2022年高考物理二輪復習 專題十一 力學實驗導（含解析）

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1、2022年高考物理二輪復習 專題十一 力學實驗導（含解析） 一、誤差和有效數(shù)字 1．誤差 誤差 產生原因 大小特點 減小方法 系統(tǒng)誤差 實驗儀器不精確、實驗原理不完善、實驗方法粗略 總是偏大或偏小 更新儀器 完善實驗原理 偶然誤差 測量、讀數(shù)不準確 忽大忽小 畫圖象或取平均值 從數(shù)字左邊第一個不為零的數(shù)字算起，如0.012 5為三位有效數(shù)字． 二、測量性實驗 1．包括：用游標卡尺和螺旋測微器測量長度，練習使用打點計時器． 2．(1)游標卡尺的讀數(shù)方法：d＝主尺讀數(shù)(mm)＋精度×游標尺上對齊刻線數(shù)值(mm)． (2)螺旋測微器的讀數(shù)方法： 測量值

2、＝固定刻度＋可動刻度×0.01 mm＋估讀值． 注意要估讀到0.001 mm. (3)用紙帶求加速度的方法 利用a＝求解：在已經判斷出物體做勻變速直線運動的情況下可利用Δx＝xn＋1－xn＝aT2求加速度a. 三、驗證性實驗 1．包括：驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓運動定律、驗證機械能守恒定律． 2．驗證性實驗的兩種方法 (1)對于現(xiàn)象直觀明顯或者只需討論的驗證性實驗問題，常常通過觀察分析進行證實． (2)對有測量數(shù)值且實驗要求根據(jù)數(shù)據(jù)分析驗證結果的，一般要進行分析歸納，通過作圖、計算、測量進行比較驗證． 四、探究性實驗 1．包括：探究彈力和彈簧伸長的關系，探究動能定理．

3、 2．探究性實驗與驗證性實驗的區(qū)別 探究性實驗，在實驗前并不知道滿足什么規(guī)律，所以在坐標紙中描點后所做的曲線是試探性的，只有在分析了點的分布和走向以后才決定用直線來擬合這些點．而驗證性實驗，在坐標紙上描點后所作圖線的根據(jù)就是所驗證的規(guī)律． 熱點一　游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù) 命題規(guī)律：游標卡尺和千分尺的正確使用和讀數(shù)是高考考查的熱點，題型為填空題． (1)(xx·高考江蘇卷)用螺旋測微器測量合金絲的直徑．為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉動，讀數(shù)前應先旋緊如圖所示的部件________(選填“A”、“B” 、“C”或“D”)．從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為______mm.

4、 (2)(xx·高考福建卷)某同學測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為________ cm和________ mm. [解析]　(1)螺旋測微器讀數(shù)時應先將鎖緊裝置鎖緊，即旋緊B.螺旋測微器的示數(shù)為(0＋41.0×0.01)mm＝0.410 mm. (2)金屬桿長度由刻度尺示數(shù)可得，由題圖甲得L＝60.10 cm.由題圖乙知，此游標尺為50分度，游標尺上第10刻線與主尺上一刻線對齊，則金屬桿直徑為d＝4 mm＋×10 mm＝4.20 mm. [答案]　(1)B　0.410　(2)60.10　4.20 [總結提升]　(1)游標卡尺不估讀，以

5、mm為單位，10分度卡尺讀數(shù)，小數(shù)點后只有1位，20分度和50分度讀數(shù)，小數(shù)點后有2位. (2)螺旋測微器要估讀，以mm為單位，小數(shù)點后必須有3位，同時還要注意半毫米刻度線是否露出.) 熱點二　紙帶類實驗問題的處理(含頻閃照相) 命題規(guī)律：力學實驗中有多個實驗都要用到打點計時器(如研究勻變速直線運動的規(guī)律、驗證牛頓運動定律、驗證機械能守恒定律等)，正確使用打點計時器并根據(jù)紙帶進行正確的數(shù)據(jù)運算，是高考考查的熱點，題型為填空題． (xx·高考大綱全國卷)現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動．在一小物塊沿斜面向下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示．拍攝時頻閃頻率是10

6、 Hz；通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4.已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s.數(shù)據(jù)如下表所示．重力加速度大小g＝9.80 m/s2. 單位：cm x1 x2 x3 x4 h s 10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空： (1)物塊的加速度a＝________(保留3位有效數(shù)字)． (2)因為__________________，可知斜面是粗糙的． [解析]　(1)根據(jù)勻變

7、速直線運動的推論，利用逐差法，得 x3－x1＝2a1T2 x4－x2＝2a2T2 a＝，又知T＝＝0.1 s 聯(lián)立以上各式得a≈4.30 m/s2. (2)如果斜面光滑，根據(jù)牛頓第二定律得，物塊下滑的加速度a′＝gsin θ＝g＝5.88 m/s2＞a，所以斜面是粗糙的． [答案]　(1)4.30 m/s2　(2)a＜g＝5.88 m/s2 ②求解瞬時速度． 如圖所示，打n點時的速度vn＝. (3)用“逐差法”求加速度 如圖所示，由(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2得 a＝. 熱點三　用圖象處理實驗數(shù)據(jù) 命題規(guī)律：用圖象處理實驗數(shù)

8、據(jù)是歷年高考實驗題的命題熱點，力學實驗、電學實驗中都可能出現(xiàn)．這是考生必備的能力之一． (xx·高考新課標全國卷Ⅱ)某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關系．實驗裝置如圖甲所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P0指向0刻度．設彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x0; 掛有質量為0.100 kg的砝碼時，各指針的位置記為x.測量結果及部分計算結果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù)，取重力加速度為9.80 m/s2)．已知實驗所用彈簧總圈數(shù)

9、為60，整個彈簧的自由長度為11.88 cm. P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x(cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k(N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 (m/N) 0.006 1 ② 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7 (1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：①________，②___

10、_____. (2)以n為橫坐標，為縱坐標，在圖乙給出的坐標紙上畫出 -n圖象． (3)圖乙中畫出的直線可近似認為通過原點．若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關系的表達式為k＝________N/m；該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0(單位為m)的關系的表達式為k＝________N/m. [解析]　(1)根據(jù)胡克定律有mg＝k(x－x0)，解得k＝＝ N/m≈81.7 N/m，≈0.012 2. (2) -n圖象如下圖所示． (3)根據(jù)圖象可知，k與n的關系表達式為k＝ N/m，k與l0的關系表達式為k＝ N/m. [答案]

11、　(1)81.7　0.012 2 (2) -n圖象見解析圖 (3) 命題規(guī)律：創(chuàng)新設計性實驗主要考查是否理解實驗原理和實驗儀器的工作原理，是否具有靈活運用實驗知識的能力，是否具有在不同情況下遷移知識的能力，這些對學生的能力要求都較高，是近幾年高考命題的熱點． 范例　(xx·江西師大附中、臨川一中聯(lián)考)某學習小組利用自行車的運動“探究阻力做功與速度變化的關系”．人騎自行車在平直的路面上運動，當人停止蹬車后，由于受到阻力作用，自行車的速度會逐漸減小至零，如圖所示．在此過程中，阻力做功使自行車的速度發(fā)生變化．設自行車無動力后受到的阻力恒定． (1)在實驗中使自行

12、車在平直的公路上獲得某一速度后停止蹬車，需要測出人停止蹬車后自行車向前滑行的距離s，為了計算自行車的初速度v，還需要測量________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(填寫物理量的名稱及符號)． (2)設自行車受到的阻力恒為f，計算出阻力做的功W及自行車的初速度v.改變人停止蹬車時自行車的速度，重復實驗，可以得到多組測量值．以阻力對自行車做功的大小為

13、縱坐標，自行車初速度為橫坐標，作出W－v曲線．分析這條曲線，就可以得到阻力做的功與自行車速度變化的定性關系．在實驗中作出W－v圖象如圖所示，其中符合實際情況的是________． [解析]　(1)人停止蹬車后做勻減速運動，初速度v＝2＝，則還需要測量自行車滑行的時間t. (2)由動能定理得，W＝mv2，則W－v圖象為拋物線，即圖C. [答案]　(1)人停止蹬車后自行車滑行的時間t　(2)C [總結提升]　(1)要完成好創(chuàng)新拓展實驗，必須掌握基本儀器的使用方法、基本實驗方法和基本物理原理. (2)實驗過程的研究應以減小實驗誤差和不造成錯誤為主要依據(jù).應在明確實驗原理的基礎上進行實驗

14、數(shù)據(jù)處理，往往需要先根據(jù)物理規(guī)律推導出物理量間的關系式，通過圖象或函數(shù)處理數(shù)據(jù).) 1．(xx·廣州一模)(1)用游標為20分度的卡尺測量某物體的長度如圖甲所示，由圖可知其長度為________mm. (2)用螺旋測微器測量某物體的直徑如圖乙，由圖可知其直徑為________mm. 解析：(1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)方法，讀數(shù)為 50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm. (2)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則，讀數(shù)為 4．5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm. 答案：(1)50.15　(2)4.700 2．(xx·衡水調研)在“探究彈簧形變與外力關

15、系”的實驗中，將彈簧水平放置測出其自然長度，然后豎直懸掛讓其自然下垂，在其下端豎直向下施加外力F，實驗過程是在彈簧的彈性限度內進行的，用記錄的外力F與彈簧的形變量x作出F－x圖線如圖所示，由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為k＝________N/m，圖線不過原點的原因是由于________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：由圖線可以算出斜率，即彈

16、簧的勁度系數(shù)，圖線不過原點說明彈簧在豎直向下不施加外力的時候，已經有伸長量了． 答案：200　彈簧自身具有重量 3．(xx·安徽名校聯(lián)考)在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某小組利用如圖甲所示的裝置完成實驗，橡皮條的一端C固定在木板上，用兩只彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點． (1)則下列敘述正確的是________． A．該實驗中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力 B．兩次操作必須將橡皮條和繩的結點拉到相同位置 C．實驗中AO和BO的夾角應盡可能大 D．在實驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計的刻度線 (2)對數(shù)據(jù)處理后得到如圖

17、乙所示的圖線，則F與F′兩力中，方向一定沿CO方向的是________． 解析：(1)AO和BO的拉力與CO的拉力的合力為零，它們之間不是合力與分力的關系，A錯誤；實驗中兩次拉伸橡皮條，注意將橡皮條和繩的結點拉到相同位置，以保證兩次操作中CO的拉力是相同的，則選項B正確；如果AO和BO的夾角適當，則兩個分力可以將結點拉到O點，若夾角過大，則兩拉力不一定能將結點拉到O點，所以選項C錯誤；彈簧測力計與木板平行以便保證各力在同一平面內，正對彈簧測力計的刻度線讀數(shù)可以減小偶然誤差，因此D正確． (2)由圖乙知，F(xiàn)是二力用平行四邊形定則合成所得，F(xiàn)′是用一個力拉橡皮條時的外力，故一定與CO共線的

18、是F′. 答案：(1)BD　(2)F′ 4．(xx·南昌一模)在驗證機械能守恒定律的實驗中，使質量為m＝1.00 kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的連續(xù)點中的三個點．已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.80 m/s2，那么： (1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應取圖中O點到________點來驗證機械能守恒定律較為簡便； (2)從O點到(1)問中所取的點，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能增加量ΔEk＝________J(結果取三位有效數(shù)字)

19、； (3)若測出紙帶上所有各點到O點之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點的速度v及重物下落的高度h，則以為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象是下圖中的________． [解析]　(1)驗證機械能守恒時，我們驗證的是減少的重力勢能ΔEp＝mgh和增加的動能ΔEk＝mv2之間的關系，因B點能夠測出h和v的數(shù)據(jù)，而A、C兩點無法測出v，故選B點． (2)減少的重力勢能ΔEp＝mgh＝1.88 J，B點的速度vB＝＝×10－2 m/s＝1.92 m/s，所以增加的動能ΔEk＝mv＝1.84 J. (3)在實驗允許的誤差范圍內可認為mgh＝mv2，則v2＝gh，即v2與h成正比，圖A正確． 答案：(1)

20、B　(2)1.88　1.84　(3)A 5．(xx·東北三校聯(lián)考)某同學利用如圖所示的裝置驗證動能定理．將木板豎直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白紙、復寫紙．將小球從不同的標記點由靜止釋放，記錄小球到達斜槽底端時下落的高度H，并根據(jù)落點位置測量出小球離開斜槽后的豎直位移y.改變小球在斜槽上的釋放位置，進行多次測量，記錄數(shù)據(jù)如下表． 高度H (h為單位長度) h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 豎直位移y/cm 30.0 15.0 10.0 7.5 6.0 5.0 4.3 3.8 3.3 (1)在安裝斜槽

21、時，應注意________________________________________________________________________． (2)已知斜槽傾角為θ，小球與斜槽之間的動摩擦因數(shù)為μ，木板與斜槽末端的水平距離為x，小球在離開斜槽后的豎直位移為y，不計小球與水平槽之間的摩擦，小球從斜槽上滑下的過程中，若動能定理成立則應滿足的關系式是____________________． (3)若想利用圖象直觀得到實驗結論，最好應以H為橫坐標，以________為縱坐標，描點作圖． 解析：(1)小球離開斜槽末端后要做平拋運動，因而斜槽末端O點的切線要水平． (2)小球從斜

22、槽上下滑到斜槽末端時速度為v，根據(jù)動能定理有mgH－μmgcos θ＝mv2，小球離開O點后做平拋運動，水平方向有x＝vt，豎直方向有y＝gt2，聯(lián)立解得Hy＝. (3)由(2)可知，要利用圖象直觀得到實驗結論，圖象應為直線，因而以H為橫坐標，以為縱坐標，描點作圖即可． 答案：(1)使斜槽末端O點的切線水平 (2)Hy＝　(3) 6．(xx·高考新課標全國卷Ⅰ)某同學利用如圖甲所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質量m的對應關系圖，如圖乙所示．實驗中小車(含發(fā)射器)的質量為200 g，實驗時選擇了不可伸長的輕質細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機

23、得到．回答下列問題： (1)根據(jù)該同學的結果，小車的加速度與鉤碼的質量成________(填“線性”或“非線性”)關系． (2)由圖乙可知，a-m圖線不經過原點，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

24、___________. (3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應采取的改進措施是________________________________________________________________________， 鉤碼的質量應滿足的條件是________________________________________________________________________． 解析：(1)由圖象可知小車的加速度與鉤碼的質量成非線性關系． (2)a-m圖線不經過

25、原點，在m軸上有截距，即掛上小鉤碼后小車加速度仍為零，可能的原因是存在摩擦力． (3)本實驗直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則應采取的措施是調節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力，鉤碼的質量應滿足的條件是遠小于小車的質量． 答案：(1)非線性　(2)存在摩擦力　(3)調節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力　遠小于小車的質量 7．(xx·黃岡一模)物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，實驗裝置如圖．一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接；打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz.開

26、始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點． (1)如圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點(圖中未標出)，計數(shù)點間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a＝________(保留三位有效數(shù)字)． (2)為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應測量的有________．(填入所選物理量前的字母) A．木板的長度l　　　　 B．木板的質量m1 C．滑塊的質量m2 D．托盤和砝碼的總質量m3 E．滑塊運動的時間t (3)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________(用被測物理

27、量的字母表示，重力加速度為g)，與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)________(選填“偏大”或“偏小”)．寫出支持你的看法的一個論據(jù)：________________________________________________________________________. 解析：(1)由逐差法公式得 a＝＝0.496 m/s2. (2)由牛頓第二定律得m3g－μm2g＝(m2＋m3)a，則需要測定滑塊的質量m2及托盤和砝碼的總質量m3，則選C、D. (3)由(2)中等式可得μ＝，因紙帶與限位孔之間存在阻力等，測量的動摩擦因數(shù)偏大． 答案：(1)0.495 m/s2至0.497

28、 m/s2之間均可 (2)CD (3)　偏大　紙帶與限位孔之間存在阻力等 8．(xx·高考山東卷)某實驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度． 實驗步驟： ①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G； ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示．在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F； 甲 ③改變滑塊上橡皮泥的質量，重復步驟①②； 實驗數(shù)據(jù)如下表所示： G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1

29、.61 ④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h； 乙 ⑤滑塊由靜止釋放后開始運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s. 完成下列作圖和填空： (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標紙上作出F-G圖線． (2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________(保留2位有效數(shù)字)． (3)滑塊最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)． 解析：(1)在坐標系中描點，用平滑的曲線(直線)將各點連接起來，不在直線上的點均勻分布在直線的

30、兩側． (2)根據(jù)F＝μG，F(xiàn)-G圖線的斜率反映了滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)，所以μ≈0.40. (3)根據(jù)牛頓第二定律，P落地后，滑塊運動的加速度的大小為a＝＝μg，且P落地后滑塊的位移x＝s－h(huán)，根據(jù)速度和位移的關系得0－v2＝－2ax 所以滑塊的最大速度 v＝＝. 答案：(1)見解析圖　(2)0.40(0.38～0.42均正確) (3) 第2講　電學實驗 一、電學儀表 1．電流表、電壓表、歐姆表的使用與讀數(shù) 儀器 極性 量程選擇 讀數(shù) 電流表 有正、負 極的電 表，電流 由電表的正極流 入，負極 流

31、出 使指針指 示比滿偏 刻度多的位置 若最小分度為1、0.1、0.01等，需要估讀到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等的只需要讀到最小分度位即可 電壓表 歐姆表 使指針盡 量指在表 盤的中間 位置附近 取兩位有效數(shù)字并乘以相應擋位的倍率 2.歐姆表原理 (1)電路：歐姆表是多用電表電阻擋的一個擋位，電路如圖． 電流的流向：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，從電表外部看，電流從紅表筆流入，從黑表筆流出． (2)調零：當紅、黑表筆短接時，表頭電流表指針滿偏，此時Ig＝. (3)測量：當紅、黑表筆之間接電阻R

32、x時，電路中電流I＝，Rx的一個值對應I的一個值，故將電流刻度標上相應的電阻刻度，即可直接讀出待測電阻Rx的阻值． (4)中值電阻：當被測電阻Rx＝R＋Rg＋r時，電流變?yōu)闈M偏電流的一半，歐姆表指針指向刻度正中央，稱為“中值電阻”． 3．電學儀表的選擇 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；選擇的電表的量程應使電表的指針偏轉的幅度較大，一般應使指針能達到半偏以上，以減小讀數(shù)的偶然誤差，提高精確度． 二、電流表內、外接法的比較與選擇 1．內、外接法的比較 比較項目 電流表內接法 電流表外接法 電路 誤差來源 電流表的

33、分壓 電壓表的分流 測量結果 R測＝>Rx，偏大 R測＝

34、 耗能 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． 以下情況考慮分壓式： (1)要求待測電路的U、I從0變化； (2)R滑?Rx； (3)選用限流式時，Ux、Ix過大(超過電表量程，燒壞電表、電源或用電器等)或Ux、Ix過小(最大值不超過電表滿量程的，讀數(shù)誤差大)． 熱點一　實驗儀器的讀數(shù)與使用 命題規(guī)律：電流表、電壓表、多用電表、電阻箱等儀器是電學實驗中的常用儀器，高考中要求正確使用儀器，會進行正確讀數(shù)，高考對此知識點的考查頻率較高，是高三復習的重要知識點． xx·高考新課標全國卷Ⅰ)某學生實驗小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內電池的電動勢和電阻“×1

35、k”擋內部電路的總電阻．使用的器材有： 多用電表； 電壓表：量程5 V，內阻十幾千歐； 滑動變阻器：最大阻值5 kΩ； 導線若干． 回答下列問題： (1)將多用電表擋位調到電阻“×1 k”擋，再將紅表筆和黑表筆________，調零點． (2)將圖甲中多用電表的紅表筆和________(選填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端． (3)將滑動變阻器的滑片調到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖乙所示，這時電壓表的示數(shù)如圖丙所示．多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為________kΩ和________V. (4)調節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時多用電表和電壓表的讀

36、數(shù)分別為12.0 kΩ和4.00 V．從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內阻為________kΩ. (5)多用電表電阻擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示．根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內電池的電動勢為________V，電阻“×1 k”擋內部電路的總電阻為________kΩ. [解析]　(1)歐姆表調零：將紅表筆和黑表筆短接，使指針指電阻0刻度． (2)多用電表歐姆擋測電壓表的內阻應使電流從電壓表的“＋”接線柱流入、“－”接線柱流出，而黑表筆連接多用電表內電池的正極，所以多用電表的紅表筆和“－”端相連，黑表筆連接“＋”端． (

37、3)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為15.0 kΩ和3.60 V. (4)由圖甲可知多用電表歐姆“×1 k”擋直接測量電壓表的內阻RV，所以RV＝12.0 kΩ. (5)設多用電表內電池的電動勢為E，多用電表電阻“×1 k”擋內部電路的總電阻為Rg，依題給條件由歐姆定律得： E＝(15＋Rg)，E＝(12＋Rg)， 又RV＝12.0 kΩ，解之得：E＝9.00 V，Rg＝15.0 kΩ. [答案]　(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0 (5)9.00　15.0 [規(guī)律總結]　多用電表測電阻的步驟和注意事項 (1)使用步驟 ①選倍率，一般要選擇比被測電阻的

38、估計值低一個數(shù)量級的倍率，如估計值為200 Ω就應該選×10的倍率； ②進行歐姆調零； ③將紅黑表筆接被測電阻兩端進行測量； ④將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值； ⑤測量結束后，將選擇開關扳到OFF或交流電壓最高擋. (2)注意事項 ①改換倍率必須重新進行歐姆調零； ②通過選擇合適倍率，指針指在刻度盤中間附近，誤差較小； ③測量電阻時，手不可接觸表筆的金屬桿部分； ④被測元件與電源斷開.) 熱點二　以測電阻為核心的實驗 命題規(guī)律：很多電學實驗都與測電阻有關，如描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定金屬的電阻率、測小燈泡的電功率等，以測量電阻為核心命題點的電學實驗以考查電路設計(包

39、括儀表選擇、電路原理圖的分析、實物圖連接等)為主，能較好地甄別考生的綜合分析和遷移創(chuàng)新能力，是歷年高考的熱點． (xx·高考山東卷)實驗室購買了一捆標稱長度為100 m的銅導線，某同學想通過實驗測定其實際長度．該同學首先測得導線橫截面積為1.0 mm2，查得銅的電阻率為1.7×10－8 Ω·m，再利用圖甲所示電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度． 可供使用的器材有： 電流表：量程0.6 A，內阻約0.2 Ω； 電壓表：量程3 V，內阻約9 kΩ； 滑動變阻器R1：最大阻值5 Ω； 滑動變阻器R2：最大阻值20 Ω； 定值電阻：R0＝3 Ω； 電源：電動勢6 V，

40、內阻可不計； 開關、導線若干． 回答下列問題： (1)實驗中滑動變阻器應選________(填“R1”或“R2”)，閉合開關S前應將滑片移至________端(填“a”或“b”)． (2)在實物圖中，已正確連接了部分導線，請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接． (3)調節(jié)滑動變阻器，當電流表的讀數(shù)為0.50 A時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為________V. (4)導線實際長度為________m(保留2位有效數(shù)字)． [解析]　(1)根據(jù)R＝ρ，得銅導線的阻值約為Rx＝1.7 Ω，即Rx＋R0＝4.7 Ω.實驗中的滑動變阻器若選R1，則當滑動變阻器滑片移至a端時，電壓表的示

41、數(shù)約為3 V，若滑動變阻器滑片向右移動，電壓表示數(shù)變大，超過電壓表量程，故實驗中的滑動變阻器應選R2.閉合開關S前應使電路中的電阻最大，故滑動變阻器滑片應移至a端． (2)連線如圖所示． (3)電壓表的示數(shù)為2.30 V. (4)根據(jù)歐姆定律，銅導線與R0的串聯(lián)電阻R＝＝ Ω＝4.6 Ω，所以銅導線的電阻Rx＝R－R0＝1.6 Ω. 根據(jù)Rx＝ρ得導線長度l＝＝ m≈94 m. [答案]　(1)R2　a　(2)見解析圖　(3)2.30(2.29～2.31均正確)　(4)94(93～95均正確) [方法技巧]　(1)器材選擇的三個主要原則：安全性(量程不能太小)、準確性(量程不能

42、太大)、方便性(滑動變阻器要方便調節(jié)). (2)選擇電流表內外接法的口訣：“好表要內接”(因為：越接近理想電流表，其分壓的影響越小)或“內大外小”(內接法測大電阻，外接法測小電阻)；選擇滑動變阻器接法口訣：“以小控大用分壓”(變阻器阻值小于待測電阻). (3)電表有時可反常規(guī)使用：已知內阻的電壓表可當電流表使用，已知內阻的電流表可當電壓表使用. (4)定值電阻的常見用途：保護電路、分壓或分流.) 熱點三　以測電動勢和內阻為核心的實驗 命題規(guī)律：測電源電動勢和內阻可以有效地考查閉合電路歐姆定律的知識以及數(shù)據(jù)分析處理能力，故也成為高考電學實驗的熱點．除了基本的伏安法測電源電動勢和

43、內阻外，其他創(chuàng)新拓展方法(如：安阻法、伏阻法、伏伏法、安安法等)也是熱點． (xx·高考北京卷)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻．要求盡量減小實驗誤差． (1)應該選擇的實驗電路是下圖中的________(選填“甲”或“乙”)． (2)現(xiàn)有電流表(0～0.6 A)、開關和導線若干，以及以下器材： A．電壓表(0～15 V) B．電壓表(0～3 V) C．滑動變阻器(0～50 Ω) D．滑動變阻器(0～500 Ω) 實驗中電壓表應選用________；滑動變阻器應選用________．(選填相應器材前的字母) (3)某位同學記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示，其中5組

44、數(shù)據(jù)的對應點已經標在坐標紙上，請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點，并畫出U -I圖線. 序號 1 2 3 4 5 6 電壓 U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 電流 I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480 (4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E ＝________V，內電阻r ＝________Ω. [解析]　(1)電流表內阻與電池內阻相差不多，如果用乙圖誤差較大，應選用甲圖． (2)干電池的電動勢為1.5 V左右，為減小誤差，應選擇量程為3 V的電壓表；根據(jù)電

45、源電動勢和電流表量程，可知應選擇最大阻值為50 Ω的滑動變阻器． (3)第四組數(shù)據(jù)誤差較大，應舍去，連線后如答案圖所示． (4)根據(jù)U-I圖象，電源的電動勢為縱軸的截距，為1.5 V，內電阻為斜率的大小，r＝ Ω≈0.83 Ω. [答案]　(1)甲　(2)B　C　(3)如下圖所示 (4)1.50(1.49～1.51)　0.83(0.81～0.85) [規(guī)律總結]　測量電源的電動勢和內阻小結 (1)三種常用實驗方法和原理：伏安法E＝U＋Ir、伏阻法E＝U(1＋r/R)、安阻法E＝I(R＋r). (2)兩種數(shù)據(jù)處理方法：聯(lián)立方程求解法和圖象處理法，對伏安法利用電源的U－I圖象求電

46、動勢和內阻；對伏阻法和安阻法需對閉合電路歐姆定律方程E＝U(1＋r/R)和E＝I(R＋r)適當變形作線性處理，并利用直線方程的截距和斜率求電動勢或內阻等物理量.) 命題規(guī)律：通過對近幾年的高考實驗試題的研究發(fā)現(xiàn)，高考電學實驗試題有兩個顯著的特點：第一，基于教材中的電學實驗，著重考查實驗原理的改進、實驗步驟、誤差分析；第二，重視電學實驗的實驗方法，問題設置結合科技、生產、生活的實際；因此，理解實驗原理，掌握實驗方法，是解決電學實驗的關鍵． 范例　(xx·開封市一模)利用如圖所示的電路可以較為準確地測量未知電源的電動勢．圖中Ex為待測電源，ES為標準電源(電動勢ES已準確測出)，E

47、為工作電源，為電路提供電流．G為零刻度在中央的靈敏電流計，AB為一根粗細均勻的電阻絲，C、D為AB上的兩個活動接觸點，可以在電阻絲上移動．與電阻絲AB平行放置的還有一把刻度尺，可以測出CD之間的長度．實驗步驟如下： (1)按圖連接好電路，將K1處于斷開狀態(tài)，K2處于兩個觸點都不接的狀態(tài)． (2)先閉合K1，調整RP至合適位置． (3)將K2置1位置，調整C、D觸頭使電流計指向零刻度，記下__________________． (4)將K2置2位置，重新調整C、D位置，使__________________，并記下__________________． (5)斷開K1，計算待測電源

48、的電動勢的表達式為： Ex＝________. [解析]　(3)由題意知應記下CD間的長度L1. (4)使電流計指針指向零刻度并記下此時CD間的長度L2. (5)根據(jù)電阻定律R＝ρ， 由電路特點可得：I＝＝， 聯(lián)立可得：＝，Ex＝ES. [答案]　(3)CD間的長度L1　(4)電流計指針指向零刻度　CD間的長度L2　(5)ES [借題發(fā)揮]　解答創(chuàng)新實驗，需要具有較強的遷移能力.遷移能力是在靈活把握教材的基本實驗原理、實驗思想、實驗方法的基礎上培養(yǎng)出來的，復習時要夯實基礎，以不變應萬變，無論試題情境如何變化，都要在理解實驗原理、弄清實驗操作、明確實驗方法的基礎上分析誤差來源，處

49、理實驗數(shù)據(jù).) 1．用多用電表進行了幾次測量，指針分別處于a、b位置，如圖所示． (1)若多用電表的選擇開關處于下面表格中所指的擋位，a和b的相應讀數(shù)各是多少？請?zhí)钤诒砀裰? 指針位置 選擇開關所處擋位 讀　數(shù) a 直流電流100 mA ________mA 直流電壓2.5 V ________ V b 電阻×10 Ω ________Ω (2)如果要用此多用電表測量一個約1.8×103 Ω的電阻，為了使測量比較精確，應選的歐姆擋是________(選填“×10”、“×100”或“×1 k”)．

50、解析：(1)選擇開關處于直流100 mA，則a讀數(shù)為26.0 mA.選擇開關處于直流2.5 V，則a讀數(shù)為0.65 V．選擇開關處于電阻“×10”擋，則b讀數(shù)為40 Ω. (2)測1.8×103 Ω的電阻應選擇“×100”擋． 答案：(1)26.0　0.65　40　(2)×100 2．(xx·高考新課標全國卷Ⅱ)在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 Ω，電壓表V的內阻約為2 kΩ，電流表A的內阻約為10 Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示，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(shù)．若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則___

51、_____(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(jù)串、并聯(lián)電路的特點解題．根據(jù)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．圖甲的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；圖乙的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2

52、5 V，內阻約10 kΩ) B．電壓表V2(0～10 V，內阻約20 kΩ) C．電流表A1(0～0.3 A，內阻約1 Ω) D．電流表A2(0～0.6 A，內阻約0.4 Ω) E．滑動變阻器R1(0～10 Ω，2 A) F．滑動變阻器R2(0～100 Ω，0.2 A) G．學生電源(直流6 V)、開關及導線 (1)為了調節(jié)方便，測量盡可能準確，實驗中應選用電壓表________，電流表________，滑動變阻器________．(填器材的選項符號) (2)為使實驗誤差盡量小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)．請在方框中畫出實驗電路圖． (3)如圖所示，P為I－U圖線上的一點，

53、PN為圖線過P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則隨著所加電壓的增加，小燈泡的電阻將________(填“增大”、“減小”或“不變”)；對P點，小燈泡的電阻約為________Ω(保留三位有效數(shù)字)． 解析：(1)由于小燈泡的額定電壓是4 V，接近電壓表V1的量程5 V，故電壓表選A.由于小燈泡的額定電流是0.5 A，接近電流表A2的量程0.6 A，故電流表選D.由于滑動變阻器R1的阻值較小，便于調節(jié)，而且保險電流也較大，故滑動變阻器選用E. (2)由于小燈泡電阻更接近電流表內阻，所以電流表外接，為使實驗誤差盡量小，能從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓式接法，故電路圖如圖

54、所示． (3)由題圖可知隨著所加電壓的增加，圖線上各點與原點連線的斜率k＝I/U在減小，可見電阻在增大．由題圖可知，對于P點，小燈泡的電壓是2.4 V，電流是0.45 A，可以算出電阻約為5.33 Ω. 答案：(1)A　D　E　(2)見解析圖　(3)增大　5.33 4．在“測定某電源的電動勢和內阻”實驗中，實驗電路如圖甲所示，R為電阻箱，阻值范圍0～9 999 Ω，R0是保護電阻，V為理想電壓表．某同學連接好電路后，閉合電鍵S，改變電阻箱的電阻值，讀取電壓表的示數(shù)．根據(jù)讀取的多組數(shù)據(jù)，他畫出了如圖丙所示的圖象． (1)請在圖乙中選擇合適的器材根據(jù)電路圖甲畫線連接實物圖．

55、(2)在如圖丙所示圖象中，當＝0.10 V－1時，外電路處于________狀態(tài)(填“通路”、“斷路”或“短路”)． (3)根據(jù)該圖象可求得該電池的電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω. (4)實驗測得電源的電動勢和內阻與真實值相比，E測________E真，r測________r真(填“大于”、“小于”或“等于”)． 解析：根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝U＋r，得到＝＋，所以在圖線中，斜率為，截距為.當外電壓等于電動勢時，說明R0與R所在支路電路斷開，E＝10 V，讀出斜率求出內阻為50 Ω.電路中等效電源內阻為電壓表內阻和電源內阻并聯(lián)的總電阻，所以要小于電源內阻，同理

56、，等效電動勢為電壓表兩端電壓即電壓表和電源組成的閉合電路的路端電壓，當然要小于電動勢，所以測量的電動勢和內阻皆小于真實值． 答案：(1)如圖所示 (2)斷路　(3)10　50　(4)小于　小于 5．(xx·南昌市一模)發(fā)光二極管(LED)是一種節(jié)能、環(huán)保的元器件，被廣泛應用到顯示器、照明等各領域．某興趣小組為探究工作電壓是“1.4～4 V”、最大正向直流電流是“5～20 mA”的LED管的I－U曲線，設計了如圖甲所示的實驗電路．實驗室備有以下器材： 甲 電流表A1：量程0～50 mA，內阻約為50 Ω 電流表A2：量程0～200 mA，內阻約為10 Ω 電壓表V：量程0～

57、5 V，內阻約為10 kΩ 滑動變阻器R1：阻值范圍0～15 Ω，允許最大電流1 A 滑動變阻器R2：阻值范圍0～1 kΩ，允許最大電流100 mA 直流電源E：輸出電壓6 V，內阻不計 開關(S)、導線若干 (1)為了提高實驗結果的準確性，電流表應選用______；滑動變阻器應選用________(以上填器材代號)． (2)實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)描點繪出了如圖乙所示的I－U圖象．而發(fā)光二極管(LED)的效率η與通過二極管的電流I的關系曲線如圖丙所示．其中發(fā)光二極管的效率η是指輻射的全部光功率Φ與供給發(fā)光二極管的電功率比值．則發(fā)光二極管效率達最大時其電阻RL＝________Ω

58、，輻射的光功率Φ＝________W. 解析：(1)因LED最大正向直流電流是5～20 mA，所以電流表應選擇A1，由圖甲可知供電電路采用分壓式接法，所以選擇的滑動變阻器應是阻值較小的R1. (2)由圖丙可知發(fā)光二極管效率達最大時電流為6 mA，由圖乙可知其對應的電壓為1.6 V，故此時電阻RL＝＝267 Ω；根據(jù)題意可知60%＝×100%，則輻射的光功率Φ＝0.005 76 W. 答案：(1)A1　R1　(2)267　0.005 76 6．(xx·唐山市一模)理想電壓表內阻無窮大，而實際電壓表并非如此，現(xiàn)要測量一個量程為0～3 V、內阻約為3 kΩ的電壓表的阻值．實驗室備有以下器

59、材： 甲 A．待測電壓表V1：量程為0～3 V、內阻約為3 kΩ B．電壓表V2：量程為0～6 V、內阻約為6 kΩ C．滑動變阻器R1：最大值20 Ω、額定電流1 A D．定值電阻R0 E．電源：電動勢6 V，內阻約1 Ω F．開關一個、導線若干 (1)利用以上器材設計如圖甲所示測量電路，請你按圖示電路將實驗儀器連接起來； (2)請寫出按該電路測量電壓表V1內阻RV的表達式，并指出表達式中各物理量的含義________________________________________________________________________ _________

60、_______________________________________________________________； (3)在正確連接電路后，閉合電鍵S，不斷的調節(jié)滑動變阻器R1滑片位置，記錄多組電壓表V1、V2的示數(shù)U1、U2，作出U2－U1圖線如圖丙所示．若R0＝1 480 Ω，由圖線上的數(shù)據(jù)可得RV＝________Ω. 解析：由并聯(lián)電路兩端電壓相等可知，定值電阻R0兩端的電壓為U0＝U2－U1，由歐姆定律可知，通過定值電阻的電流為I0＝＝IV1，因此電壓表V1的內阻RV＝，解以上三式得：RV＝R0，將其變形得到：U2＝U1，由圖象斜率k＝1.5＝1＋?RV＝2 960

61、Ω. 答案：(1)如圖　(2)RV＝R0　U1為待測電壓表V1的示數(shù)，U2為電壓表V2的示數(shù)，R0為定值電阻阻值 (3)2 960 7．(xx·高考福建卷)某研究性學習小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內阻，實驗原理如圖甲所示，其中，虛線框內為用靈敏電流計G改裝的電流表A，V為標準電壓表，E為待測電池組，S為開關，R為滑動變阻器，R0是標稱值為4.0 Ω的定值電阻． (1)已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig＝100 μA、內阻rg＝2.0 kΩ，若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA，應并聯(lián)一只________ Ω(保留一位小數(shù))的定值電阻R1. (2)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導

62、線將圖乙連接成完整電路． (3)某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示： 測量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 電壓表V讀數(shù)U/V 5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 改裝表A讀數(shù)I/mA 20 40 60 80 100 120 140 160 該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法(逐差法)，計算出電池組的內阻r＝________ Ω(保留兩位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點是_______________________________________

63、_________________________________． (4)該小組在前面實驗的基礎上，為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結果的影響，用一已知電動勢和內阻的標準電池組，通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動勢的測量值與已知值幾乎相同，但內阻的測量值總是偏大．若測量過程無誤，則內阻測量值總是偏大的原因是____________．(填選項前的字母) A．電壓表內阻的影響 B．滑動變阻器的最大阻值偏小 C．R1的實際阻值比計算值偏小 D．R0的實際阻值比標稱值偏大 解析：(1)由電流表的改裝知識可知，R1＝＝ Ω≈1.0 Ω. (2)如圖所示． (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律結合逐差法可知 r1＝－R0，r2＝－R0，r3＝－R0，r4＝－R0. 故r＝ ＝－R0 ＝ Ω ≈1.66 Ω. 逐差法在計算中體現(xiàn)的主要優(yōu)點是：充分利用已測得的數(shù)據(jù)． (4)根據(jù)題意可知，內阻的測量值為r測＝－R0，因此，電壓表的內阻、滑動變阻器的阻值對測量結果無影響．若R1的實際值比計算值偏小，則改裝后的電流表示數(shù)偏小，導致內阻測量值偏大．根據(jù)內阻測量值的表達式可知，R0的實際值比標稱值偏大，也會導致內阻測量值偏大．故選C、D. 答案：(1)1.0　(2)見解析圖(其他正確連接同樣可以)　(3)1.66　充分利用已測得的數(shù)據(jù)　(4)CD