高考物理 母题题源系列 专题18 电学实验（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题18 电学实验【母题来源一】 2017年新课标卷【母题原题】某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V（量程3 V，内阻3 k）；电流表（量程0.5 A，内阻0.5 ）；固定电阻R0（阻值1 000 ）；滑动变阻器R（阻值09.0 ）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。（1）实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率_（填“增大”“

2、不变”或“减小”）。（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 ）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W。（结果均保留2位小数）【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17 【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。小灯泡阻值为小电阻外接法，电压从0开始测量分压式接法。然后由伏安特性曲线分析阻值的变化，注意纵轴是电流。第（3）问求小灯泡消耗的实际功率较难，因小灯泡的阻值随电流的变化而变化，通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。【母

3、题来源二】 2017年江苏卷【母题原题】某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图111图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控继电器的电阻约为20 ，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示（1）提供的实验器材有：电源E1（3 V，内阻不计）、电源E2（6 V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0200 ）、滑动变阻器R2（0500 ）、热敏电阻Rt，继电器、电阻箱（0999.9 ）、开关S、导线若干为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制，电源E应选用 （选填“E1”或“E2”），滑动变

4、阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）（2）实验发现电路不工作某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图112图所示的选择开关旋至 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）（3）合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在题111图中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针 （选填“偏转”或“不偏转”），接入a、c时指针 （选填“偏转”或“不偏转”）（4）排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合，下列操作步骤正确顺序是 （填写各步骤前的序号）将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关，将电阻箱从电路中移除合上开关，调节滑动变阻器的阻值断开开关，用电阻箱

5、替换热敏电阻，将阻值调至108.1 【答案】（1）E2 R2 （2）C （3）不偏转 偏转 （4）【解析】（1）由表格数据知，当温度为30 时，热敏电阻阻值为199.5 ，继电器的阻值R0=20 ，【名师点睛】结合表格中数据，利用欧姆定律估算电动势和电阻的数值，选择电源和滑动变阻器明确实验的目的是实现对3080 之间任一温度的控制，其中3080 就是提示的信息，结合表格数据，可知电阻值的取值【命题意图】考查电流表量程的改装关键是电压相等，各支路电流之和等于总量程。若量程扩大N倍，则并联一个阻值为的电阻。描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，涉及电路原理图的绘制、电表的读数和数据的处理，意在考查考生对电

6、路基础知识、电表读数的掌握情况及简单的推理能力。做此类实验，一定要注意实验原理，根据实验要求，选择合适的器材，在读取电表数据时，一定要注意选取的量程和分度值。本题要求考生根据四个表盘来判断电表的类别及彼此的对应关系，考查了考生简单的推理能力。【考试方向】与电阻测量有关的电学实验仍是高考命题的热点，同进伴随对基本仪器的读数能力的考查，命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等；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【得分要点】1、多用电表测电阻使用“五步”法（1）选档：选倍率,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率,如估计值

7、为200就应该选10的倍率;（2）调零：进行欧姆调零;（3）测量：将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量;（4）读数：将指针示数乘以倍率,得测量值;（5）整理：测量结束后,将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。特别注意:用欧姆挡测电阻时,如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大),应该适当增大倍率重新调零后再测量;如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小),应该适当减小倍率重新调零后再测量。2、控制电路的设计技巧（1）滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)；

8、被控制电路的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0时；实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时；若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时（2）若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻RL与滑动变阻器的最大值R0接近或RL略小于R0，则应该采用限流式接法测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法3、电学仪器的选择:（1）电源的选择:一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。（2）电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选择电流表;选择的电表

9、的量程应使电表的指针偏转的幅度较大,一般应使指针能达到半偏以上,以减小读数的偶然误差,提高精确度4、实物图连接注意（1）一般先从电源正极开始，须看电流的方向，将干路元件依次连线；（2）最后并接电压表；（3）连线时要注意电表的正、负接线柱，要使电流从正接线柱流入，负接线柱流出.5、器材选择的一般步骤是：（1）找出唯一性的器材；（2）草画电路图（暂不把电表接入）；（3）估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；（4）考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上，且不超过电表的量程【母题1】某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路，通过控制电键S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“1”和“10”两种

10、倍率。所用器材如下：A.干电池:电动势E= l.5V，内阻r=1.0B.电流表G :满偏电流Ig= 1mA,内阻Rg =150C.定值电阻R1= 1200D.电阻箱R2和R3:最大阻值都为999. 9E.电阻箱R4:最大阻值9999F.电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干(1)该实验小组按图a正确连接好电路。当电键S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2=_，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内=_，欧姆表的倍率是_(选填“1”、“10”)。(2)闭合电键S:第一步:调节电阻箱R2和R3，当R2=_且R3=_时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏;第二步:在红、黑

11、表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图b所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为_.【答案】(1). 149 (2). 1500 (3). 10 (4). 14 (5). 150 (6). 100（2）为了得到“1”倍率，应让满偏时对应的电阻为150；电流为： ；此时表头中电流应为0.001A；则与之并联电阻R3电流应为：0.01-0.001=0.009A，并联电阻为： ； 故R2=15-1=14；图示电流为0.60mA；则总电阻为： 故待测电阻为：R测=2500-1500=1000；故对应的刻度应为100点睛：本题考查多用电表的原理，要注意明确多用电表的基本原理为闭合电路欧姆定律，同

12、时注意串并联电路的规律的正确应用。【母题2】测定电流表内阻的实验中备用的器材如下：A电流表（量程0100 A，内阻约为几百欧）；B标准伏特表（量程05 V）；C电阻箱（阻值范围0999.9 ）；D电阻箱（阻值范围099999.9 ）；E电源（电动势2 V，内阻不为零）；F电源（电动势6 V，内阻不为零）；G滑动变阻器（阻值范围050 ，额定电流1.5 A）；电键和导线若干。（1）采用图所示的电路测定电流表A的内阻，且要求较高的测量精确，那么从以上备用的器材中，电阻箱R1应选用_，电阻箱R2应选用_，电源E应选用_。（填写字母代号）（2）实验时要进行的步骤有：A闭合S1；B闭合S2；C将R1的阻

13、值调至最大；D调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；E调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；F记下R2的阻值。把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上的空白处：_；_；_；_；_；_。（3）如果在步骤F中R2的阻值为600 ，则图1中电流表内阻Rg的测量值为_。（4）如果要将第（3）小题中的电流表A改装成量程为05 V的伏特表，则改装的方法是与电流表_联一个阻值为_的电阻。（5）图所示器材中，一部分是将电流表改装为伏特表所需的，其余是为了把改装成的伏特表跟标准伏特表进行核对所需的（要求对05 V的所有刻度都能在实验中进行核对）。试在图的实物图中画出连线_。【答案】(1

14、). D (2). C (3). F (4). C (5). A (6). D (7). B (8). E (9). F (10). 600 (11). 串 (12). 49400 (13). （1）从上述原理可知，S2打开与闭合，近似认为干路中电流不变，前提是RRg故实验器材选择应满足电源电动势尽可能大，R尽可能大所以R1选用大量程的电阻箱D，R2选用较小的电阻箱C，电源选用电动势较大的F（2）根据半偏法测量原理，则操作步骤为：按图所示的电路图连接好电路；将R1的阻值调到最大；合上S1；调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；合上S2；调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；记下R

15、2的阻值实验步骤的合理顺序是： CADBEF；（3）如果在步骤F中R2的阻值为600 ，则图1中电流表内阻Rg的测量值为Rg=R2=600。（4）如果要将第（3）小题中的电流表A改装成量程为05 V的伏特表，则改装的方法是与电流表串联一个阻值为 。（5）校对电压表时，电压应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，标准电压表与改装后的电压表应并联，电路图如图所示，根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：【母题3】在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材。 (1)甲同学按电路图a进行测量实验，其中R0=1，则请用笔画线代替导线在图(b)中完成电路的连接；由电压表的读数U和

16、电流表的读数，画出U-I图线如图c所示，可得电源的电动势E=_V，内电阻r=_。(结果保留2位有效数字)(2)乙同学将测量电路连接成如图d所示，其他操作正确，由电压表的读数U和电流表的读数I，画出U-I图线如图e所示，可得电源的电动势E=_V，内电阻r=_。(结果保留2位有效数字)【答案】(1). 3.0 (2). 0.38 (3). 2.9 (4). 0.50【解析】（1）根据原理图可得出对应的实物图，如图所示；【母题4】如图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10 000 (比r和滑动变阻器的总电阻大得

17、多)，A2为理想电流表(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线_(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至_(选填“a端”、“中央”或“b端”) (3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为在如图所示的坐标纸上为纵坐标横坐标画出所对应的曲线_(4)利用所得曲线求得电源的电动势E_ V，内阻r_ .(保留两位小数) (5)该电路中电源输出的短路电流 _ A.【答案】(1). (2). b端 (3). (4). 1.5 (5). 0.60 (6). 2.5将各点依次描出，连线如下图所示由图示可知

18、，图象与纵轴的交点，即为电源的电动势，因此电源电动势E=1.49V，电源内阻 ；短路电流 点睛：测定电动势和内阻的实验中要注意数据的处理时主要应用了图象法，在学习中要掌握读数及画图的能力，要结合公式理解图象中点、线、交点及截距的意义【母题5】用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约3 V，内阻约2 ），保护电阻R1（阻值10 ）和R2（阻值5 ），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。实验主要步骤：（i）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；（ii）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；（iii）以U为纵坐标，

19、I为横坐标，作UI图线（U、I都用国际单位）；（iv）求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。回答下列问题：（1）电压表最好选用_；电流表最好选用_。A电压表（03 V，内阻约15 k） B电压表（03 V，内阻约3 k）C电流表（0200 mA,内阻约2 ） D电流表（030 mA,内阻约2 ）（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_。A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端的接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线

20、接在电阻丝右端的接线柱（3）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=_，r=_，代入数值可得E和r的测量值。【答案】（1）A、C （2）C （3）ka；【名师点睛】此实验是课本上的测量电源的电动势和内阻实验的改进实验；与课本实验不同的地方就是加了两个保护电阻；仪器的选择要考虑实验的误差因素，比如此实验产生误差的是电压表的分流作用，故选择电压表时要尽量用内阻较大的电压表.【母题6】某同学要测量一个微安表 (量程为0-500uA)的内阻。可供选择器材有：A:电源(电动势6V，内阻较小)B:电压表(量程0-3V，内阻约几千欧姆)C:电阻箱(0-999.9欧)D:电位器(可变阻

21、阻，与滑动变阻器相当)(0-1.5千欧)E:电位器（0-15千欧） 该同学设计了如图的电路进行实验。连接后，主要操作步骤下：开关K和K1处于断开状态 ;将电位器R和电阻箱R1调至最大值。闭合开关K,调节电位器R，让微安表达到满偏，此时电压表示数为2.00V;闭合开关K1,调节电位器R和电阻箱R1，让微安表达到半偏，此时电阻箱的示数为300.0欧，电压表的示数为2.50V。完成下列填空：(1)电位器R应该选择_。(2)由实验数据可知电压表的内阻为RV=_, 微安表的内阻为RA=_; (3)若电压表在制造过程中，由于分压电阻的误差，使得示数比真实值偏大，则由此造成微安表内阻的测量值_(选填“大于”

22、、“小于”、“等于”)真实值【答案】(1). E (2). 4000 (3). 450.0 (4). 等于【母题7】如图1所示是一个多用电表的简化电路，已知表头G的内阻Rg为100，满偏电流为1mA，定值电阻R1=100/19（）、R2=15（）。(1)当oa与外电路连通，多用电表的量程为_；ob与外电路连通，多用电表的量程为_。(2)如图2所示，当图1中的o、b点分别与图2中的c、d点相接，可以测量电源的电动势和内电阻（已知E2.0V、r2.0，变阻箱R的总电阻99.9）。则：定值电阻R3应选_.A20 B80 C280 D1000(3)如图3所示，当图1中的o点与图3中的e点相接，可以测量

23、另一电源的电动势和内电阻（已知E15V、r45，变阻箱R总电阻999.9）。则图1中的_点与图3中的f 点相接；定值电阻R4在以下四个电阻中应选_.A50 B100 C700 D2500【答案】(1). 20mA (2). 0.4V (3). B (4). a (5). C【母题8】用图所示的电路测定一种特殊电池的电动势和内阻，它的电动势E约为8V，内阻r约为30，已知该电池允许输出的最大电流为40mA。为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有：A电流表A(量程为0.05A、内阻约为0.2)B电压表V(量程为6V、内阻为20k)C

24、定值电阻R1(阻值为100、额定功率为1W)D定值电阻R2(阻值为200、额定功率为1W)E滑动变阻器R3(阻值范围为010、额定电流为2A)F滑动变阻器R4(阻值范围为0750、额定电流为1A)G导线和单刀单掷开关若干(1)为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选_；滑动变阻器应该选_。(填写器材名称)(2)接入符合要求的用电器后，闭合开关S，调滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流表的示数。取得多组数据，作出了如图所示的图线。根据图线得出该电池的电动势E为_V，内阻r为_。(结果保留两位有效数字)【答案】(1). R2 (2). R4 (3). 7.8 (4). 29【母题9】某同学要测量一节干

25、电池的电动势和内电阻。他根据老师提供的以下器材，画出了如图所示的原理图。 电压表V（量程3V内阻Rv约为l0k） 电流表G（量程3mA，内阻Rg=l00） 电流表A（量程3A,内阻约为0.5） 滑动变阻器R1(020，2A) 滑动变阻器R2 (0500，1A) 定值电阻R3=0. 5 开关S和导线若干(1)该同学发现电流表A的量程太大，于是他将电流表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。（保留两位有效数字）(2)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_（填写器材编号）(3)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数

26、为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E=1.50V电源的内阻r=_【答案】(1). 0.60 (2). R1或 (3). 1.0（0.901.1）【解析】（1）改装后电流表量程：；点睛：本题考查测量电源的电动势和内电阻的实验，采用改装的方式将表头改装为量程较大的电流表，再根据原实验的研究方法进行分析研究，注意数据处理的方法。【母题10】用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线A电压表V1（量程6V、内阻很大）B电压表V2（量程 4V、内阻很大）C电流表A（量程 3A、内阻很小）D滑动变阻器R（最大

27、阻值 10、额定电流 4A）E小灯泡（2A、7W）F电池组（电动势 E、内阻 r）G开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小（1）请将设计的实验电路图在图甲中补充完整（2）每一次操作后，同时记录电流表 A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点（I，U1）、（I，U2），标到UI坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E=_V、内阻r=_（结果保留两位有效数字）（3）在UI坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为_，电池组的效率为_（结果保留两位有效数字）【答案】(1).

28、 （1）电路如图所示:；（2）5.5； (2). 1.0； (3). 0; (4). 64%解：（1）伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过灯泡的电流，灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小；调节滑动变阻器时，电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小，则V1测路端电压，V2测灯泡两端电压，电路图如图所示（2）电源的UI图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势E=4.5V，电源内阻r=1.0（3）由图乙所示图象可知，两图象的交点坐标，即灯泡电压UL=2.5V，此时电路电流I=2.0A，电源电动势E=Ir+UL+IR滑，即4.5V=2.0A1+2.5V+2.0AR滑，则R滑=0.0故答案为：（1）电路图如图所示；（2）4.5；1.0；（3）0.0【点评】电源的UI图象与纵轴的交点是电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻，求电源内阻时要注意看清楚纵轴坐标起点数据是多少，否则容易出错