1、高中物理电学实验汇总练习典例(2017全国卷)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表 (量程3 V，内阻3 k)；电流表 (量程0.5 A，内阻0.5 )；固定电阻R0(阻值1 000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干。(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_(填“增大”“不变”或“减小”
2、)。 (3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_ W，最大功率为_ W。(结果均保留2位小数)解析(1)要实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表 应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V。由于小灯泡正常发光时电阻约为12 ，所以需将电流表外接。电路图如图所示。(2)IU图像中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大。根据电阻定律R，得灯丝的电阻率增大。(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.
3、0 时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E0(电动势4 V，内阻1.00 9.0 10 )的伏安特性曲线，函数表达式为U410I(V)，图线如图中所示，故小灯泡的最小功率为PminU1I11.750.225 W0.39 W。当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )的伏安特性曲线，函数表达式为U4I(V)，图线如图中所示，故小灯泡的最大功率为PmaxU2I23.680.318 W1.17 W。答案(1)图见解析(2)增大
4、增大(3)0.391.17第二招做好四类题型一“仪器”、二“常规”、三“创新”、四“结合”近几年高考出现的实验题，虽然考查形式多种多样，但考查特点主要有两个，一是考查基本的实验知识和操作技能，二是考查实验思想、处理方法和创新设计等综合实验能力。刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表、多用电表都是基本仪器，要熟练掌握它们的使用方法、操作规程和读数规则，在高考前要进行系统的实际测量和读数练习，特别是游标卡尺、螺旋测微器、电学实验仪器的读数。此类试题难度不大，要防止在读数的估读、结果的有效数字和单位上出错。 例1(1)图甲中游标卡尺的读数为_mm，图乙中螺旋测微器的读数为_mm。(
5、2)某同学用多用电表的欧姆挡来测量一电压表的内阻，如图丙所示。先将选择开关旋至倍率“10”挡，红、黑表笔短接调零后进行测量，红表笔应接电压表的_(填“”或“”)接线柱，结果发现欧姆表指针偏角太小，则应将选择开关旋至_(填“1”或“100”)挡并_，最终测量结果如图丁所示，则电压表的电阻为_。解析(1)由游标卡尺的读数规则主尺上的整毫米数精确度对齐格数(不估读)，可知游标卡尺的读数为29 mm0.1 mm829.8 mm；由螺旋测微器的读数规则固定刻度上的毫米数(要注意半毫米线)0.01 mm对齐刻度(一定要估读)，可知螺旋测微器的读数为0.5 mm0.01 mm38.00.880 mm。(2)
6、多用电表使用时要注意电流是“红进黑出”，电压表中电流是从正接线柱流入的，所以多用电表的红表笔应接电压表的“”接线柱，欧姆表指针偏角太小，说明所测电阻阻值较大，应换用大倍率挡位进行测量，并且重新进行欧姆调零，读数结果为30100 3 000 。答案(1)29.80.880(2)100重新进行欧姆调零3 000反思领悟本题易出错的地方有：游标卡尺读数时不注意单位；不从游标尺上的“0”刻度线开始读；对齐格数估读了一位。螺旋测微器读数时不注意固定刻度上的半毫米线；结果中舍弃了末位“0”。不注意电压表中电流的流向。不能根据指针偏角情况更换倍率挡位；更换挡位后直接测量而不进行欧姆调零。常规实验题主要考查教
7、材上基本实验的实验原理、器材的选择、实验的操作、数据的处理和误差分析。复习时要从领会实验原理出发，全方位理解和掌握实验器材、实验操作、实验步骤、实验数据的处理、误差分析和电学实验实物图的连接、电路图的设计等，对每一个实验都应做到心中有数。 例2某同学用如图甲所示原理图测量一节干电池的电动势和内阻，有以下器材可供选择：A电流表(00.6 A)B电压表(03 V)C滑动变阻器R(015 ，5 A)D滑动变阻器R(050 ，1 A)E定值电阻R0(阻值为1 )F开关S及导线若干(1)滑动变阻器应选_(填器材前的字母序号)。(2)按照原理图连接好线路后进行测量，测得数据如下表所示。12345I/A0.
8、110.200.300.400.50U/V1.371.351.331.321.29由上表数据可看出，电压表示数变化不明显，试分析原因是_。(3)现将上述器材的连线略加改动就可使电压表的示数变化更明显，请在图乙中按改动后的原理图完成实物图连接。(4)该同学按改动后的原理图重新测量，并根据所测数据画出UI图像，如图丙所示，则干电池的电动势为_V，内阻为_。解析(1)因是一节干电池且考虑电流表量程，滑动变阻器应选用C。(2)因电压表测的是路端电压，其示数变化不明显，说明内电压在滑动变阻器滑片移动过程中变化很小，电池的内阻过小。(3)电池内阻很小，因此可适当增大电池内阻，将定值电阻归为电池内阻，改动后
9、的实物连接图如图所示。(4)由闭合电路欧姆定律得UEIr，即UI图像中的纵截距表示电池电动势，为1.50 V，图线的斜率的绝对值为“新”电源的内阻，即rR01.25 ，r0.25 。答案(1)C(2)电池内阻过小(3)见解析图(4)1.50.25反思领悟本题以测电源电动势和内阻的实验为载体考查器材的选择、实物图的连接及实验数据的处理，要求考生对常规实验要熟记于心。本题中要注意定值电阻的存在。创新实验题要求考生能将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、方法进行迁移和应用，试题新颖、能力要求高。如力学中与纸带相关的实验、电学中电路的设计、计算形式的实验题等都可能考查学生运用已学过的实验方法、原理处
10、理新情境实验题的能力，做题时一定要审清题意，明确实验目的，联想和迁移应用相关实验原理。例3某研究性学习小组用如图甲所示装置来测定当地的重力加速度，主要操作过程如下：安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图甲中未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复的操作。测出多组数据，计算出对应的平均速度v；画出v t图像。请根据实验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为
11、g。则小铁球通过两光电门间的平均速度v的表达式为_(用v0、g和t表示)。(2)实验测得的数据如下表：实验次数123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255v(m/s)1.451.681.892.052.212.35请在坐标纸(如图乙)上画出v t图像。(3)根据v t图像，可以求得当地的重力加速度g_m/s2，试管夹到光电门1的距离约为_cm。(结果均保留两位有效数字)解析本题实验装置中有两个光电门，这个装置比较常见，可以用来研究匀变速直线运动、探究动能定理、验证机械能守恒定律等。实验中可
12、以通过光电计时器测出小铁球通过两光电门的时间(若知道小铁球直径宽度，可得小铁球通过光电门的瞬时速度)，用刻度尺测出两光电门的距离，然后进行一系列的分析。(1)因为hv0tgt2，所以vv0gt。(2)在坐标纸上描点，用一条直线将这些点连接起来，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布于直线两侧。如图所示：(3)从图中可求出斜率k4.84 m/s2，v01.10 m/s，解得g9.7 m/s2，h0.062 m6.2 cm。答案(1)vv0gt(2)见解析图(3)9.7(9.59.9之间均可)6.2(6.06.4之间均可)反思领悟本实验的创新之处，在于数据信息的获取方式，利用光电门及光电计
13、时器使数据的获取更便捷，理解落体法测重力加速度的原理，并在不同的实验背景下灵活应用是解题的关键。高考物理考查学生应用数学知识的能力，在实验中体现在实验数据的处理上，通常利用相关实验的原理公式进行巧妙变形，变成和图像信息一致的函数形式，根据图像的斜率、截距结合函数关系式得出所需的数据。 例4某实验小组在做“验证牛顿第二定律”实验中。(1)在闭合开关之前，甲同学将实验器材组装成图甲所示，请指出该装置中的错误或不妥之处(只要答出其中的两点即可)：_。(2)乙同学将上述装置调整正确后进行实验，在实验中得到如图乙所示的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出，由图中的数据可计算得小车加速度为_m
14、/s2。(保留两位有效数字) (3)丙同学在利用上述调整好的装置进行实验中，保持砂和砂桶的总质量不变，小车自身的质量为M且保持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中放不同砝码时所对应的加速度a，以m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的m关系图线，图中纵轴上的截距为b，则小车受到的拉力大小为_。解析(1)打点计时器必须使用交流电源，该实验还应平衡摩擦力，释放小车时小车应靠近打点计时器。(2)小车的加速度am/s20.60 m/s2。(3)由牛顿第二定律得F(Mm)a，整理得由图像得b，则F。答案(1)用的是直流电源木板的右端没有垫高小车离打点计时器太远(任写两条)(2)0.60(3
15、) 反思领悟数形结合法是指将图像及函数相结合的一种方式，对重点数学公式变形，如本题中将牛顿第二定律方程变形为ykxb的形式对应图像中的各物理量。 1以下仪器的读数分别是多少？读出下图中游标卡尺(50分度)与螺旋测微器、电流表、电压表、欧姆表(10倍率)的读数。(1)_mm；(2)_mm；(3)_A；(4)_V；(5)_。答案：(1)42.20(2)2.986(2.9852.987均可)(3)0.34(4)2.22(2.202.23均可)(5)3002(2017全国卷)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。实验时，
16、保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_ m/s2。(结果均保留2位有效数字)解析：(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的。(2)滴水
17、计时器每30 s内共滴下46个小水滴，其滴水的时间间隔为Ts。根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b)中A点位置时的速度大小为vA (m/s)0.19 m/s。根据逐差法，共有5组数据，舍去中间的一组数据，则加速度am/s20.037 m/s2。因此加速度的大小为0.037 m/s2答案：(1)从右向左(2)0.190.0373一小灯泡上标有“3 V1.0 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个小灯泡的IU图线，要求测量数据从零开始。可选器材如下：A电压表(03 V，内阻10 k)B电压表(015 V，内阻70 k)C电流表(03 A，内阻0.4 )D电流表(00.6 A，内阻1 )E滑
18、动变阻器(10 ，2 A)F滑动变阻器(500 ，1 A)G学生电源(直流06 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路来完成实验，请说明理由：_。(2)实验中电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。(用字母序号表示)(3)根据所选的原理图把下图所示的实物图连接完整。(4)在一次测量时，电压表、电流表的示数如图所示，则电压测量值为U_V，电流测量值为I_A，此时小灯泡的发光功率为P_W。(5)通过实验测量得到的数据已经描在了如图所示的IU坐标系中，请用光滑的曲线将各点连接好。解析：(1)由于测量数据要从零开始，故采用题图甲所示的分压式电路。(2)因小灯泡额定
19、电压为3.0 V，故电压表选用A。小灯泡的额定电流为I额A0.33 A，则电流表选用D。滑动变阻器应选阻值较小的E以方便调节。(3)所连的实物图如图甲所示。(4)由于电压表量程为03 V，故电压表的读数为1.81 V；电流表量程为00.6 A，故电流表的读数为0.22 A。此时灯泡的功率为PUI1.810.22 W0.398 W。(5)所描绘的伏安特性曲线如图乙所示。答案：(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始(2)ADE(3)见解析图甲(4)1.810.220.398(5)见解析图乙4实验室在测定金属丝电阻率的实验中，提供的器材除多用电表、螺旋测微器、米尺、开关和若干导线外，还有：A粗细
20、均匀的待测金属丝RxB直流电流表A(05 mA，内阻约为5 )C直流电压表V(03 V，内阻约为5 k)D滑动变阻器R(阻值范围为020 ，额定电流为1 A)E电源(3 V，内阻不计)(1)为了确定电路，先用多用电表的欧姆挡粗略测量待测金属丝的电阻。现将多用电表的选择开关置于“100”挡，按正确的步骤进行操作，表盘示数如图1所示，则电阻Rx的粗略值为_。(2)实验时，先用螺旋测微器在金属丝三个不同的位置测直径，如图2所示是某次测量时的情况，读数为_mm。(3)若要求在实验中金属丝两端的电压可以有较大变化，测量金属丝电阻的误差尽量小，请用笔画线代替导线，补上图3实物图中缺少的两根导线。(4)某物
21、理学习小组的两位同学在实验中，根据同一组数据进行正确描点后，甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线，如图4中甲、乙所示，根据你对实验的理解，你认为_同学的图线正确，根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为_。解析：(1)多用电表读数乘以倍率可得到电阻值，故Rx6100 600 。 (2)螺旋测微器读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，该次测量读数为0.5 mm20.00.01 mm0.700 mm。(3)滑动变阻器总阻值远小于待测金属丝的阻值，故滑动变阻器应采用分压式接法。由于，故电流表采用内接法。实物图连接如图所示。(4)当电压为零时，电流为零，图线过原点，故甲同学作出的图线正确；图线的斜率
22、大小为金属丝的电阻值，故R570 。答案：(1)600(2)0.700(3)见解析图(4)甲5705(2018届高三哈尔滨三中摸底)某实验小组正在测定一节新型电池的电动势(约为3 V)和内阻，现要选取一个定值电阻R0当做保护电阻。(1)首先为了准确测量定值电阻R0的阻值，在操作台上准备了如下实验器材：A电压表V(量程3 V，电阻约为4 k)B电流表A1(量程1 A，内阻约0.5 )C电流表A2(量程3 A，内阻约0.5 )D定值电阻R0(阻值约为3 )E滑动变阻器R(010 )F开关S一个，导线若干根据上述器材，在测量R0阻值时应选择_(填序号)为电流表，其实验电路图应选图甲中的哪种接法_(填
23、字母)，经测量定值电阻R0阻值为2.8 。(2)之后为了测量该新型电池的电动势和内阻，设计了如下实验，在图乙中将所选器材进行连接。(3)根据实验记录做出UI图线如图丙所示，从中可以求出待测新型电池的内阻为_，电池电动势为_V(保留两位有效数字)。解析：(1)新型电池的电动势约为3 V，定值电阻R0的阻值约为3 ，则通过定值电阻R0的最大电流约为1 A，故在测量R0阻值时应选择电流表A1；由于电压表内阻远大于R0的阻值，故电流表采用外接的方法，即图a所示。 (2)电路图实物连接如图所示。(3)由电路图可得UEI(R0r)，则在电源的UI图线中，图线斜率的绝对值表示定值电阻和电源内阻之和，即R0r
24、3.75 ，所以电源的内阻r0.95 ，I0时对应的路端电压U表示电源的电动势，故E2.9 V。答案：(1)Ba(2)图见解析(3)0.952.96在测量一节干电池的电动势和内阻实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路。(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到_(填“a”或“b”)端。 (3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，滑动滑片P，记录下几组电压表和电流表的示数；重置滑动变阻器，S2改接图甲中的2位置，滑动滑片P，再记录几组电压表和电流表的示数。在同一坐标系内分别描点作出S2接1、2位置时，电压表示数U和电流表
25、示数I的图像，如图丙所示。两图线均为直线，与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB。S2接1位置时，作出的UI图线是图丙中的_(填“A”或“B”)线；S2接2位置时，干电池电动势的测量值_真实值，内阻的测量值_真实值。(填“大于”“小于”或“等于”)解析：(1)实物连接如图所示。(2)为保护电表，闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值应最大，即滑片P调到a端。(3)S2接1位置时，由于电压表的分流，使得电流的测量值偏小，而短路电流(U0时的电流，即图线与横轴的截距)不变，故电动势和内阻的测量值都偏小；S2接2位置时，可将电流表内阻等效到电源内阻中，即外电压和干路电流的测量值是准确
26、的，电源电动势的测量值等于电动势的真实值，但电源内阻的测量值等于电源内阻的真实值与电流表内阻的和。答案：(1)见解析图(2)a(3)B等于大于7(2017北京高考)如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。(1)打点计时器使用的电源是_(选填选项前的字母)。A直流电源B交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_(选填选项前的字母)。A把长木板右端垫高 B改变小车的质量在不挂重物且_(选填选项前的字母)的情况下，轻推一下小车。若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力
27、和其他阻力的影响。A计时器不打点 B计时器打点(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3，如图2所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W_，打B点时小车的速度v_。(4)以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据做出如图3所示的v2W图像。由此图像可得v2随W变化的表达式为_。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关
28、的物理量应是_。(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映v2W关系的是_。解析：(1)打点计时器使用的电源是交流电源，故选B。(2)实验中，平衡摩擦力和其他阻力时，应先不挂重物，把长木板右端适当垫高，在小车后面挂上纸带，接通电源，在打点计时器打点的情况下，轻推一下小车，给小车一个初速度，若小车拖着纸带做匀速运动，则表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。(3)实验中，可认为小车所受的拉力F大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功WFx2mgx2。在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故vB。(4)根据图线，关系式写为v2kWb，在直线上取两点，如(1.4102,0.07)(8102,0.38)，代入上式，解得k4.7，b0.004，在作图误差允许的范围内，表达式可写为v24.7W。把功的单位用基本
