学生实验名师课堂实录

专题：电学实验题的破解策略

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高考电学实验题历来是高考物理题的难点之一，是学生容易失分的问题之一。

电学实验题的综合程度很高，不仅考查的知识面广，而且涉及的实验方法也千变万化，对考生的能力要求很高。从电学实验题考查的热点来看，主要是对基本仪器的选择和使用、实验原理与操作步骤、数据处理、误差分析及实验创新等方面的考查。

所以电学实验题的破解方法，就是要在熟悉高考常考查的所有实验仪器的原理、正确使用方法的基础上，对实验的思想方法进行深入研究，掌握这些原理、方法所引起的系统误差的根源，同时还要掌握一些处理数据的方法与技巧，如作图法及数形结合方法等。下面从四个方面对电学实验题的破解策略进行分析讨论。

策略1、破解实验电路及器材选取问题——首先考虑安全性与准确性

策略简述：实验电路的设计及器材选取一般要考虑安全性和准确性原则，有时还要考虑操作的方便性，在保证安全性的前提下，准确性优先。[例1]

某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：

A．电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ)；

B．电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω)；

C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)；

D．电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ)；

E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；

F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；

G．电键和导线若干。

电流表应选______，电压表应______。(填字母代号)。

该同学正确选择仪器后连接了以下电路，

为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：

(1)_______________________________________________；

(2)_______________________________________________。

策略2、破解系统误差分析问题——多数情况从实验方法上找根源

策略简述：系统误差是重点，实验方法的分析是关键。

任何实验都有误差，尽量减小误差是物理实验的基本原则，所以误差分析在压轴题中是经常出现的考查点，往往也是难点

[例2] 用两个定值电阻和电压表可以测量电源的电动势(约3 V)和内阻。提供的主要器材有：电阻R1(2.0 Ω)、R2(9.0 Ω)、电源、电压表、开关S1、单刀双掷开关S2、导线若干，实验电路如图甲所示。

(1)根据电路图，将未连接完整的实物图连接完整。

(2)闭合开关S1，开关S2分别接到R1、R2两电阻，电压表的读数分别为2.0 V、2.7 V，则测得电动势为________V，内阻为________ Ω。由于电压表的内阻影响，测得的内阻________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

策略3、破解图像法处理实验数据问题——细心推导找关系，数形转换是关键

策略简述：把实验数据进行数形转换，应用图像法处理实验数据也是高考实验问题中常考的方法。

[例3]

某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2阻值。

实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为1.5 V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99 Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。

(1)先测电阻R1的阻值，请将操作步骤补充完整：

A．闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1；

B．保持电阻箱示数不变，________________，读出电压表的示数U2；

C．得到电阻R1的表达式为R1＝________________。

(2)该同学已经测得电阻R1＝4.80 Ω，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值，该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的11U

-R图线，则电源电动势E＝________ V，电阻R2＝________ Ω(保留三位有效数字)。

策略4、破解电学创新实验问题——循“路”理“线”分析原理

策略简述：“路”可谓电路，“线”可谓线索，即实验原理、实验方法等。

[例4]

现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9 V，内阻r约为50 Ω。已知该电池允许输出的最大电流为50 mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，取值范围0～9 999 Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用。

(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验应选________。

A．10 Ω

2.5 W

B．100 Ω

1.0 W C．200 Ω

1.0 W

D．2 000 Ω

5.0 W

(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图(b)所示的图线(已知该直线在y轴的截距为0.1 V－1)。则根据该同学所作出的图线可求得电池的电动势E为_____ V，内阻r为______ Ω。

【跟进训练】

1．某同学要通过实验测量一节干电池的电动势和内阻，可供选择的器材有：

电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)、滑动变阻器R1(10 Ω，2 A)、滑动变阻器R2(100 Ω，2 A)、定值电阻R0为1.5 Ω、电键S及导线若干。

(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。

(2)本次实验按照实物线路图连接好线路后进行测量，测得数据如下表所示：

次数

1

2

3

4

5 I/A

0.15

0.20

0.30

0.40

0.50 U/V

1.46

1.45

1.43

1.42

1.39 由表中数据可看出，电压表示数变化不明显，试分析引起上述情况的原因是____________________________________________________。

(3)为使电压表的示数变化更明显，请将上述器材的连线略加改动，在方框中画出改动后的实验电路图。

2．要测绘一个标有“3 V

0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡两端的电压需要由0逐渐增加到3V，并便于操作。已选用的器材有：

电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；

电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；

电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；

电键一个、导线若干。

(1)实验中所用的滑动变阻器应选________(填字母代号)。

A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A) B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)。

(3)根据实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V、内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W。

3．实验室有一块量程为500 μA，内阻Rg约为200 Ω的电流表(也称微安表)，需要

准确测量它的电阻。一位同学根据实验室现有的器材设计了如图1、2所示的两种实验电路。

已知实验室中的部分实验器材的规格如下：

电流表(也称毫安表)：I(量程1 mA，内电阻约100 Ω)；

滑动变阻器A：R1(20 Ω，1 A)；

滑动变阻器B：R2(500 Ω，0.5 A)；

电阻箱：R2(999.9 Ω)；

电流电源：E(电动势为3 V，内阻很小)；

可供选择的不同阻值的定值电阻器：R3。

(1)请将如图3所示的实物按图1所示的电路连接成实验电路。

(2)图2所示的电路中，为了便于实验的调节，滑动变阻器R1应选______________(选填：“滑动变阻器A”或“滑动变阻器B”)。为了保证实验操作过程的安全(即使滑动变阻器的阻值调为0，也不会烧坏电流表)，并便于实验调节，定值电阻器R3的阻值应选________(填选项前的字母)。

A．100 Ω

B．1 kΩ

C．6 kΩ

D．10 kΩ

(3)利用图1所示的电路，闭合S1之后进行实验及测量时，需要记录的实验数据有(同时用设定的字母表示)____________________________________________________；

用记录的实验数据的字母表示出测量的结果是Rg＝______。