高考物理-专题精解-12-电学实验完整ppt课件

2016年高考物理专题精解,12.电学实验,一、基本仪器及其使用1.基本仪器,2.使用(1)电学测量仪器的使用和读数,(2)多用电表的使用注意电流的流向:由于使用多用电表时不管测量项目是什么,电流都要从电表的“+”插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,所以使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接的是黑表笔,负极接的是红表笔.要区分开“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置.调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮.利用欧姆挡时正确选择倍率:测量前应根据估计阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围,指针偏转角度在1/3满偏到2/3满偏之间为测量的有效范围.例如,J0411型多用电表欧姆挡的R中=15,当待测电阻约为2k时,则应采用R100挡.,二、实验数据的分析和处理方法,考点一,电表的工作原理及改装、多用电表的使用,典例图1为正在测量中的多用电表表盘,请完成下列问题:,(1)如果用直流“50V”挡测量电压,指针位置如图1所示,读数为V;(2)用图1多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一电池、一个可变电阻和一表头相串联,如图2所示,电源电动势E=1.5V,选择开关在“1”挡,把它的两表笔短接,旋转可变电阻R1的旋钮,当指针指向“0”时,流过多用电表的电流为mA;,解析:(1)如果是用直流“50V”挡测量电压,由题图1所示表盘可知,其分度值为1V,则读数为23.0V.,答案:(1)23.0(2)100,(3)图2是测量Rx阻值时的电路,欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能进行欧姆调零,按正确使用方法再测Rx的值,其测量结果与原结果相比较将(选填“变大”“变小”或“不变”).(4)图3是将表头G改装成两个倍率挡(如“1”“10”)的欧姆表电路原理图,则当开关S合向端(选填“a”或“b”)时,欧姆表是较大倍率挡.,答案:(3)变大(4)b,(4)图3是将表头G改装成两个倍率挡的欧姆表电路原理图,由图知,当开关S合向b端时,通过欧姆表的电流较小,根据闭合电路欧姆定律知,欧姆表的倍率较大.,多用电表中欧姆挡的使用总结(1)欧姆表测量电阻,换挡时一定要使红、黑表笔短接,重新调零,欧姆表红、黑表笔短接调零是使指针指欧姆表刻度的“0”;(2)欧姆表测量电阻读数时一定要将读数乘以所选的倍率;(3)欧姆表内阻阻值是指表内电池内阻、电流表内阻、调零电阻等的阻值之和,大小等于测量电阻时欧姆表指针指在刻度盘正中央时被测电阻的阻值;(4)欧姆表测量电阻时,若指针偏角过小(过大),就换用大(小)倍率;(5)欧姆表测量电阻问题的分析、处理,会用到闭合电路的欧姆定律等规律,因为这时被测电阻已经和表内的电池、电流表以及调零电阻构成了闭合电路.,答案:C,2.为确定某电子元件的电气特性,做如下测量.(1)用多用表测量该元件的电阻,选用“100”倍率的电阻挡测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择(填“10”或“1k”)倍率的电阻挡,并再进行测量,多用表的示数如图(a)所示,测量结果为.,解析:(1)多用电表“100”倍率测电阻时,指针偏转角度过大,示数太小,应换小倍率,即选择“10”倍率,欧姆挡调零后重新测量,测量结果为710=70.,答案:(1)10欧姆调零70,(2)将待测元件(额定电压9V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、开关及若干导线连接成电路如图(b)所示.添加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性.本实验中使用多用表测电压,多用表的选择开关应调到(填“直流电压10V”或“直流电压50V”)挡.,解析:(2)实物连接如图所示.由于待测元件额定电压为9V,因此多用表的选择开关应调到直流电压10V挡.,答案:(2)电路图见解析直流电压10V,考点二,以测电阻为核心的电学实验,例题欲用伏安法测定一个阻值约为5左右的未知电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:A.电池组(3V,内阻1)B.电流表(03A,内阻0.0125)C.电流表(00.6A,内阻0.125)D.电压表(03V,内阻3k)E.电压表(015V,内阻15k)F.待测电阻G.开关、导线H.滑动变阻器(020,额定电流1A)I.滑动变阻器(02000,额定电流0.3A),(1)上述器材中应选用的是(填写各器材的字母代号).(2)为使通过待测电阻的电流能在00.5A范围内改变,请在虚线框中画出测量待测电阻Rx的原理电路图,然后根据你设计的电路将给定的器材连成实验电路.,解析:由于电池组电动势为3V,电压表选量程为3V的D;因电流在00.5A范围内改变,电流表选量程为0.6A的C;由于题中要求“为使通过待测电阻的电流能在00.5A范围内改变”,所以需要设计成分压电路,为了调节方便,滑动变阻器选总阻值较小的H;由于待测电阻阻值小,所以采用电流表外接电路.答案:(1)ACDFGH(2)如图所示,器材选取三原则(1)安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标.另外还要注意测量仪器的量程,各类用电器实际通过的电流不能超过其允许通过的最大电流等.(2)精确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度够用即可,并不是精度越高越好.(3)方便性原则:实验时需考虑调节方便,便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在二者都能满足实验要求的情况下,还要考虑阻值大小对实验操作是否调节方便的问题.,1.图(甲)是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.,(1)根据图(甲)画出实验电路图;,解析:(1)如图所示.,答案:(1)图见解析,(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图(乙)中的,所示,电流表量程为0.6A,电压表量程为3V.所示读数为:、.两组数据得到的电阻分别为和.,答案:(2)0.10A0.24A2.00V0.27V2.7(0.1)8.3(0.1)如填为8.3(0.1)2.7(0.1)也行,如图(甲)所示是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图,R1是电阻箱(099.9),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势12V,内阻忽略不计).,在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大,具体实验步骤如下:闭合S,调节滑动变阻器R和电阻箱R1,使A2示数I2=0.20A,记下此时电阻箱的阻值R1和A1的示数I1;重复步骤且使A2示数仍为I2=0.20A,测量多组R1和I1值;将实验测得的数据在坐标纸上描点,如图(乙)所示.根据实验回答以下问题:(1)现有四只供选用的电流表:A.电流表(03mA,内阻为2.0)B.电流表(03mA,内阻未知)C.电流表(00.3A,内阻为10)D.电流表(00.3A,内阻未知)请根据实验过程判断A1应选用,A2应选用(填写选项字母).,解析:(1)由图(乙)可知,A1示数的最大值约为0.25A,则A1应选用量程为0.3A的电流表,由于只要知道电流大小即可,即选用D;由于A2示数为0.20A,则A2的量程为0.3A,且必须要知道其内阻,因此选用C;,答案:(1)DC,答案:(2)见解析,(3)根据以上实验数据得出Rx=.,答案:(3)40,考点三,以测电源电动势为核心的电学实验,典例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(099.99)D.电阻箱R2(09999)E.滑动变阻器R3(01000允许最大电流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(甲)的电路测量该电池的电动势和内阻,请按照图(甲)将图(乙)所示的实物图连接完整;,解析:(1)根据图(甲),实物连线如图所示:,答案:(1)见解析,(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R2的阻值调到;,答案:(2)2.8103,(3)以G2示数I2为纵坐标,G1示数I1为横坐标,作出I2-I1图像如图(丙)所示,结合图像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).,答案:(3)2.79.0,实物图的连接方法及注意的问题(1)连接方法看图连接,即根据题给电路中用电器的连接方式(串、并联),用笔画线代替导线将实物图中的电源与用电器、开关等连成正确的闭合电路.若题目没有给定电路,可依据题意在草纸上画出实验所需要的电路图,然后再看图连接.(2)注意问题注意直流电流表和电压表的“+”“-”接线柱,保证电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出;根据题给数据或计算得到的数据,对于多量程电表,一定要将相应量程的接线柱接入电路;接线不能交叉;实验连线时,开关一定处于断开状态;,实物图的连接应以实验电路图为依据,必要时先画出电路图;用“线”连图时,应将“线”连在正确的位置,即连接在各仪器的接线柱上,不能错连;记住一些常规性的结论,如在描绘电学元件的伏安特性曲线的实验中,若电学元件两端的电压要从零开始逐渐增大,则滑动变阻器采用分压式接法,若被测电学元件的电阻阻值和电流表内阻阻值相差不大时,电流表采用外接法.再如,在测定金属电阻率的实验中,电流表采用的也是外接法.,1.用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有:电流表A1(量程030mA);电流表A2(量程0100mA);电压表V(量程06V);滑动变阻器R1(阻值05);滑动变阻器R2(阻值0300);开关S一个,导线若干条.某同学的实验过程如下:.设计如图(甲)所示的电路图,正确连接电路.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录.以U为纵轴,I为横轴,得到如图(乙)所示的图线.,.断开开关,将Rx改接在B,C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变.重复的步骤,得到另一条U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0).回答下列问题:(1)电流表应选用,滑动变阻器应选用;(2)由图(乙)的图线,得电源内阻r=;,解析:(1)由闭合电路欧姆定律,要想调节时电流表和电压表的读数有明显变化,起限流作用的滑动变阻器应选用R2;由题图(乙)可知,电流表应选A2.(2)根据U-I图线的斜率求得电源内阻为25.,答案:(1)A2R2(2)25,(3)用I0,U0和r表示待测电阻的关系式Rx=,代入数值可得Rx;(4)若电表为理想电表,Rx接在B,C之间与接在A,B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围,电压表示数变化范围.(选填“相同”或“不同”),(4)Rx所接位置的改变并不影响干路电流的测量,故电流表示数变化范围相同;但是改接前后电压表测量的分别是路端电压与滑动变阻器两端的电压,故电压表示数变化范围不同.,2.某研究小组收集了两个电学元件,电阻R0(约为2k)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA).实验室备有如下器材:A.电压表V(量程3V,电阻RV约为4.0k)B.电流表A1(量程100mA,电阻RA1约为5)C.电流表A2(量程2mA,电阻RA2约为50)D.滑动变阻器R1(040,额定电流1A)E.电阻箱R2(0999.9)F.开关S一只,导线若干(1)为了测定电阻R0的阻值,小明设计了一电路,如图(甲)所示为其对应的实物图,图中的电流表A应选(选填“A1”或“A2”),请将实物连线补充完整.,答案:(1)A2电路图见解析,考点四,创新探究设计型实验,典例同学们测量某电阻丝的电阻Rx,所用电流表的内阻与Rx相当,电压表可视为理想电压表.(1)若使用如图(甲)所示电路图进行实验,要使得Rx的测量值更接近真实值,电压表的a端应连接到电路的点(选填“b”或“c”).,解析:(1)由于电阻丝的电阻和电流表的内阻相当,且电压表可视为理想电表,所以电流表外接时测量电阻更接近真实值,即电压表的a端应接电路的c点.,答案:(1)c,(2)测得电阻丝的U-I图如图(乙)所示,则Rx为(保留两位有效数字).,答案:(2)4.1(4.04.2均可),(3)实验中,随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态.某同学发现对炽热电阻丝吹气,其阻值会变化.他们对此现象进行探究,在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下,得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图(丙)所示.由图可知当风速增加时,Rx会(选填“增大”或“减小”).在风速增加过程中,为保持电阻丝两端电压为10V,需要将滑动变阻器RW的滑片向端调节(选填“M”或“N”).,解析:(3)由题图(丙)可知风速增加时,电阻丝电阻减小.在风速增加过程中,由于电阻丝电阻减小,要保持电阻丝两端电压不变,需要增大并联部分电阻阻值,所以滑动变阻器的滑片向M端调节.,答案:(3)减小M,解析：(4)风速为零时,由于a,d间与d,c间的电阻之比等于a,b间与b,c间的电阻之比,所以d,b两点电势相等,但风速增大时,d点电势降低,所以电压表“+”“-”端分别接b,d两点,满足电压表的示数从零开始增加.,答案:(4)bd,创新性实验和探究性实验的比较及分析方法,解析:(1)由于R1的总阻值远小于测量电路总电阻,故控制电路采用分压式接法,电路图如图所示.,(2)根据设计的电路,写出实验步骤:.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV,与电压表内阻的真实值RV相比,RVRV(填“”“=”或“RV.,答案:见解析,2.某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验,实验室提供如下器材:热敏电阻Rt(常温下约8k)、温度计电流表A(量程1mA,内阻约200)电压表V(量程3V,内阻约10k)电池组E(4.5V,内阻约1)滑动变阻器R(最大阻值为20)开关S、导线若干、烧杯和水(1)根据提供器材的参数将如图(甲)所示的实物图中所缺的导线补接完整.,解析:(1)连接实物图,如图1所示.,答案:(1)连线见解析,(2)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P应置于(选填“a”或“b”)端.,解析：(2)因当滑动触头置于a端时待测电路电压或电流为零,从而保护电流表.,答案:(2)a,(3)利用补接完整的实验装置图测量出不同温度下的电阻值,画出该热敏电阻的Rt-t图像如图(乙)中的实测曲线,与图中理论曲线相比二者有一定的差异.除了偶然误差外,下列关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是.A.电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值小B.电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小C.温度升高到一定值后,电流表应改为外接法,解析：(3)由于实验采用的是电流表内接法,所以电压表读数大于热敏电阻两端的电压.所以在相同的温度下,热敏电阻的测量值总比理论值偏大;当温度升高到一定值后,电阻变小,则电流表应该选用外接法,故C正确;,答案:(3)C,(4)将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用,当电流通过电阻产生的热量与热敏电阻向周围环境散热达到平衡时,满足关系式I2Rt=k(t-t0)(其中k是散热系数,t是热敏电阻的温度,t0是周围环境温度,I为电流大小),电阻的温度稳定在某一值.若通过它的电流恒为50mA,t0=20,k=0.25W/,由实测曲线可知该电阻的温度稳定在.,解析：(4)热敏电阻的散热功率可表示为P散=k(t-t0)=I2Rt,将I=50mA,k=0.25W/代入,可得Rt=100(t-t0),在Rt-t图像中作出如图2所示的图线,据其与实测图线的交点即可求得该热敏电阻的温度大约稳定在48.,答案:(4)48(4650均可),电学拓展实验,考题精选(9分)图(a)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.(1)已知毫安表表头的内阻为100,满偏电流为1mA;R1和R2为阻值固定的电阻.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