高考物理全国用二轮复习学案专题六 第2讲 Word版含答案Word下载.docx

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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

<

Rx，偏小

适用条件

Rx≫RA（测大电阻）

RV≫Rx（测小电阻）

4.分压式与限流式的区分

限流式接法

分压式接法

电压调节的范围

E～E

0～E

电能损耗

较少

较多

1.（2017·

全国卷Ⅲ，23）图1（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250μA，内阻为480Ω。

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1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×

100Ω挡。

图1

（1）图1（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）

解析　

（1）与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。

（2）R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零的作用，也就是使用欧姆挡时，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。

（3）换挡开关接2时，是量程较小的电流表，所以

R1＋R2＝

＝160Ω；

换挡开关接4时，是量程较小的电压表，这时表头与R1、R2并联组成新表头，新表头的内阻

r＝

＝120Ω，

新表头的量程是1mA，所以

R4＝

－r＝

Ω－120Ω＝880Ω

若此时B端与“1”相连，则多用电表是量程为2.5mA的电流表，则读数为1.47mA；

若此时B端与“3”相连接，多用电表是欧姆×

100Ω挡，则读数为11.0×

100Ω即1.10×

103Ω；

若此时B端与“5”相连接，多用电表是量程为5V电压表，则读数为2.95V。

答案　

（1）黑　

（2）B　（3）160Ω　880Ω　（4）1.47mA

1.10×

103Ω　2.95V

2.（2017·

全国卷Ⅰ，23）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3.8V，额定电流0.32A）；

（量程3V，内阻3kΩ）；

（量程0.5A，内阻0.5Ω）；

固定电阻R0（阻值1000Ω）；

滑动变阻器R（阻值0～9.0Ω）；

电源E（电动势5V，内阻不计）；

开关S；

导线若干。

（1）实验要求能够实现在0～3.8V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2（a）所示。

图2

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4V，内阻1.00Ω）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）

解析　

（1）电压表量程为3V，要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡的电阻RL＝

＝

Ω＝11.875Ω，所以

＜

，故电流表用外接法，如图所示。

（2）由I－U图象知，图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R＝ρ

知，灯丝的电阻率增大。

（3）当滑动变阻器的阻值最大为9.0Ω时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E＝U＋I（R＋r）得U＝－10I＋4，作出图线①如图所示。

由交点坐标可得U1＝1.78V，I1＝221mA，P1＝U1I1＝0.39W；

当滑动变阻器电阻值R＝0时，灯泡消耗的功率最大，由E＝U＋I（R＋r）得I＝－

U＋

，即I＝－U＋4，作出图线②如图所示。

由交点坐标可得，U2＝3.68V，I2＝0.318A，最大的功率为P2＝U2I2＝1.17W。

答案　

（1）见解析　

（2）增大　增大　（3）0.39W　1.17W

真题感悟

1.高考考查特点

（1）电流表、电压表、欧姆表、电阻箱等仪器的原理、使用、读数是高考的高频考点。

（2）电阻的测量、伏安特性曲线的描绘和应用及测量电源的电动势和内电阻是高考实验的热点。

（3）电阻的测量主要考查电阻的测量电路设计、控制电路设计、器材的选取与实物连接、实验数据的处理与误差分析等。

（4）电源电动势和内阻的测量重点考查实验设计（实验原理）和实验数据处理，对考生的综合分析能力和应用数学处理物理问题能力。

2.解题时常见误区及提醒

（1）电表的读数，应该根据电表的精度进行估读，而欧姆表读数时应根据表盘上不同部分的精度不同进行估读。

（2）实物线的连接应使开关控制整个电路，连接电表应注意量程选择正确且正、负接线柱不要接错，导线应该接在接线柱上。

　基本仪器的使用及读数

1.某实验小组现在要测量一根金属丝的电阻率，该金属丝的横截面是“外方内圆”，实验电路如图乙所示，请完成以下问题。

（1）游标卡尺的结构如图丙所示，要测该金属丝的内径D，如图3甲所示，必须用其中________进行测量（填“A”“B”或“C”），图中的读数为________mm。

图3

（2）用螺旋测微器测金属丝横截面的边长，示数如图4，则边长a＝________mm。

（3）图乙中闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至最________（填“左”或“右”）端。

（4）实验中电压表和电流表的示数如图5所示，则金属丝两端的电压U＝________V，流过金属丝的电流I＝________A。

图4　　　　　　　　　　图5

解析　

（1）A是测量物体外径的，B是测量物体内径的，C是测量物体深度的，故应用B测量。

该金属丝的内径D＝4mm＋

×

10mm＝4.20mm。

（2）螺旋测微器主尺的读数为14.500mm，可动刻度与主尺对齐格数为48.0格，读数为0.480mm，则用螺旋测微器测得的金属丝横截面的边长为a＝14.500mm＋0.480mm＝14.980mm。

（3）由电路图可知滑动变阻器的连接方式为分压式，故闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至最左端。

（4）由图5可知，电流表的读数I＝0.42A，电压表的读数U＝2.35V。

答案　

（1）B　4.20　

（2）14.980　（3）左　（4）2.35　0.42

2.某同学利用如图6所示的电路测量一多用电表电阻“×

1k”挡所用电源的电动势E和一电压表的内阻RV（约13kΩ）。

（1）先将多用电表进行机械调零，再将多用电表的选择开关调到电阻“×

1k”挡，之后进行欧姆调零。

（2）将图6中多用电表的黑、红表笔分别与________、________端相连。

（填“A”或“B”）

（3）将图6中多用电表的黑、红表笔与电压表正确连接后，调节电阻箱，使多用电表指针位于表盘中央位置，此时电阻箱的阻值为R＝1kΩ，若此时多用电表、电压表的示数分别如图7、图8所示，则电压表的读数为________V，电压表的内阻RV＝________kΩ，多用电表内部电源的电动势E＝________V。

解析　

（2）根据多用电表内部电路结构，可知多用电表的黑、红表笔分别与A、B端相连。

（3）多用电表欧姆调零时指针满偏（即欧姆零刻度处），由题图7得多用电表读数为R0＝15kΩ，则电压表的内阻RV＝R0－R＝14kΩ，由题图7得电压表的读数U＝1.40V，多用电表欧姆调零后内部的总电阻设为R1，则E＝IgR1，当多用电表表头半偏时，有E＝

（R0＋R1），U＝

RV，得E＝2U×

＝3.0V。

答案　

（2）A　B　（3）1.40　14　3.0

练后反思

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。

　实验器材的选择和实验电路的设计

1.要测定一卷阻值约为20Ω的金属漆包线的长度（两端绝缘漆层已去除），实验室提供有下列器材：

A.电流表A：

量程①0～0.6A，内阻约为1Ω；

量程②0～3A，内阻约为0.2Ω

B.电压表V：

量程③0～3V，内阻约为2kΩ；

量程④0～15V，内阻约为10kΩ

C.学生电源E：

电动势为30V，内阻r可以忽略

D.滑动变阻器R1：

阻值范围0～10Ω，额定电流2A

E.滑动变阻器R2：

阻值范围0～500Ω，额定电流0.5A

F.开关S及导线若干

图9

（1）使用螺旋测微器测量漆包线直径时示数如图9所示，则漆包线的直径为d＝________mm。

（2）为了调节方便，并能较准确地测出该漆包线的电阻，电流表应选择量程________（选填量程序号），电压表应选择量程________（选填量程序号），滑动变阻器应选择________（选填“R1”或“R2”）。

请设计合理的实验电路，将电路图完整地补画在方框中。

　　　　　　　　　　　　　　图10

（3）根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的示数如图10所示，可求出这卷漆包线的电阻为________Ω（结果保留三位有效数字）。

（4）已知这种漆包线金属丝的直径为d，材料的电阻率为ρ，忽略漆包线的绝缘漆层的厚度，则这卷漆包线的长度L＝________（用U、I、d、ρ表示）。

解析　

（1）由螺旋测微器的读数规则知d＝0.5mm＋0.330mm＝0.830mm。

（2）电源电动势为30V，则电压表3V量程太小，漆包线的阻值约为20Ω，电流表3A的量程太大，不能用；

根据题意知应采用分压式电路，滑动变阻器选用总电阻较小的R1。

（3）电压表示数为U＝11.5V，电流表示数为I＝0.54A，电阻R＝

≈21.3Ω。

（4）金属丝横截面积S＝π

，根据电阻定律可知R＝ρ

，再由欧姆定律有R＝

，联立可得L＝

。

答案　

（1）0.830　

（2）①　④　R1　如图所示　（3）21.3

（4）

2.我们在使用电源前往往需要知道其电动势和内阻，则需要设计电路进行测量。

在测定某一电池组的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：

A.待测电池组（电动势约为6V，内阻约为3Ω）

B.电流表G（量程1mA，内阻RG＝10Ω）

C.电流表A（量程50mA，内阻约为RA＝2Ω）

D.电压表V（量程15V，内阻RV＝100kΩ）

E.滑动变阻器R1（0～20Ω，额定电流为1A）

F.滑动变阻器R2（0～5000Ω，额定电流为1A）

G.定值电阻r1（电阻1000Ω）

H.定值电阻r2（电阻100Ω）

I.开关和导线若干

请回答下列问题：

（1）滑动变阻器应该选择________。

（填写器材前的代号）

（2）为了既方便操作又能准确地进行测量，请根据实验器材帮助设计测量电源电动势和内阻的电路，电路图画在虚线框内，并在电路图中标明各电器元件的符号。

图11

（3）实验中通过多次改变电路中电阻值，读取记录两电流表的示数，用描点法画出电流表G的电流I1随电流表A的电流I2变化的图象，测出的数据绘出的I1－I2图线如图11所示，其中a>

b，则由图线可知电池组的电动势E＝________，内阻r＝________。

（用字母表示）

解析　

（1）电压表量程太大，不能用，电表只能选择电流表A和电流表G。

内阻已知的G和定值电阻r1串联改装成电压表使用，其量程约为1V；

电流表A的内阻与被测电源内阻相当，不能接在干路上，和滑动变阻器串联，改装后的电压表测它们的电压，两电表都满偏时，需要滑动变阻器的电阻值约为20Ω，滑动变阻器应选R1。

（2）电源电动势为6V，滑动变阻器部分两端电压最大约为1V，则干路中保护电阻需分压大约5V，根据串联电路特点可知干路中保护电阻阻值约为100Ω，选用定值电阻r2，则设计电路如答案中图所示。

（3）应用闭合电路欧姆定律有E＝（I1＋I2）（r2＋r）＋I1（RG＋r1），由图象可知：

当I1＝0时I2＝a，则有E＝a（r2＋r）；

当I2＝0时I1＝b，则有E＝b（r2＋r＋RG＋r1），联立解得E＝

、r＝

－r2。

答案　

（1）E　

（2）电路如图所示

（3）

－r2

1.电学仪器的选择

电学元件的选择原则是安全、准确、方便。

（1）电源的选择：

一般可以根据待测元件的额定电流或额定电压选择符合需要的电源。

（2）电表的选择：

一般根据电源电动势或待测元件的额定电压选择电压表，再估算待测电流的最大值选择电流表。

注意测量时要使电表的指针偏转角度较大。

（3）变阻器的选择：

在安全条件下，分压式选最大阻值较小的。

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选用限流式时，Ux、Ix过大（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偏量程的

，读数误差大）。

　实验数据的处理及实物连线

1.要测绘一个标有“3V　0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到3V，并便于操作。

已选用的器材有：

直流电源（电压为4V）；

电流表（量程为0～0.6A。

内阻约0.5Ω）；

电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；

开关一个、导线若干。

（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列选项中的________（填字母代号）。

A.滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1A）

B.滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.3A）

（2）图12甲为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接。

（用笔画线表示对应的导线）

（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。

由曲线可知小灯泡的电阻随电压的增大而________（填“增大”“不变”或“减小”）。

图12

（4）如果某次实验测得小灯泡两端所加电压如图丙所示，请结合图线算出此时小灯泡的电阻是________Ω（保留2位有效数字）。

（5）根据实验得到的小灯泡伏安特性曲线，下列分析正确的是________。

A.测得小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由电压表内阻引起的

B.测得小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由电流表内阻引起的

C.测得小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由电压表内阻引起的

D.测得小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由电流表内阻引起的

解析　

（1）由于电路需采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择A；

（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡正常发光时的电阻为R＝

Ω＝15Ω。

电流表内阻约为0.5Ω，电压表内阻约为3kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如答案图所示。

（3）由题图乙图象可知，随着电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大。

（4）电压表量程为3V，图丙所示电压表分度值为0.1V，则其示数为2.3V，由图乙所示图象可知，2.3V对应的电流为0.2A，此时灯泡电阻R＝

Ω≈12Ω；

（5）电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，所测电流I偏大，测得小灯泡正常发光的功率P＝UI偏大，故选C。

答案　

（1）A　

（2）电路图如图所示　（3）增大　（4）12　（5）C

2.某同学利用如图13甲所示的电路测定电池的电动势和内阻。

（1）根据图甲电路，在实物图乙上用笔画线代替导线画出实物连线图。

图13

（2）该同学在图14的

－R坐标系中标出了所测的实验数据，请作出这些数据点的拟合直线，并读得该直线在纵轴上的截距为________A－1，求得其斜率为________V－1。

图14

（3）已知电流表内阻与定值电阻R0阻值相等，R0＝1Ω，根据作得的图象，可得电源的电动势为________V，内阻为________Ω。

（结果保留两位有效数字）

解析　

（1）根据图甲的电路原理图，实物连线如答图甲所示。

（2）作出这些数据点的拟合直线，并读得该直线在纵轴上的截距为b＝0.9A－1，求得其斜率为k＝

V－1＝0.68V－1。

（3）根据电路，利用闭合电路欧姆定律可得E＝2I（R＋r＋

），变换为与

－R图象相应的函数关系，为

R＋

（2r＋R0），则有b＝

（2r＋R0）＝0.9A－1，k＝

＝0.68V－1。

解得E＝2.9V，r＝0.82Ω。

答案　

（1）实物连线图如图甲所示　

（2）如图乙所示　0.9　0.68（0.66～0.70均可）　（3）2.9　0.82

甲

乙

　电学创新设计实验

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两个显著的特点：

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，重视电学实验的实验方法，问题设置结合科技、生产、生活的实际；

因此，理解实验原理，掌握实验方法，是解决电学实验的关键。

1.某同学用图15中所给器材进行与安培力有关的实验。

两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

图15

（1）在图中画出连线，完成实验电路。

要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A.适当增加两导轨间的距离

B.换一根更长的金属棒

C.适当增大金属棒中的电流

其中正确的是________（填入正确选项前的标号）。

解析　

（1）实物连线如图所示。

（2）根据公式F＝BIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得，Fs－μmgs＝

mv2，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A、C正确；

若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度v＝

变小，B错误。

答案　

（1）见解析图　

（2）AC

2.某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。

现用如图16所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：

A.电源E（3V，内阻约为1Ω）

B.电流表A1（0.6A，内阻r1＝5Ω）

C.电流表A2（0.6A，内阻r2约为1Ω）

D.开关S，定值电阻R0

（1）为了比较准确测量电阻Rx，请完成虚线框内电路图的设计。

图16

（2）在电阻Rx上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A1读数为I1，A2读数为I2，得Rx＝________（用字母表示）；

（3）改变力的大小，得到不同的Rx值。

然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值，最后绘成图象如图17所示，除观察到电阻Rx的阻值随压力F增大而均匀减小外，还可得到的结论是____________________。

当F竖直向下时可得Rx与其所受压力F的数值关系是Rx＝________。

图17

解析　

（1）测电阻阻值需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流，所给实验器材没有电压表，可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联，测出电阻两端电压，另一个电流表串联在电路中测电路电流，实验电路图如图所示：

（2）电阻两端电压U＝I1r1，通过电阻的电流I＝I2－I1，电阻阻值Rx＝

（3）由题图所示图象可知，图象具有对称性，当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等；

由图象可知，电阻与压力是一次函数关系，设为Rx＝R0＋kF，由图象可知：

R0＝16Ω，把Rx＝14Ω，F＝1N代入关系式解得：

k＝－2，则关系式为：

Rx＝16－2F。

答案　见解析

赢取满分策略⑤——做好三类题型（一“读”、

二“常规”、三“创新”破解实验题）

　近几年高考出现的实验题，虽然考查形式多种多样，但考查特点主要有两个，一是考查考生基本的实验知识和操作技能，二是考查实验思想、方法等综合实验素养和设计、创新等综合实验能力。

第一类题型——基本仪器的使用及读数

　刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表、多用电表都是基本仪器，要熟练掌握它们的使用方法、操作规程和读数规则，在高考前要进行系统的实际测量和读数练习，特别是游标卡尺、螺旋测微器、电学实验仪器的读数。

此类试题难度不大，要防止在读数的估读、结果的有效数字和单位上出错。

【典例1】小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，为了更准确地选取电压表和电流表的合适量程，决定先用多用电表测量小灯泡的阻值。

（1）在使用前发现电表指针位置如图18甲所示，该同学应该调节旋钮________（选“①”或者“②”）。

（2）小明使用多用电表欧姆挡的“×

10”挡测量小灯泡电阻阻值，读数如图乙所示，为了更准确地进行测量，小明应该旋转开关至欧姆挡__________（填“×

100”或“×

1”）挡，两表笔短接并调节旋钮_