高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 實驗題專練部分 電學(xué)實驗的設(shè)計與探究

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1、高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 實驗題專練部分 電學(xué)實驗的設(shè)計與探究1(xx廣東34(1)某同學(xué)設(shè)計的可調(diào)電源電路如圖1(a)所示，R0為保護(hù)電阻，P為滑動變阻器的滑片，閉合電鍵S.圖1用電壓表測量A、B兩端的電壓：將電壓表調(diào)零，選擇03 V擋，示數(shù)如圖(b)，電壓值為_ V.在接通外電路之前，為了保證外電路的安全，滑片P應(yīng)先置于_端要使輸出電壓U變大，滑片P應(yīng)向_端滑動若電源電路中不接入R0，則在使用過程中，存在_的風(fēng)險(填“斷路”或“短路”)答案1.30AB斷路解析讀數(shù)為1.30 V；接通電路前，應(yīng)該使滑片置于A端，使用電器兩端的電壓為0，這樣才能保證外電路安全；要增大外電路電壓，需要

2、使滑片滑向B端；如果電路中不接入保護(hù)電阻，可能造成電流過大，可調(diào)電源內(nèi)電路出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，無法對外輸出電壓2(xx安徽21)某同學(xué)為了測量一個量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻，進(jìn)行了如下實驗(1)他先用多用表進(jìn)行了正確的測量，測量時指針位置如圖2所示，得出電壓表的內(nèi)阻為3.00103 ，此時電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了已知多用表歐姆擋表盤中央刻度值為“15”，表內(nèi)電池電動勢為1.5 V，則電壓表的示數(shù)應(yīng)為_ V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖2圖3(2)為了更準(zhǔn)確地測量該電壓表的內(nèi)阻RV，該同學(xué)設(shè)計了如圖3所示的電路圖，實驗步驟如下：A斷開開關(guān)S，按圖3連接好電路；B把滑動變阻器R的滑片P滑到b端；C將電阻箱R0的

3、阻值調(diào)到零；D閉合開關(guān)S；E移動滑動變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3 V的位置；F保持滑動變阻器R的滑片P的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5 V的位置，讀出此時電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測量值；G斷開開關(guān)S.實驗中可供選擇的實驗器材有：a待測電壓表b滑動變阻器：最大阻值2 000 c滑動變阻器：最大阻值10 d電阻箱：最大阻值9 999.9 ，阻值最小改變量為0.1 e電阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改變量為0.1 f電池組：電動勢約6 V，內(nèi)阻可忽略g開關(guān)、導(dǎo)線若干按照這位同學(xué)設(shè)計的實驗方法，回答下列問題：要使測量更精確，除了選用電池組、

4、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動變阻器中選用_(填“b”或“c”)，電阻箱中選用_(填“d”或“e”)電壓表內(nèi)阻RV的測量值R測和真實值R真相比，R測_R真(填“”或“小解析(1)歐姆表的中值電阻即為其內(nèi)阻值由歐姆擋中央刻度值為“15”可知歐姆表內(nèi)阻為1.5103 ，根據(jù)電阻分壓原理可知，電壓表的示數(shù)URV3103 V1.0 V.(2)明確半偏法測電阻的實驗原理由半偏法測電阻和滑動變阻器的分壓接法可知，滑動變阻器的阻值應(yīng)遠(yuǎn)小于電表內(nèi)阻，故滑動變阻器選c.電阻箱的最大阻值應(yīng)與電壓表內(nèi)阻相近或大于電壓表內(nèi)阻，故電阻箱選d.接入電阻箱后，電路總電阻阻值變大，干路電流變小，變阻箱R0和電壓表

5、分擔(dān)的電壓變大，則UR0URV，故R測R真RV越大，R測越接近真實值，故越小3使用多用電表測量電阻時，多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個直流電源(一般為電池)、一個電阻和一表頭相串聯(lián)，兩個表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端現(xiàn)需要測量多用電表內(nèi)電池的電動勢，給定的器材有：待測多用電表，量程為60 mA的電流表，電阻箱，導(dǎo)線若干實驗時，將多用電表調(diào)至1 擋，調(diào)好零點；電阻箱置于適當(dāng)數(shù)值完成下列填空：(1)儀器連線如圖4所示(a和b是多用電表的兩個表筆)若兩電表均正常工作，則表筆a為_(填“紅”或“黑”)色圖4(2)若適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱后，圖4中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖5(a)、(b)、(c)所示

6、，則多用電表的讀數(shù)為_ .電流表的讀數(shù)為_ mA，電阻箱的讀數(shù)為_ .圖5(3)計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為_ V(保留3位有效數(shù)字)答案(1)黑(2)14.053.04.6(3)1.54解析(1)多用電表在使用時必須使電流從紅表筆(正接線柱)流進(jìn)，黑表筆(負(fù)接線柱)流出，串聯(lián)的電流表也必須使電流從正接線柱流進(jìn)，負(fù)接線柱流出，所以可以判斷電流是從a表筆流出的，a為黑表筆(3)當(dāng)表頭短接時電路電流最大，為表頭的滿偏電流Ig，將Rg取為rrgR為多用電表的內(nèi)阻，當(dāng)待測電阻等于Rg時，這時表頭半偏，表針指在歐姆表盤的中值上，所以Rg又稱為中值電阻當(dāng)選擇1 擋測量時中值電阻直接在歐姆表盤上讀數(shù)為1

7、5 ，在(2)中多用電表外的電阻為多用電表的讀數(shù)14.0 ，干路電流是53.0 mA，則電源電動勢是EI(R內(nèi)R外)0.053(1514) V1.537 V1.54 V.4(1)實驗室新進(jìn)了一批低電阻的電磁螺線管，課外活動小組的同學(xué)設(shè)計了一個實驗來測算螺線管使用的金屬絲長度(金屬絲材料已知)他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器、螺旋測微器、導(dǎo)線和學(xué)生電源等(1)使用多用電表粗測金屬絲的電阻，操作過程分以下三個步驟：a機械調(diào)零后，將紅、黑表筆分別插入多用電表的“”、“”插孔，選擇“1”的歐姆擋；b_(填寫b步驟的操作)；c把紅、黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接，多用電表的示數(shù)如

8、圖6所示，測得金屬絲電阻為_ ；圖6(2)利用電路更準(zhǔn)確測量金屬絲Rx的電阻，為了減少實驗誤差，應(yīng)選用圖7中_(選填“甲”或“乙”)電路；圖7圖8(3)如圖8所示，使用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為_ mm.由以上測得的實驗數(shù)據(jù)及查表得到的金屬絲電阻率值，可測算出金屬絲的長度答案(1)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指0 4(2)乙(3)0.260 mm解析(1)使用多用電表測電阻時，選擋后要先進(jìn)行歐姆調(diào)零，具體操作是：紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指0 ；歐姆表讀數(shù)等于表盤示數(shù)乘以倍率：41 4 .(2)由多用電表知被測電阻阻值約為4 ，被測電阻為小電阻，用電流表外接法由題意

9、要求在實驗中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，故滑動變阻器采用分壓式接法，故電路圖應(yīng)選乙(3)螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為0 mm，可動刻度讀數(shù)為26.00.01 mm0.260 mm，故最終讀數(shù)為：0 mm0.260 mm0.260 mm.圖95電動自行車是一種環(huán)保、便利的交通工具，越來越受大眾的青睞，為了測定電動車電池組的電動勢和內(nèi)電阻，某同學(xué)設(shè)計了如圖9所示的實驗電路，所用實驗器材有：A電池組(電動勢約為12 V，內(nèi)阻未知)B電流表(量程為300 mA，內(nèi)阻忽略不計)C電阻箱R(0999.9 )D定值電阻R0(阻值為10 )E導(dǎo)線和開關(guān)(1)當(dāng)閉合開關(guān)后，無論怎樣調(diào)節(jié)電阻箱，電流表都沒有示數(shù)，反復(fù)檢查

10、確認(rèn)電路連接完好，該同學(xué)利用多用電表，又進(jìn)行了如下操作：斷開電源開關(guān)S.將多用電表選擇開關(guān)置于“1 ”擋，調(diào)零后，將紅、黑表筆分別接在R0兩端，讀數(shù)為10 .圖10將多用電表選擇開關(guān)置于“10 ”擋，調(diào)零后，將紅、黑表筆分別接電阻箱兩接線柱，指針位置如圖10所示，則所測電阻箱的阻值為_ .用多用電表分別對電源和開關(guān)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)電源、開關(guān)均完好由以上操作可知，發(fā)生故障的元件是_(2)在更換規(guī)格相同的元件后重新連接好電路(3)改變電阻箱R的阻值，分別測出電路中相應(yīng)的電流I.為了保證實驗順利進(jìn)行且使測量結(jié)果更準(zhǔn)確些，電阻箱R的取值范圍應(yīng)為_A100 300 B40 100 C15 40 圖11(4

11、)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，繪出的R圖象如圖11所示若直線的斜率為k，在坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電池組的電動勢E_，內(nèi)阻r_(用k、b和R0表示)答案(1)70電流表(3)B(4)R0解析(1)歐姆表表盤讀數(shù)為70 ；故障檢測時，除電流表其余部分均沒有問題，故問題只能出在電流表處(3)為減小電流表的讀數(shù)誤差，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)該盡量大于三分之一，即電流范圍為：100 mAI300 mA，根據(jù)歐姆定律，總電阻120 R總40 ，扣除定值電阻10 ，即電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻加上電阻箱電阻應(yīng)該大于或等于30 ，而小于或等于110 ，由于電流表內(nèi)阻不計，故應(yīng)該選B.(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有EI(rR0R

12、)，則R，解得E，rR0.6用下列器材組裝成一個電路，既能測量出電池組的電動勢E和內(nèi)阻r，又能同時描繪小燈泡的伏安特性曲線A電壓表V1(量程6 V、內(nèi)阻很大)B電壓表V2(量程4 V、內(nèi)阻很大)C電流表A(量程3 A、內(nèi)阻很小)D滑動變阻器R(最大阻值10 、額定電流4 A)E小燈泡(2 A、5 W)F電池組(電動勢E、內(nèi)阻r)G開關(guān)一只，導(dǎo)線若干實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，多次測量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表V1的示數(shù)增大，則電壓表V2的示數(shù)減小(1)請將設(shè)計的實驗電路圖在圖12中補充完整圖12(2)每一次操作后，同時記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個坐標(biāo)點(I，U1)、(I，U2)

13、，標(biāo)到UI坐標(biāo)系中，經(jīng)過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖13所示，則電池組的電動勢E_ V、內(nèi)阻r_ .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖13(3)在UI坐標(biāo)中兩條圖線在P點相交，此時滑動變阻器連入電路的阻值應(yīng)為_ ，電池組的效率為_答案(1)見解析圖(2)4.51.0(3)055.6%解析(1)先作出測量電源內(nèi)阻和電動勢的電路圖，然后在此基礎(chǔ)上增加伏安特性曲線電路，需要注意，小燈泡額定電壓為2.5 V，且電阻較小，故電壓表V2直接與小燈泡并聯(lián)，而電壓表V1則測量路端電壓，電路如圖所示(2)根據(jù)圖象可知，傾斜的直線為計算電源電動勢和內(nèi)阻的圖線，該圖線的縱截距為電動勢大小，圖線斜率的絕對值為電源內(nèi)阻大

14、小據(jù)此可知電動勢E4.5 V，r1.0 .(3)由圖象可知，小燈泡兩端電壓為2.5 V，電源內(nèi)電壓為2 V，故滑動變阻器連入電路阻值為0 .電源的效率為100%55.6%.7(xx四川廣安三診)實際電流表有內(nèi)阻，測量電流表G1內(nèi)阻r1的電路如圖14所示圖14供選擇的儀器如下：待測電流表G1(05 mA，內(nèi)阻約300 )電流表G2(010 mA，內(nèi)阻約100 )定值電阻R1(300 )定值電阻R2(10 )滑動變阻器R3(01 000 )滑動變阻器R4(020 )干電池(1.5 V)電鍵S及導(dǎo)線若干(1)定值電阻應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_(在空格內(nèi)填寫序號)(2)對照電路圖用筆連線連接如圖15所示

15、實物圖圖15(3)補全實驗步驟：按如圖14所示電路圖連接電路，將滑動變阻器的觸頭移至最_(填“左端”或“右端”)；閉合電鍵S，移動滑動觸頭至某一位置，記錄G1和G2的讀數(shù)I1和I2；多次移動滑動觸頭，記錄G1和G2的讀數(shù)I1和I2；以I2為縱坐標(biāo)，I1為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖16所示圖16(4)根據(jù)I2I1圖線的斜率k及定值電阻，寫出待測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式_答案(1)(2)見解析圖(3)左端(4)r1(k1)R1解析(1)因電流表G1的內(nèi)阻約為300 ，故定值電阻選擇R1；為調(diào)節(jié)方便滑動變阻器選擇R4.(2)根據(jù)電路圖連接實物如圖所示：(3)為保護(hù)測量電路，閉合開關(guān)時，測量電路應(yīng)處于短路狀

16、態(tài)，故滑片移至最左端(4)由電路圖知I2I1，可得圖象的斜率k1，解得r1(k1)R1.【解題方法技巧】電學(xué)實驗的處理技巧電學(xué)實驗中測定金屬的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測電源的電動勢和內(nèi)阻、多用電表的使用等在高考中出現(xiàn)的頻率較高.電學(xué)實驗側(cè)重于考查電路設(shè)計、實物圖連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析.近年來，高考對實驗的考查向拓展實驗、創(chuàng)新實驗的方向發(fā)展，但不論實驗題目怎么變化，其原理和方法都離不開課本上實驗的原理、方法.,電學(xué)實驗的基本原理是閉合電路歐姆定律，電學(xué)實驗本質(zhì)上都是測電阻，因此在復(fù)習(xí)中掌握測電阻的方法非常重要，比如要掌握用伏安法測電阻為主體的方法，還要掌握測定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻、磁敏電阻、電流表內(nèi)阻、電壓表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻等的方法；通過復(fù)習(xí)提升實驗?zāi)芰Γ热缫炀氄莆找云鞑牡倪x擇、儀器的量程選擇為主體的選擇方法，還要掌握電壓表、電流表、電源、定值電阻、滑動變阻器、單刀與雙刀開關(guān)等器材的選擇方法與思路；對復(fù)習(xí)中的設(shè)計性能力的培養(yǎng)，要掌握以電路的設(shè)計方案的選取為主體的設(shè)計思想，還要掌握電流表的內(nèi)接與外接法、滑動變阻器的分壓式與限流式接法、非理想電表的非常規(guī)接法等常規(guī)的設(shè)計思想.