2015年高考物理实验题复习方法

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二、实验题——拿下实验题 压住上线分

1. 实验题中的高频考点

(1)基本仪器的使用(如多用电表、游标卡尺和螺旋测微器等)； (2)力学设计性实验(测量动摩擦因数、验证牛顿第二定律实验等)；

(3)电阻的测量设计性实验； (4)伏安特性曲线的描绘；

(5)测量电源电动势和内阻的设计性实验； (6)利用图象处理实验数据； (7)创新型实验。

2. 解答实验题的“3个关键点”——细、实、活

【技法阐释】

此类题考查常用仪器的结构、使用、读数问题，属于送分题。这类问题失分的主要原因通常不是不会做，而是轻率粗心。对读数问题是否要估读，对结果有效数字的位数和要求的单位要特别留心。

【典例佐证】

1. [2013·安徽高考]Ⅰ.根据单摆周期公式T＝2πl

可以通过实g，

验测量当地的重力加速度。如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图2所示，读数为________mm。

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Ⅱ.在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm。

[解析] Ⅰ.根据游标卡尺的读数方法，小钢球的直径＝(18＋

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6×0.1) mm＝18.6 mm。

Ⅱ.校零时的读数为0.007 mm

合金丝的直径＝(0.5＋14.5×0.01－0.007) mm＝0.638 mm。 [答案] Ⅰ.18.6' Ⅱ.0.007' 0.638

2. [2014·广西四校调研]某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：

(1)用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1 k、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大(指针位置如图中虚线所示)。为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：

b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 Ω处。 c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是________Ω。

(2)为了尽量准确测该电阻，要求测量时，电表指针有较大偏转，测量多组数据。除被测电阻外，还备有如下实验仪器，请选择仪器，设计实验电路。

A. 电压表V(量程50 V，内阻约为25 kΩ)

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B. 电流表A1(量程500 mA、内电阻r1＝20 Ω) C. 电流表A2(量程100 mA、内电阻约5 Ω) D. 定值电阻R0(80 Ω) E. 滑动变阻器R(0～10 Ω)

F. 电源：电动势E＝6 V，内电阻较小 G. 导线、开关若干

请在虚线框内画出能准确测量电阻R的电路图(要求在电路图上标出元件符号)。请根据设计的电路图写出Rx的测量值表达式Rx＝________。

[解析] (1)由题选择×100倍率的电阻挡，正确操作时，发现多用电表的指针偏转角度太大，由多用电表的电阻刻度特点可知，为了使读数准确，指针要摆到表盘中央附近，则要把×100倍率挡换成×10倍率挡。由欧姆表盘的读数规则可知测量结果为12.0×10 Ω＝120 Ω。

(2)已知电源电动势E＝6 V，而电压表V的量程为50 V，相比较可得知，此电压表不可选，误差太大；由电源电动势E＝6 V，被测E

阻值约120 Ω，可知：通过Rx的最大电流约为I＝R＝50 mA；此题

x要用伏安法测电阻，测量中表的指针要有较大角度偏转误差才会较小，同时知A1的量程和内电阻，可将定值电阻R0与A1串联改装成

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一电压表测Rx两端的电压；滑动变阻器R＝10 Ω比被测电阻Rx小得多，则采取分压式接法，则电路图如图所示：

由电路图可知，Rx两端电压Ux＝I1(R0＋r1) Rx中的电流Ix＝I2－I1 I1Ux则Rx＝I＝(R＋r)。

I2－I101x

[答案] (1)a.换用×10倍率的挡位'c.120' (2)电路图见解析I1'(R＋r) I2－I10

【技法阐释】

此类题主要考查教材基本实验的原理设计、器材选择、实验操作、数据处理、误差分析。要做好这类实验题，要求复习实验时不可舍本逐末一味追求所谓的创新设计题，要把主要精力放在教材实验上，从基本仪器的使用方法，基本实验原理，基本实验操作和实验细节，实验步骤的排序、纠错、补漏，实验数据的分析处理和误差分析，电学实验的连线、纠错、画电路图等全方位理解和掌握。考前，有实验条件的最好能进实验室把典型实验及重要实验仪器再操作一遍，没有条件的最好能至少观看一遍演示实验视频。

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【典例佐证】

3. [2013·天津高考]要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，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1 Ω)； 电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)； 电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)； 电键一个、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20 Ω，额定电流1 A) B. 滑动变阻器(最大阻值1750 Ω，额定电流0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图 ________(填字母代号)。

(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。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。

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[解析] (1)测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围测量数据，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A。

U2P

(2)灯泡的电阻R＝P＝15 Ω，额定电流I＝U＝0.2 A，由R＝15 Ω

(3)在灯泡的I－U图上作出电源的I－U图线，交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流和电压，此时P灯＝IU＝0.1×1 W＝0.1 W。

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[答案] (1)A'(2)B'(3)0.1

4. [2013·四川高考]如图1所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

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(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。

(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2 N，小车的质量为0.2 kg。

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk，补填表中空格(结果保留至小数点后第四位)。

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分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W＝ΔEk，与理论推导结果一致。

(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10－3 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________kg(g取9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位)。

[解析] (1)取下细绳与托盘后，当摩擦力恰好被平衡时，小车与纸带所受合力为零，获得初速度后应做匀速直线运动。

(2)由题图2可知OF＝55.75 cm，再结合vt/2＝v可得打下计数OG－OE点F时的瞬时速度vF＝＝1.051 m/s，故W＝F×OF＝

2T12

0.1115 J，ΔEk＝MvF≈0.1105 J。

2

(3)根据牛顿第二定律有：对小车F＝Ma，得a＝1.0 m/s2；对托0.2F

盘及砝码(m＋m0)g－F＝(m＋m0)a，故有m＝－m0＝ kg

g－a9.8－1.0－7.7×10－3 kg＝0.015 kg。

[答案] (1)匀速直线(或匀速)'(2)0.1115'0.1105 (3)0.015

【技法阐释】

此类实验重在考查实验基本原理和思想方法的迁移应用，特点是“源于教材，但又高于教材”。这类题虽常考常新，但“题在书外，理在书中”，万变不离其宗。要做好这类题，首先要审清题意，明确实验目的，联想和迁移应用相关实验原理。另外，此类实验题还常是“穿着实验外衣”的计算题，这时把它看作一道应用性的物理问题，

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就能放下包袱，轻装上阵。

【典例佐证】

5. [2014·重庆高考]为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图甲所示的实验装置。他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L(L>PQ)。

他们首先在绳上距离P点10 cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ。随后，改变重物悬挂点C的位置，每次将P到C点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长PC的关系曲线如图乙所示。由实验可知：

(1)曲线Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为________cm，该曲线为________(选填：TP或TQ)的曲线。

(2)在重物从P移到Q的整个过程中，受到最大拉力的是________(选填：P或Q)点所在的立柱。

(3)在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力T0＝________N，它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0＝________。

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[解析] (1)由图乙可读出，Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为60 cm。此时以C点为研究对象，如图所示，竖直方向TPsinθ1＋TQsinθ2＝mg，水平方向TPcosθ1＝TQcosθ2。当TP＝TQ时，cosθ1＝cosθ2，即θ1＝θ2，若C点左移即PC减小，则θ1增大，cosθ1减小，θ2减小，TPcosθ2cosθ2增大，T＝＞1，即TP＞TQ，故Ⅱ为TP的曲线，Ⅰ为TQ

cosθQ1的曲线。

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(2)由图乙可知图线Ⅰ对应的极值最大，故受到最大拉力的是Q点所在的立柱。

(3)曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力T0为4.30 N。 此时满足关系：TP＝TQ＝T0 TPsinθ1＋TQsinθ2＝mg TPcosθ1＝TQcosθ2 L2－D2sinθ2＝ L解得：θ1＝θ2 mgLL2－D2T0＝。

2?L2－D2?

[答案] (1)60(56～64之间的值均可) TP (2)Q mgLL2－D2(3)4.30(4.25～4.35之间的值均可) 2?L2－D2?

6. [2014·河南六市一联]某学习小组通过实验来研究用电器Z的导电规律。他们在实验中测得用电器Z两端的电压与通过Z的电流的数据如下表：

U/V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215 (1)请根据上述表格中的数据，在图a中用笔连线补充完成该电路的实物图；

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(2)请根据题中信息，在方框内画出电路图；

(3)利用这些数据绘出的用电器Z的伏安特性曲线如图b所示。若把该用电器Z接入图c所示的电路中时，电流表的读数为0.100 A，已知A、B两端电压恒为1.5 V，则定值电阻R0的阻值为________Ω。

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[解析] (1)(2)由实验数据可知用电器Z的电压和电流均从零开始增加，所以滑动变阻器应使用分压式接法，实物连接图及电路图见下图甲、乙。(3)当通过Z的电流为0.100 A时，从图b中可得此时Z两端电压为0.5 V，则R0两端电压U0＝1.5 V－0.5 V＝1 V，R0＝1 V

＝10 Ω。

0.100 A

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[答案] (1)见解析图甲 (2)见解析图乙 (3)10

3．攻克常考实验题的策略 【考题类型小结】 1. 仪器类

(1)读数及其简单计算——刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、电阻箱等。

(2)画图形——力的合成分解的平行四边形图、电路图、电路实物连线图。

(3)图象、表格及其简单计算——验证牛顿运动定律的a－F、a1

－m图象、探究动能定理的图象、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测电源的电动势和内阻的U－I图象等。

2. 原理类(应用物理规律)

(1)处理数据——分析处理、进行计算、归纳结论。

(2)仪器匹配——长度测量的仪器匹配，电路实验仪器的匹配等。 (3)原理分析——纸带计算、探究动能定理、电阻测量(内接法、外接法与滑动变阻器的限流分压)、测电源的E与r等；各种改进型、

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设计型、创新型实验。

(4)误差分析——一些典型实验的误差。 (5)实验步骤——一些重要实验的步骤。 3. 创新类

在上述原实验的基础上，参考教材中的演示实验、小实验等，应用重要的物理规律、结合学生的生活实际，编制的一类新实验考题。较之原实验，有改进、拓展、创新的特点。

【攻克策略例析】

1. 应用型实验题解答时可从以下两方面入手

(1)熟悉并正确使用仪器。实验仪器名目繁多，具体应用因题而异，所以，熟悉使用仪器是最基本的应用。如打点计时器的正确安装和使用，滑动变阻器在电路中起限流和分压作用的不同接法，多用电表测不同物理量的调试等，只有熟悉它们，才能正确使用它们。熟悉仪器，主要是了解仪器的结构、性能、量程、工作原理、使用方法、注意事项，如何排除故障、正确读数和调试，使用后如何保管等。

(2)理解实验原理

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面对应用性实验题，一定要通过审题，迅速地理解其实验原理，这样才能将实际问题模型化，运用有关规律去研究它。

具体地说，应用型实验题的依托仍然是物理知识、实验能力等。解答时要抓住以下几点：

①明确实验应该解决什么实际问题(分清力学、电学、光学等不同实际问题)；

②明确实验原理与实际问题之间的关系(直接还是间接)； ③明确是否仅用本实验能达到解决问题的目的，即是否还要联系其它物理知识，包括数学知识；

④明确是否需要设计实验方案； ⑤明确实际问题的最终结果。 【典例佐证】

7. [2013·课标全国卷Ⅰ]

某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：

多用电表；

电压表：量程5 V，内阻十几千欧； 滑动变阻器：最大阻值5 kΩ； 导线若干。 回答下列问题：

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(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________ ，调零点。

(2)将图(a)中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。

(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________ V。

(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零，此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ。

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。

[解析] (1)使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调

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零，故应将两表笔短接进行调零。

(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”。

(3)从图可以看出指针指向欧姆挡15.0位置，电阻挡为“×1 k”，故读数为15.0 kΩ；由于电压表量程为5 V，指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V。

(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 kΩ。

(5)设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R，由第(3)、3.60 V4.00 VEE(4)问可知＝，＝，两式联立解

R＋15.0 kΩ12.0 kΩR＋12.0 kΩ12.0 kΩ得：E＝9.00 V，R＝15.0 kΩ。

[答案] (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0

2. 测量型实验攻克策略

解决测量型实验问题的关键是明确实验仪器的使用，明确实验原理、实验方法，掌握实验的注意事项及处理实验数据的方法，会分析误差来源。

【典例佐证】

8. [2014·浙江高考]小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。

(1)图1是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图1中画出。

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