高考电学实验总结与解析.docx

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高考电学实验总结与解析

盛年不重来，一日难再晨。

及时宜自勉，岁月不待人。

高考电学实验总结归类

电学实验是高考试题中必考实验，电学实验出题灵活，内容丰富，在高考试卷中所占比重大，是高考试题中的重要得分点。

以下是电学实验各种常见实验原理和做题技巧的总结，基本涵盖了电学实验中的所有题型，对学习电学实验有很大的帮助。

一、电表的双重作用

1（电表的替代）.有以下可供选用的器材及导线若干条，要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流．

A．待测电流表A0：

满偏电流约为700～800μA、内阻约100Ω，已知表盘刻度均匀、总格数为N．

B．电流表A：

量程0.6A、内阻0.1Ω．

C．电压表V：

量程3V、内阻3kΩ．

D．滑动变阻器R：

最大阻值200Ω．

E．电源E：

电动势约3V、内阻约1.5Ω．

F．开关S一个．

（1）根据你的测量需要，在B（电流表A）和C（电压表V）中应选择．（只需填写序号即可）

（2）在虚线框内画出你设计的实验电路图．

（3）测量过程中，测出多组数据，其中一组数据中待测电流表A0的指针偏转了n格，可算出满偏电流IAmax=，式中除N、n外，其他字母符号代表的物理量是．

答案①C②电路如图所示

③

（或

）U为电压表读数，Rv为电压表内阻

解析

（1）由于电流表的满偏电流太小，所以要想进行多次测量，不能使用。

而对于电压表，

，大于待测电流表的满偏电流，因此，可把电压表当电流表用。

故选C.

（2）题中要求测多组数据，故测量电路应选用分压电路，电路图如右所示。

（3）电路中的电流

，又电流表刻度均匀，故有：

联立可解得：

或

2.某同学要测量一电压表V1的内阻。

提供的器材有：

A．电压表V1：

量程3V，内阻约为2kΩ

B．电压表V2：

量程10V，内阻为5kΩ

C．电源E：

电动势约为10V，内阻不计

D．滑动变阻器R：

最大阻值为20Ω

E．定值电阻R1：

阻值5kΩ

F．定值电阻R2：

阻值30kΩ

G．电键S及导线若干

该同学设计了如图甲所示的实验电路图，通过改变滑动变阻器R的阻值，测量多组电压表V1的读数U1和电压表V2的读数U2，最终求出了电压表Vl的内阻。

（1）实验中定值电阻应选用__________（填字母代号）；

（2）该同学在实验中测得数据如下表：

请在图乙的坐标中，描点作出U1－U2的图象。

（3）由图象可以较准确地求出电压表Vl的内阻为_________kΩ。

答案

（1）R1

（2）0.2kΩ

解析

（1）定值电阻与电压表V1串联，有：

，可得：

，故选

。

（2）由

可得：

，即

图像的斜率为

，

从所作图像中先求出斜率，随之可算出

点评本题中，电压表的双重作用为：

一是测量工具电压表，二也是一个电阻.

二、伏安法测电阻（或电阻率）

1、（2012·北京卷，21）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50cm.

（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下图所示，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3V，内阻约1Ω），电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、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

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用下图中的________图（选填“甲”或“乙”）．

（3）下图是测量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，补充完成图中实物间的连线，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，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的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＝________Ω（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）

A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·m

C．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·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________（有多个正确选项）．

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

解析　

（1）螺旋测微器的读数为0mm＋39.8×0.01mm＝0.398mm.

（2）由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5Ω.由题知Rx≪RV，故电流表

外接．若滑动变阻器接为限流的形式，则Rx两端的电压最小值Umin＝

V≈0.6V，而从实验数据可知Rx两端电压可为0.10V，因此滑动变阻器应采用分压的形式．

（3）如图甲所示．

图甲图乙

（4）选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示．

图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx＝4.4Ω.

（5）根据R＝ρ

得金属丝的电阻率ρ＝

＝

＝

Ω·m≈1.09×10－6Ω·m，故选项C正确，选项A、B、D错误．

（6）由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B错误、选项C正确；利用UI图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确．

答案　

（1）0.398（0.395～0.399均正确）　

（2）甲　（3）如解析图甲所示　（4）如解析图乙所示

4.4（4.3～4.7均正确）　（5）C　（6）CD

2、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V,2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：

A．直流电源（电动势约为5V，内阻可不计）

B．直流电流表（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）

C．直流电流表（量程0～600mA，内阻约为5Ω）

D．直流电压表（量程0～15V，内阻约为15kΩ）

E．直流电压表（量程0～5V，内阻约为10kΩ）

F．滑动变阻器（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A）

G．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）

实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．

（1）实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________（均用序号字母表示）．

（2）请按要求将图7-4-3中所示的器材连成实验电路．

（3）某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如下图甲所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图乙所示的电路中，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，此时灯泡的实际功率为________W．（结果保留两位有效数字）

甲　　　　　　　　　　　　　乙

解析　

（1）由灯泡标识（5V，2.5W）知，I＝

＝0.5A，因此电流表选C，电压表选E.由于电路接成分压式，滑动变阻器选F.

（2）如图所示

（3）把定值电阻作为电源的内阻，则该电源短路时的电流为Imax＝

＝0.6A，在题图中的U－I图中，作出此电源的U－I图线如图中虚线所示。

两图线交点即表示该灯泡的实际工作点．由图知U＝2.2V，I＝0.38A，所以P＝UI＝2.2×0.38W＝0.84W.

答案　

（1）C　E　F　

（2）见解析图　（3）0.84（0.81～0.87）皆可

三　“替代法”测电阻

1、（2011·课标全国卷，22）为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如上图所示的电路．图中A0是标准电流表，R0和RN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单掷开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：

（1）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I；

（2）然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时RN的读数；

（3）多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．

解析　本题为用替代法测未知电流表的内阻，其实验步骤为：

（1）将S拨向接点1，接通S1，调节R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时标准电流表（或A0）的读数I；

（2）然后将S拨向接点2，调节RN，使标准电流表（或A0）的读数仍为I，记下此时RN的读数；（3）多次重复上述过程，计算RN读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值．

答案　

（1）R0　标准电流表（或A0）　

（2）RN　标准电流表（或A0）的读数仍为I　（3）平均值

2、（电压表替代）某同学要测电压表

的内阻RV，测量的电路如下图a所示，供选择的器材如下：

①待测电压表

（0～3V，内阻约3kΩ）；

②电压表

（0～6V，内阻约6kΩ）；

③定值电阻R1＝3kΩ；

④定值电阻R2＝30Ω；

⑤滑动变阻器R3（0～1kΩ，1A）；

⑥滑动变阻器R4（0～10Ω，2A）；

⑦电源3.0V，内阻不计；

⑧开关一个，导线若干．

根据上述条件，请你完成下面的实验．

（1）定值电阻应选________；滑动变阻器应选________．

（2）根据电路图a，在上图b中用实线把实物连成电路；

（3）实验过程中的测量步骤为：

移动滑动变阻器触头到某一位置，记录

、

的读数U1、U2；不断改变滑动变阻器触头的位置，得到一组U1、U2的值，分别以U1、U2为坐标轴建立坐标系，作出相应图线（如下图所示），测得该图线的斜率为k.根据图线的斜率k和选定的定值电阻，写出待测电压表

内阻的表达式为RV＝________.

解析　

（1）定值电阻应选R1，滑动变阻器应选R4，若选用大电阻的滑动变阻器，就会出现在移动滑动触头的时候，刚开始电压表上的电压几乎不变，到了某个位置后又突然增大的现象，不易操作．

（2）根据电路图a，在图b中用实线把实物连成电路，如答案图所示．（3）待测电压表

内阻的表达式为RV＝

.

答案　

（1）R1　R4　

（2）如图所示　（3）

预测高考命题视角

通过对近几年的高考实验试题的研究发现，高考电学实验试题有三个显著的特点：

第一，基于教材中的电学实验，着重考查实验原理的改进、实验步骤、误差分析；第二，重视电学的实验方法，问题设置结合科技、生产、生活的实际；第三，基本仪器的使用是考查的热点，实验的器材选择、实际操作是考查的重点，设计型实验是考查的难点，实验的基本原理和思想方法是考查的核心．

四、测电源电动势内阻

1、（伏安法）某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5Ω的保护电阻R0，实验电路如图下所示．

（1）连好电路后，当该同学闭合电键时，发现电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是________．

（2）在下图中按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路时，把两表笔分别接c、d时的实物电路图（如图所示）以笔画线代替导线连接起来．

（3）排除故障后，该同学顺利完成实验，测定得到下列数据，根据表中数据在图中的坐标上画出UI图线，由图线知：

电池的电动势为________，内阻为________．

解析　

（1）用电压表检测c、d时，电压表有示数，说明有电流通过电压表，但没有电流通过多用电表所并联的电路，说明多用电表所并联的电路发生断路故障．由已知条件可知，是滑动变阻器R发生故障．（3）电源的伏安特性曲线为直线，使直线通过尽量多的数据点，其他点均匀分布在线的两侧．由U＝E－I（r＋R0）可知，纵轴截距表示电动势，则E＝1.50V，斜率绝对值表示r＋R0，则：

r＋R0＝

Ω＝3.0Ω，则r＝0.5Ω.

答案　

（1）R断路　

（2）如图甲所示

（3）如图乙所示　1.50V（1.41～1.51V均可）

2、（伏阻法）（2012·福建卷，19

（2））某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.

①先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图所示，其示数为________V.

②然后，用电压表

、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．

（ⅰ）根据图乙所示电路图，用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接成完整电路．

（ⅱ）闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表

相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的

与

的值．请用表中数据在图中的坐标纸上描点，并作出

图线.

R（Ω）

166.7

7-1-.4

50.0

33.3

25.0

20.0

U（V）

8.3

5.9

4.8

4.2

3.2

2.9

（×10－2Ω－1）

0.60

1.40

2.00

3.00

4.00

5.00

（V－1）

0.12

0.17

0.21

0.24

0.31

0.34

（ⅲ）从图线中可求得E＝________V.

解析　①读出示数为：

9.4V.②（ⅰ）连接电路如图所示．

（ⅱ）作图线如图所示

（ⅲ）由闭合电路欧姆定律得E＝U＋

（r＋R0）

变形得

＝

＋

，从上式看出在

图象中，纵轴的截距即为

，由图象得出截距为0.1，所以E＝10.0V（9.5V～11.1V内均正确）．

答案　见解析

3、（安阻法）某个实验小组认为用一只已知内阻的电流表和电阻箱，采用如图甲所示的电路测电源电动势与内阻，比常规的伏安法更准确．若电流表内阻阻值为RA，则测量的方法与步骤是：

（1）将电阻箱阻值R调到最大，闭合S后观察电流表示数，然后再调节电阻箱，使电流表的示数指到某两个恰当的值，记下此时电阻箱的阻值R1、R2及对应的电流I1、I2；

（2）根据以上的数据及闭合电路欧姆定律，建立方程组，即可求出电源的电动势E与内阻r.该方程组的表达式是：

________、________.该实验小组现在手头只有一个电流表，只知其内阻很小，却不知具体阻值．为了测出该电流表的内阻，她们找来了如图乙所示两节干电池等实验器材．请你用笔画线将图中的实物连接成能测出电流表内阻的电路．注意滑动变阻器串联接入电路起限流作用，开关闭合前其阻值应_________________________．

解析　根据题图示电路，利用闭合电路欧姆定律可得：

E＝I1（R1＋RA＋r）、E＝I2（R2＋RA＋r）；两节干电池的电动势大约为3V，电流表应选0.6A量程，在连接电路时，本着先串后并的原则进行．

答案　E＝I1（R1＋RA＋r）　E＝I2（R2＋RA＋r）

连线如图　调至最大

五、　考查多用电表的使用及读数

1、（2011·北京卷，21

（1））用如上图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量．

（1）旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线．

（2）将K旋转到电阻挡“×100”的位置．

（3）将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件______，使指针对准电阻的________（填“0刻线”或“∞刻线”）．

（4）将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．

A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置

B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置

C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接

D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准

解析　机械调零需调节S，电阻调零（欧姆挡调零）需调节调零旋钮T.指针偏转角度过小说明该电阻是一个大电阻，需换用阻值较大的挡来测量才准确，换挡之后需要重新电阻调零．故正确顺序应为ADC.答案　

（1）S　（3）T　0刻线　（4）ADC

2、（多用表测黑箱）（2012·江苏卷，10）如下图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测．

甲　　　　　　　　　　乙

（1）在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________（选填“A”、“B”或“C”）．

（2）在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应________（选填“短暂”或“持续”）接b，同时观察指针偏转情况．

（3）在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值．测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表．两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示．

请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路.

两表笔接的接点

多用电表的示数

a、b

________Ω

a、c

10.0Ω

b、c

15.0Ω

解析　

（1）多用电表使用前应进行机械调零，机械调零装置为A.

（2）使用多用电表进行测量时，为保证电表不被损坏往往要进行试触，即让两表笔进行短暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表．（3）黑箱中无电源且每对接点间正反阻值相等，由多用电表读数可知所缺数据为5.0Ω，由a、b间电阻为5Ω，a、c间为10Ω，b、c间为15Ω知，电路为a、b间5Ω的电阻与a、c间10Ω电阻串联而成，电路图如答案图所示．

答案　

（1）A　

（2）短暂　（3）5.0　电路图见下图