（安徽专用）高考物理二轮 考前三个月 第一部分 专题十 电学实验学案.doc

学案 电学实验【考情分析】【考点预测】电学实验是高考实验考查的重点，考查的实验有测定金属的电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻、多用电表的使用等高考对电学实验的考查侧重于考查电路设计、实物图连接、数据处理和误差分析，并且高考对电学实验的考查向着拓展实验、创新实验的方向发展预计2014年高考中，对电学实验仍会继续对电阻的测量、电路的选择、实验方法的创新和应用等进行考查考题1对实验仪器的使用与选择的考查例1(2012四川22(2)某学习小组的同学拟探究小灯泡l的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡l，规格“4.0 v0.7 a”；电流表a1，量程3 a，内阻约为0.1 ；电流表a2，量程0.6 a，内阻r20.2 ；电压表v，量程3 v，内阻rv9 k；标准电阻r1，阻值1 ；标准电阻r2，阻值3 k；滑动变阻器r，阻值范围010 ；学生电源e，电动势6 v，内阻不计；开关s及导线若干甲同学设计了如图1甲所示的电路来进行测量，当通过l的电流为0.46 a时，电压表的示数如图乙所示，此时l的电阻为_.图1乙同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在l上的电压值是_ v.学习小组认为要想更准确地描绘出l完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图丁所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号解析电压表的示数u2.30 v，所以灯泡l的电阻rl 5 .由题图知电压表v与r2串联，根据串联分压，当电压表v的示数为3 v时，r2两端的电压u2r23 000 v1 v，所以灯泡两端的电压uuvu2(31) v4 v.要想更准确地描绘出l完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变为4.0 v，电流表的量程应变为0.7 a，因此将电压表v与标准电阻r2串联改装成量程为4.0 v的电压表，将电流表a2与标准电阻r1并联改装成量程为0.6 a a0.72 a的电流表故虚线框内实验电路如图所示答案54见解析图规律总结1电流表、电压表、欧姆表的比较仪器极性量程选择读数电流表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出使指针满偏刻度的多的位置3 v和3 a量程估读到最小分指在比度的；15 v量程估读到最小分度的；0.6 a量程估读到最小分度的电压表欧姆表使指针尽量指在表盘的中间位置左右取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2. 电学实验器材的选取(1)根据不使电表受损和尽量减小误差的原则选择电表首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转(一般取满偏的1/32/3左右)，以减少测量和读数的误差(2)根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定电流对大阻值的变阻器，滑片稍有移动，电流、电压就会有很大的变化，不宜采用(3)应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择突破练习1多用电表可以用来测电流、电压、电阻等，挡位如图2所示图2(1)当接通1或2时，为_挡.1的量程比2的量程_(填大或小)(2)测量某电阻时，用10 挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用_挡(填“1 ”或“100 ”)，换挡后，在测量前要先进行_(3)如图3所示，a、b、c是多用电表在进行不同测量时，转换开关分别指示的位置d是多用电表表盘指针在测量时的偏转位置图3若用a挡测量，指针偏转如d，则读数是_；若用b挡测量，指针偏转如d，则读数是_；若用c挡测量，指针偏转如d，则读数是_图4(4)某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 的保护电阻r0，实验电路如图4所示，连好电路后，当该同学闭合电键，发现电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是_排除故障后，该同学顺利完成实验，根据测定数据，数据在图5中已描出对应点，画出ui图，由图知：电池的电动势为_，内阻为_.i/a0.100.150.170.230.300.40u/v1.201.081.000.800.600.30图5答案(1)电流大(2)1 欧姆调零(3)1 300 5.40 ma27.0 v(4)滑动变阻器r断路1.50 v3 考题2对电路选择的考查例2(2013天津9(3)要测绘一个标有“3 v0.6 w”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 v，并便于操作乙选用的器材有：电池组(电动势为4.5 v，内阻约1 )；电流表(量程为0250 ma，内阻约5 )；电压表(量程为03 v，内阻约3 k)；电键一个、导线若干实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)a滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 a)b滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 a)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图6所示如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 v、内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_w.图6解析测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值小额定电流大的a.灯泡的电阻r15 ，额定电流i0.2 a，由r15 ，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选b.在灯泡的iu图上作出电源的iu图线，交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流和电压，此时p灯iu0.11 w0.1 w.答案ab0.1规律方法1电流表内、外接法的比较与选择比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差来源电流表的分压电压表的分流测量结果r测u/irx，偏大r测u/irx，偏小适用条件rxra(测大电阻)rvrx(测小电阻)2.控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择(1)控制电路的比较：比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围ee0e电能损耗节能耗能电路连接简便复杂(2)控制电路的选择：以下情况考虑分压式接法：要求待测电路的u、i从0变化；r滑rx；选用限流式接法时，ux、ix过大(超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等)或ux、ix过小(最大值不超过电表满量程的，读数误差大)突破练习2在研究规格为“6 v3 w”的小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大实验提供的电流表量程为0.6 a、内阻约1 ，电压表量程为10 v、内阻约20 k.(1)下列实验电路图，最合理的是_；(2)小灯泡接入电路前，某同学使用如图7所示的多用电表欧姆挡直接测量小灯泡的电阻，应将选择开关旋至_挡(填“1”或“10”)图7图8(3)某同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图8所示，则小灯泡的电阻值随温度的升高而_(填“增大”、“减小”或“不变”)实验过程中，小灯泡消耗的功率为0.6 w时，小灯泡两端的电压是_v.答案(1)甲(2)1(3)增大2解析(1)实验要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大，故滑动变阻器应选分压式接法，小灯泡的内阻较小，电流表应采用外接法，选甲图；(2)小灯泡的电阻较小，欧姆挡选“1”即可；(3)由于图线向上弯曲，斜率增大，故小灯泡的电阻值随温度的升高而增大由图线可得小灯泡消耗的功率为0.6 w时，小灯泡两端的电压是2 v.考题3对实验原理迁移运用的考查1测定金属的电阻率实验原理的迁移运用例3为测量某一玩具电动机中导线圈的电阻率，某实验小组的部分实验方案如下：图9图10(1)用螺旋测微器测得导线圈同种规格导线直径d如图9所示，则d_ mm；(2)用多用电表测量电动机中导线圈的电阻rx：选择“1 ”欧姆挡，并按正确步骤操作后，指针的位置如图10所示(此过程电动机不转动)，则rx_.(3)为提高精度，他又用以下仪器再次测量导线圈的电阻rx：电流表a1(03 a、约5 )；滑动变阻器r1(1 k)；电流表a2(030 ma、约10 )；滑动变阻器r2(50 )；定值电阻r060 ；电源(4 v、约1 )及开关等，导线若干实验小组为使测量过程中电动机不转动而采用了如图11所示的电路图，应选择的电流表是_，滑动变阻器是_；(填写符号)图11按照实验要求，多用电表已选择“直流电压2.5 v”挡作为电压表使用，请依据图11将图12实验电路中的仪器连接欠缺的两处补完整；图12图13是该实验小组测得的数值描绘出的图象，其斜率值表示的是_(填选项)图13a导线圈的电阻b导线圈的电阻与r0阻值之和解析(1)螺旋测微器的读数：d0.01 mm15.50.155 mm.(2)多用电表的读数乘以倍率即为待测电阻值，即rx25.01 25.0 .(3)选择电流表时需估算电路中的电流设电动机和定值电阻r0的串联电压为电源电动势i a0.047 a47 ma实际实验时可通过滑动变动器调节电压使流过电流表的电流不超过30 ma，所以电流表选a2.滑动变阻器应选择便于调节的r2.由于电流表a2的电阻较大，为减小实验误差，应采用电流表外接法为有效地控制电路中的电压和电流，应采用分压电路，所以电路图连接如图所示答案(1)0.155(0.003范围内均可)(2)25.0(0.5范围内均可)(3)a2r2见解析图b2描绘小灯泡的伏安特性曲线实验原理的迁移运用例4二极管是电子线路中常用的电子元件它的电路符号如图14甲所示，正常使用时，“”极一端接高电势，“”极一端接低电势要描绘某二极管在08 v间的伏安特性曲线，另提供有下列的实验器材：电源e(电动势为8 v，内阻不计)：多用电表电压挡有五个量程，分别为2.5 v、10 v、50 v、250 v、500 v，可视为理想电压表；开关一个；滑动变阻器一个；表一块；导线若干图14图15图16(1)在图14乙的方框内画出测定二极管伏安特性曲线的电路原理图，多用电表在电路图中用表示，并注明多用电表电压挡所选量程(2)利用多用电表电压挡测量正常使用中的二极管电压时，电流从_(选填“红”或“黑”)表笔流入多用电表(3)某同学通过实验得出了图15所示的伏安特性曲线图接着，他又用该二极管、电源e和另一只固定电阻r组成图16所示的电路，当闭合开关后，用多用电表的电压挡测得r两端的电压为0.8 v，由此可以判断固定电阻r的阻值大约为_.解析(1)由题意可知电流正向通过二极管时，二极管的电阻较小，故表应外接，由于要描绘二极管在08 v间的伏安特性曲线，故滑动变阻器应采用分压式接法，电源电动势为8 v，故多用电表的电压挡选10 v的电路图如图所示(2)利用多用电表电压挡测量正常使用中的二极管电压时，电流从红表笔流入多用电表(3)由闭合电路欧姆定律可知二极管两端的电压为7.2 v，据伏安特性曲线图可知电压为7.2 v时对应的电流是10 ma，故电阻r的阻值大约为80 .答案(1)电路原理图见解析图(2)红(3)80突破练习3 当小灯泡发光时其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而发生变化某同学为研究这一现象，按照自己设计的实验电路测量小灯泡的电流 i和电压u，得到如下表所示的数据.i(a)0.120.220.290.340.380.420.450.470.490.50u(v)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)请你根据上表数据的特点，在虚线框中画出实验电路图可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围010 )、电源、小灯泡、开关和导线若干(2)在图17所示坐标纸上画出小灯泡的ui曲线，并定性分析灯丝的电阻与灯泡发光亮度的变化关系：_.(3)如果将上面实验中使用的小灯泡接在电动势是1.5 v，内阻是2.0 的电源两端，利用上面的ui曲线可求出小灯泡的实际功率是_w，电源效率为_(结果保留2位有效数字)图17答案(1)如图甲所示(2)如图乙所示灯丝电阻随发光亮度的增加而增大(3)0.2853%解析数据范围大，应采用分压式接法，灯丝电阻较小，采用电流表外接法由图象得灯丝电阻随发光亮度的增加而增大在ui图象中作电动势是1.5 v，内阻是2.0 的伏安特性图线，两图线交点为(0.35 a,0.8 v)，故pui0.80.35 w0.28 w，100%53%3测定电源电动势和内阻实验原理的迁移运用例5某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻实验中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块电压表，设计了如图18所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量他用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4 v，内阻约50 )、双向电压表(量程为2 v，内阻约为2 k)、电阻箱(09 999 )、滑动变阻器(0200 )，一个单刀双掷开关及若干导线图18(1)该同学按如图所示电路图连线后，首先测出了电压表的内阻请完善测量电压表内阻的实验步骤：将r1的滑动触片滑至最左端，将s拨向1位置，将电阻箱阻值调为0；调节r1的滑动触片，使电压表示数达到满偏；保持_不变，调节r2，使电压表的示数达到_；读出电阻箱的阻值，记为r2，则电压表的内阻rv_.(2)若测得电压表内阻为2 k，可分析此测量值应_真实性(填“大于”、“等于”或“小于”)(3)接下来测量水果电池组的电动势和内阻，实验步骤如下：将开关s拨至_(填“1”或“2”)位置，将r1的滑动触片移到最_端，不再移动；调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一个合适值，记录下电压表的示数和电阻箱的阻值；重复步骤，记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值图19(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为r，作为图象，则可消除系统误差，如图19所示，其中纵截距为b，斜率为k，则电动势的表达式为_，内阻的表达式为_解析(1)由题图可知，当s拨向1位置，滑动变阻器r1在电路中为分压式接法，利用电压表的半偏法得：调节r1使电压表满偏，保持r1不变，r2与电压表串联，调节r2使电压表的示数达到半偏(或最大值的一半)，电压表的内阻r1与电阻箱示数r2相同(2)由闭合电路欧姆定律可知，调节r2变大使电压表达到半偏的过程中，总电阻值变大，干路总电流变小，由eiru外得u外变大，由电路知u外u并u右，变阻器的滑动触片右侧电压u右ir右变小，则u并变大，电压表半偏时，r2上的电压就会大于电压表上的电压，那么r2的阻值就会大于电压表的阻值(3)测水果电池组的电动势和内阻，利用伏阻法，s拨到2，同时将r1的滑动触片移到最左端利用eu1r，eu1r，联合求e、r.(4)由闭合电路欧姆定律得eur，变形得，k，b，得e，r.答案(1)r1半偏(或最大值的一半)r2(2)大于(3)2左(4)er突破练习4某班举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图，并能较准确地测量一电池组的电动势及其内阻给定的器材如下：a电流表g(满偏电流10 ma，内阻10 )b电流表a(00.6 a3 a，内阻未知)c滑动变阻器r0(0100 ，1 a)d定值电阻r(阻值990 )e多用电表f开关与导线若干(1)小刘同学首先用多用电表的直流10 v挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如图20所示，则该电表读数为_v.图20(2)该同学再用提供的其他实验器材，设计了如图21甲所示的电路，请你按照电路图在图乙上完成实物连线图21(3)图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的i1i2图线(i1为电流表g的示数，i2为电流表a的示数)，则由图线可以得到被测电池组的电动势e_v，内阻r_(保留2位有效数字)答案(1)7.2(2)如图所示(3)7.55.0考题4对创新设计性实验的考查例6(2013福建19(2)硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件某实验小组设计如图22甲所示电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性图中电压表v1量程选用3 v，内阻为6.0 k；电压表v2量程选用15 v，内阻约为 30 k；r0为保护电阻；直流电源电动势e约为12 v，内阻不计根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路图22用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关s，调节变阻器r，读出电压表v1、v2的示数u1、u2.()某次测量时，电压表v1示数如图丙，则u1_ v，可算出通过硅光电池的反向电流大小为_ ma(保留两位小数)()该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组u1、u2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压ux和通过的反向电流ix(表中“”表示反向)，并在图23上建立ixux坐标系，标出了与表中前5组ux、ix数据对应的5个坐标点请你标出余下的4个坐标点，并绘出ixux图线.123456789u1/v0.000.000.060.120.240.420.721.141.74u2/v0.01.02.13.14.25.46.78.19.7ux/v0.01.02.03.04.05.06.07.08.0ix/ma0.000.000.010.020.040.070.120.190.29图23()由ixux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，ix与ux成_(填“线性”或“非线性”)关系答案连线如图所示()1.400.23()描点绘出ixux图线如图所示()非线性突破练习5电子所带的电荷量(元电荷e)最先是由密立根通过油滴实验测量出的，图24是该实验装置的示意图，将两块水平放置的金属板a、b连接到电路中，板间产生竖直向下的匀强电场用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口出来时由于摩擦带负电在实验中通过调节金属板间的电压，利用显微镜观察，找到悬浮不动的油滴所用部分器材已在图中给出，其中e为直流电源，r为滑动变阻器，v为电压表，s为开关，此外还有若干轻质导线图24(1)在图中画线连接成实验电路图(其中是已经连接好的导线)(2)实验时观察到某个悬浮不动的油滴半径为r，此时电压表的示数为u，金属板a、b间的距离为d.已知油滴密度为，重力加速度为g，空气浮力不计，则该油滴所带的电荷量为_(用题目中所给的物理量表示)答案(1)如图所示(2)解析(2)油滴处于静止状态，qmg，其中mr3，联立解得q知识专题练训练171如图1所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号在开关闭合后，发现小灯泡不亮现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点图1为了检测小灯泡、开关以及3根导线，(1)在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的_挡，进行检查；(2)在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的_挡，进行检查；(3)在开关闭合情况下，若测得3、4两点间的电压接近电源的电动势，则表明_答案(1)电压(2)欧姆(3)小灯泡断路2某同学查阅相关资料得到直流电动机转动时ui特性曲线，如图2甲所示，该同学利用图乙的实验电路研究电动机的转动情况，电路中使用恒压电源(输出电压值固定)，r1是定值电阻(阻值为15 )，r2是滑动变阻器，是理想电流表，实验操作步骤如下：图2(1)闭合开关s2前，调节滑动变阻器r2，使其接入电路中的阻值为_(选填“最大”或“最小”)(2)先闭合开关s1，开关s2保持断开，此时电流表的示数为0.6 a，则恒压电源输出电压为_v.(3)再闭合开关s2，然后缓慢调节滑动变阻器使电动机恰好转动起来，此时电流表的示数为1.8 a，直流电动机实际消耗的电功率为_w，滑动变阻器接入电路中的阻值为_.答案(1)最大(2)9(3)3.844.83 解析(2)电源输出电压：uir10.615 v9 v.(3)电动机的输入电流imii11.2 a由电动机的ui特性曲线可知，此时电动机的电压为um3.2 v，所以pumim3.84 w，r24.83 3某同学为了研究一个小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而变化的规律，用实验得到下表所示的数据(i和u分别表示小灯泡的电流和电压)，则：u/v00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00i/a00.120.210.290.340.380.450.470.490.50(1)当u1.20 v时对应的电流表如图3甲所示，其读数为_a.(2)实验中所用的器材有：电压表(量程3 v，内阻约为2 k)电流表(量程0.6 a，内阻约为0.2 )滑动变阻器(05 ，1 a)电源、待测小灯泡、电键、导线若干请在图乙虚线框中画出该实验的电路图(3)根据实验数据，在图丙中画出小灯泡的ui曲线(4)如果把这个小灯泡直接接在一个电动势为1.5 v、内阻为2.0 的电池两端，则小灯泡的实际功率是_w(结果保留2位有效数字)图3答案(1)0.42(4)0.28(0.250.32都正确)4在“练习使用多用电表”实验中，某同学进行了如下的操作：(1)用多用电表电阻挡测量某一电阻的阻值时，该同学先用大拇指和食指紧捏红黑表笔进行欧姆调零(如图4a所示)，然后用两表笔接触待测电阻的两端(如图b所示)，这两步操作是否合理？_(选“a合理”或“b合理”或“都不合理”)(2)用多用电表电流挡测量电路中电流，该同学将选择开关置于直流50 ma挡，连接的电路如图c所示，图中多用电表测量的是_(填“甲电阻的电流”、“乙电阻的电流”或“总的电流”)，测得的值是_图4(3)该同学要测量多用电表直流2.5 v挡的内阻rv(约为20 k)除此多用电表外，还有以下器材：直流电源一个(电动势e为2 v，内阻可忽略不计)、电阻一个(阻值r为10 k)、电键一个、导线若干要求：()画出实验电路图(多用电表符号用表示)；()写出rv的表达式(用字母表示)答案(1)a合理(2)乙电阻的电流25.0 ma(1都可以)(3)()如图所示()rv(u为多用电表直流2.5 v挡的读数)解析(1)b会受人体电阻的影响；(2)在题图c中，多用电表与乙电阻串联，因此测的是乙电阻的电流；(3)多用电表与电阻串联，通过它们的电流相等，所以有：，因此：rv(u为多用电表直流2.5 v挡的读数)5某实验小组要测量一个用电器l的额定功率(额定电压为10 v、额定功率在12 w15 w之间)，测量电路的部分导线已经接好(如图5所示)实验室有下列器材可供选用：图5直流电源：e1(电动势为3 v，内阻很小)e2(电动势为15 v，内阻很小)直流电流表：a1(量程00.6 a，内阻约为0.5 )a2(量程03 a，内阻约为0.1 )直流电压表：v(量程为3 v、内阻为3 k)滑动变阻器：r1(阻值范围020 )r2(阻值范围0200 )定值电阻：r33 k、r49 k、r525 k开关一个，导线若干为使测量尽可能准确、方便，请回答：(1)电源应该选择_(填“e1”或“e2”)；(2)电流表应该选择_(填“a1”或“a2”)；(3)滑动变阻器应该选择_(填“r1”或“r2”)；(4)由于电压表的量程不够，要利用一个定值电阻进行改装请选择合适的定值电阻，在图5中用笔画线代替导线连接好测量电路的剩余部分答案(1)e2(2)a2(3)r1(4)如图所示解析由于额定电压为10 v，所以电源选择电动势为15 v的e2.其额定电流为1.2 a1.5 a，所以直流电流表选择a2.根据已有的电路结合为了让实验结果更为精确的要求，采用分压式电路，所以利用r1作为分压电阻若要将电压表改装为量程更大的电压表，需要与其串联一个电阻，根据串联电路特点知，若串联r3，则量程为6 v，若串联r4，则量程为12 v，若串联r5，则量程为28