（浙江选考）2023版高考物理二轮复习专题六实验题题型强化第2讲电学实验学案

PAGEPAGE1第2讲电学实验[选考考点分布]实验名称考试属性历次选考统计9.测绘小灯泡的伏安特性曲线√181810.探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系√21(2)1811.练习使用多用电表√12.测定电池的电动势和内阻√1818考点一电学根本仪器的使用1．(2022·绍兴市9月选考)在“练习使用多用电表〞实验中(1)某同学欲测量一节干电池的电压，下述操作正确的选项是________(填字母)．A．欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数B．机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数C．选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数D．选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数(2)该同学欲测量如图1甲所示插座的电压，那么应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的________位置．(选填A、B、C、…、Q字母)(3)经过正确操作后，电表指针指向如图丙所示，那么插座的电压为________V.图1答案见解析解析(1)多用电表测电压，应先机械调零，再选择电压挡位，还需使电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出，所以应选择B.(2)插座电压大约为220V，且是交流电，所以多用电表选择开关应打到交流250V，即应打到图乙所示的H位置．(3)根据电压表的读数规那么，电压表示数，即插座电压应为200V.2．(2022·浙江理综·22)图2甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞实验的实物连接图．图2(1)根据图甲画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V．所示读数为：①________、②________、③________、④__________.两组数据得到的电阻分别为________和________．答案(1)见解析图(2)①0.10A②0.24A③2.00V④0.27V8.3Ω(8.3±0.1Ω均可)2.7Ω(2.7±0.1Ω均可)[如填为2.7Ω(2.7±0.1Ω均可)8．3Ω(8.3±0.1Ω均可)也行]解析(1)电路图如下图．3．某实验小组在“练习使用多用电表〞实验中：图3(1)用多用电表测量某一电学元件，多用电表的选择开关旋至如图3所示位置．操作正确，表盘指针如图4所示，那么该电学元件阻值为________Ω.图4(2)该电学元件可能是________．A．一个阻值未知的电阻B．“220V,100W〞的白炽灯答案(1)3000(2)A(2)根据R＝eq\f(U2,P)可以计算出选项B白炽灯在正常工作时的电阻为484Ω，用多用电表测电阻时，灯丝的温度低，电阻小于额定功率下的电阻，选项A正确．1.三种电表的比照仪器极性量程选择读数电流表电流由电表的正接线柱流入，负接线柱流出使指针指在比满偏刻度eq\f(1,3)多的位置假设最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，只需要读到最小分度位即可电压表欧姆表黑表笔接内部电源正极使指针尽量指在表盘的中间位置左右读数并乘以相应挡位的倍率2.多用电表的使用标准(1)使用多用电表的“五步〞法①选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率；②进行欧姆调零；③将红、黑表笔接在被测电阻两端进行测量；④将指针示数乘以倍率，得测量值；⑤测量结束后，将选择开关扳到OFF挡或交流电压最高挡．(2)多用电表的使用“三注意〞①电流的流向：由于使用多用电表时不管测量工程是什么，电流都要从电表的“＋〞插孔(红表笔)流入，从“－〞插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．②要区分开“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选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差．通常只使用表盘中间一段刻度范围，指针偏转角度在eq\f(1,3)满偏到eq\f(2,3)满偏之间为测量的有效范围．假设出现指针偏转角太小(即指针所指的刻度值过大)，应换用大倍率挡，反之要换用小倍率挡，且换挡后必须进行欧姆调零．考点二电阻测量类实验1．(2022·浙江4月选考·18)小明用电学方法测量电线的长度．首先，小明测得电线铜芯的直径为1.00mm，估计其长度不超过50m(铜的电阻率为1.75×10－8Ω·m)．现有如下实验器；②量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表；③阻值为0～20Ω的滑动变阻器；④内阻可忽略、输出电压为3V的电源；⑤阻值为R0＝4.30Ω的定值电阻，开关和导线假设干．小明采用伏安法测量电线电阻，正确连接电路后，调节滑动变阻器，电流表的示数从0开始增加，当示数为0.50A时，电压表示数如图5所示，读数为______V．根据小明测量的信息，图6中P点应该________(选填“接a〞“接b〞“接c〞或“不接〞)，Q点应该________(选填“接a〞“接b〞“接c〞或“不接〞)．小明测得的电线长度为______m.图5图6答案2.50接b接a31.4解析量程为3V，所以得估读，即读数为2.50V；根据题意知此题的实验电路图如下图：根据Rx＋R0＝eq\f(U,I)，Rx＝ρeq\f(L,S)，S＝eq\f(πd2,4)，联立可得L≈31.4m.2．(2022·浙江10月学考·18)做“测绘小灯泡的伏安特性曲线〞实验，要求采用分压电路，电流表外接．小王的连线如图7甲所示，闭合开关S前请老师检查，老师指出图中标示的①、②两根连线有一处错误，错误连线是________(填“①〞或“②〞)；图中标示的③、④和⑤三根连线有一处错误，错误连线是________(填“③〞“④〞或“⑤〞)．小王正确连线后，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片C移到________处(填“A〞或“B〞)．闭合开关S，此时电压表读数为________V．缓慢移动滑片C至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为________A.图7答案①④A00.32解析因本实验要求采用分压电路、电流表外接，所以①、④两根导线有问题．实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C移到最左端，即A处，开关闭合后，电压表读数为0V.图乙中电流表的读数为0.32A(不需要估读)．3．(2022·浙江实验中，小灯泡额定电压为2.5V、电流为0.3A.图8(1)局部连线的实物图如图8甲所示，请在图中完成实物连接图．(2)某次实验中，当电流表的示数为0.18A时，电压表的指针如图乙所示，那么电压为_______V，此时小灯泡的功率是________W.(3)正确测量获得的伏安特性曲线是以下图象中的________(填字母)．ABCD答案(1)见解析图(2)1.500.27(3)C解析(1)如下图．(2)电压表的示数为1.50V；功率P＝UI＝0.27W.(3)温度变高，电阻率变大，所以答案为C.4．(2022·浙江余姚中学高三上期中)小明同学利用图9所示器材探究电路规律：图9(1)断开开关S，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡，此时读数为20Ω，此时测得的是____的阻值；(2)将旋转开关指向直流电流挡，闭合开关S，将滑片从最左端缓慢移动到最右端，发现该过程中读数最大为320mA，那么移动过程中读数变化情况是()A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先减小后增大 D．先增大后减小(3)将旋转开关指向直流电压挡，闭合开关S后移动滑片，发现该过程中电压表读数最大为1.2V，结合前两问条件可知，该电源电动势为____V(结果保存两位小数)．答案(1)R2(2)A(3)1.48解析(1)断开开关S，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡，由题图知，此时欧姆挡测量的是R2的电阻．(2)将旋转开关指向直流电流挡，闭合开关S，将滑片从最左端缓慢移动到最右端的过程中，变阻器滑片两侧的电阻并联，总电阻先增大后减小，那么总电流先减小后增大，滑片从最左端移至中点的过程中，变阻器并联电阻增大，并联电压增大，而滑片右侧电阻减小，所以直流电流挡的读数增大，滑片从中点移至最右端的过程中，电路的总电流增大，通过变阻器左侧电阻的电流减小，所以直流电流挡的读数增大，故A正确．(3)将旋转开关指向直流电流挡，闭合开关S，读数最大时，由闭合电路欧姆定律得：E＝Imax(R1＋r)＝0.32(R1＋r) ①将旋转开关指向直流电压挡，读数最大时，由闭合电路欧姆定律得：E＝eq\f(Um,R2)(R2＋R1＋r)＝eq\f(1.2,20)×(20＋R1＋r)＝0.06(20＋R1＋r) ②联立①②解得E≈1.48V.5．在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系〞实验中，为了探究3根材料未知、横截面积均为S＝0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图10所示的实验电路．M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点．在实验过程中，电流表读数始终为I＝1.25A，电压表读数U随OP间的距离x的变化如下表：图10x/mm600700800900100012001400U/V3.954.505.105.906.506.656.82x/mm1600180020002100220023002400U/V6.937.027.157.858.509.059.75(1)绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线；(2)求出金属丝的电阻率ρ，并进行比拟．答案见解析解析(1)以OP间距离x为横轴，以电压表读数U为纵轴，描点、连线绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线．(2)根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)可得ρ＝R·eq\f(S,l)＝eq\f(U,I)·eq\f(S,l).ρa＝eq\f(6.50－3.95×0.20×10－6,1.25×1000－600×10－3)Ω·m＝1.02×10－6Ω·mρb＝eq\f(7.15－6.50×0.20×10－6,1.25×2000－1000×10－3)Ω·m＝1.04×10－7Ω·mρc＝eq\f(9.75－7.15×0.20×10－6,1.25×2400－2000×10－3)Ω·m＝1.04×10－6Ω·m通过计算可知，金属丝a与c电阻率接近，远大于金属丝b的电阻率．6．小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值．(1)图11甲是局部连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出．图11(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图乙所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(填“○〞或“×〞)表示的．(3)请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________.(结果保存两位有效数字)答案1.2Ω(1.1～1.3Ω均可)，用“○〞表示的数据连线时，电阻为1.6Ω(1.5～1.7Ω均可)解析(1)连线如图甲所示．甲乙(2)U－I图象如图乙所示，U－I图象的斜率反映了电阻的大小，而用电流表内接法时测得的电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用“×〞表示的．(3)在U－I图象上，选用外接法所得的“×〞连线，那么R＝eq\f(ΔU,ΔI)＝1.2Ω，选用内接法所得的“○〞连线，那么R＝eq\f(ΔU,ΔI)＝1.6Ω.1.电流表内接法与外接法的比拟电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx测量值大于真实值R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比拟限流式接法分压式接法两种接法的电路图负载R上电压的调节范围(不计电源内阻)eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E负载R上电流的调节范围(不计电源内阻)eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)3.滑动变阻器两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)．(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)．考点三电源电动势和内阻的测量1．(2022·浙江11月选考·18)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时，为防止电流过大而损坏器材，电路中加了一个保护电阻R0，根据如图12所示电路图进行实验时，图12A．定值电阻(阻值10.0Ω，额定功率10W)B．定值电阻(阻值2.0Ω，额定功率5W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图13所示，那么此时的电压为________V.图13(3)根据实验测得的5组数据所画出的U－I图线如图14所示．那么干电池的电动势E＝_____V，内阻r＝________Ω(小数点后保存两位)．图14答案(1)0.6AB(2)1.20±0.01(3)1.45±0.010.50±0.05解析(3)保护电阻可以看作电源内阻一局部，所以通过题图图象可知E＝1.45V，r＋R0＝eq\f(1.45－0.70,0.30)Ω＝2.50Ω，所以内阻r＝0.50Ω.2．(2022·浙江10月选考·18)某实验小组做“测定电池的电动势和内阻〞的实验电路如图15所示：图15(1)电流表示数如图16所示，那么电流为________A.图16(2)根据实验数据获得U－I图象如图17所示，那么电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.图17答案(1)0.25(2)1.43(1.42～1.44均可)0．75(0.72～0.78均可)解析(1)由图可知，电流表示数约为0.25A.(2)U－I图象中，直线与U坐标轴交点的数值表示电动势，内电阻r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.由图可知电动势E＝1.43V．r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝|eq\f(1.43－1.0,0－0.57)|Ω≈0.75Ω.3．(2022·金华市义乌模拟)为了测量一电池组的电动势E和内阻r，实验步骤如下：①图18a为连接好的实物图，将滑动变阻器滑片移到最右端，正确使用电阻箱并调节电阻箱旋钮至图c所示位置；②闭合开关，保持电阻箱读数不变，移动滑动变阻器的滑片，记录电压表和电流表的读数，并重复实验测得多组数据；③断开开关，撤除线路，整理器材；④根据实验记录数据进行数据处理．答复以下问题：(1)根据实物图a，请你用正确符号在图b虚线框中画出实验电路图；(2)根据图c，读出电阻箱接入电路的阻值大小为______Ω；(3)根据电压表和电流表的读数，建立U－I坐标系，描出相应的数据点，如图d；请你绘出U－I图象，根据图象，求出该电池组的电动势E＝______V和内阻r＝______Ω.cd图18答案(1)见解析图甲(2)2.5Ω(3)见解析图乙3．003.75解析(1)把实物转换成电路符号，画出实验电路图如图甲所示；(2)此时接入电路的阻值为0×1000Ω＋0×100Ω＋0×10Ω＋2×1Ω＋5×0.1Ω＝2.5Ω(3)作出U随I变化的关系图象如图乙所示，U－I图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值等于电源的等效内阻，由图象可知，电池组的电动势为E＝3.00V，内阻为r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|－R＝6.25Ω－2.5Ω＝3.75Ω.4．(2022·浙江“七彩阳光〞联考)做“测定电池的电动势和内阻〞实验．(1)某同学实验电路如图19所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向右移，两表的示数变化是________(填字母)图19A．电流表示数增大，电压表示数减小B．电流表示数减小，电压表示数不变C．电流表示数增大，电压表示数不变D．电流表示数不变，电压表示数增大(2)他将错误改正后，继续操作，得到实验数据如下表，请在图20的方格纸上画出电源的U－I图线.次数123456I/A0.240.400.620.641.001.14U/V2.742.642.482.362.202.10图20．答案(1)D(2)如下图(3)2.9V0.69Ω1.实验电路(如图21所示)图212．实验原理：闭合电路欧姆定律．E＝U＋Ir3．用作图法处理数据，如图22所示．图22①图线与纵轴交点为E；②图线与横轴交点为I短＝eq\f(E,r)；③图线的斜率表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.专题强化练(限时：30分钟)1．(2022·浙江“七彩阳光〞联考)某同学为了测量某灯泡内阻，进行了如下实验：(1)首先用多用电表进行粗测：①如图1所示，以下操作步骤正确的选项是()图1A．甲图，机械调零过程中，红黑表笔短接B．乙图，对灯泡电阻进行测量C．丙图，利用所示旋钮进行欧姆调零D．丁图，实验完成后，挡位调至所示位置②选择×10Ω挡位，在正确的操作步骤下，测量灯泡电阻，测量结果如图2所示，灯泡的电阻为________Ω.图2(2)请在以下四个图中选择正确的电路图用以研究小灯泡伏安特性曲线的规律()答案(1)①C②24(2)C2．某实验小组正在测定一节新型电池的电动势(约为3V)和内阻，现要选取一个定值电阻R0当作保护电阻．(1)首先为了准确测量定值电阻R0的阻值，在操作台上准备了如下实验器材：A．电压表V(量程3V，电阻约为4kΩ)B．电流表A1(量程1A，内阻约为0.5Ω)C．电流表A2(量程3A，内阻约为0.5Ω)D．定值电阻R0(阻值约为3Ω)E．滑动变阻器R(0～10Ω)F．开关一个，导线假设干图3根据上述器材，在测量R0阻值时应选择电流表______(填序号)，其实验电路图应选择图3中的________(填字母)，经测量定值电阻R0阻值为2.8Ω.(2)之后为了测量该新型电池的电动势和内阻，设计了实验，在图4甲中将连线补充完整．根据实验记录作出U－I图线如图乙所示，可以求出待测新型电池的内阻为________Ω，电动势为______V(保存两位有效数字)．图4答案(1)BA(2)如下图0.952.9解析(1)测R0时，电路的最大电流：Im＝eq\f(U,R0)＝eq\f(3,2.8)A≈1.1A，所以，电流表选B；通过比拟电阻与电压表内阻和电流表内阻的关系，选电流表外接法，应选A电路．(2)由U－I图线可得：E＝2.5＋0.1(r＋R0)，E＝1＋0.5(r＋R0)，解得r＝0.95Ω，E≈2.9V.3．(2022·湖州市高二上期末)小王同学测量两节串联干电池组的电动势和内阻，其连接的局部实验电路图如图5甲所示．甲乙丙图5(1)请用细线代替导线，在图甲中完成实物连接．(3)小王在如图丙中已描绘各点，请作出电源的U－I图线．(4)根据所作的U－I图象，可得两节干电池的总电动势为E＝______V，总内阻r＝______Ω.(结果均保存三位有效数字)答案见解析解析(1)要测量两节干电池的电动势和内电阻，应采用滑动变阻器限流接法，同时电流表应采用内接法，故实物图如图甲所示；(2)电压表量程为3.0V，那么指针示数为1.80V；(3)U－I图线如图乙所示；(4)根据图象可得，两节干电池的总电动势E＝3.00V，内阻r＝eq\f(3.0－1.0,0.46)Ω≈4.35Ω.4．(2022·温州市十校高三期末)(1)小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线〞实验中，为了更准确选取电压表和电流表的适宜量程，决定先用多用电表测量小灯泡的阻值．小明同学按正确步骤测量，发现两表笔刚接触小灯泡的测量端的开始一段时间，指针读数不断增大．你认为可能的原因是：__________________.欧姆挡置于“×1”，稳定后指针指在如图6所示位置，那么此时小灯泡阻值的测量值为________Ω.图6(2)以下实验电路图中，不可以用来测量干电池电动势和内阻的是()可以得到多个数据点(一般5个以上)，能用图象法处理数据的实验电路图是()(3)A、B两端接入电路，向右移动滑片可以增大电路中电流的接法是()答案(1)小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大28(27～29均可)(2)BAC(3)ACD解析(1)由于小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大，所以通电后随着温度的升高，用多用电表测出的电阻一定越来越大；由图可知，指针示数为28，故读数为28×1Ω＝28Ω；(2)A图可以测出路端电压和干路电流，那么可以根据U＝E－Ir求解电动势和内阻；B图中只有电压表能读出路端电压，但滑动变阻器无法准确读出示数，故无法求解电动势和内阻；C图中利用电阻箱和电流表串联，那么根据I＝eq\f(E,r＋R)可求出电动势和内阻；D图中分别接入两定值电阻并测量路端电压，那么根据闭合电路欧姆定律列式即可求得电动势和内阻.由以上分析可知，能求出电动势和内阻的为A、C、D，A、C中通过调节滑动变阻器和电阻箱可以测出多组不同的数据，从而可以利用图象法分析处理数据；而D中只能得出一组数据，不能画出图象进行分析，应选A、C.5．某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻的阻值Rx.(1)现有电源(4V，内阻可不计)，开关和导线假设干，以及以下电表A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)E．滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)F．滑动变阻器(0～100Ω，额定电流1A)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图7中的________(选填“甲〞或“乙〞)图7(2)图8是测量Rx实验器材实物图，图中已连接了局部导线．请你根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线．图8(3)假设在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是______(选填选项前的字母)；假设在(1)问中选用乙电路