第一部分專題十第2課時(shí)

第2課時(shí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)第一部分

專題十實(shí)驗(yàn)及拓展創(chuàng)新高考命題軌跡高考命題點(diǎn)命題軌跡情境圖電表改裝多用電表原理和使用20151卷23

20173卷2315(1)23題17(3)23題電表改裝多用電表原理和使用20182卷22

20191卷23,3卷2318(2)22題19(1)23題19(3)23題“電阻測(cè)量類”實(shí)驗(yàn)20152卷23

20162卷2315(2)23題16(2)23題“電阻測(cè)量類”實(shí)驗(yàn)20171卷23,2卷23

17(1)23題17(2)23題“電阻測(cè)量類”實(shí)驗(yàn)20181卷23,3卷23

18(1)23題18(3)23題測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)20161卷23,3卷2216(1)23題16(3)22題拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)20192卷2319(2)23題高考題型1電表改裝多用電表原理和使用內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN高考題型2“電阻測(cè)量類”實(shí)驗(yàn)高考題型3測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻高考題型4拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)電表改裝多用電表原理和使用題型：實(shí)驗(yàn)題：5年4考高考題型1例1

(2019·全國卷Ⅰ·23)某同學(xué)要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表.該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進(jìn)行改裝.然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖1(a)所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)(虛線框內(nèi)是改裝后的電表).(1)根據(jù)圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實(shí)物連線.圖1答案連線如圖所示

解析

量程為250μA的微安表改裝成量程為20mA的電流表，量程擴(kuò)大了80倍，需要將定值電阻與微安表并聯(lián)，然后根據(jù)題圖(a)的原理圖連線.(2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時(shí)，微安表的指針位置如圖2所示，由此可以推測(cè)出改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是________.(填正確答案標(biāo)號(hào))A18mA B.21mAC.25mA D.28mA解析

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表示數(shù)為16.0mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的微安表讀數(shù)為160μA，說明量程擴(kuò)大了100倍，因此所改裝的電表量程是25mA，選項(xiàng)C正確.圖2C(3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是________.(填正確答案標(biāo)號(hào))A.微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻大于1200ΩB.微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻小于1200ΩC.R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小D.R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏大AC出現(xiàn)該情況可能是微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際電阻大于1200Ω，或者并聯(lián)的電阻R計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小，選項(xiàng)A、C正確.(4)要達(dá)到預(yù)期目的，無論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測(cè)量，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可，其中k＝______.解析

設(shè)微安表的滿偏電壓為U，則對(duì)并聯(lián)的電阻R有U＝(25－0.25)×10－3RU＝(20－0.25)×10－3kR拓展訓(xùn)練1

(2019·云南昆明市4月質(zhì)檢)某同學(xué)想將一量程為1mA的靈敏電流計(jì)G改裝為多用電表，他的部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖3(1)他用如圖3甲所示的電路測(cè)量靈敏電流計(jì)G的內(nèi)阻①請(qǐng)?jiān)谝覉D中將實(shí)物連線補(bǔ)充完整；答案見解析圖解析由原理圖連線如圖：②閉合開關(guān)S1后，將單刀雙擲開關(guān)S2置于位置1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1的阻值，使電流表G0有適當(dāng)示數(shù)I0；然后保持R1的阻值不變，將開關(guān)S2置于位置2，調(diào)節(jié)電阻箱R2，使電流表G0示數(shù)仍為I0.若此時(shí)電阻箱阻值R2＝200Ω，則靈敏電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg＝________Ω.200解析由閉合電路歐姆定律可知，兩情況下的電流相同，所以靈敏電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg＝200Ω；(2)他將該靈敏電流計(jì)G按圖丙所示電路改裝成量程為3mA、30mA及倍率為“×1”、“×10”的多用電表.若選擇電流30mA量程時(shí)，應(yīng)將選擇開關(guān)S置于________(選填“a”“b”“c”或“d”)，根據(jù)題給條件可得電阻R1＝______Ω，R2＝________Ω.b1090解析由表頭改裝成大量程的電流表原理可知，當(dāng)開關(guān)接b時(shí)，表頭與R2串聯(lián)再與R1并聯(lián)，此種情形比開關(guān)接c時(shí)電路總電流更大，故開關(guān)應(yīng)接b；由電流表的兩種量程可知：接b時(shí)有：29×10－3R1＝10－3×(200＋R2)聯(lián)立解得：R1＝10Ω，R2＝90Ω；(3)已知圖丙電路中兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)均為3V(內(nèi)阻可忽略)，將選擇開關(guān)置于a測(cè)量某電阻的阻值，若通過靈敏電流計(jì)G的電流為0.40mA，則所測(cè)電阻阻值為_____Ω.150解析開關(guān)接a時(shí)，多用電表Imax＝30mA，所以所測(cè)電阻阻值為R測(cè)＝R總－R內(nèi)＝150Ω.拓展訓(xùn)練2

(2019·全國卷Ⅲ·23)某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤的50μA刻度.可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導(dǎo)線若干.圖4(1)歐姆表設(shè)計(jì)將圖4中的實(shí)物連線組成歐姆表.歐姆表改裝好后，滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為________Ω；滑動(dòng)變阻器選______(填“R1”或“R2”).900答案如圖所示R1解析由題知當(dāng)兩表筆間接入15kΩ的電阻時(shí)，電流表示數(shù)為50μA，代入數(shù)據(jù)解得R＝900Ω，所以滑動(dòng)變阻器選擇R1.(2)刻度歐姆表表盤通過計(jì)算，對(duì)整個(gè)表盤進(jìn)行電阻刻度，如圖5所示.表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為________、________.圖5455解析歐姆表的內(nèi)阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15kΩ，(3)校準(zhǔn)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向________kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量.若校準(zhǔn)某刻度時(shí)，電阻箱旋鈕位置如圖6所示，則電阻箱接入的阻值為________Ω.圖6解析紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向0kΩ處.題圖中電阻箱讀數(shù)為35000.0Ω.035000.0“電阻測(cè)量類”實(shí)驗(yàn)題型：實(shí)驗(yàn)題：5年4考高考題型2例2

(2019·四川南充市第二次適應(yīng)性考試)LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活.某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500Ω，電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同.實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A.電流表A1(量程為0至50mA，內(nèi)阻RA1約為3Ω)B.電流表A2(量程為0至3mA，內(nèi)阻RA2＝15Ω)C.定值電阻R1＝697ΩD.定值電阻R2＝1985ΩE.滑動(dòng)變阻器R(0至20Ω)一只F.電壓表V(量程為0至12V，內(nèi)阻RV＝1kΩ)G.蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻很小)H.開關(guān)S一只(1)如圖7所示，請(qǐng)選擇合適的器材，電表1為________，電表2為________，定值電阻為________.(填寫器材前的字母編號(hào))圖7答案

見解析解析要精確測(cè)定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻，需測(cè)量LED燈兩端的電壓和通過LED燈的電流，由于電壓表的量程較大，測(cè)量誤差較大，不能用已知的電壓表測(cè)量LED燈兩端的電壓，可以將電流表A2與定值電阻串聯(lián)改裝為電壓表測(cè)量電壓；由以上分析可知，電表1為F，電表2為B，定值電阻為D.(2)將采用的電路圖補(bǔ)充完整.答案

見解析解析因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于LED燈的電阻，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法.電路圖如圖所示，(3)寫出測(cè)量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx＝________(用測(cè)量量字母和已知字母表示)，當(dāng)表達(dá)式中的________(填字母)達(dá)到________，記下另一電表的讀數(shù)代入表達(dá)式，其結(jié)果為L(zhǎng)ED燈正常工作時(shí)電阻.答案

見解析解析設(shè)LED燈正常工作時(shí)電表1的讀數(shù)為UV，電表2的讀數(shù)為I2，根據(jù)閉合電路歐姆定律知，LED燈兩端的電壓U＝I2(R2＋RA2)，改裝后的電壓表內(nèi)阻為RV＝1985Ω＋15Ω＝2000Ω，則當(dāng)I2＝1.5mA時(shí)，LED燈兩端的電壓為3V，達(dá)到額定電壓，測(cè)出來的電阻為正常工作時(shí)的電阻.拓展訓(xùn)練3

(2019·江西南昌市第二次模擬)某同學(xué)想測(cè)出學(xué)校附近一工廠排出廢水的電阻率，以判斷廢水是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(一般工業(yè)廢水電阻率的達(dá)標(biāo)值為ρ≥200Ω·m).圖8為該同學(xué)所用盛水容器，其左、右兩側(cè)面為帶有接線柱的金屬薄板(電阻極小)，其余四面由絕緣材料制成，容器內(nèi)部長(zhǎng)a＝40cm，寬b＝20cm，高c＝10cm.他將水樣注滿容器后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量.圖8(1)他用實(shí)驗(yàn)室中的下列器材來精確測(cè)量所取水樣的電阻：A.電流表(量程5mA，電阻RA＝800Ω)B.電壓表(量程15V，電阻RV約為10.0kΩ)C.滑動(dòng)變阻器(0～20Ω，額定電流1A)D.電源(12V，內(nèi)阻約10Ω)E.開關(guān)一只、導(dǎo)線若干請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線幫他在圖9中完成電路連接；圖9答案所以電流表應(yīng)用內(nèi)接法，由于滑動(dòng)變阻器的總阻值為20Ω，為了方便調(diào)節(jié)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，電路圖如圖：(2)正確連接電路后，這位同學(xué)閉合開關(guān)，測(cè)得一組U、I數(shù)據(jù)；再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，重復(fù)上述測(cè)量得出一系列數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)你在圖10的坐標(biāo)系中作出U－I關(guān)系圖線；U/V2.04.06.88.210.011.2I/mA0.801.602.733.384.004.45答案圖10解析根據(jù)U、I所測(cè)的數(shù)據(jù)作出U－I圖線如圖：(3)由U－I圖線求出待測(cè)水樣的電阻為__________________Ω，算出所測(cè)水樣的電阻率，可以判斷這一水樣________(選填“達(dá)標(biāo)”或“不達(dá)標(biāo)”).1717(1650～1750)不達(dá)標(biāo)解析根據(jù)U－I圖線，測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻題型：實(shí)驗(yàn)題：5年0考高考題型3例3

(2018·江蘇單科·10)一同學(xué)測(cè)量某干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.(1)如圖11所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路.請(qǐng)指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處______________；________________.圖11開關(guān)未斷開電阻箱阻值為零解析在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，連接電路時(shí)應(yīng)將開關(guān)斷開，電阻箱的阻值調(diào)為最大，確保實(shí)驗(yàn)儀器、儀表的安全.(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計(jì)算的

數(shù)據(jù)見下表：R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A－16.75.95.34.53.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖12的方格紙上作出R－

關(guān)系圖象.圖12由圖象可計(jì)算出該干電池的電動(dòng)勢(shì)為________V；內(nèi)阻為________Ω.答案見解析圖1.38(1.30～1.44都算對(duì))

1.2(1.0～1.4都算對(duì))

解析根據(jù)閉合電路歐姆定律，得E＝I(R＋r)描點(diǎn)連線后圖象如圖所示.根據(jù)圖象可知r＝1.2Ω.圖象的斜率為電動(dòng)勢(shì)E，(3)為了得到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，在測(cè)出上述數(shù)據(jù)后，該同學(xué)將一只量程為100mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端.調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33A時(shí)，電壓表的指針位置如圖13所示，則該干電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為________V；內(nèi)阻應(yīng)為________Ω.圖13答案1.38[結(jié)果與(2)問第一個(gè)空格一致]

1.0[結(jié)果比(2)問第二個(gè)空格小0.2]解析根據(jù)歐姆定律，得電流表的內(nèi)阻該干電池的內(nèi)阻應(yīng)為r′＝r－rA＝1.0Ω拓展訓(xùn)練4

(2019·安徽宣城市第二次模擬)在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供了合適的實(shí)驗(yàn)器材.(1)甲同學(xué)按電路圖14a進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，其中R2為保護(hù)電阻，則：①請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖b中完成電路的連接；圖14答案解析根據(jù)原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖，如圖所示；②根據(jù)電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I，畫出U－I圖線如圖c所示，可得電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字).2.80.60解析根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：U＝E－Ir，(2)乙同學(xué)誤將測(cè)量電路連接成如圖d所示，其他操作正確，根據(jù)電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I，畫出U－I圖線如圖e所示，可得電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字).3.00.50解析由乙同學(xué)的電路接法可知R1左右兩部分并聯(lián)后與R2串聯(lián)，則可知在滑片移動(dòng)過程中，滑動(dòng)變阻器接入電路電阻先增大后減小，則路端電壓先增大后減小，所以出現(xiàn)題圖e所示的圖象，則由圖象可知當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電流為0.50A，此時(shí)兩部分電阻相等，則總電流為I1＝1A；而當(dāng)電壓為2.4V時(shí)，電流分別對(duì)應(yīng)0.33A和0.87A，則說明當(dāng)電壓為2.4V時(shí)，干路電流為I2＝0.33A＋0.87A＝1.2A；則根據(jù)閉合電路歐姆定律可得2.5V＝E－r·1A,2.4V＝E－r·1.2A，解得電源的電動(dòng)勢(shì)E＝3.0V，內(nèi)電阻r＝0.50Ω.拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題型：實(shí)驗(yàn)題：5年5考高考題型4例4

(2019·全國卷Ⅱ·23)某小組利用圖15(a)所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關(guān)系，圖中

和

為理想電壓表；R為滑動(dòng)變阻器，R0為定值電阻(阻值100Ω)；S為開關(guān)，E為電源.實(shí)驗(yàn)中二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(jì)(圖中未畫出)測(cè)出.圖(b)是該小組在恒定電流為50.0μA時(shí)得到的某硅二極管U－t關(guān)系圖線.回答下列問題：圖15(1)實(shí)驗(yàn)中，為保證流過二極管的電流為50.0μA，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電壓表

的示數(shù)為U1＝________mV；根據(jù)圖(b)可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度t升高時(shí)，硅二極管正向電阻________(填“變大”或“變小”)，電壓表

示數(shù)________(填“增大”或“減小”)，此時(shí)應(yīng)將R的滑片向________(填“A”或“B”)端移動(dòng)，以使

示數(shù)仍為U1.5.00變小增大B解析實(shí)驗(yàn)中硅二極管與定值電阻R0串聯(lián)，由歐姆定律可知，定值電阻兩端電壓U1＝IR0＝50.0μA×100Ω＝5.00mV；由題圖(b)可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)溫度升高時(shí)，硅二極管正向電壓減小，又題圖(b)對(duì)應(yīng)的電流恒為50.0μA，可知硅二極管的正向電阻變小，定值電阻R0兩端電壓增大，即電壓表

示數(shù)增大，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值以減小電路中的電流，從而使電壓表

示數(shù)保持不變，故應(yīng)將R的滑片向B端移動(dòng).(2)由圖(b)可以看出U與t成線性關(guān)系.硅二極管可以作為測(cè)溫傳感器，該硅二極管的測(cè)溫靈敏度為||＝________×10－3V/℃(保留2位有效數(shù)字).2.8拓展訓(xùn)練5

(2019·福建廈門市第一次質(zhì)量檢查)舉世矚目的嫦娥四號(hào)，其能源供給方式實(shí)現(xiàn)了新的科技突破：它采用同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術(shù)結(jié)合的方式供能，也就是用航天器兩面太陽翼收集的太陽能和月球車上的同位素?zé)嵩磧煞N能源供給探測(cè)器.圖16甲中探測(cè)器兩側(cè)張開的是光伏發(fā)電板，光伏發(fā)電板在外太空將光能轉(zhuǎn)化為電能.圖16某同學(xué)利用圖乙所示電路探究某光伏電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系，圖中定值電阻R0＝5Ω，設(shè)相同光照強(qiáng)度下光伏電池的電動(dòng)勢(shì)不變，電壓表、電流表均可視為理想電表.(1)實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射該電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，通過測(cè)量得到該電池的U－I曲線a(如圖丁).由此可知，該電源內(nèi)阻是否為常數(shù)________(填“是”或“否”)，某時(shí)刻電壓表示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為________V，由圖象可知，此時(shí)電源內(nèi)阻為_____________________Ω.否1.505.6(5.5～5.7均算正確)解析由U－I圖象可知，因圖象的斜率等于電源的內(nèi)阻，可知電源內(nèi)阻不是常數(shù)；電壓表的量程為3.00V，則讀數(shù)為1.50V；由題圖丁中讀出，此時(shí)電路中的電流為250mA，7.2×10－2(7.0×10－2～7.4×10－2均算正確)則在實(shí)驗(yàn)二中滑動(dòng)變阻器仍為該值時(shí)，此時(shí)外電路電阻為R外＝R＋R0＝25Ω，將此電阻的U－I圖線畫在此電源的U－I圖象中，如圖：直線與b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中R＝20Ω時(shí)電路的工作點(diǎn)，此時(shí)