1原型实验.docx

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1原型实验

第三部分　电学实验题四年高考分析及专练

13年

Ⅰ卷

Ⅱ卷

题号、分值

23（8分）

23（7分）

考查角度

多用电表的原理及使用方法

电流表、电压表的改装，多用电表的使用

情景图

14年

Ⅰ卷

Ⅱ卷

题号、分值

23（9分）

22（6分）

考查角度

利用电流表、电阻箱测量电源的电动势和内阻

串并联电路的特点

情景图

15年

Ⅰ卷

Ⅱ卷

题号、分值

23（9分）

23（9分）

考查角度

毫安表的改装和校准，电阻的选择与故障检测

半偏法测电压表内阻，实验电路的设计和误差分析

情景图

16年

甲卷

乙卷

丙卷

题号、分值

23（9分）

23（10分）

22（5分）

考查角度

测量电压表的内阻以及满偏电流的求解

设计组装由热敏电阻控制的报警系统，滑动变阻器的使用

与安培力有关的电学实验

情景图

[命题特点]　以教材5个电学实验为题意情景，考查原型实验或考查电学创新实验，侧重考查实验器材的选择、电路的设计、实物连接、基本仪器仪表的读数、实验数据的处理、实验结论、误差分析等几个方面.电学实验每年必考，难度中等或偏大.

1.实验室中有一块量程较小的电流表G，其内阻约为100Ω，满偏电流为100μA，将它改装成量程为1mA、5mA的双量程电流表.现有器材如下：

A.滑动变阻器R1，最大阻值50Ω；

B.滑动变阻器R2，最大阻值50kΩ；

C.电阻箱R′，最大阻值9999Ω；

D.电池E1，电动势3.0V；

E.电池E2，电动势4.5V；（所有电池内阻均不计）

F.单刀单掷开关S1和S2，单刀双掷开关S3，及导线若干.

图1

（1）采用如图1甲所示电路测量电流表G的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为________，选用的电池为________（均填写器材前的字母序号）；采用此种方法电流表G内阻的测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值.

（2）如果在步骤

（1）中测得电流表G的内阻为90Ω，将电流表G改装成双量程电流表，设计电路如图乙所示，则在此电路中，R1＝________Ω，R2＝________Ω.

答案　

（1）B　E　小于　

（2）2　8

2.某同学用以下器材接成如图2甲所示的电路，并将原微安表盘改成如图乙所示的欧姆表盘，成功地改装了一个简易的“R×1k”的欧姆表，使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10～20kΩ范围内的电阻时精确度令人满意，表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一半处.所供器材如下：

图2

A.满偏电流Ig＝100μA的微安表一个

B.电动势E＝1.5V，电阻可忽略不计的电池

C.阻值调至14kΩ的电阻箱R

D.红、黑测试表笔和导线若干

（1）根据题中信息可知原微安表的内阻Rg＝________Ω.

（2）在图甲电路的基础上，不换微安表和电池，图乙的刻度也不改变，仅增加1个电阻，就能改装成“R×1”的欧姆表.要增加的电阻应接在________之间（填a、b、c），电阻阻值为________.（保留两位有效数字）

（3）画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图.

答案　

（1）1k　

（2）a、c　15Ω　（3）见解析图

解析　

（1）根据“使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10～20kΩ范围内的电阻时精确度令人满意”说明在测阻值在10～20kΩ的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中间附近，由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻，即表内总电阻约为R总＝15kΩ.当表笔短接时，电流满偏，根据欧姆定律有：

Ig＝

，代入E、R、Ig的值可得Rg＝1kΩ.

（2）要把原表改装成“R×1”的欧姆表，就要减少表的内阻，依题意，显然只有在ac之间并联一个小电阻R′，才能使表内总电阻等于中值电阻R并＝15Ω.根据R并＝

，代入R以及Rg的数值可计算得R′≈15Ω.

（3）画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图如图所示.

3.在“测定金属的电阻率”的实验中，待测电阻丝的阻值约为100Ω.

图3

（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径d的值如图3甲所示，则d＝________mm.

（2）为测量电阻丝的阻值，实验室备有下列器材：

A.电流表（量程30mA，内阻r＝100Ω）

B.电压表（量程6V，内阻约2kΩ）

C.滑动变阻器R（0～10Ω）

D.电源E（电动势为5V，内阻可忽略）

E.开关S，导线若干

实验要求：

能测得多组实验数据，有尽可能高的测量精度.

①滑动变阻器应选用________接法（填“限流”或“分压”）；

②图乙为实验中的实物电路，请用笔画线代替导线，补充完成实物电路的连接.

答案　

（1）3.700（3.699～3.701均算对）　

（2）①分压　②如图所示

4.为了测量一待测电阻Rx的阻值，准备了以下器材：

A.多用电表

B.电流表G1（0～100mA，内阻约5Ω）

C.电流表G2（0～50mA，内阻r2＝10Ω）

D.定值电阻R0（20Ω）

E.滑动变阻器R1（0～5Ω）

F.滑动变阻器R2（0～100Ω）

G.直流电源（3.0V，内阻不计）

H.开关一个及导线若干

图4

（1）用多用电表欧姆表“×1”挡粗测电阻时，其阻值如图4甲中指针所示，则Rx的阻值大约是________Ω；

（2）滑动变阻器应选________（填仪器前的序号）；

（3）若是用G2表测Rx两端电压，请在图乙对应的虚线框中完成实验电路设计；（要求：

滑动变阻器便于调节，电表读数不得低于量程的

）

（4）补全实验步骤：

a.按图乙所示电路图连接电路，将变阻器滑动触头移至最________端（选填“左”或“右”）；

b.闭合开关S，移动变阻器滑动触头至某一位置，记录G1、G2表的读数I1、I2；

c.多次移动变阻器滑动触头，记录相应的G1、G2表的读数I1、I2；

d.以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线如图丙所示，则待测电阻Rx的阻值为________Ω（保留两位有效数字）.

答案　

（1）9或9.0　

（2）E　（3）如图所示　（4）左　10

5.一只小灯泡，额定功率为0.75W，额定电压值已模糊不清.A小组的同学想测定其额定电压值，于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为3Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝

＝1.5V.B小组同学认为A小组测量方法有误，他们利用下面可供选择的器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压，并根据测量数据来绘制灯泡的U－I图线，进而找到灯泡的额定电压.

A.电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）

B.电流表A1（量程1500mA，内阻约0.02Ω）

C.电流表A2（量程500mA，内阻约0.6Ω）

D.滑动变阻器R1（0～10Ω）

E.滑动变阻器R2（0～100Ω）

F.电源E（电动势4.0V，内阻不计）

G.开关S和导线若干

H.待测灯泡L（额定功率0.75W，额定电压未知）

（1）在实验过程中，B小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，在下面所给的虚线框中画出实验的电路原理图.上述器材中，电流表选________（选填“A1”或“A2”）；滑动变阻器选________（选填“R1”或“R2”）.

（2）当电压达到1.23V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70V时，灯泡功率已超过额定功率，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面表格中.

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.20

0.60

1.00

1.40

1.80

2.20

2.70

I/mA

80

155

195

227

255

279

310

请你根据表中实验数据在图5中作出灯泡的U－I图线.

图5

（3）由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；显然这一结果大于1.5V，究其原因是________________________________.

答案　

（1）见解析图　A2　R1

（2）见解析图

（3）2.5（2.4～2.6均可）　灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻（或灯泡电阻随温度升高而变大）

解析　

（1）题目表格中电流最大310mA，考虑测量的精确度，故电流表选择A2；

要描绘小灯泡的U－I图象，电压要从零开始连续调节，故滑动变阻器用分压式接法，选择小量程的变阻器方便操作，故变阻器选择R1；电路如图所示.

（2）小灯泡的U－I图象如图所示：

（3）小灯泡的额定功率为0.75W；当电压为2.5V时，电流为0.3A，此时电功率为：

P＝UI＝2.5×0.3W＝0.75W，恰好等于额定功率，故额定电压为2.5V；显然这一结果大于1.5V，究其原因是灯泡电阻随着温度的升高而变大.

6.某科技兴趣小组用下列方法测量手机锂电池的电动势和内阻.

图6

（1）首先用多用电表的直流电压10V挡粗略地测量了锂电池的电动势，由图6甲可得锂电池的电动势约为________V.

（2）接着采用图乙所示电路测量锂电池的内阻，则测得的内阻将比真实值________（“偏大”或“偏小”），原因是________________________________.

（3）测得的数据如图丙，则该电池的内阻为________Ω.（结果保留2位有效数字）

答案　

（1）3.8

（2）偏小　电压表有分流作用，电流表测得的电流大于流过电阻的实际电流

（3）1.6（1.5～1.7均可）

7.用伏安法测定电源的电动势和内阻.提供的实验器材有：

A.待测电源（电动势约18V，内阻约2Ω）

B.电压表（内阻约几十kΩ，量程为6V）

C.电流表（内阻约为0.3Ω，量程为3A）

D.滑动变阻器（0～50Ω，3A）

E.电阻箱（最大阻值999999Ω）

F.开关

G.导线若干

（1）为完成实验，该同学将量程为6V的电压表扩大量程，需测定电压表的内阻，该同学设计了图7所示的甲、乙两个电路，经过思考，该同学选择了甲电路，该同学放弃乙电路的理由是：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

图7

（2）该同学按照图甲连接好电路，进行了如下几步操作：

①将滑动变阻器触头滑到最左端，把电阻箱的阻值调到零；

②闭合开关，缓慢调节滑动变阻器的触头，使电压表指针指到6.0V；

③保持滑动变阻器触头不动，调节电阻箱的阻值，当电压表的示数为2.0V时，电阻箱的阻值如图8所示，示数为________Ω；

④保持电阻箱的阻值不变，使电阻箱和电压表串联，改装成新的电压表，改装后电压表的量程为________V.

图8

（3）将此电压表（表盘未换）与电流表连成如图9甲所示的电路，测电源的电动势和内阻，调节滑动变阻器的触头，读出电压表和电流表示数，作出的U－I图象如图乙所示，则电源的电动势为________V，内阻为________Ω.（结果保留三位有效数字）

图9

答案　

（1）电路中的电流太小，电流表无法准确测量

（2）50452　18

（3）17.4　1.60