2016届高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷（十七）专题五 物理实验 第四讲 电学创新实验

考点一实验原理的拓展与创新1.考查半偏法测电压表内阻(2015·全国卷)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 )，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 v，内阻不计)，开关两个，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。图1(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_。2考查测量电容器充电时两极板间的电压 (2015·海南高考)某同学利用图2所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2，电容器C(约100 F)、电阻R1(约200 k)、电阻R2(1 k)、电压表(量程6 v)、秒表、导线若干。图2(1)按图2所示的电路原理图将图3中实物图连线。图3图4(2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图4所示，电压表的读数为_v(保留2位小数)。(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示。在图5给出的坐标纸上绘出U­t图线，已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是_s。时间t/s10.020.030.040.050.060.0电压U/v2.143.454.234.515.005.18图5(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是_。考点二实验器材的等效与替换3.考查电子元件的伏安特性及测量电池的电动势和内阻(2015·广东高考)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。图6(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图6(a)所示，读数为_，据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合S，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。图7(3)图7(a)是根据实验数据作出的U­I图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图7(b)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00 v；断开S2，读数为1.00 v。利用图(a)可算得E_v，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。4考查伏安法测电阻及电阻定律的延伸 (2015·重庆高考)同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表。图8(1)若使用图8所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的_点(选填“b”或“c”)。(2)测得电阻丝的U­I图如图9所示，则Rx为_(保留两位有效数字)。图9(3)实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化，他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10 v的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图10所示。由图可知当风速增加时，Rx会_(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10 v，需要将滑动变阻器RW的滑片向_端调节(选填“M”或“N”)。图10(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图11所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“”端和“”端应分别连接到电路中的_点和_点(在“a”“b”“c”“d”中选填)。图115考查描绘二极管的伏安特性曲线(2015·合肥联考)某同学发现很多教辅用书中提到的二极管正接电阻均是某一定值，而他又注意到人教版高中物理教材中写到“二极管是非线性元件，它的电阻与通过的电流大小有关”。他为了探求真知，找来一个LED蓝光二极管：(1)他首先利用多用电表对它的正接时电阻进行粗略测量，如图12甲所示，下面说法中正确的是()A欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端B双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大C若采用“×100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“×10”倍率，且要重新进行欧姆调零D若采用“×10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175 图12(2)为了正确描绘出该二极管正接时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：直流电源E：(电动势为3 v，内阻不计)电流传感器：(量程10 mA10 mA，相当于理想电流表，能较为精确测出通过二极管的电流)电压表：(量程1 v，内阻为1 k)定值电阻R0：阻值为2 k滑动变阻器R1：(010 )滑动变阻器R2：(01000 k)开关、导线若干实验中滑动变阻器应选_(选填“R1”或“R2”)；请在图乙方框中画出实验电路原理图；实验记录的8组数据如下表所示，其中7组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出I­U图像；LED蓝光二极管正向伏安特性曲线测试数据表I(mA)00.100.310.610.781.203.105.00U(v)00.610.961.522.032.352.642.75由所绘制图像可知，他选用的LED蓝光二极管是_(选填“线性”或“非线性”)电学元件。答 案1解析：(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法。实验电路如图所示。(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；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。(3)断开S2，调节电阻箱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，故RVRV(其他合理说法同样给分)。答案：见解析2解析：(1)根据电路图，实物图如图所示。(2)电压表的量程为6 V，分度值为0.1 V，所以读数为3.60 V。(3)先描点，然后用圆滑的曲线将所描的点连接起来，如图所示。从图线可以看出40 s时的描点偏差最大，所以该数据对应表中的时间为40 s。(4)电路中C、R2和S2构成的回路，先闭合开关S2，再断开开关S2，使电容器上所带电荷量释放干净，不影响下一次实验。答案：(1)见解析(2)3.60 V(3)图像见解析40 s(4)使每次实验前电容器两极板上的电荷相中和3解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值示数×倍率，故X的读数为10 ×110 ，由于，或RXRV，故用伏安法测元件X的电阻时，电流表应外接，故选b电路进行实验。(2)滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。(3)由U­I图线可知Y是非线性元件。(4)由(3)中的U­I图线，可知线性元件的电阻RX10 ，当S1、S2都闭合时，回路中的电流I10.3 A，当S1闭合，S2断开时，回路中的电流I20.1 A，根据闭合电路欧姆定律，得EI1(RXr)，EI2(RXRr)，联立两式并代入数据解得E3.2 V，r0.50 。答案：(1)10b(2)增大(3)Y(4)3.20.504解析：(1)由于电流表的内阻与Rx相当，即Rx较小，所以电流表外接时误差较小，故电压表的a端应接电路的c点。(2)由U­I图像可知电阻Rx 4.1 。(3)根据Rx­v图像可知，风速越大时电阻Rx越小。要使Rx两端的电压不变，需增大与Rx并联的RW的电阻，即将滑动变阻器RW的滑片向M端滑动。(4)当风速增大时，受气流影响的电阻丝Rx的阻值逐渐减小，d点的电势逐渐降低。开始时，b、d两点电势差为零，所以电压表的“”端接b点、“”端接d点时能满足条件。答案：(1)c(2)4.1(4.04.2)(3)减小M(4)bd5解析：(1)由于欧姆表的A表笔内部接电源的正极，故欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端，选项A正确；由于人体是导体，双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏小，故B错误；若采用“×100”倍率测量时，发现指针偏角过大，故为使指针指中央刻度附近，则应换“×10”倍率，且要重新进行欧姆调零，选项C正确；欧姆表刻度是左密右疏，选择“×10”倍率测量时发现指针位于15与20正中间，即测量值小于175 ，选项D错误。(2)实验中滑动变阻器应选阻值较小的R1；电路图如图所示；图线用平滑曲线连接各点；由所绘制图像可知，他选用的LED蓝光二极管是非线性电学元件。答案：(1)AC(2)R1见解析图非线性