【步步高】版高考物理(全国通用)专题 电学实验

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若使用 a 和 c 两个接线柱，电表量程为 10 mA，通过 R1 的电 流为 9 mA，电流比为 1∶9，可得电阻比Rg＋R1R2＝91，即 R1＝ 19(Rg＋R2)，整理可得 R1＝15 Ω，R2＝35 Ω. 答案 15 35
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(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表 对改 装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5 mA、 1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA.电池的电动势 为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分 别为300 Ω和1 000 Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值 分别为750 Ω和3 000 Ω.则R0应选用阻值为________ Ω的电 阻，R应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器.
解析 当欧姆表的指针指在中间位置附近时，测量值较为 准确，根据读数为：示数×倍率＝读数知，选择×1 k的挡 较好； 欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成 一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以 选择A图正确； 答案 ×1 k A
(2) 在 实 验 中 ， 如 图 7 所 示 ， 某 同 学 读 出 欧 姆 表 的 读 数 为 ________ Ω，这时电压表的读数为________ V.请你推导出 欧姆表电池的电动势为________ V.
图10
解析 开关置于“2”位置时，电流表量程为1 mA，由图示 电流表可知，其分度值为0.02 mA，电流表示数为0.68 mA; 答案 0.68
规律小结
1.电流表、电压表、欧姆表的比较
仪器 极性
量程选择
电流
表 有正、负
极的电表， 电压
电流由电 表
表的正极
欧姆 流入，负 使指针尽量指 表 极流出 在表盘的中间
解析 为准确地判断出哪个电阻损坏，d点应和接线柱“c” 相连； 若电流表无示数，则说明R2断路，若电流表有示数，则说 明R1断路. 答案 c 见解析
2.(2015·浙江理综·22)图2是小红同学在做“描绘小灯泡的 伏安特性曲线”实验的实物连接图.
图2
图3
(1)根据图2画出实验电路图；
解析 描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压范围大， 变阻器用分压接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接， 电路图如图所示.
图9
(4)图丙是将表头G改装成两个倍率挡(如“×1”、“×10”)
的欧姆表电路原理图，则当开关S合向____b____端(选填“a”
或“b”)时，欧姆表是较大倍率挡.
解析 将G改装成两种倍率(如
“×1” 、 “×10”) 的 欧 姆 表 ， 开
关合向b端时，欧姆表的中值电阻大，
倍率大，这时的欧姆表是较大倍率
(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如 图3中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电 压表量程为3 V.所示读数为：①________、②________、 ③________ 、 ④________. 两 组 数 据 得 到 的 电 阻 分 别 为 ________和________.
(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期 间一直保持电路闭合.其实，从实验误差考虑，这样的操作不 妥，因为_____干__电__池__长__时__间__使__用__后__，__电__动__势__和__内__阻__会__发_ 生 _变__化__，__导__致__实__验__误_差__增__大____.
答案 c
②测得电阻丝的U－I图线如图14所示，则Rx为________Ω(保 留两位有效数字).
图14
答案 4.1(4.0～4.2)
③实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某 同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化.他们对此现象 进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10 V的条件下，得到 电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图15甲 所示.由图可知当风速增加时，Rx会________(选填“增大” 或“减小”).在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为 10 V，需要将滑动变阻器RW的滑片向________端调节(选填 “M”或“N”).
图8
(2)图9甲用多用电表测量电阻时，多用电表
内部的电路可以等效为一电池、一个可变
电阻和一表头相串联，电池电动势E＝1.5 V，
选择开关在“×1”挡，把它的两表笔短接，
旋转可变电阻R1的旋钮，当指针指向“0”
图9
时，流过多用电表的电流为___1_0_0___ mA.
(3)图乙是测量Rx阻值时的电路，欧姆表使用一段时间后，电 池电动势变小，内阻变大，但此表仍能进行欧姆调零，按正 确 使用方法 再测Rx 的值， 其测量 结果与 原结果 相比较将 __变__大____(选填“变大”、“变小”或“不变”). 解析 当电池电动势变小，内阻变大时， 若测量某一电阻时，通过回路的电流减小， 指针偏向左，则欧姆表的读数变大；
大家好
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专题12 电学实验
真题示例
1.(2015·新课标全国Ⅰ·23)图1(a)为某同学改装和校准毫安表 的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路.
图1
(1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω，满偏电流为1 mA；R1和 R2为阻值固定的电阻.若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA.由题给条 件和数据，可以求出R1＝_______ Ω，R2＝________ Ω.
位置左右
读数 表盘读数乘以相应挡位的倍率
(3)进行欧姆调零. (4)将红、黑表笔接在被测电阻的两端进行测量，将指针 示数乘以倍率得到测量值. (5)测量结束后，将选择开关旋至OFF或交流电压最高挡.
考题二 伏安法测电阻
4.(2015·广东理综·34(2))某实验小组研究两个未知元件X和Y 的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流 表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等.
请根据表中的数据，在图5坐标纸上作出U－I图线.
图5 由图线求得：电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.
解析 描点画图，如图所示，根据 U＝－Ir＋E可得电动势为E＝1.60 V； 图线的斜率绝对值等于内阻r＝ 1.22 Ω；
答案 见解析图 1.60(1.58～1.62都 算对) 1.22(1.18～1.26都算对)
图7
解析 欧姆表的读数为：40 Ω×1 k＝40 kΩ； 电压表的读数为：5.0 V，欧姆表的内阻等于中值电阻为：r ＝30 kΩ，根据闭合欧姆定律有：E＝Ir＋U＝×30×1 000 V ＋5.0 V＝8.75 V. 答案 40 kΩ 5.0 8.75
3.Ⅰ.图8为正在测量中的多用电表表盘，请完成下列问题： (1)如果用直流“50 V”挡测量电压，指针位置如图8所示， 读数为___2_3_.0___ V. 解析 电压表读数为23.0 V；
图6
答案 1.220 6.860
2.有一内阻未知(约20～60 kΩ)、量程(0～10 V)的直流电压表V. (1)某同学想通过一个多用表中的欧姆挡，直接去测量上述电压表 的内阻，该多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30，欧姆挡的 选择开关拨至倍率________挡.先将红、黑表棒短接调零后，选用 下列________(选填“A”或“B”)图方式连接.
图11
①使用多用电表粗测元件X的电阻.选择“×1”欧姆挡测量， 示数如图 11a所示，读数为___1_0____Ω.据此应选择图中的 ____b____(填“b”或“c”)电路进行实验.
②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动， 电流表的示数逐渐_____(增填大“增大”或“减小”)；依次记录 电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验.
Biblioteka Baidu图4
(1)图4中电流表的示数为____0_.4_4__A. 解析 由实验装置图可知，电流表使用0.6 A量程，所以读数 为0.44 A；
(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：
U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44
6
答案 300 3 000
7
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用 图(b)的电路可以判断出损坏的电阻.图(b)中的R′为保护电 阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路.则图 中的d点应和接线柱________(填“b”或“c”)相连.判断依 据是：_________________________________________.
内容索引
考题一 多用电表的原理、使用及读数问题 考题二 伏安法测电阻 考题三 测量电源电动势和内阻 考题四 电学创新拓展实验 专题综合练
考题一 多用电表的原理、使用及读数问题
1.(2015·海南单科·11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分 别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图6(a)和(b) 所示.该工件的直径为________cm，高度为________mm.
(2)定值电阻的阻值R3＝___2_7_._8__ Ω.(结果取3位有效数字)
解析 当开关打到“1”时，Ig(Rg＋R1＋R2)＝(I1－Ig)R3， I1＝10 mA 当开关打到“2”时，Ig(Rg＋R1)＝(I2－Ig)(R2＋R3)，I2＝ 1 mA， 解得：R3≈27.8 Ω；
(3)利用改装的电流表进行某次测量时，S置于“2”挡，表头 指示如图乙所示，则所测量电流的值为________ mA.
答案 ①0.10 A ②0.24 A ③2.00 V ④0.27 V 8.3 Ω (8.3±0.1 Ω均可) 2.7 Ω(2.7±0.1 Ω均可)[如填为2.7 Ω (2.7±0.1 Ω均可) 8.3 Ω(8.3±0.1 Ω均可)也行]
3.(2015·江苏单科·10)小明利用如图4所示的实验装置测量一 干电池的电动势和内阻.
丙
挡.
图9
Ⅱ.某同学将量程为200 μA，内阻约为500 Ω的表头改装成量 程为1 mA和10 mA的双量程电流表，设计电路如图10甲所示. 定值电阻R1＝500 Ω，R2＝250 Ω，S为单刀双掷开关，A、B 为接线柱.回下答下问题：
(1)将开关S置于“1”挡时，量程为___1_0____ mA； 解析 将开关S置于“1”挡时，定值电阻R3能分较大的电流， 所以量程应为10 mA；
答案 3.2 0.50
5.(2015·重庆理综·6(2))同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用 电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表. ①若使用如图13所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更 接近真实值，电压表的a端应连接到电路的________点(选填 “b”或“c”).
图13
解析 因电流表的内阻与Rx相当，故应采用电流表外接法， 故电压表的a端应连接到电路的c点.
解析 滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来 越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大.
③图12a是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件 ____Y____(填“X”或“Y”)是非线性元件.
图12 解析 由U－I图线可知Y是非线性元件.
④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值 电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图b所示.闭 合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V， 利用图12a可算得E＝____________V，r＝________Ω(结果 均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表).
解析 干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导 致实验误差增大.
考纲解读
1.题型特点 电学实验是高考实验考查的重点，考查的实验有探究决 定导线电阻的因素、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量 电源的电动势和内阻、练习使用多用电表等.
2.命题趋势 高考对电学实验的考查侧重于考查电路设计、实物图连接、 数据处理和误差分析，并且高考对电学实验的考查向着拓 展实验、创新实验的方向发展.要求考生掌握常规实验的 数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原 理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规 律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力.