【导与练】高考物理三轮冲刺 考点对接3年高考题 专题九 电学实验（含解析）(1).doc

专题九电学实验高考试题考点一 基本仪器的原理及使用1.(2013年新课标全国卷,23,8分)某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:多用电表;电压表:量程5 v,内阻十几千欧;滑动变阻器:最大阻值5 k;导线若干.回答下列问题:(1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡,再将红表笔和黑表笔,调零点.(2)将图(a)中多用电表的红表笔和 (选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端.(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示.多用电表和电压表的读数分别为k和v.(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k和4.00 v.从测量数据可知,电压表的内阻为k.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示.根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为v,电阻“1 k”挡内部电路的总电阻为k.解析:(1)使用多用电表欧姆挡时,首先应将两表笔短接进行欧姆调零.(2)无论多用电表测哪类物理量,电流必从红表笔流入、黑表笔流出,欧姆挡中黑表笔接内部电源正极,红表笔接负极,因此红表笔应接“1”.(3)从图(b)可以看出指针指向欧姆挡15.0位置,电阻挡为“1 k”,故读数为15.0 k;由于电压表量程为5 v,指针所指位置为3.60,故读数为3.60 v.(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时,多用电表读数即为电压表内阻,所以电压表内阻为12.0 k.(5)设多用电表内电池的电动势为e、多用电表内阻为r,由(3)、(4)问可得=,=,两式联立解得:e=9.00 v,r=15.0 k.答案:(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.02.(2012年新课标全国理综,22,5分)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示.图(a)所示读数为mm,图(b)所示读数为mm,所测金属板的厚度为mm.解析:题图(a)的读数为1.00.01 mm=0.010 mm.题图(b)的读数为6.5 mm+37.00.01 mm=6.870 mm.故金属板的厚度为:6.870 mm-0.010 mm=6.860 mm.答案:0.010 6.8706.8603.(2012年江苏卷,10,8分)如图(甲)所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测.(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图(乙)中多用电表的(选填“a”、“b”或“c”).(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b 接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况.(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值. 测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表. 两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图(乙)所示.请将记录表补充完整,并在答题卡的黑箱图中画出一种可能的电路. 两表笔接的接点多用电表的示数a,ba,c10.0 b,c15.0 解析:(1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”a,使指针指到左边的“0”刻度处.(2)为保护多用电表的内部元件,在测量黑箱中是否存在电源时,应短暂接触接点b.(3)欧姆表的读数为51 =5 ;每对接点间正反向电阻均相等,说明黑箱中没有二极管元件,根据表格中两接点间电阻的数值,可设计的电路图,如答案所示.答案:(1)a(2)短暂(3)5.0(如图所示) 或 点评： 使用多用电表的欧姆挡测电阻,应本着以下几个原则:(1)恰当选择挡位,使读数尽可能在表盘的中央附近,减小读数误差;(2)调零,且每换一次挡位应重新调零;(3)读数;(4)测量完毕后,应把旋钮调至交流电压最高挡或off挡. 4.(2011年安徽理综,21,12分)(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值,先把选择开关旋到“1 k”挡位,测量时指针偏转如图(a)所示,请你简述接下来的测量操作过程: ; ; .测量结束后,将选择开关旋到“off”挡.(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值,所用实验器材如图(b)所示.其中电压表内阻约为5 k,电流表内阻约为5 .图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接.(3)图(c)是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程.当转换开关s旋到位置3时,可用来测量;当s旋到位置时,可用来测量电流,其中s旋到位置时量程较大. 答案:(1)断开待测电阻,把选择开关旋到“100”挡位;红、黑表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0 ”;再接入待测电阻,将指针示数100,即为待测电阻阻值.(2)电路连接如图:(3)电阻1,215.(2011年北京理综,21(1),9分)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关k和两个部件s、t.请根据下列步骤完成电阻测量.旋动部件,使指针对准电流的“0”刻线. 将k旋转到电阻挡“100”的位置.将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件.使指针对准电阻的(填“0刻线”或“刻线”). 将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按的顺序进行操作,再完成读数测量. a.将k旋转到电阻挡“1 k”的位置b.将k旋转到电阻挡“10”的位置c.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接d.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准解析:考查多用电表欧姆挡的使用.使用前要进行机械调零,使指针指向左边的零刻度处,使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零,使指针指向右边的零刻度处.由于测量时,指针从无穷大电阻开始偏转,偏角过小,说明需增大倍率,使指针指向欧姆表中间刻度附近.答案:st0刻线adc考点二 电阻的测量及测定金属的电阻率1.(2013年广东理综,34(2),10分)图(甲)是测量电阻rx的原理图.学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6 a(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.根据原理图连接图(乙)的实物图.断开s2,合上s1;调节电源输出电压为3.0 v时,单位长度电阻丝的电压u=v/cm.记录此时电流表a1的示数.保持s1闭合,合上s2;滑动c点改变ac的长度l,同时调节电源输出电压,使电流表a1的示数与步骤记录的值相同,记录长度l和a2的示数i.测量6组l和i值,测量数据已在图(丙)中标出,写出rx与l、i、u的关系式rx=;根据图(丙)用作图法算出rx=.解析:实物连接如图所示:断开s2,合上s1时,电阻丝两端的电压为3.0 v,则电阻丝单位长度的电压为u=0.1 v/cm.由于电流表a1的示数不变,则ac段单位长度上的电压不变,rx两端的电压为lu,根据欧姆定律有rx=.l=i,作出图像,如图所示,由图线的斜率求得rx=6 .答案:见解析0.162.(2013年重庆理综,6(2),13分)某同学对有故障的电热毯进行探究.图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接.图2为测试电路实物图,a、b为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表.请在下面虚线框内画出与图2对应的电路图. 断开k1,用上述测试电路在1和1之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的ui曲线如图3所示.已知电热线材料的电阻率为2.810-7 m,电热线的直径为0.200 mm.可求得此电热线的电阻为 k,总长度为 m.(结果均保留两位有效数字)为了进一步检查故障,该同学闭合开关k1和k2,用表笔a和b分别对图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示.由此测试结果可判断出电路有断路,位置在之间(在“1和2”、“1和2”、“2和3”、“2和3”中选填一项).测试点3和31和11和31和22和3电表指针有无偏转电压表有有无有无电流表无有有无有解析:电路图如图所示由ui图像可得电热线的电阻为r=5.8102=0.58 k,由电阻定律得r=,所以l=,代入数据得l65 m.测试点3、3的现象表明,测试点3到3之间的待测电路部分断路,电源电路正常;测试点1、1的现象表明,电热线是通路;测试点1、3的现象表明,测试点1到3之间通路;测试点1、2的现象表明,测试点1到2之间断路;测试点2、3的现象表明,测试点2、3之间是通路.综合分析得出测试点1和2之间断路.答案:电路图见解析图0.58(0.57到0.59均可)65(64到66均可)1和2点评： 本题考查电路故障检测实验,主要考查学生实验操作能力及用所学知识解决实际问题的能力.3.(2013年安徽理综,21,6分)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为mm,合金丝的直径为mm.(2)为了精确测量合金丝的电阻rx,设计出如图(甲)所示的实验电路图,按照该电路图完成图(乙)中的实物电路连接.解析:(1)校零时的读数为0+0.70.01 mm=0.007 mm.合金丝的直径为0.645 mm-0.007 mm=0.638 mm.(在0.636 mm0.640 mm都算对).(2)实物电路连接如图所示.答案:(1)0.0070.638(2)见解析4.(2013年北京理综,21,18分)某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻rx的阻值.(1)现有电源(4 v,内阻可不计),滑动变阻器(050 ,额定电流2 a),开关和导线若干,以及下列电表.a.电流表(03 a,内阻约0.025 )b.电流表(00.6 a,内阻约0.125 )c.电压表(03 v,内阻约3 k)d.电压表(015 v,内阻约15 k)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用,电压表应选用(选填器材前的字母);实验电路应采用图(a)中的(选填“甲”或“乙”).(2)图(b)是测量rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图(b)中实物间的连线.(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片p的位置,并记录对应的电流表示数i、电压表示数u.某次电表示数如图(c)所示,可得该电阻的测量值rx=(保留两位有效数字).(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是.(选填选项前的字母)a.电流表测量值小于流经rx的电流值b.电流表测量值大于流经rx的电流值c.电压表测量值小于rx两端的电压值d.电压表测量值大于rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片p从一端滑向另一端,随滑片p移动距离x的增加,被测电阻rx两端的电压u也随之增加,下列反映ux关系的示意图中正确的是.解析:(1)为了减小误差,应使电表读数为量程的,因电源电动势为4 v,故电压表应选c,因此通过被测电阻rx的最大电流im=a=0.6 a,故电流表应选b,本题测的是一个小电阻,即,所以应采用电流表外接法,故采用图(a)中甲图.(2)电路连接如图所示.(3)由题图(c)中可读出电流表的读数为0.50 a,电压表的读数为2.6 v,故rx=5.2 .(4)图(a)中甲图引起误差的原因主要是电压表的分流作用,即电流表的测量值大于流经rx的电流值,选项b正确.图(a)中乙图引起误差的原因主要是电流表的分压作用,即电压表的测量值大于rx两端的电压值,选项d正确.(5)因闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,故将滑动变阻器滑片p从一端滑向另一端,随滑片p移动距离x的增加,电路中总阻值逐渐减小,电流逐渐增大,则被测电阻rx两端的电压u也随之增加.设滑动变阻器的总阻值为r,两端总长度为l则接入电路的阻值为r=(l-x),故被测电阻两端的电压u=,故选项a正确.答案:(1)bc甲(2)见解析(3)5.2(4)bd(5)a5.(2012年广东理综,34(1),9分)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图(a)和图(b)所示,长度为cm,直径为mm. 按图(c)连接电路后,实验操作如下:(a)将滑动变阻器r1的阻值置于最处(填“大”或“小”);将s2拨向接点1,闭合s1,调节r1,使电流表示数为i0; (b)将电阻箱r2的阻值调至最(填“大”或“小”);s2拨向接点2;保持r1不变,调节r2,使电流表示数仍为i0,此时r2阻值为1 280 ; 由此可知,圆柱体的电阻为. 解析:主尺读数为50 mm,游标尺的第一条刻度线与主尺对齐,读数为:10.1 mm=0.1 mm,则圆柱体长度为:50 mm+0.1 mm=50.1 mm=5.01 cm.螺旋测微器的固定刻度读数为5 mm,可动刻度读数为31.50.01 mm=0.315 mm(0.314 mm0.317 mm均可),则圆柱体直径为:5 mm+0.315 mm=5.315 mm.(a)为防止损坏仪器,闭合电路前,应将滑动变阻器的电阻阻值置于最大处.(b)应将电阻箱的阻值由最大值向减小的方向调节,这样做安全.由于本实验采用等效替代法,故圆柱体电阻与电阻箱阻值相等,为1 280 .答案:5.015.315大大1 2806.(2012年山东理综,21(2),7分)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:待测金属丝:rx(阻值约4 ,额定电流约0.5 a);电压表:v(量程3 v,内阻约3 k);电流表:a1(量程0.6 a,内阻约0.2 );a2(量程3 a,内阻约0.05 );电源:e1(电动势3 v,内阻不计);e2(电动势12 v,内阻不计);滑动变阻器:r(最大阻值约20 );螺旋测微器;毫米刻度尺;开关s;导线;用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为mm. 若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选、电源应选(均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图. 解析:螺旋测微器的读数:d=1.5 mm+0.01 mm27.3=1.773 mm,待测金属丝额定电流约为0.5 a,则电流表选a1,又电压表量程为3 v,则电源选e1.由20=,可知应采用电流表外接法,所以电路图为限流外接,如图所示.答案:1.773(1.7711.775均对)a1e1电路图见解析7. (2011年江苏卷,11,10分)某同学利用如图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:电阻r/5.010.015.025.035.045.0电压u/v1.001.501.802.142.322.45请根据实验数据作出ur关系图像.(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图像可得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图像测定某一电阻,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图像实现对待测电阻的准确测定? .解析:(1)如图所示(2)由(1)中ur图可知,2.00 v电压对应电阻为20 ,故为20(1921都对).(3)内阻增大时,有相同的外电阻,则电压表示数变小.仍用测绘的ur图像测电阻,结果偏小.改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.50 v,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的ur图像实现对待测电阻的准确测定.答案:(1)图见解析(2)20(1921都对)(3)偏小改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.50 v8.(2011年浙江理综,22,10分)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为s=0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率,采用如图所示的实验电路.m为金属丝c的左端点,o为金属丝a的右端点,p是金属丝上可移动的接触点.在实验过程中,电流表读数始终为i=1.25 a,电压表读数u随op间距离x的变化如下表:x/mm6007008009001 0001 2001 400u/v3.954.505.105.906.506.656.82x/mm1 6001 8002 0002 1002 2002 3002 400u/v6.937.027.157.858.509.059.75(1)绘出电压表读数u随op间距离x变化的图线;(2)求出金属丝的电阻率,并进行比较.解析:(1)由表中数据描点连线如图所示.(2)由题意r=由电阻定律r=联立上式解得:=.代入数据a=m=1.0210-6 mb=m=1.0410-7 mc=m=1.0410-6 m通过计算可知,金属丝a与c电阻率基本相同,远大于金属丝b的电阻率,电阻率允许范围a:0.9610-6 m1.1010-6 mb:8.510-8 m1.1010-7 mc:0.9610-6 m1.1010-6 m.答案:见解析考点三 描绘小电珠的伏安特性曲线1.(2013年福建理综,19(2),12分)硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件.某实验小组设计如图(甲)电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性.图中电压表v1量程选用3 v,内阻为6.0 k;电压表v2量程选用15 v,内阻约为30 k;r0为保护电阻;直流电源电动势e约为12 v,内阻不计.根据图(甲),用笔画线代替导线,将图(乙)连接成完整电路.用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关s,调节变阻器r,读出电压表v1、v2的示数u1、u2.()某次测量时,电压表v1示数如图(丙),则u1= v.可算出通过硅光电池的反向电流大小为ma(保留两位小数).()该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9组u1、u2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压ux和通过的反向电流ix(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立ixux坐标系,标出了与表中前5组ux、ix数据对应的5个坐标点.请你标出余下的4个坐标点,并绘出ixux图线.123456789u1/v0.000.000.060.120.240.420.721.141.74u2/v0.01.02.13.14.25.46.78.19.7ux/v0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0ix/ma0.000.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29()由ixux图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,ix与ux成(填“线性”或“非线性”)关系.解析:实物图如图(甲)所示()由题图知,电压表读数为1.40 v,通过硅光电池的反向电流等于通过电压表v1的电流,故i=a0.23 ma.()先在坐标纸上描点,然后用平滑的曲线将其连接起来,如图(乙)所示.()因图线为曲线,故ix与ux成非线性关系.答案:如解析图(甲)所示()1.400.23()如解析图(乙)所示()非线性2.(2013年天津理综,9(3),7分)要测绘一个标有“3 v,0.6 w”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 v,并便于操作.已选用的器材有:电池组(电动势为4.5 v,内阻约1 );电流表(量程为0250 ma,内阻约5 );电压表(量程为03 v,内阻约3 k);开关一个、导线若干.实验中所用的滑动变阻器应选下列中的(填字母代号).a.滑动变阻器(最大阻值20 , 额定电流1 a)b.滑动变阻器(最大阻值1 750 ,额定电流0.3 a)实验的电路图应选用下列的图(填字母代号).实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示.如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 v,内阻为5 的电源两端,小灯泡消耗的功率是 w.解析:描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大,因此滑动变阻器采用分压式,由于小灯泡的电阻较小,选用最大阻值较小的滑动变阻器a;由于小灯泡的电阻比较小,并且电压从零开始调节,因此电路采用外接分压式,选用b图;由e=u+ir,得i=-u,即i=0.3-0.2u,画出电源的伏安特性曲线,如图所示,两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压,u=1.0 v,i=0.10 a,因此小灯泡消耗的功率为p=ui=1.00.10 w=0.1 w.答案:ab0.13.(2012年四川理综,22(2),10分)某学习小组的同学拟探究小灯泡l的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:小灯泡l,规格“4.0 v,0.7 a”;电流表a1,量程3 a,内阻约为0.1 ;电流表a2,量程0.6 a,内阻r2=0.2 ;电压表v,量程3 v,内阻rv=9 k;标准电阻r1,阻值1 ;标准电阻r2,阻值3 k;滑动变阻器r,阻值范围010 ;学生电源e,电动势6 v,电阻不计;开关s及导线若干.(1)甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量,当通过l的电流为0.46 a时,电压表的示数如图2所示,此时l的电阻为.(2)乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在l上的电压值是v.(3)学习小组认为要想更准确地描绘出l完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所供器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.解析: (1)由串并联知识得:rl=,电压表读数为2.30 v.则rl=5 .(2)ul=u+r2=4 v.(3)如图所示答案: (1)5(2)4(3)图见解析4.(2012年安徽理综,21(),8分)图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图.已知小灯泡额定电压为2.5 v.(1)完成下列实验步骤:闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片, ; 闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片, ; 断开开关,.根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图.解析:(1)据实物图,分压电路开始应使小灯泡分压最小,滑片应在最左端.描绘小灯泡的伏安特性曲线需记录多组数据.(2)如图所示.答案:(1)使它靠近变阻器左端的接线柱增加小灯泡两端的电压,记录多组电压表、电流表的读数,直至电压达到额定电压(2)图见解析点评： (1)力、电两实验均源于课本的典型实验,难度不大,考查常规,不偏不怪.(2)两实验考查了实验原理、实验步骤、注意事项、数据处理,只要基础扎实,做起来必会得心应手. 5.(2011年福建理综,19(2),12分)某同学在探究规格为“6 v,3 w”的小电珠伏安特性曲线实验中:在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至挡进行测量.(填选项前的字母) a.直流电压10 vb.直流电流5 mac.欧姆100d.欧姆1该同学采用图(甲)所示的电路进行测量.图中r为滑动变阻器(阻值范围020 ,额定电流1.0 a),l为待测小电珠, 为电压表(量程6 v,内阻20 k), 为电流表(量程0.6 a,内阻1 ),e为电源(电动势8 v,内阻不计),s为开关.在实验过程中,开关s闭合前,滑动变阻器的滑片p应置于最端;(填“左”或“右”) .在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关s后,无论如何调节滑片p,电压表和电流表的示数总是调不到零,其原因是点至点的导线没有连接好;(图(甲)中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图(甲)中的数字,如“2点至3点”的导线) .该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图(乙)所示,则小电珠的电阻值随工作电压的增大而.(填“不变”、“增大”或“减小”) 解析:r珠=12 ,故选择开关应旋至欧姆1挡进行测量.在实验时,闭合开关前,应使用电器的电压、电流为最小值,故应使滑片p置于最左端.若1点到5点未接好,则电路成为滑动变阻器的限流式电路.由图(乙)可知小电珠电阻随电压的增大而增大.答案:d.左.15(或51).增大考点四 测定电源电动势和内阻1.(2013年安徽理综,21,7分)根据闭合电路欧姆定律,用图(甲)所示电路可以测定电池的电动势和内电阻.图中r0是定值电阻,通过改变r的阻值,测出r0两端的对应电压u12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在r坐标系中描出坐标点,如图(乙)所示.已知r0=150 ,请完成以下数据分析和处理.(1)图(乙)中电阻为的数据点应剔除;(2)在坐标纸上画出r的关系图线;(3)图线的斜率是(v-1-1),由此可得电池电动势ex=v.解析:根据闭合电路欧姆定律得:ex=u12+i(r+rx),i=,整理得:u12=,变形得:=+r.从上式看出和r是线性关系,其图像为直线,r=80.0 的数据点偏离直线太远,应剔除.画r关系图线时,应使大多数点落在直线上,不在直线上的点分布在直线两侧,图线如图所示.图线的斜率k=.在图线上选取相距较远的两点(0,0.71)和(180,1.51),得出k= v-1-14.4410-3 v-1-1,ex=v1.50 v.答案:(1)80.0(2)见解析(3)4.4410-31.502.(2013年浙江理综,22,10分)采用如图(甲)所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.(1)除了选用图(乙)中的部分器材外,(填选项);a.还需要电压表b.还需要电流表c.还需要学生电源d.不再需要其他器材(2)测量所得数据如下: 测量次数物理量123456r/1.21.00.80.60.40.2i/a0.600.700.800.891.001.20u/v0.900.780.740.670.620.43用作图法求得电池的内阻r=;(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻ra=.解析:(1)选a,图中已有电流表、电阻箱和干电池,还缺少电压表.(2)作出ui图像,由图像斜率可求得r=(0.750.10).(3)由欧姆定律得:r+ra=,得ra=-r=0.22 .答案:(1)a(2)(0.750.10)(3)0.22 3.(2012年福建理综,19(2),12分)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势e.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势.在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为v.(2)然后,用电压表、电阻箱r、定值电阻r0、开关s、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势.根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路.闭合开关s,调整电阻箱阻值r,读出电压表相应示数u.该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的r、u数据,并计算出相应的1/r与1/u的值.请用表中数据在坐标纸上描点,并作出1/u1/r图线.r()166.771.450.033.325.020.0u(v)8.35.94.84.23.22.91/r(10-2 -1)0.601.402.003.004.005.001/u(v-1)0.120.170.210.240.310.35从图线中可求得e=v.解析:(1)电压表量程为10 v,最小刻度为0.2 v,不能往下位估读,则指针示数为9.4 v.(2)按电路图连接,注意电流从正接线柱接入电压表,从负接线柱流出,注意电路连线不能交叉.如图所示.描点作图,用“”描点,连线要过尽量多的点,不过的点要尽可能对称地分布在线的两侧.如图所示.电路中电流i=电阻箱的电压u=e-i(r0+r)由得=()+,当=0时,= ,由图线求得截距为0.10 v-1,即=0.10 v-1,e=10.0 v(9.5 v11.1 v均正确).答案:见解析4.(2012年重庆理综,22(2),13分)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(甲)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图像,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(甲)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图像如图(乙)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3位有效数字) 解析:(1)由闭合电路欧姆定律得:u=e-ir.(2)(3)由u=e-ir,知ui图像的纵轴截距为电源电动势,斜率的绝对值为内阻,故电极间距减小,电源电动势不变,内阻增大,由(c)曲线知,电动势e=0.975 v,内阻r=478 ,由p=()2r得p0.268 mw.答案:(1)u=e-ir(2)见解析(3)不变增大0.9754780.2685.(2011年四川理综,22(2),10分)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v1b.量程为2 v、内阻大约为2 k的电压表v2c.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 、 或 与一个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在虚线框内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=. 解析: (1) 改装电压表需根据电压表内阻计算分压电阻的电阻值,v3 表的量程扩大3倍即为改装的电压表,故应选c,要将量程为3 v,内阻3 k的电压表改装为量程为9 v的电压表,串联分压电阻的阻值为r= =6 000 =6 k.(2)测电源电动势和内阻的实验原理电路图如图所示(3)据闭合电路欧姆定律,得:e=(r3+r)+ re=(r3+r)+ r代入u1=1.50 v,r1=15.0 ,u2=2.00 v,r2=40.0 ,r3=3 k,r=6 k.解得:e=7.50 v,r=10.0 .答案: (1)c6(2)见解析图(3)7.5010.06.(2010年江苏卷,10,8分)在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图所示的实物电路.(1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到.(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”) (2)改变电阻箱的阻值r,分别测出阻值r0=10 的定值电阻两端的电压u,下列两组r的取值方案中,比较合理的方案是.(选填“1”或“2”) 方案编号电阻箱的阻值r/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点,绘出的r图像是一条直线.若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势e= ,内阻r= .(用k、b和r0表示) 解析:(1)为保护电表和元件,使电路中电流最小,电阻箱的电阻应调至最大值.(2)电压表最大量程为3 v,所以电阻箱两端的最小电压约为9 v-3 v=6 v,流过的最大电流约为i=0.3 a,故电阻箱的最小阻值r=20 ,故方案2比较合理.(3)由闭合电路的欧姆定律e=u+(r+r),故=(r+r)+,故k=,b=+,解得e=,r=-r0.答案:(1)最大值(2)2(3) -r0点评： 此题重点考查了测电源电动势和内阻的创新方案及实验数据的处理方法.灵活掌握闭合电路欧姆定律的变形公式是处理r图像的关键.7.(2009年海南卷,14,11分)图1是利用两个电流表 和 测量干电池电动势e和内阻r的电路原理图.图中s为开关,r为滑动变阻器,固定电阻r1和内阻之和为10 000 (比r和滑动变阻器的总电阻都大得多), 为理想电流表.按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线.在闭合开关s前,将滑动变阻器的滑动端c移动至(填“a端”、“中央”或“b 端”).闭合开关s,移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置,读出电流表 和 的示数i1和i2.多次改变滑动端c的位置,得到的数据为i1(ma)0.1200.1250.1300.1350.1400.145i2(ma)48040032023214068在图3所示的坐标纸上以i1为纵坐标、i2为横坐标画出所对应的i1i2曲线.利用所得曲线求的电源的电动势e=v,内阻r=.(保留2位小数)该电路中电源输出的短路电流im=a.解析:实验前滑动变阻器接入电路电阻值最大;由图线上读出两组数值,代入e=i1r1+(i1+i2)r构成方程组联立求解e和r;短路电流im=e/r.答案:连线如图所示,b端如图所示.1.49(1.481.50),0.60(0.550.65)2.4(2.32.7)点评： “测电源的电动势和内阻”实验有多种方法:伏安法、电压表电阻箱法、电流表电阻箱法、伏伏法、安安法等,无论哪种方法,实验的理论依据都是闭合电路的欧姆定律.考点五 传感器的简单使用1.(2011年江苏卷,6,4分)美国科学家willard s.boyle与george e.smith因电荷耦合器件(ccd)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖.ccd是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有()a.发光二极管b.热敏电阻c.霍尔元件d.干电池解析:能将非电学量转换为电学量的元件有热敏电阻、霍尔元件,而发光二极管、干电池不能.答案:bc点评： 本题考查传感器基本知识,属容易题.不要误选a,发光二极管是将电学量变成非电学量,属于用电器.2.(2010年新课标全国理综,23,11分)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1虚线框内所示的电路,以使电路的等效电阻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1所示,图中的电压表内阻很大.rl的测量结果如下表所示.温度t/30.040.050.060.070.080.090.0rl阻值/54.351.548.344.741.437.934.7回答下列问题:(1)根据图1所示的电路,在图2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4、图5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.解析:因为电流表的最小刻度为5 ma,故读数时只需要精确到1 ma,所以电流表的读数为115 ma,而电压表的最小刻度为0.1 v,故读数时要估读到0.01 v,所以电压表的读数为5.00 v.等效电阻rl=43.5 ,结合图像可知热敏电阻所处环境的温度约为64.0 (62.0 66.0 均可).答案:(1)连线如图所示(2)rlt关系曲线如图所示(3)115 ma5.00 v43.5 64.0 (62.0 66.0 均可)点评： 本题意在考查实验仪器的读数、电学实物图的连接等实际操作能力以及对实验数据的处理能力.考点六 创新设计性实验1.(2013年新课标全国卷,23,7分)某同学用量程为1 ma、内阻为120 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1 v和1 a的多用电表.图中r1和r2为定值电阻,s为开关.回答下列问题:(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线.(2)开关s闭合时,多用电表用于测量(填“电流”、“电压”或“电阻”);开关s断开时,多用电表用于测量(填“电流”、“电压”或“电阻”).(3)表笔a应为色(填“红”或“黑”).(4)定值电阻的阻值r1= ,r2= .(结果取3位有效数字)解析:将表头改装成电压表时,需串联一电阻进行分压,而改装成电流表时则需并联一电阻分流,因此闭合开关后,r1与电流表并联,则改装成一电流表,断开开关,r2与表头串联则改装成一电压表.多用电表内部表头的正极在右侧,即电流应从表笔b流入,从表笔a流出,则表笔a为黑色.当断开s时,电压表的量程u=1 v,则ig(r2+r)=u,解得r2=880 .当闭合s时,电流表的量程为i=1 a,则ig(r2+r)=(i-ig)r1,解得r11.00 .答案:(1)如解析图