1、1、考法分析和解题技法（一）考法分析热门考法考法 1 实验原理与操作考法 2 数据处理与误差分析考法 3 创新实验设计（2）解题技法1. 实验原理与操作实验方案与步骤：（1）电流半偏法将 阻值调最大（保护电路） ，断开 ，闭合 ，调节 使电流表指针满偏；保持 不变，1R2S11R1R闭合 ，调节 使电流表指针半偏，记下电阻箱 读数，则 （要求 ） 。2S2 22g21（2）电流半偏法将 调零，调节滑动变阻器 滑片位置使电压表所在支路分压较小（保护电路，滑片向左滑2R1R动） ，闭合 ，调节滑动变阻器 滑片位置使电压表指针满偏；保持 滑片位置不变，调节 使S 1R2R电压表指针半偏，记下电阻箱读
2、数 ，则 （要求 ）22v2（3）等效替代法如图甲所示，先将 拨至 ，闭合 ，调节变阻器 ， 使电流表 A2 指示某一值 I0；再将2Sa1S2R拨至 ，保持 不变，调节电阻箱 ， 使 A2 恢复原来的值 I0，则被测电流表 A1 的内阻等于电2SbRR阻箱 的值。同理将电流表换成电压表 V 就可测出电压表的内阻，如图乙所示。1（4）伏安法如图甲所示，将电压表与电流表串联，根据 ，求出电压表内阻；IUr如图乙所示，将电流表 A 与定值电阻 串联再与电压表 V 并联，根据 ，求0R出电流表 A 的内阻 。r2. 误差分析电流半偏法： 真测 gR原因：保持 不变，闭合 ，调节 至电流表指针半偏时，
3、电路总电阻减小，干路电流增大，12S2通过 电流大于电流表半偏电流，所以理论 ， 实验 ，即 。2R2Rg2g真测 gR电压半偏法： 真测 v原因：保持 滑片位置不变，调节 至电压表指针半偏时，电压表所在支路电阻增大，分压12也增大， 两端电压大于电压表半偏电压，所以理论 ，实验 ，即 。2 2v2v真测 v二、真题再现考例 1 (2017 课标卷，T23)某同学利用如图(a) 所示的电路测量一微安表(量程为 100 A，内阻大约为 2 500 )的内阻可使用的器材有：两个滑动变阻器 R1、R 2(其中一个阻值为 20 ，另一个阻值为 2 000 )；电阻箱 Rz(最大阻值为 99 999.9
4、 )；电源 E(电动势约为 1.5 V)；单刀开关 S1 和S2.C、D 分别为两个滑动变阻器的滑片图(a)(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线图(b)(2)完成下列填空：R1 的阻值为 _(填“20”或“2 000”)为了保护微安表，开始时将 R1 的滑片 C 滑到接近图(a)中滑动变阻器的_端( 填“左”或“右”)对应的位置；将 R2 的滑片 D 置于中间位置附近将电阻箱 Rz 的阻值置于 2 500.0 ，接通 S1.将 R1 的滑片置于适当位置，再反复调节 R2 的滑片 D 的位置最终使得接通 S2 前后，微安表的示数保持不变，这说明 S2 接通前 B 与 D 所在位置的电势_(
5、填“ 相等”或“ 不相等 ”)将电阻箱 Rz 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 Rz 的阻值置于 2 601.0 时，在接通 S2 前后，微安表的示数也保持不变待测微安表的内阻为_( 结果保留到个位) (3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_.【答案】 (1)见解析图 (2) 20 左 相等2 550 (3)调节 R1 上的分压，尽可能使微安表接近满量程【解析】 (1)根据原理图(a)，将图(b)中的实物连线如图所示(2)滑动变阻器 R1 在实验中为控制电路，且为分压接法，应选总阻值小的滑动变阻器，故 R1的阻值为 20 .为了保护微安表，S 1 闭合时，微安表上的电压为零，故
6、开始时应将 R1 的滑片 C 滑到滑动变阻器的左端接通 S2 前后，微安表的示数保持不变，说明 S2 闭合后，没有电流流过 S2，故 B、D 两点的电势相等实验过程中，由于测量电路，即由 Rz、 、R 2 组成的电路的阻值很大，可认为测量电路两端的电压不变，故 与 Rz互换后通过 R2、R z和 的电流不变，电路如图所示图甲 图乙(3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节 R1 上的分压，尽可能使微安表接近满量程 2.(2018 山东青岛二模)某实验探究小组利用半偏法测量电压表内阻 ,实验室提供了下列实验器材:A.待测电压表 V(量程为 3 V,内阻约为 3 000 )B.电阻箱 R
7、1(最大阻值为 9 999.9 )C.滑动变阻器 R2(最大阻值为 10 ,额定电流为 2 A)D.电源 E(电动势为 6 V,内阻不计 )E.开关两个,导线若干(1)虚线框内为探究小组设计的部分测量电路,请你补画完整 ;(2)根据设计的电路图,连接好实验电路,进行实验操作,请你补充完善下面操作步骤。首先闭合开关 S1、S 2,调节滑动变阻器 R2 的滑片,使电压表达到满偏;保持_不变,断开开关_( 选填“S 1”或“S 2”),调节_的阻值,使电压表示数达到半偏 ,读取并记录此时电阻箱的阻值 R0; (3)实验测出的电压表内阻 R 测=_ _,它与电压表内阻的真实值 RV 相比,R 测 _R
8、V(选填“”“=”或“【解析】 (1)根据半偏法测电压表内阻的原理,滑动变阻器应接成分压电路 ,所以电路如图。3理想电压表内阻无穷大，而实际电压表并非如此，现要测量一个量程为 03 V、内阻约为3 k的电压表的阻值实验室备有以下器材：A待测电压表 V1：量程为 03 V、内阻约为 3 kB电压表 V2：量程为 06 V、内阻约为 6 kC滑动变阻器 R1：最大值 20 、额定电流 1 AD定值电阻 R0E电源：电动势 6 V，内阻约为 1 F开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图甲所示测量电路，请你按图示电路将图乙的实验仪器连接起来(2)请写出按该电路测量电压表 V1 内阻 RV 的表达
9、式，并指出表达式中各物理量的含义：_.(3)在正确连接电路后，闭合开关 S，不断地调节变阻器 R1 滑片位置，记录多组电压表 V1、V 2示数，作出 U2U 1 图线如图丙所示若 R01 480 ，由图线上的数据可得 RV_.【答案】(1)略 (2) RV R0，其中 U1、U 2 分别为电压表 V1、V 2 的示数，R 0 是定值电阻U1U2 U1的阻值 (3)2 9604. 某同学为了测量一个量程为 3 V 的电压表的内阻，进行了如下实验(1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图 1 所示，得出电压表的内阻为3.00103 ，此时电压表的指针也偏转了已知多用表欧姆挡表盘中央刻度
10、值为 “15”，表内电池电动势为 1.5 V，则电压表的示数应为 _V(结果保留两位有效数字)(2)为了更准确地测量该电压表的内阻 RV，该同学设计了图 2 所示的电路图：实验步骤如下：A断开开关 S，按图 2 连接好电路；B把滑动变阻器 R 的滑片 P 滑到 b 端；C将电阻箱 R0 的阻值调到零；D闭合开关 S；E移动滑动变阻器 R 的滑片 P 的位置，使电压表的指针指到 3 V 位置；F保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变，调节电阻箱 R0 的阻值使电压表指针指到 1.5 V 位置，读出此时电阻箱 R0 的阻值，此值即为电压表内阻 RV 的测量值；G断开开关 S.实验中可供选择的实验
11、器材有：a待测电压表b滑动变阻器：最大阻值 2 000 c滑动变阻器：最大阻值 10 d电阻箱：最大阻值 9 999.9 ，阻值最小改变量为 0.1 e电阻箱：最大阻值 999.9 ，阻值最小改变量为 0.1 f电池组：电动势约 6 V，内阻可忽略g开关、导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用_(填“b”或“c”)，电阻箱中选用_(填“d”或“e”)电压表内阻 RV 的测量值 R 测 和真实值 R 真 相比，R 测 _R 真 (填“”或“”) ；若 RV 越大，则 越_( 填“ 大”或“小”)|R
12、测 R真 |R真【答案】 (1)1.0 (2) c d 小5现要测量电流表 G1 的内阻，给出下列器材：电流表 G1(量程 5 mA，内阻 r1 约为 150 )电流表 G2(量程 10 mA，内阻 r2 约为 100 )定值电阻 R1100 定值电阻 R210 滑动变阻器 R3(0200 )干电池 E(1.5 V，内阻未知)单刀单掷开关 S 导线若干(1)定值电阻选 _ ；(2)如图所示，在虚线框中已画出部分实验电路设计图，请补充完整，并标明所用器材的代号；(3)若选测量数据中的一组计算 r1，所用的表达式为 r1 _ ，式中各符号的意义是_.【答案】 (1)R 1 (2) 见解析图(3)
13、I 1、I 2 分别表示电流表 G1、G 2 的读数，R 1 表示定值电阻 R1 的阻值21)(【解析】 (1)若选 R2，则其阻值太小，电流过大，而 R1 与 G1 内阻相当，故选 R1.(2)电路图如图所示G 2 的示数减去 G1 的示数为通过 R1 的电流值6为了测量量程为 3 V 的电压表 V 的内阻(内阻约 2 000 )，实验室可以提供的器材有：电流表 A1，量程为 0.6 A，内阻约为 0.1 ；电压表 V2，量程为 5 V，内阻约为 3 500 ；电阻箱 R1，阻值范围为 09 999 ；电阻箱 R2，阻值范围为 099.9 ；滑动变阻器 R3，最大阻值约为 100 ，额定电流
14、为 1.5 A；电源 E，电动势为 6 V，内阻约为 0.5 ；单刀双掷开关 S，单刀单掷开关 K，导线若干(1)请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表 V 的内阻的实验电路，画出电路原理图( 图中的元件要用题中相应的英文字母标注). (2)写出计算电压表 V 的内阻 RV 的计算公式为 RV_.【答案】 见解析【解析】 方案一：替代法考虑到电阻箱 R1 阻值范围为 09 999 ，与电压表 V 的内阻较接近，且电阻可读，又有单刀双掷开关，因此考虑用替代法电路图如图甲所示，闭合 K，将开关 S 掷向 1，调节滑动变阻器R3，使电压表 V 和 V2 都有较大偏转，记下电压表 V2 的读
15、数；然后将开关 S 掷向 2，保持滑动变阻器 R3 的滑动头不变，调节电阻箱 R1 使电压表 V2 的读数不变，那么电阻箱 R1 的阻值即电压表 V 的内阻，即 RVR 1.方案二：半偏法如图乙所示，闭合 K，将开关 S 掷向 1，调节滑动变阻器 R3，使电压表 V 满偏；然后将开关S 掷向 2，保持滑动变阻器 R3 的滑动头不变，调节电阻箱 R1，使电压表 V 半偏，则由于 R3 相对于电压表 V 和电阻箱 R1 阻值较小，因此电压表 V 和电阻箱 R1 上的总电压几乎不变，其中一半电压加在电压表 V 上，一半电压加在电阻箱 R1 上，故电阻箱 R1 的阻值即电压表 V 的内阻，即 RVR
16、1.甲 乙 丙7.现要测量电流表 G1 的内阻，给出下列器材：电流表 G1(量程 5 mA，内阻 r1 约为 150 )电流表 G2(量程 10 mA，内阻 r2 约为 100 )定值电阻 R1100 定值电阻 R210 滑动变阻器 R3(0200 )干电池 E(1.5 V，内阻未知)单刀单掷开关 S 导线若干(1)定值电阻选_；(2)如图所示，在虚线框中已画出部分实验电路设计图，请补充完整，并标明所用器材的代号；(3)若选测量数据中的一组计算 r1，所用的表达式为 r1_ ，式中各符号的意义是_.【解析】 (1)若选 R2，则其阻值太小，电流过大，而 R1 与 G1 内阻相当，故选 R1.(
17、2)电路图如图所示G 2 的示数减去 G1 的示数为通过 R1 的电流值(3)由并联电路特点得：I 1r1 R1(I2I 1)I1、I 2 分别表示电流表 G1、G 2 的读数，R 1 表示定值电阻 R1 的阻值 【答案】 (1)R 1 (2) 见解析图(3) I 1、I 2 分别表示电流表 G1、G 2 的读数，R 1 表示定值电阻 R1 的阻值)(8.灵敏电流计 G,量程为 100 A,内阻 1 k左右,现要求测出该电流计的内阻值,实验室中可提供下列器材:A.电阻箱 Ra,最大阻值 9 999.9 ,最大电流 0.2 A;B.滑动变阻器 Rb,最大阻值 1 000 ,最大电流 0.6 A;
18、C.滑动变阻器 Rc,最大阻值 100 k,最大电流 0.2 A;D.普通干电池 Ea,电动势 1.5 V,内阻未知;E.普通干电池组 Eb,电动势 6 V,内阻未知;F.开关、导线足够.(1)选用这些器材设计一个测量电路,画出电路图并标出所选用的器材代号。(2)列出主要操作步骤并写出测量结果。【答案】 （1）如图： （2）见解析【解析】(1)如图所示,因为 Rc 总 =100 kRg=1 k,所以可用恒流半偏法( 因电源内阻未知,故不能用恒压半偏),为达到 RcRg 目的,电源电动势要适当大些. (2)先调 Rc 最大.合上 S1,调 Rc 使 G 满偏.合上 S2,调 Ra(Rc 不动)使
19、 G 半偏,则此时 Ra 读数即为 Rg.9.某同学欲将电流表改装成电压表，需要测量电流表的内阻，可供选择的实验器材有：A待测电流表 G1；B一个标准电流表 G2(G2 的量程大于 G1 的量程)；C电阻箱 R；D滑动变阻器 R；E电池组、导线、开关采用如图 7 甲所示的电路测定电流表内阻时，该同学的实验步骤为：按电路图接好电路，将滑动变阻器 R 调至最大；闭合 S1，断开 S2，调节滑动变阻器 R，使电流表 G1 表头指针满偏；再闭合 S2，保持滑动变阻器 R 不变，调节电阻箱 R，使表头指针半偏读出此时电阻箱 R的示数甲 乙 图 7(1)用上述方法得到的电流表 G1 内阻的测量值与真实值相
20、比 (填“偏大”、 “偏小”或“ 相等”)(2)为了使测量更准确，请你利用上述实验器材重新设计实验，从设计原理上看可以消除上述实验中的系统误差，请你在给定图乙中完成实验电路图(3)使用重新设计的实验电路的测量数据，写出电流表 G1 内阻表达式 Rg ，说明各测量量的物理意义 【答案】 (1)偏小 (2) 如图所示(3) I 2 为 G2 的示数， I1 为 G1 的示数，R为电阻箱的示数（I2 I1）RI110(2015 课标卷，T23)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 (量程 3 V，内阻约为
21、 3 000 )，电阻箱 R0(最大阻值为 99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值 100 ，额定电流 2 A)，电源 E(电动势 6 V，内阻不计)，开关两个，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(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，R V _RV(填“ ” 、 “”或“ ”)，主要理由是_.【解析】 (1)实验电路图如图所示【答案】 (1)见解析图 (2)见解析 (3) 理由见解析11.(2016 海南卷，12)某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中
22、虚线框内是电压表的改装电路(1)已知表头 G 满偏电流为 100 A，表头上标记的内阻值为 900 .R1、R 2 和 R3 是定值电阻利用 R1 和表头构成 1 mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表若使用 a、b 两个接线柱，电压表的量程为 1 V；若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3 V则根据题给条件，定值电阻的阻值应选 R1_， R2_ ，R 3_.(2)用量程为 3 V，内阻为 2 500 的标准电压表 对改装表 3 V 挡的不同刻度进行校准所用电池的电动势 E 为 5 V；滑动变阻器 R 有两种规格，最大阻值分别为 50 和 5 k.为方便实验中调节电压，图中
23、R 应选用最大阻值为_ 的滑动变阻器(3)校准时，在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近_( 填“M”或“N”)端(4)若由于表头 G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头 G 内阻的真实值_(填“大于” 或“小于”)900 .(2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于 2 500 ，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择 50 的电阻(3)在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近 M 端，这样把并联部分电路短路，起到一种保护作用(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头 G 的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头 G 内阻的实际阻值大于 900 .【答案】 (1)100 910 2 000 (2)50 (3) M (4)大于
