第18講電學實驗高考總復習優(yōu)化設計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025課程標準考點考情梳理浙江真題測量金屬絲的電阻率2022.1,T182023.1,T16-Ⅲ測量電源的電動勢和內阻2023.6,T16-Ⅱ用多用電表測量電學中的物理量2024.6,T16-Ⅱ觀察電容器充、放電現(xiàn)象2024.1,T16-Ⅱ考點一以測電阻為核心的電學實驗統(tǒng)攬主干知識1.伏安法測電阻及導體電阻率的測量

2.實物圖連線的基本原則對限流式電路,一般是從電源的正極開始,把電源、開關、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可。對分壓式電路,應先將電源、開關和滑動變阻器的全部電阻用導線連接起來,然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個,依據(jù)電路中電流的流向將測量電路部分連接起來即可。3.器材的選擇方法(1)電流表和電壓表的選擇①根據(jù)電路中的最大電流(或最大電壓)進行選擇。②根據(jù)用電器的額定電流(或額定電壓)進行選擇。③根據(jù)電源的參數(shù)進行選擇。(2)滑動變阻器的選擇①當采用分壓式接法時,一般應選用最大阻值較小而額定電流較大的滑動變阻器。②當采用限流式接法時,一般應選用最大阻值比待測電阻稍大或差不多的滑動變阻器。研學選考命題1.(2022浙江1月選考)小明同學根據(jù)圖1的電路連接器材來“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”。實驗時多次改變合金絲甲接入電路的長度l、調節(jié)滑動變阻器的阻值,使電流表的讀數(shù)I達到某一相同值時記錄電壓表的示數(shù)U,從而得到多個

的值,作出-l圖像,如圖2中圖線a所示。圖1圖2(1)在實驗中使用的是

(選填“0~20Ω”或“0~200Ω”)的滑動變阻器。

(2)在某次測量時,量程為0~3V電壓表的指針位置如圖3所示,則讀數(shù)U=

V。

圖3(3)已知合金絲甲的橫截面積為7.0×10-8m2,則合金絲甲的電阻率為

Ω·m(結果保留兩位有效數(shù)字)。

(4)圖2中圖線b是另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后采用同樣的方法獲得的-l圖像,由圖2可知合金絲甲的橫截面積

(選填“大于”“等于”或“小于”)合金絲乙的橫截面積。

0~20Ω1.32(1.31~1.33)

1.1×10-6

小于【解析】

(1)由實驗原理可知

圖像可知待測電阻最大約為8

Ω,為了使電壓表有明顯的讀數(shù)變化,則滑動變阻器的阻值不能太大,故選0~20

Ω比較合適。(2)量程為0~3

V的電壓表,精確度為0.1

V,估讀到0.01

V,則電壓為1.32

V。(4)另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后,電阻率不變,而橫截面積變?yōu)镾'=S+S乙,由圖2中圖線b可得

=26.6×10-8

m2,解得S乙=S'-S=19.6×10-8

m2>S,故合金絲甲的橫截面積小于合金絲乙的橫截面積。2.(2022浙江6月選考)探究滑動變阻器的分壓特性,采用圖甲所示的電路,探究滑片P從A移到B的過程中,負載電阻R兩端的電壓變化。

甲

乙(1)圖乙為實驗器材部分連線圖,還需要

(選填“af”“bf”“fd”“fc”“ce”或“cg”)連線。

af、fd、ce(2)圖丙所示電壓表的示數(shù)為

V。

丙

1.50(3)已知滑動變阻器的最大阻值R0=10Ω,額定電流I=1.0A。選擇負載電阻R=10Ω,以R兩端電壓U為縱軸,為橫軸(x為AP的長度,L為AB的長度),得到U-分壓特性曲線為圖丁中的Ⅰ;當R=100Ω時,分壓特性曲線對應圖丁中的

(選填“Ⅱ”或“Ⅲ”);則滑動變阻器最大阻值的選擇依據(jù)是

。

丁

Ⅱ

R0<R【解析】

(1)依題圖甲可知,還需要af、fd、ce連線。(2)依題意,所示電壓表的示數(shù)為1.50

V。(3)在x相同的條件下,負載電阻的阻值越大,負載電阻與滑動變阻器AP部分并聯(lián)的電阻值越接近AP部分的真實阻值,電壓表的示數(shù)越大,因此當R=100

Ω時,分壓特性曲線對應題圖丁中的Ⅱ。由上述分析可知,對于不同的負載電阻,調節(jié)滑片時負載電阻兩端的電壓變化規(guī)律不同,當負載電阻小于滑動變阻器最大阻值時,負載電阻兩端電壓隨滑片的變化而更迅速變化;當負載電阻大于滑動變阻器最大阻值時,負載電阻兩端電壓隨滑片的變化而更加平穩(wěn)變化,從而獲得更多的實驗數(shù)據(jù)。所以,在保證電路安全的情況下,滑動變阻器最大阻值的選擇依據(jù)是相比負載電阻越小越好,即R0<R。3.(2023浙江1月選考)在“測量金屬絲的電阻率”實驗中:圖1(1)測量一段金屬絲電阻時所用器材和部分電路連線如圖1所示,圖1中的導線a端應與

(選填“-”“0.6”或“3”)接線柱連接,b端應與

(選填“-”“0.6”或“3”)

接線柱連接。開關閉合前,圖1中滑動變阻器滑片應置于

(選填“左”或“右”)端。

(2)合上開關,調節(jié)滑動變阻器,得到多組U和I數(shù)據(jù)。甲同學由每組U、I數(shù)據(jù)計算電阻,然后求電阻平均值;乙同學通過U-I圖像求電阻。則兩種求電阻的方法更合理的是

(選填“甲”或“乙”)。

0.60.6左乙(3)兩同學進一步探究用鎳鉻絲將滿偏電流Ig=300μA的表頭G改裝成電流表。如圖2所示,表頭G兩端并聯(lián)長為L的鎳鉻絲,調節(jié)滑動變阻器使表頭G滿偏,毫安表示數(shù)為I。改變L,重復上述步驟,獲得多組I、L數(shù)據(jù),作出I-圖像如圖3所示。則I-圖像斜率k=

mA·m。若要把該表頭G改裝成量程為0~9mA的電流表,需要把長為

m的鎳鉻絲并聯(lián)在表頭G兩端。(結果均保留兩位有效數(shù)字)

圖2圖32.30.26【解析】

(1)實驗中用兩節(jié)干電池供電,滑動變阻器分壓式連接,電壓從零開始調節(jié),電流表選較小量程

,則題圖1中的導線a端應與

0.6接線柱連接,電壓表測電阻兩端的電壓,則金屬絲的電阻較小,電流表外接誤差較小,故b端應與0.6接線柱連接。為了保護電表,開關閉合前,圖1中滑動變阻器滑片應置于左端。(2)作U-I圖像可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù),提高實驗的準確程度,減少實驗的誤差,則乙同學的方法更合理?？键c二測量電源的電動勢和內阻的電學實驗統(tǒng)攬主干知識研學選考命題(2023浙江6月選考)在“測量干電池的電動勢和內阻”實驗中:(1)部分連線如圖甲所示,導線a端應連接到

(選填“A”“B”“C”或“D”)接線柱上。正確連接后,某次測量中電壓表指針位置如圖乙所示,其示數(shù)為

V。

甲乙B1.20(2)測得的7組數(shù)據(jù)已標在如圖丙所示的U-I坐標系上,用作圖法求干電池的電動勢E=

V和內阻r=

Ω。(計算結果均保留兩位小數(shù))

丙1.501.04【解析】

(1)電壓表測量的電壓應為路端電壓,開關應能控制電路,所以導線a端應連接到B處。干電池電動勢約為1.5

V,電壓表選擇0~3

V量程,分度值為0.1

V,電壓表示數(shù)為1.20

V。(2)作出U-I圖像如圖所示,根據(jù)U=E-Ir可知,U-I圖像縱軸截距為電源電動勢,則E=1.50

V,U-I圖像斜率的絕對值等于電源內阻考點三電學其他實驗統(tǒng)攬主干知識1.多用電表的使用

2.電容器充放電實驗(1)實驗原理如圖甲所示,電容器與電源相連,形成充電電流,隨著極板上電荷量的增加,充電電流減小。如圖乙所示,電容器的正、負電荷中和,形成放電電流,隨著極板上電荷量的減少,放電電流減小。甲

電容器充電

乙電容器放電(2)實驗操作①按電路圖連接器材。②單刀雙擲開關S接1,觀察充電現(xiàn)象。③單刀雙擲開關S接2,觀察放電現(xiàn)象。④關閉電源,整理器材。(3)數(shù)據(jù)處理①觀察電流表示數(shù)變化,總結電容器充、放電電流的變化規(guī)律。②可將電流表換成電流傳感器,由計算機繪制充、放電的i-t圖像,由圖像計算充、放電過程通過電流傳感器的電荷量。③電容器兩極板之間的電壓等于電源電動勢,由電容的定義式

估算出電容器的電容C。(4)注意事項①電流表要選用小量程的靈敏電流表。②要選擇大容量的電容器。③實驗要在干燥的環(huán)境中進行。④在做放電實驗時,在電路中串聯(lián)一個電阻,避免燒壞電流表。3.變壓器實驗(1)實驗電路圖(如圖所示):(2)實驗方法:控制變量法。①n1、U1一定,研究n2和U2的關系。②n2、U1一定,研究n1和U2的關系。(3)實驗過程①保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變,改變副線圈的匝數(shù)n2,研究n2對副線圈電壓U2的影響。a.估計被測電壓的大致范圍,選擇多用電表交流電壓擋適當量程,若不知道被測電壓的大致范圍,則應選擇交流電壓擋的最大量程進行測量。b.組裝可拆變壓器:把兩個線圈穿在鐵芯上,閉合鐵芯,用交流電壓擋測量輸入、輸出電壓。②保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變,研究原線圈的匝數(shù)對副線圈電壓的影響。重復①中步驟。4.傳感器的應用(1)熱敏電阻的理解及應用①按圖連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理。②把多用電表置于電阻擋,并選擇適當?shù)谋堵蕼y出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值,并記下溫度計的示數(shù)。③向燒杯中注入少量的冷水,使熱敏電阻浸沒在冷水中,記下溫度計的示數(shù)和多用電表測出的熱敏電阻的阻值。④將熱水分幾次注入燒杯中,測出不同溫度下熱敏電阻的阻值,并記錄。(2)光敏電阻傳感器的應用

①將光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動變阻器等器材按如圖所示電路連接好,其中多用電表置于電阻擋。②先測出在室內自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。③打開電源,讓小燈泡發(fā)光,調節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況,并記錄。④用手掌(或黑紙)遮光,觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況,并記錄。研學選考命題1.(2024浙江6月選考)在測繪導通狀態(tài)時發(fā)光二極管的伏安特性曲線實驗中,(1)用多用電表電阻擋判斷發(fā)光二極管的正負極,選用×100擋時,變換表筆與二極管兩極的連接方式,發(fā)現(xiàn)電表指針均不偏轉。選用

(選填“×10”或“×1k”)擋重新測試,指針仍不偏轉,更換二極管極性后,發(fā)現(xiàn)指針偏轉,此時與多用電表紅色表筆相連的是二極管

(選填“正極”或“負極”)。

×1k負極(2)圖甲是已完成部分連線的實物圖,為實現(xiàn)電壓可從零開始調節(jié),并完成實驗,P應連接

(選填“a”“b”“c”或“d”)接線柱,Q應連接

(選填“a”“b”“c”或“d”)接線柱。某次選用多用電表量程為50mA擋測量,指針如圖乙所示,則電流I=

mA。

甲

乙ad45.0(3)根據(jù)測得數(shù)據(jù),繪出伏安特性曲線如圖丙所示,說明該二極管是

(選填“線性”或“非線性”)元件,正常發(fā)光時電壓在

V范圍。丙非線性1.9~2.5【解析】

(1)指針未偏轉,可能電阻過大,應換用×1k擋繼續(xù)實驗;根據(jù)“紅進黑出”原則及二極管單向導電性可知紅色表筆相連的是二極管負極。(2)為實現(xiàn)電壓可從零開始調節(jié),滑動變阻器應采用分壓式接法,P應連接a;根據(jù)圖丙可知電壓表選取0~3

V量程,故Q接d;多用電表量程為50

mA,分度值為1

mA,需要估讀到0.1

mA,故電表的讀數(shù)為45.0

mA。(3)根據(jù)圖像可知I隨U非線性變化,故說明該二極管是非線性元件,根據(jù)圖像可知正常發(fā)光時即有電流通過時電壓在1.9~2.5

V范圍。2.(2024浙江1月選考)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中,把電阻箱R(0~9999Ω)、一節(jié)干電池、微安表(量程0~300μA,零刻度在中間位置)、電容器C(2200μF

16V)、單刀雙擲開關組裝成如圖甲所示的實驗電路。(1)把開關S接1,微安表指針迅速向右偏轉后示數(shù)逐漸減小到零,然后把開關S接2,微安表指針偏轉情況是

。

A.迅速向右偏轉后示數(shù)逐漸減小B.向右偏轉示數(shù)逐漸增大C.迅速向左偏轉后示數(shù)逐漸減小D.向左偏轉示數(shù)逐漸增大甲C(2)再把電壓表并聯(lián)在電容器兩端,同時觀察電容器充電時電流和電壓的變化情況。把開關S接1,微安表指針迅速向右偏轉后示數(shù)逐漸減小到160μA時保持不變;電壓表示數(shù)由零逐漸增大,指針偏轉到如圖乙所示位置時保持不變,則電壓表示數(shù)為

V,電壓表的阻值為

kΩ(計算結果保留兩位有效數(shù)字)。

乙0.503.1【解析】

(1)把開關S接1,電容器充電,電流從右向左流過微安表,微安表指針迅速向右偏轉后示數(shù)逐漸減小到零;把開關S接2,電容器放電,電流從左向右流過微安表,則微安表指針迅速向左偏轉后示數(shù)逐漸減小,故選C。(2)由題意可知電壓表應選用0~3

V量程,由圖乙可知此時分度值為0.1

V,需要估讀到0.01

V,則讀數(shù)為0.50

V。當微安表示數(shù)穩(wěn)定時,電容器中不再有電流通過,此時干電池、電阻箱、微安表和電壓表構成回路,根據(jù)歐姆定律得電壓表的阻值為3.(2024浙江1月選考)在探究熱敏電阻的特性及其應用的實驗中,測得熱敏電阻RT在不同溫度時的阻值如下表。溫度/℃4.19.014.320.028