高考物理二轮复习专题电学实验含答案.docx

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高考物理二轮复习专题电学实验含答案

电学实验每年都考，主要体现在：

（1）基本仪器的原理和使用；

（2）基本的实验目的、原理和实验思想，如实验器材的选取，电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式、电路故障的分析等；（3）处理实验数据的基本方法，如图象法、平均值法等。

电学实验

1、测定金属的电阻率（螺旋测微器的使用）

2、描绘小灯泡的伏安特性曲线

3、把电流表改成电压表

4、测定电源的电动势和内阻

5、多用电表的使用

6、示波器的使用

7、传感器的简单使用

1、测定金属的电阻率

[实验目的]

用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。

[实验原理]

根据电阻定律公式R=，只要测量出金属导线的长度 和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。

[实验器材]

被测金属导线，直流电源（4V），电流表（0-0.6A），电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，米尺等。

[实验步骤]

1．用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S。

2．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值 。

4．把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S。

改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。

5．将测得的R、 、d值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。

6．拆去实验线路，整理好实验器材。

[注意事项]

1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两接入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。

2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。

3．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。

4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。

5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中变化。

[例题]

1．在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是

A．用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值

C．用伏安法测电阻时采用安培表的内接线路，多次测量后算出其平均值D．实验中应保持金属丝的温度不变

答案：

AC

2．欲用伏安法测定一段阻值约为5 左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：

A．电池组（3V，内阻1 ）；B．电流表（0~3A，内阻0.0125 ）

C．电流表（0~0.6A，内阻0.125 ）D．电压表（0~3V，内阻3k ）

E．电压表（0~15V，内阻15k ）F．滑动变阻器（0~20 ，额定电流1A）

G．滑动变阻器（0~2000 ，额定电流0.3A）  H．电键、导线。

（1）上述器材中应选用的是________。

（填写各器材的字母代号）

（2）实验电路应采用电流表________接法。

（填“内”或“外”）

（3）将图中给定的器材连成实验电路。

答案：

（1）ACDFH；

（2）外；（3）略。

2、描绘小灯泡的伏安特性曲线

实验目的及教学目标

1、描绘小灯泡的伏安特性曲线；

2、分析曲线的变化规律并得出结论；

3、能根据题目给出的实验数据，正确描出实验曲线，并由此计算相关物理量；能正确选择适的仪表和器材，选择适的量程和进行正确的实物连路，

4、能处理相关的拓展性的实验课题；能够根据伏安特性曲线求出功率或导体电阻大小。

实验原理

在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，U—I图像不再是一条直线。

读出若干组小灯泡的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出U—I曲线。

实验器材

小灯泡、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干。

实验步骤

1、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图。

2、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S。

3、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开电键S；

4、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。

5、拆去实验线路，整理好实验器材。

注意事项

1、因本实验要作出I—U图线，，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；

2、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；

3、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；

4、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；

5、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。

连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。

误差分析

1、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；

2、描绘I—U线时作图不准确造成的偶然误差。

3、把电流表改装为电压表

实验目的

用半偏法测定电流表的内阻；把电流表改装成电压表

实验器材

电源，导线，开关，电阻箱，电位器，滑动变阻器，电流表，标准电压表

实验步骤

1．半偏法测电流表内阻

（1）按图8-1所示连好电路，图中R用电位器，R＇用电阻箱。

（2）合上开关S1，调整R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度Ig。

（3）合上开关S2，调整Rˊ的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半。

读出电阻箱的阻值，当R比Rˊ大得多时，，可认为rg=Rˊ。

2．改装

（4）算出电流表的满偏电压Ug=。

（5）如果把电流表改装成量程为U=2V的电压表，计算应串联的电阻值R1。

（6）将电阻箱阻值调为R1，把电流表跟电阻箱串联起来。

3．核对

（7）按图8-2所示连好电路，并使变阻器R2的滑片在分压值最小的位置。

（8）改变变阻器R2的滑片位置，使标准电压表V的示数分别为0.5V、1.0V、1.5V、2.0V，并核对改装的电压表的示数是否正确。

4．计算百分误差

（9）将改装成的电压表调到满偏。

（10）读出标准电压表的示数。

（11）计算改装电压表满偏刻度的百分差。

实验记录和结果

电流表满偏电流Ig=

电流表内阻rg=

改装成量程为U=2V的电压表时应串联的分压电阻R=（计算式）=（代入数据）=

思考练习题

1．用半偏法测电流表内阻的实验中，将原并联在电流表两端的电阻箱改换成滑动变阻器是否可以？

为什么？

2．图8-3是测电流表内阻的实验电路图，下列说法中正确的是

A．开关接通前，必须调节到高阻处

B．开关S2接通前，R2的阻值无需调节

C．当电流示数从满偏电流Ig调到半偏电流Ig/2时，R2中电流强度稍大于Ig/2

D．R1阻值的大小，对实验误差没有影响。

3、如果条件可以，为提高本实验的测量结果的准确性，电源的电动势是稍大一些好还是稍小一些好？

为什么？

4．在测定电流表的内阻的实验中备有的器材有

   电流表（量程0~10mA）.

   标准电压表（量程0~5V）.

   电阻箱（阻值范围0~9999Ω）.

   电阻箱（阻值范围0~99999）.

   电源（电动势2V，有内阻）.

   电源（电动势6V，有内阻）.

G、滑动变阻器（组值范围0~50Ω，额定电流1.5A）

还有若干开关和导线.

（1）如果采用图8-3所示的电路测定电流表G的内阻，并且要想得到较高的精确度，那么从以上备用的器件中，可变电阻R1应选用，可变电阻R2应选用，电源E应选用。

（用字母代号填写）

（2）如果实验要进行的步骤有

A．合上S1

B．合上S2

C．观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调至最大。

D．调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度。

E．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半。

F．记下R2的阻值。

图8-4

把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序写在下面横线上：

（3）如果在步骤F中所得R2的阻值为600Ω，则被测电流表rg的内阻的测量值为Ω。

（4）电流表内阻的测量值r测与其真实值r真的大小关系是r测r真.（填“>”“<”“=”）

5．图8-4是把改装成的电压表跟标准电压表进行核对的电路图。

它对从零至满刻度的所有刻度都能核对。

图8-5是电流表改装和核对所需的器材。

根据所给的电路图将所给器材连接成实验电路。

4、用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻

[实验目的]

测定电池的电动势和内电阻。

[实验原理]图8-5

如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组 、r值，最后分别算出它们的平均值。

此外，还可以用作图法来处理数据。

即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象（如图2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

[实验器材]

待测电池，电压表（0－3V），电流表（0－0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。

[实验步骤]

1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。

2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。

3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。

4．打开电键，整理好器材。

5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。

[注意事项]

1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。

2．干电池在大电流放电时，电动势 会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。

因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。

3．要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出 、r值再平均。

4．在画U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。

个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。

这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。

5．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。

但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。

不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。

[例题]

1．用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为 和 ，如图为所需的器材。

（1）请你把它们连成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。

（2）一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图中画出U－I图线，根据图线求出电池的电动势 ________V，内阻 ________ 。

I/A   0.12   0.20   0.31   0.32   0.50   0.57

U/V   1.37   1.32   1.24   1.18   1.19   1.05

答案：

（1）见下图，在这电流表对电压表来说一定要用内接法，否则测出的电源的电阻值是偏大，是电源内阻与电流表的电阻之和，误差较大；

（2）1.46，0.72（见上面的讲解，最好用图象法求）。

2．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，以下说法正确的是

A．用图a所示电路时， B．用图a所示电路时，

C．用图b所示电路时， D．用图b所示电路时，

解析：

根据闭合电路的欧姆定律：

ε=U+Ir。

由两次测量列方程为：

 ，

解得 ， 

若是考虑电流表和电压表的内阻，对上图a中应用闭合电路的欧姆定律：

 ，式中的ε与r是电动势和内阻的真实值。

解得：

 ， ，比较得 ， 

若是考虑电流表和电压表的内阻，对上图b中应用闭合电路的欧姆定律：

 ，式中的ε与r是电动势和内阻的真实值。

解得：

 ， ，比较得 ， 。

由上面的分析可知应选取AB。

此题还可以用图象法。

5、练习使用多用电表（万用表）测电阻

[实验目的]

练习使用多用电表测电阻。

[实验原理]

多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图），表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满偏电流约几十到几百 A，转换开关和测量线路相配合，可测量交流电流和直流电流、交流电压和直流电压及电阻等。

测量电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的，原理如图所示，当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有

Ig= = 

（1）

当电笔间接入待测电阻Rx时，有

Ix= 

（2）

联立

（1）、

（2）式解得

 = （3）

由（3）式知当Rx=R中时，Ix= Ig，指针指在表盘刻度中心，故称R中为欧姆表的中值电阻，由

（2）式或（3）式可知每一个Rx都有一个对应的电流值I，如果在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。

由上面的

（2）可知，电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。

[实验器材]

多用电表，标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个，小螺丝刀。

[实验步骤]

1．机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入“+”、“－”插孔。

2．选挡：

选择开关置于欧姆表“×1”挡。

3．短接调零：

在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。

4．测量读数：

将表笔搭接在待测电阻两端，读出指示的电阻值并与标定值比较，随即断开表笔。

5．换一个待测电阻，重复以上2、3、4过程，选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定，可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”挡。

6．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。

[注意事项]

1．多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电流表的零刻度，若有偏差，应进行机械调零。

2．测量时手不要接触表笔的金属部分。

3．合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度附近（可参考指针偏转在 ~5R中的范围）。

若指针偏角太大，应改换低挡位；若指针偏角太小，应改换高挡位。

每次换挡后均要重新短接调零，读数时应将指针示数乘以挡位倍率。

4．测量完毕后应拔出表笔，选择开关置OFF挡或交流电压最高挡，电表长期不用时应取出电池，以防电池漏电。

[例题]

1．多用电表中“+”孔插______（红、黑）表笔，电流是从该表笔流______（填“进”或“出”），欧姆表内部电池的正极是接______（填“红”或“黑”）表笔的。

答案：

由一般的知识可知红表笔就是接正极，由上面的图形可知欧姆表的电流是由红笔流进的，由黑笔流出；欧姆表内部电池的正极是黑笔。

所以上面的空应填“红”、“进”、“黑”。

2．一学生使用多用电表测电阻，他在实验中有违反使用规则之处。

他的主要实验步骤如下：

A．把选择开关置于“×1”欧姆挡；

B．把表笔插入插孔中，先把两表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上；

C．把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连，发现这时指针偏转角度较小；

D．换用“×100”挡，发现这时指针偏转适中，随即记下电阻值；

E．把表笔从插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原处，实验完毕。

这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其它元件或电源断开，不用手碰表笔的金属杆。

这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规则？

答案：

D．先调零后再测R；E．将选择开关置于“OFF”或交流电压最大挡。

1.（2008年高考上海物理卷）某同学利用图（a）所示的电路研究灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定），图（b）为实物图。

（1）他分别将L1、L2接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现灯泡均能正常发光。

在图（b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整。

（2）接着他将L1和L2串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是

（3）现有如下器材：

电源E（6V，内阻不计），灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W），L3（6V，10W），单刀双掷开关S。

在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路：

当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮。

1.（2017-2018学年高中物理选修3-1人教版）用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。

实验器材：

待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R1（阻值10Ω）和R2（阻值5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。

实验主要步骤：

（i）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；

（ii）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；

（iii）以U为纵坐标，I为横坐标，作U–I图线（U、I都用国际单位）；

（iv）求出U–I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。

回答下列问题：

（1）电压表最好选用_____；电流表最好选用_____。

A．电压表（0~3V，内阻约15kΩ）

B．电压表（0~3V，内阻约3kΩ）

C．电流表（0~200mA,内阻约2Ω）

D．电流表（0~30mA,内阻约2Ω）

（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。

两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_____。

A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱

B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱

C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端的接线柱

D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端的接线柱

（3）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______，r=______，代入数值可得E和r的测量值。

1．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。

（1）已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω。

R1、R2和R3是定值电阻。

利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。

若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V。

则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1=_______Ω，R2=_______Ω，R3=_______Ω。

（2）用量程为3V，内阻为2500Ω的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准。

所用电池的电动势E为5V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ。

为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器。

（3）校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_______（填“M”或“N”）端。

（4）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值_______（填“大于”或“小于”）900Ω。

2．某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关、导线外，还有：

电压表V1（量程0~3V，内阻等于3kΩ）

电压表V2（量程0~15V，内阻等于15kΩ）

电流表A1（量程0~200mA，内阻等于10Ω）

电流表A2（量程0~3A，内阻等于0.1Ω）

滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A）

滑动变阻器R2（0~1kΩ，额定电流0.5A）

定值电阻R3（阻值等于1Ω）

定值电阻R4（阻值等于10Ω）

定值电阻R5（阻值等于1kΩ）

电源E（E=6V，内阻不计）

（1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁__________。

（2）该同学描绘出的I–U图象应是下图中的___________。

参考答案

1.【解题思路】由于灯泡L2和L1额定电压相同，灯泡L2功率大得多，故RL2比RL1小得多，灯泡L2分得的电压很小，虽然有电流渡过，但功率很小，不能发光。

【答案】

（1）如图b。

（2）由于RL2比RL1小得多，灯泡L2分得的电压很小，虽然有电流渡过，但功率很小，不能发光。

（3）如图c。

1.【解题思路】

（1）电压表最好选用内阻较大的A；电路能达到的最大电流，电流表选用C。

（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。

说明外电路的电阻变大，滑动变阻器电阻变大，则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，故选C。

（3）根据U-I图线的在U轴上的截距等于电动势E，则E=ka；斜率等于内阻与R2之和，则r=k-R2。

【答案】

（1）A、C

（2）C（3）ka；

1．【解题思路】

（1）根据题意，R1与表头G构成1mA的电流表，则IgRg=（I–Ig）R1，得R1="100"Ω；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V，则R2=="910"Ω；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，则R3=–R2="2"000Ω。

（2）电压表与改装电表并联之后，电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50Ω的电阻。

（3）在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，使并联部分分压为零，起到保护作用。

（4）造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头G内阻的真实值大于900Ω。

【答案】

（1）100 910 2000

（2）50（3）M（4）大于

2．【解题思路】①用电压表V1和R5串联，可改装成量程为U=U_（"V"_"1" ）/r_（"V"_"1" ）（r_（"V"_"1" ）+R_5）="4V"的电压表；用电流表A1与R4并联可改装为量程为I=I_（"A"_"1" ）+（I_（"A"_"1" ）r_（"A"_"1" ））/R_4="0.4A"的电流表；