高三物理一轮复习 第七章 恒定电流本章小结课件.ppt

浙江专用物理 第七章本章小结 专题七设计性电学实验的设计方法一 设计性实验的解题思路与方法1 明确实验目的 审题时要看清题目要求测定什么物理量 验证 探究什么物理规律 或者要求设计达到何种标准的电路 2 广泛联系 寻找原型 确定实验原理 3 根据实验原理与实验器材 迁移实验方法 确定实验方案 4 电路的选择 1 实验电路的选择 伏安法测电阻a rx较小或rx rv或rx 电流表内接 a 电源内阻较大 已知ra 不知rv 2 控制电路的选择 控制电路即滑动变阻器在电路中的连接 常有两种 伏安法测e和ra 电源内阻较小 已知rv 不知ra 不同的形式 图甲为限流式 图乙为分压式 在具体实验中 滑动变阻器是采用分压式还是限流式 可按以下标准进行判断 负载电阻的阻值rx远大于滑动变阻器总电阻r 需用分压式电路 要求负载上电压或电流变化范围较大 且从零开始连续可调 需用分压式电路 负载电阻的阻值rx小于滑动变阻器的总电阻r或两电阻相差不多 并且电压表 电流表示数变化不要求从零调起 可采用限流式电路 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的总功率较小 1 经上网查找这是只工业电雷管 由电能转化成内能而引发爆炸 利用了电流的热效应 给你一个多用电表你会选择 直流电压 电阻 挡来判断它是否为电池 可保证既安全又方便 2 经核实该电雷管全电阻阻值为6 其中电热丝阻值为5 引脚线长2m 阻值为1 当通以0 45a的电流时约6s爆炸 若吴玉禄用5 4v的电压给它充电时理论上约s爆炸 3 某兴趣小组发扬吴玉禄精神 用伏安法设计了一可精确测量上述单只电雷管电阻的实验电路 准备了以下实验器材 待测电雷管rx 炸药桶 保护作用 防爆破 电流表a1 量程0 5a 内阻约0 5 典例1中国农民发明家吴玉禄 被誉为中国的特斯拉 只有小学文化 为了给他的机器人吴老二找一个可充电电池 他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置 上面标有 tnt 字样 他高兴地拿回去充电 结果差点丢了性命 如果你是他的儿女 为了安全起见 你能给他提出一些建议或帮助吗 电流表a2 量程30ma 内阻约30 电压表v1 量程30v 内阻约10k 电压表v2 量程2v 内阻约3k 滑动变阻器r 0 10 电阻箱r0 0 999 9 0 1a干电池e 电动势e 1 5v 内阻r约0 1 开关s及导线若干 请设计一个较合理的电路原理图 画在规定的虚线框内 要求通过电雷管的电流不超过27ma 电压能从零调节 尽可能减小误差 写出rx的计算公式rx 说明公式中各物理量的意义 解析 1 因为直流电压挡的内阻较大 如果是电池 能显示电压 电流较小 如果是电雷管 直流电压挡不会给它供电 也是安全的 如用电阻挡测试 多用电表内部电池会给电雷管供电 可能有危险 所以应选直流电压挡 2 由焦耳定律 rt1 rt 解得t 1 5s 3 由于要求通过电雷管的电流不超过27ma 因此电流表应选a2 且应给待测电雷管串联电阻箱作为限流电阻 电压表v1量程过大 应选v2 且电流表应外接 滑动变阻器应用分压式接法 电路图如图所示 由欧姆定律知rx r0 其中 u为电压表示数 i为电流表示数 r0为电阻箱读数 答案 1 直流电压 2 1 5 3 见解析图 r0u为电压表示数 i为电流表示数 r0为电阻箱读数 二 实验方法的迁移运用在解决高考电学设计性实验题时一定要依据 理解原理 学会变通 的原则灵活处理 基本的实验方法包括 实验原理的设计方法 实验误差的控制方法和实验数据的处理方法 将基本的实验方法和物理原理合理迁移 可设计出测量不同的物理量 可探究不同问题的实验方案 教材中所学过的物理规律 物理公式中只要含有某一物理量 则该规律 公式就可作为研究或测定该物理量的原理基础而进行相应的实验方法设计 如用伏安法测电阻 r 也可迁移到测电压表内阻和电流表内阻上去 典例2甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势e及电阻r1和r2的阻值 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 5v 内阻很大 电阻箱r 0 999 9 单刀单掷开关s1 单刀双掷开关s2 导线若干 先测电阻r1的阻值 请将甲同学的操作补充完整 闭合s1 将s2切换到a 调节电阻箱 读出其示数r和对应的电压表示数u1 保持电阻箱示数不变 读出电压表的示数u2 则电阻r1的表达式为r1 甲同学已经测得电阻r1 4 8 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 绘出了如图所示的 图线 则电源电动势e v 电阻r2 利用甲同学设计的电路和测得的电阻r1 乙同学测电源电动势e和电阻r2的阻值的做法是 闭合s1 将s2切换到b 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 绘出了相应的 图线 根据图线得到电源电动势e和电阻r2 这种做法与甲同学的做法比较 由于电压表测得的数据范围 选填 较大 较小 或 相同 所以同学的做法更恰当些 由步骤可知测r1的原理是串联分压 故相应步骤应为将s2切换到b 根据 得r1 r 由闭合电路欧姆定律有e u r1 r2 即 结合图像可得到 0 7v 1 v 所以有e v 1 43v r2 1 2 从理论上来说 甲同学的做法 当r 0时 u 0 当r 最大值时 u e 即电压表可测得的数据范围在0到e之间 乙同学的做法 当r 0时 u 当r 最大值时 u e 即电压表可测得的数据范围在到e之间 所以乙同学测量的数据范围较小 甲的做法更恰当 解析电压表内阻很大 可以看成理想电表 答案 将s2切换到br 1 431 2 较小甲 1 现有一特殊电池 它的电动势e约为9v 内阻r约为40 已知该电池允许输出的最大电流为50ma 为了测定这个电池的电动势和内阻 某同学利用如图甲所示的电路进行实验 图中电流表的内阻ra已经测出 阻值为5 r为电阻箱 阻值范围为0 999 9 r0为定值电阻 对电路起保护作用 1 实验室备有的定值电阻r0共有以下几种规格 a 10 b 50 c 150 d 500 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好 2 该同学接入符合要求的r0后 闭合开关s 调节电阻箱的阻值 读取电流表的示数 记录多组数据 作出了如图乙所示的图线 则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势e v 内阻r 针对训练 1 答案 1 c 2 1045解析 1 当r 0时 应该有r0 r ra 即r0 135 时 可保证电路中电流不超过最大允许电流 故r0应该选择c 2 由e i r r0 ra r 得 r r0 r ra 结合图像可得 r ra 5a 1 v 1 解得e 10v r 45 a 待测电流表g1 0 5ma 内阻约300 b 电流表g2 0 10ma 内阻约100 c 定值电阻r1 30 d 定值电阻r2 300 e 定值电阻r3 3k f 滑动变阻器r4 0 20 g 电源 电动势6 0v 内阻不计 h 开关s及导线若干 1 电路中与电流表g1并联的电阻应选 保护电阻应选 请填写器材前的字母序号 2 常用的电流表有内阻 现要测量电流表g1的内阻r1 电路图如图所示 供选择的仪器如下 2 根据电路图在下图中连接实物图 3 补全实验步骤 按电路图连接电路 将滑动触头移至最左端 闭合开关s 移动滑动触头p至某一位置 记录g1 g2的读数i1 i2 以i1为纵轴 i2为横轴 作出相应的图像如图所示 4 根据i1 i2图线的斜率k及定值电阻的阻值 写出电流表g1内阻的表达式r1 3 多次移动滑动触头 记录相应的g1 g2读数i1 i2 4 r2解析 1 由于g2的量程为0 10ma 而g1的量程为0 5ma 则与g1并联的 答案 1 dc 2 如图所示 电阻分流为0 5ma 阻值应与g1的内阻相当 因此应选r2 即d 保护电阻如果阻值过大 则导致g1 g2示数很小 或指针不偏转 因此应选r1 即c 3 多次移动滑动触头 记录相应的g1 g2读数i1 i2 4 由电路可知 i2 i1 r2 i1r1 即i1 i2 即 k 所以r1 r2 3 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 现除了有一个标有 5v 2 5w 的小灯泡 导线和开关外 还有 a 直流电源 电动势约为5v 内阻可不计 b 直流电流表 量程0 3a 内阻约为0 1 c 直流电流表 量程0 0 6a 内阻约为5 d 直流电压表 量程0 15v 内阻约为15k e 直流电压表 量程0 5v 内阻约为10k f 滑动变阻器 最大阻值10 允许通过的最大电流为2a g 滑动变阻器 最大阻值1k 允许通过的最大电流为0 5a 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据 1 实验中电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 均用序号字母表示 2 请按要求将图1中所示的器材连成实验电路 图1 3 某同学通过实验正确作出的小灯泡的u i图线如图2所示 现把实验中使用的小灯泡接到如图3所示的电路中 其中电源电动势e 6v 内阻r 1 定值电阻r 9 此时小灯泡的实际功率为w 结果保留两位有效数字 图2 图3 解析 1 由灯泡标识 5v 2 5w 知 i 0 5a 电流表选c 电压