2016高考物理二轮复习 专题五 第12讲 电学实验

主要题型：填空题 知识热点
(1)分析近几年的高考，考查的方向基本不变，主要体现在① 基本仪器的使用及读数。②电表的改装、仪器的选择。③以 测量电阻、电源电动势为核心的电学实验。④实验原理的理 解、实验数据的分析以及实验的设计方面。 (2)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。
(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表 对改装电表 的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、 2.5、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0 有两种规格，阻值分别为300 Ω和1 000 Ω；滑动变阻器R有两种 规格，最大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω。则R0应选用阻值为 ________ Ω的电阻，R应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻 器。 (3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的 电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内 未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线 柱________(填“b”或“c”)相连。判断依据是：________________。
4.(2015·新课标全国卷Ⅰ，23)图4(a)为某同学改装和校准毫安表的 电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。
图4 (1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω，满偏电流为1 mA；R1和R2为 阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若 使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA。由题给条件和数据， 可以求出R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。
图8
图9
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。该金属丝的内径 D＝4 mm＋510×10 mm＝4.20 mm。 (2)螺旋测微器主尺的读数为 14.500 mm，可动刻度与主尺对齐格 数为 48.2 格，读数为 0.482 mm，则用螺旋测微器测得的金属丝横 截面的边长 a＝14.500 mm＋0.482 mm＝14.982 mm。 (3)由电路结构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 9 可知，电流表的读数 I＝0.42 A，电压表的读数 U＝2.28 V。 答案 (1)B；4.20 (2)14.982 (3)左 (4)2.28；0.42
பைடு நூலகம்
甲
乙
丙
图7
(2)用螺旋测微器测金属丝横截面的边长，示数如图8，则边长a＝ ________mm。 (3)图7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9所示，则金属丝两端的电 压U＝________V，流过金属丝的电流I＝________A。
(2)根据设计的电路，写出实验步骤：
_________________________________________________________ _________________________________________________________ 。 (3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实 值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理 由是_______________________________________________。
考向一 基本仪器的读数及多用电表的使用
1.(2015·山东省济南市重点中学二模)某同学要测量一均匀新材料 制成的圆柱体的电阻率ρ，首先用游标为20分度的游标卡尺测量 其长度如图5甲，由图甲可知其长度为________mm；用螺旋测 微器测量其直径如图乙，由图乙可知其直径为________mm； 用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体 的电阻，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为________Ω。
解析 (1)实验电路图如图所示。 (2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后 电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、 S2，调节R1，使电压表的指针满偏 ；保持 滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调 节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电 阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻。 (3)断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路 总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表 的半偏电压，RV′＞RV 答案 (1)见解析图 (2)见解析 (3)＞ 理由见解析
解析 (1)因为 RA＝6.0 Ω，R1＝3.0 Ω， 所以 IR1＝2IA， 由闭合电路欧姆定律得 E＝IRA＋3I(R＋R0＋r)， 所以1I＝3E.0R＋3（R0＋Er）＋RA＝3E.0R＋3E.0(5.0＋r) (2)根据图(b)可知电流的读数为 110 mA＝0.110 A 所以1I＝9.09 A－1。
R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 I/A 0.143 0.125 ① 0.100 0.091 0.084 0.077 1I/A－1 6.99 8.00 ② 10.0 11.0 11.9 13.0
图3
(3)在图(b)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线 求得斜率k＝________ A－1·Ω－1，截距b＝________A－1。 (4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
第12讲 电学实验
1.(2014·新课标全国卷Ⅱ·23)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 1(a)或图(b)所示， 结果由公式 Rx＝UI 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。
解析 (1)定值电阻和毫安表表头是并联关系，电压相等，电流和 电阻成反比。若使用 a 和 b 两个接线柱，量程为 3 mA，则通过 R1、R2 的电流为 2 mA，则通过毫安表表头和 R1、R2 的电流比为 1∶2，所以电阻比为 2∶1，可得 R1＋R2＝12Rg＝50 Ω；若使用 a 和 c 两个接线柱，电表量程为 10 mA，通过 R1 的电流为 9 mA， 电流比为 1∶9，可得电阻比Rg＋R1R2＝91，即 R1＝19(Rg＋R2)，整理 可得 R1＝15 Ω，R2＝35 Ω。
1.游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧 记住两点：一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应 的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后 数字分别是，螺旋测微器是 3 位、20 分度和 50 分度游标卡尺是 2 位、10 分度游标卡尺和毫米刻度尺是 1 位。 2.电压表、电流表、多用电表的读数技巧 (1)对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再 确定估读的方法，是12、15还是110估读，明确读数的小数位数。
(2)根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为0.010.50 5 Ω ＝3 000 Ω，最小阻值为0.10.053 Ω＝500 Ω。若定值电阻 R0 选择为 1 000 Ω，则无法校准 3.0 mA，所以选用的定值电阻 R0 的阻值应 为 300 Ω，由于最大阻值要达到 3 000 Ω，所以选用的滑动变阻器 R 的最大阻值为 3 000 Ω。 (3)为准确地判断出哪个电阻损坏，d 点应和接线柱“c”相连；若电 流表无示数，则说明 R2 断路，若电流表有示数，则说明 R1 断路。 答案 (1)15 Ω 35 Ω (2)300 3 000 (3)c 见解析
2.(2014·新课标全国卷Ⅰ，23)利用如图2所示电路，可以测量 电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电 阻箱R(最大阻值为999.9 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻 R1(阻值为3.0 Ω)，电流表 (量程为200 mA，内阻为RA＝ 6.0 Ω)，开关S。
图2
实验步骤如下： ①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关 S； ②多次调节电阻箱，记下电流表的示数 I 和电阻箱相应的阻值 R； ③以1I为纵坐标，R 为横坐标，作1I－R 图线(用直线拟合); ④求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b。 回答下列问题： (1)分别用 E 和 r 表示电源的电动势和内阻，则1I与 R 的关系式为 ________。 (2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0 Ω时电流表 的示数如图3(a)所示，读出数据，完成下表。 答：①________________，②________________。
(3)根据描点，画出如图所示的图象，
则斜率 k＝12－6 6＝1.0(A－1Ω－1) 截距 b＝6.0 A－1 (4)由(1)、(3)结合得3E.0＝1.0，3（R0＋Er）＋RA＝6.0， 代入数据得：E＝3.0 V，r＝1.0 Ω。
答案 (1)1I＝E3R＋15＋E 3r (2)0.110，9.09 (3)见解析图 k＝1.0(或在 0.96～1.04 之间)，b＝6.0(或在 5.9～ 6.1 之间) (4)3.0 V(或在 2.7～3.3 之间) 1.0 Ω(或在 0.6～1.4 之间)
(2)多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会 选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零 的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘， 最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后 应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流 的读数刻度，下面三排数字均为方便读数所标注；最下排 刻度专为测量2.5 V以下交流电压所用，一般较少使用。
图1
解析 由于RRVx＝2200000＝10，而RRAx＝21000＝20，可见RRAx>RRVx，应采用 图(a)电路测量更准确，即 Rx1 更接近待测电阻的真实值；由于 Rx1 ＝UI ，其中 R 真＝UIRR，而 U>UR，I＝IR，则 Rx1>R 真，即测量值 Rx1 大于真实值；又由于 Rx2＝UI ，R 真＝UIRR，其中 U＝UR，I>IR，则 Rx2<R 真，即测量值 Rx2 小于真实值。 答案 ①Rx1 ②大于 ③小于