专题11第2讲 电学实验与创新(教师用书)-【成功方案】2023年高考物理艺术生文化课总复习

第2讲　电学实验与创新 高考题型1　电表改装与读数、多用电表原理与使用 【例1】　某物理兴趣小组设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率。所用器材如下： A．干电池：电动势E＝1.5 V，内阻r＝1.0 Ω B．电流表G：满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝150 Ω C．定值电阻R1＝1 200 Ω D．电阻箱R2和R3：最大阻值都为999.9 Ω E．电阻箱R4：最大阻值为9 999 Ω F．开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干 (1)该实验小组按图甲正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2＝____________Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内＝____________Ω，欧姆表的倍率是____________(选填“×1”或“×10”)。 (2)为了得到欧姆表的另一个倍率，闭合开关S，操作步骤如下： 第一步，调节电阻箱R2和R3，当R2＝____________Ω且R3＝____________Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏； 第二步，在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向如图乙所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为____________Ω。 【答案】　见解析 【解析】　(1)根据闭合电路的欧姆定律可得欧姆表的内阻R内＝＝1 500 Ω，故欧姆表的倍率为“×10”，又知R内＝R1＋R2＋Rg＋r，代入数据解得R2＝149 Ω。 (2)为了得到“×1”倍率，应让满偏时对应的欧姆表的内阻R为150 Ω，电路中干路电流I1＝＝0.01 A，此时表头中电流应为0.001 A，则与之并联的电阻箱R3中的电流应为I2＝I1－Ig＝0.009 A，故电阻箱R3的阻值为R3＝＝150 Ω，并联部分的电阻R总有＝＋得R总＝135 Ω，则R2＝R－R总－r＝14 Ω。如乙图所示电流为0.60 mA。 故此干路电流I为6 mA，则电阻箱R4的阻值应为R4＝－R′内 ＝100 Ω，故对应欧姆表的刻度值为100 Ω。 【技巧点拨】 1．电流表、电压表、欧姆表的对比 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 使指针指在比满偏刻度多的位置 若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，只需要读到最小分度位即可 电压表 欧姆表 使指针尽量指在表盘的中间位置左右 取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率 2.欧姆表的原理 (1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”。 (2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律。当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀。 3．欧姆表使用六注意 (1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡。 1．某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有： 小灯泡(额定电压2.5 V，额定电流0.3 A) 电压表(量程300 mV，内阻300 Ω) 电流表(量程300 mA，内阻0.27 Ω) 定值电阻R0 滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω) 电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω) 电源E(电动势6 V，内阻不计) 开关S、导线若干。 完成下列填空： (1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30I2的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的U­I曲线，R0应选取阻值为______________ Ω的定值电阻； (2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的______________(填“a”或“b”)端； (3)在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡的电阻为______________ Ω(保留1位有效数字)； 图(b) (4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为__________ Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示： U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 2