高三实验

1．（10分）LED二极管的应用是非常广泛的，2014年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管（LED），并因此带来的新型节能光源．某同学想要描绘某发光二极管的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.实验室提供了以下器材：A．电压表（量程0—3V，内阻约20kΩ）B．电压表（量程0—15V，内阻约100kΩ）C．电流表（量程0—50mA，内阻约40Ω）D．电流表（量程0—0.6A，内阻约2Ω）E．滑动变阻器（阻值范围0—20Ω，允许最大电流2A）F．电源（电动势6V，内阻不计）G．开关，导线（1）该同学做实验时，电压表选用的是，电流表选用的是（填选项字母）．（2）下图甲中的实物连线已经连了部分电路，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．（3）根据表中数据，请在图乙中的坐标纸中画出该二极管的I-U图线．（4）若此发光二极管的最佳工作电流为15mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R = Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态（结果保留两位有效数字）．【答案】（1） A C （每空2分）（2）分压外接，如图1 （说明：连两根线，共2分，每根1分，不考虑量程）（3）如图2（2分）（4）53 （2分）（说明：50~56之间均可得分）图1 图2【解析】试题分析：（1）从表格数据得出电压表应选A，而电流表应选C（2）从表格数据可知待测电阻约300Ω左右，因此选电流表外接，而电压从零开始调节，因此采用滑动变阻器分压接法（电路连接图见答案）（3）I—U曲线见答案（4）由I—U图象可以得出，当电流为15mA 时，对应的电压为 2.2V，此时串联的电阻应分得0.8V电压，因此串接电阻值为考点：描绘小灯泡的伏安特性曲线2．（10分）小潘同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，所用小灯泡的规格为“2.5V，0.3A”（1）用实验室的“高中学生电源”作为电源，应该选用图1中（“稳压2A”或“交流3A”）的二个接线柱；（2）滑动变阻器应该选 (填R1“5Ω，2A”或R2“50Ω，1A”)；（3）小潘同学连接电路之后，合上开关（如图2所示），移动滑动变阻器，灯泡发光、电流表和电压表都有正示数。

但同桌指出还有一处错误，这错误是；（4）实验结束之后，他描绘了如图3的伏安特性曲线，老师一看就判定是错误，老师判定的依据是。

【答案】（1） 稳压2A ； （2） R 1 (或“5Ω，2A ”也算对) ；（3） 电流表应外接 ；（4） 电压增大电阻增大（回答曲线弯曲应凸起的不给分，即回答必需说明电阻随温度或电压变化的特征才给分） 【解析】 试题分析：（1）本实验使用的是直流电源，故选用稳压2A ；（2）滑动变阻器分压接法中，应选用额定电流较大的变阻器，故选用R 1 (或“5Ω，2A ”也算对)；（3）规格为“2.5V ，0.3A ”的小灯泡的最大阻值R L =U/I=8.33Ω，为小电阻，故电流表应外接； （4）金属电阻随着温度或电压的增大电阻增大，故曲线应向下弯曲。

考点：描绘小灯泡的伏安特性曲线。

3．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。

要求尽量减小实验误差。

①应该选择的实验电路是图1中的____ (选填“甲”或“乙”)。

②现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材： A.电压表(0~15 V)；B.电压表(0~3 V)；C.滑动变阻器(0~50 Ω)；D.滑动变阻器(0~500 Ω) 实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________。

(选填相应器材前的字母) ③某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I 图线。

图1④根据③中所画图线可得出干电池的电动势E=______V,内电阻r=________Ω。

⑤实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U 及干电池的输出功率P 都会发生变化。

图3的各示意图中正确反映P-U 关系的是_______【答案】①甲；②B C ③如图；④1.50（1.49-1.51）；0.83（0.81-0.85）;⑤C 【解析】试题分析：①用甲电路误差较小，故应该选择的实验电路是图1中的甲。

②由于电源的电动势为1.5V ，则实验中电压表应选用B ；滑动变阻器应选用C 。

③如图；④由U-I 图线可知，E=1.5V数学知识可知，图像C 正确。

图3图考点：测定干电池的电动势和内电阻。

4．(6分)为了较精确测量阻值约为6Ω的金属丝的电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下:A.电压表V1（量程3 V，内阻约为15 kΩ）B.电压表V2（量程15 V，内阻约为75 kΩ）C.电流表A1（量程3 A，内阻约为0.2Ω）D.电流表A2 (量程600mA，内阻约为1Ω)E.滑动变阻器R（0-5Ω，0.6A)F.输出电压为3V的直流稳压电源G.开关S，导线若干为了减小实验误差，需进一步采用伏安法测其电阻，则上述器材中电压表应选用（填仪器序号），电流表应选用（填仪器序号），下图中最合理的电路图应选择。

【答案】A；D；d【解析】试题分析：因为电源电动势为3V，所以电压表的量程选择3V，故电压表选A；由欧姆定律可得，电路中的电流，故电流表选用量程为0.6A的D；由于金属丝的电阻为6Ω，较小，为了减小实验误差，采用电流表外接法，为了在实验中获得较大的电压调节范围，所以变阻器要选分压式接法，故电路选d。

考点：伏安法测电阻。

5．现用伏安法研究某电子器件R X（5V，2.25W）的伏安特性曲线，要求伏安特性曲线尽可能完整，备有下列器材：A.直流电源（6V，内阻不计）；B.电流表（满偏电流I g =3mA，内阻R g=10Ω）；C.电流表（0～0．6A，内阻未知）；D.滑动变阻器R1（0～20Ω，5A）；E.滑动变阻器R2（0～200Ω，1A）；F.定值电阻 R0（阻值1990Ω）；G.单刀开关一个与导线若干；（1）根据题目提供的实验器材，请你在方框中设计出测量电子器件R X伏安特性曲线的电路原理图（R X可用电阻符号表示）。

（2）在实验中，为了操作方便且伏安特性曲线尽可能完整，滑动变阻器应选用。

（填写器材前面字母序号）（3）上述电子器件R X的伏安特性曲线如图甲，将它和滑动变阻器R3串联接入如图乙所示的另一电源构成的电路中。

调节滑动变阻器R3使电源输出功率最大，已知该电源的电动势E=6．0V，电源的内阻r=15Ω，滑动变阻器R3阻值范围0～20Ω，则此时R3接入电路的阻值为_ Ω。

【答案】(1)电路原理图如下图所示 (2) D (3) 10【解析】试题分析：(1)实验器材中没有电压表，故考虑由上述实验器材改装一台电压表，将电流表G 与定值电阻R 0串联来改装为电压表，其量程为30()310(199010)6g g U I R R -=+=⨯⨯+=（V ）），调起，所以变阻器应采用分压式接法，故电路图如上所示。

(2) 由于采用分压式接法时，变阻器的电阻越小调节越方便，所以变阻器应选D ； (3)电源的输出功率最大时应满足电压内阻与外电路电阻相同，即有3x r R R =+，即电路中总电阻为30Ω，），），故3R =15-5=10（Ω）。

考点：本题考查了电流表改装电压表、全电路欧姆定律、I-U 图象 6．（10分）半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门，它们是根据“压阻效应”：就是某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化的现象。

现用如图所示的电路研究某长薄板电阻Rx 的压阻效应，已知Rx 的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A ．电源E （3 V ，内阻约为1 Ω）B ．电流表A l （0．6 A ，内阻r 1＝5Ω）C ．电流表A 2（0．6 A ，内阻r 2约为1 Ω）D ．开关S ，定值电阻R 0（1）为了比较准确地测量电阻R x 的阻值，请根据虚线框内电路图的设计，甲表选用________(填A l 或A 2),乙表选用________(填A l 或A 2)。

（2）在电阻Rx 上加一个竖直向下的力F （设竖直向下为正方向），闭合开关S ，记下电表读数，A 1的读数为I 1，A 2的读数为I 2，得R x ＝______________（用字母表示）。

（3）改变力的大小，得到不同的R x 值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x 值，最后绘成的图像如图所示。

当F 竖直向下（设竖直向下为正方向）时，可得R x 与所受压力F 的数值关系是R x ＝______________。

（各物理量单位均为国际单位） （4）定值电阻R 0的阻值应该选用________________。

A ．1 ΩB ．5 ΩC ．10 ΩD ．20 Ω 【答案】（1）A l, A 2（2（3）R=14-2F （4）B【解析】试题分析：（1）由于题目中没有电压表，为了比较准确测量电阻R x 的阻值，电流表甲的阻值需要已知，所以用电流表A l 作为电压表使用，电流表A 2连在干路上，（2）根据串并联和欧姆定律得：I 1r 1=（I 2-I 1）R x ，得R x（3）从图象上可以看出压力方向改变，其阻值不变，其电阻与压力关系为一次函数，由图象可得：R x =14-2F 。

(4)当R x =0时，电路中的电流也不能超过安培表A 2的电流，故R 0+r 2=3/0.6Ω=5Ω，而电流表的内阻约为1Ω,故R 0=4Ω，选择B 选项。

解决该题关键要熟练电路的串并联知识和欧姆定律的运用，能够把数学知识和物理问题结合求解。

考点：闭合电路欧姆定律 R-F 的图象的意义 7．（8分）某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻． A ．待测干电池两节，每节电池电动势约为1.5 V ，内阻约几欧姆 B ．直流电压表V 1、V 2，量程均为3 V ，内阻约为3 k Ω C ．定值电阻R 0未知D ．滑动变阻器R ，最大阻值R mE ．导线和开关（1）根据如图甲所示的实物连接图，在图乙方框中画出相应的电路图V 2V 1RR 0图乙 图甲（2）实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻R 0，方法是先把滑动变阻器R 调到最大阻值R m ，再闭合开关，电压表V 1和V 2的读数分别为U 10、U 20，则R 0= （用U 10、U 20、R m 表示）（3）实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V 1和V 2的多组数据U 1、U 2，描绘出U 1 U 2图象如图丙所示，图中直线斜率为k ，与横轴的截距为a ，则两节干电池的总电动势E ＝ ，总内阻r ＝ （用k 、a 、R 0表示）．【答案】（1）如图见解析（23【解析】试题分析：（1）根据如图甲所示的实物连接图画原理图要注意两个电压表所测部分，V 1测滑动变阻器的电压，V 2测路端电压。