2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题19电学实验含解析.pdf
《2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题19电学实验含解析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题19电学实验含解析.pdf(40页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、专题 19 电学实验专题 19 电学实验 第一部分名师综述第一部分名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现,试题在考查主干知识的同时,注重考查必修中的基本概念和基本规 律。 考纲要求 1、掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法;掌握多用表的使用方 法。 2、掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法,会用伏安法测电阻。 3、能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会 记录、处理实验数据,并得出结论。 命题规律 1、与电阻测量有关的电学实验仍是 2015 年高考命题的热点,同进伴随对基本仪器的读数能力的考查。 2、命题形式
2、可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等。 3、重视对实验操作能力的考查;实验器材的选择,包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择。 第二部分精选试题第二部分精选试题 1太阳能电池帆板可以给卫星、宇宙飞船提供能量。如图甲,太阳能电池在有光照时,可以将光能转化为 电能,在没有光照时,可以视为一个电动势为零的电学器件。 探究一:实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,用图乙电路探究太阳能电池被不透光黑纸包住 时的 I-U 特性曲线。 (1)图乙中虚线处_(填“需要” 、“不需要 )连接导线:滑动变阻器如图丙所示,开关闭合前,滑 片应移至_(填“A” 、“B” )端。 (2)通过实
3、验,在图上作出被黑纸包住的太阳能电池的 I-U 特性曲线如图,将其与一个电动势为 3V(内阻忽 略不计) 的电源和阻值为 5k 的定值电阻串联在一起, 它消耗的电功率约为_W(结果保留两位有效数字) 探究二:在稳定光照环境中,取下太阳能电池外黑纸,并按图丁电路丁测量金属丝的电阻率” 。 (3)该小组用螺旋测微器测量金属丝直径时读数如图戊所示,其直径为_ mm (4)实验中测得电压表示数为 U,电流表示数 I,金属丝直径为 D、长度为l,则金属丝电阻率为_(用上 述测量量表示) 。 (5)考虑电压表与电流表内阻对测量结果的影响, 金属丝电阻的测量值_(填 “大于” 、 “等于” 、 “小于” )
4、 真实值。 【答案】需要 A4.210-4W(3.810-44.610-4都行)0.790小于 D2U 4LI 【解析】 【详解】 (1)为了使电压调节范围尽量大,滑动变阻器应采用分压式接法,则图乙中虚线处需要连接导线;实验前 应使待测元件的分压为零,滑片应移至 A 端。 (2)将其与一个电动势为 3V(内阻忽略不计)的电源和阻值为 5k 的定值电阻串联在一起时,可等效为 将其接在电动势为 3V、内阻为 5k 的电源上,将等效电源的IU图象画在元件的IU图象上,交点处电 压与电流的乘积即为它消耗的电功率(如图) ,即 I=210uA,U=1.9V,则 P=IU=4.010-4W。 (3)螺旋测
5、微器测量金属丝直径为:0.5mm+0.01mm29.0=0.790mm; (4)由电阻定律,以及,可得。R = l s R = U I = D2U 4LI (5)由于电压表的分流作用,使得电阻上电流的测量值偏大,则电阻测量值偏小. 2某研究性实验小组为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素,进行了模拟 实验研究。如图为测定风力的实验装置图。其中 CD 是一段水平放置的长为 L 的光滑均匀电阻丝,电阻丝阻 值较大;一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于 O 点,另一端悬挂小球 P,无风时细金属丝竖直, 恰与电阻丝在 C 点接触, OC=H; 有风时细金属丝将偏离竖直方
6、向, 与电阻丝相交于某一点(如图中虚线所示, 细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触)。 (1)已知电源电动势为 E,内阻不计,理想电压表两接线柱分别与 O 点和 C 点相连,球 P 的质童为m,重力 加速度为g,由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系为F=_。 (2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关,于是他们进行了实验 后获得了如下数据:(下表中风速v的单位为 m/s,电压U的单位为 V,球半径r的单位为 m)根据表中数据 可知,风力大小F与风速大小v和球半径r的关系是_(比例系数用 k 表示)。 【答案】 mgUL EH F = kvr 【解析】 【
7、详解】 (1)以小球为研究对象,对小球受力分析,设金属丝与竖直方向的夹角为,由平衡条件可得,风力F = 。金属丝与电阻丝交点与 C 点间长度为,电阻;由串联分压规律可知电压表mgtanx = HtanRx= Htan L R 示数。联立解得:。U = Rx RE = Htan L EF = mgL EHU (2)由表中数据可得,在球半径一定的情况下,电压表示数与风速成正式,则风力大小与风速成正比,即F 与 成正比。v 由球的体积公式、密度公式和可得,;在风速一定的情况下,球半径增大F = mgL EHU F = mgL EHU = gL EH 4 3r 3U 到原来的两倍,电压表示数减小为原来
8、的 ,可得风速一定的条件下,风力与半径的关系为 与 成正比。 1 4 Fr 综上,风力大小 与风速大小 和球半径 的关系是。FvrF = kvr 3图甲为欧姆表的电路原理图,可将欧姆表内部(图中虚线框内)等效为一电源。设计图乙电路测量欧姆 表某挡位的电动势与内阻,具体操作如下: A.将欧姆表的_旋至某挡位,a、b 两表笔短接,调节调零旋钮进行_; B.将毫安表与滑动变阻器R1按图乙连接; C.调节消动变阻器R1滑片的位置,读出亳安表的示数 I 和对应的欧姆表示数R,将多组数据填入表中。 123456 R/k0.51.01.52.02.53.0 I/mA1.481.201.030.860.740
9、.67 1/I/mA-10.680.830.971.161.351.49 完成下列内容: (1)填写操作 A 中横线上的内容: (2)图甲中 a 为_(选填“红” 、“黑” )表笔; (3)根据表中数据描点(第四组数据)并画出关系图象_; 1 I - R (4) 由图象可得欧姆表该档位的电动势为_V, 内阻为_k。(结果均保留两位有效数字) 【答案】 (1)选择开关;欧姆调零(2)红(3)见解析;(4)3.0V;1.5k 【解析】 【详解】 A、将欧姆表的选择开关旋至某挡位,a、b两表笔短接,调节调零旋钮进行欧姆调零; (2)图甲中a为红表笔; (3)画出关系图象如图; 1 I - R (4)
10、设等效电源的电动势为E,内阻为r,则,即由图像可知 :E = I(R + r) 1 I = 1 ER + r E 1 E = (1.5 - 0.5) 103 3 103 ;,解得E=3.0V;r=1.5k= 1 3 r E = 0.5 103 4某同学要测量额定电压为 3 V 的某圆柱体电阻R的电阻率。 (1)用游标卡尺测量其长度,如图所示,则其长度L=_ mm。 (2)为精确测量R的阻值,该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻。他将红黑表笔分别插入 “+”“-”插孔中,将选择开关置于“1”挡位置,然后将红、黑表笔短接调零,此后测阻值时发现指针偏 转角度如图甲所示。试问: 为减小读数误差
11、,该同学应将选择开关置于“_”挡位置。 再将红、黑表笔短接,此时发现指针并未指到右边的“0 ”处,如图乙所示,那么他该调节_直至指针 指在“0 ”处再继续实验,结果看到指针指在如图丙所示位置。 现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材: A.灵敏电流计 G(量程 200 A,内阻 300 ) B.电流表 A(量程 0.6 A,内阻约 0.3 ) C.电压表 V1(量程 3 V,内阻约 3 k) D.电压表 V2(量程 15 V,内阻约 5 k) E.滑动变阻器R1(最大阻值为 10 ) F.最大阻值为 99.99 的电阻箱R2 以及电源E(电动势 4 V,内阻可忽略)、开关、导线
12、若干 若为了提高测量精确度并且使电阻R两端电压调节范围尽可能大,除电源、开关、导线以外还应选择的最恰 当器材(只需填器材前面的字母)有_。请画出你设计的电路图。 【答案】(1)30.75(2)10欧姆调零旋钮ACEF 电路图如图所示 【解析】 【详解】 (1)游标卡尺的读数为30mm + 15 0.05mm = 30.75mm (2) 欧姆表的零刻度是在表的右侧, 指针偏转角度过小, 说明阻值大, 挡数小, 应该换到更高一档, 即 “10” 档。 调节档位后需要再次将黑红笔短接,调节欧姆调零旋钮。 由图丙可看出电阻阻值大约为,电阻额定电压为 3V,所以选用电压表 V1,电路电流约为150 3
13、150 = 0.02 ,器材 B 电流表量程过大,应该选取灵敏电流计和R2并联改造成电流表使用,同时需要滑动变阻器改变电A 压多次测量,故需要的器材为 ACEF;题目要求电阻 R 两端电压调节范围尽可能大,则滑动变阻器采用分压 接法,被测电阻阻值较大,所以采用电流表内接法,综合以上因素可画出电路图如图所示: 5小明和小亮想利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为 20。长度 约 50cm, a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数如图,则其直径为_mm。 b.小明首先用如下电路测量, 他把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱 8 和 9 上, 连接好电路, 合上开
14、关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小 的变化。由此可以推断 : 电路中_(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了_(选填“短路” 或“断路” ) 。 c.小亮想用另外的方法测量电阻丝的电阻。他又找来一个电阻箱 R(09999) 、一个小金属夹,按照如图 所示连接电路,在电阻丝上夹上一个与接线柱 c 相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻 丝接触点 P 的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度。然后进行了如下操作: A调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关; B将金属夹夹在电阻丝最右端,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,
15、记录电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L; C改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏。重复多次,记 录每一次电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L; D断开开关; E用记录的多组电阻箱的电阻值 R 和对应的接入电路中电阻丝长度 L 的数据,绘出了如图所示的 R-L 关系 图线,图线在 R 轴的截距为 R0,在 L 轴的截距为 L0。 结合测出的电阻丝直径 d,可求出这种电阻丝材料的电阻率 =_(用给定的物理量符号和已知常数 表示) 。 d.若小亮在本实验中的操作、读数及计算均正确无误,那么由于电流表内阻的存在,对电阻率的测量结果 是否会产
16、生影响?答:_。 (选填“偏大、偏小、没有影响” ) 【答案】0.2607-9 断路没有影响 d2R0 4L0 【解析】 【详解】 a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数为:0.01mm26.0=0.260mm。 b.电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化, 电压表示数很大, 电流表示数为零。 由此可以推断 : 电路中 7-9 之间出现了断路。 c.由题意可知,每次电流表都调到满偏位置,可知每次调节电路的总电阻相同,则: R+ =R总(定值) ,即 R =R总- L,则 R总=R0;,解得; L S S S = R0 L0 = R0 L0S = R0 L0 1 4d 2 = R0d2 4L
17、0 d.此实验中,若考虑电流表的内阻 RA,则表达式为 R+ +RA=R总,则 R =(R总-RA)- L,则 R-L 图像的斜率 L S S 不变,即电流表内阻对实验无影响. 6某同学设计了一个简易的多用表,内部电路如图,其中G为灵敏电流计,S为单刀多掷电键(功能键). (1)当S置于 1 或 2 位置时用于测_,且S置于_时其量程较大;将功能键置于 5 位置时用于测_; (2)测电压时,电流从_端流入多用表(选填“红”或“黑”); (3)如图乙和丙是另一位同学设计的两种欧姆表的内部电路,改装后的表盘如图丁,倍率分别为10 和 100则设计合理的是图_(选填“乙”或“丙”)的电路,原因是:_
18、; (4)若电源E1的内阻不计,灵敏电流计表 G 内阻 Rg=10,该多用电表功能选择开关 S 接“1”时测电阻的倍 率为“10” ,其中R1=_ 【答案】电流 1 电阻红丙表头满偏电流一定,只有不同电源才能实现倍率的变换 140 【解析】 【详解】 (1)多用电阻若测电流,应让表头与电阻并联,即当 S 置于 1 或 2 位置时用于测电流,且 S 置于 1 时其量 程较大,将功能键置于 5 位置时用于测电阻; (2)多用电表测电压与电流时,电流从红表笔流入; (3)图乙中电源为 E1,表头满偏电流一定,则欧姆表的内阻为定值,无法实现倍率的变换,所以选择图丙, 原因为表头满偏电流一定,只有不同电
19、源才能实现倍率的变换 (4)根据丁图可知,欧姆表的内阻为 1510=150,则 R1=150-10=140. 7 要测量一节内阻较大的干电池的电动势和内阻, 某同学设计了如图所示的实验电路, 电路中的定值电阻R1 8 . (1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到最右端.闭合开关后,调节滑动变阻器,记录多组电压表的 示数U1、U2,填在下表中,请根据表格数据在图下所示的坐标系中作出U2U1的_图象. U1/V0.100.200.300.400.500.60 U2/V1.050.900.750.700.450.30 根据作出的图象可得到电池的电动势E_ V,电池的内阻r_ . (2)由于电压表
20、V1内阻的存在,测得的干电池电动势_(填“大于”“等于”或“小于”)电动势的真 实值,测得的干电池内阻_(填“大于”“等于”或“小于”)内阻的真实值. 【答案】(1 )如图所示 1.204.0(2)等于大于 【解析】 【详解】 (1)由表中数据采用描点法得出对应的图象如图所示; 由闭合电路欧姆定律可知:,E = U1+ U2+ U1 Rr 解得:,U2= E - R + r R U1 由图可知,电动势 E=1.20V; 图像斜率;k = R + r R = 1.2 0.8 解得:r=4.0 (3)由以上公式可得,由于 V1内阻的影响,干路电流应大于 ,故题目中出现误差; U1 R 当外电路断路
21、时,电阻的影响可以忽略;故对电动势的测量没有影响;故电动势的测量值等于真实值;但 如果考虑电压表内阻,表达式应为: ,因 RR,故内阻的测量值大于真实值;U2= E - R+ r R U1 故答案为:(1)1.20;4.0;(2)V1;等于;大于。 【点睛】 根据闭合电路欧姆定律得出对应的表达式,从而明确电源的电动势和内电阻; 根据实验原理及表达式分析误差来源,并根据电表带来的影响明确误差情况 8在练习使用多用表时,某同学将选择开关拨至“”档时,欧姆表的内部结构可简化成图甲中虚 10 线框内的电路,其中定值电阻与电流表 的内阻之比,电流表 的量程已知,故能正确读出流R0GR0:Rg= 1:4G
22、 过电流表 的电流值欧姆表示已经进行了必要的调零该同学想用一个电阻箱较精确的测出倍率下电路GRx 中电源的电动势 和欧姆表的总内阻,他的操作步骤是:ER内 a将欧姆表与电阻箱连成图甲所示的闭合回路Rx b改变电阻箱阻值,记下电阻箱示数和与之对应的电流表 的示数;RxGI0 c将记录的各组、的数据描点在乙图中,得到图线如图乙所示;RxIG I IG - Rx d根据乙图作得的图线,求出电源的电动势 和欧姆表的总内阻IG- RxER内 图甲中,a表笔的颜色是_,电源的电动势 为_ ,欧姆表总内阻 内为_电流表 的量EVRG 程是_ A 【答案】黑 91800.01 【解析】 【详解】 由图甲所示可
23、以知道,a 与电源正极相连,根据电流“红进黑出”可知,a 表笔是黑色的; 由图甲所示, 在闭合电路中, 电源电动势, 而又因, 则, 则, 故E = I(R内+ Rx)R0:Rg= 1:4I = 5IgE = 5Ig(R内+ Rx) 1 Ig = ,由图乙所示图象可以知道,图象纵轴截距,图像斜率, 5 ERx + 5R内 E b = 5R内 E = 100k = 5 E = 300 - 100 360 = 5 9 计算得出:,内阻,电流表 G 的满偏电流为,则电流表E = 9VR内= 180Ig= E R内 1 5 = 9 180 1 5A = 0.01A 量程为。0.01A 9某型号多用电表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 年高 物理 备考 优生 百日 闯关 系列 专题 19 电学 实验 解析
链接地址:https://www.31doc.com/p-4804653.html