2014高考解题技巧拿下实验题练习

2014高考解题技巧拿下实验题练习

“实验题”是这样拿下的 题型专练 1．(应用型)如图 10 甲所示为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为 20 Ω的电阻，测量步骤如下： (1)调节________，使电表指针停在指针对准________的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)． (2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置．(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1 k”) (3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对 准________的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)． (4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图 10 乙所示，该电阻的阻值为 ________Ω. (5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置． 图 10 2．(应用型)如图 11 所示是电子拉力计的示意图，金属弹簧右端和滑动触头 P 固定在一起(弹簧的电阻不计，P 与 R1 之间的摩擦不计)．定值电阻 R0；电阻 R1 是用均匀 电阻丝密绕在瓷管上做成的(类似于滑动变阻器)，其长度为 10 cm，阻值 R1＝300 Ω，电源 电动势 E＝3 V，内阻不计．理想电流表的量程为 0～100 mA.当拉环不受拉力时，触头 P 刚 好不与电阻 R1 接触(即电路断开)．弹簧的劲度系数为 10 000 N/m. 图 11 (1)电路中连入的 R0 阻值至少应为_______________Ω. (2)设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的 40 mA 处应改为 ________N．分析可知，拉力计的刻度是否均匀_________．(填写“均匀”或“不均匀”) (3)为了使拉力计的量程增大应采用的措施是(只填写一条)___ _____________． 3．(测量型)某待测电阻 Rx(阻值约 20 Ω)．现在要较准确地测量其阻值，且测量 时要求两电表的读数均大于其量程的1 3 ，实验室还有如下器材： A．电流表 A1(量程 150 mA，内阻 r1 约为 10 Ω) B．电流表 A2(量程 20 mA，内阻 r2＝30 Ω) C．定值电阻 Rx(100 Ω) D．滑动变阻器 R(0～10 Ω) E．直流电源 E(电动势约 4 V，内阻较小) F．开关 S 与导线若干 (1)在下图中虚线框内画出测量电阻 Rx 的电路图，并将图中元件标上相应符号； (2)用已知量和一组直接测得的量写出测量电阻 Rx 的表达式为________________． 4．(测量型)如图 12 所示为一电学实验的原理图．该实验可用来测量待测电阻 Rx 的阻值(约 500 Ω)．实物图所给两电流表量程相同，内阻都很小． 图 12 实验步骤如下： (1)调节电阻箱，使它的阻值 R 与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端； (2)合上开关 S； (3)将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都有明显偏转；[来源:Zxxk.Com] (4)记下两个电流表 和 的读数 I1 和 I2； (5)多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下 和 的多组读数 I1 和 I2； (6)求 Rx 的平均值． 回答下面问题： (1)不计电流表内阻的影响，用 I1、I2 和 R0 表示 Rx 的公式为 Rx＝______________. (2)考虑电流表内阻的影响，用 I1、I2、R0、 的内阻 r1、 的内阻 r2 表示 Rx 的公式为 Rx＝___________________________________________________. 5. (测量型)(1)一微安表 的刻度盘只标注了表示量程 Ig＝100 μA 的刻度线，尚 未标注其他分刻度线，请用下列全部器材测量微安表 的内阻： 待测微安表 ：内阻 Rg 约为 2 kΩ 毫伏表 ：量程 250 mV，最小分度 5 mV，内阻约为 1 kΩ 滑动变阻器 R1：0～50 Ω 滑动变阻器 R2：0～3 kΩ[来源:1] 直流电源 E：电动势 E＝1.5 V，内阻 r 约为 1 Ω 单刀单掷开关 S，导线若干 在如图 13 所示的实验电路原理图上标明所选用的滑动变阻器． 图 13 (2)下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上： 第一步：断开 S，按电路原理图连接器材，将两个滑动变阻器 R1、R2 的触头分别置于合理 的位置； 第二步：闭合 S，分别调节 R1 和 R2 至适当位置，____________________________. (3)用已知量和测得量的符号表示微安表 的内阻 Rg＝_________________. 6．(测量型)某同学设计如图 14 所示电路用来测量电源的电动势和内阻，其中 电流表内阻为 RA. 图 14 (1)实验时，应先将电阻箱电阻调到________．(填“最大值”、“最小值”或“任意值”) (2)改变电阻箱的阻值 R，分别测出通过电流表的电流 I. 下列两组 R 的取值方案中，比较合理的方案是________．(填“1”或“2”) 方案 编号 电阻箱的阻值 R/Ω 1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 2 35.0 30.0[来源:Zxxk.Com] 25.0 20.0 15.0 (3)根据实验数据描点，绘出的1 I －R 图象是一条直线．若直线的斜率为 k，在1 I 坐标轴上的截 距为 b，则该电源的电动势 E＝________，内阻 r＝________.(用 k、b 和 RA 表示) 7．(设计型)用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势 E 和内 阻 r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线． A．电压表 V1(量程 6 V、内阻很大) B．电压表 V2(量程 3 V、内阻很大) C．电流表 A(量程 3 A、内阻很小) D．滑动变阻器 R(最大阻值 10 Ω、额定电流 4 A) E．小灯泡(2 A、5 W) F．电池组(电动势 E、内阻 r) G．开关一只，导线若干 实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表 V1 的示数增大，则电压表 V2 的示数减小． (1)请将设计的实验电路图在图 15 甲中补充完整． (2)每一次操作后，同时记录电流表 A、电压表 V1 和电压表 V2 的示数，组成两个坐标点(I， U1)、(I，U2)，标到 U－I 坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则 电池组的电动势 E＝________V、内阻 r＝________Ω.(结果保留两位有效数字) (3)在 U－I 坐标中两条图线在 P 点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为________Ω， 电池组的效率为________(结果保留两位有效数字)． 图 15 8．(应用型)测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度的器材如下： A．待测螺线管 L(符号)：绕制螺线管金属丝的电阻率为ρ，电阻 R 约为 100 Ω B．螺旋测微器 C．电流表 A1：量程 100 μA，内阻 RA1＝500 Ω D．电流表 A2：量程 0.6 A，内阻 RA2＝15 Ω E．电压表 V1：量程 6 V，内阻 RV1＝4 kΩ F．电压表 V2：量程 3 V，内阻 RV2＝2 kΩ G．定值电阻：Rg＝50 Ω H．滑动变阻器 R′：全电阻约为 1 kΩ I．电源 E：电动势 9 V，内阻忽略不计 (1)实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图 16 所示，其示数为 d＝_________mm. (2)根据所给实验器材，电流表选用________，电压表选用________(填写实验器材前面的字 母)． 图 16 (3)根据图 17 中的实物图，在图下边方框中作出实验原理图. 图 17 (4)若测得的金属丝直径用 d 表示，电流表 G 的读数用 I 表示，电压表 V 的读数用 U 表示， 则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度 L＝________. 9．(探究型)电子技术兴趣小组为了研究某种二极管的特性，用如图 18 甲所示 的电路测定该元件的伏安特性曲线．实验发现当电源反接时，电路中无电流，当正向电压较 小时也无电流，记录的部分数据如下表． 图 18 电压/V 1.4 1.5 1.7 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 电流/mA 0 0 2.0 4.0 12.0 22.0 32.0 42.0 52.0 60.0 (1)请根 据以上实验数据用描点法在图乙的坐标纸上作出这个二极管的 U－I 图线；[来源:学*科*网] (2)若加在该二极管两端的正向电压达到 1.9 V 后才以正常工作，则从图线可以看出这种二极 管 正 常 工 作 前 后 的 导 电 情 况 有 何 区 别 ？ _____________________________________________________. (3)若电源的电动势为 6 V，内阻不计．当电流表示数为 12.0 mA 时，滑动变阻器接入电路的 电阻为________Ω. 10．(测量型)有一内阻未知(约 25 kΩ～35 kΩ)、量程未知(约 25 V～35 V)，共 有 30 个均匀小格的直流电压表 . (1)某同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆挡的内部电源的电 动势，他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为 30. A．请你在图 19 中将他们的实验电路连接起来．他们在实验过程中，欧姆挡的选择开关拨 至倍率“×________” . B．在实验中，同学读出电压表的读数为 U，欧姆表指针所指的刻度为 n，并且在实验过程 中，一切操作都是正确的，请你导出欧姆表电池的电动势表达式． 图 19 (2)若在实验过程中测得该电压表内阻为 30 kΩ，为了测出电压表的量程，现有下列器材可供 选用，要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度． 标准电压表 ：量程 3 V，内阻 3 kΩ 电流表 ：量程 0～3 A，内阻未知 滑动变阻器：总阻值 1 kΩ 稳压电源 E：30 V，内阻不能忽略 电键、导线若干 A．在下边方框中画出实验电路图 B．选用记录数据中任一组，写出计算量程的表达式 Ug＝_____________. 式中各字母的意义是：______________________________________________. 参考答案 1．解析 使用多用电表欧姆挡，先机械调零．中值电阻为 15 Ω，测量 20 Ω的 电阻时，要使用×1 的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为 19 Ω. 答案 (1)调零螺丝 电流 (2)×1 (3)调零旋钮 电阻 (4)19 2．解析 (1)当 P 移动到 R1 的最右端 时，电流表恰好满偏，则有 R0＝ E Imax ＝30 Ω. (2)Rx＝E I －R0＝45 Ω， 300－45 Ω x ＝300 Ω 10 ，解得 x＝8.5 cm，F＝kx＝850 N；由于电 流与拉力不成正比，所以刻度不均匀．(3)换劲度系数更大的弹簧，弹簧伸长相同的长度时， 需要的拉力更大． 答案 (1)30 (2)850 不均匀 (3)更换劲度系数更大的弹簧 3．解析 从题目给出的器材中知，这里对电阻 Rx 的测量可用伏安法来设计电 路．由于没有电压表，而电流表 A2 的内阻 r2 已知，因此电压表可由电流表 A2 和固定电阻 R0(100 Ω)串联．通过计算我们不难发现，这种设计完全符合题中的测量要求．考虑到题给 出的其它器材规格与要求，控制电路宜采用分压式控制电路．完整的实验电路设计成如图所 示．进行实验时在某次合适的测量中，记下 A1 表与 A2 表的示数分别为 I1 与 I2，则有(I1 －I2)Rx＝I2(r2＋R0)，故 Rx＝I2 r2＋R0 I1－I2 . 答案 (1)如解析图所示 (2)Rx＝I2 r2＋R0 I1－I2 4．解析 (1)若不计电流表内阻， 则有：I1R0＝I2Rx，故 Rx＝I1 I2R0， (2)若考虑电流表内阻，则有：I1(r1＋R0)＝I2(r2＋Rx)， 故有：Rx＝I1 r1＋R0 I2 －r2. 答案 (1)I1 I2R0 (2)I1 r1＋R0 I2 －r2 5．解析 (1)微安表 内阻比较大，因而把阻值较小的滑动变阻器用作分压接 法，从而粗调电压；而阻值较大的滑动变阻器用作限流接法，从而微调电压．而微安表和毫 伏表的内阻比较接近，因而两者并联，所作电路图如右图所示． (2)因要使用微安表的刻度，故而必须使微安表满偏，记下此时毫伏表的示数． (3)根据欧姆定律可知，微安表的内阻为U Ig. 答案 (1)如解析图所示 (2)使微安表满偏，记下这时毫伏表的示数 U (3)U Ig 6．解析 (1)为保护电流表，将电阻箱的电阻调到最大值； (2)实验时，若电阻箱的阻值太大， 电流很小，实验误差大，所以比较合理的是方案 2； (3)由闭合电路的欧姆定律有： E＝I(r＋RA＋R)，整理得1 I ＝1 ER＋r＋RA E ， 所以 k＝1 E ，b＝r＋RA E ，解得 E＝1 k ，r＝b k －RA. 答案 (1)最大值 (2)2 (3)1 k b k －RA 7．解析 (1)先作出测量电源内阻和电动势的电路图，然后在此基础上增加伏 安特性曲线电路，需要注意，小灯泡额定电压为 2.5 V，且电阻较小，故伏特表 直接与小 灯泡并联，而电压表 则测量路端电压，电路如图所示． (2)根据图象可知，倾斜的直线为计算电源电动势和内阻的图线，该图线的纵截距为电动势 大小，图线斜率的绝对值为电源内阻大小．据此可知电动势 E＝4.5 V，r＝1.0 Ω. (3)由图象可知，小灯泡两端电压为 2.5 V，电源内电压为 2 V，故滑动变阻器连入电路阻值 为 0.电源的效率为η＝2.5 4.5×100%＝56%. 答案 (1)如解析图所示 (2)4.5 1.0 (3)0 56% 8．解析 (1)读数为 1.125±0.001 (2)由于电源电动势为 9 V，故电压表采用 E.估算电流最大为 0.09 A，故电流表选 C.[来源:Zxxk.Com] (3)实验原理如右图所示 (4)电压表 通过的电流为 U RV ，R0 两端的电压为 U RV －I R0，RL 两端的电压为 IRL＝ U RV －I R0－IRg，又由电阻定律 RL＝ρL S ＝ρ L πd2 4 可解得，L＝πd2 4ρ R0U RVI －R0－Rg 答案 (1)1.125±0.001 (2)C E (3)如解析图所示 (4)πd2 4ρ R0U RVI －R0－Rg 9．(1)如图所示 (2)正常工作前导电性能差(或电阻大)，正常工作后导电性能好(或电阻小) (3)1 3×103 10．解析 (1)A.电路如下图甲所示，测电阻时应尽量使指针指在中间值附近， 所以应选“×1 k”． B．欧姆表中电阻值为 R 中 ＝ 30×1 kΩ＝ 30 000 Ω，欧姆表指 n 刻度，则电压表内电阻 RV ＝ 1000 n，流过电压表电流 IV ＝ U RV ＝ U 1000 n ，根据闭合电路欧姆定律，电池电动 势 E＝U＋IVR 中＝n＋30 n U. (2)A.如图乙所示．I＝ E RV ＝ 30 30 000 A＝1 mA，所以不能用电流表；又电压表的量程较小于电 源电动势，所以滑动变阻器应用分压接法． B．Ug＝300 U1 N ，其中 N： 表指针所指格数，U1： 表读数． 答案 (1)见图甲 1 k (2)A.见图乙 B．Ug＝300U1 N ，其中 N： 表指针所指格数，U1： 表读数．