2020届高考物理二轮复习 专题6 高中物理实验 第2讲 电学实验课件

专题突破,第一部分,专题六高中物理实验,第2讲电学实验,栏,目,导,航,1(2017年新课标卷)某同学研究小灯泡的伏安特性所使用的器材有：小灯泡l(额定电压3.8v，额定电流0.32a)；电压表v(量程3v，内阻3k)；电流表a(量程0.5a，内阻0.5)；固定电阻r0(阻值1000)；滑动变阻器r(阻值09.0)；电源e(电动势5v，内阻不计)；开关s；导线若干(1)实验要求能够实现在03.8v的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图,描绘小电珠的伏安特性曲线,(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_(填“增大”“不变”或“减小”),(3)用另一电源e0(电动势4v，内阻1.00)和题给器材连接成图乙所示的电路图，调节滑动变阻器r的阻值，可以改变小灯泡的实际功率闭合开关s，在r的变化范围内，小灯泡的最小功率为_w，最大功率为_w(结果均保留2位小数),【答案】(1)如图所示(2)增大增大(3)0.391.17,2(2019年天津卷)现测定长金属丝的电阻率(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是_mm.(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻这段金属丝的电阻rx约为100，画出实验电路图，并标明器材代号电源e(电动势10v，内阻约为10)电流表a1(量程0250ma，内阻r15)电流表a2(量程0300ma，内阻约为5)滑动变阻器r(最大阻值10，额定电流2a)开关s及导线若干,测定金属的电阻率,(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表a1的读数为i1，电流表a2的读数为i2，则这段金属丝电阻的计算式为rx_.从设计原理看，其测量值与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“相等”),3(2019年江苏卷)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率实验操作如下：(1)螺旋测微器如图甲所示在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_(填“a”“b”或“c”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏,甲,(2)选择电阻丝的_(填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径(3)图乙中rx，为待测电阻丝请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图丙实物电路中的正确位置,乙,丙,(4)为测量r，利用图乙所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压u1和电流i1的值，作出的u1i1关系图象如图丁所示接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压u2和电流i2的值，数据见下表：,请根据表中的数据，作出u2i2图象(5)由此，可求得电阻丝的rx_.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率,丁,【答案】(1)c(2)不同(3)如图甲(4)如图乙(5)23.024.0均可,甲,乙,4(2019年新课标卷)某同学要将一量程为250a的微安表改装为量程为20ma的电流表该同学测得微安表内阻为1200，经计算后将一阻值为r的电阻与该微安表连接，进行改装然后利用一标准毫安表，根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表),练习使用多用电表,(1)根据图甲和题给条件，将乙中的实物连接(2)当标准毫安表的示数为16.0ma时，微安表的指针位置如图丙所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是_(填正确答案标号)a18mab21mac25mad28ma,(3)产生上述问题的原因可能是_(填正确答案标号)a微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200b微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200cr值计算错误，接入的电阻偏小dr值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为r的电阻换为一个阻值为kr的电阻即可，其中k_.,5(2019年新课标卷)某同学欲将内阻为98.5、量程为100a的电流表改装成欧姆表并进行刻度校准，要求改装后欧姆表的15k刻度正好对应电流表表盘的50a刻度可选用的器材还有：定值电阻r0(阻值14k)，滑动变阻器r1(最大阻值1500)，滑动变阻器r2(最大阻值500)，电阻箱(099999.9)，干电池(e1.5v，r1.5)，红、黑表笔和导线若干,(1)欧姆表设计将图甲中的实物连线组成欧姆表欧姆表改装好后，滑动变阻器r接入电路的电阻应为_：滑动变阻器选_(填“r1”或“r2”),甲,(2)欧姆表表盘刻度通过计算，对整个表盘进行电阻刻度标示，如图乙所示表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_、_.,乙,(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图丙所示，则电阻箱接入的阻值为_.,丙,【答案】(1)如图所示900r1(2)455(3)035000.0,测电源的电动势和内阻,(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mv的电压表并联在电流表的两端调节电阻箱，当电流表的示数为0.33a时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_v；内阻应为_.【答案】(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)如图所示14(1.301.44)1.2(1.01.4)(3)1.4(1.301.44)10(0.81.2),(1)完成待调试的报警系统原理电路图的连线(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“r1”或“r2”),(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_.将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用,【答案】(1)连线如图所示(2)r2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20ma，报警器可能损坏c报警器开始报警,本实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接画元件两端电压从零开始的伏安特性曲线必须采用分压电路,热点1描绘小灯泡的伏安特性曲线,例1(2019年南京名校模拟)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，甲、乙、丙三位学生用导线按如图甲所示方式连接好电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：,(1)甲学生发现电压表示数为2v，电流表的示数为零，小灯泡不亮，这是由于导线_断路；(2)乙学生发现电压表的示数为零，电流表的示数为0.3a，小灯泡亮，这是由于导线_断路；(3)丙学生发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，这是由于导线_断路；(4)电路检查完备后，用正确的电路测得小灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，如图乙所示现将它与19的定值电阻r串联，接在电动势为8v内阻为1的电源上，则小灯泡的实际功率是_w.【答案】(1)d(2)h(3)g(4)0.50.7,【解析】(1)电压表示数为2v，说明连接电压表的导线正常，电流表示数为零且灯光不亮，说明电路断开，所以应为d导线断路(2)电流表为示数且小灯泡亮，说明连接灯泡和电流表、电源的导线正常，电压表示数为零，说明电压表没有接入电路，所以应为h导线断路(3)发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数都不能调为零，说明滑动变阻器为限流式接入电路，也即g导线断路,(4)将电源和19的电阻视为一个新电源，根据euir可知，u820i，将路端电压与电流关系画入灯泡随电压变化图象中，如图所示两线的交点即为灯泡的工作点，由图象可知，u2.0v，i0.3a，所以灯泡的实际功率pui0.6a.,3在控制电路中，滑动变阻器有分压式、限流式两种接法，若变阻器阻值较小，一般设计为分压式；若变阻器阻值较大，一般设计为限流式，在二者都可行时，应先考虑限流方式，但下面三种情形必须设计为分压式接法：(1)数据要求从0开始变化；(2)变阻器阻值太小，限流限不住；(3)调节变阻器时，不能获取有区分度的多组数据,1描绘小灯泡的伏安特性曲线(2019年北京东城二模)要描绘一个标有“3v0.8w”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差已选用的器材除导线、开关外，还有：电池组(电动势为4.5v，内阻约1)电流表(量程为00.6a，内阻约为1)电压表(量程为03v，内阻约为3k)滑动变阻器(最大阻值20，额定电流1a),(1)实验电路应选用下图中的_(填字母代号),(2)按照(1)中选择的路进行连线，如图甲所示，其中应该去掉的连线是_(选填相应的字母),(3)闭合开关前滑动变阻器的滑片应该置于最_端(填“左”或“右”),(4)以电压表的读数u为横轴，以电流表的读数i为纵轴，根据实验得到的多组数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线，如图乙所示由图可知：随着电压的增大，小灯泡的电阻_(填“增大”或“减小”)，其发生变化的原因_.(5)如果将这个小灯泡接到电动势为1.5v内阻为5的电源两端电路接通后小灯泡两端的电压是_v.,【答案】(1)b(2)b(3)右(4)增大随着电压升高，灯丝电阻的温度升高，电阻率增大(5)0.8(6)ae,【解析】(1)由图可知，本实验应从零开始测量，故滑动变阻器应采用分压接法；由于灯泡内阻较小，因此应采用电流表外接法，故选择b电路(2)由图可知，电压表左侧分别接了两条导线，由于本实验应采用电流表外接法，故应将导线b去掉,(3)由图可知，测量部分与滑动变阻器左侧并联，为了让电压从零开始调节，滑片开始时应置于最右端(4)iu图象中斜率表示电阻的倒数，则可知，随着电压的升高电阻增大；原因是灯丝电阻随温度的升高电阻率增大,(5)在灯泡伏安特性曲线里作出电源的伏安特性曲线，如图所示，由图可知，小灯泡两端的电压约为0.8v.(6)由图可知，二极管为非线性元件，故a正确；由伏安特性曲线可知，加正向电压时电阻并不为零，故b错误；由图可知，加反向电流时，电路中有电流存在，故c错误；由图可知，给二极管加上正向电压时，随电压的增大，图象的斜率增大，则说明电阻减小，故d错误；由图可知，正向和反向电阻不相同，所以正确使用欧姆表的不同倍率测得二极管的正向电阻往往不同，e正确,2实验拓展与创新(2019年重庆名校月考)某物理学习小组的同学在研究过程中，用伏安法研究某电子元件r1“6v2.5w”的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，备有下列器材：a直流电源(6v，内阻不计)b电流表g(满偏电流3ma，内阻r10)c电流表a(00.6a，内阻未知)d滑动变阻器r(020，5a)e滑动变阻器r(0200，1a)f定值电阻r0(阻值为1990)g开关与导线若干,【答案】(1)如图所示(2)d(3)108.0,若待测电阻较大而滑动变阻器又很小时必须采用分压电路由于分压电路的电压调节范围大，且电压可以从零开始逐渐增大，所以凡是要求多测几组值，一般采用分压电路；由于限流电路耗电少，所以不是必须采用分压电路的一般采用限流电路,热点2测量金属的电阻率,例2(2019年肇庆模拟)某实验小组进行电阻丝电阻率的测量，其中实验器材有：a直流电源(电动势约4.5v，内阻很小可忽略)b00.5a的电流表(内阻很小可忽略)cr010的定值电阻dr050的定值电阻e粗细均匀，总电阻约15待测电阻丝f刻度尺g螺旋测微器h开关一个，导线若干,(1)如图甲是实验电路图，请规范画出其实验原理图；,(2)实验时，定值电阻r0选用_(填器材编号)；(3)实验时，多次移动线夹p所在的位置，测量其连入电路中的电阻丝的长度，记为l，同时记下相对应的电流表的示数i；,螺旋测微器固定刻度与可动刻度的示数之和是螺旋测微器的示数，对螺旋测微器读数时要注意估读；在测量金属丝的电阻时，首先要考虑安全，其次准确，最后操作方便，连接实物图时注意正负极不要接反；熟练掌握多用表的使用，不管测量电流、电压还是电阻都需要进行机械调零，而测量电阻时多了一个步骤：欧姆调零，而且换一个倍率要重新进行欧姆调零，这里特别容易忘记,1测电流表的量程和内阻(2019年梅州模拟)实验小组用如图电路测量一表头刻度清晰但数值标度模糊的直流电流表的量程和内阻所给的器材有：电池e(电动势约4.5v)；待测电流表a(量程约0300ma，内阻约为5)；电压表v(量程03v)；电阻箱r1；滑动变阻器r2(010)；电键s和导线若干,(1)请完成主要实验的步骤：a连接好实验电路，把变阻器的滑动片调到最左端，电阻箱阻值调为0；b闭合电键，调节变阻器的滑动片，使电流表指针满偏，记录电压表v的读数u；c逐渐增大电阻箱的阻值，同时_(填“向左”或“向右”)调节变阻器的滑动片，使电流表的指针保持_，记录几组电阻箱的阻值r和电压表v的读数u.,(2)根据多次测得的数据作出电压表读数u随电阻箱阻值r变化的ur图线，若图线的斜率为k，在u轴上的截距为b，则电流表的量程为_，内阻为_(3)不考虑偶然误差，只考虑电表内阻可能造成的系统误差，则与真实值相比，电流表内阻的测量值_(填“偏大”“偏小”或“相等”),2实验拓展与创新(2019年冀州名校模拟)如今，合肥一中的每间教室里都有饮水机，纯净水的质量关乎每一名学生的身体健康纯净水质量是否合格的一项重要指标是它的电导率是否超标(电导率即为电阻率的倒数)(1)某同学选用一根粗细均匀且绝缘性能良好的圆柱形塑料直管装满纯净水样品(直管两端用薄金属圆片电极密封)来测定样品的电导率(不考虑温度对电阻的影响)：实验中，该同学分别用刻度尺和游标为20分度的游标卡尺测定塑料管的长度和内径，刻度尺和游标卡尺的示数分别如图甲、乙所示，则可读出塑料管的长度l_m、内径d_mm.,(2)该同学用下列器材测定样品的电阻：a电压表v(量程03v，内阻约为5k；量程015v，内阻约为25k)；b电流表a(量程010ma，内阻约为2；量程050ma，内阻约为0.4)；c滑动变阻器r(020，2a)；d学生电源e(电动势4.5v，内阻很小)；e开关s及导线若干该同学先用多用电表粗测管内水样品的电阻值约为500，要求用尽量精确的方法测出其电阻值，请在图丙中连接实验电路图(图中有6根导线已经接好),(3)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片p从最左端向右滑动，随滑片p移动距离x的增加，被测水样品两端的电压u也随之增加，则在图丁反映ux关系的示意图中正确的是图线_(填“a”“b”“c”或“d”),【答案】(1)0.105011.30(2)如图所示(3)d,练习使用多用电表考点为高考的级要求知识，新课标要求考生要掌握多用电表的表面结构及利用欧姆挡测电阻的原理，基本题型是以实验题出现练习用多用表测电阻的实验是正确使用基本仪器的实验要求知道多用表欧姆挡的工作原理和中值电阻值，掌握正确的操作步骤,热点3多用电表的原理和使用,例3(2019年南昌模拟)某同学准备自己动手制作一个欧姆表，可以选择的器材如下：电池e(电动势和内阻均未知)表头g(刻度清晰，但刻度值不清晰，量程ig未知，内阻未知)电压表v(量程为1.5v，内阻rv1000)滑动变阻器r1(010)电阻箱r2(01000)开关一个，理想导线若干,(1)为测量表头g的量程，该同学设计了如图甲所示电路图中电源即电池e.闭合开关，调节滑动变阻器r1滑片至中间位置附近某处，并将电阻箱阻值调到40时，表头恰好满偏，此时电压表v的示数为1.5v；将电阻箱阻值调到115，微调滑动变阻器r1滑片位置，使电压表v示数仍是1.5v，发现此时表头g的指针指在如图乙所示位置，由以上数据可得表头g的内阻rg_，表头g的量程ig_ma.,(2)该同学接着用上述器材测量该电池e的电动势和内阻，测量电路如图丙所示，电阻箱r2的阻值始终调节为1000.图丁为测出多组数据后得到的图线(u为电压表v的示数，i为表头g的示数)，则根据电路图及图线可以得到被测电池的电动势e_v，内阻r_.(结果均保留2位有效数字)(3)该同学用所提供器材中的电池e、表头g及滑动变阻器制作成了一个欧姆表，利用以上(1)(2)问所测定的数据，可知表头正中央刻度为_.【答案】(1)1030(2)3.020(3)100,欧姆表使用六注意选挡接着调零；换挡重新调零；待测电阻与电路、电源要断开；尽量使指针指在表盘中间位置附近；读数之后要乘以倍率得阻值；用完后，选择开关要置于“off”挡或交流电压的最高挡,1电表的改装(2019年福建福州模拟)下图为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路,甲,乙丙,(1)已知毫安表表头的内阻为100，满偏电流为1ma；r1和r2为定值电阻若使用a和b两个接线柱，电表量程为3ma；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10ma.由题给条件和数据，可求出r1_，r2_.,(2)现用一量程为3ma、内阻为150的标准电流表a对改装电表的3ma挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5ma、1.0ma、1.5ma、2.0ma、2.5ma、3.0ma.电池的电动势为1.5v，内阻忽略不计；定值电阻r0有两种规格，阻值分别为300和1000；滑动变阻器r有两种规格，最大阻值分别为750和3000.则r0应选用阻值为_的电阻，r应选用最大阻值为_的滑动变阻器(3)若电阻r1和r2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用丙图所示的电路可以判断出损坏的电阻图中的r为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为乙图虚线框内的电路则丙图中的d点应和接线柱_(填“b”或“c”)相连【答案】(1)1535(2)3003000(3)c,2制作简单的多用电表(2019年茂名模拟)在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图已知选用的电流表内阻rg10、满偏电流ig10ma，当选择开关接3时为量程250v的电压表该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，c为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出,(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为_；选择开关接3时其读数为_(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接2，红黑表笔短接，调节r的阻值使电表指针满偏；将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指c处，此时电阻箱的示数如图丙所示，则c处刻度应为_.计算得到多用电表内电源的电动势为_v(保留2位有效数字)【答案】(1)6.8ma170v1501.5,例4(2018年海南卷)某同学利用图甲中的电路测量电流表a的内阻ra(约为5)和直流电源的电动势e(约为10v)图中r1和r2为电阻箱，s1和s2为开关已知电流表的量程为100ma，直流电源的内阻为r.(1)断开s2，闭合s1，调节r1的阻值，使a满偏；保持r1的阻值不变，闭合s2，调节r2，当r2的阻值为4.8时a的示数为48.0ma.忽略s2闭合后电路中总电阻的变化，经计算得ra_.(保留2位有效数字)(2)保持s1闭合，断开s2，多次改变r1的阻值，并记录电流表的相应示数若某次r1的示数如图乙所示，则此次r1的阻值为_.,热点4测定电源的电动势和内阻,甲,乙,丙,测量电源的电动势和内阻数据处理方法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