高考物理复习专题六 第2讲.docx

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高考物理复习专题六第2讲

第2讲　电学实验

高考命题轨迹

年份

题号（分值）

考点

难度

2017年

卷Ⅰ23题（10分）

小灯泡伏安特性曲线与电源U—I图象及其交点意义

较难

卷Ⅱ23题（9分）

串并联电路、电势分析，测量微安表内阻

中等

卷Ⅲ23题（9分）

欧姆表原理及读数

中等

2016年

卷Ⅰ23题（10分）

组装由热敏电阻控制的报警电路，闭合电路欧姆定律

中等

卷Ⅱ23题（9分）

半偏法测电压表内阻，实物图连接，电表改装

中等

卷Ⅲ22题（5分）

研究安培力，实物图连接

中等

2015年

卷Ⅰ23题（9分）

改装和校准毫安表，器材选择

较难

卷Ⅱ23题（9分）

半偏法测电压表内阻，画电路图，写操作步骤

较难

考情分析　基本规律同“力学实验”

电学实验在实验中占有比重相对较大，难度也较力学实验高，也是大多数同学失分较多的地方．无论是源于教材的实验还是创新的实验，其实验原理都基于闭合电路欧姆定律，串并联电路（部分电路欧姆定律）等基本规律，所以电路分析才是实验基础．电表读数实物图连接作图、仪器选择、误差分析等基本功要熟练．

知识方法链接

1．游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧

记住两点：

一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后数字分别是，螺旋测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位．

2．电压表、电流表、多用电表的读数技巧

（1）对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是、还是估读，明确读数的小数位数．

（2）多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5V以下交流电压所用，一般较少使用．

3．欧姆表的原理

（1）欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．

（2）测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．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＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻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．

4．欧姆表使用六注意

（1）选挡接着调零；

（2）换挡重新调零；（3）待测电阻与电路、电源要断开；（4）尽量使指针指在表盘中间位置附近；（5）读数之后要乘以倍率得阻值；（6）用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡．

真题模拟精练

1．（2017·全国卷Ⅲ·23）图1（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250μA，内阻为480Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：

直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡．

图1

（1）图（a）中的A端与________（填“红”或“黑”）色表笔相连接．

（2）关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）．

A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

（3）根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.

（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为__________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为____________．（结果均保留3位有效数字）

答案　

（1）黑　

（2）B　（3）160　880　（4）1.47mA1.10kΩ　2.94V

解析　

（1）当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．

（2）在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．

（3）根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160Ω.

当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120Ω，两端电压为0.12V，由串联电路中电压与电阻成正比知：

R4两端电压为0.88V，则R4电阻为880Ω.

（4）若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5mA，读数为1.47mA.

若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100Ω＝1.10kΩ.

若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5V，读数为2.94V.

2．（2017·宁夏六盘山二模）某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图2所示．由图可读出D＝________cm，d＝________mm.

图2

答案　5.080　3.775

3．（2017·贵州贵阳市2月模拟）如图3（a）是一简易多用电表的电路图．其表盘如图（b）所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，但上排刻度线对应数据未标出．已知该多用电表的表头选用的是内阻RA＝10Ω、满偏电流IA＝10mA的电流表．

图3

为测量该多用电表内阻电源的电动势，某同学在实验室找到一只电阻箱，设计了如下实验：

①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；

②将红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱的阻值使指针在C处，此时电阻箱的示数如图（c）．

（1）根据该同学的实验，此多用电表C处刻度对应的阻值为________Ω.电表内电池的电动势为________V（保留2位有效数字）．

（2）若将选择开关接“1”，指针指在图（b）所示位置，其读数为________mA.

（3）将一未知阻值的电阻，接在已经欧姆调零的该多用电表两表笔之间，指针仍指在图（b）所示位置，试计算出该未知电阻的阻值为________Ω.（保留2位有效数字）

答案　

（1）150　1.5　

（2）6.8　（3）71

解析　

（1）由题图可知，电阻箱示数为0×1000Ω＋1×100Ω＋5×10Ω＋0×1Ω＝150Ω；指针指在C处时，电流表示数为5mA＝0.005A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150Ω，电源电动势E＝I·2R＝0.005×150×2V＝1.5V.

（2）开关接1时，量程为10mA，则最小分度为0.2mA，故读数为：

6.8mA.

（3）由题意可知，此时电路中的电流值为6.8mA，而表内电池的电动势为E＝1.5V，表内总电阻为150Ω，所以待测电阻的阻值为R＝－R内＝（－150）Ω≈71Ω.

4．（2017·河北邯郸市一模）某实验小组的同学将一电流表G改装为简易欧姆表，改装电路图如图4所示，其中电流表G的满偏电流Ig＝1mA，内阻rg＝100Ω，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω，R0为保护电阻，R为可变电阻．

图4

（1）保护电阻R0有两种规格，阻值分别为1000Ω和2000Ω；可变电阻R有两种规格，最大阻值分别为250Ω和750Ω.R0应选用阻值为________Ω的电阻，R应选用最大阻值为________Ω的可变电阻．

（2）实验小组的同学把一未知量程的微安表接在改装好的欧姆表红、黑表笔之间，进行探究性实验．图中与接线柱A相连的表笔颜色应是_______色（填“红”或“黑”），此表笔应接微安表的_________接线柱（填“正”或“负”）．按照正确的操作步骤，该同学发现欧姆表的指针恰好在其表盘刻度正中间，微安表指针在其满刻度的处，则此微安表的量程为______μA.

（3）若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变、内阻略有增大，其他正常，按正确使用方法测量电阻时，测量结果与原测量结果相比会________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

答案　

（1）1000　750　

（2）红　负　600　（3）不变

知识方法链接

一、伏安法

1．仪器的选择

（1）电源的选择：

一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．

（2）电表的选择：

一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电路的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的偏角不能小于量程的，偏角越大相对误差越小．

2．电路的选择

（1）测量电路的选择

比较项目

电流表内接法

电流表外接法

电路

误差来源

电流表的分压

电压表的分流

测量结果

R测＝>Rx，偏大

R测＝

适用条件

Rx≫RA（测大电阻）

RV≫Rx（测小电阻）

（2）控制电路的选择：

①从节能的角度考虑，优先选用限流式．

②以下三种情况必须用分压式：

a．要求待测电路的U、I从0变化．

b．R滑≪Rx.（R滑

c．选用限流式，Ux、Ix过大（超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等）．

二、电表的替代与改装

在没有电压表或电压表不能用；没有电流表或电流表不能用时，要用到电表的替代与改装．

（1）内阻已知的电压表相当于小量程的电流表；

（2）内阻已知的电流表则相当于小量程的电压表；

（3）灵敏电流计串大电阻改装成电压表；

（4）灵敏电流计并小电阻改装成电流表；

（5）电阻箱与电流表串联相当于电压表；

（6）电阻箱与电压表并联相当于电流表；

（7）内阻较小的电源串联定值电阻相当于内阻较大的电源．

三、电表内阻测量最常用的方法——半偏法

（1）用半偏法测电流表内阻，如图5所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测

图5

（2）若测电压表内阻，如图6所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，且R测>R真．

图6

四、等效替代法

（1）电流等效替代（如图7）

图7

（2）电压等效替代（如图8）

图8

真题模拟精练

5．（2017·全国卷Ⅰ·23）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：

小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表（量程3V，内阻3kΩ）；电流表（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻R0（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0～9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干．

（1）实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．

（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图9（a）所示．

图9

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率________（填“增大”“不变”或“减小”）．

（3）用另一电源E0（电动势4