专题09 电学实验压轴题的5大命题点及破解策略-强基计划丨2020年高三物理尖子生自我修养

“强基计划”尖子生的自我修养系列 (一)电学实验的3大创新考查角度 在高考中对电学实验一般不直接考查课本上的学生实验，而是在学生实验的基础上进行创新，比如常常在实验原理、实验器材、数据处理等方面加以改进；学生应以常规实验为依据，从实验电路图入手，结合实验的具体要求进行推理分析。 角 度 一 对实验原理的创新考查 在高考的电学实验中，并不仅仅测量电阻的阻值或测定电源的电动势和内阻，有时可能会测定二极管的导电特性、电容器的充、放电规律等。处理此类问题时，首先要掌握被测实验器材的电学特性，其次要熟练把握控制电路、测量电路的特点。 [例1]　二极管具有独特的单向导电性，当在二极管两极之间所加正向电压小于某值时，二极管的电阻很大(1×106 Ω，甚至更大)，而当正向电压超过某值时，二极管的电阻随两端电压的升高而急剧减小。为了探究二极管的导电特性： (1)实验小组先用多用电表判断二极管的极性。步骤如下： A．将多用电表置于欧姆表“×100”挡，短接红、黑表笔，调整________，使指针指向表盘右侧“0”位置； B．将二极管串接在两表笔之间，多用电表示数如图甲中a所示； C．将二极管两极对调，多用电表示数如图甲中b所示，则此时与红表笔接触的是二极管的________(填“正”或“负”)极。 (2)实验小组设计了如图乙所示的实验电路，通过实验测得相关数据如下表。 正向电压 U/V 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.55 0.60 0.65 0.68 0.70 正向电流 I/mA 0 0 0 0.02 0.26 0.56 1.13 1.79 2.37 3.00 ①由二极管的特性和表中数据可知，当电压表示数为0～0.30 V时，图乙中开关S一定接在位置________； ②根据表中数据，在图丙中作出二极管的伏安特性曲线(要求保留所描的点迹)，由图线可知，二极管是________(填“线性”或“非线性”)元件。 (3)若此二极管为发光二极管，正常发光时通过的电流为3.00 mA，若用1.5 V的电源供电，则应该给二极管________(填“串”或“并”)联一个约________ Ω的电阻。 [对点训练] 1．(2016·全国卷Ⅲ)某同学用图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。 (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)。 角 度 二 对实验器材的创新考查 在测量电表的内阻时，要把电表当作能读数的电阻，充分利用待测电表自身的测量功能，即电流表可测定通过自身的电流，电压表可测定自身两端的电压，不需要其他的电表来测量。 [例2]　某校进行实验电路设计比赛，实验台上备有下列器材： A．电压表V1(量程约2 V，内阻约1 kΩ) B．电压表V2(量程为6 V，内阻为2 kΩ) C．电流计G(量程为3 mA，内阻约500 Ω) D．电流表A(量程为0.6 A，内阻为0.5 Ω) E．滑动变阻器R1(0～15 Ω，0.5 A) F．滑动变阻器R2(0～1 kΩ，0.1 A) G．电阻箱R3(0～999.9 Ω，0.1 A) H．电阻箱R4(0～9 999.9 Ω，0.2 A) I．电源(6 V,0.5 A) J．开关、导线若干 (1)利用以上器材在图中虚线框内设计最佳测量电路，要求既能确定电压表V1的量程，又能尽量准确地测定其内阻，在图中标明选用器材的符号。图中滑动变阻器R应选择________(填写元件符号)。 (2)若已知电压表V1量程为2 V，则下列实验小组设计的电路图中，能用来测定电压表V1的内阻且设计合理的是________。 [对点训练] 2．要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2 V，内阻约为2 kΩ。实验室提供的器材有： 电流表A，量程0.6 A，内阻约0.1 Ω； 电压表V2，量程5 V，内阻为5 kΩ； 定值电阻R1，阻值为30 Ω； 定值电阻R2，阻值为3 kΩ； 滑动变阻器R3，阻值为100 Ω，额定电流为1.5 A； 电源E，电动势为6 V，内阻约0.5 Ω； 开关S一个，导线若干。 (1)有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适