高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷（十七）专题五 物理实验 第四讲 电学创新实验.doc

考点一实验原理的拓展与创新1.考查半偏法测电压表内阻(2015全国卷)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表 (量程3 v，内阻约为3 000 )，电阻箱r0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器r1(最大阻值100 ，额定电流2 a)，电源e(电动势6 v，内阻不计)，开关两个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。图1(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为rv，与电压表内阻的真实值rv相比，rv_rv(填“”“”或“”)，主要理由是_。2考查测量电容器充电时两极板间的电压 (2015海南高考)某同学利用图2所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池e(内阻很小)、开关s1和s2，电容器c(约100 f)、电阻r1(约200 k)、电阻r2(1 k)、电压表(量程6 v)、秒表、导线若干。图2(1)按图2所示的电路原理图将图3中实物图连线。图3图4(2)先闭合开关s2，再断开开关s2；闭合开关s1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图4所示，电压表的读数为_v(保留2位小数)。(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数u，记录的数据如下表所示。在图5给出的坐标纸上绘出ut图线，已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是_s。时间t/s10.020.030.040.050.060.0电压u/v2.143.454.234.515.005.18图5(4)电路中c、r2和s2构成的回路的作用是_。考点二实验器材的等效与替换3.考查电子元件的伏安特性及测量电池的电动势和内阻(2015广东高考)某实验小组研究两个未知元件x和y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。图6(1)使用多用电表粗测元件x的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图6(a)所示，读数为_，据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合s，滑动变阻器的滑片p从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件x换成元件y，重复实验。图7(3)图7(a)是根据实验数据作出的ui图线，由图可判断元件_(填“x”或“y”)是非线性元件。(4)该小组还借助x和y中的线性元件和阻值r21 的定值电阻，测量待测电池的电动势e和内阻r，电路如图7(b)所示，闭合s1和s2，电压表读数为3.00 v；断开s2，读数为1.00 v。利用图(a)可算得e_v，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。4考查伏安法测电阻及电阻定律的延伸 (2015重庆高考)同学们测量某电阻丝的电阻rx，所用电流表的内阻与rx相当，电压表可视为理想电压表。图8(1)若使用图8所示电路图进行实验，要使得rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的_点(选填“b”或“c”)。(2)测得电阻丝的ui图如图9所示，则rx为_(保留两位有效数字)。图9(3)实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化，他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10 v的条件下，得到电阻丝的电阻rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图10所示。由图可知当风速增加时，rx会_(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10 v，需要将滑动变阻器rw的滑片向_端调节(选填“m”或“n”)。图10(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图11所示的电路。其中r为两只阻值相同的电阻，rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“”端和“”端应分别连接到电路中的_点和_点(在“a”“b”“c”“d”中选填)。图115考查描绘二极管的伏安特性曲线(2015合肥联考)某同学发现很多教辅用书中提到的二极管正接电阻均是某一定值，而他又注意到人教版高中物理教材中写到“二极管是非线性元件，它的电阻与通过的电流大小有关”。他为了探求真知，找来一个led蓝光二极管：(1)他首先利用多用电表对它的正接时电阻进行粗略测量，如图12甲所示，下面说法中正确的是()a欧姆表的表笔a、b应分别接二极管的c、d端b双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大c若采用“100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“10”倍率，且要重新进行欧姆调零d若采用“10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175 图12(2)为了正确描绘出该二极管正接时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：直流电源e：(电动势为3 v，内阻不计)电流传感器：(量程10 ma10 ma，相当于理想电流表，能较为精确测出通过二极管的电流)电压表：(量程1 v，内阻为1 k)定值电阻r0：阻值为2 k滑动变阻器r1：(010 )滑动变阻器r2：(01000 k)开关、导线若干实验中滑动变阻器应选_(选填“r1”或“r2”)；请在图乙方框中画出实验电路原理图；实验记录的8组数据如下表所示，其中7组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出iu图像；led蓝光二极管正向伏安特性曲线测试数据表i(ma)00.100.310.610.781.203.105.00u(v)00.610.961.522.032.352.642.75由所绘制图像可知，他选用的led蓝光二极管是_(选填“线性”或“非线性”)电学元件。答 案1解析：(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法。实验电路如图所示。(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关s1、s2，调节r1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开s2，调节电阻箱r0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。(3)断开s2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时r0两端的电压大于电压表的半偏电压，故rvrv(其他合理说法同样给分)。答案：见解析2解析：(1)根据电路图，实物图如图所示。(2)电压表的量程为6 v，分度值为0.1 v，所以读数为3.60 v。(3)先描点，然后用圆滑的曲线将所描的点连接起来，如图所示。从图线可以看出40 s时的描点偏差最大，所以该数据对应表中的时间为40 s。(4)电路中c、r2和s2构成的回路，先闭合开关s2，再断开开关s2，使电容器上所带电荷量释放干净，不影响下一次实验。答案：(1)见解析(2)3.60 v(3)图像见解析40 s(4)使每次实验前电容器两极板上的电荷相中和3解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值示数倍率，故x的读数为10 110 ，由于，或rxrv，故用伏安法测元件x的电阻时，电流表应外接，故选b电路进行实验。(2)滑片p从左向右滑动过程中，元件x两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。(3)由ui图线可知y是非线性元件。(4)由(3)中的ui图线，可知线性元件的电阻rx10 ，当s1、s2都闭合时，回路中的电流i10.3 a，当s1闭合，s2断开时，回路中的电流i20.1 a，根据闭合电路欧姆定律，得ei1(rxr)，ei2(rxrr)，联立两式并代入数据解得e3.2 v，r0.50 。答案：(1)10b(2)增大(3)y(4)3.20.504解析：(1)由于电流表的内阻与rx相当，即rx较小，所以电流表外接时误差较小，故电压表的a端应接电路的c点。(2)由ui图像可知电阻rx 4.1 。(3)根据rxv图像可知，风速越大时电阻rx越小。要使rx两端的电压不变，需增大与rx并联的rw的电阻，即将滑动变阻器rw的滑片向m端滑动。(4)当风速增大时，受气流影响的电阻丝rx的阻值逐渐减小，d点的电势逐渐降低。开始时，b、d两点电势差为零，所以电压表的“”端接b点、“”端接d点时能满足条件。答案：(1)c(2)4.1(4.04.2)(3)减小m(4)bd5解析：(1)由于欧姆表的a表笔内部接电源的正极，故欧姆表的表笔a、b应分别接二极管的c、d端，选项a正确；由于人体是导体，双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏小，故b错误；若采用“100”倍率测量时，发现指针偏角过