【物理】2019届二轮专题六物理实验考点2电学实验学案

【物理】2019届二轮专题六物理实验考点2电学实验学案

考点2　电学实验 考点一　电学基本仪器的使用 ‎【必记要点】‎ ‎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 使指针指示超过满偏刻度的的位置 ‎3 V和3 A量程估读到最小分度的1/10；15 V量程估读到最小分度的1/5；0.6 A量程估读到最小分度的1/2‎ 电压表 欧姆表 使指针尽量指在表盘的中间位置左右 表盘读数乘以相应挡位的倍率 ‎2.使用多用电表应注意的问题 ‎(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。‎ ‎[例1]　某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10 V)的内阻(大约为几十千欧)，该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30。‎ 图6－2－1‎ ‎(1)欧姆挡的选择开关拨至________(选填“×1 k”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图6－2－1甲中________(选填“A”或“B”)方式连接。‎ ‎(2)如图乙所示，某同学读出欧姆表的读数为________Ω；如图丙所示，电压表的读数为________V，欧姆表电池的电动势为________V。‎ ‎[解析]　(1)用多用电表测电阻时，应让指针指在中间刻度附近，因而应选“×1 k”挡。多用电表测电阻时，需要用其内部电源，黑表笔接内部电源的正极，电压表的两接线柱中，“＋”接线柱应接高电势端，因而A电路的连接方式正确。‎ ‎(2)题图乙中欧姆表的读数为40×1 kΩ＝40 kΩ题图丙中电压表的读数为5.0 V。‎ 由闭合电路欧姆定律知欧姆表中电池的电动势E＝U＋Ir＝U＋r＝5.0 V＋×30×103 V＝8.75 V。‎ ‎[答案]　(1)×1 k　A　(2)4×104　5.0　8.75‎ 规律总结 欧姆表刻度盘特点及多用电表读数技巧 ‎1．欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘 ‎(1)左∞右0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻刻度零与电流、电压最大刻度重合。‎ ‎(2)刻度不均匀：左密右疏。‎ ‎(3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率，电流、电压挡是量程范围挡。‎ 在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)。‎ ‎2．读数技巧 ‎(1)欧姆表的读数 a．为了减小读数误差，指针应指在表盘到的部分，即中央刻度附近。‎ b．指针所在刻度盘处每个小格表示1时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。‎ c．电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。‎ ‎(2)测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位，精确度是2、0.02、5、0.5时，不用估读到下一位。‎ ‎【题组训练】‎ ‎1．(用多用电表测电阻和电流)某同学想测量电压表0～3 V挡的内阻，他从实验室拿来一个多用电表、3节干电池、50 Ω的滑动变阻器1个、开关和若干导线。‎ 图6－2－2‎ ‎(1)先用多用表粗测其内阻，把选择开关旋到欧姆挡的“×100”倍率，将________(填“红”或“黑”)表笔接电压表的“－”接线柱，另一只表笔接“3 V”的接线柱，多用表的指针位置如图6－2－2甲所示，则电压表的内阻为________Ω。‎ ‎(2)再用伏安法测量其内阻，把多用表的选择开关旋到直流电流的________(填“100”“10”或“1”)mA挡，请在图乙完成其余的连线。‎ ‎(3)实验中多用表的示数为I，电压表的示数为U，则电压表的内阻为RV＝________。‎ 解析　(1)由于多用电表的黑色表笔是流出电流的，故它应该与电压表的正接线柱连接，红色表笔应该与电压表的负接线柱连接；电压表的内阻为R＝30×100 Ω＝3 000 Ω。‎ ‎(2)由于电路中的最大电流约为I＝＝1.5 mA，若选择“10 mA”和“100 mA”量程，则指针偏转的角度会很小，误差较大，如果通过变阻器的调压作用，可以让电压表中的电流在1 mA以内，故多用表的直流电流挡选择“1 mA”量程。‎ ‎(3)由于电压表测量的就是电压表的电压，电流表测量的就是电压表的电流，故电压表的电阻为R＝。‎ 答案　(1)红　3.0×103(或3 000)　(2)1　如图所示 ‎(3) ‎2．(用多用电表判断电路故障)某照明电路出现故障，其电路如图6－2－3所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。‎ 图6－2－3‎ 图6－2－4‎ ‎(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图6－2－3所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。‎ ‎(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图6－2－4相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。‎ 解析　(1)由题图可知，直流50 V挡的最小分度为1 V，故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5 V左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值，说明a、c两点与电源之间是通路，只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障，但故障的具体位置不能确定。(2)同理可知，两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势，说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路，故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。‎ 答案　(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)　蓄电池 ‎(2)小灯 考点二　实验器材与实验电路的选择 ‎【必记要点】‎ 一、滑动变阻器的使用 ‎1．滑动变阻器两种连接方式的比较 ‎　　方式 内容　　‎ 限流接法 分压接法 对比 说明 电路图 串、并联关系不同 负载R上电 压调节范围 ≤U≤E ‎0≤U≤E 分压电路调节范围大 负载R上电 流调节范围 ≤I≤ ‎0≤I≤ 分压电路调节范围大 闭合S前 触头位置 b端 a端 都为了保护负载 ‎2.滑动变阻器两种连接方式的选择 ‎①当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时，应采用分压式接法；‎ ‎②当题中要求测量精确度高且调节范围大时，一般用分压式接法；‎ ‎③当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时，一般用分压式接法；‎ ‎④负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多，且电压、电流不要求从零可调时，一般用限流式接法；‎ ‎⑤两种接法均可使用时，优先用限流式接法(节能)。‎ 二、电流表内、外接法的比较与选择 ‎1．两种接法的比较 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差原因 由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大 测量结果 R测＝＝RA＋Rx＞Rx，测量值偏大 R测＝＝＜Rx，测量值偏小 适用条件 Rx≫RA　大电阻 Rx≪RV　小电阻 ‎2.选择电流表内、外接的方法 内接法 外接法 计算法 ＞或Rx＞ ＜或Rx＜ 试触法 若不知Rx的大概阻值，可采用“试触法”，将电路如图所示连接，空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下 若电流表“相对变化”明显，说明电压表分流作用较大，采用内接法 若电压表“相对变化”明显，说明电流表分压作用较大，采用外接法 ‎[例2]　(2018·郑州质检)在探究小灯泡的伏安特性时，所用小灯泡上标有“2.5 V 0.6 W”字样，实验室提供的器材有：‎ A．电流表A1(内阻约为5 Ω、量程为0～25 mA)‎ B．电流表A2(内阻约为1 Ω 、量程为0～300 mA)‎ C．电压表V1(内阻约为5 kΩ、量程为0～3 V)‎ D．电压表V2(内阻约为15 kΩ、量程为0～15 V)‎ E．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω、额定电流为0.6 A)‎ F．滑动变阻器R2(最大阻值为1 000 Ω、额定电流为0.2 A)‎ G．稳压电源E(电动势为9.0 V、内阻可忽略)‎ H．开关一个、定值电阻若干、导线若干 由以上信息回答下列问题：‎ ‎(1)实验前设计的电路图如图6－2－5甲所示。为了减小实验误差，该实验所用的电流表、电压表、滑动变阻器应分别为________(选填器材前的字母)。为保护滑动变阻器和灯泡，应在电路中串联的定值电阻R0合适的电阻值应为________(选填“1 Ω”、“10 Ω”、“30 Ω”、“100 Ω”)。‎ 图6－2－5‎ ‎(2)请确定测量电路中电压表右侧导线的正确位置后，在图乙中用笔画线代替导线，将实物完整连接起来。‎ ‎(3)连接好电路后，通过改变滑动变阻器的滑片位置，并通过计算机描绘了该小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示。若将两个这样的小灯光并联后直接接在电动势E＝3 V、内阻r＝5 Ω的电源上，每个小灯泡所消耗的实际功率为________W。(结果保留两位有效数字)。‎ ‎[解析]　(1)由小灯泡的标称可知，其额定电流为I＝＝ A＝0.24 A＝240‎ ‎ mA，即电流表应选B，电压表应选C，滑动变阻器以分压式接入电路，则滑动变阻器应选择阻值较小的，即选择E，由于电源的电动势为9.0 V，为了保护电路，定值电阻应选择10 Ω。(2)电压表的内阻远大于小灯泡的电阻值，测量电路部分应选择电流表外接，即接在a点，用笔画线代替导线将实物图连接，如答图甲所示。(3)设每只灯泡加上的实际电压和实际电流分别为U和I，在闭合电路中，E＝U＋2Ir，则U＝E－2Ir＝3－10I，即I＝－，在题图丙坐标系内作出I－U图象如答图乙所示，由图象可知，两图象交点坐标为U＝1.2 V、I＝0.18 A，每只灯泡的实际功率P′＝UI＝1.2×0.08 W≈0.22 W ‎[答案]　(1)B、C、E　10 Ω　(2)如答图甲　(3)0.22‎ 规律总结 电路选择的原则 ‎1．安全性原则 选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行。例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流。‎ ‎2．精确性、方便性原则 ‎“精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度。‎ ‎“方便”是指实验中便于调节控制，便于读数。‎ ‎3．运用仪器少，耗电少原则。‎ ‎【题组训练】‎ ‎1．(实验仪器的选择)LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为3‎ ‎ V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。‎ 实验室提供的器材有：‎ A．电流表A1(量程为0至50 mA，内阻RA1约为3 Ω)‎ B．电流表A2(量程为0至3 mA，内阻RA2＝15 Ω)‎ C．定值电阻R1＝697 Ω D．定值电阻R2＝1 985 Ω E．滑动变阻器R(0至20 Ω)一只 F．电压表V(量程为0至12 V，内阻RV＝1 kΩ)‎ G．蓄电池E(电动势为12 V，内阻很小)‎ H．开关S一只 ‎(1)如图6－2－6所示，请选择合适的器材，电表1为________，电表2为________，定值电阻为________。(填写器材前的字母编号)‎ ‎(2)将采用的电路图补充完整。‎ 图6－2－6‎ ‎(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝________(填字母)，当表达式中的________(填字母)达到________，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时电阻。‎ 解析　(1)由于电流表A2内阻已知，因此电表2应为电流表A2，而电路中流过灯泡的最大电流I为6 mA，因此回路总电流小于10 mA，因此电表1不能选电流表A1，而由于电压表内阻已知，流过电压表的电流最大值恰好为12 mA，因此电表1选电压表V，为了让灯达到额定功率，因此加在灯两端的电压最高为3 V，因此与电流表A2串联的电阻应大于1 kΩ，因此定值电阻应选R2。‎ ‎(2)由于滑动变阻器的阻值较小，只能采用分压式接法，电路连接图见答案。‎ ‎(3)由于加在灯泡两端的电压U灯＝I2(R2＋RA2)，流过灯泡的电流为－I2，因此Rx＝，当表达式中的I2达到1.5 mA时，加在灯泡两端的电压恰好为3 V，此时灯泡恰好正常工作。‎ 答案　(1)F　B　D　(2)如图所示 ‎(3)　I2　1.5 mA ‎2．(实验电路的设计)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：‎ 待测电压表V(量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干。‎ ‎(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。‎ 图6－2－7‎ ‎(2)根据设计的电路，写出实验步骤： _______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“>”、“＝”或“<”)，主要理由是________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析　(1)电路图如图所示 ‎(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小，闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表V0指针满偏，保证滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻；‎ ‎(3)R′V＞RV，电压表串联电阻箱后认为电压不变，而实际该支路电压变大，故电阻箱分压大于计算值，则会引起测量值的偏大。‎ 答案　见解析 考点三　实验数据的处理 ‎[例3]　物理学习小组在测定某电源的电动势E和内阻r时，找来一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝ab替代滑动变阻器，设计了如图甲所示的实验，其中R0是阻值为2 Ω的保护电阻，滑动片P与电阻丝始终接触良好。实验时闭合开关，调节P的位置，测得aP的长度x和对应的电压U、电流I数据，并分别绘制了如图6－2－8乙所示的U－I图象和如图丙所示的－x图象。‎ 图6－2－8‎ ‎(1)由图乙可得电源的电动势E＝__________ V；内阻r＝________Ω。(结果均保留两位有效数字)‎ ‎(2)根据测得的直径可以算得电阻丝的横截面积S＝0.12×10－6 m2，利用图丙可求得电阻丝的电阻率ρ为________Ω·m，图丙中图象截距的物理意义是______________。(结果均保留两位有效数字)‎ ‎(3)此实验用了图象法处理数据，优点是直观，但是不能减少或者消除________________(填“偶然误差”或“系统误差”)。‎ ‎[解析]　(1)根据闭合电路欧姆定律，电压表示数即路端电压U＝E－I(R0＋r)，因此图乙中纵截距即为电源的电动势E＝3.00 V，斜率绝对值表示保护电阻R0与电源内电阻之和，即(R0＋r)＝ Ω＝3.0 Ω，r＝1.0 Ω。(2)图丙中截距为x＝0时，即为电路中金属丝被短路，所测电阻即为电流表的内阻；由图丙可知，金属丝长0.6 m，电阻为5.8 Ω，由电阻定律R＝ρ，代入已知条件解得：ρ＝1.2×10－6 Ω·m。 (3)通过图象法处理数据可以消除个别数据测量不准确产生的偶然误差，对系统产生的误差没有修正作用。‎ ‎[答案]　(1)3.0　1.0　(2)1.2×10－6　电流表内阻为2.0 Ω　(3)系统误差 ‎【题组训练】‎ 如图6－2－9甲所示是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，R1是电阻箱(0～99.9 Ω)，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势12 V，内阻忽略不计)。‎ 图6－2－9‎ 在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大，具体实验步骤如下：‎ ‎①闭合S，调节滑动变阻器R和电阻箱R1，使A2示数I2＝0.20 A，记下此时电阻箱的阻值R1和A1的示数I1；‎ ‎②重复步骤①且使A2示数仍为I2＝0.20 A，测量多组R1和I1值；‎ ‎③将实验测得的数据在坐标纸上描点，如图乙所示。‎ 根据实验回答以下问题：‎ ‎(1)现有四只供选用的电流表：‎ A．电流表(0～3 mA，内阻为2.0 Ω)‎ B．电流表(0～3 mA，内阻未知)‎ C．电流表(0～0.3 A，内阻为10 Ω)‎ D．电流表(0～0.3 A，内阻未知)‎ 请根据实验过程判断A1应选用________，A2应选用________(填写选项字母)。‎ ‎(2)在图乙中的坐标纸上画出R1与的关系图。‎ ‎(3)根据以上实验数据得出Rx＝________Ω。‎ 解析　(1)由图乙可知，A1示数的最大值约为0.25 A，则A1应选用量程为0.3 A的电流表，由于只要知道电流大小即可，即选用D；由于A2示数为0.2 A，A2的量程为0.3 A，且必须要知道其内阻，因此选用C。‎ ‎(2)由于题图所给各点大体处在一条直线上，因此过这些点作一条直线并延长，即得到R1－图象，如图所示。‎ ‎(3)根据欧姆定律，则有(R1＋RA1)I1＝I2(Rx＋RA2)；‎ 整理可得R1＝I2(Rx＋RA2)－RA1，‎ 由R1－图象可得k＝I2(Rx＋RA2)，‎ 而R1与的图象的斜率k＝Ω·A＝10 Ω·A；‎ 则有Rx＝－RA2＝Ω＝40 Ω。‎ 答案　(1)D　C　(2)见解析　(3)40‎ 考点四　电学创新实验设计 ‎【必记要点】‎ ‎1．对于电学实验的创新，耍注意以下问题 ‎(1)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用。电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等。‎ ‎(2)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性。即首先要注意到其自身电阻对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表。‎ ‎2．解决电学设计型实验常用的方法 转换法 将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量，然后再求待测物理量的值的方法叫转换测量法(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。如探究电阻的决定因素实验 ‎[例4]　国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω·m。某同学利用图6－2－10所示电路测量15 ℃自来水的电阻率，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K，以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源(电动势约为3 V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为3 V，内阻很大)，电压表V2(量程为3 V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值4 kΩ)，定值电阻R2(阻值2 kΩ)，电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。‎ 图6－2－10‎ 实验步骤如下：‎ A．用游标卡尺测量玻璃管的内径d；‎ B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；‎ C．把S拨到1位置，记录电压表V1示数；‎ D．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；‎ E．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；‎ F．断开S，整理好器材。‎ 图6－2－11‎ ‎(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图6－2－11甲图所示，则d＝________mm。‎ ‎(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为：Rx＝________。(用R1、R2、R表示)‎ ‎(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图6－2－11乙图所示的R－关系图象。自来水的电阻率ρ＝________Ω·m。(保留两位有效数字)‎ ‎(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________。(填“偏大”、“不变”或“偏小”)‎ ‎[解析]　(1)根据游标卡尺的读数规则，玻璃管内径d＝30 mm＋0×0.05 mm＝30.00 mm。‎ ‎(2)把S拨到1位置，记录电压表V1示数，得到通过水柱的电流I1＝。由闭合电路欧姆定律，E＝U＋Rx；把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R，得到该支路的电流I2＝。由闭合电路欧姆定律，E＝U＋R2，联立解得：‎ Rx＝。‎ ‎(3)由电阻定律Rx＝，Rx＝，联立解得：R＝·。R－关系图象斜率k＝400 Ω·m，又k＝，S＝，解得：ρ＝＝14 Ω·m。‎ ‎(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则通过水柱的电流I1大于测量值，则Rx＜R2，得到Rx＜，即自来水电阻测量值偏大，则自来水电阻率测量结果将偏大。‎ ‎[答案]　(1)30.00　(2)　(3)14　(4)偏大 ‎【题组训练】‎ 一标有“6 V,0.5 A”的小型直流电动机，转子由铜导线绕制的线圈组成，阻值约为1 Ω。某兴趣小组设计一个实验，测量此电动机线圈的电阻。实验室提供的器材除导线和开关外还有：‎ A．直流电源E：8 V(内阻不计)‎ B．直流电流表A1：0～0.6 A(内阻约为0.5 Ω)‎ C．直流电流表A2：0～3 A(内阻约为0.1 Ω)‎ D．直流电压表V1：0～3 V(内阻约为5 kΩ)‎ E．直流电压表V2：0～15 V(内阻约为15 kΩ)‎ F．滑动变阻器R1：0～10 Ω，2 A G．标准电阻R2：5 Ω 图6－2－12‎ ‎(1)为能较准确地测出电动机线圈的电阻，应选择电路图________[填“甲”或“乙”]。‎ ‎(2)为使电表指针有较大角度的偏转，需要选用的电流表是________，电压表是________。(填写实验器材前面的序号)‎ ‎(3)闭合开关后，调节滑动变阻器控制电动机不转动时读出电流表、电压表示数。若某次实验电压表的示数为2.5 V，电流表的示数为0.4 A，则电动机线圈电阻为________Ω。由此可计算出该电动机正常工作时输出的机械功率为________W(结果保留三位有效数字)。‎ 解析　(1)电动机额定值为“6 V0.5 A”，因此电流表应选B控制电动机不转时，两端最大电压约为U＝0.5×1 V＝0.5 V，滑动变阻器应采用分压接法，电动机线圈电阻约为1 Ω，电流表内阻约为0.5 Ω，电压表内阻很大，电流表应采用外接法，因线圈的电阻太小，为保护电动机和便于实验，将定值电阻与电动机串联，故应选择甲电路图。‎ ‎(2)测电动机线圈电阻，应控制电动机不转，此时通过电动机的电流不大于0.5 A，加在电动机和定值电阻两端电压不超过3 V，因此电流表选B，电压表选D。‎ ‎(3)由欧姆定律可知r＋R2＝＝ Ω＝6.25 Ω；解得r＝(6.25－5) Ω＝1.25 Ω。‎ 电动机正常工作时，总功率P＝UI＝6×0.5 W＝3 W，线圈产生的热功率PQ＝I2r＝0.52×1.25 W≈0.31 W，则电动机输出的机械功率P机械＝P－PQ＝(3－0.31)W＝3.69 W。‎ 答案　(1)甲　(2)B　D　(3)1.25　2.69‎ 规范答题与满分指导 电学实验问题 ‎【典例】　(9分)现有一刻度盘总共有N小格、且刻度均匀，量程未准确确定的电压表V1，已知其量程在13～16 V之间，内阻r1＝150 kΩ。为测定其准确量程U1，实验室提供了如下表所列的器材，要求方法简洁，尽可能减少误差，并能测出多组数据。‎ 器材(代号)‎ 规格 标准电压表V2‎ 量程3 V，内阻r2＝30 kΩ 电流表A 量程3 A，内阻r3＝0.01 Ω 滑动变阻器R 总阻值1 kΩ 稳压电源E ‎20 V，内阻很小 开关S、导线若干 ‎(1)某同学设计了如图6－2－13所示的甲、乙、丙三种电路图。‎ 图6－2－13‎ 你认为选择________电路图测量效果最好。(填“甲”、“乙”、“丙”)‎ ‎(2)根据测量效果最好的那个电路图，将下列有关器材连接成测量电路。‎ 图6－2－14‎ ‎(3)若选择测量数据中的一组来计算V1的量程U1，则所用的表达式U1＝________，式中各符号表示的物理量是：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 规范解答 评分标准及答题规则 ‎(1)电压表V1的内阻r1已知，只要测出电压表满偏电流，即可由U1＝Ir1得出V1的量程，但电流表A的量程太大，无法准确测出其电流，而电压表V2内阻r2已知，故可由I＝得出流过V2的电流，即可将V2表当作电流表使用，故选乙图。‎ ‎(2)电路连接如图所示。‎ ‎(1)第(1)问3分，填空时直接填写“乙”，填写其他内容不给分。‎ 名师指点 对于器材选择和电路选择类题目，应注意要填写的内容。例如器材的选择，有的题目要求填写器材代号，有的题目要求填写器材前的字母，不可填错。‎ ‎(2)第(2)问3分，连线有一处错误，扣3分。‎ 名师指点 电路的连接应与选择的原理图图乙相对应，若原理图选择的是“甲”电路或“丙”电路，即使电路图连接正确，也不给分。‎ ‎(3)U1＝U2式中N为V1的总格数，N1为V1读数对应的格数，r1为V1内阻，r2为V2内阻，U2为V2读数。‎ ‎[答案]　(1)乙　(2)(3)见解析 ‎(3)第(3)问3分。表达式应规范正确，只写出表达式而没有说明式中各量的意义，不给分。‎ 名师指点 实验结果中若用到所测量的物理量，可设定这些物理量的符号，并注明这些符号所表示的物理意义。‎ 答 题 规 则 ‎1.电路的连接 连线前一定要画出实验电路图，然后按图连线，且必须注意以下几点：‎ ‎(1)连线不能交叉；‎ ‎(2)必须把线接在接线柱上；‎ ‎(3)电流应从电表正接线柱流入，从负接线柱流出；‎ ‎(4)变阻器应处在有效控制状态，在实际操作中，画电路图时，各元件的相对位置应尽量与实物图相吻合；连实物图时，应先串后并，先连控制电路后连测量电路。要特别注意变阻器的分压连接，把变阻器的全电阻、开关、电源连成干路，取变阻器的部分电阻与测量电路并联即可。‎ ‎2．结果的表达 ‎(1)答题时弄清需要回答的是实验器材的名称、实验器材的电路符号还是选项前的代号；‎ 如例2中选择的电流表、电压表及滑动变阻器应填器材前的代号。‎ ‎(2)若填写的结果是文字表达式，表达式需化简到最简，且规范，表达式后不要带单位；‎ 如例4中，U1的表达式U1＝U2，不可写成U1＝U2v，‎ ‎(3)若填写的结果是数值，需注意题目或器材对有效数字的要求，若填空的后面带有单位，填空时不再写单位，若填空的后面无单位，填空时应填写单位。‎ 如例3中第(1)(2)问中均要求保留两位有效数字，在填写答案时一定要按要求填空。‎ ‎(4)电表读数要符合电表精度要求，电压表、电流表最小分度是1、0.1、0.001的要估读到下一位，最小分数是0.2、0.02、0.5、0.05的不需向下一位估读。‎