2019届高考物理二轮复习第二部分热点专练热点十电学实验专项训练

热点十电学实验

“电阻的测量”是高中教材中一个重要的学生实验，一直是高考物理实验考查的热点。电阻的测量实验能全面考查电学中电压表、电流表的使用与读数，欧姆表的原理及应用，电路的选择，实验方法的选择，实验数据的处理方法等。虽然该实验题目年年翻新，角度也经常变化，但实验试题中涉及的基本知识和实验技能的要求仍然立足于教材实验，即运用已学过的原理解决新的问题。

考向一测电阻或电阻率

(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图1(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)：电压表V(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)：电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)：单刀开关S1，单刀双掷开关S2。

实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80 ℃。将S2与1端接通。闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2－t数据见下表。

(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到____(填“a”或“b”)端；

(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的数据点，并做出R2－t曲线；

图1

(3)由图(b)可得到R T在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0 ℃时，可得R T＝______Ω；

(4)R T 握于手心，手心温度下R 2的相应读数如图(c)所示，该读数为______Ω则手心温度为______℃。

[答案] (1)b

(2)如图

(3)450

(4)620.0 33.0

考向二 测电源的电动势和内阻

某同学利用如图2甲所示电路来测量一节干电池的电动势和电阻，实验时共记录了5组电压表和电流表的示数(电表均视为理想电表)，并绘得如图乙所示的U －I 图线。

图2

(1)由图线可知该干电池的电动势E ＝________V ，电阻r ＝________Ω。

(2)该同学选用的滑动变阻器标有“10 Ω 2.5 A”字样，实验时将滑片从左端缓缓向右移动，记录第1组数据(I 1＝0.27 A ，U 1＝1.35 V)时滑片大约移动了________。

A ．1/4长度

B ．1/3长度

C ．1/2长度

D ．2/3长度

(3)改变滑动变阻器接入电路的阻值，直到电源输出功率达到最大，请在图乙上画出表示最大输出功率的“面积”图。

[解析] (1)根据干电池的U －I 图线可得该干电池的电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝23

Ω。 (2)记录第1组数据时电流I 1＝0.27 A ，U 1＝1.35 V ，由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路部分电阻为U 1I 1＝5.0 Ω，滑片大约移动了1/2长度，选项C 正确。

(3)当外电阻R ＝r ＝23 Ω时电源的输出功率最大，其电流I ＝E R ＋r

＝1.125 A ，对应路端电压U ＝E －Ir ＝0.75 V ，作出平行于横轴的直线U ＝0.75 V 和平行于纵轴的直线I ＝1.125 A ，这两条直线与坐标轴所围的面积表示电源最大输出功率的“面积”图，如图所示。

[答案] (1)1.5 23

(2)C (3)如解析图中阴影所示 考向三 电学创新实验

太空探测器在探索宇宙过程中，由太阳能电池板给它提供能源。光明中学物理实验室有一块太

阳能电池板，当有光照射它时(作为电源)，其路端电压与总电流的关系图像如图3甲中的曲线①所示；若没有光照射它时，相当于一个只有电阻的电学器件、无电动势。物理实验探究小组用“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验方法，探究该太阳能电池板在没有光照射时的伏安特性曲线，利用电压表(内阻约3 k Ω)、电流表(内阻约100 Ω)测得的多组数据作出的图像如图甲中曲线②所示。

图3

(1)分析曲线②可知，该电池板作为电阻器件时的阻值随通过电流的增大而______(填“增大”或“减小”)，若所设计的是电路如图乙所示，实验时应将图乙中电压表另一端a 接在____点(填“b ”或“c ”)；

(2)图乙电路中a 端接好后还少接了一根导线，请在图乙中画出；

(3)分析曲线①可知，该电池板作为电源时的电动势约为______V ，若把它与阻值为1 k Ω的定值电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射的情况下，该太阳能电池板的效率约为______%(计算结果保留两位有效数字)。

[解析] (1)由图线②可知，无光照时太阳能电池板的阻值远大于电流表内阻，所以采用电流表内接法，即a 端接b 点。

(2)描绘伏安特性曲线要求电压从零开始调节，即滑动变阻器要采用分压式接法，故应该将滑动变阻器右端与电源正极用导线相连，如图1所示。

(3)太阳能电池板的电动势由图线①与纵轴的交点直接读出，即2.75 V ；在题图甲中作1 k Ω电阻的伏

安特性曲线③如图2所示，图线③与图线①的交点即电路的工作点，其坐标为(1.80,1.80)，电池板的效率η＝P 出P 总×100%＝IU IE ×100%＝U E ×100%＝1.802.75

×100%≈65%。 [答案] (1)减小 b (2)如解析图1所示 (3)2.75 65

1．某物理兴趣小组的同学要测定某电阻R x 的阻值，通过讨论，决定采用下列方法来测定。

(1)方法一：用多用电表测量

首先，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图4甲所示，则该电阻的测量值为R x ＝______Ω。

图4

(2)方法二：用伏安法测量

所用的部分器材：电压表V(0～3 V ，内阻约3 k Ω)；电流表A(0～0.6 A ，内阻约2 Ω)，分析下列问题。

①他们设置了如图乙、图丙所示的两种电路图，为减小实验误差应选用______(填“图乙”或“图丙”)作为测量电路；

②请根据它们所选的电路将图5甲所示的实物图连接好；

③他们选择了正确的电路后，通过测量，根据得到的实验数据作出了如图乙所示的U －I 图像，根据图像，可得R x ＝________Ω。

图5

(3)方法三：等效替代法

某同学设计了如图6所示的测量电路，实验步骤如下所示：

A ．按图6连接好实验电路

B ．保持开关S 2断开，将开关S 1闭合，然后调节电阻箱R 和滑动变阻器R ′，待电路稳定后电阻箱读数R 1如图7所示，记下此时电压表的示数

C ．闭合开关S 2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，然后调节电阻箱的电阻，使电压表的读数与步骤B 中的示数相同，此时电阻箱的读数R 2＝26 Ω。

①在步骤A 中电阻箱的读数为R 1＝________Ω；

②由以上实验测得电阻R x 的阻值为R x ＝______Ω。

解析 (1)欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率，读数是R x ＝7 Ω。

(2)①由于待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，所以电流表使用外接法，故选图乙作为测量电路； ②所连实物图如图所示；

③U －I 图像的斜率表示电阻的阻值，由所作的图像可知，图像的斜率为k ＝2.50.4

＝6.25，故被测电阻的限值为R x ＝6.25 Ω。

(3)①在步骤B 中电阻箱的读数为R 1＝20 Ω；

②由于R 1与R x 串联在电路中所起的作用与R 2相同(电压表指针指示同一位置)，则有R 1＋R x ＝R 2，故有R x ＝R 2－R 1。由题意可知R 1＝20 Ω，R 2＝26 Ω，故被测电阻的阻值为R x ＝R 2－R 1＝26 Ω－20 Ω＝6 Ω。

答案 (1)7 (2)①图乙 ②如解析图所示 ③6.25 (3) …… 此处隐藏：5082字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……