川）高考物理考前三个月名师专题讲义专题八实验技能与创新第2课时电学实验与创新.ppt

,专 题 八 实验技能与创新,第2课时 电学实验与创新,栏目索引,热点实验例析,考向1 电表读数、多用电表的使用,例1 在练习使用多用电表时： (1)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( ) A.测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不 会影响测量结果 B.双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大 C.测量电路中的电阻时，应该把该电阻与电路断开 D.欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但 仍能调零，其测量结果与原来相比不变,AC,(2)用多用电表探测二极管的极性，用欧姆挡测量，黑表笔接a端，红表笔接b端时，指针向右偏转角较大，然后黑、红表笔反接指针偏转角较小，说明_(填“a”或“b”)端是二极管正极.,a,(3)某同学想通过多用电表A中的欧姆档，直接去测量相同规格的多用电表B中量程为2.5 V的电压档的内阻，如图1甲连线，选择倍率为1k欧姆挡，测量前应对多用电表A进行_，按正确的操作步骤测量，两表指针位置相同，如图乙所示，从A表读出B表内阻约为_k，从B表读出电压约为_ V.,图1,计算出多用电表A的电源电动势约为_ V(已知表盘正中电阻刻度值为15，计算结果保留两位有效数字).,答案 欧姆调零 13 1.32 2.8,1.欧姆表的原理 (1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”.,以题说法,(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律.当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏， 此时中值电阻R中RgR0r，当两表笔接入电阻Rx时 电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀.,以题说法,2.欧姆表使用六注意 (1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡.,以题说法,针对训练1 (2014重庆6(1)某照明电路出现故障，其电路如图2所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好. 维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障.他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点.,图2,断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图3所示，读数为_ V，说明_正常(选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”).,图3,解析 因用直流50 V挡检测，故满偏时电压为50 V，刻度均匀，在图示位置时，读数为11.5(11.211.8之间均可)V，说明蓄电池正常.,答案 11.5(11.211.8的值均可) 蓄电池,红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图3相同，可判断发生故障的器件是_.(选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”),解析 红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯.,答案 小灯,热点实验例析,考向2 测量电阻的实验,在保证安全和满足需求的情况下，使测量范围尽可能大.实验具体步骤如下： ()连接好电路，将滑动变阻器R调到最大； ()闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I10.15 A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2； ()重复步骤()，再测量6组R1和I2的值；,()将实验测得的7组数据在如图5所示坐标纸上描点.,根据实验回答以下问题： 现有四只供选用的电流表 A.电流表(03 mA，内阻为2.0 ) B.电流表(03 mA，内阻未知) C.电流表(00.3 A，内阻为5.0 ) D.电流表(00.3 A，内阻未知) A1应选用_，A2应选用_.,解析 该实验测Rx电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即(Rxr2)I2(R0R1r1)I1，其中r1、r2分别为A1、A2两表的内阻.又因为Rx的阻值约几十欧，与R0R1在同一数量级，A1示数为I10.15 A，表示电流表A1只能从C、D中选择，A2电流值的数量级与A1相同.由测量原理可知：(Rxr2)I2(R0R1r1)I1，因Rx未知，故r2阻值应已知，故A1选D，A2选C.,答案 CD,测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I10.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值_(选填“不变”、“变大”或“变小”).,变大,在坐标纸上画出R1与I2的关系图.,答案 关系图线如图所示,根据以上实验得出Rx_ .,(R0R1r1)I1(Rxr2)I2,其中R010 ，r25.0 ，I10.15 A，从图线上选择两组R1、I2代入不同数值可解得Rx约为31 .,31,这类实验要从以下两个方面攻克： 1.电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源. 2.电路设计：(1)电表选择注意三方面：安全性，要求量程不能太小，电表不反接；准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的 ；若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装.,以题说法,(2)测量电路设计：若 则应把电流表内接；若 则应把电流表外接.,以题说法,(3)控制电路：以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法.另外，滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：电压要求从零开始变化；滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；限流式不能获取有区分度的多组数据.若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小.,以题说法,针对训练2 为了较准确地测量某电子元件的电阻，某实验小组做如下测量： (1)用多用表测量该元件的电阻，选用“10”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转很小，因此需选择_(填“1”或“100”)倍率的电阻挡，并_，再进行测量，若多用表中的电池旧了，用它测得的电阻值将_(填“偏大”“偏小”或“不变”).,解析 用欧姆表测量电阻，若指针偏转较小，则电阻较大，应换大倍率的电阻挡，即100.换挡后需重新进行欧姆调零，即让红黑表笔短接，重新欧姆调零.若电池用旧了，则电动势变小，内阻增大，测量相同电阻时，闭合电路中电流变小，指针偏转角度变小，则欧姆表中电阻读数增大.,答案 100 让红、黑表笔短接，重新欧姆调零 偏大,(2)若用多用表测得该元件的电阻大约为1 500 ，现在要进一步精确测量其电阻，有以下器材： A.待测元件R(阻值约为1500 ) B.电流表(量程5 mA，内阻约5 ) C.电阻箱(9 999.9 ，0.02 A) D.直流电源(电动势约为20 V，内阻约0.5 ) E.单刀双掷开关一个，导线若干,实验小组有同学设计了如图6所示电路进行测量.,图6,在闭合S前，先把R调至_(填“最大值”或“最小值”)，然后把K打到1，_，再把K打到2, _，则Rx_(用实验中获得的物理量来表示).,答案 最大值 调节R，当其阻值为R1时，电流表示数为I0 调节R，当其阻值为R2时，电流表示数为I0 R2R1,(3)两只完全相同的表头G，分别改装成一只电流表和一只电压表，一位同学不小心做实验时误将两只表串起来连接在一闭合电路中，接通电路后两只表的指针可能出现下列哪种现象( ) A.电流表的指针偏转，电压表的指针不偏转 B.两表指针偏转角度相同 C.两表指针都偏转，电压表的指针偏转角度比电流表大得多 D.两表指针都偏转，电流表的指针偏转角度比电压表大得多,解析 电流表为表头G和小电阻并联，电压表为表头G和大电阻并联，当两者串联时，流过电压表表头的电流约等于流过电流表表头的电流与流过并联电阻的电流之和，因此电压表表头指针偏转角度大，C正确.,答案 C,热点实验例析,考向3 描绘小灯泡(或者其他元件)的伏安特性曲线,例3 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3 V 1.5 W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材： A.直流电源3 V(内阻可不计) B.直流电流表0600 mA(内阻约0.5 ) C.直流电压表03 V(内阻约3 k),D.滑动变阻器(10 ，1 A) E.滑动变阻器(1 k，300 mA) F.开关、导线若干 (1)本实验中滑动变阻器选用_.(填“D”或“E”),D,(2)某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图7所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零.闭合开关后发现电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可确定断路的导线是_；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线是_；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是_.,图7,解析 电压表有示数，说明通过电压表的电路为通路，而小灯泡不亮，通过与电压表并联的小灯泡的电路为断路，所以导线d断开；若电压表示数为零，而电流表有示数，说明电路接通，电压表没有接入电路，所以h断开；若电压表、电流表示数不能调为零，是因为滑动变阻器是限流式接法，故是g断开.,答案 d h g,(3)下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图8所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线.,图8,解析 描点画图，如图所示.,(4)如图9所示，将两个这样的灯泡并联后再与5 的定值电阻R0串联，接在电压恒为4 V的电路上，每个灯泡的实际功率为_ W(结果保留两位有效数字).,图9,解析 设灯泡的电压为U，电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：U0U2IR0，所以U2R0IU0，代入数据U 10I4，在灯泡的伏安特性曲线坐标图上画出该直线，其交点(U，I)即为灯泡的实际电压、电流值，可得灯泡消耗的实际功率PUI0.30 W.,答案 0.30,描绘小灯泡的伏安特性曲线，其实验原理还是伏安法测电阻；坐标轴选取的标度要合适，使所作图线占满坐标纸，不要画成折线，要用平滑曲线连接.,以题说法,针对训练3 某实验小组的同学在学 校实验室中发现一电学元件，该电学 元件上标有“最大电流不超过6 mA， 最大电压不超过7 V”，同学们想通 过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图10所示，图中定值电阻R1 k，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 ；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 k；电源电动势E为12 V，内阻不计.,图10,(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择： A.阻值0200 ，额定电流0.3 A B.阻值020 ，额定电流0.5 A 应选的滑动变阻器是_(填“A”或“B”).,正确接线后，测得数据如下表：,解析 滑动变阻器A允许的最大电压为0.3200 V60 V12 V，滑动变阻器B两端所能加的最大电压为0.520V10 V12 V，为保证安全，滑动变阻器应选A.,答案 A,(2)由以上数据分析可知，电压表应并联在M与_(填“O”或“P”)之间；,P,(3)在图10中将电路图补充完整；,(4)从表中数据可知，该电学元件的电阻特点是：_.,答案 当元件两端的电压小于6 V时，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6 V时，随着电压的升高电阻逐渐变小,热点实验例析,考向4 测定金属丝(液体)的电阻率,例4 (2014山东22)实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7108 m，再利用图11所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度.,图11,可供使用的器材有： 电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 ； 电压表：量程3 V，内阻约9 k；,滑动变阻器R1：最大阻值5 ； 滑动变阻器R2：最大阻值20 ； 定值电阻：R03 ； 电源：电动势6 V，内阻可不计； 开关、导线若干. 回答下列问题： (1) 实验中滑动变阻器应选_(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至_端(填“a”或“b”).,解析 根据R ，得铜导线的阻值约为Rx1.7 ，即RxR04.7 .实验中的滑动变阻器若选R1，则当滑动变阻器滑片移至a端时，电压表的示数约为3 V，若滑动变阻器滑片向右移动，电压表示数变大，超过电压表量程，故实验中的滑动变阻器应选R2.闭合开关S前应使电路中的电阻最大，故滑动变阻器滑片应移至a端.,答案 R2 a,(2)在图12所示实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图11电路完成剩余部分的连接.,图12,解析 连线如图所示,(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图13所示，读数为_ V.,图13,2.30,(4)导线实际长度为_ m(保留2位有效数字).,根据R 得导线长度,94,连接实物图要根据电路原理图，采用先串后并，如果滑动变阻器是分压式接法，一般先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻连接，然后将滑动变阻器的分压部分、待测电阻、电流表串联，最后并联电压表.同时还要注意电压表、电流表的正负接线柱，以及量程选取是否合适.,以题说法,针对训练4 如图14，用伏安法测定电阻约5 均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池.,图14,(1)如图15，用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动_使F与A间距离稍大于被测物，放入被测物，再转动_到夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动_使F固定后读数.(填仪器部件字母符号),图15,解析 用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮D使F与A间距稍大于被测物，放入被测物，再转动细调旋钮H到夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动固定旋钮G使F固定后读数.,答案 D H G,(2)根据原理图连接如图16所示的实物图.,图16,解析 根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示.,(3)闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变_的位置，得到几组U、I、L的数据，用R 计算出相应的电阻后作出RL图像如图17.取图线上两个点间数据之差L和R，若电阻丝直径为d，则电阻率_.,图17,解析 闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变线夹P的位置，测出几组U、I、L的数据；电阻丝阻值：,答案 线夹P(P点或P),热点实验例析,考向5 测定电源的电动势和内阻,(1)多用电表右侧表笔为_(填“红表笔”或“黑表笔”).将多用电表选择旋钮调至欧姆挡“1”，将红、黑表笔短接，调节_，使指针指在右侧满刻度处.,黑表笔,调零旋钮(调R0也可),(2)移动滑动变阻器R的触头，分别读出五组电压表(内阻较大，可视为理想电压表)和欧姆表示数U、R，并将计算得出的 记录在表格中，其中第四次测量时欧姆表的示数如图19，其阻值为_ .在如图20所示的坐标纸上做出 图线.,图19,30,图20,答案 如图所示,(3)若改用已使用较长时间的多用电表(电池电动势变小，内阻变大)，但仍能调零后测电阻，其测得电阻R值与原来相比_.(填“偏大”、“不变”或“偏小”),偏大,测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种： 1.伏安法利用电压表和电流表，闭合电路方程为EUIr，利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出UI图像，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻.,以题说法,2.伏阻法利用电压表和电阻箱.闭合电路方程为EU(1 ).利用两组数据联立方程求解或将原方程线性化，处理为 或Ur E，做 图像 或 图像，利用图线的截距和斜率求E和r.,以题说法,3.安阻法利用电流表和电阻箱.闭合电路方程为 E=I(R+r),利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为 做 R图像，利用图线的截距和斜率求E和r.,以题说法,针对训练5 (2014北京21)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差. (1)应该选择的实验电路是图21中的_(选填“甲”或“乙”).,图21,解析 电流表内阻与电池内阻相差不多，如果用乙图实验所得的误差较大，应选用甲图.,答案 甲,(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材： A.电压表(015 V) B.电压表(03 V) C.滑动变阻器(050 ) D.滑动变阻器(0500 ) 实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_.(选填相应器材前的字母),解析 干电池的电动势为1.5 V左右，为减小误差，应选择量程为3 V的电压表；根据电源电动势和电流表量程，可知应选择最大阻值为50 的滑动变阻器.,答案 B C,(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图22的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线.,图22,解析 第四组数据误差较大，应舍去，然后连线.,答案 如图所示,(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E_ V，内电阻r_ .,答案 1.50(1.491.51) 0.83(0.810.85),(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.下列各示意图中正确反映PU关系的是_.,解析 可采用特殊值法分析，当外电路短路时，U0，此时电池的输出功率P0.当外电路断路时，UE，此时电池的输出功率P0.故只有选项C正确.,答案 C,审题破题 真题演练,12.从原理迁移中突破电学实验题,例6 (8分)为了测量某电池的电动势E(约为3 V)和内阻r，选用的器材如下： A.电流表G1(量程为2 mA，内电阻为100 ) B.电流表G2(量程为1 mA，内电阻为200 ) C.电阻箱R1(099.99 ) D.电阻箱R2(09 999 ) E.滑动变阻器R3(01 000 ，允最大电流1 A) F.待测电池 G.开关一个、导线若干,(1)某同学利用上述器材，采用图23甲的电路测量该电池的电动势和内阻，请按照图甲将图乙所示的实物图连线.,图23,(2)图甲中利用电阻箱R1，将电流表G1改装成了量程为0.5 A的电流表，利用电阻箱R2将电流表G2改装成了量程为3 V的电压表，则电阻箱R1的阻值调到_ . (3)以G2示数I2为纵坐标，G1示数I1为横坐标，作出I2I1图像如图24所示，结合图像可得出电源的电动势为_ V，电源的内阻为_ (结果均保留两位有效数字).,图24,思,维,导,图,答题模板,解析 (2)根据欧姆定律和串并联规律应有：,解得R10.4 ，,由UI2g(r2R2)，代入数据解得：,R22.8103 ,答题模板,(3)纵坐标截距0.9 mA，对应着电源电动势E 3 V2.7 V；横坐标截距0.4 Ma,对应着流过电源的电流为0.4 mA mA0.100 4 A；电源内阻为r 9.0 .,答题模板,答案 (1)如图所示(2分),(2)0.4(2分) (3)2.7(2分) 9.0(2分),高 考 现 场 (限时：12分钟，满分18分),(2014福建19)(1)(6分)某同学测定一金属杆的长度和直