2012版高考物理 3-2-1精品系列 专题16 电学实验（教师版）

1 专题专题 1616 电学实验 教师版 电学实验 教师版 历届高考在实验方面的命题重点为 基本仪器的使用 基本物理量的测定 物理规律的验 证和物理现象的研究 实验数据的处理 预测2013 高考中物理实验题类型大体有 强调基本技能 熟识各种器材的特性 像读数类 游标卡尺 螺旋测微器 多用电表等 选器材类 像选取什么量程的电表和滑动变阻器等 重视实验原理 巧妙变换拓展 像探究匀变速直线运动的变形和测量电阻的再造等 源 于课本不拘泥课本一直是高考命题与课标理念所倡导的 所以熟悉课本实验 抓住实验的 灵魂 原理是我们复习的重中之重 提倡分析讨论 讲究实验的品质 像近年高考中的数据处理 误差分析 改良方案 甚 至开放性实验等于课标的一标多本思路是交汇的 知识创新型实验 像设计型 开放型 探讨型实验等都是不同程度的创新 比如利用所 学可以设计出很多测量重力加速度的方案 一 实验仪器的读数 高考要求会正确使用的电学仪器有 电流表 电压表 多用电表 滑动变阻器 电阻箱等 等 除了滑动变阻器以外 其它仪器都要求会正确读出数据 读数的基本原则是 凡仪器 最小刻度是 10 分度的 要求读到最小刻度后再往下估读一位 估读的这位是不可靠数字 凡仪器最小刻度不是 10 分度的 只要求读到最小刻度所在的这一位 不再往下估读 电阻 箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的 指针必须指向某一个确定的数值 不能在 两个数值之间 因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的 不再向下估读 例 1 右图是电压表的刻度盘 若当时使用的是该表的 0 3V 量程 那么电压表读数为多少 若当时使用的是该表的 0 15V 量程 那么电压表度数又为多少 解 0 3V 量程最小刻度是 0 1V 是 10 分度的 因此要向下估读一位 读 1 15V 由于最 后一位是估读的 有偶然误差 读成 1 14V 1 17V 之间都算正确 0 15V 量程最小刻度为 0 5V 不是 10 分度的 因此只要求读到 0 1V 这一位 所以读 5 7V 5 6V 5 8V 之间都算 正确 例 2 右图是电阻箱示意图 试读出当时电阻箱的阻值 2 解 电阻箱面板上有 6 个旋钮 每个旋钮上方都标有倍率 将每个旋钮的指针所指的数值 都为整数 乘以各自的倍率 从最高位到低位依次读出来 就得到这时电阻箱的实际阻 值 注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱 若指针位置如图所示 则阻值为 84580 2 二 恒定电流实验常规 1 伏安法测电阻 伏安法测电阻有a b两种接法 a叫 安培计 外接法 b叫 安培计 内接法 外接法的 系统误差是由电压表的分流引起的 测量值总小于真实值 小电阻应采用外接法 内接法 的系统误差是由电流表的分压引起的 测量值总大于真实值 大电阻应采用内接法 如果被测电阻阻值为Rx 伏特表和安培表的内阻分别为RV RA 若 则采用 xVA RR R 外接法 若 则采用内接法 xVA RR R 如果无法估计被测电阻的阻值大小 可以利用试触法 如图将电压表的左端接a点 而将 右端第一次接b点 第二次接c点 观察电流表和电压表示数的变化 若电流表示数变化 大 说明被测电阻是大电阻 应该用内接法测量 若电压表读数变化大 说明被测电阻是 小电阻 应该用外接法测量 这里所说的变化大 是指相对变化 即 I I和 U U 2 滑动变阻器的两种接法 滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种 分别用下面a b两图表示 a叫限流接法 b叫分压接法 采用分压接法时 被测电阻RX上的电压调节范围较大 当实验中要求被测 电阻上的电压从零开始逐渐增大 或要求电压调节范围尽量大时 应该用分压接法 采用 分压接法时 应该选用总阻值较小的滑动变阻器 采用限流接法时 应该选用总阻值和被 测电阻接近的滑动变阻器 3 实物图连线方法 无论是分压接法还是限流接法 都应该先把测量电路 伏安法部分 接好 对限流电 3 路 只需用笔画线当作导线 从电源正极开始 把电源 电键 滑动变阻器 伏安法四部 分依次串联起来即可 注意电表的正负接线柱并选择正确的量程 滑动变阻器的滑动触头 应调到阻值最大处 对分压电路 应该先把电源 电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部 分用导线连接起来 然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头 比较该接头和滑动 触头两点的电势高低 根据伏安法部分电表正负接线柱的分布 将伏安法部分接入该两点 间 三 考试大纲规定的学生实验 1 用描迹法画出电场中平面上的等势线 实验所用的电流表是零刻度在中央的灵敏电流表 在实验前应先 查明电流方向与指针偏转方向的关系 方法是 将电流表 电池 电阻 导线按图a或图b 连接 若R是阻值很大的电阻 就按图 a连接 若r是阻值很小的电阻 就按图b连接 然后用导线的 a端试触电流表的另一端 观察电流表指针的偏转方向 就可判 定电流方向和指针偏转方向的关系 本实验是用恒定电流的电流场来模拟静电场 与电池正极相连的A电极相当于正点电荷 与电池负极相连的B相当于负点电荷 白纸应放在最下面 导电纸应放 在最上面 涂有导电物质的一面必须向上 复写纸则放在中间 只要电流表示数是零 就表示两根探针针尖对应的点电势相等 把所有 与同一个基准点电势相等的点连起来 就是等势线 例 3 用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时 下列哪些模拟实 验的设计是合理的 1 A 如图 所示圆柱形电极M N都接电源的正极 模拟等量正点电荷周围的静电场 B 如图 所示圆柱形电极M接电源正极 圆环形电极N接电源负极 模拟正点电荷周 围附近的静电场 C 如图 所示两个平行的长条形电极M N分别接电源正 负极 模拟平行板电容器间 的静电场 D 如图 所示圆柱形电极M接电源负极 模拟负点电荷周围的静电场 解 用电流场模拟静电场 在导电纸上必须形成电流 由于 两个方案在导电纸上不 会形成电流 因此设计不合理 两个设计是合理的 选 BC 2 测定金属的电阻率 由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小 所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外 G AB 探针 GG aa R r ab 4 接法 本实验对电压的调节范围没有特殊要求 被测电阻又较小 因此供电电路可以选用 限流电路 本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大 因此实验中通电时间不能太长 电 流也不宜太大 以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化 由于选用限流电路 为保护 电表和电源 闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置 使滑动变阻器接入电路部分 的电阻值最大 例 4 在测定金属的电阻率的实验中 待测金属导线的长约 0 8m 直径小于 1mm 电阻在 5 左右 实验主要步骤如下 用 测量金属导线的长度l 测 3 次 求出平均值 在金属导线的 3 个不同位置上用 测量直径d 求出平均值 用伏安法 测量该金属导线的电阻R 在左边方框中画出实验电路图 并把右图中所给的器材连接成 测量电路 安培计要求用 0 0 6A 量程 内阻约 1 伏特计要求用 0 3V 量程 内阻约几 k 电源电动势为 6V 滑动变阻器最大阻值 20 在闭合电键前 滑动变阻器的滑动触 点应处于正确位置 根据以上测量值 得到该种金属电阻率的表达式为 解 米尺 螺旋测微器 测量部分用安培表外接法 电源部分用限流电路或分压电 路都可以 电阻率 LI Ud 4 2 3 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 实验电路如右 根据闭合电路欧姆定律 E U Ir 本实验电路中电压表的示数是 准确的 而电流表的示数比通过电源的实际电流小 所以本实验的系统误差是由 电压表的分流引起的 为了减小这个系统误差 滑动变阻器R的阻值应该小一 些 所选用的电压表的内阻应该大一些 为了减小偶然误差 要多做几次实验 多取几组数据 然后利用U I图象处理实验数据 将点描好后 用直尺画一条直线 使尽可能多的点落在这条直线上 而且在直线两侧的点 数大致相等 这条直线代表的U I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小 这 条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E 对应的I 0 斜率的绝对值就是被测电源 的内阻r 特别要注意 有时纵坐标的起始点不是 0 求内阻的一般式应该是r U I V A 5 例 5 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中 所用的电流表和电压表的 内阻分别约为 0 1 和 1k 右边为实验原理图 下边为所需器材的实物图 试按原理图 在实物图中画线连接成实验电路 6 全部测量结束后 应将选择开关拨到 或者 无论用多用电表进行何种测量 限于直流 电流都应该从色 表笔经 插孔流 入电表 解 直流电压 12 4V 直流电流 49mA 电阻 17k 该用 1k 倍率 重新 调零 将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线 读出指针所指刻度 再乘以倍率得测量 值 OFF 交流电压 500V 档位置 红 正 2012 2012 高考试题解析高考试题解析 2012 上海 27 6 分 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 使其尖端对准直流电流档 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档 此时测得的是 7 的阻值 若旋转选择开关 使其尖端对准直流电压档 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档测量电阻时 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 虽能完成调零 但测量值将略偏大 答案 1 R1 R1和R2串联 R2 或电源 2 D 解析 1 作为电流表测电流时与待测电阻串联因此测流过 R1 有电流 断开电键 两个电阻串联 此时多用电表做为欧姆表测量的是两个电阻 R1 与 R2 串联之后的总电阻 滑动变阻器移到最左端时 R1 被短路 外电阻就剩一个 R2 此时电压表测得就是 R2 分 得的电压或路端电压 2 若双手捏住两表笔金属杆 测量值将是人体与待测电阻并联之后的总电阻因此偏小 A 选项不对 测量时发现指针偏离中央刻度过大 分两种情况 若偏转角过大应减小倍率 若偏转角过 小应增大倍率 因此 B 选项不对 由于欧姆表刻度右侧稀左侧密 因此在 20 与 30 正中间应小于 25 但由于是 10 倍率 因此测量值应小于 250 C 选项不对 因此只有 D 选项正确 考点定位 电学实验 多用电表的使用 2012 广东 34 18 分 1 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 15 a 和图 15 b 所示 长度为 cm 直径为 mm 按图 15 c 链接电路后 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 将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1280 由此可知 圆柱体的电阻为 答案 5 01 5 315 大 大 1280 解析 电学实验的设计要遵循科学性原则 安全性原则和准确性原则 此电路中滑动 变阻器是以限流方式接入电路中的 故在 a 步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值 为最大 以保证电路安全 同理 b 步骤中亦将电阻箱 R2的阻值调至最大 8 3 步骤中 由闭合电路欧姆定律得 其中 R 表示圆柱体的电阻 rRRR E I g 1 0 4 步骤中 仍由闭合电路欧姆定律得由等量代换可得 rRRR E I g 12 0 R R2 1280 考点定位 电学实验 2012 山东 2 在测量金属丝电阻率的试验中 可供选用的器材如下 待测金属丝 阻值约 额定电流约 电压表 量程 内阻约 x R4 0 5AV3V 3k 电流表 量程 内阻约 量程 内阻约 1 A0 6A0 2 2 A3A0 05 电源 电动势 3V 内阻不计 电动势 12V 内阻不计 1 E 2 E 滑动变阻器 最大阻值约 螺旋测微器 毫米刻度尺 开关 S 导线 R20 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 在虚线框中 间答题卡 完成电路原理图 2012 安徽 8 分 图为 测绘小灯伏安特性曲线 实验的实物电路图 已知小灯泡 额定电压为 2 5V 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 9 2012 大纲版全国卷 22 6 分 在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路 黑箱面板上有三个接线柱 1 2 3 用欧姆表测得 1 2 接线柱之间的电阻为 1 2 3 接线柱之间的电阻为 1 5 1 3 接线柱之间的电阻为 2 5 1 在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式 2 如果将 1 3 接线柱用导线连接起来 1 2 接线柱之间的电阻为 答案 1 如图 2 解析 根据题述的测量 4个电阻阻值均为1 如果将1 3接线柱用导线连接起来 1 2接线柱之间的电阻根据电阻的串联并联计算公式 为 R 0 6 考点定位 考查黑箱探测和电阻的串联并联计算 10 13 2012 海南 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 V 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 答案 1 R 2 200 2 1 U U 解析 1 当 S0闭合时 若 S1 S2均向左闭合 电压表读数为 U1 由闭合电路欧姆定律 E U1 R r x 1 R U 若 S1 S2均向右闭合 电压表读数为 U2 由闭合电路欧姆定律 E U2 Rx r R U2 由此可求出 Rx R 2 1 U U 2 若电源电动势 E 1 5V 内阻可忽略 电压表量程为 1V R 100 代人 E U1 R 可得此电路可测量的 Rx的最大值为 200 x 1 R U 考点定位 此题考查电阻测量及其相关知识 2012 福建 19 原题 1 6 分 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 实验装 11 置如图 下列说法哪一个是错误的 填选项前的字母 A 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时 应放上单缝和双缝 B 测量某条干涉亮纹位置时 应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐 C 为了减少测量误差 可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a 求出相邻两条亮纹间距 x 1 an V 测量某亮纹位置时 手轮上的示数如右图 其示数为 mm 2 12 分 某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E 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 然后 用电压表 电阻箱 R 定值电阻 0 R 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 U 1 R图线 答案 1 A 1 970 mm 2 9 4V 11 1V 解析 2 从全电路欧姆定理可知得到从图中 rRR E R U 0 ERE rR U 111 0 12 可知截距为电动势的倒数 因此可求出电动势的大小 考点定位 双缝干涉 仪器读数 以及电动势测量等 2012 江苏 10 8 分 如题10 1 图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冶刻度线处 应先调整题10 2 图中多用电表 的 选填 A B 或 C 解析 仪器使用前先应该进行机械调零 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 多用电表的示数如题10 2 图所示 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 13 解析 1 A 2 短暂 3 5 0 如右图所示 考点定位 黑箱实验 万用表使用 2012 天津 3 某同学在进行扩大电流表量程的实验时 需要知道电流表的满偏电流 和内阻 他设计了一个用标准电流表 G1来校对待测电流表 G2的满偏电流和测定 G2内阻的 电路 如图所示 已知 G1的量程略大于 G2的量程 图中R1为滑动变阻器 R2为电阻箱 该同学顺利完成了这个实验 实验过程包含以下步骤 其合理的顺序依次为 填步骤的字母代号 A 合上开关 S2 B 分别将R1和R2的阻值调至最大 C 记下R2的最终读数 D 反复调节R1和R2的阻值 使 G1的示数仍为I1 使 的指针偏转到满刻度的一半 此 时R 的最终读数为r E 合上开关 S1 F 调节R1使 G2的指针偏转到满刻度 此时 G1的示数为I1 记下此时 G1的示数 仅从实验设计原理看 用上述方法得到的 G2内阻的测量值与真实值相比 填 偏 大 偏小 或 相等 若要将 G2的量程扩大为I 并结合前述实验过程中测量的结果 写出须在 G2上并联的分 流电阻RS的表达式 RS 答案 BEFADC 相等 1 1 解析 闭合开关前将R1和R2的阻值调至最大 以免烧坏电流表 本实验用半偏法测电 流表的量程和内阻 实验时通过反复调节R1和R2的阻值 使 G1的示数仍为I1保持不变 使 G2和R2的电流相等 等 G2满刻度的一半 G2和R2并联 则 G2和R2电阻相等 由并联电 路关系可得分流电阻RS 1 1 考点定位 本题考查半偏法测电流表的量程和内阻 电流表的改装 2012 四川 2 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 0V 0 7A 电流表 A1 量程 3A 内阻约为 0 1 14 电流表 A2 量程 0 6A 内阻r2 0 2 电压表 V 量程 3V 内阻rV 9k 标准电阻R1 阻值 1 标准电阻R2 阻值 3k 滑动变阻器R 阻值范围 0 10 学生电源E 电动势 6V 内阻不计 开关 S 及导线若干 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 64A 时 电压表的示数如图 2 所示 此时 L 的电阻为 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 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 答案 5 4 如下图所示 解析 电压表示数为 2 30V 则电阻R V 5 0 2 30 0 46 15 R2分得电压U2 3V 1V 灯泡分得电压为 3 1V 4V 3 9 小灯泡的规格是 4 0V 0 7A 电压表的量程 3V 4 0V 需要扩大电压表量 程 串联电阻R2 使量程扩大到 4 0V 所选用电流表 A2的量程 0 6A时 采用电流表的外接法 反 V x R R x A R R V x R R x A R R 之选择电流表内接法 1 本题中 待测电阻Rx的阻值约为 25k 直流电源电动势为 20V 经粗略计算电路中 最大的电流约为 所以电流表选择 B 虽然电压表 C 的量程 max 3 20V 800 A 25 10 E I R 不足 但是相比起来电压表 D 的量程超过太多 读数偏小 所以电压表选择 C 表 2 根据本题解析的第 两条原则可知电路图的问题为 电流表应采用内接的方法 滑动变阻器应采用分压器方式的接法 7 四川 10 分 为测量一电源的电动势及内阻 在下列三个电压表中选一个改装成量程为 9V 的电压表 量程为 1V 内阻大约为 1K的电压 V1 25 量程为 2V 内阻大约为 2K的电压 V2 量程为 3V 内阻大约为 3K的电压 v3 选择电压表 串联 K的电阻可以改转成量程为 9V 的电压表 解析 由后面第三问可知电压表读数会超过 2V 所以选电压串联一个 6K的电阻即可 v3 改成量程为 9V 的电压表 利用一个电阻箱 一只开关 若开关导线和改装好的电压表 此表用符号与一个 V1 V2 v3 电阻串联来表示 且可视为理想电压表 在虚线框内画出电源电动势及内阻的实验原理电 路图 根据以上试验原理电路图进行实验 读出电压表示数为 1 50V 时 电阻箱值为 15 0 电压表示数为 2 00V 时 电阻箱的阻值为 40 0 则电源的电动势 E V 内 阻 r 解析 由电路图知道电压表读数 1 5V 时候 路端电压为 3 5V 读数为 2V 时 路端电压为 6V 由代入数据得到 UIr 7 5V 10r 8 上海 在 研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系 实验 见图 a 中 得到图线如图 b 所示 1 Et 1 多选题 在实验中需保持不变的是 A 挡光片的宽度 B 小车的释放位置 C 导轨倾斜的角度 D 光电门的位置 2 线圈匝数增加一倍后重做该实验 在图 b 中画出实验图线 答案 1 A D 26 9 上海 实际电流表有内阻 可等效为理想电流表与电阻的串联 测量实际电流表内 1 G 阻的电路如图所示 供选择的仪器如下 1 r 待测电流表 内阻约 300 电流表 内阻约 100 1 G0 5mA 2 G0 10mA 定值电阻 300 定值电阻 10 滑动变阻器 滑动 1 R 2 R 3 R0 1000 变阻器 干电池 1 5V 电键 S 及导线若干 4 R0 20 1 定值电阻应选 滑动变阻器应选 在空格内填写序号 2 用连线连接实物图 3 补全实验步骤 按电路图连接电路 闭合电键 S 移动滑动触头至某一位置 记录 的读数 1 G 2 G 1 I 2 I 以为纵坐标 为横坐标 作出相应图线 如图所示 2 I 1 I 4 根据图线的斜率及定值电阻 写出待测电流表内阻的表达式 21 II k 27 答案 1 2 见图 3 将滑动触头移至最左端 写最小给分 最大不给分 多次移动滑动触头 记录相应 的 读数 1 G 2 G 12 I I 4 11 1 rkR 解析 电流表量程 内阻约 300 电流表 选用 300 的 1 G0 5mA 2 G0 10mA 定值电阻时 两个电流表的偏转角度几乎总是相等的 可以减小误差 滑动变阻器的阻值较小 干路电流较大 电流表所在支路分出的电流较小 调整滑动 4 R 变阻器的时候 电流表所在支路得到的电压跟随滑动触头线性变化 因此滑动变阻器要选 用 4 R 为了保证不会损坏电流表 加在电流表所在支路上的电压应该由小到大调节 开始时 要将滑动触头移至最左端 为了减小偶然误差 应该次移动滑动触头 为了测出电流表内电 阻 要记录相应的 读数 1 G 2 G 12 I I 电流表内电阻 1 GRkR I I I RII I U r 1 1 1 2 1 12 1 1 1 10 山东 某同学利用图甲所示电路 探究了电源在不同负载下的输出功率 28 所得实验数据如下图 请在给出的直角坐标系上 见答题卡 画出UI 的图像 根据所画UI 的图像 可求得电流 I 0 20A 时电源的输出功率为 W 保留两 位有效数 实验完成后 该同学对实验方案进行了反思 认为按图甲电路进行实验操作的过程中存 在安全隐患 并对电路重新设计 在图乙所示的电路中 你认为既能测出电源在不同负载 下的输出功率 又能消除安全隐患的是 Rx阻值未知 答案 2 如图所示 0 37 bc 解析 电流 I 0 20A 时 电源输出电压为 1 85V 电源的输出功率为 P UI 1 85 0 20W 0 37W 电路 a 当滑动变阻器滑动片滑动到最右端 电源短路 存在安 全隐患 电路 d 电压表测量的电源路端电压 不能测出电源在不同负载下的输出功率 既 能测出电源在不同负载下的输出功率 又能消除安全隐患的是电路 bc 11 江苏 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 29 一组电压表的示数 U 与 R 的数据如下表 请根据实验数据作出 U R 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 00V 利用 1 中测绘的 U R 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 U R 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 U R 图象实现对待测电阻的准确测定 答案 1 见右图 2 20 19 21 都算对 3 偏小 改变滑动变阻器阻值 使电压表示数为 1 50V 解析 本题考查替代法测电阻 1 根据题目提供的数据在坐标纸上描点 然后用一条平 30 滑的曲线将各点连接起来 2 根据 U R 图线 读出电压对应的电阻值 即为待测电阻的 阻值 3 由闭合电路欧姆定律 在待测电阻不变的情况下 内阻增大 内电压增大 外电 压减小 再用原来的 U R 图线读数 结果偏小 图中 10 对应电阻为 1 5V 可以通过调 节滑动变阻器的大小 使电压表的示数达到 1 5V 此时可以根据原来作出的 U I 图线准确 测定待测电阻的阻值 此过程实际相当与 校表 12 海南 图 1 是改装并校准电流表的电路图 已知表头的量程为 Ig 600 A 内阻为 Rg 是标准电流表 要求改装后的电流表量程为 I 60mA 完成下列填空 图 1 中分流电阻 Rp 的阻值应为 用 Ig Rg 和 I 表示 2 在电表改装完成后的某次校准测量中 表的示数如图 2 所示 由此读出流过 电流表的电流为 mA 此时流过分流电阻 Rp 的电流为 mA 保留一位小数 答案 1 2 49 5 49 0 g gg II RI 解析 1 当表头满偏时 表头的满偏电压 Ug IgRg 此时分流电阻 Rp 的电流 Ip I Ig 分流电阻 Rp 的阻值 g gg P g P II RI I U R 2 读数应注意最小分度为 1mA 准确值为 49mA 应加上 0 5 mA 估计值 此时流过表头的电流为 I1 495 A 此时流过分流电阻 Rp 的电流 Ip I I1 49 5 mA 495 A 49 005mA 按照题目的要求 保留一位小数 Ip 49 0mA 31 13 北京 18 分 1 用如图 1 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 l00 的位置 将插入 十 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 将两表笔分别与侍测电阻相接 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 的顺序避行操作 再完成读数测量 A 将K旋转到电阻挡 1k 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恨引线相接 D 将两表笔短接 旋动合适部件 对电表进行校准 答案 1 S T 0 刻线 ADC 解析 1 多用电表的电流档校零 应该调整校零旋钮 S 使指针对准电流的 0 刻线 欧姆档的调零 应该在表笔短接的情况下调解欧姆调零旋钮 T 是指针指在欧姆刻度线 的 0 刻线 选择较大的欧姆档 将选择开关K旋转到电阻挡 1k 的位置 将两表笔短 接 旋动欧姆调零旋钮 T 对欧姆表进行校准 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两 恨引线相接测电阻 所以为 A D C 32 14 安徽 18 分 1 某同学实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 1k 挡 位 测量时针偏转如图 a 所示 请你简述接下来的测量过程 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 5k 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 解析 1 断开待测电阻 将选择开关旋到 100 档 将两表笔短接 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 如图所示 33 3 电阻 1 2 1 15 全国 12 分 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 仪器连线如图 1 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 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 2 a b c 所示 则多用电表的读数为 电流表读数为 mA 电阻箱的读数为 将图 1 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 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 答案 1 黑 2 14 0 53 0 4 6 3 102 4 1 54 34 解析 1 依题意 当按图 1 操作时 两电表均正常工作 结合欧姆表中的电流为红进 黑出 知 a 为黑表笔 2 见答案 3 4 测电阻是依据闭合电路欧姆定律 R 为调零电阻 为表头内阻 r 为欧姆表电 Rg 池内阻 则多用电表总内阻 R r 红黑表笔接触 进行欧姆表调零时 表头指针满偏 则 内 R Rg 有 Ig E Rg R r 当红 黑表笔间有未知电阻 Rx 时有 I E Rg R r Rx 故每一个未知电 阻都对应一个电流值 I 在刻度盘上都有一个偏转角度对应 我们便可在刻度盘对应处 标有 Rx 的值 当 Rx Rg R r 时 I 指针半偏 所以欧姆表内阻等于 R中 结合表盘的刻 Ig 2 内 R 度知电表内阻 15 外阻为 R 4 6 此时电流为 I 53mA 求出 E I R 1 54V 从而 内 R 求出短路电流 102mA 0 I 内 R E 2010 2010 高考试题解析高考试题解析 2010 2010 重庆重庆 在探究小灯泡的的伏安法测电阻实验中 所用器材有灯泡 I 量程恰当的电流表 A 和电压表V 直流电源的滑动变阻器R 电键S等 要求灯泡两 端电压从OV表开始变化 实验中滑动变阻器应采用 接法 分压 或 限流 某同学已连接如题 22 图 2 所示的电路 在连接最后一根导线的 c 端到直流电源正析之前 请指出其中仅有的 2 个不当之处 并说明如何改正 A B 35 分别测得两只灯泡 l1和 l2 的伏安特性曲线如题 22 图 3 中 和 所示 然后将灯泡 l1 l2与电池组 电动势和内阻均衡定 连成题 22 图 4 所示电路 多次测量后得到通过 l1和 l2的电流平均值分别为 0 30A 和 0 60A A 在题 22 图 3 中画出电池组路端电压 U 和电流 I 的关系曲线 B 由该曲线可知电池组的电动势为 V 内阻为 取两位有效数字 答案 分压 A 电键不应闭合 应处于断开状态 B 滑动变阻器的滑动触 头 P 位置不当 应将其置于 b 端 4 6V 2 7 解析 探究小灯泡的伏安特性曲线要求电压从 0 到额定电压变化 所以滑动变阻器 必须采用分压解法 在连接线路时必须将每个开关断开 而图中是闭合的这是第一个错误 连好线路后在闭 合开关前需要将限流滑动变阻器调到阻值最大 将分压滑动变阻器调到输出为 0 端 在图 中是 b 端 以保护电源和电表 描绘电源的伏安特性曲线要求外电阻变化测定对应的多组路端电压和电流 本实验中用 两个小灯泡来改变外电阻获得两组电流值 然后在小灯泡的伏安特性曲线上查出对应的电 压 用两个坐标点描绘图像 为描绘准确可以先进行理论计算 首先查出两坐标为 0 30A 3 8V 和 0 60A 3 0V 则内阻为7 2 3 06 0 0 38 3 r 电动势为 7 2 03 0 8 3 E r 6 4 E V 然后作出准确图像如图 36 2 2010 2 2010 全国卷全国卷 23 23 一电流表的量程标定不准确 某同学利用图 1 所示电路测量该电流 表的实际量程 m I 所用器材有 量程不准的电流表 1 A 内阻 1 r 10 0 量程标称为 5 0mA 标准电流表 2 A 内阻 2 r 45 0 量程 1 0mA 标准电阻 1 R 阻值 10 0 滑动变阻器 R 总电阻为 300 0 电源 E 电动势 3 0V 内阻不计 保护电阻 2 R 开关 S 导线 回答下列问题 1 在答题卡上 图 2 所示 的实物图上画出连线 37 2 开关 S 闭合前 滑动变阻器的滑动端 c 应滑动至 端 3 开关 S 闭合后 调节滑动变阻器的滑动端 使电流表 1 A满偏 若此时电流表 2 A的读 数为 2 I 则 1 A的量程 m I 4 若测量时 1 A未调到满偏 两电流表的示数如图 3 所示 从图中读出 1 A的示数 1 I 2 A的示数 2 I 由读出的数据计算得 m I 保留 3 位有效数字 答案 连线如图 阻值最大 38 1 212 r rRI Im 6 05mA 解析 连线如图 在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端 闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏 流过的电流为Im 根据并联电路电压相等有 1221 RrIrIm 得 1 212 r rRI Im 待测表未满偏有 12211 RrIrI 将 A2的示数 0 66mA 和其他已知条件代入有 63 3 10 4510 66 0 1 212 1 r rRI IMa 但图中 A1的示数 3 0mA 量程为 5 0mA 根据电流表的刻度是均匀的 则准确量程为 6 05mA 3 3 2010 2010 天津天津 9 9 3 3 要测量电压表 V1的内阻 RV 其量程为 2V 内阻约 2K 实验室提 供的器材有 电流表 A 量程 0 6A 内阻约 0 1 电压表 V2 量程 5V 内阻为 5K 定值电阻 R1 阻值 30 定值电阻 R2 阻值为 3K 滑动变阻器 R3 最大阻值 100 额定电流 1 5A 电源 E 电动势 6V 内阻约 0 5 开关 S 一个 导线若干 有人拟将待测电压表 V1 和电流表 A 串联接入电压合适的测量电路中 测出 V1 的电压和 1 电流 再计算出 RV 该方案实际上不可行 其最主要的原因是 请从上述器材中选择必要的器材 设计一个测量电压表 V1内阻 RV的实验电路 要求测量 2 尽量准确 实验必须在同一电路中 且在不增减元件的条件下完成 试画出符合要求的实 验电路图 图中电源与开关已连接好 并标出所选元件的相应字母代号 由上问写出 V1内阻 RV的表达方式 说明式中各测量量的物理意义 3 答案 答案 电流表 A 不能准确测量出流过电压表 V1的电流 测量电压表 V1内阻 V R的实验电路如图所示 39 12 21 V U R R UU 1 U表示的 1 V电压 2 U表示 1 V和 2 R串联的总电压 4 4 2010 2010 上海物理上海物理 26 26 在用 DIS 描绘电场等势线的实验中 1 电源通过正负电极 a b 在导电物质上产生的稳恒电流分布模拟了二个 产生 用 探测等势点 2 单选题 在安装实验装置时 正确的做法是 A 在一块平整木板上依次放复写纸 白纸 导电纸 B 导电纸有导电物质的一面应该向上 C 连接电源正负极的电极 a b 必须与导电物质保持绝缘 D 连接电极 a b 的电源电压为交流 4 6V 解析 1 点电荷 电场 DIS 2 B A 应依次放白纸 复写纸 导电纸 B 应电极 a b 必须与导电物质保持导电 C 应连接电极 a b 的电源电压为为直流 4 6V 5 5 2010 2010 新课标新课标 23 23 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 T R 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 T R和两个适当的固定电阻 1 R 2 R连成图 1 虚线框内所示的电路 以使该电路的等效电阻 L R的阻值随 T R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 L R的阻值 测量电路如图 1 所示 图中的电压表内阻很大 L R的测量结果如表 l 所示 40 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 L R与 t 之间近似为线性关系 在坐标纸上作 L R t 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 3 4 所示 电流表的读数为 电压表的读数为 此时等效电阻 L R的阻值为 热敏电阻所处环境的温度约为 41 答案 1 如图所示 2 如图所示 3 115 0mA 5 00V 43 5 64 0 6 6 2010 2010 北京北京 21 21 1 甲同学要把一个量程为 200 A 的直流电流计 改装成量范围是 0 4V 的直流电压表 她按图 1 所示电路 用半偏法测定电流计的内电阻rg 其中电 阻R0约为 1k 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 5V B 电源 电动势 6V C 电阻箱 0 999 9 D 滑动变阻器 0 500 E 电位器 一种可变电阻 与滑动变阻器相当 0 5 1k F 电位器 0 51k 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 42 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 1 中被测电流计的内阻r的测量值为 该测量值 实际值 选填 略大于 略小于 或 等于 给电流计 联 选填 串 或 并 一个阻值为 k 的电阻 就可以将该电流计改装为量程 4V 的电压表 2 乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表 但他仅借到一块标准电压表 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 然后用标准电压表校准 请你画完图 2 方框中的校准电路图 实验中 当定值电阻R选用 17 0k 时 高整滑动变阻器R 的阻值 电压表 的示数是 4 0V 时 表的指针恰好指到满量程的五分之二 当R选用 7 0k 时 调 整R 的阻值 电压表的示数是 2 0V 表的指针又指到满量程的五分之二 由此可以判定 表的内阻rg是 k 满偏电流Ig是 mA 若要 将表改装为量程是 15V 的电压表 应配备一个 k 的电阻 答案 B C F B C A E 300 0 略小于 串 19 7 3 0 0 50 27 0 解析 半偏法测量表头内阻时 首先选择滑动变阻器 必须大于电路所需的最小电 阻 根据电路的电压为电动势 电路的最大电流为表头的满偏电流 则最小电阻为 43 K30 102 0 6 3 或 K5 7 102 0 5 1 3 考虑到保护 kR1 0 则可知调节滑动变 阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近 29k 或 6 5k 电路图中R2是滑动变阻器 不能选择 D 和 E 只能选择 F 表头满偏时滑动变阻器的阻值越大 实验的误差越小 所以 电源选择电动势为 6V 的 B 而且滑动变阻器 F 的阻值也满足调节所需 而R1是用来测量表 头内阻的电阻箱只能选 C 实验步骤为 第一步闭合S2 B 第二步调节R2的阻值 使电流计满偏 C 第三步闭 合S1 A 第四步调节R1的阻值 使电流计半偏 E 第五步读出R1的示数为待测表头 的内阻 R1的示数为待测表头的内阻是 300 0 闭合S1后 电路的总电阻减小 当表头半偏时 干路电流就大于表头的满偏电流 流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流 所以电阻箱 的阻值略小于表头内阻 给表头串联一个电阻可以改装为电压表 改装电压表的内阻为 k I U R g m V 20 102 0 4 3 则串联电阻大小为 kk 7 1930020 7 7 2010 2010 上海物理上海物理 29 29 某同学利用 DIS 定值电阻 0 R 电阻箱 1 R等实验器材测量电池 a 的电动势和内阻 实验装置如图 1 所示 实验时多次改变电阻箱的阻值 记录外电路的总 电阻阻值 R 用电压传感器测得端电压 U 并在计算机上显示出如图 2 所示的 1 1 UR 关系图线 a 重复上述实验方法测量电池 b 的电动势和内阻 得到图 2 中的图 线 b 1 由图线 a 可知电池 a 的电动势 a E V 内阻 a r 2 若用同一个电阻 R 先后与电池 a 及电池 b 链接 则两电池的输出功率 44 a p b p 填 大于 等于 或 小于 两电池的效率 a b 填 大于 等于 或 小于 解析解析 1 根据 U EUr R 得 111r UEER 图象 a 截距 b 0 5 1 V 斜率 k 0 25 V 所以电动势 1 2EV b 内阻 r E k 0 5 2 从图象可知 截距 1 0 2 b b V 斜率0 13 b k V 电动势5 b EV 内阻 0 7 b r a E b E a r b r 电池的输出功率 2 E pR Rr 得 a p小于 b p 电池 的效率 UIR EIRr 得 a 大于 b 8 2010 2010 海南物理海南物理 13 13 图 1 为测量电压表 V 内阻r的电路原理图 图中两个固定电阻的 阻值均为 R 1 S 2 S 是开关 E是电源 内阻可忽略 1 按电路原理图将图 2 中的实物图连线 2 开关 1