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1、增分策略20162016年高考年高考物理物理（五）物理实验（五）物理实验 2.电学实验1.如如图图1是是小小红红同同学学在在做做“描描绘绘小小灯灯泡泡的的伏伏安安特特性性曲曲线线”实实验验的的实实物连接图物连接图(1)根据图根据图1画出实验电路图；画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的、所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V所示读数为：_、_、_、_.两组数据得到的电阻分别为_和_(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真
2、实值RV相比，RV_RV(填“”、“”或“，原因是断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在的支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RVRV.答案：见解析3图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路(1)已知毫安表表头的内阻为100，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA.由题给条件和数据，可以求出R1_，R2_.(2)现用一量程为3mA、内阻为150的标准电流表对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1
3、.5、2.0、2.5、3.0mA.电池的电动势为1.5V；内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300和1000；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750和3 000 .则R0应选用阻值为_ 的电阻，R应选用最大阻值为_的滑动变阻器(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻图(b)中的R为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路则图中的d点应和接线柱_(填“b”或“c”)相连判断依据是：_.(3)d点应接在c点因d点接在c点，若毫安表有示数，则R1损坏，若毫安表无示数，则R2损坏答案：(1)1535(2)30030
4、00(3)d接c点原因见解析1分析近几年的高考，考查的方向基本不变，主要体现在基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计方面2基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点，同时注重对实验操作过程的考查和创新设计实验的考查1.基本仪器的使用及读数电流表、电压表、欧姆表的比较电流表、电压表、欧姆表的比较仪器仪器极性极性量程选择量程选择读数读数电流表电流表有正、负极有正、负极的电表，电的电表，电流由电表的流由电表的正极流入，正极流入，负极流出负极流出使指针指示比满偏使指针指示比满偏刻度多的位置刻度多的位置若最小分度为若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读等，需要估读到最小分度的下一
5、位；到最小分度的下一位；如果最小分度不是如果最小分度不是1、0.1、0.01等的只需等的只需要读到最小分度位即要读到最小分度位即可可电压表电压表欧姆表欧姆表使指针尽量指在表使指针尽量指在表盘的中间位置左右盘的中间位置左右取两位有效数字并乘取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率以相应挡位的倍率典例1某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3k)、电流表(内阻约为1)、定值电阻等图图1 使用多用电表粗测元件X的电阻选择“1”欧姆挡测量，示数如图1(a)所 示 ， 读 数 为 _.据 此 应 选 择 图 1中 的_(填“b”或“c”)电路进行实验连接所选电路，闭合S；滑
6、动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验图图2 图2(a)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2(b)所示闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V利用图2(a)可算得E_V，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)多用电表使用“五步”法1选倍率：一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计量为200，就应该选“10”的倍率2进
7、行欧姆调零3将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量4将指针示数乘以倍率，得测量值5测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度大小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量1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)、一个电阻和一表头相串联，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电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA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
8、零点；电阻箱置于适当数值完成下列填空：(1)仪器连线如图所示(a和b是多用电表的两个表笔)若两电表均正常工作，则表笔a为_(选填“红”或“黑”)色(2)若适当调节电阻箱后，图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为_mA，电阻箱的读数为_.(3)将图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3位有效数字)答案：(1)黑(2)14.053.04.6(3)1062.以测电阻为核心的电学实验1仪器的选择仪器的选择(1)电电源源的的选选择择：一一般般根根据据待待测测电电阻阻的的额额定定电电流流或或额额定定电电压压选选择
9、择符符合需要的直流电源合需要的直流电源(2)电电表表的的选选择择：一一般般根根据据电电源源的的电电动动势势或或待待测测用用电电器器的的额额定定电电压压选选择择电电压压表表；根根据据待待测测电电流流的的最最大大电电流流选选择择电电流流表表；电电表表的的指指针针摆摆动动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右2伏安法测电阻的常规设计实验需要一个电流表和一个电压表，利用欧姆定律求其电阻但有时题目中缺少电压表或缺少电流表，或电压表、电流表的量程不符，这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用，把已知内阻的电压表当作电流表来使用，甚至可以把已知内阻的电流表(或电压表)
10、和电阻箱改装成符合要求的电压表(或电流表)3定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用但近几年考题当中，经常出现用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电压表，或用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电流表典例2用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧可选用的实验器材有：电流表A1(量程030mA)；电流表A2(量程0100mA)；电压表V(量程06V)；滑动变阻器R1(阻值05)；滑动变阻器R2(阻值0300)；开关S一个，导线若干条某同学的实验过程如下：.设计如图甲所示的电路图，正确连接电路图甲图甲 .将将R的的阻阻值值调调到到最最
11、大大，闭闭合合开开关关，逐逐次次调调小小R的的阻阻值值，测测出出多多组组U和和I的的值值，并并记记录录以以U为为纵纵轴轴，I为为横横轴轴，得得到到如如图图乙乙所所示示的的图图线线.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变重复的步骤，得到另一条UI图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)回答下列问题：电流表应选用_，滑动变阻器应选用_；由图乙的图线，得电源内阻r_；图乙图乙 用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx_，代入数值可得Rx；若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，
12、两种情况相比，电流表示数变化范围_，电压表示数变化范围_(选填”相同”或”不同”)解析因为电源电动势约为6V，待测电阻及电源内阻都数十欧，可估算电流约为百毫安级，电流表选A2.滑动变阻器为限流式，因此需选择较大的滑动变阻器，或者根据图乙中(20mA,5.5V)来判断此时内阻分压约为0.5V，根据分压原理，串联电路电阻之比等于电压之比，此时滑动变阻器和电阻阻值和为百欧姆级别，因此选R2.1器材选取三原则(1)安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标另外还要注意测量仪器的量程，电器元件的电流不能超过其允许通过的最大电流等(2)精精确确性性原原则则：根根
13、据据实实验验的的需需要要，选选用用精精度度合合适适的的测测量量工工具具，但对某个实验来讲，精确程度合适即可，并不是精度越高越好但对某个实验来讲，精确程度合适即可，并不是精度越高越好(3)方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作是否调节方便的问题2器材选取三要求(1)根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程务必使指针有较大偏转(一般取满偏的1/32/3左右)，以减少测量和读数的误差(2)根据
14、电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用(3)应根据实验的基本要求来选择仪器对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能做出恰当的选择3器材选取的一般步骤(1)找出唯一且必需的器材；(2)画出电路图(暂不把电表接入)；(3)估算最大值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值)或估算最小值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最大值)；(4)考虑能否使电压表、电流表都达到满偏的1/3以上2某实验小组的同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，实验室提供了如下的实验器材：A小灯泡(额定电
15、压为4V、额定功率为2W)；B电压表(量程为5V、内阻为10k)；C电压表(量程为10V、内阻为20k)；D电流表(量程为0.3V、内阻为1)；E电流表(量程为0.6V、内阻为0.4)；F滑动变阻器(05、10A)；G滑动变阻器(0500、0.2A)；H蓄电池(电动势为5V，内阻不计)；I电键、导线若干请回答下列问题：(1)为了更精确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，该小组的同学在完成实验时，电压表应选_，电流表应选_，实验中电压以及电流要求从零开始调节，则滑动变阻器应选_(填器材前面的字母代号)(2)选择好合适的实验器材后，请设计符合实验要求的电路图，并用笔画线代替导线将图所示实物图连接完整(3
16、)闭合电键前，滑动变阻器的滑动触头应置于最_端(填“左”或“右”)答案：(1)B；E；F(2)如解析图甲、乙所示(3)左3.以测电源电动势为核心的电学实验1测测量量电电源源的的电电动动势势和和内内阻阻的的方方法法很很多多，如如伏伏安安法法、安安阻阻法法、伏伏阻阻法法等等任任何何一一种种实实验验方方法法一一定定要要紧紧扣扣闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律EUIr，而而最最关关键键的的是是看看电电路路中中如如何何测测量量出出路路端端电电压压U和和电电路路中中的的总总电电流流I，这也是命题专家命题时的入手点，这也是命题专家命题时的入手点2在测量电源电动势和内阻的实验中，利用图象得出电动势和内阻是常见
17、的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量典例3用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V，内电阻约1)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A电流表：量程0.6A，内电阻约1B电流表：量程3A，内电阻约0.2C电压表：量程3V，内电阻约30kD电压表：量程6V，内电阻约60kE滑动变阻器：01000，额定电流0.5AF滑动变阻器：020，额定电流2A为了使
18、测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均填仪器的字母代号)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连(均填仪器上接线柱的字母代号)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标测电源电动势和内阻的三种方法1用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量，如图甲所示，测出两组U、I值，根据
19、EUIr，通过计算或利用图象就能求出电源的电动势和内阻2用电流表、电阻箱测量，如图乙所示，测出两组I、R值，根据EI(Rr)通过计算或利用图象就能求出电源的电动势和内阻丙丙 3新能源汽车是今后汽车发展的主流方向，如图(a)所示为车载动力电池，其技术参数是额定容量约120Ah，额定电压约3.3V，内阻约0.03，现有一个用了很长时间已经老化的这种电池，某研究小组想测量这个电池的电动势和内阻，但实验器材仅有一个电流表(量程100mA、内阻90)、一个定值电阻R010、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图(b)所示电路进行实验，测得的数据如下表所示图图(a) 图图(b)次数次数12345R(
20、)0.94.27.310.814.1I0(mA)10050342520(1)实验中将电流表与定值电阻并联实质上是把电流表改装成了大量程的电流表，则改装后的电流表的测量值I与原电流表的读数I0的关系为_；(3)利用测得的数据在坐标纸上作出适当的图象；利用测得的数据在坐标纸上作出适当的图象；(4)由由图图象象可可知知，该该电电池池的的电电动动势势E_ V，内内阻阻r_ .4.创新探究设计实验解决这类题主要抓住两点解决这类题主要抓住两点：一一是是选选择择好好合合适适的的实实验验原原理理，求求解解电电学学设设计计性性实实验验考考题题的的关关键键是是在在弄弄清清原原理理的的基基础础上上将将基基本本方方法
21、法灵灵活活迁迁移移，从从方方法法迁迁移移中中寻寻找找问问题题的的突破口突破口二二是是设设计计合合理理的的电电路路应应先先依依据据题题意意确确定定电电流流表表、电电压压表表和和滑滑动动变变阻阻器器等等仪仪器器，然然后后确确定定电电流流表表的的接接法法，再再选选择择控控制制电电路路并并画画出出实实验验电路图电路图典例4同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表若使用如图甲所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的_点(选填“b”或“c”)测得电阻丝的UI图如图乙所示，则Rx为_(保留两位有效数字)图乙图乙 图甲图甲 实验中，
22、随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图丙所示由图可知当风速增加时，Rx会_(选填“增大”或“减小”)在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10V，需要将滑动变阻器RW的滑片向_端调节(选填“M”或“N”)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图丁所示的电路其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的理想电压表如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则
23、电压表的“”端和“”端应分别连接到电路中的_点和_点(在“a”“b”“c”“d”中选填)当风速为零时，UadUab，电路的b和d两点电势相等，电压表示数也为零；风速增大后，下端的Rx减小，UadUab，b点电势高于d点，所以电压表的正接线柱接在b点，负接线柱接在d点答案c4.1(4.04.2)减少Mb、d创新探究实验通常是将课本上的实验做适当的变化、创新试题的“创新”点主要体现在：改变实验探究的条件、改变实验探究的结论、改变实验探究的思路、改变实验考查的方法、体现实验探究结果的开放性、评估实验探究的过程与结果等方面从命题趋势上看，实验考查向着拓展实验、创新实验方向发展、注重考查同学们的知识迁移能力和解决实际问题的能力4某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；某 次 测 量 ， 电 流 表 指 针 偏 转 如 图 乙 所 示 ， 则 电 流 表 的 示 数 为_A；该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将_只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3V、内阻为1的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为_W(保留两位小数)解析：电路连接如图
