第一部分专题十第2课时

第2课时电学实验第一部分

专题十实验及拓展创新高考命题轨迹高考命题点命题轨迹情境图电表改装多用电表原理和使用20151卷23

20173卷2315(1)23题17(3)23题电表改装多用电表原理和使用20182卷22

20191卷23,3卷2318(2)22题19(1)23题19(3)23题“电阻测量类”实验20152卷23

20162卷2315(2)23题16(2)23题“电阻测量类”实验20171卷23,2卷23

17(1)23题17(2)23题“电阻测量类”实验20181卷23,3卷23

18(1)23题18(3)23题测定电源电动势和内阻拓展创新实验20161卷23,3卷2216(1)23题16(3)22题拓展创新实验20192卷2319(2)23题高考题型1电表改装多用电表原理和使用内容索引NEIRONGSUOYIN高考题型2“电阻测量类”实验高考题型3测定电源电动势和内阻高考题型4拓展创新实验电表改装多用电表原理和使用题型：实验题：5年4考高考题型1例1

(2019·全国卷Ⅰ·23)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表.该同学测得微安表内阻为1200Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装.然后利用一标准毫安表，根据图1(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表).(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线.图1答案连线如图所示

解析

量程为250μA的微安表改装成量程为20mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线.(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图2所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是________.(填正确答案标号)A18mA B.21mAC.25mA D.28mA解析

当标准毫安表示数为16.0mA时，对应的微安表读数为160μA，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25mA，选项C正确.图2C(3)产生上述问题的原因可能是________.(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200ΩB.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200ΩC.R值计算错误，接入的电阻偏小D.R值计算错误，接入的电阻偏大AC出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1200Ω，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小，选项A、C正确.(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝______.解析

设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有U＝(25－0.25)×10－3RU＝(20－0.25)×10－3kR拓展训练1

(2019·云南昆明市4月质检)某同学想将一量程为1mA的灵敏电流计G改装为多用电表，他的部分实验步骤如下：图3(1)他用如图3甲所示的电路测量灵敏电流计G的内阻①请在乙图中将实物连线补充完整；答案见解析图解析由原理图连线如图：②闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I0；然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I0.若此时电阻箱阻值R2＝200Ω，则灵敏电流计G的内阻Rg＝________Ω.200解析由闭合电路欧姆定律可知，两情况下的电流相同，所以灵敏电流计G的内阻Rg＝200Ω；(2)他将该灵敏电流计G按图丙所示电路改装成量程为3mA、30mA及倍率为“×1”、“×10”的多用电表.若选择电流30mA量程时，应将选择开关S置于________(选填“a”“b”“c”或“d”)，根据题给条件可得电阻R1＝______Ω，R2＝________Ω.b1090解析由表头改装成大量程的电流表原理可知，当开关接b时，表头与R2串联再与R1并联，此种情形比开关接c时电路总电流更大，故开关应接b；由电流表的两种量程可知：接b时有：29×10－3R1＝10－3×(200＋R2)联立解得：R1＝10Ω，R2＝90Ω；(3)已知图丙电路中两个电源的电动势均为3V(内阻可忽略)，将选择开关置于a测量某电阻的阻值，若通过灵敏电流计G的电流为0.40mA，则所测电阻阻值为_____Ω.150解析开关接a时，多用电表Imax＝30mA，所以所测电阻阻值为R测＝R总－R内＝150Ω.拓展训练2

(2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度.可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干.图4(1)欧姆表设计将图4中的实物连线组成欧姆表.欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选______(填“R1”或“R2”).900答案如图所示R1解析由题知当两表笔间接入15kΩ的电阻时，电流表示数为50μA，代入数据解得R＝900Ω，所以滑动变阻器选择R1.(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图5所示.表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________.图5455解析欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15kΩ，(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量.若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图6所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω.图6解析红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处.题图中电阻箱读数为35000.0Ω.035000.0“电阻测量类”实验题型：实验题：5年4考高考题型2例2

(2019·四川南充市第二次适应性考试)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有：A.电流表A1(量程为0至50mA，内阻RA1约为3Ω)B.电流表A2(量程为0至3mA，内阻RA2＝15Ω)C.定值电阻R1＝697ΩD.定值电阻R2＝1985ΩE.滑动变阻器R(0至20Ω)一只F.电压表V(量程为0至12V，内阻RV＝1kΩ)G.蓄电池E(电动势为12V，内阻很小)H.开关S一只(1)如图7所示，请选择合适的器材，电表1为________，电表2为________，定值电阻为________.(填写器材前的字母编号)图7答案

见解析解析要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压；由以上分析可知，电表1为F，电表2为B，定值电阻为D.(2)将采用的电路图补充完整.答案

见解析解析因为滑动变阻器阻值远小于LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法.电路图如图所示，(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝________(用测量量字母和已知字母表示)，当表达式中的________(填字母)达到________，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时电阻.答案

见解析解析设LED灯正常工作时电表1的读数为UV，电表2的读数为I2，根据闭合电路欧姆定律知，LED灯两端的电压U＝I2(R2＋RA2)，改装后的电压表内阻为RV＝1985Ω＋15Ω＝2000Ω，则当I2＝1.5mA时，LED灯两端的电压为3V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻.拓展训练3

(2019·江西南昌市第二次模拟)某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω·m).图8为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm.他将水样注满容器后设计实验进行测量.图8(1)他用实验室中的下列器材来精确测量所取水样的电阻：A.电流表(量程5mA，电阻RA＝800Ω)B.电压表(量程15V，电阻RV约为10.0kΩ)C.滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)D.电源(12V，内阻约10Ω)E.开关一只、导线若干请用笔画线代替导线帮他在图9中完成电路连接；图9答案所以电流表应用内接法，由于滑动变阻器的总阻值为20Ω，为了方便调节，所以滑动变阻器应用分压式接法，电路图如图：(2)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图10的坐标系中作出U－I关系图线；U/V2.04.06.88.210.011.2I/mA0.801.602.733.384.004.45答案图10解析根据U、I所测的数据作出U－I图线如图：(3)由U－I图线求出待测水样的电阻为__________________Ω，算出所测水样的电阻率，可以判断这一水样________(选填“达标”或“不达标”).1717(1650～1750)不达标解析根据U－I图线，测定电源电动势和内阻题型：实验题：5年0考高考题型3例3

(2018·江苏单科·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图11所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处______________；________________.图11开关未断开电阻箱阻值为零解析在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全.(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的

数据见下表：R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A－16.75.95.34.53.8根据表中数据，在图12的方格纸上作出R－

关系图象.图12由图象可计算出该干电池的电动势为________V；内阻为________Ω.答案见解析图1.38(1.30～1.44都算对)

1.2(1.0～1.4都算对)

解析根据闭合电路欧姆定律，得E＝I(R＋r)描点连线后图象如图所示.根据图象可知r＝1.2Ω.图象的斜率为电动势E，(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电压表的指针位置如图13所示，则该干电池的电动势应为________V；内阻应为________Ω.图13答案1.38[结果与(2)问第一个空格一致]

1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]解析根据欧姆定律，得电流表的内阻该干电池的内阻应为r′＝r－rA＝1.0Ω拓展训练4

(2019·安徽宣城市第二次模拟)在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材.(1)甲同学按电路图14a进行测量实验，其中R2为保护电阻，则：①请用笔画线代替导线在图b中完成电路的连接；图14答案解析根据原理图可得出对应的实物图，如图所示；②根据电压表的读数U和电流表的读数I，画出U－I图线如图c所示，可得电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω(结果均保留两位有效数字).2.80.60解析根据闭合电路欧姆定律可得：U＝E－Ir，(2)乙同学误将测量电路连接成如图d所示，其他操作正确，根据电压表的读数U和电流表的读数I，画出U－I图线如图e所示，可得电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω(结果均保留两位有效数字).3.00.50解析由乙同学的电路接法可知R1左右两部分并联后与R2串联，则可知在滑片移动过程中，滑动变阻器接入电路电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，所以出现题图e所示的图象，则由图象可知当电压为2.5V时，电流为0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为I1＝1A；而当电压为2.4V时，电流分别对应0.33A和0.87A，则说明当电压为2.4V时，干路电流为I2＝0.33A＋0.87A＝1.2A；则根据闭合电路欧姆定律可得2.5V＝E－r·1A,2.4V＝E－r·1.2A，解得电源的电动势E＝3.0V，内电阻r＝0.50Ω.拓展创新实验题型：实验题：5年5考高考题型4例4

(2019·全国卷Ⅱ·23)某小组利用图15(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中

和

为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100Ω)；S为开关，E为电源.实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出.图(b)是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U－t关系图线.回答下列问题：图15(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表

的示数为U1＝________mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”)，电压表

示数________(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动，以使

示数仍为U1.5.00变小增大B解析实验中硅二极管与定值电阻R0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U1＝IR0＝50.0μA×100Ω＝5.00mV；由题图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管正向电压减小，又题图(b)对应的电流恒为50.0μA，可知硅二极管的正向电阻变小，定值电阻R0两端电压增大，即电压表

示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电流，从而使电压表

示数保持不变，故应将R的滑片向B端移动.(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系.硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为||＝________×10－3V/℃(保留2位有效数字).2.8拓展训练5

(2019·福建厦门市第一次质量检查)举世瞩目的嫦娥四号，其能源供给方式实现了新的科技突破：它采用同位素温差发电与热电综合利用技术结合的方式供能，也就是用航天器两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给探测器.图16甲中探测器两侧张开的是光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能.图16某同学利用图乙所示电路探究某光伏电池的路端电压U与电流I的关系，图中定值电阻R0＝5Ω，设相同光照强度下光伏电池的电动势不变，电压表、电流表均可视为理想电表.(1)实验一：用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值，通过测量得到该电池的U－I曲线a(如图丁).由此可知，该电源内阻是否为常数________(填“是”或“否”)，某时刻电压表示数如图丙所示，读数为________V，由图象可知，此时电源内阻为_____________________Ω.否1.505.6(5.5～5.7均算正确)解析由U－I图象可知，因图象的斜率等于电源的内阻，可知电源内阻不是常数；电压表的量程为3.00V，则读数为1.50V；由题图丁中读出，此时电路中的电流为250mA，7.2×10－2(7.0×10－2～7.4×10－2均算正确)则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，此时外电路电阻为R外＝R＋R0＝25Ω，将此电阻的U－I图线画在此电源的U－I图象中，如图：直线与b的交点为实验二中R＝20Ω时电路的工作点，此时