高考物理 黄金易错点专题汇编 专题13 电学实验(1).doc

2014年高考物理 黄金易错点专题汇编 专题13 电学实验1、使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端.现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60 ma的电流表,电阻箱,导线若干.实验时,将多用电表调至1 挡,调好零点;电阻箱置于适当数值.完成下列填空:(1)仪器连线如图147所示(a和b是多用电表的两个表笔)若两电表均正常工作，则表笔a为_(填“红”或“黑”)色； (2)若适当调节电阻箱后,图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图148(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为_,电流表的读数为_ma,电阻箱的读数为_; (3)将图147中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为_ma;(保留3位有效数字) (4)计算得到多用电表内电池的电动势为_v. (保留3位有效数字) 2、 (1)甲同学要把一个量程为200 a的直流电流计g,改装成量度范围是04 v的直流电压表. 她按图1417所示电路用半偏法测定电流计g的内电阻rg,其中电阻r0约为1 k. 为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源e应选用_,电阻器r1应选用_,电阻器r2应选用_(选填器材前的字母) a.电源(电动势1.5 v) b.电源(电动势6 v) c.电阻箱(0999.9 ) d.滑动变阻器(0500 ) e.电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(05.1 k) f.电位器(051 k) 该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将r2的阻值调至最大.后续的实验操作步骤依次是:_,_,_,_,最后记录r1的阻值并整理好器材.(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母) a.闭合s1 b.闭合s2 c.调节r2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度 d.调节r2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半 e.调节r1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半 f.调节r1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度 如果所得的r1的阻值为300.0 ,则图1417中被测电流计g的内阻rg的测量值为_,该测量值_实际值(选项“略大于”、“略小于”或“等于”). 给电流计g_联(选填“串”或“并”)一个阻值为_k的电阻,就可以将该电流计g改装为量程为4 v的电压表. (2)乙同学要将另一个电流计g改装成直流电压表,但他仅借到一块标准电压表v0、一个电池组e、一个滑动变阻器r和几个待用的阻值准确的定值电阻. 该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表g直接与一个定值电阻r相连接,组成一个电压表;然后用标准电压表v0校准.请你画完图1418方框中的校准电路图. 实验中,当定值电阻r选用17.0 k时,调整滑动变阻器r的阻值,电压表v0的示数是4.0 v时,表g的指针恰好指到满量程的五分之二;当r选用7.0 k时,调整r的阻值,电压表v0的示数是2.0 v时,表g的指针又指到满量程的五分之二. 由此可以判定,表g的内阻rg是_k,满偏电流ig是_ma.若要将表g改装成量程是15 v的电压表,应配备一个_k的电阻. 3、为测量一电源的电动势及内阻 (1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 v的电压表 a量程为1 v、内阻大约为1 k的电压表v1 b量程为2 v、内阻大约为2 k的电压表v2 c量程为3 v、内阻为3 k的电压表v3 选择电压表_串联_k的电阻可以改装成量程为9 v的电压表 (2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号v1、v2 或v3与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图 (3)根据以上实验原理电路图进行实验,读出电压表示数为1.50 v时,电阻箱的阻值为15.0 ;电压表示数为2.00 v时,电阻箱的阻值为40.0 ，则电源的电动势e_v、内阻r_. 4、用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻rt,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的.某同学将rt和两个适当的固定电阻r1、r2连成图1420虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻rl的阻值随rt所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围.为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下rl的阻值,测量电路如图1420所示,图中的电压表内阻很大.rl的测量结果如下表所示图1420温度t () 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 rl阻值() 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7 回答下列问题： (1)根据图1420所示的电路，在图1421所示的实物图上连线 (2)为了检验rl与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作rlt关系图线 (3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图1423甲、乙所示.电流表的读数为_,电压表的读数为_.此时等效电阻rl的阻值为_;热敏电阻所处环境的温度约为_. 5、现要测量某小量程电流表的内阻，其内阻在5 8 之间，可选用的器材如下： a待测电流表a(量程10 ma)； b电压表v1(量程0.3 v，内阻约500 )； c电压表v2(量程3 v，内阻约3 k)； d滑动变阻器r1(最大电阻10 )； e滑动变阻器r2(最大电阻500 )； f定值电阻r3(阻值10 )； g电源e(电动势3 v); h开关s及导线若干 要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节 (1)器材应选用_(填器材序号字母)； (2)在虚线框内画出实验电路图并标明符号； (3)电流表a内阻的表达式为ra_，式中各符号的物理意义为_ 6、为测量一电源的电动势及内阻， (1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 v的电压表 a量程为1 v、内阻大约为1 k的电压表v1 b量程为2 v、内阻大约为2 k的电压表v2 c量程为3 v、内阻为3 k的电压表v3 选择电压表_串联_k的电阻可以改装成量程为9 v的电压表 7、某实验小组探究一种热敏元件的电阻随温度变化的特性现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定并且可读出其大小)、电压表、待测元件、保温容器、温度计、开关和导线等 (1)若用上述器材测量该元件的阻值随温度变化的特性，请你用笔连线画出实物连接图 (2)实验的主要步骤： 正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值； 在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，记录_和_，断开开关； 重复第步操作若干次，测得多组数据 (3)实验小组测得该元件在不同温度下的阻值并据此绘得rt关系图线如图6142所示，请根据图线写出该元件的rt关系式：r_. (4)由以上方法测得的电阻值比它的真实值偏_ (5)如果实验室提供的恒定电流源的输出电流为65 ma，但没有合适的电压表，测量热敏元件上的电压应选用的器材为_(填序号) a电压表v1：量程3 v、内阻3 k，定值电阻r16 k b电压表v2：量程5 v、内阻5 k，定值电阻r210 k c电压表v3：量程10 v、内阻10 k，定值电阻r31 k 8、某同学利用如图6143所示的实验电路来测量电阻的阻值(1)将电阻箱接入a、b之间，闭合开关适当调节滑动变阻器r后保持其阻值不变改变电阻箱的阻值r，得到一组电压表的示数u与r的数据如下表： 请根据实验数据在图6144中作出ur关系图象 (2)用待测电阻rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00 v利用(1)中测绘的ur图象可得rx_. (3)使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大若仍用本实验装置和(1)中测绘的ur图象测定某一电阻，则测定结果将_(选填“偏大”或“偏小”)现将一已知阻值为10 的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的ur图象实现对待测电阻的准确测定？ 9、使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60 ma的电流表，电阻箱，导线若干实验时，将多用电表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值完成下列填空： (1)仪器连线如图6145所示(a和b是多用电表的两个表笔)若两电表均正常工作，则表笔a为_(选填“红”或“黑”)色 (2)若适当调节电阻箱后，图6145中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图6146甲、乙、丙所示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为_ma，电阻箱的读数为_. (3)将图6145中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_ma.(保留3位有效数字) (4)计算得到多用电表内电池的电动势为_v.(保留3位有效数字) 10、图示电路可用来测量电阻的阻值。其中e为电源，r为已知电阻，rx为待测电阻，可视为理想电压表，s0为单刀单掷开关，s1、s2为单刀双掷开关。 （1）当s0闭合时，若s1、s2均向左闭合，电压表读数为u1；若s1、s2均向右闭合，电压表读数为u2.。由此可求出rx= 。（2）若电源电动势e=1.5v，内阻可忽略，电压表量程为1v，r=100.。此电路可测量的rx的最大值为 。易错起源1、多用电表的使用 例1、在练习使用多用表的实验中 （1）某同学连接的电路如图所示 若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过_的电流； 若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是_的电阻； 若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是_两端的电压。 (2)(单选)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，若 () a双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大 b测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量 c选择“10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 d欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大 多用电表的使用注意事项 (1)在使用多用电表时，应将欧姆调零旋钮与调整定位螺丝区分开。 (2)读数时，视线要垂直于刻度表面，还要明确刻度盘上每一大格表示多少，每一小格表示多少，还应注意读到的有效数字的位数。 (3)使用多用电表测电压和电流时，应尽量使指针超过满量程的一半；测电阻时，应尽量使指针指向表盘刻度中央，指针偏转角度太大或太小，都应换挡后调零重测。 (4)测量电压和电流时，特别是在测大电流、高电压时，不能在电路接通的情况下转动转换旋钮，以免在触点之间产生电弧烧坏触点，或造成短路损坏电表。 (5)测电阻时，应使待测电阻与其他电路断开，不能用多用电表直接测电源的内阻。 (6)多用电表不使用时，选择开关应置于交流电压的最高挡或off挡，长期不用时应将表内电池取出。 易错起源2、 实验器材的选取 例2 某同学用如图所示电路，测绘标有“3.8 v,0.3 a”的小灯泡的灯丝电阻r随电压u变化的图象。 (1)除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择： 电流表a1(量程100 ma，内阻约2 )； 电流表a2(量程0.6 a，内阻约0.3 )； 电压表v1(量程5 v，内阻约5 k)； 电压表v2(量程15 v，内阻约15 k)； 滑动变阻器r1(阻值范围010 )； 滑动变阻器r2(阻值范围02 k)； 电源e1(电动势为1.5 v，内阻为0.2 ) 电源e2(电动势为4 v，内阻约为0.04 k) 为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表_，滑动变阻器_，电源_。(填器材的符号) (2)根据实验数据，计算并描绘出ru的图象如图所示。由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_ ；当所加电压为3.00 v时，灯丝电阻为_ ，灯泡实际消耗的电功率为_ w。 (3)根据ru图象，可确定小灯泡消耗电功率p与外加电压u的关系。符合该关系的示意图是下列图中的_。 器材选取问题的策略 1.器材选取三原则 (1)安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，各类用电器实际通过的电流不能超过其允许通过的最大电流等。 (2)精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。 (3)方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作是否调节方便的问题。 2.器材选取三具体要求 (1)根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转(一般取满偏的1/32/3左右)，以减少测量和读数的误差。 (2)根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值。对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。 (3)应根据实验的基本要求来选择仪器。对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能做出恰当的选择。 器材选取的一般步骤 (1)找出惟一且必须的器材； (2)画出电路图(暂不把电表接入)； (3)估算最大值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值)或估算最小值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最大值)； (4)考虑能否使电压表、电流表都达到满偏的1/3以上。 易错起源3、测定电源电动势和内阻 例3 某研究性学习小组利用如图左图所示电路测量电池的电动势e和内电阻r。由于该电池的内电阻r较小，因此在测量电路中接入了一阻值为2.00 的定值电阻r0。 (1)请根据实验原理图，用笔画线表示导线，将图中的实物连接成能够完成实验的电路。 (2)实验时，闭合开关k，调整电阻箱r的阻值，读出电压表相应的示数，得到了如下数据(r和u分别表示电阻箱读数和电压表读数)。 r/ 40.00 20.00 12.00 8.00 6.00 5.00 u/v 1.89 1.78 1.66 1.57 1.43 1.35 为了比较准确地得出实验结果，该小组的同学准备用图象来处理实验数据，图象的纵坐标表示电压表读数u，则图象的横坐标表示的物理量应该是_。计算出与各组数据对应的该物理量数值(结果精确到0.01)填在表格中，并在如图所示的坐标系中作图。(3)根据作出的图象求得e_ v，r_ 。 图线如图乙所示。 r/40.0020.0012.008.006.005.00u/v1.891.781.661.571.431.35/a0.0470.0890.140.200.240.27【答案】(1)图见解析测电源电动势和内阻的三种方法 (1)用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量，如图1227所示，测出两组u、i值，根据euir，通过计算或利用图象就能求出电源的电动势和内阻。 (2)用电流表、电阻箱测量，如图1228所示，测出两组i、r值，根据ei(rr)通过计算或利用图象就能求出电源的电动势和内阻。(3)用电压表、电阻箱测量，如图1229所示，测出两组u、r值，根据eur，通过计算或利用图象，就能求出电源的电动势和内阻。数据处理 本实验在利用图象处理数据时，要明确： (1)图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流i增大时，路端电压u将随之减小，u与i成线性关系，ueir。 (2)电阻的伏安特性曲线中，u与i成正比，前提是r保持一定，而这里的ui图线中，e、r不变，外电阻r改变，正是r的变化，才有i和u的变化。 (3)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电源电动势e，横轴截距点(路端电压u0)意味着短路情况，它的数值等于短路电流。(4)图线斜率的绝对值表示电源内阻，由于r一般很小，故得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。易错起源4、创新实验设计 例4 某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势e和内阻r，并探究电极间距对e和r的影响。实验器材如图所示。(1)测量e和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压u和流过电源的电流i，依据公式_，利用测量数据作出ui图象，得出e和r。 (2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路。 (3)实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的ui图象如图中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知： 在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 曲线(c)对应的电源电动势e_v，内阻r_。当外电路总电阻为2 500 时，该电源的输出功率p_mw。(均保留三位有效数字) (1)解决设计型实验问题的关键是确定实验原理，然后确定应当测量哪些物理量，如何安排实验步骤，如何处理数据等。电学设计型实验常用的方法有转换法、替代法、控制变量法等。 转换法：将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的量值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)，如在测量金属电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但通过测金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率。 替代法：用一个标准的已知量替代被测量， 通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。 控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时， 要使其中的一个或几个物理量不变， 分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验。 (2)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。 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“自报电流或自报电压”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。 1如图129所示为一简易多用表的内部电路原理图，其中g为灵敏电流计，s为单刀多掷电键(功能键)，表内两个恒压直流电源的电动势不相等，且e1 e2.由图可知，欲测电压时，应将功能键置于_或_位置；欲测电阻时，应将功能键置于_或_位置在测电流的两个位置中，将功能键置于位置_时电流的量程较大；在测电阻的两个位置中，将功能键置于位置_时所选的倍率较大(填写功能键序号)2在“用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内阻”实验中，某同学连接的实物图如图1210甲所示但当开关闭合时发现电压表有示数而电流表没有示数，实验前仪器都检查过是好的(1)请你分析一下，可能发生断路故障的导线是_(写出所有可能断的导线的编号)； (2)有位同学在实验时对电路作了改进，其方法是：在电路中加接了一个定值电阻，如图乙所示那么，你认为他加接此电阻的作用是_3实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联测量实际电流表g1内阻r1的电路如图1211所示供选择的仪器如下：待测电流表g1(05 ma，内阻约300 )；电流表g2(010 ma，内阻约100 )；定值电阻r1(300 )；定值电阻r2(10 )；滑动变阻器r3(01000 )；滑动变阻器r4(020 )；干电池(1.5 v)；开关s及导线若干(1)定值电阻应选_，滑动变阻器应选_(在空格内填写序号)(2)用连线连接如图1212所示的实物图 (3)测量多组电流计g1、g2的读数i1、i2，以i2为纵坐标，i1为横坐标，作出相应图线，如图1213所示根据i2i1图线的斜率及定值电阻(选定)，写出待测电流表内阻的表达式_4影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小图1214甲是由某金属材料制成的电阻r随温度t的变化图象，若用该电阻与电池(电动势e1.5 v，内阻不计)、电流表(量程为5 ma、内阻rg100 )、电阻箱r串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的“金属电阻温度计”(1)电流刻度较大处对应的温度刻度_(填“较大”或“较小”)；(2)若电阻箱阻值r50 ，在丙图中标出空格处对应的温度数值为_5如图1215所示电路可用来测量电阻的阻值，其中e为电源，r为已知电阻，rx为待测电阻，v可视为理想电压表，s0为单刀单掷开关，s1、s2为单刀双掷开关 (1)当s0闭合时，若s1、s2均向左闭合，电压表读数为u1；若s1、s2均向右闭合，电压表读数为u2.由此可求出rx_；(2)若电源电动势e1.5 v，内阻可忽略；电压表量程为1 v，r100 .此电路可测量的rx的最大值为_. 6.某待测电阻rx的阻值在130 150 之间，实验室有如下器材：a电流表a