1、2021届全国新高考物理精品备考高考实验题的破解方法和技巧突破 1破解常规型实验题的方法常规实验题主要考查教材上基本实验的实验原理、器材的选择、实验的操作、数据的处理和误差分析.复习时要从领会实验原理出发，全方位理解和掌握实验器材、实验操作、实验步骤、实验数据的处理，误差分析和电学实验实物图的连接、电路图的设计等，对每一个实验都应做到心中有数.因此，必须做到“五会”(即“会读”“会选”“会画”“会析”“会用”)，才能轻松破解常规实验题.1.会读刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、停表、电火花打点计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等基本仪器是高考考查
2、的重点.“会读”是指能正确地读出基本仪器的读数，读数直接影响实验结果，为使读数正确必须做到以下三点：(1)注意量程.(2)弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的量值.(3)掌握需要估读的基本仪器的读数原则.读数的基本原则：凡仪器最小刻度是“1”的，要求读到最小刻度后再往下估读一位；凡仪器最小刻度是“2”和“5”的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读.【典题 1】某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图 Z5-1 甲和乙所示.该工件的直径为_cm，高度为_mm.甲乙图 Z5-1解析：游标卡尺的主尺读数为 1.2 cm，游标尺上第 4 个刻度和主
3、尺上某一刻度对齐，所以游标读数为 40.05 mm0.20 mm0.020 cm，故测量的直径为 1.2 cm0.020 cm1.220 cm.螺旋测微器的固定刻度为 6.5 mm，可动刻度为 36.00.01 mm0.360 mm，故测量的高度为 6.5 mm0.360 mm6.860 mm.答案：1.2206.860易错提醒：游标卡尺的主尺读数一定看游标尺的 0 刻度线对齐的整毫米数部分，而不能看尺子边缘对齐的整毫米数部分，螺旋测微器可动尺读数看可动尺第几个格与中心线对齐时一定要注意估读.2.会选“会选”是指根据实验原理及可行性选择实验方案、实验器材.选择操作性强的实验方案及合适的实验器材
4、，可以减小实验误差，提高实验的精确度.(1)控制电路的选择：控制电路即滑动变阻器在电路中的连接，常用两种不同的形式，如图 Z5-2 所示，甲为限流式，乙为分压式.图 Z5-2(2)测量电路的选择：对伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表的不同接法，如图 Z5-3 所示，甲为外接法，乙为内接法.图 Z5-3(3)实验器材选择的“四个注意”：安全因素通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流.误差因素选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程.使指针有较在中值刻度附近.便于操作选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的.实验的实际要求.【典题 2】(2018 届辽宁朝阳一模)
5、某兴趣小组同学用下列实验器材设计一个电路来比较准确地测量电阻 Rx(约 30).电流表 A1，量程 00.1 A，内阻很小，可忽略电流表 A2，量程 03 mA，内阻为 r100 定值电阻 R0900 滑动变阻器 R1，最大电阻 10，额定电流 1 A滑动变阻器 R2，最大电阻 500，额定电流 0.2 A电源电动势 E3 V，内阻很小电键 S、导线若干要求实验中电表示数从零调起，可获得多组测量数据，测量结果尽量准确，实验操作方便.(1)由实验要求应选择的滑动变阻器为_.(2)在虚线框内画出测量电阻的电路图.(电路图上标明所用仪器的代号).(3)若I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数
6、，被测电阻Rx的表达式Rx_(用题设条件中已给的符号表示).解析：(1)要求实验中电表示数从零调起，可获得多组测量数据，则滑动变阻器用分压电路，为了方便调节，应该选择阻值较小的 R1.(2)实验中用已知内阻的电流表 A2 与定值电阻 R0 串联来代替电压表；因电流表 A1 内阻很小，故可用电流表内接电路，电路图如图 D72.答案：(1)R1(2)如图 D72 所示.图 D72方法技巧：关于滑动变阻器的选择，一般来说只要是限流法就选用比待测电阻大几倍的滑动变阻器，只要是分压法就选用小的滑动变阻器.【考点突破 1】(2019 年江淮十校联考)要精确测量阻值大约为 15 的电阻 Rx，选用下列实验器
7、材：电源E：电动势6 V，内阻忽略不计；电流表A1：量程025 mA，内阻r1为90；电流表A2：量程010 A，内阻r2约0.6；电压表量程06 V，内阻rV约3 k；滑动变阻器R：阻值范围0 10；定值电阻R1：阻值为10；定值电阻R2：阻值为100；开关S、导线若干.(1)电流表应选用_，在方框中画出实验电路图(标出所选用元件符号).(2)若电压表和电流表示数分别为 U 和 I，未知电阻表达式Rx_(用 U、I 和数字表示).答案：(1)A1 电路图如图 D73 所示.图 D733.会画“会画”一方面指在进行实验数据处理时多数情况要求找出两个物理量的线性关系，由实验数据画出其线性关系图线
8、，图线经过大多数点，不在图线上的点要尽可能对称分布在图线的两侧，根据线性图线斜率、截距的物理意义求解相关物理量；另一方面指会根据所选的器材和电路原理图连接实物图.以下是连电路实物图的要点：(1)从电源的正极出发，先将干路中各器件依次连接到电源负极，再将支路中的元件和电压表并联到电路的某两点之间.(2)连好实物图后，对照电路图检查一遍，注意检查导线的连接点是否都接在接线柱上(导线中不应有交叉)，电表正负极连接是否恰当，滑动变阻器的滑片是否处于恰当位置等.【典题 3】(2019 年山东济南期末)如图 Z5-4 甲为某磁敏电阻在室温下的电阻磁感应强度特性曲线，其中 RB 表示有磁场时磁敏电阻的阻值，
9、R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值.为测量某磁场的磁感应强度 B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值.甲丙乙图 Z5-4(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图乙中的导线补充完整.提供的器材如下：A.磁敏电阻，无磁场时阻值 R0140 B.滑动变阻器 R，最大电阻约 20 C.电流表D.电压表，量程 2.5 mA，内阻 RA100，量程 3 V，内阻约 3 kE.直流电源 E，电动势 3 V，内阻不计F.开关 S，导线若干次数123456U/V0.000.450.911.501.792.71I/mA0.000.300.601.001.201.80(2)正确接线后.测
10、量数据如表，请利用表格数据在图丙中描点作图：(3)根据 U-I 图象尽可能准确的求出磁敏电阻的阻值 RB _，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度 B_T.(结果均保留 2 位有效数字)解析：(1)从数据表里可以看出，要求电压从 0 开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法，由于磁敏电阻的电阻远大于毫安表的内阻，则毫安表采用内接法.按此思路连接实物图如图D74 所示.(2)先描点，再画出一直线如图 D75 所示.(3)根据直线的斜率求出此时磁敏电阻的阻值为 RB答案：(1)如图 D74 所示.图 D75图 D74(2)如图 D75 所示.(3)1.51031.2【考点突破 2】(2018 届山西六校第
11、四次联考)某同学利用下列器材测量电源的电动势和内阻.A.待测电源(电动势约 2 V)B.电流表 (量程为 400 A，内阻 Rg500)C.电阻箱 R(最大阻值为 99.99)D.定值电阻 R0(阻值为 2.0)E.定值电阻 R1(阻值为 4.5)F.开关 S 和导线若干.甲乙图 Z5-5(1)用如图 Z5-5 甲所示电路图进行实验.请在图乙中用笔画线代替导线把各器材连成相应的实物图.解析：(1)按原理图根据电流从电源正极流向负极，连线如图 D76.(2)根据实验原理 EUIr 可得，答案：(1)如图 D76 所示.图 D764.会析“会析”是指对高中物理实验的误差作一些简单的分析.中学物理对
12、实验误差分析的要求不高，从高考来看，一般涉及的问题是定性分析系统误差，对误差的定量分析不作要求.在实验复习中，同学们要知道误差的来源，掌握误差分析的基本方法，对高中物理的实验进行一些简单的误差分析.【典题 4】(2018 届福建漳州二调)某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻(约 1.0).(1)现备有下列器材：A.待测的干电池一节B.电流表 (量程 0150 mA.内阻 Rg3.0)C.电压表(量程 03 V.内阻 R 约 1 k)D.滑动变阻器 R(020.1.0 A)E.电阻箱 R0(099.9)F.开关和导线若干该同学发现上述器材中电流表的量程较小.他想利用现有的电流表和
13、电阻箱改装成一块量程为 00.6 A 的电流表.则电阻箱 R0 的阻值应取_，请在虚线框内画出利用上述器材测量干电池电动势和内阻的实验电路图.(2)图 Z5-6 为该同学根据合理电路所绘出的 U-I 图象(U、I分别为电压表和电流表的示数).根据该图象可得被测电池的电动势 E_V.内阻 r_.图 Z5-6(3)对本实验的理解正确的是_.(填选项字母)A.要减小实验误差.可以增大电源等效内阻B.如果纵坐标从零开始，图线分布空间将更大C.电压表的分流作用导致实验系统误差D.由于电压表读数变化不大.读数不准确导致实验系统误差大(3)要减小实验误差，可以增大电源等效内阻，这样在变化相同电流时电压的变化
14、较大，A 正确；如果纵坐标从零开始，图线分布空间将较小，B 错误；电压表的分流作用导致实验系统误差，C 正确；由于电压表读数变化不大，读数不准确导致实验偶然误差大，D 错误；故选 AC.答案：(1)1.0如图 D77 所示.图 D77(2)1.48(1.461.49 之间)0.84(0.820.87 之间)(3)AC【考点突破 3】(2019 年陕西质检)某兴趣小组的同学用下列实验器材设计一个电路来比较精确地测量电阻 R(约 3 k)的阻值.A.电压表V1，量程为04 V，内阻为r16 kB.电压表V2，量程为010 V，内阻约为6 kC.滑动变阻器R1(0100)，额定电流1 AD.滑动变阻
15、器R2(0500)，额定电流0.2 AE.定值电阻R06 kF.电源电动势E12 V，内阻很小G.开关S、导线若干(1)由实验要求应选择的实验器材有_(填器材前面的字母序号).(2)在虚线框内画出测量电阻的最合理电路图.(电路图上标明所用仪器的代号)(3)用已知量和测量的量表示Rx的表达式Rx_，说明式中各字母所表示的物理量：_.解析：(1)要求实验中电表示数从零调起，故滑动变阻器采取分压接法，为方便调节选取小阻值即可，即 R1；由于没有电流表，可以将小量程且已知内阻的电压表 V1 与定值电阻 R0 并联，并联后的阻值与待测电阻的阻值相差不大，所以将电压表V1 与定值电阻 R0 并联后与待测电
16、阻串联，实验要求应选择的实验器材有：ABCEFG.(2)实验电路图如图 D78.答案：(1)ABCEFG(2)如图 D78 所示.图 D785.会用(1)会用打点计时器7 个力学实验中有 5 个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律和验证动量守恒定律.这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用：由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算.求解瞬时速度利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如图 Z5-7 所示，打 n 点时的瞬时速度图 Z5-7用
17、“逐差法”求加速度图 Z5-8【典题 5】(2018 届广东茂名五大联盟学校联考)某同学为了测量木块与木板之间的摩擦力，采用了如图 Z5-9 甲所示装置，木板倾斜放置，木块置于木板上端，并连接穿过打点计时器的纸带，木块静止从木板上端滑下时打出的纸带如图乙所示.甲乙图 Z5-9(1)已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，利用纸带中测出的数据可得木块下滑的加速度大小 a_m/s2(结果保留 2 位有效数字).(2)为了测出木块与木板间的摩擦力，该同学已经测出了木板的长度 l 及高度 h，他还需要测量的物理量是_(写出物理量的名称及表示的字母)，利用测得的量及加速度 a表示摩擦力的大小 f_
18、.【考点突破 4】(2019 年新课标卷)如图 Z5-10，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验.所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率 50 Hz 的交流电源、纸带等.回答下列问题：甲乙图 Z5-10(1)铁块与木板间的动摩擦因数_(用木板与水平面的夹角、重力加速度 g 和铁块下滑的加速度 a 表示).(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使30.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下.多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图乙所示.图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有 4 个点未画出).重力加速度为 9.80 m/s2.可以计算出铁
19、块与木板间的动摩擦因数为_(结果保留 2 位小数).(2)会用光电门研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律和验证动量守恒定律这五个实验都可以用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：【典题 6】(2019 年山东潍坊模拟)图 Z5-11 甲是验证机械能守恒定律的实验.小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定.将轻绳拉至水平后由静止释放.在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间t，再用游标卡尺测出小圆柱的直径 d，如图乙所示，重力加速度为 g.甲乙图 Z5-11(1)小圆柱的直径 d_ cm.(2)测出悬点到圆柱重
20、心的距离 l，若等式 gl_成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒.(3)若在悬点 O 安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力 F，则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是_(用文字和字母表示)，若等式 F_成突破 2破解探究型、设计型实验题的方法解此类实验一般可分三步进行：(1)找原型：先根据实验目的和给出的条件把教材中的实验原型在头脑中完整地重现出来.(2)做对比：将实验中所给器材与原型中器材进行对比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求；再看一下多给了什么器材，注意多给的器材可能就是解决问题的“金钥匙”.(3)定方案：根据对比结果设计电路.【典题 7】(2019 年吉林长
21、春质检)现要较准确地测量量程为03 V、内阻大约为3 k的电压表V1的内阻RV，实验室提供的器材如下：电流表A1(量程00.6 A，内阻约0.1)；电流表A2(量程01 mA，内阻约100)；电压表V2(量程015 V，内阻约15 k)；定值电阻R1(阻值200)；定值电阻R2(阻值2 k)；滑动变阻器R3(最大阻值100，最大电流1.5 A)；电源E1(电动势6 V，内阻约0.5)；电源E2(电动势3 V，内阻约0.5)；开关S，导线若干.(1)选用上述的一些器材，甲、乙两个同学分别设计了图甲、乙两个电路.甲乙图 Z5-12在图Z5-12甲的电路中，电源选择E1，则定值电阻R应该选择_；在图
22、乙的电路中，电源选择E2，电流表应该选择_.(填写对应器材的符号)(2)根据图甲电路，多次测量得到多组电压表V1和V2的读数U1、U2，用描点法得到U1-U2图象，若图象的斜率为k1，定值电阻的阻值为R，则电压表V1的内阻RV_；根据图乙电路，多次测量得到多组电压表V1和电流表A的读数U1、I，用描点法得到可U1-I图象，若图象的斜率为k2，则电压表V1的内阻RV_.(用题中所给字母表示)(3)从实验测量精度的角度分析，用图_电路较好；原因是_.解析：(1)在图甲的电路中，由于电源电动势为 6 V，定值电阻 R 起到串联分压的作用，应该选择阻值为 2 k的定值电阻R2；当电源电动势选 3 V
23、时，电路的最大电流为 1 mA，所以电流表应选择量程 01 mA 的 A2.(2)在图甲的电路中，电阻 R 两端的电压为 U2-U1 ，通过电方法技巧：在设计性实验或改装类实验中经常用到电表的替代和改装，常用到的替代或改装有：(1)内阻已知的电压表相当于小量程的电流表；(2)内阻已知的电流表则相当于小量程的电压表；(3)灵敏电流计串联大电阻改装成电压表；(4)灵敏电流计并联小电阻改装成电流表；(5)电阻箱与电流表串联相当于电压表；(6)电阻箱与电压表并联相当于电流表；(7)内阻较小的电源串联定值电阻相当于内阻较大的电源.【考点突破 5】(2019 年河南郑州一模)某同学利用以下器材测量一节干电
24、池的电动势和内电阻，实验原理电路图如图Z5-13 甲所示.甲乙图 Z5-13电压表：(量程 3 V，内阻 Rv10 k)；电流表：(量程 3 mA，内阻 Rg100);滑动变阻器：R(阻值范围 010，额定电流 2 A)；定值电阻：R00.5；开关 S 和若干导线.(1)该同学将电流表 与定值电阻 R0 并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是_A(结果保留 1 位有效数字).(2)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表 读数为横坐标，以电压表读数为纵坐标，绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势 E_V，电源的内阻r_.(结果均保留小数点后 2 位)(2)由上可知，改装后电流表的量程是电流表量程的 200倍，图象的纵截距 b 等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为：E1.48 V.答案：(1)0.6(2)1.48(1.461.49 都正确)0.84(0.760.90 之间都正确)
