高考物理精讲：专题15+电学实验(二)(高考定位+审题破题,含原创题组及解析)

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1、第一部分专题复习篇电学实验（二）考题1测定金属丝（液体）的电阻率眇11在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中：（1）某实验小组用如图1所示电路对馍铭合金和康铜丝进行探究，a、b、c、d是四种金属丝.图1实验小组讨论时，某同学对此电路提出异议，他认为，电路中应该串联一个电流表，只有测出各段金属丝的电阻，才能分析电阻与其影响因素的定量关系.你认为要不要串联电流表？并简单说明理由.几根馍铭合金丝和康铜丝的规格如下表所示：电路图中三种金属丝a、b、c分别为下表中编号为A、B、C的金属丝，则d应选下表中的（用表中编号D、E、F表示）.编R材料长度L/m横截回积S/mm2A银铭合金0.300.5

2、0B银铭合金0.500.50C银铭合金0.301.00D银铭合金0.501.00E康铜丝0.300.50F康铜丝0.501.00（2）该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后，想测定某金属丝的电阻率.用毫米刻度尺测量金属丝长度为L=80.00cm,用螺旋测微器测金属丝的直径如图2甲所示，则金属丝的直径d为.按如图乙所示连接好电路，测量金属丝的电阻R.改变滑动变阻器的阻值，获得六组I、U数据描在图丙中所示的坐标系上.由图可求得金属丝电阻R=Q,该金属丝的电阻率p=Q-n（保留两位有效数字）.甲乙图2解析（1）串联电路电流处处相等，串联电阻两端电压与电阻成正比，不需要测出电流，根据电阻两端

3、电压大小即可比较出电阻大小.探究影响电阻的因素，应采用控制变量法，实验已选A、B、C的金属丝，根据控制变量法的要求，应控制材料的长度与横截面积相等而材料不同，因此d应选表中的E.（2）由图示螺旋测微器可知，其示数为1.5mm+10.0X0.01mm=1.600mm；根据坐标系内的点作出图象如图所示.U.LDUDUJU UM U.W UMJ 由图象可知，电阻阻值为R=U=03Q=0.5Q;由电阻定律R=+可得，电阻率PI0.6Sd2兀24L3.14X 0.5X 1.600X 10 3 24X 0.800Q 肝 1.3 X 10 6 Q -m. E (2) 1.600 mm答案（1）不需要，串联电

4、路电流处处相等，电压与电阻成正比0.51.3X106。突破训练1. （2014江苏10）某同学通过实验测量一种合金的电阻率.（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图3所示的部件（选填A”、B”、C”或D）.从图中的示数可读出合金丝的直径为mm.(2)图4所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出.合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化.由此可以推断：电路中(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了(选填“短路”或“断路”).图4(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流

5、表的示数分别为2.23V和38mA,由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议.答案(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值.(或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值)解析(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B.螺旋测微器的示数为(0+41.0X0.01)mm=0.410mm.(2)电压表的示数不为零，电流表的示数几乎为零，说明连接两电表的电路是导通的.而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断7、9间断路.由题知

6、兽=0.005暑=0.019,说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并RxRv测出多组U、I值，求出Rx后，再取平均值作为实验结果.2. (1)某实验小组在“测定金属丝电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图5所示，则它们的读数值依次是、.内若已知实验所用的电流表内阻的准确值图5（2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为010Q,电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kQ电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势E=4.5V,内阻很小.则以下电路图中（填电路图下方的字母代号）电路为本次实验应当采用的最佳电路.但用此Ra=2.0Q,那么准确测

7、量金属丝电阻Rx的最佳电路应是上图中的电路（填电路图下的字母代号）.此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻Rx=（用题中字母代号表示）.答案（1）0.998mm（0.9960.999mm均可）0.42A2.26V（2.252.28V均可）（2）A小B:Ra解析（1）因电源不能在大功率下长时间运行，则本实验应采用限流式接法；同时电压表内阻较大，由以上读数可知，待测电阻的内阻约为5Q,故采用电流表外接法误差较小；在实验中电压表示数准确，但电流表测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小；（2）因已知电流表内阻的准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻，故应选B电路；待测

8、电阻及电流表总电阻R=，则待测电阻Rx=RRa.方法提炼连接实物图要根据电路原理图，采用先串后并，如果滑动变阻器是分压式接法，一般先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻连接，然后将滑动变阻器的分压部分、待测电阻、电流表串联，最后并联电压表.同时注意电压表和电流表的正负接线柱以及电流表的内、外接法，还要注意量程选取是否合适.考题2测定电源的电动势和内阻2某同学用如图6所示电路测量多用电表的内阻和内部电池的电动势.图6（1）多用电表右侧表笔为（填“红表笔”或“黑表笔”）.将多用电表选择旋钮调至欧姆挡“X1”，将红黑表笔短接，调节,使指针指在右侧满刻度处.（2）移动滑动变阻器R的触头，分别读出五组电压

9、表（内阻较大，可视为理想电压表）和欧姆表示数U、R,并将计算得出的17、1记录在表格中，其中第四次测量时欧姆表的示数如图7,UR，一一,，,，11一，其阻值为在如图8所示的坐标纸上作出T1-Z图线.UR1U2.501.701.251.000.801R0.180.100.060.02於：|:|:需图8（3）若改用已使用较长时间的多用电表（电池电动势变小，内阻变大），但仍能调零后测电阻,其测得电阻R值与原来相比.（填“偏大”、“不变”或“偏小”）答案（1）黑表笔调零旋钮（调Ro也可）（2）30如图所示&I&CE 器B9HI SBIISHSISS(xffs 二川:5r.20 05 0JWT5O2Q（

10、3）偏大O突破训练3.某同学用如图9所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势（把欧姆表看成一个电源，且）.实验器材的规格如下:图9已选定倍率并进行了欧姆调零电流表Ai（量程200A,内阻Ri=300Q）电流表A2（量程30mA,内阻R2=5Q）定值电阻R0=9700Q滑动变阻器R（阻值范围0500Ai和A2的示数分别为（1）闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置，读出电流表Ii和I2.多次改变滑动触头的位置，得到的数据见下表11(口A)120125130135140145l2(mA)20.016.713.210.06.73.3E =依据表中数据，作出I1-I2图线如图10所示；据图可得，

11、欧姆表内电源的电动势为V,欧姆表内阻为r=Q.（结果保留3位有效数字）160150140130120三三三三(2)若某次电流表Ai的示数是114科A,则此时欧姆表示数约为(结果保留3位有效数字)答案(1)1.50(1.481.51)15.0(14.016.0)(2)47.5(47.048.0)解析(1)根据闭合电路欧姆定律，由图象与纵坐标的交点可求得：欧姆表内电源的电动势E=150小(300+9700)Q=1.50V;AUAI1R1+R0由图象的斜率绝对值可求得欧姆表内阻，内阻约为r=-=-AI2AI2150- 120X300+9700X106=0=15.0Q.0.020-0(2)由闭合电路欧

12、姆定律知E=l1(R0+R1)+Ir,则1=EI1R0+R1=0.024人，故欧姆表的示数R1R0I+R1=47.5Q.方法提炼测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种：1 .伏安法一一利用电压表和电流表，闭合电路方程为E=U+Ir,利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出U-I图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻.一一，r、_2 .伏阻法一一利用电压表和电阻箱.闭合电路方程为E=U(1+R).利用两组数据联立方程求解或将原方程线性化，处理为1=1+3或U=-rU+E,作图象或UU图象，利UERERU

13、RR用图线的截距和斜率求E和r.3 .安阻法一一利用电流表和电阻箱.闭合电路方程为E=I(R+r),利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为1=1R+EE-,作;一R图象，利用图线的截距和斜率求E和r.审题破题真题演练考题3从原理迁移中突破电学实验第31霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图11所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压Uh,这个现象称为霍尔效应，Uh称为霍尔电压，且满足UH=k号,式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.氏一图11（1）若

14、该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图11所示，该同学用电压表测量Uh时，应将电压表的“+”接线柱与（填“M”或N”）端通过导线相连.（2）已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的Uh值，记录数据如下表所示.根据表中数据在图12中画出UhI图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为X103V皿八一1干一1（保留2位有效数字）.I(X103A)3.06.09.012.015.018.0Uh(X103V)1.11.93.44.56.26.8（3）该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，

15、可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图13所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）.为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向（填“a”或b”），S2掷向（填“c”或d”）.为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件和（填器件代号）之间.图13解析（1）根据左手定则，正电荷受力向左，因此接线柱应接M点；（2）画出图象，图象的斜率为野，将B和d代入就可以求出k值为1.5;（3）将S1掷向b,S2掷向c,电流恰好反向；应将该电阻接入公共部分，即在Si与S2之间，因此可以在

16、Si与E之间也可以在E与S2之间.图14答案（1）M（1分）（2）如图所示（3分）1.5(1.41.6)(1分)、高考现场1.（2014福建19（2）（9分）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，实验原理图如图14甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表为标准电压表，E为待测电池组,S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0的定值电阻.已知灵敏电流计的满偏电流Ig=100A、内阻rg=2.0kQ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只（保留一位小数）的定值电阻R；根据如图14甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整的电路；某次实验的数据如下表所示：测量次数

17、12345678电压表如屋攵U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表堪缪II/mA20406080100120140160该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实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.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实际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

18、B.滑动变阻器的最大阻值偏小C. Ri的实际阻值比计算值偏小D. R。的实际阻值比标称值偏大CD解析 由电流表的改装知识可知,100X 10 6x 2.0X 103答案1.0见解析图（其他正确连接同样给分）1.66充分利用已测得的数据IgrgJ|mIg200X103100X106如下图.根据闭合电路欧姆定律结合逐差法可知U1 U5门=-R0I 5 一 I 1U2-U62 =- R0 ,I6 I2U3-U7r3=- R0,17 I3U4-U84 =一 R0.18 I4故=1+2 +3+4一 R0 =34X80X 10 3U1+U2+U3+U4U5+U6+U7+U8-4.0 -1.66 Q.5.2

19、6+5.16+5.04+4.944.83+4.71+4.59+4.464X80X103逐差法在计算中体现的主要优点是：充分利用已测得的数据.根据题意可知，内阻的测量值为测=号一R0,因此，电压表的内阻、滑动变阻器的阻值对测量结果无影响.若R的实际值比计算值偏小，则改装后的电流表示数偏小，导致内阻测量值偏大.根据内阻测量值的表达式可知，R0的实际值比标称值偏大，也会导致内阻测量值偏大.故选C、D.2.2013年12月14日晚上9点14分左右嫦娥三号月球探测器平稳降落在月球虹湾，并在分钟后展开太阳能电池帆板.这是中国航天器第一次在地外天体成功软着陆，中国成为继美国、前苏联之后第三个实现月面软着陆的

20、国家.太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件，如图15所示.某实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的IU特性.所用的器材包括：太阳能电池，电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干.图15（1）为了达到上述目的，应选用图16中的哪个电路图（填“甲”或“乙”）.图16（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图17的IU图象.由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻（填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为（3）该实验小组在另一实验中先用一强光照

21、射太阳能电池，并用如图18电路调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a.再减小实验中光的强度，用一弱光重复实验，测得U-I曲线b,如图19.当滑动变阻器的电阻为某值时，若曲线a的路端电压为1.5V,则滑动变阻器的测量电阻为Q,曲线b外电路消耗的电功率为W（计算结果保留两位有效数字）.0011一太阳能也油图18-r-rr-一S-rf1I羽玉O5Unfso200250300出A图19答案甲（2）很大1.0X103（3）7.1X103（7.07.2X103均可）6.8X105（6.7-6.9X105均可）解析（3）曲线a的路端电压为U1=1.5V时电路中电流为I1=210A,即为强光照射时的

22、工作点，连接该点和坐标原点，此直线为此时对应的外电路电阻的U-I图线，测量电阻为RU1=U-7.1X103此直线和曲线b的交点为弱光照射时的工作点，电流和电压分别为1=I197A、U=0.7V,则外电路消耗功率为P=UI=6.8X10-5W.知识专题练训练15题组1测定金属丝（液体）的电阻率1 .用伏安法测定电阻约为5的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池.如图1甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座两端的接线柱上，底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P,触头上固定了接线柱，按下P时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出.实验采用的电路原理图如图乙所示，测量电阻丝直

23、径所用螺旋测微器如图丙所示.(1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动使F固定后读数.(填仪器部件的字母符号)(2)根据电路原理图乙，用笔画线代替导线，将图2所示实物图连接成实验电路.图2P的位置，得到几组U、(3)闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变I、L的数据，用R=t计算出相应的电阻值后作出RL图线如图3所示.取图线上两个点间解析(1)在用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮，使测微螺杆F接近被测电阻F固定后读数.丝，再转动微调旋钮夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮使(2)根据电

24、路图，连接实物图兀 /Rd24AL .根据R=得岖=p-,而S=代入得:题组2测定电源的电动势和内阻2 .(2014新课标I23)利用如图4所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：图4待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9Q),电阻R(阻值为3.0Q),电阻Ri(阻值为3.0,电流表(量程为200mA,内阻为Ra=6.0，开关S.实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S;多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;以;为纵坐标，R为横坐标，作R图线(用直线拟合)；求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则;

25、与R的关系式为(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=3.0时电流表的示数如图5所示，读出数据，完成下表.答：R/ Q1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.0771117A 16.998.0010.011.011.913.0,图5(3)在图6的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k=截距b=A 1.fM112.0；：ll.On:”： I:!*HIBMn:“：营驾R.0二7.0r5.0年*二二十出三=1日日日iO2.04.C6.Q(4)根据图线求得电源电动势E=V,内阻r=Q.答案(1)；=3E0R+3E0(

26、5.0+r)(2)。110(0.1090.111均正确)9.09(9.019.17均正确)(3)见解析图1.0(0.961.04均正确)6.0(5.96.1均正确)(4)3.0(2.73.3均正确)1.0(0.61.4均正确)解析(1)根据闭合电路欧姆定律可知：IRaE=IRa+(I+)(R+R0+r)R1,13.03.0将R0=3.0Q,R1=3.0Q,Ra=6.0代入上式得丁=-E-R+-E(5.0+r)(2)从读数上，有效数字要一致，即读数是0.110A,倒数是9.09A1.(3)由;一R关系式可知k=30,截距b=30(5.0+r)；由给出的数据作出图像，连线时尽可能使多的点在同一直线

27、上，不在直线上的点要均匀分布在直线两侧如图所示.由图像可知,k= 1.0 A Q1, b=6.0 A 1IZQt:一_a-l:4口Kiil(4)电源电动势E=3.0V,电源内阻r=1.0Q.题组3从原理迁移中突破电学实验3.实际电流表有内阻，测量电流表7所示.G1内阻门的电路如图图7供选择的仪器如下：待测电流表G1(05mA,内阻约300Q)电流表G2(010mA,内阻约100Q)定值电阻R1(300Q)定值电阻R2(10Q)滑动变阻器R3(01000Q)滑动变阻器R4(020Q)干电池(1.5V)电键S及导线若干.(1)定值电阻应选,滑动变阻器应选.(在空格内填写序号)(2)对照电路图用笔连

28、线连接如图8所示实物图.身国待恻电流表图8(3)补全实验步骤：按如图7所示电路图连接电路，将滑动变阻器的触头移至最(填“左端”或“右端”)；闭合电键S,移动滑动触头至某一位置，记录Gi和G2的读数Ii和I2；多次移动滑动触头，记录Gi和G2的读数Ii和I2；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图9所示.图9(4)根据I2Ii图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式答案(I)(2)见解析图(3)左端(4)门=(ki)Ri解析(i)因电流表Gi的内阻约为300Q,故定值电阻选择Ri;为调节方便滑动变阻器选择R4.(2)根据电路图连接实物如图所示:(3)为保护测量电路，闭合开关时

29、，测量电路应处于短路状态，故滑片移至最左端.一一.Ii门一.一一一,一、ri.(4)由电路图知l2=Ii+：；，可得图象的斜率k=i+g,解得ri=(kI)Ri.RiRi4.现有一刻度盘总共有N小格、且刻度均匀，量程未准确确定的电压表Vi,已知其量程在1316V之间，内阻ri=150kQ为测定其准确量程Ui,实验室提供了如下表所列的器材，要求方法简捷，尽可能减少误差，并能测出多组数据器材(代号)规格标准电压表V2量程3V,内阻2=30kQ电流表A量程3A,内阻r3=0.01Q滑动变阻器R总阻值1kQ稳压电源E20V,内阻很小开关S、导线若吓10所示的甲、乙、丙三种电路图图10你认为选择电路图测

30、量效果最好.(填“甲”、“乙”或丙”)(2)根据测量效果最好的那个电路图，将如图11所示有关器材连接成测量电路.图11(1)某同学设计了如图(3)若选择测量数据中的一组来计算V1的量程U1,则所用的表达式U1=,式中各符号表示的物理量是：.答案乙(2)见解析图N，U2N:V1的总格数，N1：V1的读出格数，U2：V2的读数，1：V1表内阻，r2：V2表内阻解析(1)由于待测电压表的满偏电流与标准电压表的满偏电流接近，大约是0.1mA,所以可将两电压表串联使用，由于滑动变阻器的全电阻远小于电压表内阻，所以滑动变阻器应用分压式接法，所以选择乙电路图进行测量.(2)根据图乙所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示.(3)待测电压表V1的指针偏转格数为N1,每格表示电压值为AU,-NiAUU2由欧姆定律可得：一二=不所以电压表V1的量程为Ui=NU联立解得Ui=NriNi为某次测量时待测其中门=150kQ,2=30kQ,U2为某次测量时标准电压表V2的读数,电压表Vi的指针偏转格数.