1、专练16电学实验的设计与探究(限时：45分钟)1(2013新课标23)某同学用量程为1 mA、内阻为120 的表头按图1(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表图中R1和R2为定值电阻，S为开关回答下列问题：图1(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线(2)开关S闭合时，多用电表用于测量_(填“电流”、“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量_(填“电流”、“电压”或“电阻”)(3)表笔A应为_色(填“红”或“黑”)(4)定值电阻的阻值R1_ ，R2_ .(结果取3位有效数字)答案(1)见解析图(2)电流电压(3)黑(4)1.00880解析(1)实物
2、连接如图所示(2)开关S闭合时，R1起分流作用，此时多用电表是用来测电流的开关S断开时，R2起分压作用，此时多用电表是用来测电压的(3)表笔A所插入的插孔为“”插孔，表笔A应为黑色表笔(4)当开关S断开时，多用电表为量程为1 V的电压表，则Ig(RgR2)1 V所以R2880 当开关S闭合时，多用电表为量程为1 A的电流表，则Ig(RgR2)(IIg)R1解得R11.00 .2(2013天津9(3)要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作乙选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 )；电流表(量程为0250 mA，内阻
3、约5 )；电压表(量程为03 V，内阻约3 k)；电键一个、导线若干实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图2所示如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V、内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_W.图2答案AB0.1解析小灯泡的电阻R灯 15 ，为了便于调节，且不超过滑动变阻器的额定电流，滑动变阻器应选A.因为RVR灯，所以电流表应外接；电压需要由零逐渐增大，控制电路应用分压式故实验电路图应选B.在小灯泡的伏
4、安特性曲线中画出电源的UI图象，两图线的交点坐标就是灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，即U灯1 V，I灯0.1 A，P灯U灯I灯0.1 W3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60 mA的电流表、电阻箱、导线若干实验时，将多用电表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值完成下列填空：(1)仪器连线如图3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_(填“红”或“黑”)色；图3(2)若适当调节电阻箱后，图4中多用
5、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_.abc图4(3)计算得到多用电表内电池的电动势为_V(保留3位有效数字)答案(1)黑(2)14.053.04.6(3)1.54解析由多用电表的读数为14 ，可知电阻箱和电流表的电阻之和为14 ，欧姆表中值电阻(即表内电阻)为15 ，由闭合电路欧姆定律，EI(Rr)53.0 mA(1415) 1.54 V.4图5甲是“用伏安法测量金属丝电阻率”的实验电路图图5(1)用螺旋测微器测得金属丝直径d如图乙所示，可读出d_ m.(2)闭合开关，调节P的位置，读出MP的长度为s时电压表和电流表的
6、示数，算出对应的电阻R，利用多组数据绘出如图6所示的Rs图象，可得该图线的斜率k_/m.图6(3)利用图线的斜率k、金属丝的直径d，得到金属丝电阻率的表达式为_(4)图5中的a导线从电流表的“0.6 A”接线柱改接于电流表的“”接线柱上，可以测量电源的电动势和内阻闭合开关，调节P的位置，读出多组电压表和电流表的示数，把实验得到的数据绘成如图7所示的UI图象，得出电源的电动势E_ V；若R02.0 ，则电源的内阻r_.图7答案(1)3.95104(3.921043.98104)(2)10(9.810.2均可)(3)k(4)2.80(2.782.82均可)1.0(0.961.04均可)解析(1)螺
7、旋测微器半刻度线未露出，主尺读数为0，螺旋尺第39.5个格子与主尺刻度线对齐，读数为39.50.01 mm0.395 mm，则此螺旋测微器的读数为0.395 mm3.95104 m.(2)由题图可知，Rs图线的斜率k10 /m.(3)由电阻定律可知R，Rs图线的斜率k，故k.(4)a导线从电流表的“0.6 A”接线柱改接于电流表的“”接线柱上，将R0等效成电源内阻的一部分，由UI图象可知，电源电动势约为2.80 V，图线的斜率的绝对值|k|3.0 R0r，可得r1.0 .5某同学要测量一节干电池的电动势和内阻(1)实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：电压表：V(量程3 V，内阻RV
8、10 k)电流表：G(量程3 mA，内阻RG100 )电流表：A(量程3 A，内阻约为0.5 )滑动变阻器：R1(阻值范围010 ，额定电流2 A)R2(阻值范围01 000 ，额定电流1 A)定值电阻：R30.5 该同学依据器材画出了如图8甲所示的原理图，他没有选用电流表A的原因是_(2)该同学将电流表G与定值电阻R3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.(3)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用滑动变阻器_(填写器材的符号)(4)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求
9、出电源的电动势E_V(结果保留三位有效数字)，电源的内阻r_(结果保留两位有效数字)图8答案(1)量程与被测电流值相比较太大(2)0.603(填0.6或0.60也对)(3)R1(4)1.480.84(0.700.90之间都对)解析(1)测量同一电流，用量程较大的电流表，指针偏转角度较小，读数误差较大，因此，不用电流表A.(2)由于电流表G的内阻、量程已知，且有定值电阻，可将电流表G与定值电阻R3并联改装成电流表使用由欧姆定律及并联电路电压关系有IgRG(IIg)R3，解得I0.603 A.(3)由于电源内阻较小，为便于调节，滑动变阻器应选全电阻较小的R1.(4)由于电压表电阻很大，其分流可以忽
10、略，电流表的读数等于总电流，由UEIr及IIG200IG得UE200IGr，可知UI图象的纵截距1.48 V表示电源电动势，斜率的绝对值的二百分之一(0.84 )表示电源的内阻6某同学将一个内阻Rg1.00103 ，满偏电流Ig200 A的电流表G改装成量程为03 V的电压表(1)应选一个阻值R_(结果保留三位有效数字)的电阻与电流表G_(填“串”或“并”)联(2)该同学在改装完成后，继续对改装后的电压表进行校准，校准实验的电路原理图如图9所示除了导线和开关外，还有下列实验器材供选择：A电压表V1(量程3 V，内阻约3 k)B电压表V2(量程15 V，内阻约15 k)C滑动变阻器R1(阻值范围
11、050 ) 图9D滑动变阻器R2(阻值范围020 k)E电源E1(电动势为1.5 V，内阻为0.2 )F电源E2(电动势为4 V，内阻约为0.04 )实验中电压表应该选择_(填“A”或“B”)；实验中滑动变阻器应该选择_(填“C”或“D”)；实验中电源应该选择_(填“E”或“F”)答案(1)1.40104串(2)ACF解析(1)电流表要改装成电压表需要串联一个大电阻，根据串联电路的特点得串联电阻RRg(1.0103)1.40104 ；(2)因为改装后的电压表量程是3 V，因此用3 V的电压表与其并联可精确测量它两端的电压，故电压表选A，为了调节方便，应选用总阻值小的滑动变阻器，故滑动变阻器选C
12、，要使电压表两端的电压达到3 V，因此用4 V的电源，故电源选F.【解题方法技巧9】电学实验的处理技巧电学实验中测定金属的电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测电源的电动势和内阻、多用电表的使用等在高考中出现的频率较高.电学实验侧重于考查电路设计、实物图连接、数据处理和误差分析.近年来，高考对实验的考查向拓展实验、创新实验的方向发展，但不论实验题目怎么变化，其原理和方法都离不开课本上实验的原理、方法.电学实验的基本原理是闭合电路欧姆定律，电学实验本质上都是测电阻，因此在复习中掌握测电阻的方法非常重要，比如要掌握用伏安法测电阻为主体的方法，还要掌握测定值电阻、热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、磁敏电阻、电流表内阻、电压表内阻和电源内阻等的方法；通过复习提升实验能力，比如要熟练掌握以器材的选择、仪器的量程选择为主体的选择方法，还要掌握电压表、电流表、电源、定值电阻、滑动变阻器、单刀与双刀开关等器材的选择方法与思路；对复习中的设计性能力的培养，要掌握以电路的设计方案的选取为主体的设计思想，还要掌握电流表的内接与外接法、滑动变阻器的分压式与限流式接法、非理想电表的非常规接法等常规的设计思想.
