【物理】2018届二轮复习　电学实验学案（江苏专用）

【物理】2018届二轮复习　电学实验学案（江苏专用）

专题十二　电学实验 江苏卷考情导向 考点 考题 考情 电表的改装、使用与读数电学基本实验 ‎2015年T10考查对图象的认识，测定电源的电动势和内阻 ‎2014年T10考查螺旋测微器的读数方法、测定金属的电阻率 高考热点是(1)测量仪表的读数、仪器选择与电路设计；(2)电路实物连线与数据处理；(3)实验方法和技能的迁移应用；(4)电路故障的排除．‎ 备考时应(1)加强实验原理的训练，归纳仪器选择、电路设计中的技巧；(2)加强电路图或实物连线、图象、图表分析方面的训练．‎ 电学创新实验 ‎2017年T11考查多用电表的使用方法 ‎2016年T10考查电学仪器的选择和操作及运用图象法进行数据处理 ‎2013年T10考查电路的设计、电阻的选择 一、电学仪器的使用与读数 ‎1．电流表、电压表、欧姆表的比较：‎ 仪器 极性 量程选择 读　数 电流表 有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出 使指针指示超过满偏刻度的的位置 ‎3 V和3 A量程估读到最小分度的；15 V量程估读到最小分度的；0．6 A量程估读到最小分度的 电压表 欧姆表 使指针尽量指在表盘的中间位置左右 表盘读数乘以相应挡位的倍率 ‎2．使用多用电表的“三注意”：‎ ‎(1)电流的流向：使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接黑表笔，负极接红表笔，从电源外部看，电流从红表笔流入，从黑表笔流出．‎ ‎(2)区分“机械调零”和“欧姆调零”：“机械调零”在表盘刻度左侧“0”‎ 位置，调整表盘下边的中间定位螺丝；“欧姆调零”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整欧姆调零旋钮．‎ ‎(3)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，表头指针过大或过小均有较大误差，指针偏转角度在满偏到满偏之间读数较准确，如待测电阻约为2 kΩ，应选用“×100”挡．‎ ‎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．‎ 二、电流表内外接法的区分与选择 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＝＜Rx，偏小 适用条件 Rx≫RA(测大电阻)‎ RV≫Rx(测小电阻)‎ 三、分压式与限流式的区分与选择 ‎1．控制电路的比较：‎ 比较项目 限流式接法 分压式接法 电路 电压调节的范围 E～E ‎0～E 电能损耗 节能 耗能 ‎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：‎ ‎①要求待测电路的U、I从0变化．‎ ‎②R滑≪Rx．‎ ‎③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)．‎ 四、电学实验方法 ‎1．等效替代法：在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来进行研究和处理．‎ ‎2．控制变量法：对于多个变量的问题，常常采用控制变量的方法，把多个变量的问题变成单个变量的问题，从而研究 这一个变量对事物的影响，分别对各个变量加以研究，最后综合解决．‎ ‎3．累积法：把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法，将微小量变为较大的量，不仅便于测量，还可以提高测量的准确程度，从而减小误差．‎ 考点1| 电表的改装、使用与读数　难度：中档题 题型：填空题 五年2考 ‎(对应学生用书第65页)‎ ‎1．多用电表使用“五步”法 ‎(1)选倍率：一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω，就应该选“×10”的倍率；‎ ‎(2)进行欧姆调零；‎ ‎(3)将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量；‎ ‎(4)将指针示数乘以倍率，得测量值；‎ ‎(5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．‎ ‎2．多用电表测电阻的注意事项 ‎(1)改换倍率必须重新进行欧姆调零；‎ ‎(2)通过选择合适倍率，指针指在刻度盘中间附近，误差较小；‎ ‎(3)测量电阻时，手不可接触表笔的金属杆部分；‎ ‎(4)被测元件与电源断开．‎ ‎●考向1　电压表和电流表的读数 ‎1．(2015·浙江高考改编)图121甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验连好的实物连接图．‎ 图121‎ 小红调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0．6 A，电压表量程为3 V．所示读数为：①________、②________、③________、④__________．两组数据得到的电阻分别为________和________．‎ ‎【解析】　由实物图可知，电流表接的是0．6 A的量程，电压表接的是3 V的量程，因此①的读数为0．02 A×5＝0．10 A，②的读数为0．02 A×12＝0．24 A，③的读数为0．1 V×20．0＝2．00 V，④的读数为0．1 V×2．7＝0．27 V．‎ 两组数据得到的电阻R1＝＝ Ω＝8．3 Ω，R2＝＝ Ω＝2．7 Ω．‎ ‎【答案】　①0．10 A　②0．24 A　③2．00 V　④0．27 V ‎8．3(±0．1)Ω　2．7(±0．1)Ω　‎ ‎●考向2　电表的改装 ‎2．如图122是一个电流表、电压表两用电表的电路，电流表G的量程是100 μA，内阻是1 000 Ω，电阻R1＝0．1 Ω，R2＝99 000 Ω，当双刀双掷开关接到a、b上时，可作为____________表，其量程是________，当双刀双掷开关接到c、d上时，可作为________表，其量程是________．‎ 图122‎ ‎【解析】　当开关合到a、b上时，电路转换成图甲所示的电路，此时小电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，可作为大量程电流表使用，根据并联电路的特点有：‎ ‎(I－Ig)R1＝IgRg．‎ 甲　　　　　　　　　乙 电流表量程为 I＝＝ A≈1 A．‎ 当开关合到c、d上时，电路变成图乙所示的电路，此时大电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，所以电流表G已装成电压表，根据串联电路的特点，电压表量程为：U＝Ig(Rg＋R2)＝0．000 1×(1 000＋99 000) V＝10 V．‎ ‎【答案】　见解析 ‎●考向3　多用电表的使用 ‎3．(2012·江苏高考T10‎ ‎)如图123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 图123‎ ‎(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 ‎10．0 Ω b、c ‎15．0 Ω ‎【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5．0 Ω，由a、b间电阻为5 Ω，a、c间为10 Ω，b、c间为15 Ω知，电路为a、b间5 Ω的电阻与a、c间10 Ω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　电路图如图 ‎4．某同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻． ‎ ‎【导学号：17214185】‎ ‎(1)他先用多用表电压挡直接接在电源两极，读数如图124，则电源电动势约为________V．‎ 图124‎ ‎(2)为了更准确的测量电源的电动势和内电阻，他用多用表的“直流100 mA”挡设计了如图125甲的测量电路，为了电表安全，请估算开关闭合前电阻箱的最小取值为______________Ω．‎ 甲　　　　　　　　　乙 图125‎ ‎(3)将多用电表的选择开关从“OFF”旋转至“直流100 mA”挡，调节电阻箱到合适的值并记录其读数R，合上开关从多用表上读出相应的示数I．‎ ‎(4)重复(3)获得多组数据，根据数据作出了如图乙所示的R图线．‎ ‎(5)由图线得干电池的电动势E＝________V(保留三位有效数字)，内阻r＝________Ω(取整数)．‎ ‎【解析】　(1)用量程为2．5 V直流电压挡测电动势，最小分度为0．05，因此要读到本位，所以读数为1．30 V．‎ ‎(2)由欧姆定律得：Ig＝，得R＝＝13 Ω．‎ ‎(5)由闭合电路欧姆定律可知：‎ E＝I(R＋r)，变形得R＝E·－r 由R图线可知，斜率表示电动势：‎ E＝1．40 V 纵轴截距表示电源的内阻：r＝8 Ω．‎ ‎【答案】　(1)1．30　(2)13‎ ‎(5)1．40(1．35～1．45均可)　8‎ 考点2| 电学基本实验　难度：中档 题型：实验题 五年2考 ‎(对应学生用书第66页)‎ ‎1．(2015·江苏高考T10)小明利用如图126所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻． ‎ ‎【导学号：17214186】‎ 图126‎ ‎(1)图中电流表的示数为________A．‎ ‎(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：‎ U(V)‎ ‎1．45‎ ‎1．36‎ ‎1．27‎ ‎1．16‎ ‎1．06‎ I(A)‎ ‎0．12‎ ‎0．20‎ ‎0．28‎ ‎0．36‎ ‎0．44‎ 请根据表中的数据，在坐标纸上作出UI图线．‎ 由图线求得：电动势E＝______V；内阻r＝________Ω．‎ ‎(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为____________________‎ ‎_______________________________________________________________．‎ ‎【解题关键】　解此题应注意以下两点：‎ ‎(1)电流表的量程为0～0．6 A，每小格表示0．02 A．‎ ‎(2)电压表示数最小值为1．06 V，作图时纵坐标起点不应为0．‎ ‎【解析】　(1)电流表选用量程为0～0．6 A，分度值为0．02 A，则其读数为0．44 A．‎ ‎(2)坐标系选择合适的标度，根据表中数据描点作出的UI图线如图所示．‎ 图线与纵轴交点为“1．61 V”，故E＝1．61 V，由图线的斜率＝1．24知，电池内阻为1．24 Ω．注意此处不要用图线与纵轴交点值除以与横轴交点值 ‎．‎ ‎(3)长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时间放电，也会引起电动势变化，导致实验误差增大．‎ ‎【答案】　(1)0．44　(2)UI图线见解析　1．61(1．59～1．63都算对)　1．24(1．22～1.26都算对)　(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大 ‎2．(2014·江苏高考T10)某同学通过实验测量一种合金的电阻率． ‎ ‎【导学号：17214187】‎ ‎(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图127甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为________ mm．‎ 甲 乙 图127‎ ‎(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出．合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化．由此可以推断：电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)．‎ ‎(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2．23 V和38‎ ‎ mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58．7 Ω．为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议．‎ ‎【解题关键】　解此题应注意以下三点：‎ ‎(1)螺旋测微器读数时要符合有效数字要求．‎ ‎(2)由电压表示数接近3 V可知，电压表两测量点间有断点．‎ ‎(3)根据测量合金丝阻值的结果与电压表、电流表的内阻值判断电流表应采用内接法还是外接法．‎ ‎【解析】　根据欧姆定律解题．‎ ‎(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧 B．螺旋测微器的示数为(0＋41．0×0．01) mm＝0．410 mm．(2)电压表的示数不为零，电流表的示数几乎为零，说明连接两电表的电路是导通的．而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断7、8、9间断路．(3)由题知≈0．005<≈0．019，说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并测出多组U、I值，求出Rx后，再取平均值作为实验结果．‎ ‎【答案】　(1)B　0．410　(2)7、9　断路　(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值．(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)‎ ‎1．电阻测量的常用方法 ‎(1)器材选择的三个主要原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)．‎ ‎(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(因为：越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“大内小外”(内接法测大电阻，外接法测小电阻)；选择滑动变阻器接法口诀：“以小控大用分压”(变阻器阻值小于待测电阻)．‎ ‎(3)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用．‎ ‎(4)定值电阻的常见用途：保护电路、与电流表串联改装为电压表、与电流表并联扩程．‎ ‎2．测量电源的电动势和内阻的常用方法 ‎(1)三种常用实验方法和原理：伏安法E＝U＋Ir、伏阻法E＝U(1＋r/R)、安阻法E＝I(R＋r)．‎ ‎(2)两种数据处理方法：联立方程求解法和图象处理法，对伏安法利用电源的UI图象求电动势和内阻；对伏阻法和安阻法需对闭合电路欧姆定律方程E＝U(1＋r/R)和E＝I(R＋r)适当变形作线性处理，并利用直线方程的截距和斜率求电动势或内阻等物理量．‎ ‎●考向1　以测电阻为核心的电学实验 ‎5．(2017·南京四模)测量一未知电阻的阻值．‎ 图128‎ ‎(1)某同学首先用多用电表粗测电阻的大小，将多用表选择开关置于“×10”挡，调零后，将红黑表笔分别接电阻两端，发现指针读数如图甲所示，则所测阻值为________Ω．‎ ‎(2)接着该同学计划用VA法准确测量电阻的阻值，提供的实验器材有：8 V直流电源；电压表(0～10 V，内阻约20 kΩ)；电流表(0～50 mA，内阻约10 Ω)；滑动变阻器(0～20 Ω，1 A)；开关和导线．‎ 请根据实验要求和提供的器材，参考下面未完全连接好的实物电路在下面虚线方框内画出实验电路图(图乙)，并完成实物电路(图丙)未连接的导线．‎ ‎(3)在上述(2)的实验中，连接好电路后，闭合开关，发现电流表和电压表皆没有读数，该同学用多用电表检查电路故障．他的操作如下：选用多用电表的直流电压挡，将红、黑表笔分别接在：电源正负极间；变阻器电阻丝的两端；电流表“－”接线柱和电压表“＋”接线柱之间，结果多用电表的指针均发生偏转，则可能是连接__________________之间的导线发生了断路．‎ ‎(4)实验中移动变阻器滑动头，记下多组电压表、电流表读数(U，I)，然后在坐标纸上作出UI图线，图线的________大小表示待测电阻阻值．在这个实验中，测量值________真实值．(填“＞”“＝”或“＜”)‎ ‎【解析】　(1)由题图甲所示欧姆表可知，所测电阻阻值为：20×10 Ω＝200 Ω．‎ ‎(2)由于滑动变阻器最大阻值为20 Ω，远小于待测电阻阻值200 Ω，如果滑动变阻器采用限流接法，移动滑动变阻器滑片时，电路电流及待测电阻电压变化较小，不能进行多次测量，因此滑动变阻器应采用分压接法；电压表内阻是20 kΩ，电流表内阻是10 Ω，待测电阻阻值约为200 Ω，相对来说电压表内阻远大于待测电阻阻值，因此电流表应采用外接法，实验电路图如图1所示；根据实验电路图连接实物电路图，实物电路图如图2所示．‎ 图1　　　　　　图2‎ ‎(3)闭合开关，发现电流表和电压表皆没有读数，说明电路存在断路；用电压表测：电源正负极间、变阻器电阻丝的两端、电流表“－”接线柱和电压表“＋”接线柱之间，结果多用电表的指针均发生偏转，说明各测试连点与电源之间不存在断路，因此电路断路位置在连接电流表与电压表之间的导线断路．‎ ‎(4)由欧姆定律可知，I＝，则U＝IR，在电阻一定时，U与I成正比，它们的比例系数是导体电阻R，因此UI图象的斜率大小表示电阻阻值；实验采用了电流表外接法，由于电压表的分流作用，使电流表的测量值大于真实值，由R＝可知，电阻的测量值小于电阻的真实值．‎ ‎【答案】　(1)200　(2)实验电路图如图1所示；实物电路图如图2所示　(3)连接电流表和电压表　(4)斜率　＜‎ ‎6．(2017·泰州三模)为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材： ‎ ‎【导学号：17214188】‎ A．小灯泡(额定电压6 V，额定电流600 mA)‎ B．电流表A1(量程0～0．6 A，内阻约为0．5 Ω)‎ C．电流表A2(量程0～3 A，内阻约为0．1 Ω)‎ D．电压表V(量程0～6 V，内阻约为10 kΩ)‎ E．滑动变阻器R1(0～10 Ω，2 A)‎ F．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1．5 A)‎ G．直流电源E(约6 V)‎ H．开关、导线若干 ‎(1)实验中电流表应选用__________；滑动变阻器应选用________．(填器材前面的字母)‎ ‎(2)请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整．‎ ‎(3)实验电路连接正确，闭合开关，从最左端向右端调节滑动变阻器滑片，记录电流表和电压表相应示数，根据实验数据在坐标系中描点如图乙所示，则电路发生的故障是______________________________________________．‎ 甲　　　　　　　　乙 图129‎ ‎【解析】　(1)灯泡的额定电流为600 mA，因此电流表应选择600 mA量程的A1；本实验采用滑动变阻器分压接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的R1；‎ ‎(2)根据原理可知，本实验应采用滑动变阻器分压接法，同时灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，连接实物图如图所示；‎ ‎(3)由伏安特性曲线可知，电路中有电流和电压存在，说明电路是完好的，但明显没有测出较小的电流和电压值，说明滑动变阻器接成了限流接法，因此故障应是电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路造成的．‎ ‎【答案】　(1)A1　R1‎ ‎　(2)如图所示　(3)电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路 ‎●考向2　以测量电源电动势和内阻 为核心的电学实验 ‎7．(2017·徐州模拟)某同学查阅电动车使用说明书知道自家电动车的电源是铅蓄电池，他通过以下操作测量该电池的电动势和内阻．‎ ‎(1)先用多用电表粗测电池的电动势．把电表的选择开关拨到直流电压50 V挡，将两只表笔与电池两极接触，此时多用电表的指针位置如图1210甲所示，读出该电池的电动势为________V．‎ 甲　　　　乙　　　　　丙 图1210‎ ‎(2)再用图乙所示装置进一步测量．多用电表的选择开关拨向合适的直流电流挡，与黑表笔连接的是电池的________极(选填“正”或“负”)．闭合开关，改变电阻箱的阻值R，得到不同的电流值I，根据实验数据作出R图象如图丙所示．已知图中直线的斜率为k，纵轴截距为b，则此电池的电动势E＝________，内阻r＝________．(结果用字母k、b表示)‎ ‎(3)他发现两次测得电动势的数值非常接近，请你对此做出合理的解释：______．‎ ‎【解析】　(1)电压挡量程为50 V，则最小分度为1 V，则指针对应的读数为12．0 V；‎ ‎(2)作为电流表使用时，应保证电流由红表笔流进，黑表笔流出，故黑表笔连接的是电池的负极；‎ 由闭合电路欧姆定律可得：I＝ 变形可得：＝＋·R 则由图可知：＝b；‎ ＝k 则可解得：E＝；r＝．‎ ‎(3)因铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻，因此直接用表笔接在蓄电池的两极时，电表的读数非常接近电源的电动势． ‎ ‎【答案】　(1)12．0　(2)负　　　(3)因铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻，因此直接用表笔接在蓄电池的两极时，电表的读数非常接近电源的电动势 ‎8．(2017·如皋市模拟)在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图1211甲所示的实验电路．‎ 甲　　　　　　乙 丙 图1211‎ ‎(1)根据图甲实验电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．‎ ‎(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到______(选填“a”或“b”)端．‎ ‎(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．‎ 在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB．‎ ‎①S2接1位置时，作出的UI图线是图丙中的________(选填“A”或“B”)线；‎ ‎②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是________表(选填“电压”或“电流”)的示数偏________(选填“大”或“小”)．‎ ‎【解析】　(1)实物连线图如图所示：‎ ‎(2)为保护电流表，实验开始前，应将滑片P置于电阻最大的a端；‎ ‎(3)①当S2接1位置时，可把电压表与电源看作一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律E＝U断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的UI图线应是B线；‎ ‎②测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流，结果使电流表的读数偏小．‎ ‎【答案】　(1)见解析图　(2)a　(3)①B　②电流　偏小 考点3| 电学创新实验　难度：中高档 题型：实验填空题 五年2考 ‎(对应学生用书第69页)‎ ‎3．(2016·江苏高考T10)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系．已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω，R随t的升高而增大．实验电路如图1212所示，控温箱用以调节金属电阻的温度． ‎ ‎【导学号：17214189】‎ 图1212‎ 实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，…．然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，…．‎ ‎(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用________．‎ A．量程0～100 mA，内阻约2 Ω B．量程0～0．6 A，内阻可忽略 ‎(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9．9 Ω调节至10．0 Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是________．‎ ‎①按旋钮a由“0”旋转至“1”‎ ‎②将旋钮b由“9”旋转至“0”‎ ‎③将旋钮c由“9”旋转至“0”‎ ‎(3)实验记录的t和R的数据见下表：‎ 温度t(℃)‎ ‎20．0‎ ‎40．0‎ ‎60．0‎ ‎80．0‎ ‎100．0‎ 阻值R(Ω)‎ ‎9．6‎ ‎10．4‎ ‎11．1‎ ‎12．1‎ ‎12．8‎ 请根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出Rt图线．‎ 由图线求得R随t的变化关系为R＝________ Ω．‎ ‎【解题关键】　解此题的关键有以下三点：‎ ‎(1)估算电流的变化范围，再选择电流表的量程．‎ ‎(2)为避免电流过大烧坏器材，电阻箱应先调至较大阻值．‎ ‎(3)因阻值R随温度变化范围较小，纵坐标起点不应取为零．‎ ‎【解析】　(1)电路中电源电动势为1．5 V，金属电阻的阻值约为10 Ω，滑动变阻器电阻最大为10 Ω，电流在0．075～0．15 A，则电流一般在0．1 A以内调整，为使电流读数更准确，应选用量程0～100 mA的电流表．‎ ‎(2)调节电阻箱阻值时，为了避免有其他电路发生短路而烧毁器材，电阻箱应先调至较大电阻，然后依次从电阻较小的挡位开始减小．‎ ‎(3)Rt图象如答案图所示，可得R随t的变化规律是R＝0．04t＋8．8 Ω．‎ ‎【答案】　(1)A　(2)①②③(或①③②)‎ ‎(3)如图所示 ‎0．04t＋8．8(0．04t＋8．6～0．04t＋9．0都算对)‎ ‎4．(2017·江苏高考T11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图1213所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15‎ ‎ mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示． ‎ ‎【导学号：17214190】‎ t/℃‎ ‎30．0‎ ‎40．0‎ ‎50．0‎ ‎60．0‎ ‎70．0‎ ‎80．0‎ Rt/Ω ‎199．5‎ ‎145．4‎ ‎108．1‎ ‎81．8‎ ‎62．9‎ ‎49．1‎ ‎(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999．9 Ω)、开关S、导线若干．‎ 为使该装置实现对30 ℃～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”)．‎ 图1213　　　　　图1214‎ ‎(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图1214所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)．‎ ‎(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查．在图1213中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针__________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)．‎ ‎(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)‎ ‎①将热敏电阻接入电路 ‎②观察到继电器的衔铁被吸合 ‎③断开开关，将电阻箱从电路中移除 ‎④合上开关，调节滑动变阻器的阻值 ‎⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108．1 Ω ‎【解析】　(1)若实现对30 ℃温度的控制 继电器和Rt的电压 U＝0．015×(20＋199．5) V≈3．29 V 因此符合要求的电源应选E2．‎ 若实现对80 ℃温度的控制 对全电路有 U＝I(R继＋Rt＋R)‎ 即6 V＝0．015 A×(20 Ω＋49．1 Ω＋R)‎ 解得R＝330．9 Ω．‎ 因此滑动变阻器应选R2．‎ ‎(2)用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压挡)．‎ ‎(3)a、b间电压为0，指针不偏转．‎ 接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转．‎ ‎(4)连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻即可，正确的顺序为⑤④②③①．‎ ‎【答案】　(1)E2　R2　(2)C　(3)不偏转　偏转　(4)⑤④②③①‎ ‎5．(2013·江苏高考T10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率．实验所使用的小灯泡规格为“3．0 V　1．8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω．‎ ‎(1)准备使用的实物电路如图1215所示．请将滑动变阻器接入电路的正确位置．(用笔画线代替导线)‎ 图1215‎ ‎(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选________Ω的定值电阻．‎ ‎(3)测量结束后，应先断开开关，拆除________两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．‎ ‎(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图1216所示．请指出图象中不恰当的地方．‎ 图1216‎ ‎【解题关键】　解此题应注意以下三点：‎ ‎(1)由小灯泡规格“3．0 V　1．8 W”确定电流表所选量程．‎ ‎(2)小灯泡正常发光时电流为0．6 A，则流过电源的电流不小于0．6 A．‎ ‎(3)应用平滑的曲线连接所描各点，偏离较远的点舍去．‎ ‎【解析】　(1)从PU2图象上描出的点可知，小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压电路．根据P＝IU知，通过小灯泡的最大电流I＝＝0．6 A，故电流表选0～0．6 A的量程．实物电路如答案中图所示．‎ ‎(2)电路中定值电阻起保护作用，电池的电动势为12 V，小灯泡的内阻为R＝＝ Ω＝5 Ω，因此小灯泡和滑动变阻器并联后的最大电阻为 Ω＝ Ω，要使小灯泡两端的电压能达到3 V，由＝可知，R1不能超过10 Ω，所以R1选10 Ω．‎ ‎(3)为了实验仪器的安全，防止电源短路及误将电源与其他电路接通，所以断开开关后，先拆除电池两端的导线，再拆除其他导线．‎ ‎(4)从坐标纸上所描点可以看出这些点不近似在一条直线上，应为曲线，小明作出了一条直线不合适．作图时应使这些点占据整个坐标纸，而小明的横坐标只用了一半，所以小明横坐标的标度选择不合适．‎ ‎【答案】　(1)如图所示　(2)10　(3)电池 ‎(4)图线不应画为直线；横坐标的标度选择不合适．‎ ‎●考向1　实验原理的设计与创新 ‎9．(2017·镇江一模)小明在研究由某种新材料制成的圆柱体电学元件(图1217甲所示)的过程中，进行了如下操作：‎ ‎(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图1217乙所示，由图可知其长度为_____mm，用螺旋测微器测量其直径如图1217丙所示，其直径为_____mm；‎ 图1217‎ 图1218　　　　　图1219‎ ‎(2)小明为研究通过该电学元件的电流I随两端电压U变化的关系，设计了图1218所示实验电路．为使该电学元件两端电压能从零开始调起，请你用笔画线代替导线帮他将电路实物图连接完整；‎ ‎(3)小明利用(2)中实验电路测得相关数据如下表所示，请你在如图1219的坐标纸上绘出IU图象；‎ U/V ‎0‎ ‎0．40‎ ‎0．60‎ ‎0．80‎ ‎1．00‎ ‎1．20‎ ‎1．32‎ ‎1．50‎ I/A ‎0‎ ‎0．20‎ ‎0．45‎ ‎0．80‎ ‎1．25‎ ‎1．80‎ ‎2．20‎ ‎2．81‎ ‎(4)小明用一节电动势为1．5 V、内阻为0．75 Ω的干电池仅对该元件供电．则该元件消耗的电功率为________W(结果保留两位有效数字)．‎ ‎【解析】　游标卡尺的主尺读数为50 mm，游标读数为0．05×9 mm＝0．45 mm，所以最终读数为50．45 mm；‎ 螺旋测微器固定刻度为4．5 mm，可动刻度为0．01×20．0 mm＝0．200 mm，所以最终读数为4．700 mm．‎ ‎(2)由于要求电压从零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，同时由于待测电阻阻值偏小，故应采用电流表外接法，连接实物图如图所示；‎ ‎(3)根据表中数据，利用描点法得出对应的图象如图所示；‎ ‎(4)在上图中作出电源的伏安特性曲线，如图所示，两图的交点表示该元件的工作点，则由图可知，‎ 电压为0．85 V，电流I＝0．85 A，则功率P＝UI＝0．85×0．85 W＝0．72 W．‎ ‎【答案】　(1)50．45　4．700　(2)如解析图所示　(3)如解析图所示　(4)0．72‎ ‎●考向2　实验器材的等效与替换 ‎10．(2017·罗湖区模拟)在“测电源电动势和内阻”实验中，待测电源为干电池a(电动势E1约1．5 V，内阻r1约1 Ω)和水果电池b(电动势E2约1 V，内阻r2约1 000 Ω)．‎ ‎(1)电路如图1220a，下列选择正确是________．‎ A．测a、b时，S2均接1‎ B．测a、b时，S2均接2‎ C．测a时，S2接1，测b时，S2接2‎ D．测a时，S2接2，测b时，S2接1‎ ‎(2)现有下列器材：‎ A．电压表V(0～15 V，约3 kΩ)‎ B．电流表A1(0～0．6 A，约1 Ω)‎ C．电流表A2(0～1 mA，100 Ω)‎ D．定值电阻R1(1 900 Ω)‎ E．滑动变阻器R2(0～10 Ω)‎ F．滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)‎ G．开关S1、S2，导线若干 ‎①甲用上述器材测干电池a，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________(填字母代号)‎ ‎②乙同学另找来一电阻箱，结合电流表用如图b电路测量电池b的电动势和内阻．测得多组数据，作出 R 图象如图c，则电池b电动势E2＝________V，内阻r2＝________Ω．‎ a　　　　　b　　　　c 图1220‎ ‎【解析】　因干电池的内阻较小，应采用电流表外接法；水果电池内阻很大，相对于电源应采用电流表内接法，即测试a时，S2接2，测试b时，S2接1，故D正确，故选D．‎ ‎(2)①干电池电动势约为1．5 V，电压表量程为15 V，电压表量程太大，不能用该电压表测电压，可以用内阻已知的电流表C与定值定值D串联组成电压表测电压，测干电池电动势与内阻实验中，最大电流较小，约为零点几安培，则应用电流表B测电流；为方便实验操作，滑动变阻器应选E．‎ ‎②由图b所示实验电路可知，电源电动势：E＝I2(r＋R＋RA2)，则有：＝R＋，由图c所示图象可知，图象斜率k＝＝ V－1＝1 V－1，则电源电动势E＝1 V，图象纵轴截距b＝＝1 mA－1＝1 000 A－1，解得电源内阻r＝900 Ω．‎ ‎【答案】　(1)D　(2)①C与D串联　B　E　②1　900‎ ‎●考向3　数据处理方法的拓展 ‎11．(2017·徐州二模)在探究“决定电阻丝电阻的因素”实验中，实验小组根据下表中给出的电阻丝，分别探究电阻与长度、横截面积、材料的关系． ‎ ‎【导学号：17214191】‎ 甲　　　　乙 丙 图1221‎ ‎(1)为探究电阻丝电阻与长度的关系，应选择表中________(填写编号)电阻丝进行实验．‎ 编号 A B C D E F G 材料 镍铬合金 康铜 锰铜 长度(m)‎ ‎1．0‎ ‎0．5‎ ‎1．0‎ ‎1．5‎ ‎1．0‎ ‎1．0‎ ‎1．0‎ 横截面积 ‎(mm2)‎ ‎1．0‎ ‎1．0‎ ‎0．5‎ ‎1．0‎ ‎2．0‎ ‎1．0‎ ‎1．0‎ ‎(2)实验小组设计了如图1221甲、乙所示的电路，其中R1和R2为两段电阻丝，为能直观反映两电阻大小比例关系，应选择________(选填“甲”或“乙”)电路进行实验．‎ ‎(3)实验小组采用图丙所示装置测量电阻丝的电阻率，通过改变鳄鱼嘴夹子在电阻丝的位置，改变接入电路电阻丝的长度，测出接入电路电阻丝长度L和对应的电流表读数I．‎ ‎①请用笔画线代替导线在图丙中将实物电路连接完整．‎ ‎②实验中测出多组I和L的数据，作出 L图线，测得图线斜率为k，已知电源电动势为E，电阻丝横截面积为S，则电阻丝的电阻率ρ＝________．‎ ‎③关于实验操作过程和误差分析，下列说法中正确的有________．‎ A．开关闭合前，应将图丙中滑动变阻器的滑片移到最左端 B．闭合开关，若电流表指针不偏转，可用多用电表电压挡直接检查电路 C．测量过程中，滑动变阻器接入电路的电阻应保持不变 D．实验误差的主要来源是电流表和电源有内阻 ‎【解析】　(1)探究电阻丝电阻与长度的关系应控制电阻丝的材料与横截面积相同而长度不同，由表中实验数据可知，可以选择A、B、D进行实验．‎ ‎(2)由图示电路图可知，图甲可以测出电阻R1两端电压与两电阻串联电压，应用串联电路特点可以求出电阻R2两端电压，然后应用串联电路特点求出两电阻阻值之比；由图乙所示电路不能直接求出两电阻阻值之比，因此应选择图甲所示电路．‎ ‎(3)①把电源、开关、电流表、待测金属丝与滑动变阻器组成串联电路，电路图如图所示：‎ ‎②由闭合电路欧姆定律可知：I＝＝，‎ 整理得：＝L＋， L图象的斜率：k＝，则电阻率：ρ＝kSE；‎ ‎③为保护电路，开关闭合前，应将图丙中滑动变阻器的滑片移到最右端，故A错误；闭合开关，若电流表指针不偏转，电路可能存在断路，可用多用电表电压挡直接检查电路，故B正确；测量过程中，改变电阻丝接入电路长度过程中，滑动变阻器接入电路的电阻应保持不变，故C正确；应用图象法处理实验数据，电流表和电源有内阻不影响实验误差，故D错误；故选：BC．‎ ‎【答案】　(1)A、B、D　(2)甲　(3)①见解析　②kSE　③BC ‎12．(2017·宜春模拟)热敏电阻包括正温度系数电阻器( PTC)和负温度系数电阻器(NTC)，正温度系数电阻器的电阻随温度的升高而增大，负温度系数电阻器的电阻随温度的升高而减小．某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻Rx的导电特性．‎ 甲　　　　　　　　乙 图1222‎ A．电流表A1(量程10 mA，内阻r1＝10 Ω)‎ B．电流表A2(量程0．6 A，内阻r2＝0．5 Ω)‎ C．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)‎ D．滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)‎ E．定值电阻R3(阻值1 490 Ω)‎ F．定值电阻R4(阻值140 Ω)‎ G．电源E(电动势15 V，内阻忽略)‎ H．开关与导线若干 ‎(1)实验采用的电路图如图1222甲所示，则滑动变阻器选________，定值电阻R选________．(填仪器前的字母序号)‎ ‎(2)该小组分别测出某个热敏电阻的I1I2图象如图1222乙所示，请分析说明该曲线对应的热敏电阻是________热敏电阻(选填“PTC”或“NTC”)．‎ ‎(3)若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V，内阻10 Ω的电源两端，则此时该热敏电阻的阻值为________Ω(结果保留三位有效数字)‎ ‎【解析】　(1)电压从零开始调节，故采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器应选择总阻值较小的C；由图可知，定值电阻R与电流计串联充当电压表使用，故应采用阻值较大的E; ‎ ‎(2)由图乙曲线可知，随电压增大，电流增大，电阻实际功率增大，温度升高，电压与电流比值增大，电阻阻值增大，即随温度升高，电阻阻值增大，该电阻是正温度系数(PTC)热敏电阻．‎ ‎(3)根据改装原理可知，加在电阻两端的电压为电流的1 500倍； 则在图中作出对应的电源的伏安特性曲线如图所示； 由图可知，对应的电流I＝6．5 mA；I2＝0．25 A; 则由欧姆定律可知：R＝ Ω＝39．0 Ω．‎ ‎【答案】　(1)C　E　(2)PTC　(3)39．0‎