高三高考物理电学设计性实验考前冲刺与真题解析

1电学实验考前冲刺一、电表内阻的测量1、伏安法及变式1°电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻2°两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻3°两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻2、除伏安法外，还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律（计算法）1°替代法2°半偏法3°闭合电路欧姆定律（计算法）二、电学实验的器材选择和电路设计（1完整的实验电路包括三个部分：①测量电路，②控制电路（变阻器、开关），③电源．（2VAVAA2A1V1V2RA1A2V2V1RGR2S2R1S1R1SVR2G2G2R21V1V2R21SSVS2REr（电阻不计）12（3①电表选择：为了减小电表读数引起的偶然误差，选择电表时应先估算待测电流或电压的最大值，同时要考虑电表间、电表与电源间的配置是否合理，测量时各电表的最大偏转量12°限流不能保证安全，即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流．常3°限流能保证安全，但变阻器调节过程中，电表读数变化不明显，不满足实验测量多在限流、分压两种电路都满足实验要求时，由于限流电路结构简单，损耗的电功率小，在限流电路中，对测量电路而言，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用；在分压电路中，变阻器的粗、微调作用正好与限流电路三、真题与解析1、（2）某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，科当标准电阻用）一只电流表（量程RI=0.6A,内阻0.1gr）和若干导线。①请根据测定电动势E内电阻r的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R,读处与R对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值2.6R时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数1I;再制作R-1I坐标图，如图6所示，图中已标注出了（1,RI）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。④根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=V,内电阻r3【解析】（1）由游标卡尺的读数规则可知x2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm；图2（a）中暗纹与图3（a）中暗纹间的间隔为6个，故△x=（x2-x1）/6=(15.02-1.16)/6=2.31mm；由△x=Lλ/d可知λ=d△x/L=0.20mm×2.31mm/700mm=6.6×102nm。（2）根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有：E=I（R+r+rg），解得：)(1grrIER，根据R-1/I图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。【答案】（1）①15.02②2.31；6.6×102(2)①见答图4②见答图6③见答图6④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35）2、如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各点连接。（1）为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的挡。（2）在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明___可能有故障（3）将小灯泡拆离电路，写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。答案（1）电压；欧姆（2）开关或连接点5、6（3）①调到欧姆档②将红、黑表笔相接,检查欧姆档能否正常工作③测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障.【解析】(1)在1、2两点接好的情况下,应当选用多用电表的电压档,在1、2同时断开的情况下,应选用欧姆档(2)表明5、6两点可能有故障.(3)①调到欧姆档②将红黑表笔相接,检查欧姆档能否正常工作③测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障.3、用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a和b的位置，如图所示。若多用电表的选4择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。II．（6分）用右图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值0R其保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a）电流表（量程0.6A、3A）;（b）电压表（量程3v、15v）；（c）定值电阻（阻值1、额定功率5w）；（d）定值电阻（阻值10、额定功率10w）；（e）滑动变阻器（阻值范围0-10、额定电流2A）；（f）滑动变阻器(阻值范围0-100、额定电流1A).那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择_______V，电流表的量程应选择______A；0R应选择_______的定值电阻，R应选择阻值范围是__________的滑动变阻器。（2）引起该实验系统误差的主要原因是_____________________________答案：I．指针位置选择开关所处的档位读数a直流电流100mA23.0mA直流电压2.5V0.57Vb电阻×100320Ω解析：直流电流100mA档读第二行“0～10”一排，最小度值为2mA估读到1mA就可以了；直流电压2.5V档读第二行“0~250”一排，最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了；电阻×100档读第一行，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”。II．答案：（1）3，0.6，1，0～10。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。5解析：由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测E真，r测r真。4、（2）（12分）某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材（代号）规格电流表（A1）电流表（A2）电压表（V1）电压表（V2）滑动变阻器（R1）滑动变阻器（R2）直流电源（E）开关（S）导线若干量程0~50mA，内阻约为50量程0~200mA，内阻约为10量程0~3V，内阻约为10k量程0~15V，内阻约为25k阻值范围0~15，允许最大电流1A阻值范围0~1k，允许最大电流100mA输出电压6V，内阻不计①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。（以上均填器材代号）②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：。答案．（2）①A2V1R1②如图6③相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系，该元件的电阻随电压的增大而减小，而笑电珠的电阻值随电压的升高而增大。【解析】（1）①游标卡尺方便地测量内径、外径和深度，而螺旋测微器只能测外径。故选A②多次测量取平均值的目的就是减小偶然误差。（2）①图像中电流0～0.14A，电流表选A2；电源电压6V，但图像只要求电压在0～3V之间调整，为了测量准确电压表选V1；由于绘制图像的需要，要求电压从0～3V之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能很好调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1。②该元件约几十Ω，AVRRRR，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法。③从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。5、青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0：照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。（1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。光敏电阻1R,符号灯泡L，额定功率40W，额定电压36V，符号R17保护电阻2R,符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36V，内阻很小；开关S，导线若干。（2）回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200，励磁线圈允许加的最大电压为V，保护电阻2R的阻值范围为。②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。答：。③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。答：。答案23.（11分）（1）电路原理如图所示。（4分）（2）①20（2分）160~520（2分）②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通：不吸合时，3、4之间断开。③电磁起重机6、某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：（1）检查多用电表的机械零点。（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程处。（3）将红、黑表笔____①_______，进行欧姆调零。（4）测反向电阻时，将____②______表笔接二极管正极，将____③_____表笔接二极管负极，读出电表示数。（5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘____④_______（填“左侧”、“右侧”或“中央”）；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3）、（4）。（6）测量完成后，将选择开关拔向_____________⑤________________位置。答案（3）短接（4）红黑（5）中央（6）OFF【解析】本题考查多用电表的使用.首先要机械调零.在选择量程后还要进行欧姆调零而且每R28一次换量程都要重复这样的过程.(3)将红黑表笔短接,即为欧姆调零.测量二极管的反向电阻时应将红笔接二极管的正极,黑接负极.欧姆表盘的刻度线分布不均匀,在中央的刻度线比较均匀,所以尽量让指针指向表盘的中央.测量完成后应将开关打到off档.7、(2)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度（lx）0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化