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学审题，理思路
专题十五、电学实验
1．（8分）（2021辽宁朝阳市建平县联考）某同学通过实验测定一个阻值为的定值电阻的阻值。现有电源（，内阻可不计）、滑动变阻器（，额定电流），开关和导线若干，以及下列电表：
A．多用电表（挡，内阻约为；挡，内阻约为；挡，内阻约为）
B．电流表（，内阻约为）。
（1）该同学先用多用电表欧姆挡粗测该待测电阻的阻值：将多用电表挡位开关置于欧姆__________（填“×1”、“×10”、“×100或“×”）挡，正确操作后测量结果如图乙所示，则测得该待测电阻的阻值为_________。
（2）由于没有电压表，该同学将多用电表作为电压表使用，应将多用电表挡位开关置于电压_________（填“”、“”或“”）挡，为了尽量减少由于电压表、电流表引起的系统误差，实验电路应采用图丙中的_________（填“”、“”或“”）图。
（3）连接好电路，闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，并记录对应的电流表示数、电压表示数。在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片从一端滑向另一端，随着滑片的移动，图丁反映关系的示意图中正确的是__________。
【学审题、理思路】
电阻测量→伏安法→系统误差→电压表分流、电流表分压产生
↓ ↓
原理 大电阻-----安培表内接
↓ 小电阻——安培表外接
欧姆定律
【参考答案】（1）×10（2分） 85（2分）
（2）（2分） c（1分）
（3）B（1分）
【命题意图】本题考查多用电表的使用与伏安法测电阻，目的是考查学生的实验能力。
【名师解析】
（1）由于待测电阻的阻值在内，为了让指针能指在中间位置附近，多用电表应选用欧姆“×10”挡；多用电表的示数为。
（2）由于电流表的量程为，电阻两端的最大电压约为，
所以应选用电压；
因为滑动变阻器电阻远小于待测电阻，所以应选用滑动变阻器分压接法。
多用电表电压挡内阻，，
应选用电流表外接法，所以选C．
（3）欧姆定律可知，，它是定值，图B正确。
2.（2021吉林长春一模）某实验小组同学利用电流表和电压表测定由两节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻，实验电路如图（a）所示。
现有开关和导线若干，以及如下器材：
A. 电流表A：量程0～0. 6A，内阻约为0. 125Ω
B. 电压表V：量程0～3V，内阻约为3Ω
C. 滑动变阻器0～20Ω
D. 滑动变阻器0～200Ω
（1）为了操作方便，减小实验误差，滑动变阻器应选用__________（选填相应器材前的字母）。
（2）图（a）中，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最__________端（选填“左”或“右”）。
（3）图（b）是甲同学根据实验数据绘制的U图线，根据图线求得被测电池组的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω（结果均保留到小数点后两位）。
（4）该实验中，产生系统误差的主要原因是___________。图（c）为乙同学做出的伏安特性曲线，其中的实线为根据测量数据绘制的图线，虚线为在没有系统误差的情况下，通过电源电流与电压表两端电压的关系的图线，图（c）四幅图中能够正确反映两者关系的是___________。
A. B. C. D.
图（c）
【学审题、理思路】
测量电池电动势和内阻实验→仪器→电压表、电流表、滑动变阻器
↓
数据处理方法
↓
图像法→图像纵轴截距→电池电动势
↓
图像斜率绝对值→电池内阻
【参考答案】（1）C（1分）；（2）右（1分）；（3）2. 96～2. 98（2分）；1. 80～1. 86（2分）
（4）电压表分流（2分），B（2分）
【命题立意】以闭合电路欧姆定律的相关内容为命题背景，考查学生的物理科学思维和实验能力。
【名师解析】（1）若选C，则电路中的电流最小约为，此时电流表指针偏转已经较小；若选D，则滑动变阻器阻值从200Ω到20Ω，电路中的电流一直很小，所以为了方便实验操作，滑动变阻器应选择C。
（2）滑动变阻器采用限流接法，为保护电路，闭合开关前滑片置于阻值最大处，即右端。
（3）由U-I图像可知，电源电动势E=2. 97V，电源内阻。
（4）由图示电路图可知，由于电压表存在分流现象，导致测得通过电源的电流比理想状态下电流偏小；而当外电路短路时，没有电流经过电压表，故理想图像和测量图像的短路电流相同，故B正确。
3.（8分）（2021武汉部分学校起点测试）在 “描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的器材如下：
待测小灯泡（12V，6W）
电源（电动势15V，内阻不计）
电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω；0~3A，内阻约0.025Ω；）
电压表（0~3V，内阻约3Ω；0~15V，内阻约15Ω；）
滑动变阻器R（0~10Ω）
开关及导线若干
（1）电流表应该选用 量程。
（2）某同学在图（a）所示的实物图中已经连接了部分导线，请在答题卡上完成实物图的连线。
（3）若某次电流表的示数如图（b）所示，该读数为 A；
（4）调节滑动变阻器，记录多组电压表和电流表的读数，作出的I——U图线如图（c）所示。某同学将小灯泡与该电源、定值电阻R0=22.5Ω串联构成回路，小灯泡消耗的电功率为 W（结果保留两位有效数字）。
【学审题、理思路】
“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验
↓ ↓
电路 小灯泡的伏安特性曲线→计算小灯泡实际功率
↓ ↓
滑动变阻器分压接法 判断小灯泡电阻变化规律
【参考答案】（1）0.6 （2）如图 （3）0.400 （4）2.4
【命题意图】本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，实际电功率的计算及其相关知识点，体现的核心素养是实验探究和科学思维能力。
【解题思路】（1）由于小灯泡规格为（12V，6W），其正常工作电流I=P/U=0.5A，所以电流表量程应选用0.6A量程。
（2）描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始，滑动变阻器必须采用分压接法；由于小灯泡电阻很小，采用电流表外接电路。
（3）根据电流表读数规则，电流表读数为0.400A。
（4）小灯泡和电动势为15V的电源和R0=22.5Ω定值电阻串联，由闭合电路欧姆定律可得E=I R0+U，变化为U= E- R0 I，在小灯泡的伏安特性曲线上画出U= E- R0 I图线，图线与小灯泡的伏安特性曲线交点的纵横坐标（6.0V，0.4A）乘积为小灯泡消耗的电功率，即P=UI=6.0×0.4W=2.4W。
4．（8分）
(2021广东七校联合体第一次联考)某实验小组已通过实验获得锗二极管和硅二极管（简称锗管和硅管）的伏安特性曲线如图（a）所示，现有这个类型的锗管和硅管甲和乙，但标记不清楚，无法判断哪一个是硅管、哪一个是锗管。
（i）其中一同学取甲管（图（b）所示）做实验，他选用多用表的电阻档，并用表笔接图（b）中的M端，另一表笔接N端，发现多用表指针偏角较小，则表笔应该是____(“红”或“黑”)笔；
（ii）该同学继续用电路图（c）研究甲管的特性，他将变阻器的滑片________（“从A到B”、“从B到A”）慢慢滑动，当电压表示数超过0.1V时，电流表示数开始明显增加，则甲管的材料应该是______。
（iii）另一同学用剩下的乙管利用电路图（d）进行实验，其中定值电阻、、电源输出电压保持不变，则此电路中，二极管乙的功率为_______。
【学审题、理思路】
多用电表判断二极管的正负极方法
↓
多用电表红表笔接内部电池负极
↓
多用电表红表笔接二极管的某极，黑表笔接另一极，
↓ ↓
多用电表指针偏角大，欧姆档读数小 多用电表指针偏角小，欧姆档读数大
↓ ↓
二极管导通 二极管截止
↓ ↓
黑表笔所接的为二极管正极 黑表笔所接的为二极管正极
【参考答案】（i）红 （ii）从A到B
锗 （iii） 0.012w
以二极管的伏安特性曲线的分析以及二极管在电路中的应用为背景知识，考查多用电表的使用、闭合电路的欧姆定律、串并联电路的规律和描绘电学元件的伏安特性曲线实验等知识。通过二极管极性的判断、实验操作细节的分析、二极管的甄别以及电路分析，考查学生的理解、推理分析和应用数学知识解决问题的能力和实验能力。通过二极管的甄别和实验图像以及电路分析，培养学生的创新思维，提高学生解决问题的能力。
【解题思路】（i）用笔接M端时，多用表电阻档的偏角较小，说明二极管的电阻极大，这时测的应该是二极管的反向电阻，即电流由N端流向M端，所以与N端接触的是多用表的黑笔（因为黑笔与多用表内部电源的正极连接），与M端连接的是红笔；
（ii）描绘二极管的伏安特性曲线时，应让二极管两端的电压慢慢变大，所以应从A端慢慢滑向B端；由图（a）可知，锗管在电压大于0.1V时，电流已明显开始变化；而硅管电压要达到0.5V左右，电流才明显变大，所以甲管应该是锗管；
（iii）设电路图d中通过二极管的电流为I，电压为U，由闭合电路的欧姆定律：，得：，作该函数的直线与硅管交点如图所示，此时硅管功率P=0.02A×0.6V=0.012w。

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