江苏省高考物理二轮复习 专题九 电学实验课件.ppt

专题九电学实验 考情分析 命题解读 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 整体难度偏难 命题指数 复习目标是达b冲a 1 2017 江苏溧水高级中学摸底 小张和小明测绘标有 3 8v0 4a 小灯泡的伏安特性曲线 提供的实验器材有 a 电源e 4v 内阻约0 4 b 电压表v 2v 内阻为2k c 电流表a 0 6a 内阻约0 3 d 滑动变阻器r 0 10 e 三个定值电阻 r1 1k r2 2k r3 5k 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 电压表的量程为2v 内阻为2k 故选用阻值是2k 的r2与电压表串联后可达到实验的要求 2 因电压表的内阻远大于灯泡的内阻 故电流表应该外接 因采用分压电路 故滑动变阻器滑动端应该在最左端 故电路中存在两处不恰当的地方 分别是 安培表不应内接 滑片不应在最右端 3 出现此故障可能是导线8断路引起的 2 2017 江苏如东高级中学第二次学情调研 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3v的电压表内阻 内阻为数千欧姆 图2 实验室提供的器材有 电阻箱r 最大阻值99999 9 滑动变阻器 最大阻值50 直流电源e 电动势6v 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1500 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 理由是 解析 1 连接电路如图所示 答案 1 电路如解析图所示 2 左2 003000 3 理由见解析 3 2017 江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3 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u i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 所测电压为滑动变阻器和电流表的电压之和 所以引起误差的主要因素为电压表的分流 2 用平滑曲线连接 如图所示 4 由图示可知 伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法 由于电压表分流作用 电流表测量值偏小 当外电路短路时 电流测量值等于真实值 电源的u i图象如图所示 由图象可知 电动势测量值小于真实值 电源内阻测量值小于真实值 答案 1 电压表的分流作用 2 作图见解析 3 1 52 4 小于小于 1 基本仪器的使用 基本仪器的使用与读数 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 电表读数的基本方法 测量值 最小刻度 小格数 估读值 例1 2017 无锡天一中学模拟 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 6a 电压表的量程为3v 所示读数为 两组数据得到的电阻分别是 和 图5 解析 1 根据多用电表读数的规则可知 小灯泡的电阻为r 10 2 从实物图中可知电压表测量灯泡两端的电压 电流表采用外接法 滑动变阻器采用分压法 故电路图如图所示 答案 1 10 2 见解析 3 0 10a0 24a2 00v0 30v3 0 8 33 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300ma 内阻约1 b 电流表a2 量程0 6a 内阻约3 c 电压表v1 量程3 0v 内阻约5k d 电压表v2 量程15 0v 内阻约15k 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4v 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0v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 10 020 900 2 ace 3 如图所示 1 实物连线的基本方法 仪器的选择 实验方法与数据处理 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 测量电路的选择 当rx ra时用内接法 如图甲 当rx rv时用外接法 如图乙 3 控制电路的选择 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 电源电动势和内阻的测量方法 任何一种实验方法 一定要紧扣闭合电路欧姆定律e u ir 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 江苏如皋市高三调研 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0 9999 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7 答案 1 如图所示 注意电压表量程的选取 2 断路 3 105 变式2 2017 江苏泰州中学月考 测定某电阻丝的电阻率实验 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500v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3v 内阻约50k 电流表a1 量程200 a 内阻约200 电流表a2 量程5ma 内阻约20 电流表a3 量程0 6a 内阻约1 滑动变阻器r 最大阻值1k 电源e 电源电压为4v 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 固定刻度读数为0 5mm 可动刻度读数为0 01mm 14 1 0 141mm 则电阻丝的直径d 0 5mm 0 141mm 0 641mm 0 0641cm 2 使用欧姆表测电阻时 应选择合适的挡位 然后进行欧姆调零 再测电阻 欧姆表使用完毕后 要把选择开关置于off挡或交流电压最高挡 则正确的实验步骤为d b c a 电阻丝的阻值约为几十千欧 旋转选择开关其尖端应对准的欧姆挡位是 1k 由图示欧姆表可知 电阻丝的阻值为32 1000 3 2 104 1 设计的原则 科学 可靠 方便 准确 2 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 电学实验设计 例3 2017 江苏扬州四模 实验室有下列器材 灵敏电流计g 内阻约为50 电压表v 0 3v 内阻约为10k 电阻箱r1 0 9999 滑动变阻器r2 0 100 1 5a 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2v 灵敏电流计示数为4ma 电阻箱旋钮位置如图乙所示 则灵敏电流计内阻为 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压表和电流计的示数如下表 请在图10所示的坐标系中作出合适的ig u图线 图10 3 由作出的ig u图线求得干电池的电动势e v 内阻r 答案 1 45 2 5如解析图所示 3 1 415 5 变式3 2017 扬州高三测试 甲 乙两位同学要测量一未知电阻rx的阻值 阻值约1k 实验室提供的器材如下 a 待测电阻rxb 电源e 电动势约为3vc 电流表a1 量程为5ma 内阻r1不超过10 d 电流表a2 量程为1ma 内阻r2为50 e 滑动变阻器r 最大阻值为50 f 电阻箱r 阻值0 9999 9 g 开关 导线若干 2