2011年高考物理真题考点点拨精析（新课标）：考点13 电学实验

考点13 电学实验
1.（2011·江苏物理·T11）某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值。
(1)将电阻箱接入a、b之间，闭合开关。适当调节滑动变阻器后保持其阻值不变。改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表的示数U与R的数据如下表：
请根据实验数据作出U-R关系图象。
(2)用待测电阻替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V。利用(1)中测绘的U-R图象可得=_________Ω。
(3)使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象测定某一电阻，则测定结果将_________(选填“偏大”或“偏小”)。现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定？
【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：
【精讲精析】（1）以实验的每一组（R,U）数据先描点，然后用平滑的曲线拟合以上描点，得到U-R图线如下：
（2）对照U-R图线，找到图线上U=2.00V点，读出其对应的R=20，（19-21也算对）
（3）电源电动势可以看作不变，ab间电压与（）分得电压之比等于电阻比，当r增大后，增大，ab间电压不变时，ab间电阻变大，由U-R图像读出的阻值小于其真实值。将10的电阻接入ab间，应该减小滑动变阻器的阻值使电压表的示数为1.50V才能应用实验的U-R图线准确求得待测电阻的阻值。
【答案】（1）见解析 ( 2）20（3）偏小，减小滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为1.50
2.（2011·福建理综·T19(2)）（12分）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：
①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量。（填选项前的字母）
A.直流电压10V B.直流电流5mA
C.欧姆 ×100 D.欧姆 ×1
②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0～20,额定电流1.0A），L为待测小电珠，为电压表（量程6V，内阻20k），为电流表（量程0.6A，内阻1）,E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。
Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端；（填“左”或“右”）
Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）
Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。（填“不变”、“增大”或“减小”）
【思路点拨】解答本题时应知道以下几个方面：欧姆表的使用与电珠电阻的估测；电珠伏安特性曲线的认识及滑动变阻器分压接法的功能特点。
【精讲精析】①由小电珠的规格可知其电阻约为12Ω，故选D
②Ⅰ.由于电压应从零开始，结合分压接法的特点，开关闭合前，滑动变阻器滑动片应置于最左端
Ⅱ.由于电压表和电流表总是调不到零，因此滑动变阻器不是分压接法，各元件无故障则是1到5点导线没有连接好
Ⅲ.由I-U图像的斜率越来越小可知小电珠的电阻随工作电压的增大而增大
【答案】①D ②Ⅰ. 左 Ⅱ.1点到5点（或5点到1点） Ⅲ. 增大
3.（2011·新课标全国卷·T22）为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。完成下列实验步骤中的填空：
（1）将S拨向接点1，接通S1，调节________,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_____的读数I；
（2）然后将S拨向接点2，调节________,使________,记下此时RN的读数；
（3）多次重复上述过程，计算RN读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值。
【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：
一个直流电阻电路中，若其中的一个电阻被另一电阻代替而电路的电流未变化，则这两个电阻相等，解答本题用电阻替代法。
【精讲精析】（1）将S拨向接点1，接通S1，通过调节滑动变阻器R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时A0（或标准电流表）的读数I；（2）然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节变阻箱RN，使A0（或标准电流表）的读数仍为I，记下此时RN的读数，在实验期间，用RN代替了A表，而标准表A0的读数不变，故此RN的读数就是待测表A的内阻；（3）为提高精确度，实验时要多次重复上述过程，计算RN读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值。
答案：（1） （或标准电流表）（2） （或标准电流表）的读数仍为I （3）平均值
4.（2011·安徽高考·T21·Ⅱ）（1）某同学实用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“x1k”挡位，测量时针偏转如图（a）所示。请你简述接下来的测量过程：
① ；
② ；
③ ；
④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。
（2）接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图（b）所示。
其中电压表内阻约为，电流表内阻约为5。图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接。
图（c）是一个多量程多用电表的简化电路
图，测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转
换开关S旋到位置3时，可用来测量 ；当S旋到位置 时，可用来测量电流，其中S旋到位置 时量程较大。
【精讲精析】（1）由指针偏转知所选档位过大，电阻读数大约为2k,所以需要换档，换挡后要重新进行欧姆调零，最后读数。（2）该电阻，和电压表、电流表内阻比较知为一个大电阻，所以电流表要用内接法，电路连接如图。（3）测量电阻需要内接电源，所以开关S旋到位置3时，用来测量电阻；测量电流时，表头要并联分流电阻，故当S旋到位置1、2时，用来测量电流，分流电阻越小量程越大，所以旋到位置1时量程较大。
【答案】
（1）①断开待测电阻，将选择开关旋到:“100”档；②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0” ③再接入待测电阻，将指针示数100，即为待测电阻阻值。
（2）见解析
（3）电阻 1、2 1
5.（2011·北京高考·T21⑴）用如图1所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量：
①旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“+”、“—”插孔的表笔短接，旋动部件_____,使指针对准电阻的_____（填“0刻线”或“∞刻线”。
④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_____的顺序进行操作，再完成读数测量。
A. 将K旋转到电阻挡“”的位置
B. 将K旋转到电阻挡“”的位置
C. 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D. 将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：⑴分清楚机械调零和电阻调零⑵选用合适的挡位。⑶分清“电流的0刻线”、 “电阻的0刻线”、 “电阻的∞刻线”之间的关系.
【精讲精析】多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心转动调零螺丝S，使指针对准电流的“0”刻线.然后转动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度（即电阻的0刻线），接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值.若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位，例如，本题就要从“×100” 挡位更换到“”的位置.
【答案】①S ③T 0刻线 ④ADC
6.（2011·天津理综·T9）某同学测量阻值约为25kΩ的电阻RX ,现备有下列器材：
A. 电流表（量程100μA, 内阻约2kΩ）；
B. 电流表（量程500μA, 内阻约300Ω）；
C. 电流表（量程15V, 内阻约100kΩ）；
D. 电流表（量程50V, 内阻约500kΩ）；
E. 直流电源（20V, 允许最大电流1A）；
F. 滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）；
G. 电键和导线若干。
电流表应选_________.电压表应选_________.(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
①_________________________________________.
②_________________________________________.
【精讲精析】直流电源的电压为20V，为了提高读数准确度应该选择电压表C，因此待测电阻两端电压不得超过15V，则通过的电流不超过，电流表应该选B。为了减小误差电流表应采用内接法，因为。滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，若串联，限流效果不明显，应该分压接法接入电路。
答案： B C ①电流表应采用内接的方法 ②滑动变阻器应采用分压器方式的接法。
7.（2011·浙江理综·T22）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验
中，为了探究三根材料未知，横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路，M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中，电流表读数始终为1.25A。电压表读数U随OP间距离x 的变化如下表：
（1）绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线；
（2）求出金属丝的电阻率p，并进行比较。
【思路点拨】作出U—x图像→确定每一段金属丝的长度→
确定每一段金属丝上的电压→计算每一段金属斯的电阻率
【精讲精析】(1)建立U—x坐标系，进行描点、连线得到图线如下图所示：
（2）根据欧姆定律，又根据电阻定律，所以：
由（1）中图像可知：从600mm到1000mm为金属丝a，
从1000mm到2000mm为金属丝b.，
从2000到2400mm为金属丝c.
通过计算可知，金属丝a和c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率.
答案：（1）见解析
（2）（）
（）
（）
金属丝a与c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率.
8.（2011·广东理综·T34（2））在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V，0.6W），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。
①粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_____倍率的电阻挡（请填写“x1”、“x10”或“x100”）；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图16，结果为_____
②实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图17完成实物图18中的连线。
③开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于____端。为使小电珠亮度增加，P应由中点向_____端滑动。
④下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点_____间多测几组数据（请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”）.
【思路点拨】：解答本题时应按以下思路进行
依据额定电压和功率估算电阻和最大电流
依据多用电表的读书方法读数
根据电阻情况选择控制电路，测量电路及电流表的量程
用画图法确定U-I图线的非线性区域
【精讲精析】①因为小电珠的电阻比较小，故应该选倍率，有图读的电阻为7.5
②因为小电珠的电阻比较小，故伏安法测量时应该用安培表1外接法，测量的电压应该从零开始，故用滑动变阻器要用分压式接法，实物连接如图所示
③开关闭合前滑片P应置于a端，为了使小电珠亮度增加，应使滑片从中间向b端滑动。
④应该从bc之间再多测几组数据，因为小电珠的电阻，在电压很小时，电阻变化是线性的，电压较大时电阻变化也趋于线性，只有在中间阶段是非曲线的，如图所示
所以应该从bc之间再多测几组数据
9.（2011·海南物理·T13）图1是改装并校准电流表的电路图，已知表头的量程为Ig=600内阻为Rg,是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA。完成下列填空。
（1）图1中分流电阻Rp的阻值应为_______。（用）
（2）在电表改装完成后的某次校准测量中，表的示数如图2所示，由此读出流过电流表的电流为_______mA。此时流过分流电阻RP的电流为_______mA（保留一位小数）
【思路点拨】
【精讲精析】（1），，解得。
（2）由图2可知，电流表的读数是49.5 mA，设通过分流电阻的电流为，则有：
，即，代入数据解得mA
答案：（1）（2）49.5
由电压与电阻关系讨论×××××
有U值
找R值
先描点
后连线