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到适当位置，记下此时的读数I；然后将S2拨向接点2，调节R2，使________，记下此时R2的读数为R0，则此时自来水的电阻值为R=________；
(2)要研究电导率，可用如图游标卡尺的________部分(选填“A”“B”“C”)测量玻璃管内径，其内径为________mm，进而确定水柱的横截面积。
(3)实验中将玻璃管充满自来水，玻璃管内径为d，改变水柱长度l，测得对应的电阻R。作出R－l关系如图所示，若此图线的斜率为k，则该温度下自来水的电导率为________。
【解析】(1)采用替代法，使两次实验中电流表读数相同，对应的电阻阻值相等，所以将S2拨向接点2，调节R2，使电流表读数为I，此时自来水的电阻值为R=R0。
(2)测量玻璃管内径用内测量爪，故选用A，读数为20 mm＋60.05 mm=20.30 mm。
(3)根据电阻定律有R=ρ=ρ=ρ，图象中的图线斜率为k=，解得ρ=，所以电导率为。
【答案】(1)电流表读数为I　R0　(2)A　20.30　(3)
4．(1)用多用电表的欧姆挡测某一额定电压为3 V的小灯泡的电阻，读数情况如图7，则小灯泡的电阻RL=________Ω；接着再用该电表测量一阻值约2 kΩ的电阻的阻值，则选择开关应该置于________倍率挡位；换挡后，在测电阻之前，应该先_________________________________________。
(2)在描绘该小灯泡的伏安特性曲线时，已有一只满足要求的电流表，为了把满偏电流Ig=3 mA，内阻Rg=100 Ω的表头改装成量程为3 V的电压表，需串联一个阻值R=________Ω的电阻；
(3)现将改装后的电压表接入如图8的电路进行实验，得到如下表的数据，请在所给的坐标系中描绘出小灯泡的伏安特性曲线：
U/V
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.000
0.050
0.100
0.150
0.180
0.195
0.205
0.215
(4)若将该灯泡直接接到电动势E=2 V，内阻r=10 Ω的电源两端，则该灯泡消耗的功率为P=________W。
【解析】(1)用多用电表的欧姆挡测某一额定电压为3 V的小灯泡的电阻，读数为RL=6.0 Ω，接着再用该电表测量阻值约2 kΩ的电阻的阻值，则选择开关应该置于100倍率挡位；换挡后，在测电阻之前，应该先进行欧姆调零。
(2)把电流计改装成电压表需要串联一个分压电阻，分压电阻阻值R=－Rg=(－100)Ω=900 Ω。
(3)将表中数据描点后用平滑的曲线连接即可，图象如图所示。
(4)画出电源的U－I曲线，与小灯泡伏安曲线的交点对应的电压和电流即为此时小灯泡的实际电压与电流，根据P=UI即可求得实际功率。根据闭合电路欧姆定律得U=E－Ir，则有U=2－10I，画出U－I图象如图所示，交点对应的电压与电流即为小灯泡此时的实际电压与电流，所以小灯泡两端电压为0.7 V，电流I=0.13 A，所以实际功率为P=UI=0.70.13 W=0.091 W。
【答案】(1)6.0 Ω　100　进行电阻调零　(2)900 Ω　(3)见解析图　(4)0.091 W
5．小明用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值(约几百欧)，R是滑动变阻器，Ra是电阻箱，S2是单刀双掷开关，部分器材规格图乙中已标出。
(1) 根据图甲实验电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。
(2) 正确连接电路后，断开S1，S2接1。调节好多用电表，将两表笔接触Rx两端的接线柱，粗测其阻值，此过程中存在的问题是____________________，正确操作后，粗测出Rx的阻值为R0。
(3) 小明通过下列步骤，较准确地测出了Rx的阻值。
①将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的________(填“A”或“B”)端。闭合S1，将S2拨至“1”，调节变阻器的滑片P至某一位置，使电压表的示数满偏。
②调节电阻箱Ra，使其阻值________(填“大于R0”或“小于R0”)。
③将S2拨至“2”，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电阻箱的示数为R1，则Rx=________。
(4) 实验中，滑动变阻器有两种规格可供选择，分别是：R2(0～10 Ω)，R3(0～500 Ω)。为了减小实验误差，滑动变阻器应选________(填“R2”或“R3”)。
【解析】(1) 实物图连线时不能交叉。
(2) 待测电阻没有与其他元件断开，则多用表测的是待测电阻和与之并联电路的总阻值。
(3) ① 闭合开关前，待测电阻两端电压要从零开始调节，故滑片应调至A端。② Ra小于R0，接入后电压表读数达不到满偏，再进行调节；若大于R0，则并联部分两端电压超过电压表量程。③ 利用等效替代得到Rx=R1。
(4) 选R3有利于提高精度。
【答案】(1)如图所示
(2)待测电阻未与其他元件断开
(3) ① A　② 小于R0
③ R1　(4)R3
6．有一根粗细均匀的空心导体棒如图a所示，截面为同心圆环(如图b)，其电阻约为100 Ω，这种材料的电阻率为ρ。某同学用以下器材测量该导体棒的内径：
A．20分度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表A1(量程50 mA，内阻R1=100 Ω)
D．电流表A2(量程100 mA，内阻R2约40 Ω)
E．滑动变阻器R(0～10 Ω)
F．直流电源E
G．导电材料样品Rx
H．开关一只，导线若干
(1)用游标卡尺测量导体棒长度如图12甲，示数L=______mm；用螺旋测微器测量其外径如图乙，示数D=______mm。
(2)图丙是实验原理图，请在丁图中完成线路连接。
(3)闭合开关S，调整滑动变阻器，记录电流表A1的读数I1和电流表A2的读数I2，则导体管的内径d=________。(用已知量和测量量的符号来表示)
【解析】(1)用游标卡尺测量导体棒长度示数L=10 cm＋0.05 mm×10=100.50 mm；用螺旋测微器测量其外径示数D=3.5 mm＋0.01 mm×0.3=3.503 mm。
(2)电路如图。
(3)由图可知Rx=，由电阻定律可得Rx=ρ，联立解得d=。
【答案】(1)100.50　3.503　(2)电路如解析图所示
(3)
6.（1）一只标有“18V，10W”的灯泡，正常工作时的电阻为 Ω；若用多用电表的欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的阻值应 （填“大小”、“等于”或“小于”）正常工作时的电阻.
（2）在测定小灯泡电阻的实验中，得出小灯泡的伏安特性图线如图10—2—16所示，图线上P点的横坐标和纵坐标分别为U1和I1.PN为图线中P点的切线，P、N两点横坐标之差和纵坐标之差分别为△U和△I.则下列说法中正确的是（ ）
A．小灯泡的电阻随着所加电压的增大而增大
B．小灯泡的电阻是定值，不随所加电压的增大而变化
C．电流为I1时，小灯泡的电阻R=U1/I1
D．电流为I1时，小灯泡的电阻R=△U/△I
（3）请你用下列器材设计一个实验，测定一只标有“18V”，
A．输出电压为12V的交流电源
B．单刀双掷开关一只
C．电阻箱一只（0~999Ω，额定电流1A）
D．交流电流表一只（0~0.6A）
E.导线若干
①请在图10—2—17中画出实验电路图.
②简要写出实验步骤.
【答案与解析】
（1）32.4 小于 （2）AC
（3）①电路原理图如下图所示
②a.按原理图连好电路，电阻箱阻值调至最大值
b.单刀双掷开关置于1位置，读出电流表读数I
c.将单刀双掷开关置于2位置，调节电阻箱使电流表的读数仍为I
d.读出电阻箱的阻值R，即为该灯泡工作时的实际电阻
7.发光二极管是目前很多用电器的指示灯的电子元件，在电路中的符号是 .只有电流从标有“+”号的端流入，从标有“－”号的一端流出时，它才能发光，这时可将它视为一个纯电阻.现有某厂家提供的某种型号的发光二极管的伏安特性曲线如图所示.
（1）已知该型号的发光二极宇航局的正常工作电压为2.0V.若用电动势为9V，内阻可以忽略不计的直流电源供电，为使该二极管正常工作，需要在电源和二极管之间串联一只阻值为 Ω的定值电阻.
（2）已知该型号的发光二极管我许通过的最大电流为56mA，请用实验证明这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据是否一致.可选用的器材有：
待测发光二极管
直流电源E（电动势4.5V，内阻可以忽略不计）
滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）
电压表V1（量程10V，内阻约会50kΩ）
电压表V2（量程5V，内阻约20kΩ）
电流表A1（量程100mA，内阻约50Ω）
电流表A2（量程60mA，内阻约100Ω）
电键S、导线若干
为准确、方便地进行检测，电压表应选用 ，电流表应选用 .（填字母符号）
（3）画出利用图（2）中器材设计的实验电路图.
【答案与解析】
（1）①0.44（0.440） 0.44(0.440) ②3 608 3 608
(2)实物连线图如下
8．现有一特殊电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为40Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图10—5甲所示的电路进行实验.图中电流表的内阻RA已经测出，阻值为50Ω，R为电阻箱，阻值范围0~999.9Ω，R0为定值电阻，对电路起保护作用.
（1）实验室备有的定值电阻共有以下几种规格：
A．10Ω B．50Ω C．150Ω D．500Ω
本实验应选用规格为 的定值电阻.
（2）该同学接入符号要求的R0后，闭合开关K，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E= V，内阻r= Ω.
【答案与解析】
（1）C （2）10 45
9．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大，某同学为研究这一现象，利用下列实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器（变化范围0~10Ω）、电源、小灯泡、开关、导线若干来设计实验，并通过实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）.
I/A
0
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U/V
0
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
（1）请在图10—7方框中画出实验电路图.
（2）在图中画出小灯泡的I—U曲线.
（3）把本题中的两个相同的小灯泡L并联接到图示电路中，若电源电动势E=2.0V，内阻不计，定值电阻R=1Ω，则此时每个小灯泡的功率是 W.
【答案与解析】
（1）如下图所示
（2）如下图所示
（3）0.47W
10．（1）用20分度的游标卡尺测物体的长度，如图10—9甲所示，读数为 m.用螺旋测微器测物体的厚度，如图乙所示，读数为 m.
（2）某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：
①用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1k、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大（指针位置如图10—10中虚线所示）.为了较准确肝进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤:
a. 。
b.两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0Ω处.
c.重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是 .
②该同学用伏安法继续测定这只电阻的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪器
A．直流电源（电压3V，内阻不计）
B．电压表V1（量程0~6V，内阻约为5kΩ）
C．电压表V2（量程0~15V，内阻约为25kΩ）
D．电流表A1（量程0~25Ma，内阻约为1Ω）
E．电流表A2（量程0~250mA，内阻约为0.1Ω）
F．滑动变阻器一只，阻值0~20Ω
G．电键一只，导线若干
在上述仪器中，电压表应选择 （填“V1”或“V2”），电流表应选择 （填“A1”或“A2”）.请在方框内画出电路原理图.
③根据所设计的实验原理图，将图10—11中实物连接成测量电路.
【答案与解析】
（1）3.160×10-2 6.101×10-3或6.103×10-3
（2）①a.换用倍率×10的挡 c.120Ω ②V1 A1
原理图如下图所示
③如下图所示
11．现提供以下器材：
①电压表V1（量和6V，内阻约为30kΩ）
②电压表V2（量程3V，内阻约为3kΩ）
③电池E（电动势6V，内阻不计）
④定值电阻R1=3kΩ
⑤滑动变阻器R2（最大阻值为20Ω）
⑥电键S一个，导线若干
（1）在所给的两只电压表中，能较准确地测出电压表 的内阻（选填“V1”或“V2”）
（2）根据你的选择，请在方框中画出实验电路原理图（标注所用器材符号）.
（3）实验中，要读出的物理量有 （写出物理量名称并用相应字母表示）.
（4）请用已知量和测量量对应字母表示被测电压表内阻的表达式RV= .
【答案与解析】（1）V2
（2）如下图所示
（3）电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2
（4）
12．如图甲所示为测量电阻Rx的电阻Rx的电路，R为电阻可读可调的电阻箱，R′为阻值适当的保护电阻，电源E的电动势未知，S为单刀双掷开关，电流表为毫安表，请完成以下填空.

（1）测量Rx的步骤为
①将图甲中S向a端闭合，毫安表（接0~0.6mA挡）的读数图乙I= mA.
②将图甲中S向b端闭合，适当调节电阻箱R使得毫安表的读数I′= mA,记下此时电阻箱图丙的读数R= Ω，那么，在本实验中所测电阻RX= Ω。
（2）按图甲所示的电路，在实物图丁上用实线连好电路.
【答案与解析】（1）①0.44（0.440） 0.44(0.440) ②3 608 3 608
(2)实物连线图如下