（新课标）2012年高考物理 考点汇总 考点13 电学实验

考点13 电学实验

1.（2012·安徽理综·T21（II））如图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图,已知小灯泡额定电压为2.5 V.

(1)完成下列实验步骤:

①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片, . ②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片, .

③断开开关，……。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线. (2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图.

【解题指南】解答本题的关键是理解实验原理及数据处理的方法，明确滑动变阻器的连接方式，选择电流表的内接或外接法

【解析】（1）①开关闭合前应使小灯泡两端的电压为0，所以应使滑动变阻器的滑片滑至最左端.

②实验中要测出多组灯泡两端的电压和电流值，因此闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电压表和电流表的多组读数，电压表的读数不应超过2.5V （2）根据实物图画出电路图如下图：

1使滑动变阻器的滑片滑至最左端○2增加小灯泡两端的电压，记录电压表和电流表的多组【答案】（1）○

读数，直至电压表达到额定电压 （2）见解析

2.（2012·天津理综·T9（3））某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻.他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图所示.已知G1的量程略大于G2的量程,图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱.该同学顺利完成了这个实验.

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①实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为 (填步骤的字母代号); A.合上开关S2

B.分别将R1和R2的阻值调至最大 C.记下R2的最终读数

D.反复调节R1和R2的阻值,使G1的示数仍为I1,使G2的指针偏转到满刻度的一半,此时R2的最终读数为r

E.合上开关S1

F.调节R1使G2的指针偏转到满刻度,此时G1的示数为I1,记下此时G1的示数

②仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”);

③若要将G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出须在G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS= .

【解题指南】本题考查半偏法测电流表的电阻及电流表的改装问题.解答的关键是正确理解实验原理，读懂电路图，根据串并联电路特点，知道各元件的电流、电压的关系

1为了保护电流表，合上开关S1之前，应使R1、R2的阻值调至最大；测G2的满偏电流时利用串联【解析】○

电路电流相等的特点，在S2断开的情况下通过读出G1的读数来获得；测G2内阻时利用串并联电路的特点，

R2与G2电流相等时电阻相同，即可通过R2的阻值求出G2的内阻.根据以上分析可知，合理的顺序应为：BEFADC 2从实验设计的原理看，由于G1的读数等于G2的读数加上通过R2的电流，所以当G2读数等于G1读数的一○

半时，G2的读数一定等于通过R2的电流，此时R2的阻值一定等于G2的内阻，即G2的内阻为r 3G2与RS并联后，当G2的指针满偏时，通过RS的电流为（I-I1）○，此时RS两端的电压为I1r，由欧姆定律可

I1rI?I1

知，RS的阻值为

I1r1BEFADC ○2相等 ○3I?I1 【答案】○

3.（2012·江苏物理·T10）如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测.

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(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图乙中多用电表的 (选填“A”、“B”或“C”).

(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应 (选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况.

(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值.测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如表.两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图乙所示. 请将记录表补充完整,并在黑箱图中画出一种可能的电路. 两表笔接的接点 a、b a、c b、c 多用电表的示数 ________? 10.0 Ω 15.0 Ω 【解题指南】本题考查多用电表的使用和黑盒子问题,属于一般性的基本常识考查,难度中等. 【解析】(l)此时应进行机械调零，要用调零定位螺丝A. (2) 为防止损坏电表，要用试触法，故应短暂接触.

（3）每对接点间正反向电阻阻值均相等，说明内部电路中没有二极管，只有三个相同阻值的电阻，结合串并联电路的特点，可以判断a、b接点的电阻为5?，可能的电路图如下：

【答案】（1）A；（2）短暂；（3）5，电路图见解析

4.（2012·新课标全国卷·T23）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场.现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向.所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关.此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线. ○

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（1）在图中画线连接成实验电路图. （2）完成下列主要实验步骤中的填空： ①按图接线.

②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1. ③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ；然后读出__________________，并用天平称出 . ④用米尺测量_______________.

（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=_________.

（4）判定磁感应强度方向的方法是：若____________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里.

【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：

不通电时托盘拉力与 U形金属框重力平衡 分析U形金属框的平衡 通电时托盘拉力与U形金属框的重力和安培力合力平衡 构成一电流可调的供电电路 安培力有两个可能方向 【解析】分析本实验原理可得出：通过U形金属框在重力、绳子拉力和安培力作用下的平衡，来测量磁场的磁感应强度大小，所以必须构成给金属框通一可改变电流大小的供电电路，根据所给仪器即可连接成一简单的串联实验电路.根据金属框的平衡要测定金属框的重量和安培力的大小，可通过改变托盘内的细沙质量来调平衡，由于磁场方向不确定所以实验结果有两种可能，所列平衡方程式为：mg?m1g，

mg?m2g?BIl，所以

B?m1?m2gIl.其相应的实验步骤中的填空就能正确写出.

【答案】（1）如图所示

（2）③重新处于平衡状态；电流表的示数I；

此时细沙的质量m2. ④D的底边长l.

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（3）

B?m2?m1gIl

（4）m2>m1

5.(2012·北京理综·T21)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm(该值接近多次测量的平均值).

(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干. 某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下: 次数 U/V I/A 1 0.10 0.020 2 0.30 0.060 3 0.70 0.160 4 1.00 0.220 5 1.50 0.340 6 1.70 0.460 7 2.30 0.520 由以上实验数据可知,他们测量Rx采用的是 (选填“甲”或“乙”)图.

(3)图丙是测量Rx的实验器材实物图,

图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图,补充完成图丙中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.

(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图丁所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图丁中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx= Ω(保留两位有效数字).

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(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号). A.1×10Ω·m B.1×10Ω·m C.1×10Ω·m D.1×10Ω·m

(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是 (有多个正确选项).

A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差 B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差 D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 【解题指南】本题需要把握以下四点: (1)估计被测电阻的阻值.

(2)分析表格数据推断滑动变阻器的连接方式. (3)U-I图像斜率的物理意义. (4)偶然误差和系统误差各自的特点.

【解析】⑴螺旋测微器螺旋上的50个刻度对应前进或后退0.5mm，还要注意估读一位，保证最后结果在毫米作单位的情况下小数点后有三位数.

⑵从表格数据可以估计出被测电阻大约是5Ω.因为滑动变阻器最大电阻20Ω，电源电动势3V，若采用限

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3?5V?0.6V20?5流式接法，被测电阻获得的最小电压，可是表格第一组数据电压只有0.1V，可见，在

实验中，滑动变阻器不是限流式接法，所以选甲

⑶分压式接法滑动变阻器的的三个接线端都要接入电路，其中两个固定端与电源相连 ⑷求出U—I图像斜率即表示电阻值.

⑸根据公式

R??LRS??S，电阻率L，代入数据即可求出电阻率?

⑹偶然误差随机产生，不可预计；系统误差是由一些固有的因素（如测量方法的缺陷）产生的，理论上说

系统误差总是可以通过一定的手段来消除.读数造成的误差属于偶然误差，A错误；表的内阻造成的误差属于系统误差，是可以消除的，所以B错误，C正确.用U—I图像处理数据，所做的图线对测量数据起到取平均值的作用，从而减小偶然误差的影响，D正确. 【答案】(1)0.395~0.399均可 (2)甲 (3)如图

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(4)如图 4.3~4.7均可

(5)C (6)C、D

6.（2012·山东理综·T21(2)）在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下: 待测电阻丝:Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A); 电压表:V(量程3 V,内阻约3 kΩ); 电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω); A2(量程3 A,内阻约0.05 Ω); 电源:E1(电动势3V,内阻不计); E2(电动势12V,内阻不计); 滑动变阻器:R(最大阻值约20Ω); 螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.

①用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为 mm.

②若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图.

【解题指南】解答本题应把握以下四点：

（1） 螺旋测微器的读数由两部分组成，注意估读. （2） 选仪器应在安全性的基础上减小误差. （3） 正确选择电流表的内外接法.

（4） 正确选择滑动变阻器分压式还是限流式.

【解析】①螺旋测微器的固定刻度显示为1.5mm，其可动刻度为0.273mm，二者相加就是测量值

1.5mm+0.273mm=1.773mm.②待测电阻丝的额定电流为0.5A,为减小实验误差，应选量程为0.6A的电流表A1，待测电阻丝的电阻约为4Ω，额定电流为0.5A，故由欧姆定律得额定电压约为2V，所以电源应选E1.由于所测电阻丝的电阻较小，故电流表应选外接法，滑动变阻器可选限流式.电路原理图如图所示：

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【答案】①1.773(1.771~1.775均正确) ②A1 E1 电路图如图

7.（2012·广东理综·T34（1））某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻. ①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，长度为_____cm，直径为_____mm.

②按图丙连接电路后，实验操作如下：

（a）将滑动变阻器R1的阻值置于最_____处（填“大”或“小”）；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；

（b）将电阻箱R2的阻值调至最______（填“大”或“小”）；将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω； ③由此可知，圆柱体的电阻为_____Ω.

【解题指南】本题利用替代法来测电阻.要利用闭合电路欧姆定律进行分析和求解.同时要注意电学实验的设计所遵循的三个原则.

【解析】①游标卡尺的读数为l=(50+0.1×1)mm=50.1mm=5.01cm.螺旋测微器的读数为

d=(5+31.5×0.01)mm=5.315mm.

②电学实验的设计要遵循科学性原则、安全性原则和准确性原则.此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的，故在（a）步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大，以保证电路安全.同理（b）步骤中亦将电阻箱R2的阻值调至最大.

I0?（a）步骤中，由闭合电路欧姆定律得

ER?R1?Rg?r 其中R表示圆柱体的电阻 ER2?R1?Rg?r

I0?（b）步骤中，仍由闭合电路欧姆定律得

由等量代换可得R＝R2＝1280Ω.

【答案】①5.01 5.315 ②大 大 1280Ω

8.（2012·福建理综·T19（2））某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.

①先直接用多用电表测定该电池电动势.在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为 V.

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V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势. ②然后,用电压表○

(ⅰ)根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路.

V相应示数U.该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表(ⅱ)闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表○

所示的R、U数据,并计算出相应的1/R与1/U的值.请用表中数据在坐标纸上描点,并作出1/R-1/U图线. R(Ω) U(V) 1/R (×10Ω) 1/U (V) -1-2-1166.7 8.3 0.60 71.4 5.9 1.40 50.0 4.8 2.00 33.3 4.2 3.00 25.0 3.2 4.00 20.0 2.9 5.00 0.12 0.17 0.21 0.24 0.31 0.35

(ⅲ)从图线中可求得E= V. 【解题指南】解答本题时应明确以下三点：

（1）多用电表的读数应恰当选择标尺 （2）实物连接应注意电表的内外接问题

11?UR图象的意义 （3）理解

47.0V?9.4V【解析】①选择中间标尺，10V量程最小刻度为0.2V,因此示数为5

②(ⅰ)依电路图连接实物图如图所示

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(ⅰⅰ)据表格数据描点所作图象如图所示

(ⅰⅰⅰ)据闭合电路欧姆定律E=10.0V(9.5～11.1V)

E?U?U?R0?r?1?1?R0?r?1RER,因此据图象纵坐标读数的倒数得得UE【答案】①9.4 ②(ⅰ) (ⅰⅰ)见解析图 (ⅰⅰⅰ) 10 (9.5～11.1均正确)

9.（2012·海南单科·T13）图示电路可用来测量电阻的阻值。其中E为电源，R为已知电阻，Rx为待测电

阻，○V可视为理想电压表，S0为单刀单掷开关，S1、S2为单刀双掷开关。

（1）当S0闭合时，若S1、S2均向左闭合，电压表读数为U1；若S1、S2均向右闭合，电压表读数为U2。由此可求出Rx＝______________。

（2）若电源电动势E＝1.5V，内阻可忽略；电压表量程为1V，R＝100Ω。此电路可测量的Rx的最大值为__________Ω

【解题指南】利用欧姆定律和串联电路特点解题；电阻越大，电压表读数越大，最大不能超过电压表量程。 V是理想电压表，该表接入电路后不会影响电路的电流。S1、S2向左闭合，电压表读数【解析】（1）由于○

是Rx两端电压，由欧姆定律得U1=IRx，S1、S2向右闭合，电压表读数是R两端电压，U2=IR，由以上两式得

Rx?U1RU2

（2）当S1、S2向左闭合，且电压表的读数为其量程1V，即Rx两端电压U1=1V，此时的Rx阻值为最大，R两

端电压为U2=E-U1=0.5V，电路中电流

I?U20.5U1?A?5?10?3ARxmax?1???200??3R100I5?10，

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U1RU【答案】（1）2 （2）200

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