【步步高】(廣西專用）高考物理二輪復習 專題十 第2課時 電學實驗與創(chuàng)新(1).doc

第2課時電學實驗與創(chuàng)新一、多用電表的使用例1(2013新課標23)某學生實驗小組利用圖1所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“1k”擋內(nèi)部電路的總電阻使用的器材有：圖1多用電表；電壓表：量程5 v，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5 k；導線若干回答下列問題：(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“1k”擋，再將紅表筆和黑表筆_，調(diào)零點(2)將圖1中多用電表的紅表筆和_(選填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖2所示，這時電壓表的示數(shù)如圖3所示多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為_k和_ v.圖2圖3(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0 k和4.00 v從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為_ k.(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖4所示根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為_v，電阻“1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為_ k.圖4解析(4)當滑動變阻器調(diào)到阻值為零時，多用電表的示數(shù)為電壓表的內(nèi)阻(5)設(shè)多用電表內(nèi)電池的電動勢為e，電阻“1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為r，則由閉合電路歐姆定律及兩組數(shù)據(jù)得：er4.00 v，e(15.012.0) kr3.60 v聯(lián)立兩式解得r15.0 k，e9.00 v.答案(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0以題說法1.歐姆表的原理(1)歐姆表內(nèi)有電源，紅表筆與內(nèi)部電源負極相連，黑表筆與內(nèi)部電源的正極相連，故其電流方向為“紅表筆流進，黑表筆流出”(2)測電阻的原理是閉合電路歐姆定律當紅、黑表筆短接時，調(diào)節(jié)滑動變阻器r0(即歐姆調(diào)零)，使靈敏電流計滿偏，ig，此時中值電阻r中rgr0r，當兩表筆接入電阻rx時i，電阻rx與電路中的電流相對應(yīng)，但不是線性關(guān)系，故歐姆表刻度不均勻2 歐姆表使用六注意(1)選擋接著調(diào)零；(2)換擋重新調(diào)零；(3)待測電阻與電路、電源要斷開；(4)盡量使指針指在表盤中間位置附近；(5)讀數(shù)之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，選擇開關(guān)要置于“off”擋或交流電壓的最高擋(1)用多用電表的歐姆擋測量阻值時，選擇倍率為100 擋，按正確的實驗操作步驟測量，表盤指針位置如圖5所示，該電阻的阻值約為_；圖5(2)下列關(guān)于用多用電表歐姆擋測電阻的說法中正確的是()a測量電阻時，如果紅、黑表筆分別插在負、正插孔，則不會影響測量結(jié)果b測量阻值不同的電阻時，都必須重新歐姆調(diào)零c測量電路中的電阻時，應(yīng)該把該電阻與電源斷開d歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小，內(nèi)阻變大，但仍能調(diào)零，其測量結(jié)果與原來相比不變(3)用多用電表探測二極管的極性，用歐姆擋測量，黑表筆接a端，紅表筆接b端時，指針偏轉(zhuǎn)角較大，然后黑、紅表筆反接指針偏轉(zhuǎn)角較小，說明_(填“a”或“b”)端是二極管正極答案(1)1 700(2)ac(3)a解析(1)歐姆表的測量值是指針讀數(shù)與倍率的乘積，為17100 1 700 .(2)歐姆表測電阻時，紅、黑表筆插錯不會影響測量結(jié)果，a正確；測不同的電阻時，只要沒更換倍率，不需重新歐姆調(diào)零，b錯誤；測電路中的電阻時應(yīng)將待測電阻與電源斷開，c正確；表中的電池電動勢變小、內(nèi)阻變大后，會影響測量結(jié)果，d錯誤(3)二極管具有單向?qū)щ娦裕瑲W姆表的紅表筆接的是表內(nèi)電池的負極，接b端時，指針偏轉(zhuǎn)角度大，二極管電阻小，說明b端是二極管的負極，a端是其正極二、以測電阻為核心的電學實驗例2(2013北京21)某同學通過實驗測定一個阻值約為5 的電阻rx的阻值(1)現(xiàn)有電源(4v，內(nèi)阻可不計)、滑動變阻器(050 ，額定電流2 a)、開關(guān)和導線若干，以及下列電表：a電流表(03 a，內(nèi)阻約0.025 )b電流表(00.6 a，內(nèi)阻約0.125 )c電壓表(03 v，內(nèi)阻約3 k)d電壓表(015 v，內(nèi)阻約15 k)為減小測量誤差，在實驗中，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_(選填器材前的字母)；實驗電路應(yīng)采用圖6中的_(選填“甲”或“乙”)圖6(2)圖7是測量rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線請根據(jù)在(1)問中所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線圖7(3)接通開關(guān)，改變滑動變阻器滑片p的位置，并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)i、電壓表示數(shù)u.某次電表示數(shù)如圖8所示，可得該電阻的測量值rx_(保留兩位有效數(shù)字)圖8(4)若在(1)問中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是_；若在(1)問中選用乙電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是_(選填選項前的字母)a電流表測量值小于流經(jīng)rx的電流值b電流表測量值大于流經(jīng)rx的電流值c電壓表測量值小于rx兩端的電壓值d電壓表測量值大于rx兩端的電壓值(5)在不損壞電表的前提下，將滑動變阻器滑片p從一端滑向另一端，隨滑片p移動距離x的增加，被測電阻rx兩端的電壓u也隨之增加，下列反映ux關(guān)系的示意圖中正確的是_解析(1)為了減小誤差，應(yīng)使電表讀數(shù)為量程的，電源電動勢為4 v，故電壓表選c.估算通過rx的最大電流約為im a0.6 a，所以電流表應(yīng)選b.因為，所以電流表應(yīng)外接，即應(yīng)采用甲電路，測量誤差較小(2)(3)電流表、電壓表的讀數(shù)分別為i0.50 a，u2.60 v，所以rx 5.2 .(4)甲電路中產(chǎn)生誤差的主要原因是電壓表的分流作用，選項b正確乙電路中產(chǎn)生誤差的主要原因是電流表的分壓作用，故選項d正確(5)rx兩端的電壓u，其中r為滑動變阻器總阻值，l為滑動變阻器兩端總長度，結(jié)合數(shù)學知識可知選項a正確答案(1)bc甲(2)見解析圖(3)5.2(4)bd(5)a以題說法描繪小電珠的伏安特性曲線、測定金屬的電阻率，其實驗原理都涉及伏安法測電阻，這類實驗要從以下兩個方面攻克1電路結(jié)構(gòu)：實驗電路至少包括三個部分：(1)測量電路；(2)控制電路(滑動變阻器、開關(guān))；(3)電源2電路設(shè)計：(1)電表選擇注意三方面：安全性，要求量程不能太小，電表不反接；準確性，要求量程不能太大，讀數(shù)一般要超過量程的；若電表量程不合適，要利用有準確內(nèi)阻的電表進行改裝(2)測量電路設(shè)計：若，則應(yīng)把電流表內(nèi)接；若，則應(yīng)把電流表外接(3)控制電路：以小控大用分壓，相差無幾用限流，即當滑動變阻器的阻值較小時，常采用分壓式接法；當滑動變阻器的阻值與負載相差不大時，常采用限流式接法另外滑動變阻器必須接為分壓式的情況有三種：電壓要求從零開始變化；滑動變阻器太小，不能起到限流的作用；限流式不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)若兩種接法均可，則采用限流式，因為限流式損耗功率小某實驗小組進行“探究熱敏電阻的溫度特性”實驗，實驗室提供如下器材：熱敏電阻rt(常溫下約8 k)、溫度計、電流表ma(量程1 ma，內(nèi)阻約200 )、電壓表v(量程3 v，內(nèi)阻約10 k)、電池組e(4.5 v，內(nèi)阻約1 )、滑動變阻器r(最大阻值為20 )、開關(guān)s、導線若干、燒杯和水(1)根據(jù)提供器材的參數(shù)將圖9甲所示的實物圖中所缺的導線補接完整圖9(2)實驗開始前滑動變阻器的滑動觸頭p應(yīng)置于_(填“a”或“b”)端(3)利用補接完整的實驗裝置測量出不同溫度下的電阻值，畫出該熱敏電阻的rtt圖象如圖10中的實測曲線，與圖中理論曲線相比二者有一定的差異除了偶然誤差外，下列關(guān)于產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因或減小系統(tǒng)誤差的方法敘述正確的是_(填選項前的字母，不定項選擇)圖10a電流表的分壓造成電阻的測量值總比真實值大b電壓表的分流造成電阻的測量值總比真實值小c溫度升高到一定值后，電流表應(yīng)改為外接法(4)將本實驗所用的熱敏電阻接到一個電流較大的恒流電源中使用，當電流通過電阻產(chǎn)生的熱量與電阻向周圍環(huán)境散熱達到平衡時，滿足關(guān)系式i2rk(tt0)(其中k是散熱系數(shù)，t是電阻的溫度，t0是周圍環(huán)境溫度，i為電流強度)，電阻的溫度穩(wěn)定在某一值若通過它的電流恒為50 ma，t020c，k0.25 w/c，由實測曲線可知該電阻的溫度穩(wěn)定在_c.答案(1)連線如圖所示(2)a(3)ac(4)48(4650均可)解析(1)如果用限流法，待測電阻兩端的電壓將超出電壓表的量程，故用分壓法，因為待測電阻是大電阻，故用內(nèi)接法(2)開始時待測電阻兩端的電壓應(yīng)當最小，故滑動觸頭應(yīng)置于a端(3)用電流表內(nèi)接法測量的是待測電阻和電流表內(nèi)阻的和，故測量值偏大，a正確；溫度升高，熱敏電阻的阻值變小，當與電流表電阻接近時，應(yīng)改為電流表外接法，c正確(4)將i50 ma、t020c、k0.25 w/c代入i2rk(tt0)中可得r0.1(t20) k，在rtt圖中作出該直線，找到該直線與實測rtt曲線的交點，交點所對應(yīng)的橫坐標約為48c，所以該電阻的溫度穩(wěn)定在48c.三、以測電源的電動勢為核心的電學實驗例3(10分)在“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，提供了如圖11甲、乙、丙所示的三組器材(1)請把能完成實驗的器材都連成電路圖11(2)某同學根據(jù)他的實驗數(shù)據(jù)作出了如圖12所示的圖象，由此可知該同學選用的是_(填“甲”“乙”或“丙”)組器材進行實驗根據(jù)圖象可得出電源的電動勢e_v，內(nèi)阻r_.(忽略電表內(nèi)阻的影響，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖12解析(1)只要能取兩組不同數(shù)值，列出閉合電路歐姆定律的表達式，未知量只有電動勢和內(nèi)阻就可以完成實驗，甲圖不滿足要求，乙、丙兩圖滿足要求根據(jù)下面兩幅電路圖連接乙、丙的實物圖(2)丙圖中的外電阻可以通過電阻箱讀出來，所以選的一定是丙圖根據(jù)閉合電路歐姆定律有eirir，整理可得rr，可知圖線與縱軸截距的絕對值是內(nèi)阻，圖線的斜率是電源的電動勢答案(1)如圖所示(4分，乙、丙各2分，畫了甲圖則此問扣1分)(2)丙(2分)1.4(1.31.5均可)(2分)1.0(0.81.2均可)(2分)以題說法測量電源的電動勢和內(nèi)阻的基本原理是閉合電路歐姆定律，數(shù)據(jù)處理的主要思想方法是“化曲為直”，常用的方法有三種：1伏安法利用電壓表和電流表，閉合電路方程為euir，利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解e和r；也可作出ui圖象，圖線的縱截距表示電源的電動勢，斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻2伏阻法利用電壓表和電阻箱閉合電路方程為eu(1)利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或?qū)⒃匠叹€性化，處理為或ure，作圖象或u圖象，利用圖線的截距和斜率求e和r.3安阻法利用電流表和電阻箱閉合電路方程為ei(rr)，利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或?qū)⒎匠叹€性化，處理為r，作r圖象，利用圖線的截距和斜率求e和r.(2013浙江22)采用如圖13所示的電路“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”圖13(1)除了選用圖14照片中的部分器材外，_(填選項)；圖14a還需要電壓表 b還需要電流表c還需要學生電源 d不再需要其他器材(2)測量所得數(shù)據(jù)如下： 測量次數(shù)物理量123456r/1.21.00.80.60.40.2i/a0.600.700.800.891.001.20u/v0.900.780.740.670.620.43在圖15中用作圖法求得電池的內(nèi)阻r_；圖15(3)根據(jù)第5次所測得的實驗數(shù)據(jù)，求得電流表內(nèi)阻ra_.答案(1)a(2)(0.750.10) (3)0.22 解析(1)除照片中的器材外，還需要電壓表，故應(yīng)選a.(2)作出ui圖象，如圖所示，由圖象斜率可求得電池的內(nèi)阻r(0.750.10) .(3)由ui(rra)和第5組數(shù)據(jù)，得：電流表的內(nèi)阻rar(0.4) 0.22 .15從原理遷移中突破電學實驗題審題示例(9分)在“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，備有如下器材：a干電池b電流表(00.6 a，內(nèi)阻約0.1 )c靈敏電流計(滿偏電流ig200 a、內(nèi)阻rg500 )d滑動變阻器(020 、2.0 a)e電阻箱rf開關(guān)、導線若干(1)由于沒有電壓表，要把靈敏電流計改裝成量程為2 v的電壓表，需串聯(lián)一個阻值為_的電阻(2)改裝后采用如圖16甲所示電路進行測量，請在圖乙上完成實物連線圖16(3)在閉合開關(guān)s前，將滑動變阻器的滑片移動至_(填“a端”、“中央”或“b端”)(4)圖17為該實驗繪出的i1i2圖線(i1為靈敏電流計的示數(shù)，i2為電流表的示數(shù))，由圖線可求得被測電池的電動勢e_v，內(nèi)阻r_.圖17審題模板答題模板(1)由2 vig(rgrx)可得rx9 500 .(2)實物連線圖如答案圖所示(3)在閉合開關(guān)s前，滑動變阻器應(yīng)處于最大阻值處，滑片應(yīng)移動至a端(4)圖線與縱軸的截距約為146 a，對應(yīng)著電源電動勢e146106(9 500500) v1.46 v；電源內(nèi)阻r 0.82 .答案(1)9 500(2分)(2)電路如圖所示(2分)(3)a端(1分)(4)1.46(1.451.47)(2分)0.82(0.800.84)(2分)如圖18甲所示為某一型號二極管，其兩端分別記為a和b.圖乙為它的伏安特性曲線，其外表所標示的極性已看不清，為確定該二極管的極性，用多用電表的電阻擋進行測量圖18(1)首先對多用電表進行機械調(diào)零，然后將紅、黑表筆正確插入插孔后，選用100擋進行測量，在測量前要進行的操作步驟為_(2)將多用電表的紅表筆與二極管的a端、黑表筆與二極管的b端相連時，表的指針偏轉(zhuǎn)角度很大；調(diào)換表筆的連接后，表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小，由上述測量可知該二極管的正極為_(填“a”或“b”)端(3)當給該二極管加上反向30 v電壓時，用伏安法測量其電阻值，提供的器材有：直流40 v電源；電流表a1，量程0.6 a，內(nèi)阻約10 ；電流表a2，量程50 a，內(nèi)阻約100 ；電壓表v，量程為50 v，內(nèi)阻約100 k；滑動變阻器，總電阻100 ；開關(guān)、導線若干在提供的兩塊電流表中應(yīng)選用_(填“”或“”)，在圖19虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖(二極管的符號已畫在圖中)圖19答案(1)將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針指到電阻的零刻度處(2)b(3)電路圖如圖所示解析(1)歐姆調(diào)零的具體步驟為：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針指到電阻的零刻度處(2)二極管正向電阻很小，反向電阻極大，多用電表的電流方向是“紅進黑出”，可知該二極管的正極為b端(3)根據(jù)題圖乙，當反向電壓為30 v時，反向電流不超過50 a，故電流表選；二極管反向電阻極大，電流表應(yīng)該采用內(nèi)接法，為了多測幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓式接法(限時：45分鐘)1 (2013安徽21).(1)在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖1所示，校零時的讀數(shù)為_mm，合金絲的直徑為_mm.圖1(2)為了精確測量合金絲的電阻rx，設(shè)計出如圖2所示的實驗電路圖，按照該電路圖完成圖3中的實物電路連接圖2圖3.根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖4所示電路可以測定電池的電動勢和內(nèi)電阻圖中r0是定值電阻，通過改變r的阻值，測出r0兩端的對應(yīng)電壓u12，對所得的實驗數(shù)據(jù)進行處理，就可以實現(xiàn)測量目的，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在r坐標系中描出坐標點，如圖5所示已知r0150 ，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理圖4圖5(1)圖5中電阻為_的數(shù)據(jù)點應(yīng)剔除；(2)在坐標系中畫出r關(guān)系圖線；(3)圖線的斜率是_(v11)，由此可得電池電動勢ex_v.答案.(1)0.0070.638(0.6360.640都算正確)(2)見解析圖.(1)80.0(2)見解析圖(3)4.441031.50解析.(1)校零時的讀數(shù)為0.007 mm合金絲的直徑d(0.6450.007)mm0.638 mm(0.6360.640都算正確)(2)按照電路圖進行實物連線如圖所示.(1)由閉合電路歐姆定律可知：ex(rrx)u12即r由此可知r關(guān)系圖線是一條直線電阻r80.0 的點不落在直線上，應(yīng)剔除(2)畫出r關(guān)系圖線如圖所示(3)斜率k v114.44103 v11結(jié)合r(1)可知：4.44103所以ex1.50 v2 (2013福建19(2)硅光電池在無光照時不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件某實驗小組設(shè)計如圖6甲所示電路，給硅光電池加反向電壓(硅光電池負極接高電勢點，正極接低電勢點)，探究其在無光照時的反向伏安特性圖中電壓表v1量程選用3 v，內(nèi)阻為6.0 k；電壓表v2量程選用15 v，內(nèi)阻約為 30 k；r0為保護電阻；直流電源電動勢e約為12 v，內(nèi)阻不計根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導線，將圖乙連接成完整電路圖6用遮光罩罩住硅光電池，閉合開關(guān)s，調(diào)節(jié)變阻器r，讀出電壓表v1、v2的示數(shù)u1、u2.()某次測量時，電壓表v1示數(shù)如圖丙，則u1_ v，可算出通過硅光電池的反向電流大小為_ ma(保留兩位小數(shù))()該小組測出大量數(shù)據(jù)，篩選出下表所示的9組u1、u2數(shù)據(jù)，算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓ux和通過的反向電流ix(表中“”表示反向)，并在坐標紙上建立ixux坐標系，標出了與表中前5組ux、ix數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個坐標點，如圖7所示請你標出余下的4個坐標點，并繪出ixux圖線.123456789u1/v0.000.000.060.120.240.420.721.141.74u2/v0.01.02.13.14.25.46.78.19.7ux/v0.01.02.03.04.05.06.07.08.0ix/ma0.000.000.010.020.040.070.120.190.29圖7()由ixux圖線可知，硅光電池無光照下加反向電壓時，ix與ux成_(填“線性”或“非線性”)關(guān)系答案連線如圖所示()1.400.23()描點繪出ixux圖線如圖所示()非線性3 (2013廣東34(2)圖8(a)是測量電阻rx的原理圖學生電源輸出電壓可調(diào)，電流表量程選0.6 a(內(nèi)阻不計)，標有長度刻度的均勻電阻絲ab的總長為30.0 cm.圖8根據(jù)原理圖連接圖(b)的實物圖斷開s2，合上s1；調(diào)節(jié)電源輸出電壓為3.0 v時，單位長度電阻絲的電壓u_ v/cm，記錄此時電流表a1的示數(shù)保持s1閉合，合上s2；滑動c點改變ac的長度l，同時調(diào)節(jié)電源輸出電壓，使電流表a1的示數(shù)與步驟記錄的值相同，記錄長度l和a2的示數(shù)i.測量6組l和i值，測量數(shù)據(jù)已在圖(c)中標出，寫出rx與l、i、u的關(guān)系式rx_；根據(jù)圖(c)用作圖法算出rx_ .答案見解析圖0.16.0解析實物圖如圖所示由于電阻絲均勻，故單位長度電阻絲的電壓u0.1 v/cm.設(shè)電阻絲每cm長的電阻為r，當合上s1、斷開s2時，設(shè)此時流過電阻絲的電流為i，有：i30.0r30.0u，當合上s1、s2時，ilrirx由上述兩公式得：rx.li圖象如圖所示，由圖象知：li的斜率k60 cm/a，rxku6.0 .4 根據(jù)實際情況經(jīng)常要進行電表的改裝，下面是在一次電表的改裝實驗中遇到的問題：一直流電壓表，量程為1 v，內(nèi)阻為1 000 .現(xiàn)將一阻值在5 000 7 000 之間的固定電阻r1與此電壓表串聯(lián)，以擴大電壓表的量程為求得擴大后量程的準確值，再給一直流電源(電動勢e為6 v7 v，內(nèi)阻可忽略不計)，一阻值r22 000 的定值電阻，兩個單刀開關(guān)s1、s2及若干導線(1)為達到上述目的，將圖9中的圖連成一個完整的實驗電路圖；圖9(2)連線完成后，當s1與s2均閉合時，電壓表的示數(shù)為0.90 v；當s1閉合，s2斷開時，電壓表的示數(shù)為0.70 v由此可以計算出改裝后電壓表的量程為_ v，電源電動勢為_ v.答案(1)如圖所示(2)76.3解析(1