高考物理(浙江专用)高考题型冲刺练高考物理12题：第9题电学实验的设计与创新(含最新模拟试题,含答案解

高中物理学习材料
（马鸣风萧萧**整理制作）
第9题电学实验的设计与创新
(限时：45分钟)
1．(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×1 k”挡位，测量时指针偏转如图1所示．请你简述接下来的测量操作过程：
图1
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡．
(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图2所示．其
中电压表内阻约为5 kΩ，电流表内阻约为5 Ω.图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．
图2
(3)图3是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程．当转换开关S旋到位置3时，可用来测量________；当S旋到位置________时，可用来测量电流，其中S旋到位置________时量程较大．
图3
答案(1)①断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡；
②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0”；
③再接入待测电阻，将指针示数×100，即为待测电阻阻值．
(2)见解析图
(3)电阻1、2 1
解析(1)由指针偏转知所选挡位过大，电阻读数大约
为2 kΩ，所以需要换×100挡，换挡后要重新进行欧
姆调零，最后读数．(2)该电阻约为2 kΩ，和电压表、
电流表内阻比较知为一个大电阻，所以电流表要用内
接法，电路连接如图所示．(3)测量电阻需要内接电源，
所以开关S旋到位置3时，用来测量电阻；测量电流时，表头要并联分流电阻，故当S 旋到位置1、2时，用来测量电流，分流电阻越小量程越大，所以旋到位置1时量程较大．
2．(2013·江苏单科·10)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4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4
(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5所示．请指
出图象中不恰当的地方．
图5
答案 (1)见解析图 (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 解析 (1)滑动变阻器采用分压式连接，实物电路如图所示．
(2)灯泡正常工作电压是3.0 V 、电阻R ＝U 2P
＝5 Ω，假设当灯泡获取最大工作电压时恰好与滑动变阻器最大电阻并联，并联电阻约为3.3 Ω，则有U L R 并
＝E －U L R 1，解得R 1＝9.9 Ω，因此R 1应选取10 Ω的电阻．(3)为了保护电源，防止在整理电路时电源被短路，一般应先拆除电源两端的导线．(4)由数据分析可知，图线应是平滑的曲线，且横坐标标度取得太大，以至于图象不能充分占满坐标纸，引起误差较大．
3． 某同学利用如图6所示的实验电路来测量电阻的阻值．
图6
(1)将电阻箱接入a、b之间，闭合开关．适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变．改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表的示数U与R的数据如下表：
图7
(2)用待测电阻R x替换电阻箱，读得电压表示数为2.00 V．利用(1)中测绘的U－R图象可得R x＝________Ω.
(3)使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大．若仍用本实验装置和(1)中测绘的U－R图象测定某一电阻，则测定结果将________(选填“偏大”或“偏小”)．现将一已知阻值为10 Ω的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，
便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U－R图象实现对待测电阻的准确测定？
答案(1)U－R关系图象如图所示
(2)20(19～21)
(3)偏小改变滑动变阻器阻值，使电压表示数为1.50 V
解析(1)首先确定两坐标轴的刻度，要注意使图象布满整个坐标纸，其次将表中数据在坐标纸上描点．第三步是连线，要注意画出平滑的曲线，不能连成折线．
(2)在所得图象上确定纵坐标为2.00 V的点对应的横坐标即为所求结果．
(3)当电源内阻r增大时，在R相同的情况下电路中电流I＝E
R＋R′＋r
变小，从而导致R两端电压偏小，则从原U－R图象中读得的R值偏小．要利用(1)中测绘的U－R图线准确测量待测电阻，就需保证原图线中U与R的对应性，从表中数据可以看到，R＝10.0 Ω时U＝1.50 V，故需调节R′使电压表示数为1.50 V.
4．某课外活动小组自制了西红柿电池组，现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约2 V，内阻一千多欧姆)．实验室现有如下器材：
多用电表：欧姆挡(×1，×10，×100，×1 k)
直流电流挡(0～0.5 mA,0～1 mA,0～10 mA,0～100 mA)
直流电压挡(0～0.5 V,0～2.5 V,0～10 V,0～50 V,0～250 V，0～500 V)
电压表：(0～3 V,0～15 V)
电流表：(0～0.6 A,0～3 A)
滑动变阻器：R1＝10 Ω，R2＝2 000 Ω
开关及导线．
(1)该小组同学先用多用电表直流电压“0～2.5 V”挡(表盘上的标识为“mAV”)粗测
了西红柿电池组的电动势，指针稳定时如图8甲所示，其示数为________V(保留两位
有效数字)；
(2)为了更精确地测量西红柿电池组的电动势和内阻，应选________测电压，选________测电流(填电表名称和所选量程)；滑动变阻器应选________(填电阻符号)；
(3)请设计方案，在与图乙对应的图上进行实物连接．
图8
答案(1)1.6(2)电压表，0～3 V多用电表直流电流1 mA挡R2(3)如图所示
5．某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.
(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如
图9所示，其示数为________V.
图9
(2)然后，用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．
(i)根据电路图10，用笔画线代替导线，将实物图11连接成完整电路．
图10图11
(ii)闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表
相应示数U.该学习小组测出大量数据，
分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1
R与
1
U的值．请用表中数据在图12
上描点，并作出1
U－1
R图线.
图12 (iii)从图线中可求得E＝________ V.
答案见解析
解析(1)读出示数为9.4 V．(2)(i)连线如图所示．(ii)作图线如图所示
(iii)由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋U R (r ＋R 0)，变形得1U ＝1E ＋r ＋R 0E ·1R ，从该式可看出在1U
－1R 图象中，纵轴的截距即为1E
，由图象得出截距为0.10，所以E ＝10.0 V(9.5 V ～11.1 V 内均正确)．
6． 在一次探究小灯泡的伏安特性曲线的实验中，所用器材有：灯泡L ，量程恰当的电流表
A 和电压表V ，直流电源E ，滑动变阻器R ，开关S ，要求灯泡两端电压从零开始变化．
(1)图13所示为某同学已连接的实物电路，经检查，发现电路中缺少一根导线，请你帮助他找到这根导线的位置，并画在图中；
图13
(2)若该同学在如图13所示状态完成了最后一根导线的连接，请指出其中仅有的两个不当之处：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
(3)电路连接正确后，分别测得两只灯泡L1、L2的伏安特性曲线，如图14甲中的Ⅰ和Ⅱ所示，然后将灯泡L1和L2与电池组(电动势和内阻均恒定)连成如图乙所示的电路．多次测量后得到通过L1和L2的电流平均值分别为0.30 A和0.60 A．请根据以上结果，在图甲中画出该电池组路端电压和干路电流的关系曲线．
图14
(4)由该曲线可以得知电池组的电动势为________V，内阻为________Ω.(结果取两位有效数字)
答案(1)如图所示
(2)①开关应处于断开状态进行连线
②滑动变阻器的滑片P应拨至b端
(3)如图所示
(4)4.2(4.0～4.5) 1.7
解析(1)电源正极没有接出导线，正确的电路图如答案图所示．
(2)从实验安全的角度考虑，本实验的两个不当之处为：①开关应处于断开状态进行连线；②为了保护电路，滑动变阻器滑片P应拨至b端．
(3)I1＝0.3 A时由甲图中Ⅰ图线知对应电压U1为3.5 V，I2＝0.6 A时由甲图中Ⅱ图线知对应电压U2＝3.0 V，即知道路端电压随电流变化图线的两个点，在U－I坐标系中过这两点作直线，如答案图所示．
(4)由图线的斜率可知电源内阻为1.7 Ω，由图线的纵截距可知电源电动势为4.2 V.。