专题19 电学试验（原卷版）

1、2020年高考物理二轮温习热点题型与提分秘籍专题19 电学试验题型一 电学常用仪器的读数及使用【典例分析1】如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图,指针位置分别如图甲、乙所示(1)若使用的是03 V量程的电压表,读数为_ V若使用的是015 V量程的电压表,读数为_ V.(2)若使用的是00.6 A量程的电流表,读数为_ A若使用的是03 A量程的电流表,读数为_ A【典例分析2】指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题：(1)在使用多用电表测量时,指针的位置如图甲所示,若选择开关拨至“1”挡,则测量的结果为_ ；若选择开关拨至“50 mA”挡,则测量结果为_ mA(2)多用电表

2、测未知电阻阻值的电路如图乙所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图丙所示,则该图象的函数关系式为_(3)下列根据图丙中IRx图线作出的解释或判断中正确的是_A因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大B欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx0时电路中的电流IIgCRx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏D测量中,当Rx的阻值为图丙中的R2时,指针位于表盘中央位置的右侧【提分秘籍】1电流表和电压表量程精确度读数规则电流表03 A0.1 A与刻度尺一样,采用估读,读数规则较简单,只需要精确

3、值后加一估读数即可电压表03 V0.1 V电流表00.6 A0.02 A估读位与最小刻度在同一位,采用估读电压表015 V0.5 V估读位与最小刻度在同一位,采用估读2.多用电表的读数及使用(1)电流的流向电流从电表的“”插孔(红表笔)流入,从“”插孔(黑表笔)流出,即“红进、黑出”(2)“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮(3)欧姆表刻度不均匀的原因当红、黑表笔短接时,调节滑动变阻器R0(即欧姆调零),使灵敏电流计满偏,Ig,此时中值电阻R中RgR0r,当两表笔

4、接入电阻Rx时,I,电阻Rx与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆表刻度不均匀题型二 以测电阻为核心的实验【典例分析1】(2019东北六校联考)一只小灯泡,额定功率为0.75 W,额定电压值已模糊不清A小组的同学想测定其额定电压值,于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为3 ,然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U1.5 VB小组同学认为A小组测量方法有误,他们利用下面可供选择的器材设计一个电路,测量通过灯泡的电流和它两端的电压,并根据测量数据来绘制灯泡的UI图线,进而找到灯泡的额定电压A电压表V(量程3 V,内阻约3 k)B电流表A1(量程1 500 mA,内阻约0.02 )C电流表A2(量程

5、500 mA,内阻约0.6 )D滑动变阻器R1(010 )E滑动变阻器R2(0100 )F电源E(电动势4.0 V,内阻不计)G开关S和导线若干H待测灯泡L(额定功率0.75 W,额定电压未知)(1)在实验过程中,B小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加,在下面所给的虚线框中画出实验的电路原理图上述器材中,电流表选_(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)(2)当电压达到1.23 V时,发现灯泡亮度很暗,当达到2.70 V时,灯泡功率已超过额定功率,便立即断开开关,并将所测数据记录在下面表格中.次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202

6、.70I/mA80155195227255279310请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的UI图线(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_ V；显然这一结果大于1.5 V,究其原因是_【典例分析2】(2019辽宁大连一零三中学月考)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(020 ,额定电

7、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1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/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_(选填“甲”或“乙”)图(3)下图丙是测量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,补充完成下图丙中实物间的连线,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坐标系如图丁所示,图中已标出了与测量数据对

8、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UI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)A1102 m B1103 mC1106 m D1108 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_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UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差【提分秘籍】1电流表内接法与外接法的选

9、择比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用,电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用,电流表测量值偏大测量结果R测RARxRx电阻的测量值大于真实值R测RxRx电阻的测量值小于真实值适用条件RxRA,大电阻RxRV,小电阻2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法(不计电源内阻)限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合S前滑片P位置b端a端都是为了保护电路元件【突破训练】1.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 ,电压表V的内阻约为2 k,电流表A

10、的内阻约为10 ,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式Rx计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值2.现测定长金属丝的电阻率(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是_mm.(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻这段金属丝的电阻Rx约为100 ,在下面所给的虚线框中画出实验电路图,并标明器材代号电源E(电动势10

11、 V,内阻约为10 )电流表A1(量程0250 mA,内阻R15 )电流表A2(量程0300 mA,内阻约为5 )滑动变阻器R(最大阻值10 ,额定电流2 A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx_.从设计原理看,其测量值与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“相等”)3.某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系,可用的器材如下：电源(电动势为3 V,内阻为1 )、电键、滑动变阻器(最大阻值为20 )、电压表、电流表、小灯泡、导线若干(电压表和电流表均视为理想电表)(1)实验中得到了小灯泡的UI图象如图甲

12、所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而_(填“增大”“减小”或“不变”)(2)根据图甲,在图乙中把缺少的导线补全,连接成实验的电路(3)若某次连接时,把AB间的导线误接在AC之间,合上电键,任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,则此时的电路中,小灯泡获得的最小功率是_ W(计算结果保留2位有效数字)题型三 以测电动势和内电阻为核心的实验【典例分析1】(2019江苏扬州中学月考)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻(1)图中电流表的示数为_ A(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下：U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360

13、.44请根据表中的数据,在上面的方格纸上作出UI图线由图线求得：电动势E_ V；内阻r_ .(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为_【典例分析2】实验小组要测定一个电池组的电动势E和内阻r,并测量保护电阻的阻值Rx.已知电池组的电动势约为6 V,电池内阻和待测电阻的阻值均约为几十欧,可选用的实验器材有：电流表A1(量程030 mA)电流表A2(量程0100 mA)电压表V1和电压表V2(量程均为06 V)滑动变阻器R1(阻值05 )滑动变阻器R2(阻值0300 )开关S一个,导线若干某同学设计的实验过程如下：实验电路

14、图如图甲所示,正确连接电路；将滑动变阻器R接入电路的阻值调到最大,闭合开关S；逐渐减小滑动变阻器R的阻值,测量并记录多组电压表和电流表的数据U1、U2、I.根据上面信息,回答下列问题：(1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_(2)如图乙所示是根据步骤的测量数据作出的U1 I图象,由图象可知,电源电动势E_ V,电源内阻r_ .(结果均保留两位有效数字)(3)用U1、U2、I表示待测保护电阻的阻值Rx_,考虑到电表内阻对测量结果的影响,实验中待测电阻的测量值与真实值相比_(填“偏小”“偏大”或“相等”)【提分秘籍】测电源电动势和内阻的三种方法方法原理图数据处理用电压表、电流表和可变电阻(如

15、滑动变阻器)测量测出两组U、I值,根据EUIr,通过计算或利用图象法处理数据用电流表、电阻箱测量测出两组I、R值,根据EI(Rr)通过计算或利用图象法处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组U、R值,根据EUr,通过计算或利用图象法处理数据【突破训练】1.一同学测量某干电池的电动势和内阻(1)如图1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(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/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8根据表中数据,在方格

16、纸上作出R关系图象由图象可计算出该干电池的电动势为_ V；内阻为_ .(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100 mV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0.33 A时,电压表的指针位置如图2所示,则该干电池的电动势应为_V,内阻应为_ .2.用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内电阻约1 )的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用：A电流表：量程0.6 A,内电阻约1 B电流表：量程3 A,内电阻约0.2 C电压表：量程3 V,内电阻约30 kD电压表：量程6 V,内电阻约60 kE滑

17、动变阻器：01 000 ,额定电流0.5 AF滑动变阻器：020 ,额定电流2 A(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用_,电压表应选用_,滑动变阻器应选用_(均填仪器的字母代号)(2)下图为正确选择仪器后,连好的部分电路为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连(均填仪器上接线柱的字母代号)(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线,则可以_为纵坐标,以_为横坐标题型四

18、 实验原理的拓展与创新【典例分析1】(2020陕西六校联考)某同学利用如图甲所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 ),滑动变阻器R1(最大阻值50 ),滑动变阻器R2(最大阻值5 k),直流电源E(电动势3 V),开关1个,导线若干实验步骤如下：按电路原理图甲连接线路；将电阻箱阻值调节为零,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置,闭合开关S；调节滑动变阻器,使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00 V,记下电阻箱的阻值回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(

19、选填“R1”或“R2”)(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位)(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联组成的,可推断该表头的满刻度电流为_(填正确参考答案标号)A100 A B250 AC500 A D1 mA【典例分析2】(2020河南安阳二模)为了测量一电压表的内阻,某同学设计了如图1所示的电路其中是标准电压表,R0和R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开关,E是电源(1)用笔画线代替导线,根据如图1所示的实验原理图将如图2所示的实物

20、图连接完整(2)实验步骤如下：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U；然后将S拨向接点2,保持R0不变,调节_,使_,记下此时R的读数；多次重复上述过程,计算R读数的_,即为待测电压表内阻的测量值(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差,除偶然误差因素外,还有哪些可能的原因,请写出其中一种可能的原因：_.【提分秘籍】常见测电阻类实验原理创新【突破训练】1.(2020陕西咸阳三模)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)。正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减

21、小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx(常温下阻值约为10.0 )的电流随其两端电压变化的特点。A电流表A1(量程100 mA,内阻约1 )B电流表A2(量程0.6 A,内阻约0.3 )C电压表V1(量程3.0 V,内阻约3 k)D电压表V2(量程15.0 V,内阻约10 k)E滑动变阻器R(最大阻值为10 )F滑动变阻器R(最大阻值为500 )G电源E(电动势15 V,内阻忽略)H开关、导线若干(1)实验中改变滑动变阻器滑片的位置,使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,请在所提供的器材中选择必需的器材,应选择的器材为：电流表_；电压表_；

22、滑动变阻器_。(只需填写器材前面的字母即可)(2)请在所提供的器材中选择必需的器材,在如图虚线框内画出该小组设计的电路图。(3)该小组测出热敏电阻R1的UI图线如图2曲线所示,请分析说明该热敏电阻是_(填“PTC”或“NTC”)热敏电阻。(4)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的UI图线如图2曲线所示。然后又将热敏电阻R1、R2分别与某电池组连成电路如图3所示。测得通过R1和R2的电流分别为0.30 A和0.60 A,则该电池组的电动势为_ V,内阻为_ 。(结果均保留三位有效数字)2某同学利用如图所示的电路可以测量多个物理量实验室提供的器材有：两个相同的待测电源(内阻r1 ),电阻箱R1

23、(最大阻值为999.9 ),电阻箱R2(最大阻值为999.9 ),电压表V(内阻约为2 k),电流表A(内阻约为2 ),灵敏电流计G,两个开关S1、S2.主要实验步骤如下：按图连接好电路,调节电阻箱R1和R2至最大,闭合开关S1和S2,再反复调节R1和R2,使电流计G的示数为0,读出电流表A、电压表V、电阻箱R1、电阻箱R2的示数分别为I1、U1、r1、r2；反复调节电阻箱R1和R2(与中的电阻值不同),使电流计G的示数为0,读出电流表A、电压表V的示数分别为I2、U2.回答下列问题：(1)电流计G的示数为0时,电路中A和B两点的电势A和B的关系为_；(2)电压表的内阻为_,电流表的内阻为_；

24、(3)电源的电动势E为_,内阻r为_3虚线方框内是由电阻,电源组成的网络电路,为了研究它的输出特性,将电流表(00.6 A),电压表(03 V,内阻很大),滑动变阻器(0100 )按图示的方式连接在它的输出端A,B之间开关S闭合后,移动滑动变阻器进行实验实验中记录的6组电流表示数I,电压表示数U如表中所示(1)试根据这些数据在答题纸中的坐标纸上画出UI图线(2)若将方框内的电路等效成电动势为E,内电阻为r的电源,从图线上求出该等效电源的电动势E_ V,内电阻r_ (计算结果均保留3位有效数字)(3)若电流表内阻为0,当滑动变阻器的滑片移至最上端时,电流表示数是_A(计算结果均保留3位有效数字)

25、题型五 实验器材的等效与替换【典例分析】(2019上海二模)在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验,图(a)为实验电路图,定值电阻R01 ,R为滑动变阻器,图(b)为实验的实物连接图(1)请用笔画线代替导线,按图(a)的连接完成该实物连接图(2)A组同学实验测得的路端电压U和相应电流I的拟合曲线如图(c)所示,由此得到电源内电阻为_ ；当电压传感器的示数为1.6 V时,电源的输出功率为_ W.(3)根据图(c)中实验测得的数据,可以推测实验中选用滑动变阻器的型号较合理的是_A05 B020 C050 D0200 (4)B组同学也利用A组用的同一套器材完成此实验,误把图(a)中电压传感器在d点

26、的接线接在c点,测得数据也在同一坐标中作出UI图象,其他操作、读数等都准确无误则B组画出的图线与纵轴的交点相应的电压值和A组相比,_.(填“偏大”“相同”“偏小”或“无法确定”)【突破训练】1.某同学设计了一个如图甲所示的实验电路,用以测定电源的电动势和内阻,使用的实验器材为：一节待测干电池、电流表A(量程0.6 A,内阻小于1 )、电流表A1(量程0.6 A,内阻不知)、电阻箱(099.99 )、滑动变阻器(010 )、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干考虑到干电池的内阻较小,电流表的内阻不能忽略(1)该同学按图甲连线,闭合开关K,将开关S与C接通,通过调节滑动变阻器和电阻箱,读取电

27、流表A的示数为0.20 A、电流表A1的示数为0.60 A、电阻箱(如图乙)的示数为_ ,则电流表A的内阻为_ .(2)利用图甲所示电路测定电源的电动势和内阻的实验步骤：请同学们按图甲所示电路在图丙中的实物上完成实验所需的线路连接；断开开关K,调节电阻箱R,将开关S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数；重复实验步骤进行多次测量(3)图丁是由实验数据绘出的R图象,由此求出干电池的电动势E_ V、内阻r_ .(计算结果保留两位有效数字)2.某同学用如图所示电路进行实验,测定电源电动势、电压表内阻及电流表量程器材如下：电源E(电动势大小、内阻未知)；电流表G(总刻度30小格,量程未知,内阻不计)；电阻

28、箱R(09 999.9 )；电压表V(03 V)；单刀双掷开关S及导线若干实验步骤如下：a单刀双掷开关S接1,调节电阻箱阻值,使电流表满偏(指针偏转30格),读出此时电阻箱阻值为800.0 .b继续调节电阻箱阻值,当电流表半偏(指针偏转15格)时,读出电阻箱阻值为1 800.0 .c开关S接2,把电阻箱阻值调为0,读出此时电流表指针偏转10格,电压表示数2.80 V.请回答下列问题：(1)开关S闭合前应把电阻箱阻值调为_(填“最大值”或“最小值”)(2)由以上测量数据可推算得到电压表内阻RV_ ,电流表量程为_ mA,电源电动势E_ V.(3)若电流表和电阻箱中只有一个断路；该同学利用电路中的

29、电压表来检查故障,具体做法为：开关S断开,用一根导线一端连接2,则另一端应接电路_(填“a”或“b”)点判断依据是_题型六 新型材料与传感器结合的创新【典例分析】某实验小组利用如图1所示的电路探究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 时的阻值)为900.0 ；电源E(6 V,内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 ),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )；电阻箱R2(阻值范围0999.9 )；单刀开关S1,单刀双掷开关S2.实验时,先按图1连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 .将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0；断开S1,记下此时R2的读数逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 .实验得到的R2t数据见下表.t/ 25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前,图1中R1的滑片