高考物理考点名师讲义专题11电学实验一含答案.docx

高考物理考点名师讲义专题11电学实验一含答案.docx

《高考物理考点名师讲义专题11电学实验一含答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理考点名师讲义专题11电学实验一含答案.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考物理考点名师讲义专题11电学实验一含答案

高考定位

电学实验是高考实验考查的重点，考查的实验有探究导体电阻与其影响因素的定量关系、测绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电池的电动势和内阻、练习使用多用电表等．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．

考题1　电表读数和多用电表的使用

例1　在练习使用多用电表时：

（1）下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是（　　）

A．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果

B．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大

C．测量电路中的电阻时，应该把该电阻与电路断开

D．欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但仍能调零，其测量结果与原来相比不变

（2）用多用电表探测二极管的极性，用欧姆挡测量，黑表笔接a端，红表笔接b端时，指针向右偏转角较大，然后黑、红表笔反接指针偏转角较小，说明________（填“a”或“b”）端是二极管正极．

（3）某同学想通过多用电表A中的欧姆档，直接去测量相同规格的多用电表B中量程为2.5V的电压档的内阻，如图1甲连线，选择倍率为×1k欧姆挡，测量前应对多用电表A进行______________，按正确的操作步骤测量，两表指针位置相同，如图乙所示，从A表读出B表内阻约为________________kΩ，从B表读出电压约为________V.

图1

计算出多用电表A的电源电动势约为________V（已知表盘正中电阻刻度值为15，计算结果保留两位有效数字）．

解析　

（2）当用多用电表的红表笔接触二极管a端、黑表笔接触二极管b端时，b端电势高、a端电势低，此时发现多用电表的指针偏转量非常小，说明此时电阻很大，说明此时二极管反向偏压，则a端是二极管的正极．

（3）选挡后要先进行欧姆调零，欧姆表读数＝表盘读数×倍率＝13×1kΩ＝13kΩ；电压表读数为1.32V；欧姆表内电阻等于中值电阻，为r＝15kΩ；根据闭合电路欧姆定律，有：

E＝Ir＋U≈2.8V.

答案　

（1）AC　

（2）a　（3）欧姆调零　13　1.32　2.8

1．（2014·重庆·6

（1））某照明电路出现故障，其电路如图2所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好．

维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．

图2

①断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图3所示，读数为________V，说明________正常（选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”）．

图3

②红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图3相同，可判断发生故障的器件是________．（选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”）

答案　①11.5（11.2～11.8的值均可）　蓄电池　②小灯

解析　①因用直流50V挡检测，故满偏时电压为50V，刻度均匀，在图示位置时，读数为11.5（11.2～11.8之间均可）V，说明蓄电池正常．

②红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯．

1．欧姆表的原理

（1）欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．

（2）测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0（即欧姆调零），使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．

2．欧姆表使用六注意

（1）选挡接着调零；

（2）换挡重新调零；（3）待测电阻与电路、电源要断开；（4）尽量使指针指在表盘中间位置附近；（5）读数之后要乘以倍率得阻值；（6）用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡．

考题2　测量电阻的实验

图4

例2　（2014·四川·8

（2））图4是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻（10Ω），R1是电阻箱（0～99.9Ω），R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源（电动势10V，内阻很小）．

在保证安全和满足需求的情况下，使测量范围尽可能大．实验具体步骤如下：

（ⅰ）连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；

（ⅱ）闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I1＝0.15A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；

（ⅲ）重复步骤（ⅱ），再测量6组R1和I2的值；

（ⅳ）将实验测得的7组数据在如图5所示坐标纸上描点．

图5

根据实验回答以下问题：

①现有四只供选用的电流表

A．电流表（0～3mA，内阻为2.0Ω）

B．电流表（0～3mA，内阻未知）

C．电流表（0～0.3A，内阻为5.0Ω）

D．电流表（0～0.3A，内阻未知）

A1应选用________，A2应选用________．

②测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1＝0.15A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值________（选填“不变”、“变大”或“变小”）．

③在坐标纸上画出R1与I2的关系图．

④根据以上实验得出Rx＝________Ω.

答案　①D　C　②变大　③关系图线如图所示　④31

解析　①该实验测Rx电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即（Rx＋r2）I2＝（R0＋R1＋r1）I1，其中r1、r2分别为A1、A2两表的内阻．又因为Rx的阻值约几十欧，与R0＋R1在同一数量级，A1示数为I1＝0.15A，表示电流表A1只能从C、D中选择，A2电流值的数量级与A1相同．由测量原理可知：

（Rx＋r2）I2＝（R0＋R1＋r1）I1，因Rx未知，故r2阻值应已知，故A1选D，A2选C.

②因A1示数I1＝0.15A不变，R1变小，（R0＋R1＋r1）I1变小，滑动变阻器所分电压变大，R应变大．

③该图线为一条直线，离线较远的一组数据为错误数据，应舍去，其他点应对称分布在直线两侧．

④由实验原理得：

（R0＋R1＋r1）I1＝（Rx＋r2）I2

其中R0＝10Ω，r2＝5.0Ω，I1＝0.15A，从图线上选择两组R1、I2代入不同数值可解得Rx约为31Ω.

2．（2014·新课标Ⅱ·22）在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图6（a）或（b）所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________（填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值．

图6

答案　Rx1　大于　小于

解析　根据题意知>，电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值．题图（a）的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1>Rx真；题图（b）的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2

3．（2014·浙江·22）小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值．

（1）图7是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出．

图7

（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图8所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________（填“○”或“×”）表示的．

图8

（3）请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.

答案　

（1）见解析图　

（2）×　（3）见解析图　用“×”表示的数据连线时，1.2（1.1～1.3均可），用“○”表示的数据连线时，1.6（1.5～1.7均可）

解析　

（1）连线如图所示．

（2）U－I图像如图所示．

U－I图像的斜率反映了电阻的大小，而用电流表内接法时测得的电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用“×”表示的．

（3）在U－I图像上，选用外接法所得的“×”连线，则R＝＝1.2Ω，选用内接法所得的“○”连线，则R＝＝1.6Ω.

1．电路结构：

实验电路至少包括三个部分：

（1）测量电路；

（2）控制电路（滑动变阻器、开关）；（3）电源．

2．电路设计：

（1）电表选择注意三方面：

①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装．

（2）测量电路设计：

若>，则应把电流表内接；若<，则应把电流表外接．

（3）控制电路：

以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法．另外滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：

①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据．若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小．

考题3　测绘小灯泡（或者其他元件）的伏安特性曲线

例3　在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：

A．直流电源3V（内阻可不计）

B．直流电流表0～600mA（内阻约0.5Ω）

C．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）

D．滑动变阻器（10Ω，1A）

E．滑动变阻器（1kΩ，300mA）

F．开关、导线若干

（1）本实验中滑动变阻器选用________．（填“D”或“E”）

（2）某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图9所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零．闭合开关后发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可确定断路的导线是________；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是________；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是________．

图9

（3）下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图10所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线.

U/V

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

I/A

0

0.17

0.30

0.39

0.45

0.49

图10

④如图11所示，将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R0串联，接在电压恒为4V的电路上，每个灯泡的实际功率为________W（结果保留两位有效数字）．

图11

解析　

（1）因描绘小灯泡的伏安特性曲线，需测量多组数据，滑动变阻器需用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器用阻值较小的，故选择D.

（2）电压表有示数，说明通过电压表的电路为通路，而小灯泡不亮，通过与电压表并联的小灯泡的电路为断路，所以导线d断开；若电压表示数为零，而电流表有示数，说明电路接通，电压表没有接入电路，所以h断开；若电压表、电流表示数不能调为零，是因为滑动变阻器是限流式接法，故是g断开．

（3）