2020浙江高考物理二轮讲义：专题六第二讲　电学实验与创新 Word版含解析

1、第二讲电学实验与创新知识内容考试要求备考指津1.测绘小灯泡的伏安特性曲线近几年高考物理电学实验的考查不断推陈出新，但仍然是基于两个基本的实验原理，即r和eu外u内从考查的形式上看，主要表现在以下三方面：一是命题由知识立意向能力立意转变，从机械记忆向分析理解与迁移应用转变；二是在试题情景设置上多与生产、生活实际相结合，更注重综合应用能力的考查.2.探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系3.练习使用多用电表4.测定电池的电动势和内阻多用电表的使用和读数 【重难提炼】1电流的流向：电流从电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出，即“红进、黑出”2“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零

2、点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮3欧姆表刻度不均匀的原因：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rgr0r，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(2019·绍兴高三适应性)在“练习使用多用电表”实验中(1)某同学欲测一节干电池的电压，下述操作正确的是_(填字母)a欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数b机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔

3、接触正极)、读数c选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数d选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数(2)该同学欲测量如图甲所示插座的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的_位置(选填a、b、c、q字母)(3)经过正确操作后，电表指针如图丙所示，则插座的电压为_v.解析(1)使用多用电表测电压时，应该先机械调零，然后选择适当的挡位，表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)，待示数稳定后读数即可，故b正确，acd错误(2)甲所示插座的电压为220 v交流电源，所以应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的h位置(3)根据电表指针可知，插座的电压为

4、u200 v.答案(1)b(2)h(3)200多用电表测电阻的步骤和注意事项(1)使用步骤选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 就应该选“×10”的倍率，使指针的偏转角度在满偏到满偏之间为测量值误差较小；进行欧姆调零；将红黑表笔接被测电阻两端进行测量；将指针示数乘以倍率，得测量值；测量结束后，将选择开关扳到“off”或交流电压最高挡(2)注意事项改换倍率必须重新进行欧姆调零；通过选择合适倍率，指针指在刻度盘中间附近，误差较小；测量电阻时，手不可接触表笔的金属杆部分；测量电阻时被测元件要与电源断开 【突破训练】1某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为

5、电表的电路图已知选用的电流表内阻rg5 、满偏电流ig25 ma，当选择开关接3时为量程100 v的电压表该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，c为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为_；选择开关接3时其读数为_(保留三位有效数字)(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节r1的阻值使电表指针满偏将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指c处，此时电阻箱的示数如图丙，则c处刻度应为_.计算得到多用电表内电池的电动势

6、为_v(保留两位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为_.(保留两位有效数字)解析：(1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是25 ma的电流表，其分度值为0.5 ma，示数为17.3 ma.选择开关接3时测电压，多用电表为量程100 v的电压表，其分度值为2 v，其示数为69.0 v.(2)由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为0×1 000 1×100 5×10 0×1 150 .指针指在c处时，电流表示数为12.5 ma12.5×103 a，c处电阻为中值电阻，则电表内阻为150

7、，电源电动势ei·2r12.5×103×2×150 v3.8 v.(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值为17.3 ma，而表内电池的电动势为e3.8 v，表内总电阻为150 ，所以待测电阻的阻值r 150 70 .答案：(1)17.3 ma(17.217.5 ma均正确)69.0 v(68.869.2 v均正确)(2)1503.8(3)70以测电阻为核心的电学实验 【重难提炼】1电流表内接法与外接法的判断方法(1)比值判断法：若，rx为大电阻，内接法误差小，应选用内接法；若，rx为小电阻，外接法误差小，应

8、选用外接法(2)试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较及的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定2滑动变阻器限流接法与分压接法的选取原则(1)限流式接法选取原则一般在滑动变阻器总电阻r0与用电器电阻rx相差不大时，若既不要求较大范围内调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法(2)分压式接法选取原则滑动变阻器的总电阻r0远小于用电器电阻rx或电路中串联的其他电阻的阻值，即rxr0；要求用电器rx的电流或电压从零开始连续变化；采用限流式接法时，电路中的最小电流大于用电器rx的额定电流，或给定的仪表量程偏小三条中满足一条，采用分压接法现要用伏安法描绘一只小灯泡的i

9、u图线，已知小灯泡的额定电压为2.5 v，小灯泡正常工作时的功率小于0.7 w有下列器材供选用：a电压表(03 v，内阻3 k；015 v，内阻10 k)b电流表(00.6 a，内阻0.5 ；03 a，内阻0.1 )c滑动变阻器(10 ，2 a)d滑动变阻器(100 ，1.0 a)e蓄电池(电动势6 v，内阻不计)(1)用如图甲所示的电路进行测量，滑动变阻器应选用_(用字母序号表示)开关s闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于_端(填“a”“b”或“ab正中间”)(2)按图甲所示电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图(3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示由图线可求得此灯

10、泡在正常工作时的电阻为_.解析(1)因描绘小灯泡的 iu图线采用滑动变阻器分压式连接，滑动变阻器应选用小电阻值的，故应选用变阻器c；开关闭合前，为了保护电表和小灯泡，应使测量电路部分的电压为零，即将滑片置于a端(2)实物连接如图所示因为灯泡的额定电压为2.5 v，由图甲知，电压表量程应选03 v，由i知流经灯泡的电流约为i a0.3 a，所以电流表的量程应选00.6 a.(3)由iu关系图象可以读出，当小灯泡的电压为2.5 v时，其电流i0.25 a，由r可得，小灯泡正常发光时的电阻r10 .答案(1)ca(2)见解析图(3)10在连实物图时的注意事项(1)各导线都应接在接线柱上(2)不应在导

11、线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器(3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错(4)开关要控制整个电路 【突破训练】2在“描绘标有9 v5 w小灯泡伏安特性曲线”的实验中，要求测量从0 v到9.0 v的电压下通过小灯泡的电流，实验室提供了下列器材a电流表a1(量程100 ma，内阻1 )b电流表a2(量程0.6 a，内阻0.3 )c电压表v1(量程3.0 v，内阻3 k)d电压表v2(量程15.0 v，内阻10 k)e滑动变阻器r1(最大阻值为50 )f滑动变阻器r2(最大阻值为500 )g电源e(电动势15 v，内阻忽略)h电键、导线若干(1)为了提高测量准确度和有效性，应选择的器

12、材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表_；电压表_；滑动变阻器_(2)在下图给出的测量电路中，最合理的是_解析：(1)因为灯泡的额定电压为9 v，故电压表应选v2；额定电流约为0.56 a，故电流表应选a2，滑动变阻器采用分压式接法，应该选择最大阻值较小的，有利于数据的测量，故选r1.(2)要求测量从0 v到9.0 v的电压下通过小灯泡的电流，所以应采用分压式接法由于灯泡电阻更接近电流表内阻，所以采用电流表外接法故选b.答案：(1)bde(2)b以测电动势和内阻为核心的电学实验 【重难提炼】测电源电动势和内阻的三种常用方法方法原理图数据处理用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两

13、组u、i值，根据euir，通过计算或利用图象法处理数据用电流表、电阻箱测量测出两组i、r值，根据ei(rr)通过计算或利用图象法处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组u、r值，根据eur，通过计算或利用图象法处理数据用如图所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源(电动势约3 v，内阻约2 )，保护电阻r1(阻值10 )和r2(阻值5 )，滑动变阻器r，电流表a，电压表v，开关s，导线若干实验主要步骤：将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数u和相应电流表的示数i；以u为纵坐标，i为横坐标，作ui图线(u、i都用国际单位)；求出ui图

14、线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a. 回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_a电压表(03 v，内阻约15 k)b电压表(03 v，内阻约3 k)c电流表(0200 ma，内阻约2 )d电流表(030 ma，内阻约2 )(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_a两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱b两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱c一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱d一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、r1和r2表示待测电源的电动势e

15、和内阻r的表达式e_，r_，代入数值可得e和r的测量值解析(1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即ueir，i是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选a；由于电路中的最大电流约为i a0.176 a176 ma，应选c.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，c项正确(3)图象斜率绝对值krr2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a，因此电源的内阻rkr2，电源的电动势

16、eka.答案(1)ac(2)c(3)akkr2两种数据处理方法：联立方程求解法和图象处理法，对伏安法利用电源的ui图象求电动势和内阻；对伏阻法和安阻法需对闭合电路欧姆定律方程eu和ei(rr)适当变形作线性处理，并利用直线方程的截距和斜率求电动势或内阻等物理量 【突破训练】3.(2017·浙江选考11月)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时，为防止电流过大而损坏器材，电路中加了一个保护电阻r0，根据如图1所示电路图进行实验时(1)电流表量程应选择_(填“0.6 a”或“3 a”)，保护电阻应选用_(填“a”或“b”)； a定值电阻(阻值10.0 ，额定功率10 w) b定值

17、电阻(阻值2.0 ，额定功率5 w)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2所示，则此时电压为_v.(3)根据实验测得的5组数据所画出的ui图线如图3所示，则干电池的电动势e_v，内阻r_(小数点后保留两位)解析：(1)通过后面的ui图象可知，电流表选择0.6 a 即可而在极端短路情况下，电路中的保护电阻应该为r可知，保护电阻应该为2.5 ，因此选择b比较合理(2)根据读数方法可知电压表读数1.20 v.(3)本图中，保护电阻可以看做电源内阻一部分，所以通过图象可知e1.45 v，rr0 2.5 ，所以内阻r0.50 .答案：(1)0.6 ab(2)1.20(3)1.450.50电学创新实验的

18、分析 【重难提炼】对于电学实验的创新，应注意的两个问题(1)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等(2)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自测电流或自测电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表为了测量某电池的电动势e(约为3 v)和内阻r，选用的器材如下：a电流表g1(量程为2 ma，内电阻为100 )b电流表g2

19、(量程为1 ma，内电阻为200 )c电阻箱r1(099.99 )d电阻箱r2(09 999 )e滑动变阻器r3(01 000 ，允许最大电流1 a)f待测电池g开关一个、导线若干(1)某同学利用上述器材，采用图甲的电路测量该电池的电动势和内阻，请按照图甲将图乙所示的实物图连线(2)图甲中利用电阻箱r1，将电流表g1改装成了量程为0.5 a的电流表，利用电阻箱r2将电流表g2改装成了量程为3 v的电压表，则电阻箱r1的阻值调到_.(3)以g2示数i2为纵坐标，g1示数i1为横坐标，作出i2i1 图象如图丙所示，结合图象可得出电源的电动势为_v，电源的内阻为_(结果均保留两位有效数字)审题突破解

20、析(1)如图所示(2)根据欧姆定律和串并联规律应有：ii1g，解得r10.4 .(3)纵坐标截距0.9 ma，对应着电源电动势e×3 v2.7 v；横坐标截距0.4 ma，对应着流过电源的电流为0.4 ma ma0.6 ma0.101 a；电源内阻为r 8.9 .答案(1)见解析图(2)0.4(3)2.78.9【突破训练】4现有一个电压表有刻度但无刻度值，提供以下可选用的器材及导线若干，要求尽可能精确地测量该电压表的满偏电压ug.a待测电压表v1，满偏电压约为3 v，内电阻rv13 000 ，刻度均匀、总格数为n；b电流表a：量程0.6 a、内阻ra约为0.1 ；c电压表v2：量程1

21、5 v、内阻rv2约为15 k；d标准电阻r110 ；e标准电阻r210 k；f滑动变阻器r：最大阻值200 ；g学生电源e，电动势15 v，内阻不计；h开关一个(1)虚线框中已画出部分实验电路图，请你完成剩余的部分电路图，并标上题目中所给仪器的字母代号(2)测出多组数据，其中一组数据中待测电压表v1的指针偏转了n个格，可计算出满偏电压ug为_(用字母表示)，式中除题目已给的物理量外，其他字母符号表示的物理量的物理意义是_解析：(1)因待测电压表的满偏电压较小，故应串联一个定值电阻分压，又知rv13 000 ，故串联的定值电阻应选r2，而电压值需用电压表v2测出，故要和v2并联，设计成如答案(

22、1)中的电路图(2)v2的示数为v1和r2两端的总电压，按照串联分压关系，则有v1两端的电压为 u(u为电压表v2的读数)，除以格数n即可得到每偏转1个格的电压值，再乘以总格数n即可得满偏电压答案：(1)如图所示(2)u为电压表v2的读数课后作业(二十四)(建议用时：45分钟)1(1)某同学用螺旋测微器测量一段粗细均匀的金属丝的直径，如图所示，直径d为_mm.(2)该同学用多用电表测量其电阻阻值约为5 ，现用伏安法进一步精确测量其电阻，备有以下器材：直流电源e：电动势约4.5 v，内阻很小；直流电流表a1：量程03 a，内阻约0.025 ；直流电流表a2：量程00.6 a，内阻约0.125 ；

23、直流电压表v：量程03 v，内阻约3 k；滑动变阻器r1：最大阻值为50 ；开关、导线若干在可选择的器材中应选用的电流表是_(选填“a1”或“a2”)仅从实验原理上看实验电路电阻的测量值_真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)如图所示实物连接图，还有两根导线没有连接，请补充完整解析：(1)读数为4 mm48.7×0.01 mm4.487 mm.(2)流过电流表的最大电流为imax a0.6 a，故电流表选a2.因为被测电阻较小，电流表应外接，由于电压表的分流，电阻的测量值小于真实值电路可采用限流式，电流表外接答案：(1)4.487(±0.002)(2)a2小于如图所示2为

24、测定一节干电池(电动势约1.5 v，内阻约1.0 )的电动势和内阻，实验室备有电流计g(满偏电流为3 ma，内阻为25 )、定值电阻r00.126 、开关和若干导线及以下器材：a量程03 v，内阻约1 000 的电压表b量程015 v，内阻约1 500 的电压表c总阻值为10 、额定电流为2 a的滑动变阻器d总阻值为100 、额定电流为1 a的滑动变阻器(1)因电流计量程太小，需将r0与电流计_以扩大量程(2)电压表应选择_；滑动变阻器应选择_(填代号)(3)请在虚线框内完成实验电路图(4)根据所画出的电路图，分析引起该实验系统误差的主要原因是_.解析：本题中给出了电压表，虽没有电流表，但给了

25、电流计，且内阻已知，同时还给出了定值电阻，因此需考虑将电流计改装成电流表，即将电流计与定值电阻并联，然后用伏安法测量电源电动势和内阻，根据实验可画出电路图；根据电源电动势的大约值，可选择使用量程为3 v的电压表；又因为电源内阻很小，若滑动变阻器的总阻值远大于电源内阻，则在减小滑动变阻器阻值时，开始电压表示数几乎不变，最后电压表和电流表会突然变化，造成读数误差很大，故应选用总阻值为10 的滑动变阻器；本实验中由于电压表的分流作用，使得改装后的电流表测得的电流偏小(读数只是通过滑动变阻器的电流)，造成测得的电动势和内阻均偏小答案：(1)并联(2)ac(3)如图所示 (4)由于电压表的分流作用造成改

26、装后电流表读数总是比电池实际输出电流小3.某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 v的电压表v的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱r(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器r1(最大阻值50 )，滑动变阻器r2(最大阻值5 k)，直流电源e(电动势3 v)，开关1个，导线若干实验步骤如下：按电路原理图(a)连接线路；将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关s；调节滑动变阻器，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 v，记下电阻箱的阻值回答下列问题：(1)实验中选择滑动变阻器_(填“r1

27、”或“r2”)(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位)(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号)a100 ab250 ac500 a d1 ma解析：(1)为了使电阻箱调节时，滑动变阻器分得的电压变化很小，分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好，因此应选用r1.(2)见答案图(3)如果认为滑动变阻器分得的电压不变，则调节电阻箱后，电压表两端的电压为2.00 v，电阻箱两端的电压为0.5 v，根据串联电路的分

28、压原理，求得电压表的内阻rv4×630.0 2 520 .(4)如果此电压表由一个表头与一个电阻串联组成，可知此表头的满偏电流为ig1 ma，d项正确答案：(1)r1(2)连线如图所示(3)2 520(4)d4太阳能是一种清洁、“绿色”能源在我国上海举办的世博会上，大量利用了太阳能电池太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的iu特性图线所用的器材包括：太阳能电池，电源e，电流表a，电压表v，滑动变阻器r，开关s及导线若干(1)为了达到上述目的，实验电路

29、应选用图甲中的_(填“a”或“b”)图(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的iu图象由图可知，当电压小于2.00 v时，太阳能电池的电阻_(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 v时，太阳能电池的电阻约为_.(3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为_v，若把它与阻值为1 k的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是_%.(结果保留三位有效数字)解析：(1)用a图电路可以在电池板上得到从零开始的电压，故应选a图(2)由题图乙可知，当电压小于2.00 v时，通过太阳能电池的

30、电流为零，故太阳能电池的电阻很大；当电压为2.80 v时，电流为2.8 ma，则可知太阳能电池的电阻为r1.0×103 .(3)由ui图线可知，电池板作为电源时的电动势为2.80 v；若把它与阻值为1 k的电阻连接构成一个闭合电路，则在图丙中画出此电阻的ui图线，其与电池板的ui图线交于一点，读出交点坐标：u1.8 v，i1.8 ma，则该电池板的效率是×100%×100%64.3%. 答案：(1)a(2)很大1.0×103(3)2.8064.3(64.164.5之间均算对)5某实验小组利用如下实验器材测量干电池的电动势和内阻a待测干电池两节，每节电池电动势约为1.5 v，内阻约几欧姆b直流电压表v1、v2