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第12講電學(xué)實(shí)驗(yàn) 圖1 答案 Rx1 大于 小于 2 2014 新課標(biāo)全國(guó)卷 23 利用如圖2所示電路 可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 所用的實(shí)驗(yàn)器材有 待測(cè)電源 電阻箱R 最大阻值為999 9 電阻R0 阻值為3 0 電阻R1 阻值為3 0 電流表 量程為200mA 內(nèi)阻為RA 6 0 開關(guān)S 圖2 2 實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示 其中電阻R 3 0 時(shí)電流表的示數(shù)如圖3 a 所示 讀出數(shù)據(jù) 完成下表 答 圖3 3 在圖 b 的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖 根據(jù)圖線求得斜率k A 1 1 截距b A 1 4 根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E V 內(nèi)阻r 3 根據(jù)描點(diǎn) 畫出如圖所示的圖象 3 2015 新課標(biāo)全國(guó)卷 23 電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏時(shí)通過該表電流的兩倍 某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻 半偏法 實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下 待測(cè)電壓表 量程3V 內(nèi)阻約為3000 電阻箱R0 最大阻值為99999 9 滑動(dòng)變阻器R1 最大阻值100 額定電流2A 電源E 電動(dòng)勢(shì)6V 內(nèi)阻不計(jì) 開關(guān)2個(gè) 導(dǎo)線若干 1 虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分 將電路圖補(bǔ)充完整 2 根據(jù)設(shè)計(jì)的電路 寫出實(shí)驗(yàn)步驟 3 將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為RV 與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比 RV RV 填 或 主要理由是 解析 1 實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示 2 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 以保證通電后電壓表所在支路分壓最小 閉合開關(guān)S1 S2 調(diào)節(jié)R1 使電壓表的指針滿偏 保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變 斷開S2 調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏 讀取電阻箱的電阻值 此即為測(cè)得的電壓表內(nèi)阻 3 斷開S2 調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài) 電壓表所在支路總電阻增大 分得的電壓也增大 此時(shí)R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓 RV RV答案 1 見解析圖 2 見解析 3 理由見解析 4 2015 新課標(biāo)全國(guó)卷 23 圖4 a 為某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)毫安表的電路圖 其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路 圖4 1 已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100 滿偏電流為1mA R1和R2為阻值固定的電阻 若使用a和b兩個(gè)接線柱 電表量程為3mA 若使用a和c兩個(gè)接線柱 電表量程為10mA 由題給條件和數(shù)據(jù) 可以求出R1 R2 2 現(xiàn)用一量程為3mA 內(nèi)阻為150 的標(biāo)準(zhǔn)電流表對(duì)改裝電表的3mA擋進(jìn)行校準(zhǔn) 校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0mA 電池的電動(dòng)勢(shì)為1 5V 內(nèi)阻忽略不計(jì) 定值電阻R0有兩種規(guī)格 阻值分別為300 和1000 滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格 最大阻值分別為750 和3000 則R0應(yīng)選用阻值為 的電阻 R應(yīng)選用最大阻值為 的滑動(dòng)變阻器 3 若電阻R1和R2中有一個(gè)因損壞而阻值變?yōu)闊o(wú)窮大 利用圖 b 的電路可以判斷出損壞的電阻 圖 b 中的R 為保護(hù)電阻 虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖 a 虛線框內(nèi)的電路 則圖中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱 填 b 或 c 相連 判斷依據(jù)是 答案 1 15 35 2 3003000 3 c見解析 主要題型 填空題知識(shí)熱點(diǎn) 1 分析近幾年的高考 考查的方向基本不變 主要體現(xiàn)在 基本儀器的使用及讀數(shù) 電表的改裝 儀器的選擇 以測(cè)量電阻 電源電動(dòng)勢(shì)為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)原理的理解 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析以及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方面 2 基本儀器的使用仍是今后高考中考查的熱點(diǎn) 同時(shí)注重對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程的考查和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的考查 考向一基本儀器的讀數(shù)及多用電表的使用 1 2015 山東省濟(jì)南市重點(diǎn)中學(xué)二模 某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率 首先用游標(biāo)為20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖5甲 由圖甲可知其長(zhǎng)度為 mm 用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙 由圖乙可知其直徑為 mm 用多用電表的電阻 10 擋 按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻 表盤的示數(shù)如圖丙 則該電阻的阻值約為 丙 圖5 解析游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為 50 0 05 5 mm 50 25mm 螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為 4 5 0 01 20 0 mm 4 700mm 多用電表的讀數(shù)為19 10 190 答案50 254 700190 2 2015 海南單科 11 某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和高度 測(cè)量結(jié)果如圖6 a 和 b 所示 該工件的直徑為 cm 高度為 mm 圖6 答案1 2206 860 3 某實(shí)驗(yàn)小組現(xiàn)在要測(cè)量一根金屬絲的電阻率 該金屬絲的橫截面是 外方內(nèi)圓 實(shí)驗(yàn)電路如圖7乙所示 請(qǐng)完成以下問題 1 游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)如圖丙所示 要測(cè)該金屬絲的內(nèi)徑D 如圖甲所示 必須用其中 進(jìn)行測(cè)量 填 A B 或 C 圖中的讀數(shù)為 mm 甲乙丙圖7 2 用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲橫截面的邊長(zhǎng) 示數(shù)如圖8 則邊長(zhǎng)a mm 3 圖7乙中閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最 填 左 或 右 端 4 實(shí)驗(yàn)中電壓表和電流表的示數(shù)如圖9所示 則金屬絲兩端的電壓U V 流過金屬絲的電流I A 圖8圖9 答案 1 B 4 20 2 14 982 3 左 4 2 28 0 42 2 多用電表的使用問題 在弄清其基本原理的基礎(chǔ)上 會(huì)選擇測(cè)量項(xiàng)目及量程 擋位 能區(qū)分機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零的區(qū)別 掌握測(cè)量電阻的步驟 此外 會(huì)看多用電表表盤 最上排不均勻刻度為測(cè)電阻時(shí)讀數(shù)刻度 讀出表盤刻度后應(yīng)乘以擋位倍率 中間刻度是均勻的 為測(cè)量電壓和電流的讀數(shù)刻度 下面三排數(shù)字均為方便讀數(shù)所標(biāo)注 最下排刻度專為測(cè)量2 5V以下交流電壓所用 一般較少使用 考向二以測(cè)量電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1 2015 南通市等五市高三模擬 為了描繪小燈泡的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)室可供選擇的器材如下 圖10 A 待測(cè)小燈泡 6V500mA B 電流表A 0 0 6A內(nèi)阻約0 5 C 電壓表V 0 3V內(nèi)阻5k D 滑動(dòng)變阻器R1 0 1k 100mA E 滑動(dòng)變阻器R2 0 5 1 5A F 電阻箱R3 0 9999 9 G 直流電源E 約6V 內(nèi)阻不計(jì) H 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 1 將電壓表量程擴(kuò)大為6V 與它串聯(lián)的電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為 k 2 圖10中畫出了實(shí)驗(yàn)的部分電路 請(qǐng)你補(bǔ)全電路圖 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 填 R1 或 R2 3 實(shí)驗(yàn)中 變阻器滑動(dòng)觸頭P在ab間移動(dòng)時(shí) 發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3 5V 6 0V間變化 則電路中出現(xiàn)的故障可能是 4 排除故障后 測(cè)量出多組數(shù)據(jù) 以燈泡兩端的電壓U為橫軸 電流表的示數(shù)I為縱軸 描點(diǎn)作出小燈泡的伏安特性曲線如圖11所示 若電壓表V的實(shí)際阻值大于5k 則小燈泡實(shí)際的伏安特性曲線應(yīng)在所畫圖線的 填 上方 或 下方 圖11 答案 1 5 2 電路如圖R2 3 ac間斷路 4 上方 2 2015 長(zhǎng)沙一模 實(shí)際電流表有內(nèi)阻 可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián) 測(cè)量實(shí)際電流表G1內(nèi)阻r1的電路如圖12甲所示 圖12 供選擇的儀器如下 待測(cè)電流表G1 0 5mA 內(nèi)阻約為300 電流表G2 0 10mA 內(nèi)阻約為100 定值電阻R1 300 定值電阻R2 10 滑動(dòng)變阻器R3 0 1000 滑動(dòng)變阻器R4 0 20 干電池 1 5V 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 1 定值電阻應(yīng)選 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 在空格內(nèi)填寫序號(hào) 2 用連線連接如圖乙所示的實(shí)物圖 3 測(cè)量多組電流表G1 G2的讀數(shù)I1 I2 以I2為縱坐標(biāo) I1為橫坐標(biāo) 作出相應(yīng)圖線 如圖13所示 根據(jù)I2 I1圖線的斜率k及定值電阻 選定 寫出待測(cè)電流表內(nèi)阻的表達(dá)式 圖13 解析 1 根據(jù)電路的原理圖 定值電阻應(yīng)適當(dāng)大一些 滑動(dòng)變阻器采用分壓接法時(shí) 應(yīng)選用阻值適當(dāng)小一些的 故定值電阻選 滑動(dòng)變阻器選 2 實(shí)物連線如圖所示 連線時(shí)要注意電表的正負(fù)接線柱不能接反 答案 1 2 見解析圖 3 r1 k 1 R1 1 儀器的選擇 1 電源的選擇 一般根據(jù)待測(cè)電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源 2 電表的選擇 一般根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表 根據(jù)待測(cè)電流的最大電流選擇電流表 電表的指針擺動(dòng)的幅度不宜較大 一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏左右 2 電路的選擇 1 測(cè)量電路的選擇 2 控制電路的選擇 從節(jié)能的角度考慮 優(yōu)先選用限流式 以下三種情況必須用分壓式 a 要求待測(cè)電路的U I從0變化 b R滑 Rxc 選用限流式時(shí) Ux Ix過大 超過電流表量程 燒壞電表 電源或用電器等 3 伏安法測(cè)電阻的常規(guī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需要一個(gè)電流表和一個(gè)電壓表 利用歐姆定律求其電阻 但有時(shí)題目中缺少電壓表或缺少電流表 或電壓表 電流表的量程不符 這時(shí)可以把已知內(nèi)阻的電流表當(dāng)作電壓表來(lái)使用 把已知內(nèi)阻的電壓表當(dāng)作電流表來(lái)使用 甚至可以把已知內(nèi)阻的電流表 或電壓表 和電阻箱改裝成符合要求的電壓表 或電流表 4 定值電阻作為保護(hù)電阻 是定值電阻最常見的應(yīng)用近幾年考題當(dāng)中 經(jīng)常出現(xiàn)用阻值已知的定值電阻 或電阻箱 充當(dāng)電壓表 或用阻值已知的定值電阻 或電阻箱 充當(dāng)電流表 考向三以測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1 2015 四川理綜 8 2 用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值Rx 已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6V 電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐 可選用的實(shí)驗(yàn)器材有 電流表A1 量程0 30mA 電流表A2 量程0 100mA 電壓表V 量程0 6V 滑動(dòng)變阻器R1 阻值0 5 滑動(dòng)變阻器R2 阻值0 300 開關(guān)S一個(gè) 導(dǎo)線若干條 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下 設(shè)計(jì)如圖14所示的電路圖 正確連接電路 圖14 將R的阻值調(diào)到最大 閉合開關(guān) 逐次調(diào)小R的阻值 測(cè)出多組U和I的值 并記錄 以U為縱軸 I為橫軸 得到如圖15所示的圖線 斷開開關(guān) 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(fù) 的步驟 得到另一條U I圖線 圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為 I0 0 與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為 0 U0 回答下列問題 電流表應(yīng)選用 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 由圖15的圖線 得電源內(nèi)阻r 用I0 U0和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式Rx 代入數(shù)值可得Rx 若電表為理想電表 Rx接在B C之間與接在A B之間 滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置 兩種情況相比 電流表示數(shù)變化范圍 電壓表示數(shù)變化范圍 選填 相同 或 不同 解析 因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)約為6V 待測(cè)電阻以及電源的內(nèi)阻都數(shù)十歐 估算出電流約為100毫安 因此電流表選擇A2 由于滑動(dòng)變阻器為限流式 因此應(yīng)選擇較大的滑動(dòng)變阻器 或者根據(jù)題圖中 20mA 5 5V 來(lái)判斷此時(shí)內(nèi)阻分壓約為0 5V 那么根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系 此時(shí)滑動(dòng)變阻器和定值電阻阻值和為幾百歐姆 因此選R2 2 某同學(xué)現(xiàn)用如圖16甲所示的原理圖來(lái)測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 圖中兩電壓表均視為理想電壓表 實(shí)驗(yàn)中定值電阻的阻值R0 10 試分析下列問題 1 實(shí)驗(yàn)前該同學(xué)利用多用電表的直流電壓擋的 2 5V 擋粗測(cè)該電源的電動(dòng)勢(shì) 測(cè)得的結(jié)果如圖乙所示 則多用電表測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)為E V 圖16 2 根據(jù)電路圖請(qǐng)將圖17甲中的實(shí)物圖連接好 圖17 3 實(shí)驗(yàn)中所作U1 U2圖象如圖乙所示 則圖象在橫軸上的截距所表示的物理意義是 4 依據(jù)圖線求得該電源的電動(dòng)勢(shì)E V 內(nèi)阻r 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 解析 1 用多用電表測(cè)得的電源的電動(dòng)勢(shì)為E 1 5V 2 所連的實(shí)物圖如答案圖所示 由多用電表的測(cè)量結(jié)果可知電壓表的量程選0 3V 3 根據(jù)電路圖可知圖象在橫軸上的截距表示電阻箱的阻值調(diào)到了零的狀態(tài)時(shí)電壓表V2的示數(shù) 答案 1 1 5 2 如圖所示 3 見解析 4 1 5 5 0 1 電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量方法 任何一種實(shí)驗(yàn)方法 一定要緊扣閉合電路歐姆定律E U Ir 而最關(guān)鍵的是看電路中如何測(cè)量出路端電壓U和電路中的總電流I 這也是命題專家命題時(shí)的入手點(diǎn) 2 數(shù)據(jù)處理利用圖象得出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是常見的方法 對(duì)于不同的電路設(shè)計(jì) 在作圖象時(shí)都要畫出傾斜直線 即得到有關(guān)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的一次函數(shù)關(guān)系 再利用圖象中的斜率與截距求解 當(dāng)電流表或電壓表量程不符合實(shí)驗(yàn)要求時(shí) 要考慮改裝電表進(jìn)行測(cè)量 所以有時(shí)也會(huì)用兩個(gè)電流表或兩個(gè)電壓表來(lái)進(jìn)行測(cè)量 高頻考點(diǎn)十三探究設(shè)計(jì)型電學(xué)實(shí)驗(yàn) 高考中電學(xué)實(shí)驗(yàn)要拿到滿分 需要考生應(yīng)注意以下 三 個(gè)方面 第一 認(rèn)真完成課本上的每一個(gè)實(shí)驗(yàn) 知道每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的 掌握每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理 熟悉實(shí)驗(yàn)中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟 領(lǐng)會(huì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的作用 學(xué)會(huì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的使用 學(xué)會(huì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的處理方法 弄清每一個(gè)實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源等 第二 對(duì)于給出實(shí)驗(yàn)電路圖的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn) 要注意從原理出發(fā) 理解實(shí)驗(yàn)方法 找出圖象中兩個(gè)物理量之間的關(guān)系 理想圖象中圖線的斜率和截距的物理意義 第三 對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 要注意從原理出發(fā)找方法 選器材 定方案 高考中 對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考查 一般不直接采用課本上的設(shè)計(jì)方案 但是其設(shè)計(jì)技能均取材于課本中的必考實(shí)驗(yàn) 因此考生要對(duì)課本上的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)做到心中有數(shù) 10分 2015 廣東理綜 34 2 某實(shí)驗(yàn)小組研究?jī)蓚€(gè)未知元件X和Y的伏安特性 使用的器材包括電壓表 內(nèi)阻約為3k 電流表 內(nèi)阻約為1 定值電阻等 a 圖18 使用多用電表粗測(cè)元件X的電阻 選擇 1 歐姆檔測(cè)量 示數(shù)如圖18 a 所示 讀數(shù)為 據(jù)此應(yīng)選擇圖18中的 填 b 或 c 電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 連接所選電路 閉合S 滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng) 電流表的示數(shù)逐漸 填 增大 或 減小 依次記錄電流及相應(yīng)的電壓 將元件X換成元件Y 重復(fù)實(shí)驗(yàn) 圖19 圖19 a 是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U I圖線 由圖可判斷元件 填 X 或 Y 是非線性元件 該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R 21 的定值電阻 測(cè)量待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r 電路如圖19 b 所示 閉合S1和S2 電壓表讀數(shù)為3 00V 斷開S2 讀數(shù)為1 00V 利用圖19 a 可算得E V r 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 視電壓表為理想電壓表 答案 10b 2分 增大 2分 Y 2分 3 20 50 4分 9分 為測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材 圖20 A 電源 電動(dòng)勢(shì)約為9V B 電壓表 視為理想電壓表 量程0 3V C 電阻箱R 0 999 9 D 定值電阻R0 銘牌上的數(shù)字模糊 末位只顯示數(shù)字 0 E 開關(guān) 導(dǎo)線若干 1 用歐姆表 1 測(cè)定定值電阻R0 歐姆表的指針如圖20所示 則R0 2 為達(dá)到測(cè)定的目的 請(qǐng)將圖21所示儀器連成一個(gè)完成的實(shí)驗(yàn)電路 圖21圖22 解析 1 歐姆擋為 1 故R0 10 0 1 10 0 2 因電壓表的量程為3V R0只有10 為保護(hù)電路并完成測(cè)量 電壓表測(cè)量R0兩端電壓 電路圖設(shè)計(jì)如圖所示 答案 1 10 0 2分 2 實(shí)驗(yàn)電路圖如見解析圖所示 3分 3 9 0V 2分 2 0 2分