专题14 电学实验（易错起源）-2018年高考物理备考黄金易错点

专题14 电学实验（易错起源）-2018年高考物理备考黄金易错点

‎ ‎ ‎1．【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。‎ ‎①按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是___________导线断开。‎ ‎②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。‎ ‎ ‎ ‎【答案】① ②1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可）‎ ‎ ，读出两点坐标：（60，0.12）和（260，0.05），代入方程解得：电动势E=1.41 V，内阻r=0.5 Ω。‎ ‎2．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）‎ 某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。‎ ‎（1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。‎ ‎（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。‎ ‎ ‎ 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。‎ ‎（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。（结果均保留2位小数）‎ ‎【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17‎ ‎ ‎ ‎ ，当直线的斜率最大时，与灯泡的I–U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67 V，I=0.32 A，如右图所示，最大的功率为P2=UI=1.17 W。 ‎ ‎ ‎ ‎3．【2017·新课标Ⅱ卷】（9分）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99 999.9 Ω）；电源E（电动势约为1.5 V）；单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。‎ ‎ ‎ ‎（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。‎ ‎ ‎ ‎（2）完成下列填空：‎ ‎①R1的阻值为 Ω（填“20”或“2 000”）。‎ ‎②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的 端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。‎ ‎③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）。‎ ‎④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 Ω（结果保留到个位）。‎ ‎（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： 。‎ ‎【答案】（1）连线见解析 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程 ‎【解析】（1）实物连线如图：‎ ‎ ‎ ‎（2）①滑动变阻器R1要接成分压电路，则要选择阻值较小的20 Ω的滑动变阻器；‎ 安表对调后，仍有：；联立两式解得：。‎ ‎（3）为了提高测量精度，调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。 ‎ ‎4．【2017·新课标Ⅲ卷】（9分）图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。‎ ‎ ‎ ‎（1）图（a）中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。 ‎ ‎（2）关于R6的使用，下列说法正确的是_______（填正确答案标号）。‎ A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ‎（3）根据题给条件可得R1+R2=______Ω，R4=_______Ω。‎ ‎（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________。（结果均保留3位有效数字）‎ ‎【答案】（1）黑 （2）B （3）160 880 （4）1.47 mA（或1.48 mA） 1 100 Ω 2.95V ‎ ‎ ‎（4）若此时B端与“1”相连，多用电表是量程为2.5 mA的电流表，则读数为1.47 mA；若此时B端与“3”相连，多用电表是欧姆×100 Ω挡，则读数为1 100 Ω；若此时B端与“5”相连，多用电表是量程为5 V的电压表，则读数为2.95 V。‎ ‎5．【2017·江苏卷】（10分）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11–1图所示，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．继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示 ‎ ‎ ‎（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”）．‎ ‎ ‎ ‎（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11–2图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，在题11–1图中，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 ‎【答案】（1）E2 R2 （2）C （3）不偏转 偏转 （4）⑤④②③①‎ ‎ ‎ ‎6．(2016·全国Ⅱ，23，9分)某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．‎ 实验步骤如下：‎ ‎ ‎ ‎①按电路原理图甲连接线路；‎ ‎②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置，闭合开关S；‎ ‎③调节滑动变阻器，使电压表满偏；‎ ‎④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线．‎ ‎ ‎ ‎(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．‎ ‎(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．‎ A．100 μA B．250 μA C．500 μA D．1 mA ‎ ‎ ‎(2)如图所示．‎ ‎ ‎ ‎ (3)根据原理可知U2＝2 V，U1＝Umax－U2＝0.5 V，R0＝630.0 Ω，I＝，RV＝＝2 520 Ω.‎ ‎(4)当电压表满偏时，满偏电流Imax＝＝≈1 mA，D正确．‎ ‎【答案】 (1)R1 (2)连线见解析图 (3)2 520 (4)D ‎7．(2016·浙江理综，22，10分)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V，内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内组约为0.1 Ω的电流表．采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 Ω.‎ ‎ ‎ ‎(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(填“a”或“b”)、导线②连接________(填“c”或“d”)．‎ ‎(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为________Ω. ‎ U/V ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ I/A ‎0.09‎ ‎0.19‎ ‎0.27‎ ‎0.35‎ ‎0.44‎ ‎0.53‎ ‎ ‎ ‎(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选________(填选项)．‎ A．①连接a，②连接c B．①连接a，②连接d C．①连接b，②连接c D．①连接b，②连接d ‎ ‎ ‎ ‎ ‎(3)根据电阻定律R＝ρ，可以计算出题图中两个电阻R1和R2的阻值相等，因此测量R2的电阻时，电路接法与测量R1相同即可，B正确．‎ ‎【答案】 (1)a d (2)图见解析；4.5～4.7 (3)B ‎8．(2016·江苏物理，10，8分)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．实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度．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将旋钮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，在方格纸上作出R—t图象．‎ ‎ ‎ 由图线求得R随t的变化关系为R＝________ Ω.‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎【答案】 (1)A (2)①③②(或①②③) (3)图象见解析；0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0.04t＋9.0都算对)‎ ‎9．[2016·天津理综，9(3)]某同学想要描绘标有“3.8 V 0.3 A”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开关、导线外，还有：‎ 电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)‎ 电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)‎ 电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)‎ 电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)‎ 滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)‎ 滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)‎ 定值电阻R3(阻值等于1 Ω)‎ 定值电阻R4(阻值等于10 Ω)‎ 定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)‎ 电源E(E＝6 V，内阻不计)‎ ‎(1)请在虚线框中画出实验电路图，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________．‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ (2)小灯泡灯丝为金属，温度升高电阻增大，只有B正确．‎ ‎【答案】 (1)见解析图 (2)B ‎10．(2016·北京理综，19，6分)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合．为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )‎ A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B．一个伏特表和多个定值电阻 ‎ C．一个安培表和一个电阻箱 D．两个安培表和一个滑动变阻器 ‎【答案】D 【解析】一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器可以通过伏特表、安培表测量电压和电流，通过改变滑动变阻器的阻值，测得多组数据，由E＝U＋Ir或U＝E－Ir求得E、r，其电路图如图甲所示，A可行．‎ ‎ ‎ 甲 乙 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 由于电流表内阻很小，必须与滑动变阻器串联接入电路，才能保证电流表不烧坏，但由于无法得出滑动变阻器的准确阻值，无法测得E、r，D不可行．‎ ‎ ‎ 易错起源1、多用电表的使用与读数 例1．一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100。用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是________，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是________Ω。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎【变式探究】如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。‎ ‎ ‎ ‎(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 ‎ ‎ ‎ ‎ 答案：(1)A (2)短暂 (3)5.0 见解析图 ‎【名师点睛】‎ ‎1．多用电表的读数 电流表、电压表的刻度是均匀的，读数时应注意量程；欧姆表的刻度是不均匀的，读数时应注意乘倍率。‎ ‎2．多用电表使用的几个注意事项 ‎(1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。‎ ‎(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，用欧姆调零旋钮调整。‎ ‎(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。‎ ‎(4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡的刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围。‎ ‎(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。‎ ‎(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。‎ ‎【锦囊妙计，战胜自我】‎ ‎1．在选择欧姆表的倍率挡位时以使指针指在表盘中间位置为宜，换挡后必须重新调零。‎ ‎2．欧姆表的刻度不均匀，读数时要注意估读方法。如诊断卷第2题第(3)问，指针指在“15”位置，读数为15.0×1 kΩ＝15.0 kΩ，若指针指在“14”和“15”刻度线中间位置，则读为14.4 kΩ而不能读为14.5 kΩ。‎ 易错起源2、以测电阻为核心的电学实验 例2．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表○的内阻约为2 kΩ，电流表○的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎【变式探究】某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”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开关、导线外，还有：‎ 电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)‎ 电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)‎ 电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)‎ 电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)‎ 滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)‎ 滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)‎ 定值电阻R3(阻值等于1 Ω)‎ 定值电阻R4(阻值等于10 Ω)‎ 定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)‎ 电源E(E＝6 V，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IU图像应是下图中的________。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎(2)灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则IU图线的斜率应越来越小，图B正确。‎ 答案：(1)见解析图 (2)B ‎【名师点睛】‎ ‎ 1．实验器材的选择 ‎(1)电源的选择：一般根据待测电阻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；电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右。‎ ‎2．电流表内接法与外接法的选择 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差 原因 由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大 测量 结果 R测＝＝RA＋Rx>Rx 电阻的测量值大于真实值 R测＝＝Rxr真 E测＝E真 r测>r真 E测

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