高考电学实验总结与解析

1 高考电学实验总结归类高考电学实验总结归类 电学实验是高考试题中必考实验 电学实验出题灵活 内容丰富 在高考 试卷中所占比重大 是高考试题中的重要得分点 以下是电学实验各种常见实 验原理和做题技巧的总结 基本涵盖了电学实验中的所有题型 对学习电学实 验有很大的帮助 一 电表的双重作用一 电表的双重作用 1 电表的替代 电表的替代 有以下可供选用的器材及导线若干条 要求尽可能精确地测量出待测电 流表的满偏电流 A 待测电流表 A0 满偏电流约为 700 800 A 内阻约 100 已知表盘刻度均匀 总格数为 N B 电流表 A 量程 0 6A 内阻 0 1 C 电压表 V 量程 3V 内阻 3k D 滑动变阻器 R 最大阻值 200 E 电源 E 电动势约 3V 内阻约 1 5 F 开关 S 一个 1 根据你的测量需要 在 B 电流表 A 和 C 电压表 V 中应选择 只需 填写序号即可 2 在虚线框内画出你设计的实验电路图 3 测量过程中 测出多组数据 其中一组数据中待测电流表 A0的指针偏转了 n 格 可算出满偏电流 IAmax 式中除 N n 外 其他字母符号代表的物理量是 答案答案 C 电路如图所示 v R U n N 或 3000 U n N U 为电压表读数 Rv为电压表内阻 解析解析 1 由于电流表的满偏电流太小 所以要想进行多次测量 不能使用 而对于 电压表 大于待测电流表的满偏电流 因此 可把电压表当电流表1000 g g V U IA R 2 用 故选 C 2 题中要求测多组数据 故测量电路应选用分压电路 电路图如右所示 3 电路中的电流 又电流表刻度均匀 故有 V U I R m II nN 联立可解得 或 max V NU I nR max 3000 NU I n 2 某同学要测量一电压表 V1的内阻 提供的器材有 A 电压表 V1 量程 3V 内阻约为 2k B 电压表 V2 量程 10V 内阻为 5k C 电源 E 电动势约为 10V 内阻不计 D 滑动变阻器 R 最大阻值为 20 E 定值电阻 R1 阻值 5k F 定值电阻 R2 阻值 30k G 电键 S 及导线若干 该同学设计了如图甲所示的实验电路图 通过改变滑动变阻器 R 的阻值 测量多组电 压表 V1的读数 U1和电压表 V2的读数 U2 最终求出了电压表 Vl的内阻 1 实验中定值电阻应选用 填字母代号 2 该同学在实验中测得数据如下表 请在图乙的坐标中 描点作出 U1 U2的图象 3 由图象可以较准确地求出电压表 Vl的内阻为 k 答案答案 1 R1 2 0 2k 3 解析解析 1 定值电阻与电压表 V1串联 有 可得 故选 121 1V UUU RR 5Rk 1 R 2 由可得 即图像的斜率为 121 1V UUU RR 1 12 1 V V R UU RR 12 UU 1 1 V V R RR 从所作图像中先求出斜率 随之可算出 1 0 2 V Rk 点评点评 本题中 电压表的双重作用为 一是测量工具电压表 二也是一个电阻 二 伏安法测电阻二 伏安法测电阻 或电阻率或电阻率 1 2012 北京卷 21 在 测定金属的电阻率 实验中 所用测量仪器均已校准 待测金 属丝接入电路部分的长度约为 50 cm 1 用螺旋测微器测量金属丝的直径 其中某一次测量结果如下图所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 2 用伏安法测金属丝的电阻 Rx 实验所用器材为 电池组 电动势 3 V 内阻约 1 电流 表 内阻约 0 1 电压表 内阻约 3 k 滑动变阻器 R 0 20 额定电流 2 A 开关 导线若干 某小组同学利用以上器材正确连接好电路 进行实验测量 记录数据如下 次数1234567 U V0 100 300 701 001 501 702 30 I A0 0200 0600 1600 2200 3400 4600 520 由以上实验数据可知 他们测量 Rx是采用下图中的 图 选填 甲 或 乙 4 3 下图是测量 Rx的实验器材实物图 图中已连接了部分导线 滑动变阻器的滑片 P 置于 变阻器的一端 请根据 2 所选的电路图 补充完成图中实物间的连线 并使闭合开关的瞬 间 电压表或电流表不至于被烧坏 4 这个小组的同学在坐标纸上建立 U I 坐标系 如图所示 图中已标出了与测量数据对 应的 4 个坐标点 请在图中标出第 2 4 6 次测量数据的坐标点 并描绘出 U I 图线 由 图线得到金属丝的阻值 Rx 保留两位有效数字 5 根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 填选项前的符号 A 1 10 2 m B 1 10 3 m C 1 10 6 m D 1 10 8 m 6 任何实验测量都存在误差 本实验所用测量仪器均已校准 下列关于误差的说法中正确的选项是 有多个正确 选项 A 用螺旋测微器测量金属丝直径时 由于读数引起的误差 属于系统误差 B 由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C 若将电流表和电压表的内阻计算在内 可以消除由测量仪表引起的系统误差 D 用 U I 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 解析 1 螺旋测微器的读数为 0 mm 39 8 0 01 mm 0 398 mm 2 由实验记录的数据可知 Rx的阻值大约为 5 由题知 Rx RV 故电流表外接 若滑动变 阻器接为限流的形式 则 Rx两端的电压最小值 Umin V 0 6 V 而从实验数 5 3 20 5 1 0 1 5 据可知 Rx两端电压可为 0 10 V 因此滑动变阻器应采用分压的形式 3 如图甲所示 图甲 图乙 4 选尽可能多的点连成一条直线 不在直线上的点均匀分布在直线两侧 如图乙所示 图线的斜率反映了金属丝的电阻 因此金属丝的电阻值 Rx 4 4 5 根据 R 得金属丝的电阻率 l S RS l Rd2 4l 3 14 4 4 0 398 10 3 2 4 0 5 m 1 09 10 6 m 故选项 C 正确 选项 A B D 错误 6 由于读数引起的误差属于偶然误差 选项 A 错误 由于电流表 电压表内阻引起的误差为 系统误差 若将电流表和电压表的内阻计算在内 则可以消除系统误差 选项 B 错误 选项 C 正确 利用 U I 图象处理数据 相当于多次测量取平均值 可以减小偶然误差 选项 D 正 确 答案 1 0 398 0 395 0 399 均正确 2 甲 3 如解析图甲所示 4 如解析图乙所示 4 4 4 3 4 7 均正确 5 C 6 CD 2 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 现除了有一个标有 5 V 2 5 W 的小灯泡 导线和开关外 还有 A 直流电源 电动势约为 5 V 内阻可不计 B 直流电流表 量程 0 3 A 内阻约为 0 1 C 直流电流表 量程 0 600 mA 内阻约为 5 D 直流电压表 量程 0 15 V 内阻约为 15 k E 直流电压表 量程 0 5 V 内阻约为 10 k 6 F 滑动变阻器 最大阻值 10 允许通过的最大电流为 2 A G 滑动变阻器 最大阻值 1 k 允许通过的最大电流为 0 5 A 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据 1 实验中电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 均 用序号字母表示 2 请按要求将图 7 4 3 中所示的器材连成实验电路 3 某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如下图甲所示 现把实验中使用的小 灯泡接到如图乙所示的电路中 其中电源电动势 E 6 V 内阻 r 1 定值电阻 R 9 此时灯泡的实际功率为 W 结果保留两位有效数字 甲 乙 解析 1 由灯泡标识 5 V 2 5 W 知 I 0 5 A 因此电流表选 C 电压表选 E 由于电路 P U 接成分压式 滑动变阻器选 F 2 如图所示 7 3 把定值电阻作为电源的内阻 则该电源短路时的电流为 Imax 0 6 A 在题图中的 E R r U I 图中 作出此电源的 U I 图线如图中虚线所示 两图线交点即表示该灯泡的实际工作 点 由图知 U 2 2 V I 0 38 A 所以 P UI 2 2 0 38 W 0 84 W 答案 1 C E F 2 见解析图 3 0 84 0 81 0 87 皆可 三 替代法 测电阻 1 2011 课标全国卷 22 为了测量一微安表头 A 的内阻 某同学设计了如上图所示的电 路 图中 A0是标准电流表 R0和 RN分别是滑动变阻器和电阻箱 S 和 S1分别是单刀双掷 开关和单刀单掷开关 E 是电池 完成下列实验步骤中的填空 1 将 S 拨向接点 1 接通 S1 调节 使待测表头指针偏转到适当位置 记下此时 的读数 I 2 然后将 S 拨向接点 2 调节 使 记下此时 RN的读数 3 多次重复上述过程 计算 RN读数的 此即为待测微安表头内阻的测量值 解析 本题为用替代法测未知电流表的内阻 其实验步骤为 1 将 S 拨向接点 1 接通 S1 调节 R0 使待测表头指针偏转到适当位置 记下此时标准电流表 或 A0 的读数 I 2 然后将 S 拨向接点 2 调节 RN 使标准电流表 或 A0 的读数仍为 I 记下此时 RN的读数 3 多次重 复上述过程 计算 RN读数的平均值 此即为待测微安表头内阻的测量值 8 答案 1 R0 标准电流表 或 A0 2 RN 标准电流表 或 A0 的读 数仍为 I 3 平均值 2 电压表替代电压表替代 某同学要测电压表的内阻 RV 测量的电路 如下图 a 所示 供选择的器材如下 待测电压表 0 3 V 内阻约 3 k 电压表 0 6 V 内阻约 6 k 定值电阻 R1 3 k 定值电阻 R2 30 滑动变阻器 R3 0 1 k 1 A 滑动变阻器 R4 0 10 2 A 电源 3 0 V 内阻不计 开关一个 导线若干 根据上述条件 请你完成下面的实验 1 定值电阻应选 滑动变阻器应 选 2 根据电路图 a 在上图 b 中用实线把实 物连成电路 3 实验过程中的测量步骤为 移动滑动变阻器触头到某一位置 记录 的读数 U1 U2 不断改变滑动变阻器触头的位置 得到一组 U1 U2的值 分别以 U1 U2为坐标轴建立坐标系 作出相应图线 如下图所示 测得该图线的斜率为 k 根据图线 的斜率 k 和选定的定值电阻 写出待测电压表内阻的表达式 为 RV 解析 1 定值电阻应选 R1 滑动变阻器应选 R4 若选用大电阻的滑动变阻器 就会出现在移 动滑动触头的时候 刚开始电压表上的电压几乎不变 到了某个位置后又突然增大的现象 不易操作 2 根据电路图 a 在图 b 中用实线把实物连成电路 如答案图所示 3 待测电压 9 表内阻的表达式为 RV R1 k 1 答案 1 R1 R4 2 如图所示 3 R1 k 1 预测高考命题视角预测高考命题视角 通过对近几年的高考实验试题的研究发现 高考电学实验试题有三个显著的特点 第一 基 于教材中的电学实验 着重考查实验原理的改进 实验步骤 误差分析 第二 重视电学的实 验方法 问题设置结合科技 生产 生活的实际 第三 基本仪器的使用是考查的热点 实验 的器材选择 实际操作是考查的重点 设计型实验是考查的难点 实验的基本原理和思想方 法是考查的核心 四 测电源电动势内阻四 测电源电动势内阻 1 伏安法 伏安法 某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中 串联了一只 2 5 的保护电阻 R0 实验电路如图下所示 1 连好电路后 当该同学闭合电键时 发现电流表示数为 0 电压表示数不为 0 检查各接 线柱均未接错 接触良好且未发生短路 他用多用电表的电压挡检查电路 把两表笔分别 接 a b b c d e 时 示数均为 0 把两表笔接 c d 时 示数与电压表示数相同 由 此可推断故障是 2 在下图中按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路时 把两表笔分别接 c d 时的 实物电路图 如图所示 以笔画线代替导线连接起来 3 排除故障后 该同学顺利完成实验 测定得到下列数据 根据表中数据在图中的坐标上 画出 UI 图线 由图线知 电池的电动势为 内阻为 10 解析 1 用电压表检测 c d 时 电压表有示 数 说明有电流通过电压表 但没有电流通过 多用电表所并联的电路 说明多用电表所并联 的电路发生断路故障 由已知条件可知 是滑 动变阻器 R 发生故障 3 电源的伏安特性曲 线为直线 使直线通过尽量多的数据点 其他点均匀分布在线的两侧 由 U E I r R0 可 知 纵轴截距表示电动势 则 E 1 50 V 斜率绝对值表示 r R0 则 r R0 1 50 0 20 0 43 3 0 则 r 0 5 答案 1 R 断路 2 如图甲所示 3 如图乙所示 1 50 V 1 41 1 51 V 均可 2 伏阻法 伏阻法 2012 福建卷 19 2 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所 示 其示数为 V 11 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 根据图乙所示电路图 用笔画线代替导线 将图甲中的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 与 的值 请用表中数据在图中的坐 1 R 1 U 标纸上描点 并作出图线 1 U 1 R R 166 77 1 450 033 325 020 0 U V 8 35 94 84 23 22 9 10 2 1 1 R 0 601 402 003 004 005 00 V 1 1 U 0 120 170 210 240 310 34 从图线中可求得 E V 12 解析 读出示数为 9 4 V 连接电路如图所示 作图线如图所示 由闭合电路欧姆定律得 E U r R0 U R 变形得 从上式看出在图象中 纵轴的截距即为 由图象得出截距为 0 1 1 U 1 E r R0 E 1 R 1 U 1 R 1 E 所以 E 10 0 V 9 5 V 11 1 V 内均正确 答案 见解析 3 安阻法 安阻法 某个实验小组认为用一只已知内阻的电流表和电阻箱 采用如图甲所示的 电路测电源电动势与内阻 比常规的伏安法更准确 若电流表内阻阻值为 RA 则测量的方 法与步骤是 1 将电阻箱阻值 R 调到最大 闭合 S 后观察电流表示数 然后再调节电阻箱 使电流表的 示数指到某两个恰当的值 记下此时电阻箱的阻值 R1 R2及对应的电流 I1 I2 2 根据以上的数据及闭合电路欧姆定律 建立方程组 即可求出电源的电动势 E 与内阻 r 该方程组的表达式是 该实验小组现在手头只有一个电流表 只知其 内阻很小 却不知具体阻值 为了测出该电流表的内阻 她们找来了如图乙所示两节干电 池等实验器材 请你用笔画线将图中的实物连接成能测出电流表内阻的电路 注意滑动变 阻器串联接入电路起限流作用 开关闭合前其阻值应 13 解析 根据题图示电路 利用闭合电路欧姆定律可得 E I1 R1 RA r E I2 R2 RA r 两节干电池的电动势大约为 3 V 电流表应选 0 6 A 量程 在连接电路时 本着先串后并的原 则进行 答案 E I1 R1 RA r E I2 R2 RA r 连线如图 调至最大 五 五 考查多用电表的使用及读数考查多用电表的使用及读数 1 2011 北京卷 21 1 用如上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 1 旋动部件 使指针对准电流的 0 刻线 2 将 K 旋转到电阻挡 100 的位置 3 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 4 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