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三门峡市第一中学 吕国霞 2012届高考电学实验备考分析 一、一、考纲说明及高考真题总结考纲说明及高考真题总结 二、构建电学实验的基本模型二、构建电学实验的基本模型 一、考纲说明及高考真题总结一、考纲说明及高考真题总结 1、恒定电流的课程标准要求 2、实验与探究能力说明及具体理解 3 3、电学实验的具体要求、电学实验的具体要求 4 4、高考真题考点及题型总结、高考真题考点及题型总结 （1）观察并尝试识别常见的电路元件，初步了解它们在电路 中的作用。 （2）初步了解多用电表的原理，通过实际操作学会使用多用 电表。 （3）通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。 （4）知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。 （5）测量电源的电动势和内阻。 （6）知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活、生产中的应用。 （7)通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路 的基本原理以及在自动控制中的应用。 （8) 初步了解集成电路的作用。关注我国集成电路以及元器 件研究的发展情况。 1、恒定电流的课程标准要求 （1）实验能力说明 能独立地完成表中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控 制实验条件；会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得 出结论，对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题、并制定解决问题的方案； 能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实 验。简称“六能三会”。 2、实验与探究能力说明及具体理解 （2）实验能力的具体理解 明确实验目的，理解实验原理和方法； 会运用在已完成的实验过程中学到的实验方法 会控制实验条件 会使用在所做过的实验中用过的仪器 会观察、分析实验现象 会正确地处理实验数据 能够对实验结果得出结论 （3）实验大纲的有关说明 要求正确使用的仪器主要有：游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多 用电表、滑动变阻器、电阻箱。(实验共12种仪器，电学实验7种) 要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶 然误差；知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差；能在某些实验中分析 误差的主要来源；不要求计算误差。 要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的 有效数字运算不作要求。 归类实验内容说 明 测量性实验测定金属的电阻率电流表 电压表 螺旋测微器的使用 电路的选择与连接 测定电源的电动势和内阻电路的选择与连接，描点作图分析实验数 据，坐标比例的选择 应用性实验游标卡尺、螺旋测微器测量原理、使用与读数方法 练习使用多用电表多用电表测量原理、使用与读数方法 传感器的简单使用光电转换 热电转换 力电转换及简单应 用 探究性实验描绘小电珠的伏安特性曲 线 电流表、电压表、滑动变阻器的使用，电 路的选择连接，描绘伏安曲线并分析曲线 非线性的原因 3 3、电学实验的具体要求、电学实验的具体要求 20092009年全国高考电学实验考试内容分析年全国高考电学实验考试内容分析 4 4、高考真题考点总结、高考真题考点总结 全国（）电电路故障检测检测、多用电电表的使用 全国（）电电阻测测量、多用电电表的使用 山东东电电路的串、并联规联规律电电路原理图设计图设计 、数据处处理 北京测电测电源电动势电动势 及内电电阻 电电路原理图设计图设计 、实实物连连接 上海电电阻测测量、多用电电表的使用 广东东电电阻率的测测定 电电路原理图设计图设计 、实实物连连接 浙江描绘绘小灯泡的伏安特性曲线线实实物连连接、数据处处理 福建某电电器元件的伏安特性曲线线 仪仪器选选取、原理图设计图设计 重庆庆硅光电电池的路端电压电压与电电流的关系 实实物连连接、 数据处处理 宁夏游标标卡尺和螺旋测测微器的读读数，光敏电电阻传传感器、电电路原理图设计图设计 安徽测电测电源电动势电动势 及内电电阻 电电路原理图设计图设计 、数据处处理 海南测电测电源电动势电动势 及内电电阻 电电路原理图设计图设计 、数据处处理 江苏苏游标标尺读读数、滑动变动变阻器的两个接法，测测量电电阻率的迁移 天津欧姆表的表笔判断、欧姆表的原理、待测电测电阻和电动势电动势 、内阻关系 四川磁场场、电电流和力学实验综实验综 合 试卷名称考试内容 上海卷伏阻法测电源的E，R,传感器显示电压， 实验数据处理 江苏卷伏安法测电源电动势和内阻实验的原理和实验数据的处理方法 海南卷电学实物图的连接、测量电压表的内阻 公式法表示 全国卷一测电流表的实际量程 实物连接、电流表读数、电路控制、误差分析 全国卷二根据欧姆定律测电阻、实验设计、实验操作能力 课程标准卷实物连接实物连接、实验数据作图、热敏电阻的图象应用、电表的读数、 天津卷 测电压表内阻、实验设计判断（电表的选择）、设计实验、画电路图（双电 压表和比值法 北京卷电表改装原理、半偏法测电阻原理、改装电压表的校对，分压式接法，实验 误差分析 山东卷以测金属电阻率的实验为情景，重点考查电路故障分析（多用表分析故障） 浙江卷描绘小灯泡伏安特性曲线的数据作图、并对实验结果分析 福建卷伏伏法测电阻的判断依据，滑动变阻器的分压式接法的判断 安徽卷游标卡尺、测微器的读数，描绘电学元件IU图线的电路设计及图象分析 重庆卷 探究小灯泡伏安特性实验电路设计、实物图电路故障排除、元件的伏安特性 曲线与电源的UI图线综合应用 四川卷探究黑箱中的电学元件、伏安法测电阻的电路设计 广东电压表和电阻箱测定电动势和内阻，实物图连接，计算E和r,误差分析， 20102010年全国高考电学实验考试内容分析年全国高考电学实验考试内容分析 试卷名称考试内容 全国卷表笔的判断、欧姆挡、电流表读数、电阻箱、电动势综合 课程标准卷等效法测电阻的实验过程、知道平均值减小误差 5分 北京卷多用电表的表盘、旋钮的使用、换档 5分 山东卷探究电源功率、测E、r的实验迁移、安全性原则（保护电阻） 广东卷多用表读数、内外接、分压数据处理 浙江卷探究性实验、处理实验数据的能力 福建卷多用电表选挡、电路故障分析 伏安特性曲线分析 安徽卷多用电表选挡、原理及量程的判断，伏安法测电阻的实物图 天津卷测电阻的电表量程选择、实物电路的故障分析（内外接、分压式） 重庆卷多用表挡位、简单电路分析 5分 四川卷电表改装、原理VR、计算 上海卷电阻都未知的双电流表测电流表内阻、分压式滑动R的选择 江苏卷用UR图象测未知电阻 海南卷电表改装、万用表表盘读数和表头实际读数关系 5分 20112011年全国高考电学实验考试内容分析年全国高考电学实验考试内容分析 5 5年内新课标卷真题总结年内新课标卷真题总结 2007宁夏伏安法测测量电电池的电动势电动势 和内阻，设计电设计电 路，电压电压 表量程改装 10 分 2008宁夏多用电电表电压电压 、电电流、电电阻的读读数 5分 2009宁夏游标标尺、千分尺读读数 光敏电电阻传传感器设计设计 控制电电路原理图图 15 分 2010新课标课标伏安法测热测热 敏电电阻，实实物图连线图连线 、处处理数据，电电流、电压电压 表读读数 11 分 2011新课标课标等效替代法测电测电 阻 实验过实验过 程 多次测测量求平均值值 5 分 全国电学实验总体特点： 1、在同一个实验中尽可能多地对多个实验能力进行考查，中等题的组合实验成为一 种趋势。 2、表的读数问题、实物和电路图仍是考查的重点。 3、电阻的测量（测电源，测未知的电阻、电压表或电流表的内阻、测故障等）方法 成为一种能力，从不同的角度进行考核。 4、设计性实验和数据处理的多种方法成为考试的难点问题。 题型一、基本仪器的使用： 游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器 、电阻箱的使用。 题型二、基本电路的考查： 伏安法测电阻（电阻率)、描绘伏安特性曲线的电路、伏安法测电源 的电动势和内电阻。 题型三、基本技能的考查： 实物图和原理图的识别、依据实验数据画图象、电流表的内、外接 ，滑动变阻器的接法。 题型四、实验数据处理： 平均值、图象法。 题型五、创新与设计的电学实验： 电流表和电压表的功能互换和二次改装、一个表和电阻箱的组合、欧 姆定律和闭合电路欧姆定律的灵活应用、图象的处理等。 电学实验高考真题题型分类总结电学实验高考真题题型分类总结 基本仪器的模型 测量电路的模型 二、二、构建电学实验的基本模型构建电学实验的基本模型 1、游标卡尺和螺旋测微器的模型 （1）游标卡尺的原理：被测物体的长度等于主尺和游标尺的零刻度之间的距离，被 测物体长度等于对齐刻度线对应的主尺实际长度减去游标尺的实际长度。 （2）螺旋测微器的原理：精密螺纹的间距0.5mm平分为50等份，每一份就是0.01mm, 估读到下一位,即估读到千分之一毫米，故称为千分尺。 基本仪器的模型 【例题例题1 1】(2009.宁夏)某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，用螺旋测微 器测量该圆柱体的直径d，示数如图，由图可读出l=_cm，d=_mm 2.25, 6.860 注意(1)游标尺要让学生掌握两种读 数方法，会从图上看出游标刻度的 实际长度。 (2)两个表的读数都以毫米为单位。 2、电流表和电压表的模型 （2）无论在电流表还是在电压表中，流过表头的最大电流仍为满偏电流 ，通过并联小电阻来分流（电流表）或串联大电阻来分压（电压表）来 实现扩大量程。 （1）表头、电流表、电压表本质都是“会说话的电阻”。 （3）若表的内阻已知，电流表和电压表的功能可以互换，也可以在实验 设计中和定值电阻或电阻箱进行二次改装。 2.5级实验仪器读数 根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法 最小分度是2的（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表00.6A档； 最小分度是5的（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如安培表015V档； 最小分度是1的（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安 培表03A档、电压表03V档等。 中学的读法是最小刻度是0.02时不再向下一位估读。因为0.03都是估读出来的，同 一量程误差应在同一位上。 115mA、115.0mA、5.0V、5.00V均给满分！10mA挡示数为7.18mA 09年安徽卷的读数(100mA挡23.0mA)也存在类似问题，近两年高考试题频繁考查读 数问题，各个省份给的答案与上边标准有差异，多用表的量程比较复杂，具体该如何 读数？这方面的问题有待于一个统一的标准！ （4）电压表和电流表的读数规则 【例题例题2 2】（2011海南）图1是改装并校准电流表的电路图，已知表头a的量程为 Ig=600微安、内阻为Rg，A是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA 。完成下列填空。 （1）图1中分流电阻Rp的阻值为_。 （2）在电表改装成后的某次校准测量中，a表的示数如图所示，由此读出流过a 电流表的电流为_ mA。此时流过分流电阻R跑的电流为_mA（保留一 位小数） 49.5 ，49.0 电流表改装电阻和分流电流 3.3.多用电表的模型多用电表的模型 （1）多用：表头的多用和对应表头的刻度盘的多用，靠选择开关来标识。 （2）电路原理图 R1 G R2 1mA 10mA 12 电流挡电路电流挡电路 R1 G R2 4 3 RR 110 欧姆挡电路欧姆挡电路 R1 G R2 6 R3R4 5 2.5V10V 电压挡电路电压挡电路 电流都电流都从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表。从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表。 （3 3）选择开关：改变多用表的内部电路，即改变电流表、电压表的量程）选择开关：改变多用表的内部电路，即改变电流表、电压表的量程 或欧姆表的挡位或欧姆表的挡位 （4）表盘: 表头、电流表和电压表刻度：最左侧表头、电流表和电压表刻度：最左侧 为零，最右侧为满偏电流，不接入电路为零，最右侧为满偏电流，不接入电路 时指针在最左侧，且刻度盘均匀。时指针在最左侧，且刻度盘均匀。 欧姆挡刻度：最左侧为断路，电阻最欧姆挡刻度：最左侧为断路，电阻最 大，最右侧外电阻为零，欧姆表的刻度大，最右侧外电阻为零，欧姆表的刻度 从最右侧的零刻度到最左侧的无穷刻度从最右侧的零刻度到最左侧的无穷刻度 。 不接入电路时指针在最左侧，刻度盘不不接入电路时指针在最左侧，刻度盘不 均匀。均匀。 强调：（1）欧姆盘的刻度和表头的实际电流 依据闭合电路的欧姆定律，指针指向最中央 时对应的刻度盘的电阻等于表内的电阻。 （2）欧姆挡换档后必须调零是因为换挡后 欧姆盘对应的中值电阻也跟着换。如右图中 X1挡的中值电阻为15欧，但X10挡的中值电 阻为150欧。 （3）欧姆表的选挡依据：刻度盘中间位置， 范围 【例题例题3 3】(2011北京)（1）用如图1所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。 请根据下列步骤完成电阻测量: 1旋动部件_，使指针对准电流的“0”刻线。 2将K旋转到电阻挡“l00“的位置。 3将插入“十”、“”插孔的表笔短接，旋动部件_， 使指针对准电阻的_ (填“0刻线“或“刻线“)。 4将两表笔分别与侍测电阻相接，发现指针偏转角度过小。 为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理 的步骤，并按_ 的顺序避行操作，再完成读数 测量。 A将K旋转到电阻挡“1k“的位置 B将K旋转到电阻挡“10“的位置 C将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引线相接 D将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准 S 0 刻线 T ADC 【例题例题4 4】（2011安徽）（1）某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选 择开关旋到“1k”挡位，测量时针偏转如图（a）所示。请你简述接下来的测量过程： ； ； ；测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。 （3）图（c）是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量 程。当转换开关S旋到位置3时，可用来测量 ；当S旋到位置 时，可用 来测量电流，其中S旋到位置 时量程较大。 AB E E/ 红表 笔 黑表 笔 1 2 34 56 图 (c) 断开待测电阻，将选择开关旋到“100”挡： 将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指“0”； 再接入待测电阻，将指针示数100，即为待测电阻阻值 。 电阻 、 1、 2, 1 【例题例题5 5】 （2011全国卷1） 使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直 流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测 量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导线 若干。实验时，将多用电表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空： (1)仪器连线如图l所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔a为_ ( 填“红”或“黑”)色； (2)若适当调节电阻箱后，图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(a)，(b)，(c)所示，则 多用电表的读数为_电流表的读数为_mA，电阻箱的读数为_： (3)将图l中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_mA；(保留3位有效数字) (4)计算得到多用电表内电池的电动势为_V。(保留3位有效数字) 黑14.0 53.0 4.6 102 1.54 本题考查要从刻度盘得出电表内阻为中值电阻r=15, 结合闭合电路欧 姆定律E=I（R+r)计算表内电源的电动势和满偏电流，新教材添加中值电 阻的例题，应引起注意。（本题和09年天津卷很相似） R X A V RX A V RX A V RX V A 在合上开关以前，要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于电路的总电阻最大的一端。 测量电路的模型 1、伏安法测电阻、伏安法测电源的模型 （1）伏安法测电阻的模型 V A R Rx SE r 1 2 R V A S U I E测 U IA E真 I实 A V I E I UV U U路 E真 (2)伏安法测电源的电动势和内阻的模型 【例题例题6 6】 （2010广东卷）某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内 阻使用的器材还包括定值电阻（R0为5欧姆）一个，开关两个、导线若干，实验 原理如图a所示， , 图b的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接 请完成下列主要实验步骤： A.检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图C所示，读得电阻为_ 20 闭合 0.69 小 2、电流表和电压表的功能互换或二次改装的模型 （1）内阻已知的电流表充当电压表或二次改装 A2 A1 Rx A2 A1 Rx R0 E S R0 V2 v1 Rx V2 v1 V1 v2 （2 2）内阻已知的电压表充当电流表或二次改装）内阻已知的电压表充当电流表或二次改装 【例题例题1010】(2009海南)图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路 原理图图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和记为R1=10000 (比r和 滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表 (3)闭闭合开关S，移动动滑动变动变 阻器的滑动动端c至某一位 置，读读出电电流表A1和A2的示数I1和I2，多次改变变滑动动 端c的位置，得到的数据为为 I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145 I2(mA)48040032023214068 在图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1I2曲线 (4)利用所得曲线求得电源的电动势E_V， 内阻r_.(保留两位小数) 1.49V 0.60 【例题例题1414】 （2011上海）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测 量实际电流表内阻的电路如图所示。供选择的仪器如下： 待测电流表G1(0-5mA，内阻约300)，电流表 G2(0-10mA，内阻约100)，定值 电阻R1(300)，定值电阻R2(10)，滑动变阻器R3 (0-1000)，滑动变阻器R4 (0-20)，干电池(1.5V)，电键S及导线若干。 (1)定值电阻应选 ，滑动变阻器应选 。(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图。 (3)补全实验步骤： 按电路图连接电路， ； 闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1，G2的读数I1，I2； ； 以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示。 (4)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的 表达式 。 将滑动触头移至最左端 多次移动滑动触头，记录G1,G2相应的读数I1,I2 3、仅有一表的测电阻方法模型 （1 1）等效替代法测电阻）等效替代法测电阻 原理：实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后 把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来 一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值 电路 R0 RX A S1 S2 + R0 V S1 RX S2 P + 等效替代的本质是闭合电路欧姆定律，注意该种方法是在全电路其余 部分保持不变的前提下，用电阻箱等效替代被测的用电器，实验仪器里 一定有电阻箱。 （2 2）半偏法测电表内阻）半偏法测电表内阻 原理：半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联电路的电流分配关系，在 总电流近似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等于电流表的电阻 操作过程： 如图所示.先闭合S1 ，调节R1使电流表指针满偏. 再闭合S2，保持电阻R1不变，调节R2使电流表指针 半偏，记下R2的值。 在 R1R2 ，可认为RG=R2 S1 S2 R1 R2 G 误差分析： 半偏法在接入电阻后全电路的电流增大，流过R2的电流大于表头的电流，故表头的 电阻大于R2的实际阻值，若R1的电阻越大，电路中的电流变化越不明显，实验误差越 小，故本实验要求用电动势较大的电源和总阻值较大的滑动变阻器。 半偏法测电压表的内阻半偏法测电压表的内阻 如图所示，把电阻箱R0的阻值调到0， 把滑动变阻器的触头P滑到a端 闭合开关S，调节R使电压表指针满偏. 保持滑动变阻器触头位置不变，调节R0使 电压表指针半偏，记下R0的值. 若RRV ，有Rg=R0 V R a b S R0 P PaPa间的总电压基本不变间的总电压基本不变 干路中的电流基本不变干路中的电流基本不变 S1 S2 R1 R2 G V R ab S R0 P 注意：若采用三分之一偏和三分之二偏转，三分之二偏的误差比半偏法要小。 两种半偏法测电阻的对比 （3）一个电表和电阻箱测电源 无论哪种方法，原理都是闭合电路欧姆定律，数据处理采用 划曲为直的思想，从截距和斜率找出电源的电动势和内阻。 【例题例题7 7】 （2010北京）甲同学要把一个量程为200A的直流电流计G，改装成量范围是 04V的直流电压表。 她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1千欧 使rg的测量值尽量准确，在以下器材中， 电源E应选用 ，电阻器R1应选用 ， 电阻器R2应选用 （选填器材前的字母）。 A.电源（电动势1.5V）B.电源（电动势6V） C.电阻箱(0999.9 欧） D.滑动变阻器(0500欧） E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）(05.1千欧） F.电位器（051千欧） 该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后， 将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是： , , , ,最后记录R1的阻值 并整理好器材。（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母） A.闭合S1 B.闭合S2 C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满