摘要：高中物理电学实验是物理实验高考的重点.是高考的必考内容.电学学生实验共有8个.可归纳为四三二.即知道四种测量电路(描绘小灯泡的伏安特性曲线及分压电路.伏安法测电阻电路.半偏法测电表内阻和电表的校对电路.测定电源电动势和内阻电路).会画三种曲线(电场中平面上的等势线.电阻的伏安特性曲线. 电源的伏安特性曲线).掌握两种仪器的使用. 2010高考电学实验题可能在以下几方面命题: 命题重点一．电学仪表.示波器等基本仪器的使用 预测1. 在测定金属丝电阻率的实验中.如图甲所示.用螺旋测微器测得金属丝的直径d＝ mm.如图乙所示.用多用电表的“×1 欧姆挡.调零后测得金属丝阻值R＝ Ω.若实验中测出金属丝的长度为L.则该金属丝电阻率的表达式ρ＝ . [解析]:根据螺旋测微器的读数规则可知.固定刻度读出0.5mm.可动刻度读出0.230mm.金属丝的直径d＝0.5mm+0.230mm=0.730mm,用多用电表的“×1 欧姆挡测量电阻.指针指向电阻刻度8.其金属丝阻值R＝8.0Ω.由电阻定律R=ρL/S.S=πd2/4,联立解得ρ＝πR d2/4L. [答案]0.730mm.8.0Ω.πR d2/4L. [试题评析]此题将螺旋测微器读数.欧姆表读数与电阻定律考查.电阻率测量有机整合为一题.即考查了基础知识.又考查了实验的基本技能. 预测2.某同学在做练习使用示波器实验.发现示波器上显示如图甲.为了将这个波形变成如图乙所示的波形.可进行如下调节: (1)调节 使图象变细, (2)调节 和 使图象位于示波器显示屏的中央, (3)调节 增大波形曲线竖直方向的幅度, (4)调节 使图象从负半周开始. [解析]:(1)图象粗是聚焦不好.需要调节聚焦旋钮2和辅助聚焦旋钮3.(2)图象不在中间要调节竖直位移旋钮6使图象下降.调节水平位移旋钮7使图象位于示波器显示屏的中央,(3)调节Y增益旋钮8可增大波形曲线竖直方向的幅度,(4)调节同步极性选择开关15可使图象翻转.使图象从负半周开始. [答案]15 [试题评析]示波器是考纲要求掌握的电学实验的重要仪器.要熟悉各个旋钮的作用.能够正确使用示波器. 命题重点二．电阻电阻率.电源电动势和内阻等物理量的测量 预测3．小明同学是一位电学实验爱好者.他向老师要了好多电学实验器材.准备来探究一段某种材料的电阻.表3是他记录的实验数据.他在实际测量的时候大约每隔2分钟测量一组数据.请回答下列问题: 表2 器材编号 器材名称 规格 1 电流表 0.6A/3A.内阻小于0.1Ω 2 电压表 3V/15V.内阻大于9kΩ 3 学生电源 使用3V直流 4 变阻器 最大阻值为25Ω 5 开关 6 导线 7 定值电阻 100Ω 表3 序号 电压表示数/V 电流表示数/A 1 0.40 0.04 2 0.80 0.10 3 1.20 0.22 4 1.40 0.30 5 1.60 0.40 6 1.80 0.56 (1)在下面方框内画出小明实验的电路图,(电路中不需要的器材不要画在图中) (2)在方格纸上作出电阻丝的U-I图线, (3)由序号为5的这组数据计算出电阻丝的电阻测量值为R测＝ Ω.如果考虑到电表的内阻对测量的影响.则此时电阻测量值R测跟电阻真实值R真相比较.应是R测 R真,(选填“> .“< 或“= ) (4)所画出的U-I图线是弯曲的.主要原因是什么?答: ,据此材料的特性可以用来制成 传感器. [解析]:(1)探究电阻丝的伏安特性曲线.应该采用分压电路,从表3的测量数据看.电阻丝的电阻值只有几欧姆.应该采用电流表外接测量电路. (2)根据表3中的实验数据.作出电阻丝的U-I图线. (3)由序号为5的这组数据计算出电阻丝的电阻测量值为R测＝1.60/0.40Ω=4.0Ω.由于采用电流表外接电路测量.测量值小于真实值.即R测<R真, (4)所画出的U-I图线弯曲.主要原因是电阻丝的电阻随通电电流的增大.温度升高.电阻减小.即电阻丝材料的电阻率随温度的升高而减小,由于此电阻丝的电阻随温度变化比较明显.据此材料的特性可以用来制成温度传感器. [答案](1)小明实验的电路图如右图甲所示. (2)电阻丝的U-I图线如右图乙.(3)4.0 < (4)电阻丝材料的电阻率随温度的升高而减小 温度 [试题评析]描绘导体的伏安特性曲线是高中物理的重要实验.要能够分析图线的意义.要注意:图线的斜率不等于对应的电阻.由欧姆定律R-U/I可知.图线上某点的纵横坐标的比值等于对应状态的电阻值. 预测4. 某研究性学习小组利用图甲所示的电路测量某蓄电池的电动势E和内电阻r.由于蓄电池的内阻很小.因此在电路中接入了一个阻值为2.0Ω的定值电阻R0.闭合开关S.调整电阻箱R的阻值.读出电压表相应的示数.得到了如下数据: 电阻线读数R/Ω 40.00 20.00 12.00 8.00 6.00 5.00 电压表示数U/V 1.89 1.78 1.66 1.57 1.43 1.35 (1)为了比较准确地得出实验结论.该小组的同学准备用图象来处理实验数据.图象的纵坐标表示电压表读数U.则图象的横坐标表示的物理量应该是 . (2)计算出与该组数据对应的物理量并填在表格中.. (3)在图乙所示的图象中作图.利用图象得到E= V.r= Ω. [解析]:由闭合电路欧姆定律可得E=U+U/R·(R0+r). U=E-U/R·(R0+r). 显然若用U/R作为图象的横坐标.可得一次函数.请图象是直线.图象与纵轴的交点表示电池的电动势.图象斜率的绝对值表示R0+r.由图象可得电池的电动势E=2.00V.由R0+r=0.6/0.25=2.40Ω得电池内阻r=0.40Ω. [答案]:(1)电压U与电阻R的比值U/R (2)表格中数据如下: 电阻线读数R/Ω 40.00 20.00 12.00 8.00 6.00 5.00 电压表示数U/V 1.89 1.78 1.66 1.57 1.43 1.35 电压U与电阻R的比值U/R 0.047 0.089 0.138 0.196 0.238 0.270 .2.00 [试题评析]此实验电路根据教材中的实验变化而来.考查电源电动势和内阻的测量.表格法和图象法处理实验数据等.测量电源电动势和内阻是高中物理中的重要实验.也是高考的重点热点之一.解答此类题的关键点是要依据题述或电路.应用闭合电路欧姆定律找出一次函数关系.确定坐标系的纵坐标轴和横坐标轴.利用图象截距和斜率求出电源电动势和内阻. 命题重点三．等势线.伏安特性曲线等的描绘 预测5．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象.用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压): I/(A) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 (1)在左下框中画出实验电路原理图．可用的器材有:电压表.电流表.滑线变阻器.电源.小灯泡.电键.导线若干． (2)根据表中数据在右下图中画出小灯泡的U-I曲线． (3)若将该小灯泡接在电动势是1.5V.内阻是2.0Ω的电池两端.小灯泡的实际功率是多少?(简要叙述你的方法.若需作图.可直接画在答题卷上的图中) [解析](1)由于小灯泡灯丝的电阻值远小于电压表的内阻(如:电压为2.00V时.其阻值R灯=).为减少由于电表接入电路引起的系统误差.应采用电流表外接法．为使小灯泡两端的电压的变化范围尽可能大.滑线变阻器应连接成分压电路. (2)根据表中给出的实验数据在U-I坐标系中描点.并将这些数据点连接成一条平滑的曲线． (3)作出电源的U-I图线.它与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标就是小灯泡的工作点.小灯泡的实际功率P=IU=0.34A×0.82V=0.28W． [答案](1)实验电路如图所示．(2)小灯泡的U-I曲线如图所示. (3)0.28W． [试题评析]导体的伏安特性曲线和电源的伏安特性曲线的交点为导体的工作点.根据工作点的坐标可计算出导体的功率. 预测6. 图中给出的器材为: 电源E.木板N(板上从下往上依次叠放白纸.复写纸.导电纸各一张).两个金属条A.B(平行放置在导电纸上.与导电纸接触良好.用作电极).滑线变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻).直流电压表V(量程为6V.内阻很大.其负接线柱与B极相连.正接线柱与探针P相连).开关K.现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线.AB间的电压要求取为6V. (Ⅰ)在图中连线.画成实验电路原理图. (Ⅱ)下面是主要的实验操作步骤.将所缺的内容填写在横线上方. a. 接好实验电路. b. . c. 合上K.并将探针P与A相接触. d. . e. 用探针压印的方法把A.B的位置标记在白纸上.画一线段连接AB两极.在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点.用探针把它们的位置印在白纸上. f. 将探针与某一基准点相接触. .这一点是此基准的等势点.用探针把这一点的位置也压印在白纸上.用相同的方法找出此基准点的其它等势点. g. 重复步骤f.找出其它4个基准点的等势点.取出白纸画出各条等势线. [解析]由于滑线变阻器R的总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻.而电源的电动势为电压表量程的2倍.因此只能接成分压电路才能满足两个金属条A.B之间的电压不大于电压表量程的要求. [答案](I)连接线路如图. (II)b.把变阻器的滑动触头移到靠近D端处 d.调节R.使电压表读数为6V f. 记下电压表读数.在导电纸上移动探针.找出电压表 读数与所记下的数值相同的另一点 [试题评析]等势线的描绘是利用电流场模拟静电场.此题考查电路设计.电路连接和实验步骤方法. 命题重点四．电表内阻的测量.电表改装与校准 预测7:由于实验需要.要将一个量程为100μA.内阻为100Ω的电流表.改装成一个量程为1V的电压表. (1)应该给这个电流表 (填写“串联 或“并联 )一个电阻值为 Ω电阻. (2)为了在新改装的电压表的表盘上进行准确刻度.需要“校表 .图甲是“校表 电路.即改装成的电压表和标准电压表校对电路.请按照电路图在图乙的实物图上连线. (3)在校准中.电流表表盘的指针所指位置如图丙所示.此时该电压表的读数大小应该是 V. (4)在校准中.如果读得标准电压表的满刻度读数为1V.而改装表的读数却是0.99V.那么改装的电压表相对于满刻度的百分误差为 . [解析]:电流表与一个较大的电阻串联即可改装成一个电压表.由U=Ig(Rg+R)得R=U/Ig-Rg=9900Ω.此时该电压表的读数大小应该是刻度盘所读电流值乘以总电阻(Rg+R).改装的电压表根据相对于满刻度的百分误差为 ×100%=1%. [答案]实物连线如图所示.1% [试题评析]此题将电表改装.电路连接.电表读数.误差计算融合为一题.考查学生综合运用知识的能力. 预测8. 实验室里有一块量程为500 μA.内阻Rg约为200 Ω的电流表.需要准确测量它的内电阻Rg. 某同学根据实验室现有的器材设计了如图所示的实验电路.电路中部分器材的规格如下: 未校准的电流表mA:量程1 mA.内阻约为100 Ω. 滑动变阻器R1:20 Ω, 1 A. 电阻箱R2:999.9 Ω. 直流电源E: 电动势3 V, 内阻很小. 根据所设计的实验电路的原理图. (1)为了保证实验操作过程的安全(即不论滑动变阻器R1的滑动头如何调节.都不会烧坏电表).定值电阻器R3的阻值约为 Ω. (2)把实验步骤补充完整. a.调滑动电阻器R1到 位置, b.将S1闭合.将S2置向1端闭合.调节滑动变阻器使微安表满偏.记下此时毫安表的读数I, c.将S2置 .滑动变阻器 .调节 使毫安表的读数仍为I.此时电阻箱的读数为R, d.则Rg= . [解析](1)根据串联电路的分压原理.R1分担的最大电压U1=E.两电流表内阻之和为200 Ω+100 Ω=300 Ω.流过两串联电表的最大电流不能超过500 μA.即A.联立解得. R3=380Ω. (2)对于分压电路.闭合开关前.应该把滑动变阻器调节到使测量电路两端电压最低. [答案] 最左端,向2端闭合,滑动头不动,电阻箱,R [试题评析]此题采用等效替换法测量电流表内阻.测量时.要保证测量电路两端电压不变.当调节到毫安表的读数仍为I时.电阻箱的读数等于待测电流表的内阻.设计性实验是近几年高考中热门试题.要理解原理.掌握方法.

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