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第11講電學實驗 1 2014 浙江理綜 22 小明對2B鉛筆芯的導電性能感興趣 于是用伏安法側量其電阻值 1 圖1甲是部分連接好的實物電路圖 請用電流表外接法完成接線并在圖甲中畫出 乙 甲 圖1 2 小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性 并將得到的電流 電壓數(shù)據(jù)描到U I圖上 如圖乙所示 在圖中 由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用 填 或 表示的 3 請你選擇一組數(shù)據(jù)點 在圖乙上用作圖法作圖 并求出這段鉛筆芯的電阻為 答案 1 如圖所示 2 3 見解析 2 2015 浙江理綜 22 圖2是小紅同學在做 描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗的實物連接圖 圖2 1 根據(jù)圖2畫出實驗電路圖 2 調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖3中的 所示 電流表量程為0 6A 電壓表量程為3V 所示讀數(shù)為 兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為 和 圖3 解析 1 實驗電路圖如圖所示 答案 1 見解析圖 2 0 10A 0 10 0 02均可 0 24A 0 24 0 02均可 2 00V 2 00 0 02均可 0 27V 0 27 0 02均可 8 3 8 3 0 2均可 2 7 2 7 0 2均可 3 2014 新課標全國卷 23 利用如圖4所示電路 可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻 所用的實驗器材有 待測電源 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 A 量程為200mA 內(nèi)阻為RA 6 0 開關S 圖4 2 實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示 其中電阻R 3 0 時電流表的示數(shù)如圖5 a 所示 讀出數(shù)據(jù) 完成下表 答 圖5 3 在圖 b 的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖 根據(jù)圖線求得斜率k A 1 1 截距b A 1 4 根據(jù)圖線求得電源電動勢E V 內(nèi)阻r 3 根據(jù)描點 畫出如圖所示的圖象 4 2015 新課標全國卷 23 電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍 某同學利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻 半偏法 實驗室提供的器材如下 待測電壓表 量程3V 內(nèi)阻約為3000 電阻箱R0 最大阻值為99999 9 滑動變阻器R1 最大阻值100 額定電流2A 電源E 電動勢6V 內(nèi)阻不計 開關2個 導線若干 1 虛線框內(nèi)為該同學設計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分 將電路圖補充完整 圖6 2 根據(jù)設計的電路 寫出實驗步驟 3 將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV 與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比 RV RV 填 或 主要理由是 解析 1 實驗電路圖如圖所示 2 移動滑動變阻器的滑片 以保證通電后電壓表所在支路分壓最小 閉合開關S1 S2 調(diào)節(jié)R1 使電壓表的指針滿偏 保持滑動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 5 2015 新課標全國卷 23 圖7 a 為某同學改裝和校準毫安表的電路圖 其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路 圖7 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兩個接線柱 電表量程為3mA 若使用a和c兩個接線柱 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 的標準電流表對改裝電表的3mA擋進行校準 校準時需選取的刻度為0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0mA 電池的電動勢為1 5V 內(nèi)阻忽略不計 定值電阻R0有兩種規(guī)格 阻值分別為300 和1000 滑動變阻器R有兩種規(guī)格 最大阻值分別為750 和3000 則R0應選用阻值為 的電阻 R應選用最大阻值為 的滑動變阻器 3 若電阻R1和R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o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點應和接線柱 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 實物連圖 作圖 填空題知識熱點 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 以測量電阻 電源電動勢為核心的電學實驗 實驗原理的理解 實驗數(shù)據(jù)的分析以及實驗的設計方面 2 基本儀器的使用仍是今后高考中考查的熱點 同時注重對實驗操作過程的考查和創(chuàng)新設計實驗的考查 考向一基本儀器的讀數(shù)及多用電表的使用 1 2015 山東省濟南市重點中學二模 某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率 首先用游標為20分度的游標卡尺測量其長度如圖8甲 由圖甲可知其長度為 mm 用螺旋測微器測量其直徑如圖乙 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8 解析游標卡尺的讀數(shù)為 50 0 05 5 mm 50 25mm 螺旋測微器的讀數(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 某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度 測量結果如圖9 a 和 b 所示 該工件的直徑為 cm 高度為 mm 圖9 答案1 2206 860 3 某實驗小組現(xiàn)在要測量一根金屬絲的電阻率 該金屬絲的橫截面是 外方內(nèi)圓 實驗電路如圖10乙所示 請完成以下問題 1 游標卡尺的結構如圖丙所示 要測該金屬絲的內(nèi)徑D 如圖甲所示 必須用其中 進行測量 填 A B 或 C 圖中的讀數(shù)為 mm 甲乙丙圖10 2 用螺旋測微器測金屬絲橫截面的邊長 示數(shù)如圖11 則邊長a mm 3 圖10乙中閉合開關前應將滑動變阻器的滑片移至最 填 左 或 右 端 4 實驗中電壓表和電流表的示數(shù)如圖12所示 則金屬絲兩端的電壓U V 流過金屬絲的電流I A 圖11圖12 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上 會選擇測量項目及量程 擋位 能區(qū)分機械調(diào)零和歐姆調(diào)零的區(qū)別 掌握測量電阻的步驟 此外 會看多用電表表盤 最上排不均勻刻度為測電阻時讀數(shù)刻度 讀出表盤刻度后應乘以擋位倍率 中間刻度是均勻的 為測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)所標注 最下排刻度專為測量2 5V以下交流電壓所用 一般較少使用 考向二以測量電阻為核心的電學實驗 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 實驗室可供選擇的器材如下 圖13 A 待測小燈泡 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 滑動變阻器R1 0 1k 100mA E 滑動變阻器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 H 開關S 導線若干 1 將電壓表量程擴大為6V 與它串聯(lián)的電阻箱的阻值應調(diào)為 k 2 圖13中畫出了實驗的部分電路 請你補全電路圖 滑動變阻器應選用 填 R1 或 R2 3 實驗中 變阻器滑動觸頭P在ab間移動時 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 描點作出小燈泡的伏安特性曲線如圖14所示 若電壓表V的實際阻值大于5k 則小燈泡實際的伏安特性曲線應在所畫圖線的 填 上方 或 下方 圖14 答案 1 5 2 電路如圖R2 3 ac間斷路 4 上方 2 2015 長沙一模 實際電流表有內(nèi)阻 可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián) 測量實際電流表G1內(nèi)阻r1的電路如圖15甲所示 圖15 供選擇的儀器如下 待測電流表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 滑動變阻器R3 0 1000 滑動變阻器R4 0 20 干電池 1 5V 開關S及導線若干 1 定值電阻應選 滑動變阻器應選 在空格內(nèi)填寫序號 2 用連線連接如圖乙所示的實物圖 3 測量多組電流表G1 G2的讀數(shù)I1 I2 以I2為縱坐標 I1為橫坐標 作出相應圖線 如圖16所示 根據(jù)I2 I1圖線的斜率k及定值電阻 選定 寫出待測電流表內(nèi)阻的表達式 圖16 解析 1 根據(jù)電路的原理圖 定值電阻應適當大一些 滑動變阻器采用分壓接法時 應選用阻值適當小一些的 故定值電阻選 滑動變阻器選 2 實物連線如圖所示 連線時要注意電表的正負接線柱不能接反 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)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表 根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表 電表的指針擺動的幅度不宜較大 一般應使指針能達到半偏左右 2 電路的選擇 1 測量電路的選擇 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 要求待測電路的U I從0變化 b R滑 Rxc 選用限流式時 Ux Ix過大 超過電流表量程 燒壞電表 電源或用電器等 3 伏安法測電阻的常規(guī)設計實驗需要一個電流表和一個電壓表 利用歐姆定律求其電阻 但有時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 這時可以把已知內(nèi)阻的電流表當作電壓表來使用 把已知內(nèi)阻的電壓表當作電流表來使用 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 定值電阻作為保護電阻 是定值電阻最常見的應用近幾年考題當中 經(jīng)常出現(xiàn)用阻值已知的定值電阻 或電阻箱 充當電壓表 或用阻值已知的定值電阻 或電阻箱 充當電流表 考向三以測電源電動勢為核心的電學實驗 1 2015 四川理綜 8 2 用實驗測一電池的內(nèi)阻r和一待測電阻的阻值Rx 已知電池的電動勢約6V 電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐 可選用的實驗器材有 電流表A1 量程0 30mA 電流表A2 量程0 100mA 電壓表V 量程0 6V 滑動變阻器R1 阻值0 5 滑動變阻器R2 阻值0 300 開關S一個 導線若干條 某同學的實驗過程如下 設計如圖17所示的電路圖 正確連接電路 圖17 將R的阻值調(diào)到最大 閉合開關 逐次調(diào)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18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U I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 電流表應選用 滑動變阻器應選用 由圖18的圖線 得電源內(nèi)阻r 用I0 U0和r表示待測電阻的關系式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 因為電源電動勢約為6V 待測電阻以及電源的內(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 由于滑動變阻器為限流式 因此應選擇較大的滑動變阻器 或者根據(jù)題圖中 20mA 5 5V 來判斷此時內(nèi)阻分壓約為0 5V 那么根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關系 此時滑動變阻器和定值電阻阻值和為幾百歐姆 因此選R2 2 某同學現(xiàn)用如圖19甲所示的原理圖來測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻 圖中兩電壓表均視為理想電壓表 實驗中定值電阻的阻值R0 10 試分析下列問題 1 實驗前該同學利用多用電表的直流電壓擋的 2 5V 擋粗測該電源的電動勢 測得的結果如圖乙所示 則多用電表測得的電動勢為E V 圖19 2 根據(jù)電路圖請將圖20甲中的實物圖連接好 圖20 3 實驗中所作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勢E V 內(nèi)阻r 結果保留兩位有效數(shù)字 解析 1 用多用電表測得的電源的電動勢為E 1 5V 2 所連的實物圖如答案圖所示 由多用電表的測量結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 電源電動勢和內(nèi)阻的測量方法 任何一種實驗方法 一定要緊扣閉合電路歐姆定律E U Ir 而最關鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I 這也是命題專家命題時的入手點 2 數(shù)據(jù)處理利用圖象得出電動勢和內(nèi)阻是常見的方法 對于不同的電路設計 在作圖象時都要畫出傾斜直線 即得到有關電動勢和內(nèi)阻的一次函數(shù)關系 再利用圖象中的斜率與截距求解 當電流表或電壓表量程不符合實驗要求時 要考慮改裝電表進行測量 所以有時也會用兩個電流表或兩個電壓表來進行測量 高頻考點十二探究設計型電學實驗 高考中電學實驗要拿到滿分 需要考生應注意以下 三 個方面 第一 認真完成課本上的每一個實驗 知道每一個實驗的目的 掌握每一個實驗的原理 熟悉實驗中的每一個實驗步驟 領會每一個實驗步驟的作用 學會每一個實驗儀器的使用 學會每一個實驗的處理方法 弄清每一個實驗誤差的來源等 第二 對于給出實驗電路圖的創(chuàng)新性實驗 要注意從原理出發(fā) 理解實驗方法 找出圖象中兩個物理量之間的關系 理想圖象中圖線的斜率和截距的物理意義 第三 對于設計性實驗 要注意從原理出發(fā)找方法 選器材 定方案 高考中 對設計性實驗的考查 一般不直接采用課本上的設計方案 但是其設計技能均取材于課本中的必考實驗 因此考生要對課本上的每一個實驗做到心中有數(shù) 10分 2015 廣東理綜 34 2 某實驗小組研究兩個未知元件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21 使用多用電表粗測元件X的電阻 選擇 1 歐姆檔測量 示數(shù)如圖21 a 所示 讀數(shù)為 據(jù)此應選擇圖21中的 填 b 或 c 電路進行實驗 連接所選電路 閉合S 滑動變阻器的滑片P從左向右滑動 電流表的示數(shù)逐漸 填 增大 或 減小 依次記錄電流及相應的電壓 將元件X換成元件Y 重復實驗 圖22 圖22 a 是根據(jù)實驗數(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 測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r 電路如圖22 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22 a 可算得E V r 結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 10分 為測定電源的電動勢和內(nèi)阻 實驗室提供了如下器材 圖23 A 電源 電動勢約為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 導線若干 1 用歐姆表 1 測定定值電阻R0 歐姆表的指針如圖23所示 則R0 2 為達到測定的目的 請將圖24所示儀器連成一個完成的實驗電路 圖24圖25 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 為保護電路并完成測量 電壓表測量R0兩端電壓 電路圖設計如圖所示 答案 1 10 0 2分 2 實驗電路圖如見解析圖所示 4分 3 9 0V 2分 2 0 2分