高考物理二轮复习专题九电学实验课件

专题九 电学实验 考情分析 201520162017 电学 实验 T10：测电源的 电动势和内阻 T10：等效法测电阻 ，电表的选取、图象 法处理实验数据 T11：温控装置、热 敏电阻、多用电表 的使用、电路故障 分析 命题题解读读 本专题有四个实验，分别为“决定导线电阻的因素”、“描 绘小灯泡的伏安特性曲线”、“测量电源的电动势和内阻” 、“练习使用多用电表”。从三年命题情况看，命题特点为 ： (1)注重基础。如基本仪器的原理和使用、实验器材的选取、 电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式、电路故障的 分析等。 (2)提倡创新。如测电阻用图象法、替代法等灵活应用，考查 学生的实验能力。 整体难难度偏难难，命题题指数，复习习目标标是达B冲A 。 1.(2017江苏苏溧水高级级中学摸底)小张和小明测绘标有“3.8 V 0.4 A”小灯泡的伏安特性曲线，提供的实验器材有：( ) A.电源E(4 V，内阻约0.4 ) B.电压表V(2 V，内阻为2 k) C.电流表A(0.6 A，内阻约0.3 ) D.滑动变阻器R(010 ) E.三个定值电阻(R1 1 k，R22 k，R35 k) F.开关及导线若干 (1)小明研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完 成测量，他将电压表进行了改装。在给定的定值电阻中选用 _(选填“R1”“R2”或“R3”)与电压表_(选填 “串联”或“并联”)，完成改装。 (2)小张选好器材后，按照该实验要求连接电路，如图1所示(图 中电压表已经过改装)。闭合开关前，小明发现电路中存在两处 不恰当的地方，分别是：_；_ 。 图图1 (3)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电压 表和电流表的示数改变，但均不能变为零。由此可以推断电路中 发生的故障可能是导线_(选填图中表示导线的序号)出现 了_(选填“短路”或“断路”)。 答案 (1)R2 串联 (2)安培表不应内接 滑片不应在最右端 (3)8 断路 解析 (1)电压电压 表的量程为为2 V，内阻为为2 k，故选选用阻值值是2 k的R2与电压电压 表串联联后可达到实验实验 的要求。 (2)因电压电压 表的内阻远远大于灯泡的内阻，故电电流表应该应该 外接；因 采用分压电压电 路，故滑动变动变 阻器滑动动端应该应该 在最左端。故电电路中 存在两处处不恰当的地方，分别别是：安培表不应应内接，滑片不应应 在最右端。 (3)出现现此故障可能是导线导线 8断路引起的。 2.(2017江苏苏如东东高级级中学第二次学情调调研)两个阻值相差越大 的电阻并联，其并联电路的总阻值就越接近于阻值小的电阻 ，某同学基于这一事实设计一电路(图2甲所示)测量量程为3 V的电压表内阻(内阻为数千欧姆)。 图图2 实验室提供的器材有： 电阻箱R(最大阻值99 999.9 ) 滑动变阻器(最大阻值50 ) 直流电源E(电动势6 V) 开关1个 导线若干 (1)按电路原理图甲，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物 电路的连接。 (2)实验步骤如下，并回答相应问题： 按电路原理图甲连接线路： 将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最 _端(填“左”或“右”)所对应的位置，闭合开关S； 调节滑动变阻器，使电压表满偏； 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 的示数如图丙所示，电压值为_V，记下电阻箱的阻值1 500 ； 计算电压表内阻为_。 (3)将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“”“”“ 理由见解析 3. (2017江苏苏清江中学第一学期期中)如图3所示，用伏安法测电 源电动势和内阻的实验中，在电路中接一阻值为2 的电阻R0 作为保护电阻，通过改变滑动变阻器，得到几组电表的实验数 据： 图图3 U(V)1.100.860.700.540.06 I(A)0.100.160.200.240.36 请完成下列问题 (1)本实验系统误差主要因素是_； (2)用作图法在坐标系内作出UI图线； (3)利用图线，测得电动势E_V，内阻r_； (4)电动势测量值_真实值，内阻测量值_真实值( 选填“大于”“小于”或“等于”)。 解析 (1)所测电压为测电压为 滑动变动变 阻器和电电流表的电压电压 之和，所以 引起误误差的主要因素为电压为电压 表的分流。 (2)用平滑曲线连线连 接，如图图所示。 (4)由图图示可知，伏安法测电测电 阻相对对于电电源来说说采用电电流表 外接法，由于电压电压 表分流作用，电电流表测测量值值偏小，当外电电 路短路时时，电电流测测量值值等于真实值实值 ，电电源的UI图图象如图图所 示，由图图象可知，电动势测电动势测 量值值小于真实值实值 ，电电源内阻测测 量值值小于真实值实值 。 答案 (1)电压表的分流作用 (2)作图见解析 (3)1.5 2 (4)小于 小于 1.基本仪仪器的使用 基本仪仪器的使用与读读数 (1)电压表应并联、电流表应串联在电路中，且电流应由正接线 柱流入、负接线柱流出。 (2)开始实验前，变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全 ，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小 。 (3)多用电表：使用前应检查指针是否停在表盘刻度左端的零刻 度位置。若不指零，要用小螺丝刀进行机械调零；红、黑表笔要 分别插入“”“”插孔；根据测量项目，将选择开关置于相 关区域的适当量程上。 用多用电表测电阻：机械调零第一步，断开表笔调螺母；指针指 向时，根据阻值来选挡；接着进行电调零，短接表笔指0 ， 测时双手勿触阻；测量阻值高精度，中值附近去读数；以后每次 换挡后，均要重新电调零；勿忘得数乘倍率，用完拨回“OFF” 挡。长期不用，还应把表内电池取出。 2.电电表读读数的基本方法：测量值最小刻度小格数估读值。 【例1】 (2017无锡锡天一中学模拟拟)某同学做“描绘小灯泡的伏 安特性曲线”的实验。 (1)该同学先用多用电表粗测小灯泡的电阻，他将多用电表的 选择开关打到欧姆挡“1”倍率挡处，测量结果如图4甲所示 ，则小灯泡的灯丝电阻为R_。 (2)他根据测量结果连接好了如图乙所示的实物图，请根据图 乙画出实验电路图。 图图4 (3)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图5中的 、所示，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。所示读数为：_、_、_、 _。两组数据得到的电阻分别是_和_。 图图5 解析 (1) 根据多用电电表读读数的规则规则 可知，小灯泡的电电阻 为为R10 。 (2)从实实物图图中可知电压电压 表测测量灯泡两端的电压电压 ，电电流表 采用外接法，滑动变动变 阻器采用分压压法，故电电路图图如图图所示 。 答案 (1)10 (2)见解析 (3)0.10 A 0.24 A 2.00 V 0.30 V 3.0 8.33 【变变式1】 (2017泰州中学期中)(1)在“测定金属丝的电阻率” 实验中，某同学用游标卡尺测了金属丝长度为L_cm； 用螺旋测微器测得金属丝的直径，其示数D_mm。 图图6 待测金属丝的阻值大约为10 ，为测量其阻值，实验室提供了 下列可选用的器材 A.电流表A1(量程300 mA，内阻约1 ) B.电流表A2(量程0.6 A，内阻约3 ) C.电压表V1(量程3.0 V，内阻约5 k) D.电压表V2(量程15.0 V，内阻约15 k) E.滑动变阻器R1(最大阻值为10 ) F.滑动变阻器R2(最大阻值为500 ) G.电源E(电动势4 V，内阻可忽略) H.电键、导线若干 (2)为了尽可能提高测量准确度，电压从0 V开始调节，应选择的 器材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表_；电压表 _；滑动变阻器_。 (3)画出合理的实验电路图 答案 (1)10.02 0.900 (2)A C E (3)如图所示 1.实实物连线连线 的基本方法 仪仪器的选择选择 、实验实验 方法与数据处处 理 先图后物、由正到负；先串后并、注意量程；接线到位、不可 交叉。 (1)分析各元件的连接方式和控制电路的方式。 (2)画出实验电路图。 (3)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关再到滑动 变阻器等，按顺序以单线连接的方式将主电路中要串联的元件 依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中。 (4)电压表应并联在电路中，电流表应串联在电路中，且电流应 由正接线柱流入、负接线柱流出。 (5)变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全，即保证电路 中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小。 (6)连线不能交叉。 2.测测量电电路的选择选择 当RxRA时用内接法，如图甲；当RxRV时用外接法，如图乙 。 3.控制电电路的选择选择 (1)当被测电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R时，须用 分压式电路。 (2)当要求被测电阻上的电压或电流变化范围较大，且从零开始 连续可调时，须用分压式电路。 (3)当被测电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多 ，并且电压表、电流表示数变化不要求从零调节时，可采用限 流式。 (4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为 限流式接法消耗功率较小。 4.测电测电 阻的方法：实验电路一般分为电源、控制电路和测量电路 三部分。 (1)最为精确的测量方法等效替代法 电流等效替代 电压等效替代 (2)电表内阻测量最常用的方法半偏法 半偏电流法 半偏电压法 5.电电源电动势电动势 和内阻的测测量方法 任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律EUIr， 而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电 流I，这也是命题专家命题时的入手点。 【例2】 (2017江苏苏如皋市高三调调研)在“测定某电源的电动势 和内阻”实验中，实验电路如图7甲所示，R为电阻箱，阻值范 围09 999 ，R0是保护电阻，V为理想电压表。该同学连接 好电路后，闭合电键S，改变电阻箱的电阻值，读取电压表的 示数。根据读取的多组数据，他画出了图丙所示的图象。 图图7 答案 (1)如图所示(注意电压表量程的选取) (2)断路 (3)10 5 【变变式2】 (2017江苏苏泰州中学月考)测定某电阻丝的电阻率实 验 图图8 (1)实验中，用螺旋测微器测量一种电阻值很大的电阻丝直径， 刻度位置如图8甲所示，则电阻丝的直径是_cm。 (2)用多用电表的欧姆挡粗测这种电阻丝的阻值：已知此电阻丝 的阻值约为几十千欧，下面给出的实验操作步骤 a.旋转选择开关S，使其尖端对准交流电500 V挡，并拔出两表笔 b.将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆 挡的零刻度，而后断开两表笔 c.将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端，测出阻值后，断开两 表笔 d.旋转选择开关S，使其尖端对准欧姆挡的某一挡位 合理的实验步骤顺序是：_(填写相应的字母)。旋转选择 开关其尖端应对准的欧姆挡位是_；根据该挡位和表中指针 所示的位置，电阻丝的阻值约为_ (3)用电流表和电压表较精确测定此电阻丝的阻值，实验室提供 下列可选用的器材： 电压表V(量程3 V，内阻约50 k) 电流表A1(量程200 A，内阻约200 ) 电流表A2(量程5 mA，内阻约20 ) 电流表A3(量程0.6 A，内阻约1 ) 滑动变阻器R(最大阻值1 k) 电源E(电源电压为4 V) 开关S、导线 a.在所提供的电流表中应选用_(填字母代号) b.在虚线框中画出测电阻的实验电路 (4)分别用L、d、Rx表示电阻丝的长度、直径和阻值，则电阻率 表达式为_。 解析 (1)固定刻度读读数为为0.5 mm，可动动刻度读读数为为0.01 mm14.10.141 mm，则电则电 阻丝丝的直径d0.5 mm0.141 mm 0.641 mm0.064 1 cm。 (2)使用欧姆表测电测电 阻时时，应选择应选择 合适的挡挡位，然后进进行欧姆 调调零，再测电测电 阻，欧姆表使用完毕毕后，要把选择选择 开关置于OFF挡挡 或交流电压电压 最高挡挡，则则正确的实验实验 步骤为骤为 d、b、c、a；电电阻丝丝 的阻值约为值约为 几十千欧，旋转选择转选择 开关其尖端应对应对 准的欧姆挡挡位 是1 k，由图图示欧姆表可知，电电阻丝丝的阻值为值为 321 000 3.2104 。 1.设计设计 的原则则：科学、可靠、方便、准确。 2.设计设计 的思路 (1)根据题目要求和给出的条件，根据物理规律和原理，设计实 验原理，找出实验原理式。 (2)根据设计的实验原理，由公式确定还有哪些待测量(不能太多 )，根据基本仪器的使用知识和控制电路的作用，设计实验电路 。 (3)根据设计的实验电路，明确需要测量的物理量，由待测量选 择、确定实验器材。 (4)由实验器材设计、制定实验步骤，进行误差评估，将测量值 代入原理式，求出所要求的物理量。 电电学实验设计实验设计 【例3】 (2017江苏扬苏扬 州四模)实验室有下列器材： 灵敏电流计G(内阻约为50 )； 电压表V(03 V，内阻约为10 k)； 电阻箱R1(09999 )； 滑动变阻器R2(0100 ，1.5 A)； 旧干电池一节；导线开关若干。 (1)某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图9甲所示，测得 电压表示数为2 V，灵敏电流计示数为4 mA，电阻箱旋钮位置如 图乙所示，则灵敏电流计内阻为_。 图图9 (2)为将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍，该实验小组将电 阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R1的阻值调为_ 。调好后连接成如图丙所示的电路测干电池的电动势和内阻，调 节滑动变阻器读出了几组电