2020高考物理复习题型归纳与训练 专题 电学实验 (含解析)

2020高考物理复习题型归纳与训练

专题 电学实验

题型一、多用电表的原理、使用及读数问题

【规律方法】

1. 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)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。

3. 欧姆表使用六注意

(1)选挡接着调零；

(2)换挡重新调零；

(3)待测电阻与电路、电源要断开；

(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；

(5)读数之后要乘以倍率得阻值；

(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡。

【典例1】(2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA 的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA 刻度。可选用的器材还有：定值电阻R 0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R 1(最大阻值1500 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99999.9 Ω)，干电池(E ＝1.5 V ，r ＝1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干。

(1)欧姆表设计

将图a中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________ Ω；滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。

(2)刻度欧姆表表盘

通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图b所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________。

(3)校准

红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________ kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图c所示，则电阻箱接入的阻值为________ Ω。

【解析】(1)欧姆表内各元件串联，且红表笔接电源负极，黑表笔接电源正极。欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即R内＝r＋R0＋R A＋R＝15 kΩ，解得R＝900 Ω。由于滑

动变阻器R2的最大阻值为500 Ω，所以滑动变阻器选R1。

(2)根据闭合电路欧姆定律，得I a＝

E

R内＋R a和I b

＝

E

R内＋R b，代入数据解得R a

＝45 kΩ，

R b＝5 kΩ。

(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处。电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1000×5＋10000×3) Ω＝35000.0 Ω。

【答案】(1)如图所示900R1

(2)455(3)035000.0

题型二、伏安法测电阻

【典例2】(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。

(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________ mm。

(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻R x 约为100 Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。

电源E(电动势10 V，内阻约为10 Ω)

电流表A1(量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω)

电流表A2(量程0～300 mA，内阻约为5 Ω)

滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)

开关S及导线若干

(3)112的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式R x＝________。从设计原理看，其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。

【解析】(1)d＝20.0×0.01 mm＝0.200 mm。

(2)本题要测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的满偏电压U A1＝I m R1＝1.25 V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。

(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时，通过R x的电流为I＝I2－I1，R x两端电压U

＝I1·R1，故R x＝U

I＝

I1R1

I2－I1。不考虑读数误差，从设计原理看，测量值等于真实值。

【答案】(1)0.200(0.196～0.204均可)(2)图见解析(3)I1R1

I2－I1相等

题型三、研究小灯泡的伏安特性

【规律方法】

1．描点作图时的注意事项

(1)单位长度的选取。

(2)平滑连接各点。

(3)尽量使图线占满整个坐标纸。

2．非线性元件与某电源连接后实际功率的求法

若该元件直接接在电源两端，一般是在该元件的伏安特性曲线中作出电源的路端电压随电流变化的关系图线，两图线的交点即该元件的工作点，利用P＝UI求得元件的实际功率；

若元件与某定值电阻R0串联后再接入电源两端，则可将该定值电阻和电源等效为电源电动势为E、内电阻为(r＋R0)的电源再进行分析。

【典例3】(2019·四川雅安三诊)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“4 V 2 W”，除导线和开关外，还有以下器材可供选择：

A．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)

B．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ)

C．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为8 kΩ)

D．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω)

E．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω)

F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，允许通过的最大电流为0.6 A)

G．滑动变阻器(最大阻值5 Ω，允许通过的最大电流为2 A)

实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。

(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。(均用序号字母表示)

(2)请按实验要求将如图1中所示的器材连成实验电路。