高考物理大二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí) 考前增分練 實(shí)驗(yàn)題專(zhuān)練部分 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與探究

高考物理大二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí) 考前增分練 實(shí)驗(yàn)題專(zhuān)練部分 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與探究1(xx·廣東·34(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)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(dòng)變阻器的滑片，閉合電鍵S.圖1用電壓表測(cè)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_(kāi) 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(dòng)若電源電路中不接入R0，則在使用過(guò)程中，存在_的風(fēng)險(xiǎn)(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(yíng)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(guò)大，可調(diào)電源內(nèi)電路出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，無(wú)法對(duì)外輸出電壓2(xx·安徽·21)某同學(xué)為了測(cè)量一個(gè)量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(1)他先用多用表進(jìn)行了正確的測(cè)量，測(cè)量時(shí)指針位置如圖2所示，得出電壓表的內(nèi)阻為3.00×103 ，此時(shí)電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了已知多用表歐姆擋表盤(pán)中央刻度值為“15”，表內(nèi)電池電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，則電壓表的示數(shù)應(yīng)為_(kāi) 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(cè)量該電壓表的內(nèi)阻RV，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：A斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，按圖3連接好電路；B把滑動(dòng)變阻器R的滑片P滑到b端；C將電阻箱R0的阻值調(diào)到零；D閉合開(kāi)關(guān)S；E移動(dòng)滑動(dòng)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(dòng)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(shí)電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值；G斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S.實(shí)驗(yàn)中可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：a待測(cè)電壓表b滑動(dòng)變阻器：最大阻值2 000 c滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)約6 V，內(nèi)阻可忽略g開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干按照這位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，回答下列問(wèn)題：要使測(cè)量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)和待測(cè)電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動(dòng)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(cè)量值R測(cè)和真實(shí)值R真相比，R測(cè)_R真(填“>”或“<”)；若RV越大，則越_(填“大”或“小”)答案(1)1.0(2)cd>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?dú)W姆表內(nèi)阻為1.5×103 ，根據(jù)電阻分壓原理可知，電壓表的示數(shù)U·RV×3×103 V1.0 V.(2)明確半偏法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理由半偏法測(cè)電阻和滑動(dòng)變阻器的分壓接法可知，滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)遠(yuǎn)小于電表內(nèi)阻，故滑動(dòng)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和電壓表分擔(dān)的電壓變大，則UR0>URV，故R測(cè)>R真RV越大，R測(cè)越接近真實(shí)值，故越小3使用多用電表測(cè)量電阻時(shí)，多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)直流電源(一般為電池)、一個(gè)電阻和一表頭相串聯(lián)，兩個(gè)表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端現(xiàn)需要測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)，給定的器材有：待測(cè)多用電表，量程為60 mA的電流表，電阻箱，導(dǎo)線(xiàn)若干實(shí)驗(yàn)時(shí)，將多用電表調(diào)至×1 擋，調(diào)好零點(diǎn)；電阻箱置于適當(dāng)數(shù)值完成下列填空：(1)儀器連線(xiàn)如圖4所示(a和b是多用電表的兩個(gè)表筆)若兩電表均正常工作，則表筆a為_(kāi)(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，則多用電表的讀數(shù)為_(kāi) .電流表的讀數(shù)為_(kāi) mA，電阻箱的讀數(shù)為_(kāi) .圖5(3)計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi) 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(shí)必須使電流從紅表筆(正接線(xiàn)柱)流進(jìn)，黑表筆(負(fù)接線(xiàn)柱)流出，串聯(lián)的電流表也必須使電流從正接線(xiàn)柱流進(jìn)，負(fù)接線(xiàn)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(shí)電路電流最大，為表頭的滿(mǎn)偏電流Ig，將Rg取為rrgR為多用電表的內(nèi)阻，當(dāng)待測(cè)電阻等于Rg時(shí)，這時(shí)表頭半偏，表針指在歐姆表盤(pán)的中值上，所以Rg又稱(chēng)為中值電阻當(dāng)選擇×1 擋測(cè)量時(shí)中值電阻直接在歐姆表盤(pán)上讀數(shù)為15 ，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(dòng)勢(shì)是EI(R內(nèi)R外)0.053×(1514) V1.537 V1.54 V.4(1)實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)了一批低電阻的電磁螺線(xiàn)管，課外活動(dòng)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)算螺線(xiàn)管使用的金屬絲長(zhǎng)度(金屬絲材料已知)他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、螺旋測(cè)微器、導(dǎo)線(xiàn)和學(xué)生電源等(1)使用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻，操作過(guò)程分以下三個(gè)步驟：a機(jī)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(xiě)b步驟的操作)；c把紅、黑表筆分別與螺線(xiàn)管金屬絲的兩端相接，多用電表的示數(shù)如圖6所示，測(cè)得金屬絲電阻為_(kāi) ；圖6(2)利用電路更準(zhǔn)確測(cè)量金屬絲Rx的電阻，為了減少實(shí)驗(yàn)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(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑為_(kāi) mm.由以上測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及查表得到的金屬絲電阻率值，可測(cè)算出金屬絲的長(zhǎng)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(cè)電阻時(shí)，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(pán)示數(shù)乘以倍率：4×1 4 .(2)由多用電表知被測(cè)電阻阻值約為4 ，被測(cè)電阻為小電阻，用電流表外接法由題意要求在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，故電路圖應(yīng)選乙(3)螺旋測(cè)微器固定刻度讀數(shù)為0 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為26.0×0.01 mm0.260 mm，故最終讀數(shù)為：0 mm0.260 mm0.260 mm.圖95電動(dòng)自行車(chē)是一種環(huán)保、便利的交通工具，越來(lái)越受大眾的青睞，為了測(cè)定電動(dòng)車(chē)電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖9所示的實(shí)驗(yàn)電路，所用實(shí)驗(yàn)器材有：A電池組(電動(dòng)勢(shì)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(jì))C電阻箱R(0999.9 )D定值電阻R0(阻值為10 )E導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)(1)當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)后，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)電阻箱，電流表都沒(méi)有示數(shù)，反復(fù)檢查確認(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(kāi)電源開(kāi)關(guān)S.將多用電表選擇開(kāi)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(kāi)關(guān)置于“×10 ”擋，調(diào)零后，將紅、黑表筆分別接電阻箱兩接線(xiàn)柱，指針位置如圖10所示，則所測(cè)電阻箱的阻值為_(kāi) .用多用電表分別對(duì)電源和開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電源、開(kāi)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(cè)出電路中相應(yīng)的電流I.為了保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行且使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確些，電阻箱R的取值范圍應(yīng)為_(kāi)A100 300 B40 100 C15 40 圖11(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的R圖象如圖11所示若直線(xiàn)的斜率為k，在坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)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(pán)讀數(shù)為70 ；故障檢測(cè)時(shí)，除電流表其余部分均沒(méi)有問(wèn)題，故問(wèn)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(jì)，故應(yīng)該選B.(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有EI(rR0R)，則R，解得E，rR0.6用下列器材組裝成一個(gè)電路，既能測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，又能同時(shí)描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)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(dòng)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(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r)G開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線(xiàn)若干實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)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(qǐng)將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在圖12中補(bǔ)充完整圖12(2)每一次操作后，同時(shí)記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(I，U1)、(I，U2)，標(biāo)到UI坐標(biāo)系中，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，最后描繪出兩條圖線(xiàn)，如圖13所示，則電池組的電動(dòng)勢(shì)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(xiàn)在P點(diǎn)相交，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值應(yīng)為_(kāi) ，電池組的效率為_(kāi)答案(1)見(jiàn)解析圖(2)4.51.0(3)055.6%解析(1)先作出測(cè)量電源內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)的電路圖，然后在此基礎(chǔ)上增加伏安特性曲線(xiàn)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(cè)量路端電壓，電路如圖所示(2)根據(jù)圖象可知，傾斜的直線(xiàn)為計(jì)算電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的圖線(xiàn)，該圖線(xiàn)的縱截距為電動(dòng)勢(shì)大小，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值為電源內(nèi)阻大小據(jù)此可知電動(dòng)勢(shì)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(dòng)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(shí)際電流表有內(nèi)阻，測(cè)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(cè)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(dòng)變阻器R3(01 000 )滑動(dòng)變阻器R4(020 )干電池(1.5 V)電鍵S及導(dǎo)線(xiàn)若干(1)定值電阻應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(在空格內(nèi)填寫(xiě)序號(hào))(2)對(duì)照電路圖用筆連線(xiàn)連接如圖15所示實(shí)物圖圖15(3)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟：按如圖14所示電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器的觸頭移至最_(填“左端”或“右端”)；閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置，記錄G1和G2的讀數(shù)I1和I2；多次移動(dòng)滑動(dòng)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(xiàn)，如圖16所示圖16(4)根據(jù)I2I1圖線(xiàn)的斜率k及定值電阻，寫(xiě)出待測(cè)電流表內(nèi)阻的表達(dá)式_答案(1)(2)見(jiàn)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(dòng)變阻器選擇R4.(2)根據(jù)電路圖連接實(shí)物如圖所示：(3)為保護(hù)測(cè)量電路，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，測(cè)量電路應(yīng)處于短路狀態(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(shí)驗(yàn)的處理技巧電學(xué)實(shí)驗(yàn)中測(cè)定金屬的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)、測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)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(shí)驗(yàn)側(cè)重于考查電路設(shè)計(jì)、實(shí)物圖連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析.近年來(lái)，高考對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查向拓展實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的方向發(fā)展，但不論實(shí)驗(yàn)題目怎么變化，其原理和方法都離不開(kāi)課本上實(shí)驗(yàn)的原理、方法.,電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理是閉合電路歐姆定律，電學(xué)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上都是測(cè)電阻，因此在復(fù)習(xí)中掌握測(cè)電阻的方法非常重要，比如要掌握用伏安法測(cè)電阻為主體的方法，還要掌握測(cè)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(guò)復(fù)習(xí)提升實(shí)驗(yàn)?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(dòng)變阻器、單刀與雙刀開(kāi)關(guān)等器材的選擇方法與思路；對(duì)復(fù)習(xí)中的設(shè)計(jì)性能力的培養(yǎng)，要掌握以電路的設(shè)計(jì)方案的選取為主體的設(shè)計(jì)思想，還要掌握電流表的內(nèi)接與外接法、滑動(dòng)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(jì)思想.