【物理】2019届一轮复习人教版力学实验、电学实验学案

【物理】2019届一轮复习人教版力学实验、电学实验学案

第1讲　力学实验 高考命题轨迹 年份 题号(分值)‎ 考点 难度 ‎2017年 卷Ⅰ22题(5分)‎ 利用“滴水计时器”研究匀变速直线运动 中等 卷Ⅱ22题(6分)‎ 利用光电门研究斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度、加速度之间关系 中等 卷Ⅲ22题(6分)‎ 验证力的平行四边形定则；考查作图、读数等 中等 ‎2016年 卷Ⅰ22题(5分)‎ 利用落体法验证机械能守恒定律 容易 卷Ⅱ22题(6分)‎ 探究弹簧的弹性势能 中等 卷Ⅲ23题(10分)‎ 探究加速度与合外力的关系；作图及图象分析 中等 ‎2015年 卷Ⅰ22题(6分)‎ 粗测小车通过凹形桥最低点时的速度；由圆周运动最低点的压力求速度 中等 卷Ⅱ22题(6分)‎ 利用打点计时器测量物块与斜面间动摩擦因数 中等 考情分析　实验命题不避热点、注重陈题翻新；重点实验频频考，其他实验“轮换”考．基于已学过的实验(包括演示实验、课外小实验等)而不局限于《考试大纲》中要求的实验变换情景而不偏离主题．‎ 注重对实验原理、实验方法的考查，而非实验本身．新任务、新情景对原理分析、方法选择、数据处理、误差分析等能力要求较高．平均值法、逐差法、图象法、列表法、公式法等数据处理方法反复考查，尤其是图象法、作图与图象分析是热点与亮点．‎ 知识方法链接 新课标《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、探究加速度与力、质量的关系、探究做功和物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律．这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用：‎ ‎1．由纸带确定时间 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算．‎ ‎2．求解瞬时速度 利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．如图1所示，打n点时的瞬时速度vn＝.‎ 图1‎ ‎3．用“逐差法”求加速度 如图2所示，a＝.‎ 图2‎ 有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：‎ ‎(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间Δt内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v＝.‎ ‎(2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a＝.‎ 真题模拟精练 ‎1．(2017·全国卷Ⅰ·22)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3(a)所示．实验时，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)‎ 图3‎ ‎(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.(结果均保留两位有效数字)‎ 答案　(1)从右向左　(2)0.19　 0.038‎ 解析　(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动．‎ ‎(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为T＝ s＝ s，所以A点位置的速度为vA＝ m/s≈0.19 m/s.根据逐差法可求加速度的大小a＝，解得a≈0.038 m/s2.‎ ‎2．(2017·江西鹰潭市一模)某研究学习小组用图4甲所示的装置探究加速度与合力的关系．装置中的铝箱下端连接纸带，砂桶中可放置砂子以改变铝箱所受的外力大小，铝箱向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出．现保持铝箱总质量m不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验，得到多组a、F值(F为力传感器的示数，等于悬挂滑轮绳子的拉力)，不计滑轮的重力．‎ 图4‎ ‎(1)某同学根据实验数据画出了图乙所示a—F关系图象，则由该图象可得铝箱总质量m＝________ kg，重力加速度g＝________ m/s2(结果保留两位有效数字)．‎ ‎(2)当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，图线______(填选项前的字母)．‎ A．偏向纵轴　　　　　　　　 B．偏向横轴 C．斜率逐渐减小 D．斜率不变 答案　(1)0.25　9.8　(2)D 解析　(1)对铝箱分析，应有FT－mg＝ma，对滑轮应有F＝2FT，联立可解得a＝(－mg)＝F－g，‎ 可知图线的斜率k＝＝，解得m＝0.25 kg，纵轴截距－g＝－9.8，解得g＝9.8 m/s2.‎ ‎(2)对于图线的斜率k＝，当砂桶和砂的总质量较大，可知图线的斜率不变，故选D.‎ ‎3．(2017·陕西西安市二检)为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图5甲所示的装置，现备有下列器材：打点计时器及所需电源、导线、复写纸、刻度尺、细沙．学习小组成员称量出滑块的质量为M ‎、细沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带，让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时，滑块处于静止状态．要完成该实验，请回答下列问题：‎ 图5‎ ‎(1)要完成本实验，还缺少的实验器材是____________．‎ ‎(2)实验时为保证滑块受到的合力与沙、小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是________．实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤是________．‎ ‎(3)在满足(1)(2)的条件下，让小桶带动滑块加速运动．如图乙所示为打点计时器所打的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离标注在图上，当地重力加速度为g，则在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为____________(用题中所给的表示数据的字母表示)．‎ 答案　(1)天平　(2)沙和小桶的总质量远小于滑块的质量　平衡摩擦力　(3)mg(x2＋x3)＝[(x3＋x4)2－(x1＋x2)2]‎ 解析　(1)根据题意本实验需要测量滑块与沙桶质量，所以还缺少的器材是天平．‎ ‎(2)根据牛顿第二定律可知当沙和小桶的总质量远小于滑块的质量时，细线拉力才近似等于沙和小桶的重力，所以沙和小桶应满足的实验条件是沙和小桶的总质量远小于滑块的质量，由受力分析可知，为保证细线拉力为滑块的合外力，首先要做的是平衡摩擦力．‎ ‎(3)在B、D两点间，根据动能定理实验要验证的表达式为：mg(x2＋x3)＝Mv－Mv 而根据匀变速直线运动的推论得知，vB＝，vD＝ 联立解得：mg(x2＋x3)＝[(x3＋x4)2－(x1＋x2)2]‎ ‎4．(2017·赣中南五校联考)图6甲是“验证机械能守恒定律”的实验装置图，下面一些实验步骤：‎ 图6‎ A．用天平测出重物和夹子的质量 B．把打点计时器用铁夹固定在放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内 C．把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态 D．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，让重物靠近打点计时器，处于静止状态 E．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，再断开电源 F．用秒表测出重物下落的时间 G．更换纸带，重新进行实验 ‎(1)对于本实验，以上不必要的两个步骤是________．‎ ‎(2)图乙为实验中打出的一条纸带，O为打出的第一个点，A、B、C为从适当位置开始选取的三个连续点(其它点未画出)，打点计时器每隔0.02 s打一个点，若重物的质量为0.5 kg，当地重力加速度取g＝9.8 m/s2，由图乙所给的数据算出(结果保留两位有效数字)．‎ ‎①从O点下落到B点的过程中，重力势能的减少量为________ J；‎ ‎②打B点时重物的动能为________ J.‎ 答案　(1)AF　(2)①0.86　②0.81‎ 知识方法链接 ‎1．注意橡皮条、弹簧本身的特点，力的特点是不能突变，能的特点是弹簧拉伸和压缩相同的量势能相等，在实验中也会用到．‎ ‎2．弹簧弹性势能表达式不需推导和应用，但还是要知道，在验证性实验中常用到其结论．‎ 真题模拟精练 ‎5．(2017·全国卷Ⅲ·22) 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图7(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．‎ ‎(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N.‎ ‎ (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N.‎ ‎(ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；‎ 图7‎ ‎(ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________．‎ 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．‎ 答案　(1)4.0　(2)(ⅰ)见解析图 　(ⅱ)4.0　0.05‎ 解析　(1)由图(b)可知，F的大小为4.0 N ‎(2)(ⅰ)画出力F1、F2的图示，如图所示 ‎(ⅱ)用刻度尺量出F合的线段长约为20 mm，所以F合大小为4.0 N，F合与拉力F的夹角的正切值为tan α＝0.05.‎ ‎6．(2017·山东烟台市模拟)某同学利用图8所示方法测量一根硬弹簧的劲度系数．图中金属槽的质量为M，槽中装有n个质量为m的铁块，此时弹簧上端连接的指针指在刻度尺的d0刻度，弹簧下端与刻度尺的零刻度对齐．实验时从槽中每拿出一个铁块，指针就沿刻度尺上升Δd，由此可求出弹簧的劲度系数为________；当把金属槽和铁块全部拿走后弹簧的长度为________(重力加速度为g)．‎ 图8‎ 答案　　Δd＋d0‎ ‎7．(2017·山西太原市模拟一)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，实验小组找到一根橡皮筋和一个弹簧测力计，他们进行了如下操作，请将实验操作和处理补充完整．‎ ‎(1)用刻度尺测量橡皮筋的自然长度L＝20 cm；‎ ‎(2)将橡皮筋一端固定在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉橡皮筋的另一端，测量橡皮筋的长度，记录测力计的示数，分析数据，得出结论：橡皮筋的弹力与其伸长量成正比，且比例系数为k＝0.10 N/cm；‎ ‎(3)将橡皮筋的两端固定在水平面上的A、B两点，A、B两点间距为20 cm；‎ ‎(4)将弹簧测力计挂在橡皮筋的中点，用手在水平面内沿垂直方向拉测力计，稳定后如图9甲所示，测得橡皮筋的总长度为40 cm，弹簧测力计的示数如图乙所示，则读数为F＝________ N；‎ 图9‎ ‎(5)根据上述数据可求得橡皮筋此时的弹力FT＝______ N；‎ ‎(6)在图甲中根据给出的标度，作出橡皮筋对挂钩拉力的合力F′的图示；‎ ‎(7)比较F′与________(填物理量的符号)的大小是否相等、方向是否相同，即可得出实验结论．‎ 答案　(4)3.46(3.45～3.47)　(5)2.00‎ ‎(6)如图所示 ‎(7)F ‎8．(2017·黑龙江哈尔滨市模拟)如图10所示为弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且与弹簧不固连)，压缩弹簧并锁定．现解除锁定，则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射．按下述步骤进行实验：‎ 图10‎ ‎①用天平测出两球质量分别为m1、m2；‎ ‎②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；‎ ‎③解除弹簧锁定弹出两球，记录两球在水平地面上的落点P、Q.‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有________．(已知重力加速度g)‎ A．弹簧的压缩量Δx；‎ B．两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2；‎ C．小球直径；‎ D．两球从管口弹出到落地的时间t1、t2‎ ‎(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为Ep＝____________.‎ ‎(3)由上述测得的物理量来表示，如果满足关系式__________，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒．‎ 答案　(1)B　(2)＋　(3)m1x1＝m2x2‎ 解析　(1)弹簧的弹性势能等于两球得到的动能之和，而要求解动能必须还要知道两球弹射的初速度v0，由平抛运动可知v0＝，故还需要测出两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2.‎ ‎(2)小球的动能Ek＝mv＝m(x)2＝；故弹性势能的表达式为Ep＝m1v＋m2v＝＋.‎ ‎(3)由上述测得的物理量来表示，如果满足关系式m1v1＝m2v2，即m1x1＝m2x2，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒．‎ 知识方法链接 探究型实验通常可分为两类：第一类为通过实验和实验数据的分析得出物理规律；第二类为给出实验规律，让你选择实验仪器，设计实验步骤，并进行数据处理．第一类必须在实验数据上下工夫，根据数据特点，掌握物理量间的关系，得出实验规律；第二类必须从已知规律入手，正确选择测量的物理量，根据问题联想相关的实验模型，确定实验原理，选择仪器设计实验步骤，记录实验数据并进行数据处理．‎ 真题模拟精练 ‎9．(2017·全国卷Ⅱ·22)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．‎ 图11‎ 实验步骤如下：‎ ‎①如图11(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；‎ ‎②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；‎ ‎③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示)，表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出；‎ ‎④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；‎ ‎⑤多次重复步骤④；‎ ‎⑥利用实验中得到的数据作出Δt图，如图(c)所示．‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和Δt的关系式为 ＝________.‎ ‎(2)由图(c)可求得vA＝______ cm/s，a＝______ cm/s2.(结果保留3位有效数字)‎ 答案　(1)vA＋aΔt　(2)52.1　16.6‎ 解析　(1)设挡光片末端到达光电门的速度为v，则由速度时间关系可知：v＝vA＋aΔt，且＝ 联立解得：＝vA＋aΔt；‎ ‎(2)由图(c)可读出vA≈52.1 cm/s，图线的斜率 k＝a＝ cm/s2≈8.28 cm/s2，‎ 即a≈16.6 cm/s2.‎ ‎10．(2017·山东日照市一模)装有拉力传感器的轻绳，一端固定在光滑水平转轴O，另一端系一小球，空气阻力可以忽略．设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图12甲)，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2.某兴趣小组的同学用该装置测量当地的重力加速度．‎ 图12‎ ‎(1)小明同学认为，实验中必须测出小球的直径，于是他用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝________ mm.‎ ‎(2)小军同学认为不需要测小球的直径．他借助最高点和最低点的拉力F1、F2，再结合机械能守恒定律即可求得．小军同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)．‎ A．小球的质量m B．轻绳的长度l C．小球运动一周所需要的时间T ‎(3)根据小军同学的思路，请你写出重力加速度g的表达式________．‎ 答案　(1)5.695　(2)A　(3)g＝ 解答　(1)螺旋测微器的固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为0.01×19.5 mm＝0.195 mm 所以最终读数为：固定刻度读数＋可动刻度读数＝5.5 mm＋0.195 mm＝5.695 mm.‎ ‎(2)、(3)由牛顿第二定律，在最高点，则有：‎ F1＋mg＝m 而在最低点，则有：F2－mg＝m 再依据机械能守恒定律，则有：mv＝mv＋2mgr 联立上式，解得：g＝ 因此已知最高点和最低点的拉力F1、F2，小军同学还需要测量的物理量有小球的质量m，故A正确，B、C错误；根据小军同学的思路，重力加速度g的表达式为g＝.‎ ‎11．(2017·山东枣庄市一模)某兴趣小组测量小物块与水平面之间的动摩擦因数和弹簧压缩后弹性势能大小的装置如图13所示．弹簧左端固定在挡板上，右端被带有挡光条的小物块压至C处．现由静止释放小物块，小物块与弹簧分离后通过P处光电计时器的光电门，最终停在水平面上某点B.已知挡光条的宽度为d，当地重力加速度为g.‎ 图13‎ ‎(1)现测得挡光条通过光电门的时间为t，小物块停止处到光电门的距离为x，则小物块通过光电门处的速度v＝____________，小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝____________(用g、d、t、x表示)．‎ ‎(2)若小物块质量为m，释放处C到光电门P的距离为x0，则小物块释放瞬间弹簧的弹性势能Ep＝________(用m、d、t、x、x0表示)．‎ 答案　(1)　　(2) 解析　(1)利用平均速度可知通过光电门的速度为：v＝ 根据动能定理可知：－μmgx＝0－mv2‎ 解得μ＝ ‎(2)小物块从C到静止利用动能定理可知：‎ Ep－μmg(x0＋x)＝0－0‎ 解得Ep＝ ‎12．(2017·山东淄博市一模)某研究小组设计了一种“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图14所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽(滑槽末端与桌面相切)，B是质量为m的滑块(可视为质点)．‎ 图14‎ 第一次实验，如图甲所示，将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P点，测出滑槽最高点距离桌面的高度h、M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1；‎ 第二次实验，如图乙所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P′点，测出滑槽末端与桌面右端M的距离L、M与P′间的水平距离x2.‎ ‎(1)在第二次实验中，滑块在滑槽末端时的速度大小为_________________．(用实验中所测物理量的符号表示，已知重力加速度为g)．‎ ‎(2)(多选)通过上述测量和进一步的计算，可求出滑块与桌面间的动摩擦因数μ，下列能引起实验误差的是(　　)‎ A．h的测量 B．H的测量 C．L的测量 D．x2的测量 ‎(3)若实验中测得h＝15.00 cm、H＝25.00 cm、x1＝30.00 cm、L＝10.00 cm、x2＝20.00 cm，则滑块与桌面间的动摩擦因数为________________．‎ 答案　(1)x1　(2)BCD　(3)0.5‎ 解析　(1)滑块在滑槽末端时的速度大小为：v1＝ 竖直方向有：H＝gt2‎ 解得v1＝x1 ‎(2)第一次测的速度为：v1＝x1，滑块在水平桌面上运动，由动能定理：‎ ‎－μmgL＝mv－mv 联立解得：μ＝ 由表达式可知会引起误差的是B、C、D.‎ ‎(3)根据(2)可知动摩擦因数为μ＝ 代入数据解得：μ＝＝0.5‎ 专题规范练 题组1　高考真题体验 ‎1．(2016·全国卷Ⅰ·22)某同学用图1(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图(b)所示．‎ 图1‎ 该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算．‎ ‎(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度大小为________．‎ ‎(2)已测得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为________Hz. ‎ 答案　(1)(s1＋s2)　(s2＋s3)　(s3－s1)　(2)40‎ 解析　(1)由于重物匀加速下落，B点的速度vB等于AC段的平均速度，即vB＝ 由于T＝，故vB＝(s1＋s2)‎ 同理可得vC＝(s2＋s3)‎ 匀加速直线运动的加速度a＝ 故a＝＝＝ (s3－s1)①‎ ‎(2)重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得 mg－F阻＝ma②‎ 由已知条件F阻＝0.01mg③‎ 由②③得a＝0.99g 由①得f＝ ，代入数据得f≈40 Hz ‎2．(2016·全国卷Ⅱ·22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图2(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．‎ 图2‎ ‎(1)实验中涉及到下列操作步骤：‎ ‎①把纸带向左拉直 ‎②松手释放物块 ‎③接通打点计时器电源 ‎④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．‎ ‎(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．‎ 答案　(1)④①③②　(2)1.29　M 解析　(1)根据该实验操作过程，正确步骤应为④①③②.‎ ‎(2)物块脱离弹簧时速度最大，v＝＝ m/s＝1.29 m/s；由动能定理ΔEk＝mv2，据纸带中打点的疏密知M纸带获得的最大速度较大，对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能较大．‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅲ·23)‎ 某物理课外小组利用图3中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：‎ 图3‎ ‎(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑．‎ ‎(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.‎ ‎(3)对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s-t图象如图4所示；由图4求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.‎ n ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ a/(m·s－2)‎ ‎0.20‎ ‎0.58‎ ‎0.78‎ ‎1.00‎ 图4‎ ‎(4)利用表中的数据在图5中补齐数据点，并作出a-n图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．‎ 图5‎ ‎(5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为________kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)．‎ ‎(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的标号)．‎ A．a-n图线不再是直线 B．a-n图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大 答案　(3)0.39　(4)见解析图　(5)0.44　(6)B 解析　(3)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，将图4中点(2,0.78)代入s＝at2可得，a＝0.39 m/s2.‎ ‎(4)根据描点法可得如图所示图线．‎ ‎(5)根据牛顿第二定律可得nmg＝(M＋5m)a，则a＝n，图线斜率k＝＝，可得M＝0.44 kg ‎(6)若保持木板水平，则小车运动中受到摩擦力的作用，n的数值相同的情况下，加速度a变小，直线的斜率变小．绳的拉力等于摩擦力时，小车才开始运动，图象不过原点，选项B正确．‎ ‎4．(2015·全国卷Ⅰ·22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验．所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R＝0.20 m)．‎ 图6‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图6(a)所示，托盘秤的示数为1.00 kg；‎ ‎(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为_____ kg；‎ ‎(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：‎ 序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ m(kg)‎ ‎1.80‎ ‎1.75‎ ‎1.85‎ ‎1.75‎ ‎1.90‎ ‎(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为________ N；小车通过最低点时的速度大小为________ m/s.(重力加速度大小取9.80 m/s2，计算结果保留2位有效数字)‎ 答案　(2)1.40　(4)7.9　1.4‎ 解析　(2)由题图(b)可知托盘秤量程为10 kg，指针所指的示数为1.40 kg.‎ ‎(4)由多次测出的m值，利用求平均值可得m＝1.81 kg.而模拟器的重力为G＝m0g＝9.8 N，所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为FN＝mg－m0g≈7.9 N；根据径向合力提供向心力，即7.9 N－(1.40－1.00)×9.8 N＝，解得v≈1.4 m/s.‎ ‎5．(2015·全国卷Ⅱ·22)某同学用图7(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离．‎ ‎ ‎ 图7‎ ‎(1)物块下滑时的加速度a＝________ m/s2，打C点时物块的速度v＝________ m/s；‎ ‎(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是________(填正确答案标号)．‎ A．物块的质量 B．斜面的高度 C．斜面的倾角 答案　(1)3.25　1.79　(2)C 解析　根据纸带数据可知，‎ 加速度a＝＝3.25 m/s2；‎ 打C点时物块的速度vC＝≈1.79 m/s.‎ ‎(2)由牛顿第二定律得加速度a＝gsin θ－μgcos θ，所以要求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是斜面的倾角．‎ ‎6．(2014·新课标Ⅰ卷·22)某同学利用图8(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻质定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：‎ 图8‎ ‎(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成______(填“线性”或“非线性”)关系．‎ ‎(2)由图(b)可知，a—m图线不经过原点，可能的原因是________________________．‎ ‎(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________________________，钩码的质量应满足的条件是________________．‎ 答案　(1)非线性　(2)存在摩擦力　(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力　远小于小车的质量 解析　(1)由图象可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．‎ ‎(2)a—m图线不经过原点，在m轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力．‎ ‎(3)本实验直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．‎ 题组2　各省市模拟精选 ‎7．(2017·安徽合肥市第一次检测)利用图9所示装置可以做多个力学实验．‎ 图9‎ ‎(1)用此装置“研究匀变速直线运动”时，________(填“需要”或“不需要”)平衡小车和木板间的摩擦阻力；‎ ‎(2)用此装置探究“加速度与质量的关系”时，改变小车质量后，________(填“需要”或“不需要”)重新平衡摩擦阻力；‎ ‎(3)用此装置探究“功与速度变化的关系”，为了尽可能准确，请完成下列填空：‎ ‎①不挂钩码平衡摩擦力时，小车后面________(填“需要”或“不需要”)固定纸带；‎ ‎②调节滑轮高度，让细线与长木板平行；‎ ‎③小车质量M________钩码质量m(填“远大于”或“远小于”)．‎ 答案　(1)不需要　(2)不需要　(3)需要　远大于 ‎8．(2017·福建厦门市3月质检)探究“做功和物体速度变化的关系”‎ 实验装置如图10甲所示，图中是小车在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形．小车实验中获得的速度v，由打点计时器所打点的纸带测出，橡皮筋对小车做的功记为W；实验时，将木板左端调整到适当高度，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．请回答下列问题：当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……多次实验．请回答下列问题：‎ 图10‎ ‎(1)除了图甲中已给出器材外，需要的器材还有：交流电源、________________；‎ ‎(2)如图乙，是小车在某次运动过程中打点计时器在纸带上打出的一系列的点，打点的时间间隔为0.02 s，则小车离开橡皮筋后的速度为________ m/s(保留两位有效数字)．‎ ‎(3) 将几次实验中橡皮筋对小车所做的功W和小车离开橡皮筋后的速度v进行数据处理，以W为纵坐标，v或v2为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是________．‎ 答案　(1)毫米刻度尺　(2)0.36　(3)AD ‎9．(2017·江西省重点中学盟校第一次联考)如图11所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质力传感器能显示挂钩处所受的拉力．‎ 图11‎ ‎(1)在探究“质量一定，加速度与合外力的关系”时，要使力的传感器的示数等于小车所受合外力，必须进行的操作是 ______________.然后保证小车的质量不变，多次向砂桶里加砂，测得多组a和F的值，画出的a－F图象是____________________．‎ ‎(2)在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线．下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________________．‎ ‎(3)如果用精度为0.02 mm的游标卡尺测量遮光片宽度，看到部分刻度如图12所示，则正确的读数结果应该是________ cm.‎ 图12‎ 答案　(1)平衡摩擦力　C　(2)C　(3)1.010‎ 解析　(1)小车与木板之间存在摩擦力，这样就不能用绳子的拉力代替合力，所以做实验首先必须要平衡摩擦力，小车质量m一定时，加速度与合外力F成正比，故C正确；‎ ‎(2)小车从靠近甲光电门处由静止开始做匀加速运动，位移x＝at2‎ 改变小车质量m，测得多组m、t的值，所以加速度a＝，位移不变，所以a与t2成反比，“合外力一定时，加速度与质量成反比例”的图线是C.‎ ‎(3)10 mm×0.02×5 mm＝10.10 mm＝1.010 cm ‎10．(2017·广东佛山市高三教学质检一)我们知道滑动摩擦力的大小所遵循的规律，那么，滚动摩擦力的大小与哪些因素有关呢？对自行车而言，滚动摩擦必定与车轮的轮轴摩擦及路面摩擦都有关，那么，在轮轴摩擦非常小的情况下，对一辆确定的自行车，它与路面间，是否也有一确定的滚动摩擦因数呢？小江同学与他的伙伴们准备用自己的自行车亲自测一测．‎ 为此，小江在自行车上安装了骑行里程表(如图13所示，可以在即时显示瞬时速度的同时，通过启动按钮，准确测定运动中任意一段的路程与时间)，小江还准备了一台体重计(量程足够大)，并选取了一段平直，很少有机动车行驶的路段，开始了以下的实验和测量．‎ 图13‎ ‎(1)用体重计测量____的质量M；‎ ‎(2)小江先猛踩自行车使其加速，观察里程表，当车达到某一速度值时，停止踩动踏板，同时启动里程表测量按钮，让自行车自由 “滑行”，直到不能再向前“滑行”时，按停按钮，记录自行车在这一过程中的初速度v0和前进的____________(填要记录的物理量及其字母代号)；‎ ‎(3)由此可求得在不计轮轴摩擦及空气阻力的情况下，自行车在“滑行”过程中所受的滚动摩擦阻力Ff＝________；‎ ‎(4)小江参照动摩擦因数的计算方法，测得“滚动摩擦因数”k＝________；‎ ‎(5)由求得的k值是否可判断k与质量M无关？__________(填“是”“否”)，理由是_____________．‎ 答案　(1)自行车及小江(或自行车和人)　(2)路程(位移)x、时间t　(3)或　(4)或　(5)否　在相同初速度v0的情况下，小江“滑行”了时间(或位移)t(或x)，换不同质量的同学骑行，“滑行”时间(或位移)可能会不同 ‎[或答：k＝(k＝)式中的x(或t)可能与质量M有关]‎ ‎11．(2017·山东泰安市一模)如图14所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．‎ 图14‎ ‎(1)实验必须要求满足的条件是________‎ A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线是水平的 C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下 D．若入射小球质量为m1，被碰小球质量为m2，则m1>m2‎ ‎(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程，然后，把被碰小球m1静置于轨道的末端，再将入射球m1从斜轨S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是________(填选项的符号)．‎ A．用天平测量两个小球的质量m1、m2‎ B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程、 ‎(3)若两球相碰前后的动量守恒，则其表达式可表示为____________(用(2)中测量的量表示)；‎ ‎(4)若m1＝45.0 g、m2＝9.0 g，＝46.20 cm.则可能的最大值为_____ cm.‎ 答案　(1)BCD　(2)ADE (3)m1·＋m2·＝m1·　(4)77.00‎ 解析　(1)只要小球每次从同一点由静止滚下即可，不需要保证斜面光滑，故A错误，C正确；小球离开轨道后要做平抛运动，必须保证斜槽末端的切线要水平，故B正确；为防止两球碰撞后入射球反弹，入射小球m1的质量需要大于被碰小球m2的质量，故D正确．‎ ‎(2)要验证动量守恒定律，即验证：m1v1＝m1v2＋m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：m1v1t＝m1v2t＋m2v3t，得：m1·＝m1·＋m2·，因此实验中需要测量两小球的质量、先确定落点的位置再测量出平抛的水平距离，故应进行的步骤为：ADE.‎ ‎(3)根据(2)的分析可知，要验证动量守恒应验证的表达式为：m1·＝m1·＋m2·；‎ ‎(4)发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，根据动量守恒的表达式是：m1v1＝m1v2＋m2v3‎ 由m1v＝m1v＋m2v 得机械能守恒的表达式是：‎ m1·2＋m2·2＝m1·2‎ 联立解得：v3＝v1‎ 因此最大射程为：sm＝·＝ cm＝77.00 cm ‎12．(2017·山东临沂市一模)如图15甲所示，为验证动能定理，某同学设计了如下实验．将一长直木板一端垫起，另一端侧面装一速度传感器，斜面的倾角为θ，一滑块与木板之间的动摩擦因数为μ，让该滑块由静止从木板上h高处(从传感器所在平面算起)自由滑下，测出滑块通过传感器时的速度v.(重力加速度为g)‎ ‎　　‎ 图15‎ ‎(1)为验证动能定理成立，只需验证h和v满足函数关系式____________________________即可．(用g、θ、μ表示)‎ ‎(2)该实验中，用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为d＝_______ mm，遮光条通过光电门时，显示时间为t＝0.002 s，则滑块通过光电门时的瞬时速度v＝______ m/s.‎ ‎(3) 让滑块分别从不同高度无初速释放，测出滑块释放的初位置到光电门所在平面的的高度h1、h2、h3…，读出滑块上遮光条每次通过光电门的时间，计算出遮光条每次通过光电门的速度v1、v2、v3….某同学利用测量的数据绘制出了如图16所示的h－v2图象，并测出该图线的斜率为k，若该实验中滑块和木板之间的摩擦因数μ未知，则可求出μ＝____________.(仅用g、θ、k表示)‎ 图16‎ 答案　(1)h＝或(gsin θ－μgcos θ)＝或h＝ ‎(2)5.20或5.25　2.6或2.625　(3) 第2讲　电学实验 高考命题轨迹 年份 题号(分值)‎ 考点 难度 ‎2017年 卷Ⅰ23题(10分)‎ 小灯泡伏安特性曲线与电源U—I图象及其交点意义 较难 卷Ⅱ23题(9分)‎ 串并联电路、电势分析，测量微安表内阻 中等 卷Ⅲ23题(9分)‎ 欧姆表原理及读数 中等 ‎2016年 卷Ⅰ23题(10分)‎ 组装由热敏电阻控制的报警电路，闭合电路欧姆定律 中等 卷Ⅱ23题(9分)‎ 半偏法测电压表内阻，实物图连接，电表改装 中等 卷Ⅲ22题(5分)‎ 研究安培力，实物图连接 中等 ‎2015年 卷Ⅰ23题(9分)‎ 改装和校准毫安表，器材选择 较难 卷Ⅱ23题(9分)‎ 半偏法测电压表内阻，画电路图，写操作步骤 较难 考情分析　基本规律同“力学实验”‎ 电学实验在实验中占有比重相对较大，难度也较力学实验高，也是大多数同学失分较多的地方．无论是源于教材的实验还是创新的实验，其实验原理都基于闭合电路欧姆定律，串并联电路(部分电路欧姆定律)等基本规律，所以电路分析才是实验基础．电表读数实物图连接作图、仪器选择、误差分析等基本功要熟练．‎ 知识方法链接 ‎1．游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧 记住两点：一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后数字分别是，螺旋测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位．‎ ‎2．电压表、电流表、多用电表的读数技巧 ‎(1)对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是、还是估读，明确读数的小数位数．‎ ‎(2)多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5 V以下交流电压所用，一般较少使用．‎ ‎3．欧姆表的原理 ‎(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．‎ ‎(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．‎ ‎4．欧姆表使用六注意 ‎(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡．‎ 真题模拟精练 ‎1．(2017·全国卷Ⅲ·23)图1(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1‎ ‎ mA挡和2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω挡．‎ 图1‎ ‎(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．‎ ‎(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)．‎ A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ‎(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.‎ ‎(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为__________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为____________．(结果均保留3位有效数字)‎ 答案　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA 1.10 kΩ　2.94 V 解析　(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．‎ ‎(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．‎ ‎(3)根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160 Ω.‎ 当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 Ω.‎ ‎(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.47 mA.‎ 若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.‎ 若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.94 V.‎ ‎2．(2017·宁夏六盘山二模)某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图2所示．由图可读出D＝________ cm，d＝________ mm.‎ ‎　‎ 图2‎ 答案　5.080　3.775‎ ‎3．(2017·贵州贵阳市2月模拟)如图3(a)是一简易多用电表的电路图．其表盘如图(b)所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，但上排刻度线对应数据未标出．已知该多用电表的表头选用的是内阻RA＝10 Ω、满偏电流IA＝10 mA的电流表．‎ 图3‎ 为测量该多用电表内阻电源的电动势，某同学在实验室找到一只电阻箱，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将红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱的阻值使指针在C处，此时电阻箱的示数如图(c)．‎ ‎(1)根据该同学的实验，此多用电表C处刻度对应的阻值为________ Ω.电表内电池的电动势为________ V(保留2位有效数字)．‎ ‎(2)若将选择开关接“1”，指针指在图(b)所示位置，其读数为________ mA.‎ ‎(3)将一未知阻值的电阻，接在已经欧姆调零的该多用电表两表笔之间，指针仍指在图(b)所示位置，试计算出该未知电阻的阻值为________ Ω.(保留2位有效数字)‎ 答案　(1)150　1.5　(2)6.8　(3)71 ‎ 解析　(1)由题图可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；指针指在C处时，电流表示数为5 mA＝0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I·2R＝0.005×150×2 V＝1.5 V.‎ ‎(2)开关接1时，量程为10 mA，则最小分度为0.2 mA，故读数为：6.8 mA.‎ ‎(3)由题意可知，此时电路中的电流值为6.8 mA，而表内电池的电动势为E＝1.5 V，表内总电阻为150 Ω，所以待测电阻的阻值为R＝－R内＝(－150) Ω≈71 Ω.‎ ‎4．(2017·河北邯郸市一模)某实验小组的同学将一电流表G改装为简易欧姆表，改装电路图如图4所示，其中电流表G的满偏电流Ig＝1 mA，内阻rg＝100 Ω，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω，R0为保护电阻，R为可变电阻．‎ 图4‎ ‎(1)保护电阻R0有两种规格，阻值分别为1 000 Ω和2 000 Ω；可变电阻R有两种规格，最大阻值分别为250 Ω和750 Ω.R0应选用阻值为________ Ω的电阻，R应选用最大阻值为________ Ω的可变电阻．‎ ‎(2)实验小组的同学把一未知量程的微安表接在改装好的欧姆表红、黑表笔之间，进行探究性实验．图中与接线柱A相连的表笔颜色应是_______色(填“红”或“黑”)，此表笔应接微安表的_________接线柱(填“正”或“负”)．按照正确的操作步骤，该同学发现欧姆表的指针恰好在其表盘刻度正中间，微安表指针在其满刻度的处，则此微安表的量程为______ μA.‎ ‎(3)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变、内阻略有增大，其他正常，按正确使用方法测量电阻时，测量结果与原测量结果相比会________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．‎ 答案　(1)1 000　 750　(2)红　负　 600　(3)不变 知识方法链接 一、伏安法 ‎1．仪器的选择 ‎(1)电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．‎ ‎(2)电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电路的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的偏角不能小于量程的，偏角越大相对误差越小．‎ ‎2．电路的选择 ‎(1)测量电路的选择 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差来源 电流表的分压 电压表的分流 测量结果 R测＝>Rx，偏大 R测＝R真．‎ 图6‎ 四、等效替代法 ‎(1)电流等效替代(如图7)‎ 图7‎ ‎(2)电压等效替代(如图8)‎ 图8‎ 真题模拟精练 ‎5．(2017·全国卷Ⅰ·23)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 kΩ)；电流表(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；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0～3.8 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9(a)所示．‎ 图9‎ 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”)．‎ ‎(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)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．(结果均保留两位小数)‎ 答案　(1)见解析图　(2)增大　增大　(3)0.39　1.17‎ 解析　(1)电压表量程为3 V，要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡的电阻RL＝＝ Ω＝11.875 Ω，因＜，故电流表用外接法，实验电路原理图如图所示．‎ ‎(2)由IU图象知，图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R＝ρ知，灯丝的电阻率增大．‎ ‎(3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0 Ω时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E＝U＋I(R＋r)得U＝－10I＋4，作出图线①如图所示．‎ 由交点坐标可得U1＝1.78 V，I1＝221 mA，P1＝U1I1≈0.39 W；当滑动变阻器电阻值R＝0时，灯泡消耗的功率最大，由E＝U＋I(R＋r)得，I＝－U＋4，作出图线②如图所示．由交点坐标可得，U2＝3.70 V，I2＝315 mA，最大的功率为P2＝U2I2≈1.17 W.‎ ‎6．(2017·安徽合肥市第二次检测)图10为某同学设计的一个测量电流表G1内阻(r1)的电路图(未画完整)，可供选择的器材如下：‎ 图10‎ 待测电流表G1；量程为0～5 mA，内阻约为300 Ω 电流表G2：量程为0～10 mA，内阻约为40 Ω 电压表V2：量程为15 V，内阻约为15 kΩ 滑动变阻器R1：阻值范围为0～1 000 Ω 滑动变阻器R2：阻值范围为0～20 Ω 定值电阻R3：阻值为300 Ω 干电池E：电动势约为1.5 V，内阻不计 开关S及导线若干 ‎(1)请完善测量电路的电路图，并依据电路图完成图11中实物图的连接；‎ 图11‎ ‎(2)滑动变阻器应选________(填写器材后面的代号)；‎ ‎(3)实验中测得电流表G1的读数I和另一电表读数X，待测电流表G1内阻的表达式为r1＝________；‎ ‎(4)若测定电流表G1的内阻为290 Ω，用它改装成如图12所示的欧姆表，图中的电源E′的电动势为9.0 V，将红黑表笔短接进行欧姆调零后，则该欧姆表的内阻为________ Ω；接着在两表笔间接一电阻时，表头G1指针刚好偏至满刻度的，则该电阻的阻值为________ Ω.‎ 图12‎ 答案　(1)‎ ‎　‎ ‎(2)R2　(3)　(4)1 800　900‎ ‎7．(2017·广东广州市测试一)用直流电源(内阻可忽略不计)、电阻箱、定值电阻R0(阻值为2.0 kΩ)、开关和若干导线，连接成如图13所示的电路来测量电压表V(量程3 V)的内阻RV.‎ 图13‎ ‎(1)闭合开关S，适当调节电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，获得多组数据．‎ ‎(2)某次实验时电阻箱的读数如图14所示，其值为________ Ω.‎ 图14‎ ‎(3)根据测得的数据画出如图15所示的—R关系图线，由此计算得到纵轴截距与图线斜率的比值为________，进而求得电压表的内阻RV＝________ kΩ.(计算结果均保留两位有效数字)‎ 图15‎ ‎(4)若电源内阻不可忽略，用此法测得的RV偏________(填“大”或“小”)．‎ ‎(5)定值电阻R0的作用是________________．‎ 答案　(2)6 500　(3)9.0　7.0　(4)大　(5)保护电压表 知识方法链接 测量电源电动势和内阻的三个常用方案 方案 伏安法 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋Ir E＝U＋r E＝IR＋Ir 电路图 关系式 U＝E－Ir ＝＋ ＝＋ 图象 纵轴截距：E 斜率大小：r 纵轴截距： 斜率： 纵轴截距： 斜率： 误差 分析 E测r真 E测r真 任何一种实验方法都要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir.注意U、I如何测量或得出的，明确变量与恒量，找到函数关系，化曲为直，获得直线方程．‎ 在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题．求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用：‎ 真题模拟精练 ‎8．(2017·湖南怀化市一模)物理课上，老师要求同学们只能用以下实验器材完成“测定电源电动势和内阻”的实验：‎ A．两节旧干电池，每节电动势约1.5 V B．直流电压表V1、V2，量程均为0～3 V，内阻约3 kΩ C．电流表，量程0～0.6 A，内阻小于1 Ω D．定值电阻R0，阻值2 Ω E．滑动变阻器R，最大阻值15 Ω F．导线和开关若干 ‎(1)请根据连接的实物图16甲，在图乙虚线框中画出对应的电路图；‎ 图16‎ ‎(2)根据图甲电路进行实验，测得多组U、I数据，作出U—I图象，求出电动势和内阻的值均小于真实值，其产生误差的原因是_____________________．‎ ‎(3)实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图17甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器触头，记录V1和V2的值如下表所示，用测出的数据在图乙中绘出U1—U2图线.‎ 组数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 电压U1/V ‎0.80‎ ‎1.25‎ ‎1.53‎ ‎1.72‎ ‎1.87‎ ‎1.98‎ 电压U2/V ‎1.60‎ ‎1.87‎ ‎2.04‎ ‎2.15‎ ‎2.24‎ ‎2.31‎ 图17‎ ‎(4)由图线可得被测电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)‎ 答案　(1)如图所示 ‎(2)电压表分流 ‎(3)如图所示 ‎(4)2.8～3.0均可　2.8～3.1均可 ‎9．(2017·山东烟台市一模)利用以下器材设计一个能同时测量电源的电动势、内阻和一个未知电阻Rx阻值的实验电路．‎ A．待测电源E(电动势略小于6 V，内阻不足1 Ω)‎ B．电压表V1(量程6 V，内阻约6 kΩ)‎ C．电压表V2(量程3 V，内阻约3 kΩ)‎ D．电流表A(量程0.6 A，内阻约0.5 Ω)‎ E．未知电阻Rx(约5 Ω)‎ F．滑动变阻器(最大阻值20 Ω)‎ G．开关和导线 ‎(1)在图中的虚线框内画出完整的实验原理图；‎ ‎(2)实验中开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，当电压表V1的示数分别为U1、U1′时，电压表V2两次的示数之差为ΔU2，电流表A两次的示数分别为I、I′.由此可求出未知电阻Rx的阻值为______，电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用题目中给定的字母表示)‎ 答案　(1)见解析图　(2)||　　 解析　(1)要测量电动势和内电阻应采用串联接法，由于电压表V1已经接入，故将滑动变阻器与定值电阻和电流表串联接入即可；为了测量定值电阻的阻值，应将V2并联在其两端测量电压，电路图如图所示．‎ ‎(2)根据欧姆定律可知，电压表V2两次的示数之差为ΔU2，电流表A两次的示数分别为I、I′，因电阻为定值电阻，故Rx＝＝||；根据闭合电路欧姆定律可知：U1＝E－Ir，U1′＝E－I′r，联立解得：E＝，r＝.‎ ‎10．(2017·安徽淮南市一模)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18甲所示的实验电路．‎ 图18‎ ‎(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路图．‎ ‎(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和电流表示数I的图象，如图19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.‎ 图19‎ ‎①S2接1位置时，作出的U—I图线是图19中的________(填“A”或“B”)；‎ ‎②S2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”)．‎ 答案　(1)如图 ‎(2)a　(3)①B　②等于　大于 知识方法链接 高考中电学实验要拿到满分，考生应注意以下“三”个方面：‎ 第一：认真完成课本上的每一个实验．知道每一个实验的目的，掌握每一个实验的原理，熟悉每一个实验步骤，领会每一个实验步骤的作用，学会每一个实验仪器的使用，学会每一个实验的处理方法，弄清每一个实验误差的来源等．‎ 第二：对于给出实验电路图的创新性实验，要注意从原理出发，理解实验方法，找出图象中两个物理量之间的关系，理想图象中图线的斜率和截距的物理意义．‎ 第三：对于设计性实验，要注意从原理出发找方法，选器材，定方案．高考中，对设计性实验的考查，一般不直接采用课本上的设计方案，但是其设计理念均取材于课本中的必考实验，因此考生要对课本上的每一个实验做到心中有数．‎ 真题模拟精练 ‎11．(2017·全国卷Ⅱ·23)某同学利用如图20(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．‎ ‎ ‎ 图20‎ ‎(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．‎ ‎(2)完成下列填空：‎ ‎①R1的阻值为________ Ω(填“20”或“2 000”)．‎ ‎②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近．‎ ‎③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D 的位置，最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)‎ ‎④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为______Ω(结果保留到个位)．‎ ‎(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：__________________________________________________________________________________________.‎ 答案　(1)见解析图 ‎(2)①20　②左　③相等　④2 550 ‎ ‎(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程 解析　(1)实物连线如图所示：‎ ‎(2)①滑动变阻器R1采用分压式接法，为了方便调节要选择阻值较小的滑动变阻器；‎ ‎②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端对应的位置；‎ ‎③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1；将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置；最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前后在BD中无电流流过，可知B与D所在位置的电势相等；‎ ‎④设滑片D两侧电阻分别为R21和R22，由B与D所在位置的电势相等可知，＝；同理，当Rz和微安表对调时，仍有＝；联立两式解得，RμA＝＝ Ω＝2 550 Ω ‎(3)为了提高测量精度，应调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程．‎ ‎12．(2017·山东枣庄市一模)某同学测量直流恒流源的输出电流I0和定值电阻Rx的阻值，电路如图21所示．实验器材如下：‎ 图21‎ 直流恒流源(电源输出的直流电流I0保持不变，I0约为0.8 A)‎ 待测电阻Rx(阻值约为20 Ω)‎ 滑动变阻器R(最大阻值约为50 Ω)‎ 电压表V(量程15 V，内阻约为15 kΩ)‎ 电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω)‎ 请回答下列问题．‎ ‎(1)实验所用器材如图22所示，图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．‎ 图22‎ ‎(2)电路开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到________处(选填“a”、“b”)，其理由是________________________________．‎ ‎(3)所得实验数据如下表，请在图23所示的直角坐标系上画出U—I图象.‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 电流表的示数I/A ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎0.50‎ ‎0.60‎ 电压表的示数U/V ‎13.9‎ ‎12.1‎ ‎10.2‎ ‎7.6‎ ‎6.1‎ 图23‎ ‎(4)根据所画U—I图象，可求得直流恒流源输出电流I0＝________ A，待测电阻的阻值Rx＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)‎ 答案　(1)如图所示 ‎(2)a　开关S闭合后，流过电流表的电流不会超过电流表的量程 ‎(3)如图所示 ‎(4)0.90(0.87～0.92均可)　20(19～22均可)‎ 专题规范练 题组1　高考真题检验 ‎1．(2016·全国卷Ⅰ·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．‎ 在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.‎ ‎(1)完成待调节的报警系统原理电路图(图1)的连线．‎ 图1‎ ‎(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．‎ ‎(3)按照下列步骤调节此报警系统：‎ ‎①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______‎ ‎________________________________________________________________________．‎ ‎②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至__________‎ ‎________________________________________________________________________．‎ ‎(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．‎ 答案　(1)见解析图 ‎(2)R2‎ ‎(3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏 ‎②c　报警器开始报警 解析　(1)热敏电阻工作温度达到60 ℃时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60 ℃时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0 Ω，使报警器能正常报警，电路图如图所示．‎ ‎(2)U＝18 V，当通过报警器的电流10 mA≤Ic≤20 mA，故电路中总电阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑动变阻器选R2.‎ ‎(3)热敏电阻为650.0 Ω时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻箱阻值也应为650.0 Ω，实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警．为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端．‎ ‎2．(2016·全国卷Ⅱ·23) 某同学利用图2所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．‎ 图2‎ 实验步骤如下：‎ ‎①按电路原理图2连接线路；‎ ‎②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图2中最左端所对应的位置，闭合开关S；‎ ‎③调节滑动变阻器，使电压表满偏；‎ ‎④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)根据图2所示电路将图3中实物图连线．‎ 图3‎ ‎(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．‎ ‎(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．‎ A．100 μA　　　　　　 B．250 μA C．500 μA D．1 mA 答案　(1)R1　(2)见解析图　(3)2 520　(4)D 解析　(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．‎ ‎(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：‎ ‎(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则RV＝4R＝2 520 Ω.‎ ‎(4)电压表的满偏电流Ig＝＝ A≈1 mA，故选项D正确．‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅲ·22)某同学用图4中所给器材进行与安培力有关的实验．两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直．‎ 图4‎ ‎(1)在图中画出连线，完成实验电路．要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动．‎ ‎(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：‎ A．适当增加两导轨间的距离 B．换一根更长的金属棒 C．适当增大金属棒中的电流 其中正确的是________(填入正确选项前的标号)．‎ 答案　(1)见解析图　(2)AC 解析　(1)实物连线如图所示．‎ ‎(2)根据公式F＝BIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得，Fs－μmgs＝mv2，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度变小，B错误．‎ ‎4．(2015·全国卷Ⅰ·23)图5(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．‎ ‎ ‎ 图5‎ ‎(1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω，满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻．若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA.由题给条件和数据，可以求出R1＝________ Ω，R2＝________ Ω.‎ ‎(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA.电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300 Ω和1 000 Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω.则R0应选用阻值为______ Ω的电阻，R应选用最大阻值为______ Ω的滑动变阻器．‎ ‎(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻．图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路．则图中的d点应和接线柱________(填“b”‎ 或“c”)相连．判断依据是：_________________________________________________________.‎ 答案　(1)15　35　(2)300　3 000　(3)c　见解析 解析　(1)定值电阻和毫安表表头是并联关系，电压相等，电流和电阻成反比．若使用a和b两个接线柱，量程为3 mA，则通过R1、R2的电流为2 mA，则通过毫安表表头和R1、R2的电流比为1∶2，所以电阻比为2∶1，可得R1＋R2＝Rg＝50 Ω；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA，通过R1的电流为9 mA，电流比为1∶9，可得电阻比＝，即R1＝(Rg＋R2)，整理可得R1＝15 Ω，R2＝35 Ω.‎ ‎(2)根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为 Ω＝3 000 Ω，最小阻值为 Ω＝500 Ω.若定值电阻R0选择为1 000 Ω，则无法校准3.0 mA，所以选用的定值电阻R0的阻值应为300 Ω，由于最大阻值要达到3 000 Ω，所以选用的滑动变阻器R的最大阻值为3 000 Ω.‎ ‎(3)为准确地判断出哪个电阻损坏，d点应和接线柱“c”相连；若电流表无示数，则说明R2断路，若电流表有示数，则说明R1断路．‎ ‎5．(2015·全国卷Ⅱ·23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：‎ 待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干．‎ ‎(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．‎ ‎(2)根据设计的电路，写出实验步骤：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是___________________________________________________________．‎ 答案　见解析 解析　(1)实验电路图如图所示．‎ ‎(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻．‎ ‎(3)断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，RV′＞RV.‎ ‎6．(2014·新课标Ⅰ卷·23) 利用如图6所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：‎ 待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻R1(阻值为3.0 Ω)，电流表(量程为200 mA，内阻为RA＝6.0 Ω)，开关S.‎ 图6‎ 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7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 /A－1‎ ‎6.99‎ ‎8.00‎ ‎②‎ ‎10.0‎ ‎11.0‎ ‎11.9‎ ‎13.0‎ 图7‎ ‎(3)在图8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.‎ 图8‎ ‎(4)根据图线求得电源电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.‎ 答案　(1)＝R＋(5.0＋r)‎ ‎(2)①0.110(0.109～0.110均正确)‎ ‎②9.09(9.01～9.17均正确)‎ ‎(3)见解析图　1.0(0.96～1.04均正确) 6.0(5.9～6.1均正确)‎ ‎(4)3.0(2.7～3.3均正确)　1.0(0.6～1.4均正确)‎ 解析　(1)根据闭合电路欧姆定律可知：‎ E＝IRA＋(I＋)(R＋R0＋r)‎ 将R0＝3.0 Ω，R1＝3.0 Ω，RA＝6.0 Ω代入上式得＝R＋(5.0＋r)‎ ‎(2)从读数上，有效数字要一致，即读数是0.110 A，倒数是9.09 A－1.‎ ‎(3)由－R关系式可知k＝，截距b＝(5.0＋r)；由给出的数据作出图象，连线时尽可能使多的点在同一直线上，不在直线上的点要均匀分布在直线两侧如图所示．‎ 由图象可知，k＝1.0 A－1·Ω－1，b＝6.0 A－1.‎ ‎(4)电源电动势E＝3.0 V，电源内阻r＝1.0 Ω.‎ ‎7．(2014·新课标Ⅱ卷·22)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表的内阻约为2 kΩ，电流表的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图9(a)或(b)所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值．‎ 图9‎ 答案　Rx1　大于　小于 解析　根据题意知>，电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值．题图(a)的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1>Rx真；题图(b)的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2

查看更多