2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第6板塊 電學(xué)實驗題教學(xué)案.doc

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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第6板塊 電學(xué)實驗題教學(xué)案 常考實驗 學(xué)法指導(dǎo) 　　高考對電學(xué)實驗的考查，主要有以下五個基本實驗：①測定金屬的電阻率；②描繪小電珠的伏安特性曲線；③測定電源的電動勢和內(nèi)阻；④練習(xí)使用多用電表；⑤傳感器的簡單使用。 　　高考除了對課本中原有的學(xué)生實驗進行考查外，還增加了對演示實驗的考查，利用學(xué)生所學(xué)過的知識，對實驗器材或?qū)嶒灧椒右灾亟M，來完成新的實驗設(shè)計。復(fù)習(xí)本講內(nèi)容時要注意以下幾點：①掌握多用電表的使用方法；②掌握兩種控制電路，即電流表的“內(nèi)、外接法”、滑動變阻器的“分壓、限流接法”；③掌握電阻測量的幾種方法；④重視創(chuàng)新設(shè)計性實驗的復(fù)習(xí)。 1．(xx屆高三大連調(diào)研)用如圖甲所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關(guān)K和兩個部件S、T。 (1)請根據(jù)下列步驟完成電阻測量： ①旋動部件________，使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻度線。 ②將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“100”位置。 ③將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件________，使指針對準(zhǔn)電阻的“0”刻度線。 (2)將調(diào)好零的多用電表按正確步驟測量一電學(xué)元件P的電阻，P的兩端分別為a、b，指針指示位置如圖乙所示。則通過P的電流方向是________(選填“a→b”或“b→a”)，為使測量比較精確，應(yīng)將選擇開關(guān)旋到________的倍率擋位上，并需要重新調(diào)零，再進行測量。 解析：(1)①首先要對表盤機械校零，所以旋動的部件是S。③歐姆表選擋后要進行歐姆調(diào)零，將“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件T，讓表盤指針指在最右端零刻度處。(2)表盤上的負(fù)極接歐姆表內(nèi)部電源的正極，所以通過P的電流方向是b到a；題圖乙中指針偏轉(zhuǎn)角度太大，為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，必須使指針指在中間刻度附近，所以要將倍率調(diào)小。 答案：(1)①S　③T　(2)b→a　10 2．某同學(xué)在測量一只小燈泡電阻的實驗中，連接了如圖甲所示的實物電路圖。閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表的示數(shù)為零。 (1)他借助多用電表檢查小燈泡。先斷開開關(guān)，把多用電表的選擇開關(guān)旋到“1”擋，再進行________調(diào)零；又將紅、黑表筆分別接觸①、②接線柱，多用電表的表盤恰好如圖乙所示，說明小燈泡正常，此時的電阻為________Ω。 (2)他將多用電表選擇開關(guān)旋于某直流電壓擋，將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱；閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)約等于電源電動勢，說明②、③接線柱間的導(dǎo)線出現(xiàn)了________(選填“斷路”或“短路”)。 (3)故障排除后，為了使電流表的示數(shù)從零開始，要在________(選填“①、④”或“③、④”)接線柱間再連接一根導(dǎo)線，并在閉合開關(guān)前把滑動變阻器的滑片置于最________(選填“左”或“右”)端。 解析：(1)根據(jù)歐姆表的使用方法可知，每次選完擋后應(yīng)重新進行歐姆調(diào)零；歐姆表的讀數(shù)為R＝6.01 Ω＝6.0 Ω。 (2)將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)約等于電源電動勢，說明②、③接線柱間的導(dǎo)線出現(xiàn)了斷路。 (3)為使電流表的示數(shù)從零開始，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，所以應(yīng)在③、④接線柱間再連接一根導(dǎo)線；閉合開關(guān)前應(yīng)將滑片置于輸出電壓最小的最左端。 答案：(1)歐姆　6(或6.0)　(2)斷路　(3)③、④　左 3．(xx西北工業(yè)大學(xué)附中質(zhì)檢)在物理課外活動中，王聰同學(xué)制作了一個簡單的多用電表，圖甲為電表的電路原理圖。已知選用的電流表內(nèi)阻Rg＝10 Ω、滿偏電流Ig＝10 mA，當(dāng)選擇開關(guān)接3時為量程250 V的電壓表。該多用電表表盤如圖乙所示，下排刻度均勻，C為上排刻度線的中間刻度，由于粗心上排刻度線對應(yīng)數(shù)值沒有標(biāo)出。 (1)若指針指在圖乙所示位置，選擇開關(guān)接1時其讀數(shù)為________；選擇開關(guān)接3時其讀數(shù)為________。 (2)為了測該多用電表歐姆擋的電阻和表內(nèi)電源的電動勢，王聰同學(xué)在實驗室找到了一個電阻箱，設(shè)計了如下實驗： ①將選擇開關(guān)接2，紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏。 ②將多用電表紅、黑表筆與電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時電阻箱如圖丙所示，則C處刻度應(yīng)為________ Ω。 ③計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為________ V。(保留2位有效數(shù)字) (3)調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連，若指針指在圖乙所示位置，則待測電阻的阻值為________ Ω。(保留2位有效數(shù)字) 解析：(1)選擇開關(guān)接1時測電流，多用電表為量程是10 mA的電流表，其分度值為0.2 mA，示數(shù)為6.9 mA；選擇開關(guān)接3時測電壓，多用電表為量程為250 V的電壓表，其分度值為5 V，其示數(shù)為173 V。 (2)②由題圖丙所示電阻箱可知，電阻箱示數(shù)為01 000 Ω＋1100 Ω＋510 Ω＋01 Ω＝150 Ω；其等于中值電阻，即C處刻度應(yīng)為150 Ω。 ③指針指在C處時，電流表示數(shù)為5 mA＝0.005 A，C處電阻為中值電阻，則電表內(nèi)阻為150 Ω，電源電動勢E＝I2R＝0.0052150 V＝1.5 V。 (3)根據(jù)第(1)問可知，調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連，電路中的電流值為6.9 mA，而表內(nèi)電池的電動勢為E＝1.5 V，表內(nèi)總電阻為150 Ω，所以待測電阻的阻值為67 Ω。 答案：(1)6.9 mA　173 V(172～174 V均可) (2)②150?、?.5　(3)67(66～69均可) 1．多用電表的讀數(shù) 電流表、電壓表的刻度是均勻的，讀數(shù)時應(yīng)注意量程；歐姆表的刻度是不均勻的，讀數(shù)時應(yīng)注意乘倍率。 2．多用電表使用的幾個注意事項 (1)電流的流向：由于使用多用電表時不管測量什么，電流都要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時，多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆。 (2)要區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”：“機械零點”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，用表盤下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整；“歐姆零點”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整。 (3)測電阻時每變換一次擋位，都要重新進行歐姆調(diào)零。 (4)選倍率：測量前應(yīng)根據(jù)估計阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷?。由于歐姆擋的刻度不均勻，使用歐姆擋測電阻時，指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差，通常只使用表盤中間的一段刻度范圍。 (5)測電阻時要將電阻與其他元件斷開。測電阻時不要用手接觸多用電表的表筆。 (6)多用電表使用完畢應(yīng)將選擇開關(guān)旋至“OFF”擋或交流電壓最高擋。 考查點(一)　電路的選擇 1．電流表內(nèi)接法與外接法的選擇 比較項目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，電壓表測量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，電流表測量值偏大 測量結(jié)果 R測＝＝RA＋Rx>Rx 電阻的測量值大于真實值 R測＝＝RxR真。 [例4]　(xx全國卷Ⅱ)某同學(xué)利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流電源E(電動勢3 V)，開關(guān)1個，導(dǎo)線若干。 實驗步驟如下： ①按電路原理圖(a)連接線路； (a) ②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S； ③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏； ④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值。 回答下列問題： (1)實驗中應(yīng)選擇滑動變阻器______(填“R1”或“R2”)。 (2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線。 (b) (3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為________ Ω(結(jié)果保留到個位)。 (4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號)。 A．100 μA B．250 μA C．500 μA D．1 mA [解析]　(1)滑動變阻器R1的阻值較小，在分壓電路中便于調(diào)節(jié)，故實驗中應(yīng)選擇滑動變阻器R1。 (2)實物圖連線如圖所示。 (3)電阻箱阻值為0時，電壓表滿偏電壓Ug＝2.5 V，電阻箱阻值R＝630.0 Ω時，電壓表的示數(shù)UV＝2.00 V，此時電阻箱兩端的電壓UR＝Ug－UV＝0.5 V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比可得＝， 故Rg＝R＝630.0 Ω＝2 520 Ω。 (4)電壓表的滿偏電流為Ig，則IgRg＝Ug， 故Ig＝＝ A≈1 mA，選項D正確。 [答案]　(1)R1　(2)見解析圖　(3)2 520　(4)D 1．最常用的電阻測量方法——伏安法(及其變式) (1)“伏安法”：有電壓表、電流表且電表量程恰當(dāng)時選擇“伏安法”。 (2)“安安法”：電壓表不能用或沒有電壓表的情形下，若知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當(dāng)作電壓表使用，即選擇“安安法”。 (3)“伏伏法”：電流表不能用或沒有電流表的情況下，若知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當(dāng)作電流表使用，即選擇“伏伏法”。 (4)“伏安加R法”：在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護電阻的方法就應(yīng)運而生，“伏安加R法”又叫做“加保護電阻法”。 注意：電表的“三用”：如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還可以作為定值電阻來用，即“一表三用”。 2．最精確的電阻測量方法——等效替代法 (1)電流等效替代 (2)電壓等效替代 3．最獨特的電阻測量方法——電橋法 在電阻的測量方法中，有一種很獨特的測量方法，那就是電橋法。其測量電路如圖所示，實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3，當(dāng)A、B兩點的電勢相等時，R1和R3兩端的電壓相等，設(shè)為U1。同時R2和Rx兩端的電壓也相等，設(shè)為U2。 根據(jù)歐姆定律有：＝，＝。由以上兩式解得：R1Rx＝R2R3。這就是電橋平衡的條件，由該平衡條件可求出被測電阻Rx的阻值。 [典例]　(xx北京市朝陽區(qū)高三期末)在“測定電源的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，備有下列器材： A．待測的干電池一節(jié) B．電流表A1(量程0～3 mA，內(nèi)阻Rg1＝10 Ω) C．電流表A2(量程0～0.6 A，內(nèi)阻Rg2＝0.1 Ω) D．滑動變阻器R1(0～20 Ω，1.0 A) E．電阻箱R0(0～9 999.9 Ω) F．開關(guān)和若干導(dǎo)線 (1)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中沒有電壓表，他想利用其中的一個電流表和電阻箱改裝成一塊電壓表，其量程為0～3 V，并設(shè)計了圖甲所示的a、b兩個參考實驗電路(虛線框內(nèi)為改裝電壓表的電路)，其中合理的是______(選填“a”或“b”)電路；此時R0的阻值應(yīng)取________ Ω。 (2)圖乙為該同學(xué)根據(jù)合理電路所繪出的I1I2圖像(I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù))。根據(jù)該圖線可得被測電池的電動勢E＝_____ V，內(nèi)阻r＝_____ Ω。 [解析]　(1)首先需要剩余一個電流表測量電流，又因為電路中的電流不會小于3 mA，所以要用A2來測量電流，因此需要將A1進行改裝，故選b電路；其次根據(jù)電表的改裝原理可知，U＝I(Rg＋R0)，即3＝0.003(10＋R0)，解得R0＝990 Ω。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，I11 000＝E－I2r，將圖像延長，根據(jù)縱截距知該電源的電動勢為1.48 V，根據(jù)斜率可得內(nèi)阻為0.84 Ω。 [答案]　(1)b　990　(2)1.48(1.46～1.49之間均正確)　0.84(0.82～0.87之間均正確) 測量電源電動勢和內(nèi)阻的三個常用方案 方案 伏安法 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋Ir E＝U＋r E＝IR＋Ir 電路圖 關(guān)系式 U＝E－Ir ＝＋ ＝＋ 圖像 縱軸截距：E 斜率大?。簉 縱軸截距： 斜率： 縱軸截距： 斜率： 誤差分析 E測r真 E測r真 1．(xx烏魯木齊一診)用兩個定值電阻和電壓表可以測量電源的電動勢(約3 V)和內(nèi)阻。提供的主要器材有：電阻R1(2.0 Ω)、R2(9.0 Ω)、電源、電壓表、開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、導(dǎo)線若干，實驗電路如圖甲所示。 (1)根據(jù)電路圖，將未連接完整的實物圖連接完整。 (2)閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2分別接到R1、R2兩電阻，電壓表的讀數(shù)分別為2.0 V、2.7 V，則測得電動勢為_____ V，內(nèi)阻為________ Ω。由于電壓表的內(nèi)阻影響，測得的內(nèi)阻________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。 解析：(1)根據(jù)電路圖連接實物圖如圖所示： (2)在閉合電路中，電源電動勢：E＝U＋Ir＝U＋r，帶入實驗數(shù)據(jù)解得：E＝3 V，r＝1 Ω；由題中電路圖知，由于電壓表的分流作用，流過電源的電流大于，內(nèi)阻的測量值小于真實值。 答案：(1)圖見解析　(2)3.0　1.0　小于 2．用如圖甲所示的電路圖來測量多用電表的電池的電動勢，其中電阻箱的最大阻值為999.9 Ω，電流表的量程為0～50 mA、內(nèi)阻為20 Ω。進行的操作如下，請回答相關(guān)問題： (1)將多用電表的旋鈕調(diào)節(jié)到“1”擋位，然后將兩表筆________，再進行歐姆調(diào)零； (2)將多用電表接入電路，其中接線柱2應(yīng)與多用電表的________(填“紅”或“黑”)表筆相連接，接線柱1再與另一表筆相連接； (3)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電流表的讀數(shù)超過滿偏電流的，其中某次調(diào)節(jié)后，電阻箱和電流表的示數(shù)如圖乙、丙 所示，則電阻箱的示數(shù)為R＝________，電流表的示數(shù)為I＝________； (4)通過多次操作將記錄的多組數(shù)據(jù)在如圖丁所示的坐標(biāo)系中描繪出來，其函數(shù)圖線如圖丁所示，由圖線可知電動勢E＝________。 解析：(1)使用多用電表選歐姆擋后需要將紅、黑表筆短接，進行歐姆調(diào)零。 (2)多用電表的電流從黑表筆流出，從紅表筆流入。 (3)電阻箱的讀數(shù)為35.0 Ω，電流表的精確度為1 mA，需要估讀到0.1 mA，電流表示數(shù)為20.0 mA。 (4)設(shè)歐姆表的內(nèi)阻為R0，電流表的內(nèi)阻為RA，由閉合電路歐姆定律得E＝I(R0＋RA＋R)，整理得＝＋，－R圖像的斜率等于，由題圖丁可知圖像在縱軸上的截距＝25 A－1，由題中電阻箱和電流表的讀數(shù)可得＝＋。代入數(shù)據(jù)解得電動勢E＝1.4 V。 答案：(1)短接　(2)黑　(3)35.0 Ω　20.0 mA (4)1.4 V 1．(xx屆高三寶雞六校聯(lián)考)一多用電表的電阻擋有三個倍率，分別是1、10、100。用10擋測量某電阻時，操作步驟正確，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，為了較準(zhǔn)確地進行測量，應(yīng)換到__________擋。如果換擋后立即用表筆連接待測電阻進行讀數(shù)，那么缺少的步驟是________，若補上該步驟后測量，表盤的示數(shù)如圖所示，則該電阻的阻值是________Ω。 解析：剛開始?xì)W姆表指針偏轉(zhuǎn)角度較小，說明選用倍率偏小，應(yīng)換用大倍率。每次換擋之后歐姆表都需重新歐姆調(diào)零。 答案：100　重新歐姆調(diào)零　2 200 2．某同學(xué)現(xiàn)利用圖甲所示的電路來測量一電阻Rx的阻值。 (1)完成下列實驗步驟中的填空： ①閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動變阻器R′，使電流表指針指向一個適當(dāng)?shù)奈恢?。記下此時________________和電阻箱的阻值R1，此時電阻箱的讀數(shù)如圖乙所示； ②閉合開關(guān)S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，然后____________________，使____________________，記下此時電阻箱的讀數(shù)R2，此時電阻箱的讀數(shù)如圖丙所示。 (2)在步驟①中電阻箱的讀數(shù)為R1＝________Ω；在步驟②中電阻箱的讀數(shù)為R2＝________Ω。 (3)電阻Rx的阻值為Rx＝________Ω。 解析：(2)由題圖乙和題圖丙可知R1＝60 Ω，R2＝80 Ω。 (3)由于R1加上Rx在電路中所起的作用與R2相同(電流表指針指示同一位置)，則有R1＋Rx＝R2，故有Rx＝R2－R1＝80 Ω－60 Ω＝20 Ω。 答案：(1)①電流表的示數(shù)I?、谡{(diào)節(jié)電阻箱R的電阻　電流表的讀數(shù)仍然為I　(2)60　80　(3)20 3．某同學(xué)通過實驗測量一種合金的電阻率。 (1)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(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖甲所示的部件________(選填“A”、“B”、“C”或“D”)。從圖甲中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為________ mm。 (2)如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出。合上開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷：電路中________(選填圖中表示接線柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了________(選填“短路”或“斷路”)。 (3)在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23 V和38 mA，由此，該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7 Ω。為了更準(zhǔn)確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應(yīng)作怎樣的改進？請寫出兩條建議。 解析：(1)讀數(shù)前先旋緊B，示數(shù)為0.01 mm41.0＝0.410 mm。 (2)電壓表的示數(shù)接近電源的電動勢，電流表的示數(shù)很小，說明電壓表串聯(lián)在電路中，由此推斷：合金絲沒有接入電路中，即電路中的7、9之間出現(xiàn)了斷路。 (3)由于電流表內(nèi)阻約0.3 Ω，可將電流表改為內(nèi)接；多次測量求平均值，或者用UI圖像的斜率求出電阻，可以讓測量誤差更小。 答案：(1)B　0.410　(2)7、9　斷路　(3)電流表改為內(nèi)接；測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值。(或測量多組電流和電壓值，用圖像法求電阻值) 4．(xx宿遷模擬)小明利用如圖甲所示的電路測定舊電池組的電動勢與內(nèi)電阻。 (1)根據(jù)圖甲將圖乙中的實物連線補充完整。 (2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出UI圖像如圖丙所示，由圖丙可知：該電池組的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)小明又利用上述實驗方案測定了同規(guī)格新電池組的電動勢與內(nèi)電阻。通過實驗發(fā)現(xiàn)舊電池組與新電池組相比，電動勢幾乎沒有變化，但它們的輸出功率P隨外電阻R變化的關(guān)系圖線有較大差異，如圖丁所示?？芍獔D線________(選填“A”或“B”)對應(yīng)的是新電池組，試說出判斷的理由：_______________________________________________________________。 解析：(1)根據(jù)實驗電路圖可得實物連線如圖所示。 (2)圖像與縱坐標(biāo)的交點為電源的電動勢，由題圖可知，電動勢E＝4.3 V；內(nèi)阻r＝ Ω＝7.2 Ω。 (3)由公式P＝I2R、I＝及題圖丁知：外電阻相同時，B的輸出功率大，電流大、電池組的內(nèi)阻小，故B為新電池組。 答案：(1)見解析圖　(2)4.3　7.2　(3)B　理由見解析 5．某實驗小組的同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗時，實驗室提供了如下的實驗器材： A．小燈泡(額定電壓為4 V、額定功率為2 W)； B．電壓表(量程為5 V、內(nèi)阻為10 kΩ)； C．電壓表(量程為10 V、內(nèi)阻為20 kΩ)； D．電流表(量程為0.3 A、內(nèi)阻為1 Ω)； E．電流表(量程為0.6 A、內(nèi)阻為0.4 Ω)； F．滑動變阻器(0～5 Ω、10 A)； G．滑動變阻器(0～500 Ω、0.2 A)； H．蓄電池(電動勢為5 V，內(nèi)阻不計)； I．開關(guān)、導(dǎo)線若干。 請回答下列問題： (1)為了更精確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，該小組的同學(xué)在完成實驗時，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，實驗中電壓以及電流要求從零開始調(diào)節(jié)，則滑動變阻器應(yīng)選________。(填器材前面的字母代號) (2)選擇好合適的實驗器材后，請設(shè)計符合實驗要求的電路圖，并用筆畫線代替導(dǎo)線將如圖所示實物圖連接完整。 (3)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑動觸頭應(yīng)置于最________端。(填“左”或“右”) 解析：(1)因燈泡的額定電壓為4 V，為保證安全，選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4 V，電壓表量程太大則會使測量誤差較大，故選用量程為5 V的電壓表；由P額＝U額I額得，燈泡的額定電流I額＝＝0.5 A，故應(yīng)選擇量程為0.6 A的電流表；實驗中電壓從零開始變化，故滑動變阻器采用分壓式接法，而分壓式接法中應(yīng)選總阻值較小的滑動變阻器。 (2)燈泡在額定電壓下的電阻為R＝＝8 Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，故電流表應(yīng)采用外接法，實驗電路圖和實物連接圖如圖甲、乙所示。 　 (3)閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑動觸頭置于最左端。 答案：(1)B　E　F　(2)圖見解析　(3)左 6．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6 V，電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實驗器材有： 電流表A1(量程0～30 mA)； 電流表A2(量程0～100 mA)； 電壓表V(量程0～6 V)； 滑動變阻器R1(阻值0～5 Ω)； 滑動變阻器R2(阻值0～300 Ω)； 開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干條。 某同學(xué)的實驗過程如下： Ⅰ.設(shè)計如圖甲所示的電路圖，正確連接電路。 Ⅱ.將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，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，得到如圖乙所示的圖線。 　 Ⅲ.斷開開關(guān)，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(fù)Ⅱ的步驟，得到另一條UI圖線，圖線與橫軸I的交點坐標(biāo)為(I0,0)，與縱軸U的交點坐標(biāo)為(0，U0)。 回答下列問題： (1)電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________。 (2)由圖乙的圖線，得電源內(nèi)阻r＝________Ω。 (3)用I0、U0和r表示待測電阻的關(guān)系式Rx＝________，代入數(shù)值可得Rx。 (4)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：(1)由題給UI圖線可知電流表量程應(yīng)為0～100 mA，故選A2。路端電壓大于5.5 V，而電源電動勢E＝6 V，故R外?r，則滑動變阻器選R2。 (2)由題圖得：r＝＝25 Ω。 (3)由Rx＋r＝，得Rx＝－r。 (4)電流I＝，r＋Rx一定，R從300 Ω變到某同一阻值，電流變化范圍相同。Rx接A、B間時，U＝(R＋Rx)，Rx接B、C間時，U′＝R，故兩種情況下電壓變化不同。 答案：(1)A2　R2　(2)25　(3)－r　(4)相同　不同 7．(xx全國卷Ⅲ)圖(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭○ 的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆100 Ω擋。 (1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。 (2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號)。 A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C．使用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置 (3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝__________ Ω，R4＝________ Ω。 (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為________。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) 解析：(1)A端與電池正極相連，電流從A端流出，A端與黑表筆相連。 (2)使用多用電表前，應(yīng)機械調(diào)零，即應(yīng)調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指在表盤左端電流“0”位置，與R6無關(guān)，選項A錯；使用歐姆擋時，需要紅、黑表筆短接，使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項B對；使用電流擋時，B端與“1”或“2”相連，與R6無關(guān)，C錯。 (3)B端與“1”、“2”相連時，該多用電表擋位分別為直流2.5 mA擋、直流1 mA擋，如圖甲所示，由電表的改裝原理可知，B端與“2”相連時，有I2＝IG＋，解得R1＋R2＝160 Ω；B端與“4”相連時，如圖乙所示，多用電表為直流電壓1 V擋，表頭并聯(lián)部分電阻R0＝，R4＝－R0＝880 Ω。 (4)B端與“1”相連時，電表讀數(shù)為1.47 mA；B端與“3”相連時，多用電表為歐姆100 Ω擋，讀數(shù)為11.0100 Ω＝1.10103 Ω；B端與“5”相連時，多用電表為直流電壓5 V擋，讀數(shù)為5 V＝2.95 V。 答案：(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA 1．10103 Ω　2.95 V [教師備選題] 1．在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 Ω，電壓表○的內(nèi)阻約為2 kΩ，電流表○的內(nèi)阻約為10 Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖(a)或圖(b)所示，結(jié)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(a)和圖(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則______(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)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。題圖(a)的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；題圖(b)的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2，電流表應(yīng)用外接法，即電路應(yīng)是分壓外接電路，所以應(yīng)采用甲圖。 ③根據(jù)R＝及R＝可得ρ＝。 (2)當(dāng)S2斷開時應(yīng)有U＝I(RA＋Rx)，當(dāng)S2閉合時應(yīng)有U1＝IRA＋U2，聯(lián)立以上兩式可得Rx＝。 答案：(1)①C　F?、诩住、邸?2) 第27講 在歷年高考實驗題中，第2個實驗題一般為電學(xué)實驗(偶爾也會考查力學(xué)實驗)，難度較大，且多數(shù)情況下不直接考查電學(xué)基本實驗，而是考查實驗的創(chuàng)新設(shè)計，因為設(shè)計型實驗既考查學(xué)生的基本實驗?zāi)芰?，又考查學(xué)生對物理規(guī)律的靈活應(yīng)用能力。 復(fù)習(xí)本講內(nèi)容時，要注意以下幾點： ①熟悉各種實驗器材的原理和使用方法 ②熟知基礎(chǔ)實驗，能在基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上創(chuàng)新實驗過程 ③熟悉物理規(guī)律，能根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計實驗，達(dá)到實驗?zāi)康摹　? 考查點(一)　研究燈絲泡在水中時的伏安特性曲線 [例1]　某實驗小組為了研究小燈泡的伏安特性曲線，先按照圖甲所示的電路圖連接電路，實驗過程中操作規(guī)范，測量準(zhǔn)確，得到一系列數(shù)據(jù)，如圖乙中的散點。 該實驗小組對實驗進行了改進，如圖丙所示，將小燈泡L的玻璃罩敲碎，燈絲保存完好，仍然置于燈座上，取一個大小合適的玻璃杯，將燈座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的燈絲剛好完全沒入水中，電路的其余部分均不接觸水，再將該燈座依然接入圖甲中小燈泡L處，這樣接通電路以后，燈絲不至于熱到發(fā)光，溫度可以基本控制在25 ℃。實驗過程中操作規(guī)范，測量準(zhǔn)確，得到一組數(shù)據(jù)，如圖丁中的一組散點。已知水的電阻遠(yuǎn)大于燈絲的電阻。 (1)請在圖乙上描繪小燈泡的伏安特性曲線K1；曲線K1表明，隨著電壓升高，小燈泡的電阻____________(填“越來越小”“基本不變”或“越來越大”)。 (2)請在圖丁上描繪小燈泡燈絲的伏安特性曲線K2；曲線K2表明，隨著電壓升高，水中燈絲電阻____________(填“越來越小”“基本不變”或“越來越大”)。 (3)對比兩次實驗表明，在同樣的電壓值下，曲線K1的電流值基本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于曲線K2的電流值，其原因是__________________________________________________________。 [解析]　(1)用平滑的曲線將各點相連，如圖1所示；因IU圖像中圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)，故由圖1可知，電阻越來越大。 (2)同理作出圖像如圖2所示，由圖2可知，電阻基本保持不變。 (3)由兩IU圖像可知，在同樣的電壓下，曲線K1的電流值基本都遠(yuǎn)小于曲線K2的電流值，即曲線K1的電阻值明顯大于曲線K2對應(yīng)的電阻值，原因是描繪曲線K2時燈絲保持恒溫，而描繪曲線K1時燈絲的溫度高于描繪曲線K2時燈絲的溫度，而金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。 [答案]　(1)如解析圖1所示　越來越大 (2)如解析圖2所示　基本不變　(3)描繪曲線K2時燈絲保持恒溫，而描繪曲線K1時燈絲的溫度發(fā)生變化，且一直高于描繪曲線K2時燈絲的溫度 考查點(二)　測量LED燈正常工作時的電阻 [例2]　(xx邯鄲模擬)某實驗小組要精確測定一個額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，已知該燈正常工作時電阻大約為300 Ω，電學(xué)符號與小燈泡電學(xué)符號相同。 實驗室提供的器材有： A．電流表A1(量程為15 mA，內(nèi)阻RA1約為10 Ω) B．電流表A2(量程為2 mA，內(nèi)阻RA2＝20 Ω) C．定值電阻R1＝10 Ω D．定值電阻R2＝1 980 Ω E．滑動變阻器R(0～20 Ω)一個 F．電壓表V(量程為15 V，內(nèi)阻RV約為3 kΩ) G．蓄電池E(電動勢為4 V，內(nèi)阻很小) H．開關(guān)S一個 (1)要完成實驗，除蓄電池、開關(guān)、滑動變阻器外，還需選擇的器材有________(填寫器材前的字母編號)。 (2)畫出實驗電路圖。 (3)根據(jù)實驗寫出測量LED燈正常工作時的電阻表達(dá)式Rx＝__________，說明式中題目未給出的各物理量的意義：___________________________________________________。 [解析]　(1)要精確測定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻，需測量LED燈兩端的電壓和通過LED燈的電流，由于電壓表V的量程偏大，測量誤差較大，不能用電壓表V測量LED燈兩端的電壓，可以將電流表A2與定值電阻R2串聯(lián)改裝為電壓表測量電壓；LED燈正常工作時的電流在10 mA左右，可以用電流表A1和改裝后的電壓表測量通過LED燈的電流。 (2)因為滑動變阻器阻值遠(yuǎn)小于LED燈的電阻，所以滑動變阻器采用分壓式接法。電路圖如圖所示。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律知，LED燈兩端的電壓U＝I2(R2＋RA2)，通過LED燈的電流I＝I1－I2，所以LED燈正常工作時的電阻Rx＝＝，I1、I2分別為電流表A1、A2的讀數(shù)。 [答案]　(1)ABD　(2)見解析圖 (3)　I1、I2分別為電流表A1、A2的讀數(shù) 考查點(三)　測量電源電動勢、內(nèi)阻與小燈泡伏安特性曲線的組合考查 [例3]　(xx屆高三南昌五校聯(lián)考)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 Ω，額定電流4 A) E．小燈泡(2 A,7 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甲中補充完整。 (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，U2)，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，如圖乙所示，則電池組的電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (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______Ω，電池組的效率為______。 [解析]　(1)伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻實驗中，電壓表測路端電壓，電壓表示數(shù)隨滑動變阻器接入電路阻值的增大而增大；描繪小燈泡伏安特性曲線實驗中，電流表測流過小燈泡的電流，小燈泡兩端電壓隨滑動變阻器接入電路電阻的增大而減??；由題意知，電壓表V1的示數(shù)增大，電壓表V2的示數(shù)減小，則V1測路端電壓，V2測小燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示。 (2)電池組的UI圖像是一條傾斜的直線，由圖像可知，電池組電動