高考物理复习 课时跟踪训练(十七)　电学实验创新

课时跟踪训练（十七）电学实验创新

（限时45分钟）

1.［创新点：双电流表法测量电池的电动势和内电阻］

（1）为了测量电源的电动势和内阻，我们通常采用如图甲所示电路，请你根据甲电路图

用笔画线代替导线将乙实物图连接完整。

图1

因本实验原理不够完善而产生系统误差的原因是。

（2）为了消除这一系统误差，某同学选用两只量程适当的电流表。Ai（内阻未知）、A2（内

阻等于RA）以及定值电阻Ro,设计了如图2所示的测量电路，该同学根据上述设计的实验电

路，多次改变滑动变阻器R的阻值，分别读出两电流表Ai、A2的相应示数八、h，以h为

纵坐标，6为横坐标，画出4与/2的关系图像，若由图像得到斜率为k,直线在纵轴上的截

距为。，则被测电源的电动势£=；内阻r=。

―1=1-®'

Ro7RA

AS

图2

2.［创新点：利用现有器材组装电流表、电压表测电阻］

现要测量一个未知电阻R的阻值，除R外可用的器材有：

多用电表（仅可使用欧姆挡）；

一个电池组反电动势6V）；

一个滑动变阻器R（0〜20C,额定电流1A）；

两个相同的电流表G（内阻尺=1000C,满偏电流/g=100nA）；

两个标准电阻（吊=29000。，7?2=O.lQ）

一个电键S、导线若干。

（1）［多选］为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡，粗测未知电阻，采用“X10”挡，调

零后测量该电阻，发现指针偏角非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正

确的是（填字母代号）。

A.这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆

B.这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆

C.如需进一步测量可换“XI”挡，调零后测量

D.如需进一步测量可换“XIk”挡，调零后测量

(2)根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出

实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

3.［创新点：利用逐差法计算电池的内电阻］

某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图3甲所

示，其中，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表，E为待测电池组,

S为开关，R为滑动变阻器，Ro是标称值为4.0。的定值电阻。

(1)已知灵敏电流计G的满偏电流/g=100pA、内阻Q=2.0kC,若要改装后的电流表满

偏电流为200mA,应并联一只C(保留一位小数)的定值电阻R；

(2)根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路；

图3

(3)某次试验的数据如下表所示：该小组借鉴“研究匀变速直线运动”试验中计算加速

度的方法(逐差法)，计算出电池组的内阻r=。(保留两位小数)；为减小偶然误

差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是。

测量次数12345678

电压表V读数UN5.265.165.044.944.834.714.594.46

改装表A读数//mA20406080100120140160

(4)［多选］该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的识记阻值对测量结

果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现：电动势的测

量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误，则内阻测量值总是偏

大的原因是。(填选项前的字母)

A.电压表内阻的影响

B.滑动变阻器的最大阻值偏小

C.R的识记阻值比计算值偏小

D.Ro的识记阻值比标称值偏大

4.［创新点：实验数据分析与电路选择］

某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件,该电学元件上标有“最大电流不超

过6mA,最大电压不超过7V”，同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，

他们设计的一部分电路如图4所示,图中定值电阻R=lkC,用于限流;电流表量程为10mA,

内阻约为5Q；电压表（未画出）量程为10V,内阻约为10k。；电源电动势E为12V,内阻

不计。

图4

（1）实验时有两个滑动变阻器可供选择：

A.阻值0〜200d额定电流0.3A

B.阻值0〜20。，额定电流0.5A

应选的滑动变阻器是（填“A”或"B”）。

正确接线后，测得数据如下表：

次数12345678910

U/V0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40

//mA0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50

⑵由以上数据分析可知，电压表应并联在M与之间（填“。”或"产’）；

（3）将电路图在线框中补充完整；

（4）从表中数据可知，该电学元件的电阻特点是：

5.［创新点：借助电阻箱测量电压表的内阻］

某同学设计了如图5甲所示的电路来测量一个量程为3V的电压表的内电阻（几千欧）,

实验室提供直流电源的电动势为6V,内阻忽略不计：

图5

(1)请完成图乙的实物连接；

(2)在该实验中，认为当变阻器的滑片P不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，a尸两点

间的电压保持不变；请从下列滑动变阻器中选择最恰当的是：;

A.变阻器A(0〜2000C,0.1A)

B.变阻器8(0〜20C,1A)

C.变阻器C(0〜5C,1A)

(3)连接好线路后，先将变阻器滑片P调到最端，并将电阻箱阻值调到

(填"0”或"最大”)，然后闭合电键S,调节P,使电压表满偏，此后滑片P保持不

动；

(4)调节变阻箱的阻值，记录电压表的读数；最后将电压表读数的倒数U-与电阻箱读

数R描点，并画出图丙所示的图线，由图像得，待测电压表的内阻值为(保留

两位有效数字)

6.［创新点：利用电阻箱和多用电表测量电池的电动势和内电阻］

用电阻箱R、多用电表电流挡、开关和导线测一节干电池的电动势E和内阻〃如图6

甲。

(1)若电阻箱电阻在几十。以内选取，Ro=4.5C,则多用表选择开关应旋转至直流电流

的(填“1mA”、“10mA”或“100mA")挡(已知在该电流挡多用表的内阻“=3.0C)。

(2)多次调节电阻箱，并从多用表上读得相应的电流值，获取多组R和/的数据，作出

了如图乙所示的｝-R图线。图线横轴截距的绝对值表示；

由该图线可得干电池的电动势6测=V(计算结果保留三位有效数字)。

图6

(3)本实验的误差主要来源于(填“测量误差”或“电表内阻”)。

7.［创新点：探究发光二极管的伏安特性曲线］

发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件，它的电路符号如图7甲所示。

正常使用时，带“+”号的一端接高电势，带“一”的一端接低电势。某同学用实验的方法

测得它两端的电压和通过它的电流/的数据，并记录在下表中：

0.40.81.21.62.02.42.62.83.0

UD/V0

Z/mA00.92.34.36.813.019.024.025.837.0

(1)在图乙中的虚线内画出该同学的实验电路图。所用的实验器材有：量程为5V的电

压表O,其内阻约为10kC；量程为50mA的电流表®3,内阻约为100。；直流电源E；

滑动变阻器R；开关S;导线若干。

(2)在图丙中的方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线，并由此判断，该二极管

的电阻随所加电压的增大而(填“增大”或“减小”)。

(3)已知该发光二极管的最佳工作电压为2.7V,现用6V稳压电源供电，需要串联一个

电阻R才能使二极管工作在最佳状态,试运用伏安特性曲线计算R的阻值为Q(取

整数)。

40

30

20

10

0

丙

图7

答案

1.解析：(1)电路连接如图所示，由于伏特表的分流作用,

使安培表示数小于流过电源的电流值，从而产生误差。

(2)由£=/2(/?o+/?A)+(/i+/2)r

2,ERO+RA+厂r

付：/1=7------；----12

b叼*ERo+R\+r

由题意，可得：-=a,---------=k,

南基产F"(RO+RA)/?<)+/?A

解付：E=1'k~1

答案：(1)图见解析伏特表的分流作用使电流表的示数小于电路的总电流值

”(RO+RA)RO+RK

()k~\k-l

2.解析：(1)用欧姆表粗测该电阻时，发现指针偏角非常大，说明欧姆表的读数非常小，

因此，这个电阻的阻值很小，A正确。为了使欧姆表读数误差更小些，应换“XI”挡，调

零后再测量，C正确，故选A、Co

R.R2

■C7

(2)要求测量电路的能耗较小，因此，应使用滑动变阻器的限流接法。可供选择的器材

中无电压表，需用电流表G和合串联改装成电压表。由于电流表G的量程太小，所以，需

用&和G并联改装成量程较大的电流表。由于未知电阻阻值较小，故电路采用“外接法”。

综合考虑，电路图如图。

答案：(1)AC(2)见解析

3.解析：(l)/g-g=(/-/g)Ri,解得Ri=I.0C。

(2)参见答案。

小,AU-U~Ui,U-U2,S—5

(3)r=V7，n=,5一，ri=,6,门=_

H-l\，fr

4=H，/5f=/6—/2=/7T3=/8i=80mA

—R。』/+♦!‘3'+"—吊二

♦+4+Ui+Ux—U'—lh—Ih—Ua

4X0。8A-4Q=1.66Q

(4)电压表内阻的影响会造成E和r的测量值均偏小，滑动变阻器对测量没有影响，以

的值偏小，(发表测量值偏小，r测量值偏大，r=r'-Ro,Ro偏小，r偏大。

答案：(1)1.0(2)如图⑶1.66充分利用已测得的数据(4)CD

4.解析：(1)因待测元件和定值电阻R阻值都很大，故要采

用分压式电路对待测元件供电，此时应选变阻器A较好待测元件

(2)由于皆〈今,应采用电流表内接法，电压表并联在M与

P之间I--------1।_/---------

(3)电路图如图所示

(4)当元件两端的电压小于6V时，元件电阻非常大，不导电：当元件两端电压大于6V

时，随着电压的升高而电阻变小

答案：(1)A(2)尸(3)、(4)见解析

5.解析：(1)实物连接如图所示

(2)要保证a尸间电压基本不变，变阻器R)应选较小的，但

考虑电源的电动势和变阻器的最大电流值应选变阻器B较好。

(3)为保护电压表，闭合S之前，滑动头尸应调到最左端，

电阻箱阻值应调到最大。

(4)设并联支路总电压为Uo,则。Rv,

得■77=77'+pR,对应图线得：77~=0.33,〃0=rnnn解得:Rv=3000C=3.0X1()3

Uot/oAV17oC/OAVJUUU

Q

答案：⑴见解析(2)B(3)左最大(4)3.0X103

6.解析：(1)因电池电动势约为1.5V,回路总电阻为几十欧，故回路中电流大约为几

十毫安，应选100mA挡。

⑵由E=/(r+R)+Rg+R)得:='+)+生+