2019年高考物理二轮复习 热点13 电学实验

热点13电学实验
(建议用时：30分钟)
1．为了测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了下列器材：
A．待测干电池(电动势1.5 V左右，内阻不超过1.5 Ω)
B．电流表A1(量程0～2 mA，内阻为10 Ω)
C．电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)
D．滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)
E．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1 A)
F．定值电阻R3＝990 Ω
G．开关、导线若干
(1)请在以上提供的器材中选择所需器材设计测量电路，在虚线框内补画完整的电路原理图．(要求在电路图中标明所使用器材)
(2)根据合理的设计电路测量数据，电流表A1的示数记为I1，电流表A2的示数记为I2，某同学测出了6组I1、I2的数据，并已描绘出如图所示的I1和I2的关系图线．
根据已描绘出的图线，可得被测干电池的电动势为______V，内阻为________Ω.
2．某实验小组要探究一小灯泡的电压与电流的关系，并研究小灯泡在不同电压下的实际功率，实验电路如图甲所示．
(1)实验闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应在________(填“a”或“b”)端．
(2)实验中闭合开关，把滑片P向一端移动过程中，发现电流表与电压表均有明显读数且读数几乎不变，则电路中出现故障的元件可能是________(选填“A”或“B”)．
A．小灯泡
B．滑动变阻器
(3)该小组根据实验数据描绘出小灯泡的U－I图线如图丙所示，可判定在图乙中小灯泡的功率P与加在小灯泡两端电压的平方U2的图象正确的是________．(选填“1”“2”或“3”)
(4)某同学将两个完全相同的这种小灯泡并联接在电源两端，已知电源的电动势E＝3 V、内阻r＝2 Ω，则此时每个小灯泡的实际功率为____________．(结果保留两位有效数字) 3．使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)，一个电阻和一表头串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端，现需要测量多用电表内直流电源的电动势，给定的仪器有：待测多用电表、量程为0～60 mA的电流表、电阻箱、导线若干．实验时，将多用电表调至“×1”挡，调好零点，电阻箱置于适当数值．完成填空：(1)仪器连接如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)，若多用电表和电流表均正常工作，则表笔a为________(填“红”或“黑”)色．
(2)若适当调节电阻箱后，多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙、丙、丁所示，则多用电表的读数为__________ Ω，电流表的读数为______mA，电阻箱的读数为______ Ω.
(3)将图甲中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA(保留三位有效数字)．
(4)计算得到多用电表内电池的电动势为________V(保留三位有效数字)．
4．某物理兴趣小组的同学要测定某电阻R x的阻值，通过讨论，决定采用下列方法来测定．
(1)方法一：用多用电表测量
首先，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图1所示，则该电阻的测量值为R x＝________Ω.
(2)方法二：用伏安法测量
所用的部分器材：电压表V(0～3 V，内阻约3 kΩ)；电流表A(0～0.6 A，内阻约2 Ω)．分析下列问题．
①他们设置了如图2、图3所示的两种电路图，为减小实验误差应选用__________(填“图2”或“图3”)作为测量电路；
②请根据他们所选的电路将图4所示的实物图连接好；
③他们选择了正确的电路后，通过测量，根据得到的实验数据作出了如图5所示的U－I图象，根据图象，可得R x＝________Ω.
(3)方法三：等效替代法
某同学设计了如图6所示的测量电路，实验步骤如下所示：
A．按图6连接好实验电路．
B．保持开关S2断开，将开关S1闭合，然后调节电阻箱R和滑动变阻器R′.待电路稳定后电阻箱读数R1如图7所以，记下此时电压表的示数．
C．闭合开关S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，然后调节电阻箱的电阻，使电压表的读数与步骤B中的示数相同，此时电阻箱的读数R2＝26 Ω.
①在步骤B 中电阻箱的读数为R 1＝________ Ω；
②由以上实验测得电阻R x 的阻值为R x ＝________Ω.
热点13 电学实验
1．解析：(1)测量干电池的电动势和内电阻常用方法为伏安法、伏阻法和安阻法，由于实验未提供电阻箱，故只能用伏安法．器材中未提供电压表，但有内阻已知的小量程电流表和定值电阻，可将其串联改装为电压表使用，另一电流表量程为0.6 A ，故电路中电阻不能太大，故滑动变阻器选择R 1，干电池内阻较小，故电流表内接．
(2)由欧姆定律可得，I 1(R 3＋R A1)＝E －I 2r ，可变形为I 1＝E R 3＋R A1－r R 3＋R A1I 2
则由I 1和I 2的关系图线可得，E R 3＋R A1＝1.48 mA ，r R 3＋R A1
＝k .故E ＝1.48 V ，r ＝0.80 Ω. 答案：(1)如图 (2)1.48(1.47～1.49均对) 0.80(0.77～0.81均对)
2．解析：(1)滑片置于a 端测量电路电流、电压均为零，测量电路最为安全．
(2)电流表与电压表均有明显读数且读数几乎不变说明测量电路导通，控制电路中的滑动变阻器没有起到作用，故电路中出现故障的元件可能是滑动变阻器．
(3)由P ＝U 2R 得P U 2＝1R
，随着小灯泡两端电压的增大，灯丝温度升高，电阻增大，P 随U 2的变化变缓，即正确的图线为3.
(4)设灯泡两端的电压为U ，流过每个灯泡的电流为I ，则E ＝U ＋2Ir ，得U ＝3－4I ，画出电源的U －I 图线如图所示，交点坐标U ＝2.20 V ，I ＝0.200 A ，所以小灯泡消耗的电功率为P ＝UI ＝0.44 W.
答案：(1)a (2)B (3)3 (4)0.44 W(0.42 W ～0.46 W 均正确)
3．解析：(1)串联的电流表必须使电流从正接线柱流进，负接线柱流出，多用电表在使用时必须使电流从红表笔流进，黑表笔流出，所以可以判断a 表笔为黑表笔．
(2)多用电表用“×1”挡，其读数为14.0×1 Ω＝14.0 Ω；电流表的量程是60 mA ，其最小分度值为1 mA ，读数为53.0 mA ；电阻箱的读数为(0×100＋0×10＋4×1＋6×0.1)Ω＝4.6 Ω.
(3)多用电表的内阻即为欧姆表指针半偏时的电阻，由题图乙可知R 内＝15 Ω，故多用电表
两表笔短接时，流过多用电表的电流I ＝E R 内
①，其中E 为直流电源的电动势，(2)中多用电表外电路的电阻为多用电表的读数R 外＝14.0 Ω，此时干路电流I 1＝E R 内＋R 外
②.联立①②式代入数据可得I ＝102 mA.
(4)由(3)可得多用电表内电池的电动势E ＝IR 内＝I 1(R 内＋R 外)＝1.54 V .
答案：(1)黑 (2)14.0 53.0 4.6
(3)102 (4)1.54
4．解析：(1)欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率，读数是R x ＝7 Ω.
(2)①由于待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，所以电流表使用外接法，故选图2作为测量电路；
②所连实物图如图所示：
③U －I 图象的斜率表示电阻的阻值，由所作的图象可知，图象的斜率为k ＝2.50.4
＝6.25，故被测电阻的阻值为R x ＝6.25 Ω.
(3)①在步骤B 中电阻箱的读数为R 1＝20 Ω；
②由于R1与R x串联在电路中所起的作用与R2相同(电压表指针指示同一位置)，则有R1＋R x ＝R2，故有R x＝R2－R1.由题意可知R1＝20 Ω，R2＝26 Ω，故被测电阻的阻值为R x＝R2－R1＝26 Ω－20 Ω＝6 Ω.
答案：(1)7(2)①图2②如解析图所示
③6.25(3)①20②6。