考点21 电学实验(二)
两年高考真题演练
1．[2015·天津理综9(3)]用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：
A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω
B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω
C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ
D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ
E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A
F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A
①为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)。
②下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。
③实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以________为横坐标。
2．(2015·海南单科，12)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2，电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表(量程6 V)、秒表、导线若干。
(1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线。
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(2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图(c)所示，电压表的读数为________V(保留2位小数)。
(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示。在给出的坐标纸上绘出U－t图线。已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是________s。
时间t/s
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
电压U/V
2.14
3.45
4.23
4.51
5.00
5.18
(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．[2015·广东理综，34(2)]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。
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图1
①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆档测量，示数如图1(a)所示，读数为________Ω。据此应选择图1中的 ________(填“b”或“c”)电路进行实验。
②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。
图2
③图2(a)是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。
④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2(b)所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图2(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。
4．(2015·浙江理综，22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。
图1
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图2
(1)根据图1画出实验电路图；
(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：①________、②________、③________、④________。两组数据得到的电阻分别为________和________。
5．(2014·新课标全国卷Ⅰ，23)利用如图(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实际器材有：
待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻R1(阻值为3.0 Ω)，电流表A(量程为200 mA，内阻为RA＝6.0 Ω)，开关S。
实验步骤如下：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；
②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；
③以为纵坐标，R为横坐标，作－R图线(用直线拟合)；
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题：
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为____________________________。
(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0 Ω时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表。答：①__________，②__________。
R/Ω
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
I/A
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
I－1/A－1
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0
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(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝________A－1·Ω－1，截距b＝________A－1。
(4)根据图线求得电源电动势E＝_______V，内阻r＝______Ω。
考点21 电学实验(二)
一年模拟试题精练
1．(2015·北京东城区一模)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：
在使用多用电表测量时，指针的位置如图所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为________ Ω；若选择开关拨至“50 mA”挡，则测量结果为________mA。
2．(2015·石家庄质检)在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路原理图。已知选用的电流表内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数值没有标出。
(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________；选择开关接3时其读数为________。
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(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；
②将多用电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为________Ω。
③计算得到多用电表内电池的电动势为________V。(保留2位有效数字)
(3)调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为________Ω。(保留2位有效数字)
3．(2015·南昌调研)为了测定一电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材：
A．电流表G(满偏电流10 mA，内阻10 Ω)
B．电流表A(0～0.6 A～3 A，内阻未知)
C．滑动变阻器R(0～100 Ω，1 A)
D．定值电阻R0(阻值990 Ω)
E．开关与导线若干
(1)某同学根据现有的实验器材，设计了图甲所示的电路，请按照电路图在图乙上完成实物连线。
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(2)图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用实验测出的数据绘出的I1－I2图线，I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数，由图线可以得到被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
4．(2015·陕西八校联考)现有一电池，内阻较大，为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电流表的内电阻很小，对电路的影响可以不计；Rt为热敏电阻，实验中其阻值随温度变化的图象如图乙所示。
该同学接好电路后，闭合开关S，测出不同温度t及所对应的电流表读数I，取得多组数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电源的电动势E和内阻r。
a．请写出该同学所作线性图象对应的函数表达式________________________________。
b．请在图丙的虚线框内坐标图中作出定性图象(要求标明两个坐标轴所表示的物理量，用符号表示)。
c．若该图象斜率的绝对值为k，纵截距为b，则E＝________，r＝________。
参考答案
考点21 电学实验(二)
两年高考真题演练
1．解析 (1)因三节干电池的电动势约为4.5 V，故电压表应选D；因干电池放电电流不宜超过0.5 A，故电流表应选A；由电压表和电流表的测量范围可知滑动变阻器选用F即可。
②本实验的实验电路应如图。
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为了连接成如图的实验电路，还需要用导线将a与d，c与g，f与h相连。
③实验时，电流表不再使用，电阻箱代替滑动变阻器，实验电路图如图所示
根据闭合电路欧姆定律得U＋r＝E，整理可得三种情况：(1)＝·＋，以为纵坐标，为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线；
(2)U＝E－r·，以U为纵坐标，为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线。
(3)＝·R＋，以为纵坐标，R为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线。
答案 ①A D F ②ad cg fh ③ 或U
或 R
2．解析 (1)实物连线如图甲所示
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(2)电压表的量程为6 V，分度值为0.1 V，所以读数为3.60 V
(3)从数据中可得出，电压表示数变化得越来越慢，而从40 s到50 s之间数据变化又突然快了，所以该数据对应表中的时间为40 s
(4)电路中C、R2和S1构成的回路，先闭合开关S2，再断开开关S2，使电容器上所带电荷量释放干净，不影响实验
答案 (1)见解析图 (2)3.60 V (3)40 s (4)使实验前电容器两极板上的电荷中和
3．解析 ①欧姆表的读数R＝示数×倍率，得R＝10 Ω；根据实验电路产生误差的原因知应选用电流表外接，故选择“b”电路进行实验。
②滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，R左增大，待测电阻两端的电压增大，所以电流表的示数增大。
③根据伏安特性曲线知，X为线性元件，Y为非线性元件，且RX＝10 Ω。
④由闭合电路欧姆定律：
S1、S2均闭合，有U1＝RX
S1闭合，S2断开，有U2＝RX
解以上两式得r＝0.50 Ω，E＝3.2 V
答案 ①10 b ②增大 ③Y ④3.2 0.50
4．解析 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压范围大，变阻器用分压接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电路图如图所示。
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(2)电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10 A，②表示数为0.24 A；电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，应估读到0.01 V，所以③表示数为2.00 V，④表示数为0.27 V，根据欧姆定律R1＝＝＝8.3 Ω，R2＝＝ Ω＝2.7 Ω。
答案 (1)见解析 (2)①0.10 A(0.10±0.02均可)
②0.24 A(0.24±0.02均可) ③2.00 V(2.00±0.02均可) ④0.27 V(0.27±0.02均可)；8.3 Ω(8.3±0.2均可) 2.7 Ω(2.7±0.2均可)
5．解析 (1)根据闭合电路欧姆定律有
E＝(I＋)(＋R0＋r＋R)，整理得＝R＋[RA＋(r＋R0)]或写成＝R＋(5.0＋r)。
(2)电流表示数为110 mA，即I＝0.110 A，其倒数为＝9.09 A－1。
(3)作图如图所示。在图线上取两点可得图线斜率
k＝ A－1·Ω－1＝1.0 A－1·Ω－1，截距b＝6.0 A－1。
(4)结合与R的关系式，有k＝，b＝(5.0＋r)，解得E＝3.0 V，r＝1.0 Ω。
答案 (1)＝R＋[RA＋(r＋R0)]或写成
＝R＋(5.0＋r)
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(2)①0.110 ②9.09
(3)见解析图 1.0(或在0.96～1.04之间) 6.0(或在5.9～6.1之间)
(4)3.0(或在2.7～3.3之间) 1.0(或在0.6～1.4之间)
一年模拟试题精练
1．解析 欧姆挡不估读，电流挡估读一位，故读数分别为18 Ω和22.8 mA。
答案 18 22.8
2．解析 (1)选择开关接1时，多用电表是量程为10 mA的电流表，读数为6.9 mA。选择开关接3时，多用电表是量程为250 V的电压表，电压表读数为175 V。
(2)②电阻箱作为被测量电阻，欧姆表指针所指的就是被测量的电阻值，电阻箱示数为150 Ω，所以C处刻度应为150 Ω。
③设欧姆表内阻为R(R＝电流表内阻＋电源内阻＋调零电阻)
两表笔短接时，电流表满偏电流Ig＝
两表笔间接入150 Ω电阻箱时，电流表指针指到C处，则半偏电流＝
从而得到欧姆表内阻为R＝150 Ω，所以电动势E＝IgR＝1.5 V。
(3)图乙所示的电流值I＝6.9 mA，I＝
可解得Rx＝67 Ω。
答案 (1)6.9 mA 175 V(173～177 V间均可)
(2)②150 ③1.5 (3)67
3．解析 (1)连接实物图时，注意电流由电源正极出发，由两电流表正接线柱流入，负接线柱流出。(2)电流表G与定值电阻串联，可等效为电压表使用，由欧姆定律可知，电流表G示数大小等于电源两端电压大小，故I1I2图象，实质为UI图象，其纵截距为电源电动势，E＝9.0 V，斜率绝对值为电源内电阻，即r＝10.0 Ω。
答案 (1)实物连线如图
(2)9.0 10.0
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4．解析 由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流I＝，图乙中热敏电阻阻值与温度关系式为：Rt＝R0－t，图象为一次函数图象，故＝＋(R0－t)＝－t，所以图象纵坐标为，横坐标为温度t。由题意知：＝b，＝k，所以电源电动势E＝，
电源内电阻r＝－R0。
答案 a.＝－t＋ b．如图 c. b－R0
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