高考物理实验.docx

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高考物理实验

　电学实验

命题分析

分析近几年的高考，考查的方向基本不变，主要体现在基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计方面

命题趋势

基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点，同时注重对实验操作过程的考查和创新设计实验的考查

考点一电学测量仪器的使用与读数

1．电流表、电压表、欧姆表的比较：

2.多用电表使用“四注意”．

（1）极性：

从电表外部看，电流应从红表笔（“＋”极）流入电表，从黑表笔（“－”极）流出电表．

（2）功能：

利用多用电表测电压和电流时，选择开关对应的是电表的量程；而测电阻时，选择开关对应的是倍率．

（3）调零：

测量电阻时，要进行两次调零：

机械调零和欧姆调零．

“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，调整的是欧姆调零旋钮．

（4）保护：

测电阻时，应把被测电阻从电路中拆下测量；多用电表长期不用时，必须取出表内的电池．

3．电学仪器的选择．

（1）电源的选择：

一般可以根据待测电路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；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度．

考点二电流表内外接法的比较与选择

考点三控制电路（滑动变阻器的接法）的比较与选择

1．控制电路的比较：

2.控制电路的选择．

优先选用限流式．

以下情况考虑分压式：

（1）要求待测电路的U、I从0变化．

（2）R滑远小于Rx.

（3）选用限流式时，Ux、Ix过大（指超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等）或Ux、Ix过小（最大值不超过电表满量程的

，读数误差大）．

课时过关（A卷）

1．用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b位置，如图所示．

（1）若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数各是多少？

请填在表格中．

指针位置

选择开关所处挡位

读　数

a

直流电流100mA

__________mA

直流电压2.5V

__________V

b

电阻×10Ω

__________Ω

（2）如果要用此多用电表测量一个约1.8×103Ω的电阻，为了使测量比较精确，应选用的欧姆挡是__________（选填“×10”“×100”或“×1k”）．

解析：

（1）选择开关处于直流100mA，则a读数为26.0mA.选择开关处于直流2.5V，则a读数为0.65V．选择开关处于电阻“×10”挡，则b读数为40Ω.

（2）测1.8×103Ω的电阻应选择“×100”挡．

答案：

（1）26.0　0.65　40　

（2）×100

2．在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8V，0.3A”．合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．

（1）用多用电表的直流电压挡检查故障，

①选择开关置于下列量程的________挡较为合适（用字母序号表示）；

A．2.5VB．10VC．50VD．250V

②测得c、d间电压约为5.8V，e、f间电压为0，则故障是________；

A．A灯丝断开B．B灯丝断开

C．d、e间连线断开D．B灯被短路

（2）接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”．

①测试前，一定要将电路中的开关S________；

②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为________Ω，此时测量的是________间电阻．根据小灯泡的规格计算出的电阻为________________________________________________________________________Ω，

它不等于测量值，原因是：

________________________________________________________________________

解析：

（1）①由于四节干电池串联的总电动势为10V，故选B；②c、d间电压约为5.8V，说明c、d间有断路，即A灯丝断开；

（2）①要用欧姆挡测试，必须断开外电路；②6Ω；12.7Ω.原因：

金属丝的电阻率随温度的升高而增大，利用R＝

算出小灯泡的电阻是在较高温度下正常发光时的电阻，而用欧姆表测量的电阻是小灯泡常温下的阻值，故不相等．

答案：

（1）①B　②A　

（2）①断开　②6　e、f　12.7　原因见解析

3．（2014·广东高考）某同学设计的可调电源电路如图甲所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S.

（1）用电压表测量A、B两端的电压：

将电压表调零，选择0～3V挡，示数如图乙，电压值为________________________________________________________________________V.

（2）在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于________端．

（3）要使输出电压U变大，滑片P应向________端滑动．

（4）若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在________（选填“断路”或“短路”）的风险．

解析：

（1）选择0～3V挡，则读下面的数据，再估读一位，电压值为1.30V；

（2）为了保证外电路的安全，接通电路后应让输出电压为最小，当滑片P置于A端时，接通外电路之后输出电压为0，这样能保证外电路的安全；（3）要增大外电路电压，需要使滑片滑向B端；（4）保护电阻的作用是防止电流过大，如果电路中不接入保护电阻，可能会存在短路的风险．

答案：

（1）1.30　

（2）A　（3）B　（4）短路

4．（2015·安徽高考）某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材，一个满偏电流为100μA，内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱（0～999.9Ω）和若干导线；

（1）由于表头量程偏小，该同学首先需要将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱________（填“串联”或者“并联”），并将电阻箱阻值调为________Ω.

（2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势和内阻进行测量，实验电路图如图所示，通过改变电阻R测相应的电流I，并且作相关计算后一并记录如下表．

1

2

3

4

5

6

R/Ω

95.0

75.0

55.0

45.0

35.0

25.0

I/mA

15.0

18.7

24.8

29.5

36.0

48.0

IR/V

1.42

1.40

1.36

1.33

1.26

1.20

①根据表中的数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中，并画出IRI图象．

②根据图线可得电池的电动势E是________V，内阻r是________Ω.

解析：

（1）把小量程的电流表改装成大量程的电流表需并联小电阻，由并联的特点，电压相等（I－Ig）R＝IgRg，得R＝5.0Ω.

（2）如图所示，由E＝IR＋I（r＋RA）得IR＝E－I（r＋RA），纵截距为电源的电动势E.

r＋RA＝

Ω，RA＝5.0Ω，得r＝2.0Ω.

答案：

（1）并联　5.0　

（2）①如图所示　②1.53　2.0

5．（2015·山东高考）如图甲所示的电路图中，恒流源可作为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率．改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的UI关系图象．回答下列问题：

（1）滑动触头向下滑动时，电压表示数将________（填“增大”或“减小”）．

（2）I0＝________A.

（3）RL消耗的最大功率________W（保留一位有效数字）．

解析：

（1）滑动头向下移动时，RL阻值减小，则总电阻减小，电压变小，则电压表读数变小．

（2）由电路图可知：

I0＝I＋

，即：

U＝I0R－IR，由UI图线可知，I0R＝20；R＝k＝

Ω＝20Ω，则I0＝1.0A.

（3）RL消耗的功率为P＝IU＝20I－20I2，则当I＝0.5时，功率的最大值为Pm＝5W.

答案：

（1）减小　

（2）1.0　（3）5

6．小明同学用下列器材描绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线（要求电压变化从零开始），并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题．

A．电流表（0.6A，1Ω）B．电压表（3V，1kΩ）C．滑动变阻器（10Ω，1A）

D．电源（4V，内阻不计）

（1）用笔画线代替导线，将图中的仪器连成完整的实验电路．

（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端．

（3）闭合开关，变阻器的滑片向b端移动，电压表的示数逐渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为_____________________________________________________________

（4）排除故障后，小明完成了实验，并由实验数据画出小灯泡IU图象如图中实线所示．由图可确定小灯泡在电压为2.0V时实际功率为______W（保留两位有效数字）．

（5）若IU图中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实践相比，虚线________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）才是其真实的伏安特性曲线．

答案：

（1）连线如下图所示　

（2）a　（3）小灯泡断路　（4）0.38　（5）Ⅱ

课时过关（B卷）

1．欲测量一个电流表的内阻，根据以下要求来选择器材并设计电路：

a．无论怎样调节变阻器，电流表都不会超量程；

b．有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．

现备有如下器材：

A．待测电流表A1（量程3mA，内阻约为50Ω）B．电压表V（量程3V，内阻未知）

C．电流表A2（量程15mA，内阻为10Ω）D．保护电阻R＝120Ω

E．直流电源E（电动势2V，内阻忽略不计）

F．滑动变阻器（总阻值10Ω，额定电流0.5A）

G．开关一个，导线若干

（1）在以上提供的器材中，除A、E、F、G以外，还应选择________、________（填字母代号）．

（2）请画出符合要求的实验电路图．

解析：

根据题中给出的备用器材，选择伏安法测量电流表的内阻，选择内阻已知的电流表A2作为电压表，选择保护电阻R与并联的两个电流表串联．由于电流表两端电压最大只有0.15V，滑动变阻器最大电阻只有10Ω，所以选择分压电路，电路图如图所示．

答案：

（1）C　D　

（2）见解析

2．有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法测绘这个灯泡的IU图线，有下列器材供选用：

A．电压表（0～3V，内阻6kΩ）B．电压表（0～15V，内阻30kΩ）

C．电流表（0～3A，内阻0.1Ω）D．电流表（0～0.6A，内阻0.5Ω）

E．滑动变阻器（10Ω，5A）F．滑动变阻器（200Ω，0.5A）

G．蓄电池（电动势6V，内阻不计）

（1）用如图所示的电路进行测量，电压表应选用______，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______（用序号字母表示）．

（2）通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为______Ω.

（3）若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________________________________________________________________________Ω的电阻．

解析：

（1）小灯泡的额定电压为2.8V，故电压表选用A；小灯泡的功率约为0.8W，故小灯泡的电流约为0.3A，电流表选取D；实验原理图中滑动变阻器采用分压式接法，故滑动变阻器一般选择小量程的便于调节，选择E.

（2）根据IU曲线的横坐标电压2.8V，对应的纵坐标电流为0.28A，根据欧姆定律得电阻为10Ω.

（3）当与6V电源相连时，根据欧姆定律可得

＝

，解得R＝

Ω，故需串联

Ω的电阻．

答案：

（1）A　D　E　

（2）10　（3）

3．（2015·浙江高考）如图是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．

（1）根据如图画出实验电路图

（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中的①②③④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__________．

解析：

（1）从实物图中可知电压表测量灯泡两端电压，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压接法，故电路图如图所示．

（2）电流表的量程为0.6A，所以每小格表示的分度值为0.02A，故①的读数为0.10A，②的读数为0.24A，电压表的量程为3V，则每一小格表示0.1V，所以③的示数为2.0V，④的示数为0.27V，电压小，两端的电流小，故①④为同一组数据，故得到的电阻为R＝

＝2.7Ω，②③为另外一组数据，故得到的电阻为R＝

＝8.3Ω.

答案：

（1）如图

（2）①0.10A　②0.24A　③2.0V　④0.27V　（8.3±0.1）Ω　（2.7±0.1）Ω[如填为（2.7±0.1）Ω和（8.3±0.1）Ω也行]

4．某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度．可选用的器材如下：

A．待测螺线管L（符号）：

绕制螺线管的金属丝电阻率为ρ，直径为D，阻值约几十欧

B．电流表A1：

量程10mA，内阻r1＝40Ω

C．电流表A2：

量程500μA，内阻r2＝750Ω

D．电压表V：

量程为10V，内阻为10kΩ

E．保护电阻R1：

阻值为100Ω

F．滑动变阻器R2：

总阻值约为10Ω

G．电源E，电动势约为1.5V，内阻忽略不计

H．开关一个及导线若干

（1）用多用电表粗测线圈的电阻，选择倍率“×1”和“×10”，经正确操作后，多用电表表盘示数如图所示，则金属丝的电阻约为________Ω.

（2）为了尽可能准确地测量RL，要求电表的指针偏转至少要达到满刻度的

，请你设计一种适合的电路，将你设计的电路画在虚线框中，并标明所用器材的代号．

（3）已知金属丝的直径为D，要测量的物理量是通过电流表A1的电流I1，通过电流表A2的电流I2.用已知量和测得量的符号表示金属丝的长度l，则l＝____________．

解析：

（1）由于欧姆表指针指在欧姆表中值电阻附近时的读数较准，所以应按“×1”倍率读数，读数为R＝1×48Ω＝48Ω.

（2）由于电源电动势为1.5V，小于电压表量程的

，所以不能使用电压表V来测量电压，由于两电流表的满偏电压分别为U1＝I1mr1＝0.4V，U2＝I2mr2＝0.375V，可将待测电阻与电流表A2串联后再与A1并联，如电路图甲所示；因电流表A2的满偏电流小于A1的满偏电流，可将待测电阻与电流表A2并联再与A1串联，如电路图乙所示；又由于滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻，所以变阻器应用分压式接法．

（3）电路图甲：

L与A2两端电压U1＝I1r1，L两端电压U1′＝I1r1－I2r2，通过L的电流为I2，由欧姆定律及电阻率公式得金属丝的长度l＝

；电路图乙：

L的电压与A2的电压相同，流过L的电流I2′＝I1－I2，由欧姆定律及电阻率公式得金属丝的长度l＝

.

答案：

（1）48　

（2）见解析图甲或乙（画出其中一个即可）　（3）

或

5．（2015·石家庄模拟）某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率，所用的器材包括：

输出电压为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、米尺、电阻箱、开关和导线等．

（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，在虚线框中设计实验电路，并连接电路实物图（如图）．

（2）实验的主要步骤如下：

①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关．

②读出电流表的示数，记录金属夹的位置．

③断开开关，_________________，合上开关，重复②的操作．

（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此给出了如图所示的关系图线，其斜率为____________A－1·m－1（保留三位有效数字）；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了____________________的电阻之和．

解析：

（1）本题以创新型实验的形式考查了电阻率的测量，对利用图象获取信息的能力有较高的要求．依据实验器材和实验目的“测量金属丝的电阻率”，电路图如图甲所示：

电路实物图如图乙所示：

（2）③读出接入电路中的金属丝的长度，改变金属夹位置．

（3）依据闭合电路欧姆定律得E＝I（RA＋R0＋Rx），参照题目给出的图象可得

＝

＋

，依据直线可得其斜率为10.0A－1·m－1，截距为

，则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为电流表的内阻与电阻箱的电阻之和．

答案：

（1）见解析图

（2）③读出接入电路中的金属丝的长度，改变金属夹位置

（3）10.0　电流表的内阻与电阻箱

6．（2015·四川高考）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：

电流表A1（量程0～30mA）；电流表A2（量程0～100mA）；

电压表V（量程0～6V）；滑动变阻器R1（阻值0～5Ω）；

滑动变阻器R2（阻值0～300Ω）；开关S一个，导线若干条．

某同学的实验过程如下：

（1）设计如图甲所示的电路图，正确连接电路．

（2）将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图线．

（3）断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复

（2）的步骤，得到另一条UI图线，图线与横轴I的交点坐标为（I0，0），与纵轴U的交点坐标为（0，U0）．

回答下列问题：

①电流表应选用______，滑动变阻器应选用________________________________________________________________________；

②由图乙的图线，得电源内阻r＝________Ω；

③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________________________________________________________________________，

代入数值可得Rx；

④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________（选填“相同”或“不同”）．

解析：

①根据题设条件中电池的电动势6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，可估算出电路中的电流为数十毫安，因此电流表应选用A2，为了电路正常工作，以及方便调节，多测量几组数据，滑动变阻器应选用R2.②根据如图甲电路结构可知，电压表测量了电路的路端电压，电流表测量了电路的总电流，因此如图乙中，图线斜率绝对值即为电源的内阻，有：

r＝|k|＝

Ω＝25Ω.③当改接电路后，将待测电阻与电源视为整体，即为一“等效电源”，此时图线的斜率为等效电源的内阻，因此有：

r′＝r＋Rx＝|k′|＝

，解得：

Rx＝

－r.④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，电路的总电阻可变范围不变，因此电流表的示数变化范围相同，Rx接在B、C之间时，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，而Rx接在A、B之间时，电压表测量的是滑动变阻器与Rx两端电压的和，由于对应某一滑动变阻器阻值时，电路的电流相同，因此电压表的读数不同，所以电压表示数变化范围也不同．答案：

（3）①A2　R2　②25　③－r　④相同　不同