高考物理一轮复习第十一单元电学实验练习（含解析）

这是一份高考物理一轮复习第十一单元电学实验练习（含解析），共79页。试卷主要包含了0 V,内阻可忽略不计;，8 V　0，1 要测绘一个标有“3 V　0，5 V,内阻约为1 Ω);，9 Ω，5 mA=110 mA=0等内容，欢迎下载使用。
电学实验


　　纵观近年的高考电学试题,不难发现电路设计、器材选择、实物连接、数据处理仍然是电学实验试题考查中的重点,在电学实验复习中我们只有立足于考纲规定的学生实验,对实验原理、实验电路、实验器材、实验步骤、数据处理、误差分析等方面进行认真的研究,必要的拓展、延伸,扎扎实实地搞好复习工作;尤其需要重视对实验器材和实验电路选择的复习,重视对分压式电路和实物连线的复习,才能以不变应万变,在实验题中取得好的分数。

　　预测2020年高考对本专题内容的考查,将从机械记忆转向分析理解实验,注重对设计性实验的考查。电学实验是高考实验考查的热点,而设计类电学实验以其灵活多变、易于发散、有利于对实验综合能力考查等特点,更成为热点中的焦点。所谓设计性实验,是指在考生掌握基本实验原理的基础上,应用基本测量仪器自行设计实验方案的实验。设计性实验命题的考查内容,涉及对实验原理的再认识和加工,实验方案的确定(包括实验器材的选择和迁移运用,实验步骤的安排,实验数据的处理方法,误差的分析及对实验的总结和评价,等等)。


实验1　测定金属的电阻率

1
实验原理

　　把金属丝接入如图所示的电路中,用“伏安法”测量其电阻R=;用毫米刻度尺测量金属丝的长度l;用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出其横截面积S;根据电阻定律R=得金属丝的电阻率ρ==。


2
实验器材

　　被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。

3
实验步骤

　　(1)直径测定:用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出金属丝的横截面积S=。

(2)电路连接:按如图所示的电路原理图连接,用伏安法测电阻。
(3)长度测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。
(4)U、I测量:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入表格内,断开开关S。
(5)拆去实验线路,整理好实验器材。

4
数据处理



　　(1)在求R的平均值时可用两种方法
①用R=分别算出各次的数值,再取平均值。
②用U-I图线的斜率求出。
(2)计算电阻率
将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式ρ=R=。

5
误差分析

　　(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要来源之一。
(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。
(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。
(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。

6
注意事项

　　(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。
(2)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
(3)测量被测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两端点间的待测金属丝长度,测量时应将待测金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。
(4)测待测金属丝直径时一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。
(5)闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。
(6)在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝的电流I不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
(7)求R的平均值时可用两种方法:第一种是用R=算出各次的测量值,再取平均值;第二种是用图象(U-I图线)来求出。若采用图象法,在描点时,要使各点间的距离适当拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑。
1.1 (2018陕西西安12月月考)在“决定导线电阻的因素”的实验中测定金属的电阻率,若待测金属丝的电阻约为5 Ω,要求测量结果尽量准确,提供以下器材:
A.电池组(3 V,内阻为1 Ω)
B.电流表(0~3 A,内阻为0.0125 Ω)
C.电流表(0~0.6 A,内阻为0.125 Ω)
D.电压表(0~3 V,内阻为4 kΩ)
E.电压表(0~15 V,内阻为15 kΩ)
F.滑动变阻器(0~20 Ω,允许通过的最大电流为1 A)
G.滑动变阻器(0~2000 Ω,允许通过的最大电流为0.3 A)
H.开关、导线若干
(1)实验时应从上述器材中选用　　　　　　　　(选填仪器前的字母代号)。 
(2)测电阻时,电流表、电压表、待测金属丝Rx在组成测量电路时,应采用电流表　　　　(选填“外”或“内”)接法,待测金属丝电阻的测量值比真实值偏　　　　(选填“大”或“小”)。 
(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图所示,则读数为　　　　mm。 

(4)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表达式为ρ=　　　。 
【解析】(1)电池组电压是3 V,流过金属丝的最大电流Im==0.5 A,故电流表选C,电压表选D;滑动变阻器选总阻值小的,便于调节,故选F;另外要选导线、开关。
(2)因为=40,=800,故电流表选择外接法,外接法测量值偏小。
(3)根据螺旋测微器的读数规则可知,直径d=0.5 mm+40.0×0.01 mm=0.900 mm。
(4)由于R=ρ=ρ,解得ρ=。
【答案】(1)ACDFH　(2)外　小　(3)0.900　(4)
1.2 (2018湖北武汉六校联考)为了测量一根长约为3 cm,电阻约为100 Ω,横截面为圆形,粗细均匀的导电材料的电阻率,所用器材如下:
直流电源E,电动势为8.0 V,内阻可忽略不计;
电流表,量程为0~25 mA,内阻r1=100 Ω;
电流表,量程为0~150 mA,内阻r2=20 Ω;
定值电阻R0,阻值为10 Ω;
滑动变阻器R,最大阻值为10 Ω;
开关S、导线若干。
(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示,则长度L=　　　　mm;用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示,则直径D= 　　mm。 

(2)为了在测量中尽量减小误差,并测多组数据,现给出测量电阻Rx的实验电路图丙,请据此电路图将图丁中的实验器材连接起来。

(3)若某次测量中电流表的示数为I1,电流表的示数为I2,则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ=　　　　　　　　　。(用题目中字母表示即可) 
【解析】(1)材料的长度L=3 cm+7×0.05 mm=30.35 mm,材料的直径D=3 mm+20.5×0.01 mm=3.205 mm。
(2)如图戊所示。
(3)由欧姆定律可得Rx=-r1

　　由电阻定律可得Rx=ρ=ρ
联立可解得ρ=[I2(R0+r2)-I1r1]。
【答案】(1)30.35　3.205　(2)如图戊所示

戊
(3)[I2(R0+r2)-I1r1]





实验2　测绘小电珠的伏安特性曲线


1
实验原理

　　(1)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象。
(2)图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。

2
实验器材

　　学生电源(4 V~6 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V　0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干。

3
实验步骤

　　(1)确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按实验原理图连接好实验电路。

　　(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关S。
(3)移动滑动变阻器的滑片,测出14组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S。

U/V
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I/A







U/V
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
I/A








　　(4)拆除电路,整理仪器。

4
数据处理

　　(1)在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。
(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)。
(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线。

5
误差分析

　　(1)由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差。
(2)电流表、电压表的读数带来误差。
(3)在坐标纸上描点、作图带来的误差。

6
注意事项

　　(1)电路的连接方式
①电流表应采用外接法:小电珠(3.8 V　0.3 A)的电阻很小,与0~0.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大。
②滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。
(3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差。
(4)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关。
(5)误差较大的点舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。
2.1 (2018湖北武汉第一次模拟)要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5 V,内阻约为1 Ω);
电流表(量程为0~250 mA,内阻约为5 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ);
开关一个、导线若干。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的　　　　(填字母代号)。 
A.滑动变阻器(最大阻值为20 Ω,额定电流为1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值为1750 Ω,额定电流为0.3 A)
(2)实验的电路图应选用下列四个电路图中的　　　　(填字母代号)。 

(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是　　　　W。 

【解析】(1)测绘小电珠的伏安特性曲线,要求能较大范围地测量数据,所以控制电路部分应用分压式接法,滑动变阻器应用最大阻值小、额定电流大的,故选A。
(2)电珠的电阻R==15 Ω,额定电流I==0.2 A,由R=15 Ω”“=”或“