2019-2020年高考物理二輪復習 第6板塊 電學實驗題教學案.doc

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2019-2020年高考物理二輪復習 第6板塊 電學實驗題教學案?？紝嶒瀸W法指導高考對電學實驗的考查，主要有以下五個基本實驗：測定金屬的電阻率；描繪小電珠的伏安特性曲線；測定電源的電動勢和內阻；練習使用多用電表；傳感器的簡單使用。高考除了對課本中原有的學生實驗進行考查外，還增加了對演示實驗的考查，利用學生所學過的知識，對實驗器材或實驗方法加以重組，來完成新的實驗設計。復習本講內容時要注意以下幾點：掌握多用電表的使用方法；掌握兩種控制電路，即電流表的“內、外接法”、滑動變阻器的“分壓、限流接法”；掌握電阻測量的幾種方法；重視創(chuàng)新設計性實驗的復習。1(xx屆高三大連調研)用如圖甲所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關K和兩個部件S、T。(1)請根據下列步驟完成電阻測量：旋動部件_，使指針對準電流的“0”刻度線。將K旋轉到電阻擋“100”位置。將插入“”“”插孔的表筆短接，旋動部件_，使指針對準電阻的“0”刻度線。(2)將調好零的多用電表按正確步驟測量一電學元件P的電阻，P的兩端分別為a、b，指針指示位置如圖乙所示。則通過P的電流方向是_(選填“ab”或“ba”)，為使測量比較精確，應將選擇開關旋到_的倍率擋位上，并需要重新調零，再進行測量。解析：(1)首先要對表盤機械校零，所以旋動的部件是S。歐姆表選擋后要進行歐姆調零，將“”“”插孔的表筆短接，旋動部件T，讓表盤指針指在最右端零刻度處。(2)表盤上的負極接歐姆表內部電源的正極，所以通過P的電流方向是b到a；題圖乙中指針偏轉角度太大，為了得到比較準確的測量結果，必須使指針指在中間刻度附近，所以要將倍率調小。答案：(1)ST(2)ba102某同學在測量一只小燈泡電阻的實驗中，連接了如圖甲所示的實物電路圖。閉合開關，發(fā)現燈泡不亮，電流表的示數為零。(1)他借助多用電表檢查小燈泡。先斷開開關，把多用電表的選擇開關旋到“1”擋，再進行_調零；又將紅、黑表筆分別接觸、接線柱，多用電表的表盤恰好如圖乙所示，說明小燈泡正常，此時的電阻為_。(2)他將多用電表選擇開關旋于某直流電壓擋，將紅、黑表筆分別接觸、接線柱；閉合開關，發(fā)現電壓表的示數約等于電源電動勢，說明、接線柱間的導線出現了_(選填“斷路”或“短路”)。(3)故障排除后，為了使電流表的示數從零開始，要在_(選填“、”或“、”)接線柱間再連接一根導線，并在閉合開關前把滑動變阻器的滑片置于最_(選填“左”或“右”)端。解析：(1)根據歐姆表的使用方法可知，每次選完擋后應重新進行歐姆調零；歐姆表的讀數為R6.01 6.0 。(2)將紅、黑表筆分別接觸、接線柱，閉合開關，發(fā)現電壓表的示數約等于電源電動勢，說明、接線柱間的導線出現了斷路。(3)為使電流表的示數從零開始，變阻器應采用分壓式接法，所以應在、接線柱間再連接一根導線；閉合開關前應將滑片置于輸出電壓最小的最左端。答案：(1)歐姆6(或6.0)(2)斷路(3)、左3(xx西北工業(yè)大學附中質檢)在物理課外活動中，王聰同學制作了一個簡單的多用電表，圖甲為電表的電路原理圖。已知選用的電流表內阻Rg10 、滿偏電流Ig10 mA，當選擇開關接3時為量程250 V的電壓表。該多用電表表盤如圖乙所示，下排刻度均勻，C為上排刻度線的中間刻度，由于粗心上排刻度線對應數值沒有標出。(1)若指針指在圖乙所示位置，選擇開關接1時其讀數為_；選擇開關接3時其讀數為_。(2)為了測該多用電表歐姆擋的電阻和表內電源的電動勢，王聰同學在實驗室找到了一個電阻箱，設計了如下實驗：將選擇開關接2，紅、黑表筆短接，調節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏。將多用電表紅、黑表筆與電阻箱相連，調節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時電阻箱如圖丙所示，則C處刻度應為_ 。計算得到多用電表內電池的電動勢為_ V。(保留2位有效數字)(3)調零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連，若指針指在圖乙所示位置，則待測電阻的阻值為_ 。(保留2位有效數字)解析：(1)選擇開關接1時測電流，多用電表為量程是10 mA的電流表，其分度值為0.2 mA，示數為6.9 mA；選擇開關接3時測電壓，多用電表為量程為250 V的電壓表，其分度值為5 V，其示數為173 V。(2)由題圖丙所示電阻箱可知，電阻箱示數為01 000 1100 510 01 150 ；其等于中值電阻，即C處刻度應為150 。指針指在C處時，電流表示數為5 mA0.005 A，C處電阻為中值電阻，則電表內阻為150 ，電源電動勢EI2R0.0052150 V1.5 V。(3)根據第(1)問可知，調零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連，電路中的電流值為6.9 mA，而表內電池的電動勢為E1.5 V，表內總電阻為150 ，所以待測電阻的阻值為67 。答案：(1)6.9 mA173 V(172174 V均可)(2)1501.5(3)67(6669均可)1多用電表的讀數電流表、電壓表的刻度是均勻的，讀數時應注意量程；歐姆表的刻度是不均勻的，讀數時應注意乘倍率。2多用電表使用的幾個注意事項(1)電流的流向：由于使用多用電表時不管測量什么，電流都要從電表的“”插孔(紅表筆)流入，從“”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時，多用電表內部電池的正極接的是黑表筆，負極接的是紅表筆。(2)要區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”：“機械零點”在表盤刻度左側“0”位置，用表盤下邊中間的指針定位螺絲調整；“歐姆零點”在表盤刻度的右側電阻刻度“0”位置，用歐姆調零旋鈕調整。(3)測電阻時每變換一次擋位，都要重新進行歐姆調零。(4)選倍率：測量前應根據估計阻值選用適當的擋位。由于歐姆擋的刻度不均勻，使用歐姆擋測電阻時，指針偏轉過大或過小都有較大誤差，通常只使用表盤中間的一段刻度范圍。(5)測電阻時要將電阻與其他元件斷開。測電阻時不要用手接觸多用電表的表筆。(6)多用電表使用完畢應將選擇開關旋至“OFF”擋或交流電壓最高擋?？疾辄c(一)電路的選擇1電流表內接法與外接法的選擇比較項目電流表內接法電流表外接法電路誤差原因由于電流表內阻的分壓作用，電壓表測量值偏大由于電壓表內阻的分流作用，電流表測量值偏大測量結果R測RARxRx電阻的測量值大于真實值R測RxRx電阻的測量值小于真實值適用條件RxRA，大電阻RxRV，小電阻2分壓電路與限流電路的選擇(1)以小控大用分壓，相差無幾用限流，即當滑動變阻器的阻值較小時，常采用分壓電路；當滑動變阻器的阻值與負載相差不大時，常采用限流電路。若兩種電路均可，則采用限流式，因為限流式損耗功率小。(2)必須采用分壓電路的情況有三種：要求電壓從零開始變化；滑動變阻器太小，不能起到限流的作用；限流電路不能獲取有區(qū)分度的多組數據。例1(xx浙江高考)某同學用伏安法測量導體的電阻，現有量程為3 V、內阻約為3 k的電壓表和量程為0.6 A、內阻約為0.1 的電流表。采用分壓電路接線，圖甲是實物的部分連線圖，待測電阻為圖乙中的R1，其阻值約為5 。(1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線連接_(填“a”或“b”)、導線連接_(填“c”或“d”)。(2)正確接線測得實驗數據如表，用作圖法求得R1的阻值為_。U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導體，R2的邊長是R1的，若測R2的阻值，則最優(yōu)的連線應選_(填選項)。A連接a，連接cB連接a，連接dC連接b，連接cD連接b，連接d解析(1)由于實驗測量的是一個小電阻，故電流表應外接，因此導線接a，由于采用分壓電路，故導線應接d。(2)根據實驗數據作出R1的伏安特性曲線如圖所示，圖線的斜率即為電阻R1的大小，由圖像可知，R14.6 。(3)設R1的邊長為l，厚度為h，電阻率為，根據電阻定律，得R1，R2的阻值R2R1，故測量R2的電路同測量R1的電路，故選項B正確。答案(1)ad(2)作圖見解析4.6(4.44.7均可)(3)B考查點(二)測定金屬的電阻率1實驗儀器的選擇原則電壓表和電流表一般要根據實驗電路中電源的電壓和流過金屬絲的電流進行選擇，在該實驗中，電壓表一般選擇3 V的量程，電流表一般選擇0.6 A的量程；如果采用限流式電路，選用的滑動變阻器最大阻值一般要比待測金屬絲的阻值大一些，如果采用分壓式電路，一般應選用最大阻值較小，而額定電流較大的滑動變阻器。2實物圖連線的基本原則對限流式電路，一般是從電源的正極開始，把電源、開關、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可。對分壓式電路，應先將電源、開關和滑動變阻器的全部電阻用導線連接起來，然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個，依據電路中電流的流向將測量電路部分連接起來即可。3電阻定律的應用該實驗雖然是測定金屬絲的電阻率，實際上是先測出金屬絲的電阻，然后根據R得出金屬絲的電阻率R。例2(xx屆高三青島調研)在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖1所示，其讀數應為_mm(該值接近多次測量的平均值)。(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為：電池組(電動勢3 V，內阻約1 )、電流表(內阻約0.1 )、電壓表(內阻約3 k)、滑動變阻器R(020 ，額定電流2 A)、開關、導線若干。某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實驗數據可知，他們測量Rx是采用圖2中的_圖(選填“甲”或“乙”)。(3)圖3是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請根據圖2所選的電路圖，補充完成圖3中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖4所示，圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點。請在圖4中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出UI圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx_ (保留兩位有效數字)。(5)根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為_(填選項前的符號)。A1102 mB1103 mC1106 m D1108 m(6)任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器均已校準。下列關于誤差的說法中正確的選項是_(有多個正確選項)。A用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于偶然誤差C若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D用UI圖像處理數據求金屬絲電阻可以減小偶然誤差解析(1)螺旋測微器的讀數為039.70.01 mm0.397 mm。(2)通過給定的數據發(fā)現電壓接近從0開始，故滑動變阻器采用的是分壓式接法。(3)對滑動變阻器的分壓式接法，連線時應使測量電路在開始時分到的電壓為0。實物圖連接如圖(1)所示。(4)圖線應過原點，且使大多數點在一條直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側。根據表中數據描點作圖，如圖(2)所示。圖線的斜率反映了金屬絲的電阻，所以Rx4.5 。(5)由R，S2，取d4104m、l0.5 m、R4.5 ，解出1106 m。(6)由于讀數引起的誤差屬于偶然誤差，選項A錯誤；由于電流表、電壓表內阻引起的誤差為系統(tǒng)誤差，若將電流表和電壓表的內阻計算在內，則可以消除系統(tǒng)誤差，選項B錯誤，選項C正確；利用UI圖像處理數據，相當于多次測量取平均值，可以減小偶然誤差，選項D正確。答案(1)0.397(0.3950.399均可)(2)甲(3)見解析圖(4)見解析圖4.5(4.34.7均可)(5)C(6)CD考查點(三)描繪小電珠(或其他元件)的伏安特性曲線1在描繪小電珠的伏安特性曲線時，要注意一定要用平滑的曲線，當某個(或某些)測量數據出現明顯錯誤時，要舍掉。坐標軸選取的標度要合適，使所作圖線占滿坐標紙。2小電珠的伏安特性曲線(以IU關系圖線為例)上各點切線斜率的倒數不表示小電珠在該電壓下的電阻，此時計算小電珠的電阻一定要使用電阻的定義式R，而不能使用表達式R(只有當I和U為線性關系時二者才相等)。例3(xx天津高考)某同學想要描繪標有“3.8 V，0.3 A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數據盡量精確、繪制曲線完整。可供該同學選用的器材除開關、導線外，還有：電壓表V1(量程03 V，內阻等于3 k)電壓表V2(量程015 V，內阻等于15 k)電流表A1(量程0200 mA，內阻等于10 )電流表A2(量程03 A，內阻等于0.1 )滑動變阻器R1(010 ，額定電流2 A)滑動變阻器R2(01 k，額定電流0.5 A)定值電阻R3(阻值等于1 )定值電阻R4(阻值等于10 )定值電阻R5(阻值等于1 k)電源E(E6 V，內阻不計)(1)請畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁。(2)該同學描繪出的IU圖像應是下圖中的_。解析描繪小燈泡的伏安特性曲線時，要求“測量數據盡量精確、繪制曲線完整”，從電表的量程來看，V1、A1量程偏小，直接測量燈泡的電壓、電流時，曲線不完整，若用V2、A2測量燈泡的電壓、電流時，讀數不夠精確。題目中給了滑動變阻器和幾個定值電阻，我們可以采用定值電阻分壓、分流的方式擴大電表的量程，準確讀出燈泡的電流值、電壓值，繪制完整的曲線。(1)電路圖如圖所示，滑動變阻器的選擇：R2的阻值太大，調節(jié)不靈敏，故選R1。與電流表A1并聯的電阻：由于A1的內阻為10 ，若選R4為并聯電阻，則量程為00.4 A，若并聯阻值過小，電流表讀數偏小，讀數欠精確。與電壓表串聯的電阻：分壓電阻的阻值應該與電壓表V1的內阻具有可比性，故選擇R5作為分壓電阻，此時量程為04 V。(2)燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大，其阻值也隨溫度的升高而增大，則IU圖線的斜率應越來越小，圖B正確。答案(1)見解析圖(2)B考查點(四)半偏法測量電表的內阻1用半偏法測電流表內阻，如圖甲所示，電阻箱應和電流表并聯，然后與大電阻滑動變阻器串聯，R測R真。例4(xx全國卷)某同學利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表的內阻(內阻為數千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值50 )，滑動變阻器R2(最大阻值5 k)，直流電源E(電動勢3 V)，開關1個，導線若干。實驗步驟如下：按電路原理圖(a)連接線路；(a)將電阻箱阻值調節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應的位置，閉合開關S；調節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，調節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數為2.00 V，記下電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中應選擇滑動變阻器_(填“R1”或“R2”)。(2)根據圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線。(b)(3)實驗步驟中記錄的電阻箱阻值為630.0 ，若認為調節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為_ (結果保留到個位)。(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_(填正確答案標號)。A100 A B250 AC500 A D1 mA解析(1)滑動變阻器R1的阻值較小，在分壓電路中便于調節(jié)，故實驗中應選擇滑動變阻器R1。(2)實物圖連線如圖所示。(3)電阻箱阻值為0時，電壓表滿偏電壓Ug2.5 V，電阻箱阻值R630.0 時，電壓表的示數UV2.00 V，此時電阻箱兩端的電壓URUgUV0.5 V，根據串聯電路電壓與電阻成正比可得，故RgR630.0 2 520 。(4)電壓表的滿偏電流為Ig，則IgRgUg，故Ig A1 mA，選項D正確。答案(1)R1(2)見解析圖(3)2 520(4)D1最常用的電阻測量方法伏安法(及其變式)(1)“伏安法”：有電壓表、電流表且電表量程恰當時選擇“伏安法”。(2)“安安法”：電壓表不能用或沒有電壓表的情形下，若知道電流表內阻，可以將電流表當作電壓表使用，即選擇“安安法”。(3)“伏伏法”：電流表不能用或沒有電流表的情況下，若知道電壓表內阻，可以將電壓表當作電流表使用，即選擇“伏伏法”。(4)“伏安加R法”：在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護電阻的方法就應運而生，“伏安加R法”又叫做“加保護電阻法”。注意：電表的“三用”：如果知道電表的內阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還可以作為定值電阻來用，即“一表三用”。2最精確的電阻測量方法等效替代法(1)電流等效替代(2)電壓等效替代3最獨特的電阻測量方法電橋法在電阻的測量方法中，有一種很獨特的測量方法，那就是電橋法。其測量電路如圖所示，實驗中調節(jié)電阻箱R3，當A、B兩點的電勢相等時，R1和R3兩端的電壓相等，設為U1。同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設為U2。根據歐姆定律有：，。由以上兩式解得：R1RxR2R3。這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件可求出被測電阻Rx的阻值。典例(xx北京市朝陽區(qū)高三期末)在“測定電源的電動勢和內電阻”的實驗中，備有下列器材：A待測的干電池一節(jié)B電流表A1(量程03 mA，內阻Rg110 )C電流表A2(量程00.6 A，內阻Rg20.1 )D滑動變阻器R1(020 ，1.0 A)E電阻箱R0(09 999.9 )F開關和若干導線(1)某同學發(fā)現上述器材中沒有電壓表，他想利用其中的一個電流表和電阻箱改裝成一塊電壓表，其量程為03 V，并設計了圖甲所示的a、b兩個參考實驗電路(虛線框內為改裝電壓表的電路)，其中合理的是_(選填“a”或“b”)電路；此時R0的阻值應取_ 。(2)圖乙為該同學根據合理電路所繪出的I1I2圖像(I1為電流表A1的示數，I2為電流表A2的示數)。根據該圖線可得被測電池的電動勢E_ V，內阻r_ 。解析(1)首先需要剩余一個電流表測量電流，又因為電路中的電流不會小于3 mA，所以要用A2來測量電流，因此需要將A1進行改裝，故選b電路；其次根據電表的改裝原理可知，UI(RgR0)，即30.003(10R0)，解得R0990 。(2)根據閉合電路歐姆定律可知，I11 000EI2r，將圖像延長，根據縱截距知該電源的電動勢為1.48 V，根據斜率可得內阻為0.84 。答案(1)b990(2)1.48(1.461.49之間均正確)0.84(0.820.87之間均正確)測量電源電動勢和內阻的三個常用方案方案伏安法伏阻法安阻法原理EUIrEUrEIRIr電路圖 關系式UEIr圖像縱軸截距：E斜率大小：r縱軸截距：斜率：縱軸截距：斜率：誤差分析E測E真r測r真E測E真r測r真1(xx烏魯木齊一診)用兩個定值電阻和電壓表可以測量電源的電動勢(約3 V)和內阻。提供的主要器材有：電阻R1(2.0 )、R2(9.0 )、電源、電壓表、開關S1、單刀雙擲開關S2、導線若干，實驗電路如圖甲所示。(1)根據電路圖，將未連接完整的實物圖連接完整。(2)閉合開關S1，開關S2分別接到R1、R2兩電阻，電壓表的讀數分別為2.0 V、2.7 V，則測得電動勢為_ V，內阻為_ 。由于電壓表的內阻影響，測得的內阻_(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。解析：(1)根據電路圖連接實物圖如圖所示：(2)在閉合電路中，電源電動勢：EUIrUr，帶入實驗數據解得：E3 V，r1 ；由題中電路圖知，由于電壓表的分流作用，流過電源的電流大于，內阻的測量值小于真實值。答案：(1)圖見解析(2)3.01.0小于2用如圖甲所示的電路圖來測量多用電表的電池的電動勢，其中電阻箱的最大阻值為999.9 ，電流表的量程為050 mA、內阻為20 。進行的操作如下，請回答相關問題：(1)將多用電表的旋鈕調節(jié)到“1”擋位，然后將兩表筆_，再進行歐姆調零；(2)將多用電表接入電路，其中接線柱2應與多用電表的_(填“紅”或“黑”)表筆相連接，接線柱1再與另一表筆相連接；(3)調節(jié)電阻箱的阻值使電流表的讀數超過滿偏電流的，其中某次調節(jié)后，電阻箱和電流表的示數如圖乙、丙所示，則電阻箱的示數為R_，電流表的示數為I_；(4)通過多次操作將記錄的多組數據在如圖丁所示的坐標系中描繪出來，其函數圖線如圖丁所示，由圖線可知電動勢E_。解析：(1)使用多用電表選歐姆擋后需要將紅、黑表筆短接，進行歐姆調零。(2)多用電表的電流從黑表筆流出，從紅表筆流入。(3)電阻箱的讀數為35.0 ，電流表的精確度為1 mA，需要估讀到0.1 mA，電流表示數為20.0 mA。(4)設歐姆表的內阻為R0，電流表的內阻為RA，由閉合電路歐姆定律得EI(R0RAR)，整理得，R圖像的斜率等于，由題圖丁可知圖像在縱軸上的截距25 A1，由題中電阻箱和電流表的讀數可得。代入數據解得電動勢E1.4 V。答案：(1)短接(2)黑(3)35.0 20.0 mA(4)1.4 V 1(xx屆高三寶雞六校聯考)一多用電表的電阻擋有三個倍率，分別是1、10、100。用10擋測量某電阻時，操作步驟正確，發(fā)現表頭指針偏轉角度很小，為了較準確地進行測量，應換到_擋。如果換擋后立即用表筆連接待測電阻進行讀數，那么缺少的步驟是_，若補上該步驟后測量，表盤的示數如圖所示，則該電阻的阻值是_。解析：剛開始歐姆表指針偏轉角度較小，說明選用倍率偏小，應換用大倍率。每次換擋之后歐姆表都需重新歐姆調零。答案：100重新歐姆調零2 2002某同學現利用圖甲所示的電路來測量一電阻Rx的阻值。(1)完成下列實驗步驟中的填空：閉合開關S1，斷開開關S2，調節(jié)電阻箱R和滑動變阻器R，使電流表指針指向一個適當的位置。記下此時_和電阻箱的阻值R1，此時電阻箱的讀數如圖乙所示；閉合開關S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，然后_，使_，記下此時電阻箱的讀數R2，此時電阻箱的讀數如圖丙所示。(2)在步驟中電阻箱的讀數為R1_；在步驟中電阻箱的讀數為R2_。(3)電阻Rx的阻值為Rx_。解析：(2)由題圖乙和題圖丙可知R160 ，R280 。(3)由于R1加上Rx在電路中所起的作用與R2相同(電流表指針指示同一位置)，則有R1RxR2，故有RxR2R180 60 20 。答案：(1)電流表的示數I調節(jié)電阻箱R的電阻電流表的讀數仍然為I(2)6080(3)203某同學通過實驗測量一種合金的電阻率。(1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數時測微螺桿發(fā)生轉動，讀數前應先旋緊如圖甲所示的部件_(選填“A”、“B”、“C”或“D”)。從圖甲中的示數可讀出合金絲的直徑為_ mm。(2)如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路，相關器材的規(guī)格已在圖中標出。合上開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷：電路中_(選填圖中表示接線柱的數字)之間出現了_(選填“短路”或“斷路”)。(3)在電路故障被排除后，調節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數分別為2.23 V和38 mA，由此，該同學算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7 。為了更準確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應作怎樣的改進？請寫出兩條建議。解析：(1)讀數前先旋緊B，示數為0.01 mm41.00.410 mm。(2)電壓表的示數接近電源的電動勢，電流表的示數很小，說明電壓表串聯在電路中，由此推斷：合金絲沒有接入電路中，即電路中的7、9之間出現了斷路。(3)由于電流表內阻約0.3 ，可將電流表改為內接；多次測量求平均值，或者用UI圖像的斜率求出電阻，可以讓測量誤差更小。答案：(1)B0.410(2)7、9斷路(3)電流表改為內接；測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值。(或測量多組電流和電壓值，用圖像法求電阻值)4(xx宿遷模擬)小明利用如圖甲所示的電路測定舊電池組的電動勢與內電阻。(1)根據圖甲將圖乙中的實物連線補充完整。(2)根據實驗數據做出UI圖像如圖丙所示，由圖丙可知：該電池組的電動勢E_V，內阻r_(保留兩位有效數字)。(3)小明又利用上述實驗方案測定了同規(guī)格新電池組的電動勢與內電阻。通過實驗發(fā)現舊電池組與新電池組相比，電動勢幾乎沒有變化，但它們的輸出功率P隨外電阻R變化的關系圖線有較大差異，如圖丁所示。可知圖線_(選填“A”或“B”)對應的是新電池組，試說出判斷的理由：_。解析：(1)根據實驗電路圖可得實物連線如圖所示。(2)圖像與縱坐標的交點為電源的電動勢，由題圖可知，電動勢E4.3 V；內阻r 7.2 。(3)由公式PI2R、I及題圖丁知：外電阻相同時，B的輸出功率大，電流大、電池組的內阻小，故B為新電池組。答案：(1)見解析圖(2)4.37.2(3)B理由見解析5某實驗小組的同學在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗時，實驗室提供了如下的實驗器材：A小燈泡(額定電壓為4 V、額定功率為2 W)；B電壓表(量程為5 V、內阻為10 k)；C電壓表(量程為10 V、內阻為20 k)；D電流表(量程為0.3 A、內阻為1 )；E電流表(量程為0.6 A、內阻為0.4 )；F滑動變阻器(05 、10 A)；G滑動變阻器(0500 、0.2 A)；H蓄電池(電動勢為5 V，內阻不計)；I開關、導線若干。請回答下列問題：(1)為了更精確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，該小組的同學在完成實驗時，電壓表應選_，電流表應選_，實驗中電壓以及電流要求從零開始調節(jié)，則滑動變阻器應選_。(填器材前面的字母代號)(2)選擇好合適的實驗器材后，請設計符合實驗要求的電路圖，并用筆畫線代替導線將如圖所示實物圖連接完整。(3)閉合開關前，滑動變阻器的滑動觸頭應置于最_端。(填“左”或“右”)解析：(1)因燈泡的額定電壓為4 V，為保證安全，選用的電壓表量程應稍大于4 V，電壓表量程太大則會使測量誤差較大，故選用量程為5 V的電壓表；由P額U額I額得，燈泡的額定電流I額0.5 A，故應選擇量程為0.6 A的電流表；實驗中電壓從零開始變化，故滑動變阻器采用分壓式接法，而分壓式接法中應選總阻值較小的滑動變阻器。(2)燈泡在額定電壓下的電阻為R8 ，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，故電流表應采用外接法，實驗電路圖和實物連接圖如圖甲、乙所示。(3)閉合開關前，應將滑動變阻器的滑動觸頭置于最左端。答案：(1)BEF(2)圖見解析(3)左6用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6 V，電池內阻和待測電阻阻值都為數十歐。可選用的實驗器材有：電流表A1(量程030 mA)；電流表A2(量程0100 mA)；電壓表V(量程06 V)；滑動變阻器R1(阻值05 )；滑動變阻器R2(阻值0300 )；開關S一個，導線若干條。某同學的實驗過程如下：.設計如圖甲所示的電路圖，正確連接電路。.將R的阻值調到最大，閉合開關，逐次調小R的阻值，測出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖乙所示的圖線。.斷開開關，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復的步驟，得到另一條UI圖線，圖線與橫軸I的交點坐標為(I0,0)，與縱軸U的交點坐標為(0，U0)。回答下列問題：(1)電流表應選用_，滑動變阻器應選用_。(2)由圖乙的圖線，得電源內阻r_。(3)用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx_，代入數值可得Rx。(4)若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數變化范圍_，電壓表示數變化范圍_。(選填“相同”或“不同”)解析：(1)由題給UI圖線可知電流表量程應為0100 mA，故選A2。路端電壓大于5.5 V，而電源電動勢E6 V，故R外r，則滑動變阻器選R2。(2)由題圖得：r25 。(3)由Rxr，得Rxr。(4)電流I，rRx一定，R從300 變到某同一阻值，電流變化范圍相同。Rx接A、B間時，U(RRx)，Rx接B、C間時，UR，故兩種情況下電壓變化不同。答案：(1)A2R2(2)25(3)r(4)相同不同7(xx全國卷)圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭 的滿偏電流為250 A，內阻為480 。虛線方框內為換擋開關，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆100 擋。(1)圖(a)中的A端與_(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。(2)關于R6的使用，下列說法正確的是_(填正確答案標號)。A在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據題給條件可得R1R2_ ，R4_ 。(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數為_；若此時B端是與“3”相連的，則讀數為_；若此時B端是與“5”相連的，則讀數為_。(結果均保留3位有效數字)解析：(1)A端與電池正極相連，電流從A端流出，A端與黑表筆相連。(2)使用多用電表前，應機械調零，即應調整“指針定位螺絲”，使指針指在表盤左端電流“0”位置，與R6無關，選項A錯；使用歐姆擋時，需要紅、黑表筆短接，使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項B對；使用電流擋時，B端與“1”或“2”相連，與R6無關，C錯。(3)B端與“1”、“2”相連時，該多用電表擋位分別為直流2.5 mA擋、直流1 mA擋，如圖甲所示，由電表的改裝原理可知，B端與“2”相連時，有I2IG，解得R1R2160 ；B端與“4”相連時，如圖乙所示，多用電表為直流電壓1 V擋，表頭并聯部分電阻R0，R4R0880 。(4)B端與“1”相連時，電表讀數為1.47 mA；B端與“3”相連時，多用電表為歐姆100 擋，讀數為11.0100 1.10103 ；B端與“5”相連時，多用電表為直流電壓5 V擋，讀數為5 V2.95 V。答案：(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA110103 2.95 V教師備選題1在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 ，電壓表的內阻約為2 k，電流表的內阻約為10 ，測量電路中電流表的連接方式如圖(a)或圖(b)所示，結果由公式Rx計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數。若將圖(a)和圖(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1_(填“大于”“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2_(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。解析：根據題意知，電壓表的分流作用較顯著，故Rx1更接近待測電阻的真實值。題圖(a)的測量值是Rx與RA串聯的電阻阻值，故Rx1Rx真；題圖(b)的測量值是Rx與RV并聯的電阻阻值，故Rx2，電流表應用外接法，即電路應是分壓外接電路，所以應采用甲圖。根據R及R可得。(2)當S2斷開時應有UI(RARx)，當S2閉合時應有U1IRAU2，聯立以上兩式可得Rx。答案：(1)CF甲(2)第27講 在歷年高考實驗題中，第2個實驗題一般為電學實驗(偶爾也會考查力學實驗)，難度較大，且多數情況下不直接考查電學基本實驗，而是考查實驗的創(chuàng)新設計，因為設計型實驗既考查學生的基本實驗能力，又考查學生對物理規(guī)律的靈活應用能力。復習本講內容時，要注意以下幾點：熟悉各種實驗器材的原理和使用方法熟知基礎實驗，能在基礎實驗的基礎上創(chuàng)新實驗過程熟悉物理規(guī)律，能根據現有的器材設計實驗，達到實驗目的考查點(一)研究燈絲泡在水中時的伏安特性曲線例1某實驗小組為了研究小燈泡的伏安特性曲線，先按照圖甲所示的電路圖連接電路，實驗過程中操作規(guī)范，測量準確，得到一系列數據，如圖乙中的散點。該實驗小組對實驗進行了改進，如圖丙所示，將小燈泡L的玻璃罩敲碎，燈絲保存完好，仍然置于燈座上，取一個大小合適的玻璃杯，將燈座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的燈絲剛好完全沒入水中，電路的其余部分均不接觸水，再將該燈座依然接入圖甲中小燈泡L處，這樣接通電路以后，燈絲不至于熱到發(fā)光，溫度可以基本控制在25 。實驗過程中操作規(guī)范，測量準確，得到一組數據，如圖丁中的一組散點。已知水的電阻遠大于燈絲的電阻。(1)請在圖乙上描繪小燈泡的伏安特性曲線K1；曲線K1表明，隨著電壓升高，小燈泡的電阻_(填“越來越小”“基本不變”或“越來越大”)。(2)請在圖丁上描繪小燈泡燈絲的伏安特性曲線K2；曲線K2表明，隨著電壓升高，水中燈絲電阻_(填“越來越小”“基本不變”或“越來越大”)。(3)對比兩次實驗表明，在同樣的電壓值下，曲線K1的電流值基本都遠遠小于曲線K2的電流值，其原因是_。解析(1)用平滑的曲線將各點相連，如圖1所示；因IU圖像中圖像的斜率表示電阻的倒數，故由圖1可知，電阻越來越大。(2)同理作出圖像如圖2所示，由圖2可知，電阻基本保持不變。(3)由兩IU圖像可知，在同樣的電壓下，曲線K1的電流值基本都遠小于曲線K2的電流值，即曲線K1的電阻值明顯大于曲線K2對應的電阻值，原因是描繪曲線K2時燈絲保持恒溫，而描繪曲線K1時燈絲的溫度高于描繪曲線K2時燈絲的溫度，而金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大。答案(1)如解析圖1所示越來越大(2)如解析圖2所示基本不變(3)描繪曲線K2時燈絲保持恒溫，而描繪曲線K1時燈絲的溫度發(fā)生變化，且一直高于描繪曲線K2時燈絲的溫度考查點(二)測量LED燈正常工作時的電阻例2(xx邯鄲模擬)某實驗小組要精確測定一個額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，已知該燈正常工作時電阻大約為300 ，電學符號與小燈泡電學符號相同。實驗室提供的器材有：A電流表A1(量程為15 mA，內阻RA1約為10 )B電流表A2(量程為2 mA，內阻RA220 )C定值電阻R110 D定值電阻R21 980 E滑動變阻器R(020 )一個F電壓表V(量程為15 V，內阻RV約為3 k)G蓄電池E(電動勢為4 V，內阻很小)H開關S一個(1)要完成實驗，除蓄電池、開關、滑動變阻器外，還需選擇的器材有_(填寫器材前的字母編號)。(2)畫出實驗電路圖。(3)根據實驗寫出測量LED燈正常工作時的電阻表達式Rx_，說明式中題目未給出的各物理量的意義：_。解析(1)要精確測定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，需測量LED燈兩端的電壓和通過LED燈的電流，由于電壓表V的量程偏大，測量誤差較大，不能用電壓表V測量LED燈兩端的電壓，可以將電流表A2與定值電阻R2串聯改裝為電壓表測量電壓；LED燈正常工作時的電流在10 mA左右，可以用電流表A1和改裝后的電壓表測量通過LED燈的電流。(2)因為滑動變阻器阻值遠小于LED燈的電阻，所以滑動變阻器采用分壓式接法。電路圖如圖所示。(3)根據閉合電路歐姆定律知，LED燈兩端的電壓UI2(R2RA2)，通過LED燈的電流II1I2，所以LED燈正常工作時的電阻Rx，I1、I2分別為電流表A1、A2的讀數。答案(1)ABD(2)見解析圖(3)I1、I2分別為電流表A1、A2的讀數考查點(三)測量電源電動勢、內阻與小燈泡伏安特性曲線的組合考查例3(xx屆高三南昌五校聯考)用下列器材組裝成一個電路，既能測量出電池組的電動勢E和內阻r，又能同時描繪小燈泡的伏安特性曲線。A電壓表V1(量程6 V，內阻很大)B電壓表V2(量程4 V，內阻很大)C電流表A(量程3 A，內阻很小)D滑動變阻器R(最大阻值10 ，額定電流4 A)E小燈泡(2 A,7 W)F電池組(電動勢E，內阻r)G開關一只，導線若干實驗時，調節(jié)滑動變阻器的阻值，多次測量后發(fā)現：若電壓表V1的示數增大，則電壓表V2的示數減小。(1)請將設計的實驗電路圖在圖甲中補充完整。(2)每一次操作后，同時記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數，組成兩個坐標點、(I，U2)，標到UI坐標系中，經過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示，則電池組的電動勢E_V，內阻r_。(結果保留兩位有效數字)(3)在UI坐標中兩條圖線在P點相交，此時滑動變阻器連入電路的阻值應為_，電池組的效率為_。解析(1)伏安法測電源電動勢與內阻實驗中，電壓表測路端電壓，電壓表示數隨滑動變阻器接入電路阻值的增大而增大；描繪小燈泡伏安特性曲線實驗中，電流表測流過小燈泡的電流，小燈泡兩端電壓隨滑動變阻器接入電路電阻的增大而減??；由題意知，電壓表V1的示數增大，電壓表V2的示數減小，則V1測路端電壓，V2測小燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示。(2)電池組的UI圖像是一條傾斜的直線，由圖像可知，電池組電動