高考物理二轮复习 专题十三 电学实验与创新专题突破课件.ppt

专题十三电学实验与创新 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 5v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 答案欧姆调零131 322 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 rg r0 r 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12v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50v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50v挡检测 故满偏时电压为50v 刻度均匀 在图示位置时 读数为11 5 11 2 11 8之间均可 v 说明蓄电池正常 答案11 5 11 2 11 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i1 0 15a 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 0 3ma 内阻为2 0 b 电流表 0 3ma 内阻未知 c 电流表 0 0 3a 内阻为5 0 d 电流表 0 0 3a 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 rx r2 i2 r0 r1 r1 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r0 r1在同一数量级 a1示数为i1 0 15a 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 rx r2 i2 r0 r1 r1 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i1 0 15a 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 r0 r1 r1 i1 rx r2 i2 其中r0 10 r2 5 0 i1 0 15a 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1500 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5ma 内阻约5 c 电阻箱 9999 9 0 02a d 直流电源 电动势约为20v 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i0r2 r1 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描绘小电珠 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 3v1 5w 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3v 内阻可不计 b 直流电流表0 600ma 内阻约0 5 c 直流电压表0 3v 内阻约3k d 滑动变阻器 10 1a e 滑动变阻器 1k 300ma 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2v 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 3a 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dhg 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4v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 u0 u 2ir0 所以u 2r0i u0 代入数据u 10i 4 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p ui 0 30w 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6ma 最大电压不超过7v 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r 1k 用于限流 电流表量程为10ma 内阻约为5 电压表 未画出 量程为10v 内阻约为10k 电源电动势e为12v 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0 200 额定电流0 3ab 阻值0 20 额定电流0 5a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 3 200v 60v 12v 滑动变阻器b两端所能加的最大电压为0 5 20v 10v 12v 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6v时 元件电阻非常大 不导电 当元件两端电压大于6v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100m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 0mm2 查得铜的电阻率为1 7 10 8 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 6a 内阻约0 2 电压表 量程3v 内阻约9k 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 r0 3 电源 电动势6v 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rx 1 7 即rx r0 4 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3v 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r2a 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 50a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dhg 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r l图象如图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e u ir 利用两组数据 联立方程求解e和r 也可作出u i图象 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e u 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u r e 做图象或图象 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图象 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 0 0 6a 开关和导线若干 以及以下器材 a 电压表 0 15v b 电压表 0 3v c 滑动变阻器 0 50 d 滑动变阻器 0 500 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 5v左右 为减小误差 应选择量程为3v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bc 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u i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 49 1 51 0 83 0 81 0 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p u关系的是 解析可采用特殊值法分析 当外电路短路时 u 0 此时电池的输出功率p 0 当外电路断路时 u e 此时电池的输出功率p 0 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3v 和内阻r 选用的器材如下 a 电流表g1 量程为2ma 内电阻为100 b 电流表g2 量程为1ma 内电阻为200 c 电阻箱r1 0 99 99 d 电阻箱r2 0 9999 e 滑动变阻器r3 0 1000 允最大电流1a 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 5a的电流表 利用电阻箱r2将电流表g2改装成了量程为3v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i2 i1图象如图24所示 结合图象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r1 0 4 由u i2g r2 r2 代入数据解得 r2 2 8 103 答题模板 3 纵坐标截距0 9ma 对应着电源电动势e 3v 2 7v 横坐标截距0 4ma 对应着流过电源的电流为0 4ma ma 0 1004a 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径 示数如图25甲