高考物理一轮复习第七章恒定电流专家专题讲座新人教版

1、【创新方案】 2014 年高考物理一轮复习专家专题讲座：第七章恒定电流电学实验设计题的解答思路与方法电学实验设计题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，在高考中的考查频率很高。不少学生面对这类题感到无从下手。实际上，只要做到“三个明确” “两个选择” ，问题便可迎刃而解。一、明确题目的要求解答一道电学实验设计题， 首先要认真审清题意， 看清题目的要求。 即要看清题目要求测定什么物理量，验证、 探究什么物理规律， 或者要求设计达到何种标准的电路等。对实验的目的要求明确了，才能保证解题思路正确、明朗，方法对头。二、明确实验设计的原理测量电路、控制电路、实验仪器的选择，实验方法、步骤的确定，数

2、据处理、误差分析等问题，都是从实验原理派生出来的，只有明确实验原理，其他问题才可得以解决。如果设计测定型实验，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量。如果设计验证型实验，应弄清在相应的物理现象中，何种定量关系成立，才能使待验证的结论成立。 对于设计符合一定标准的电路问题，则应根据实验的要求和相关物理规律， 器材的规格、性能等，合理选择、连接电路。三、明确设计电路的原则设计电路一般应遵循“安全性”原则、 “精确性、方便性”原则，兼顾“运用仪器少，耗电少”等三条原则。1安全性原则选用仪器组成电路，首先要保证实

3、验正常进行。 例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、 被测电阻不得超过其额定电流( 额定功率 ) 等，使实验安全进行。2精确性、方便性原则“精确” 是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度。 例如所用电流表、 电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的1/3 以上，以减小因读数引起的偶然误差。“方便”是指实验中便于调节控制，便于读数。例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器。 对大阻值的滑动变阻器， 如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用。对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路。对于什么

4、条件下用分压式电路，什么条件下用限流式电路，在下面的“选择控制电路”中有详细讲述。3运用仪器少，耗电少原则在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，还应注意运用的仪器尽量少和节约电能。例如控制电路有限流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路。四、选择测量电路1伏安法测电阻，电流表内接或外接的选择(1) 两种电路的选择：阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx 较小，宜采用电流表外接法；若Rx 较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。比值比较法，若已知电流表内阻RA、电压表内阻RV。

5、RV Rx当 RR，则用电流表外接法。x ARV Rx当 Rx r r真 ， r 测 实为 r 真 与 RA 之和，造成该系统误差的原因是由于电流表分压，使得电压表示数并非路端电压， 由于一般干电池内阻较小，与电流表内阻相差不大，所以电池内阻的测量相对误差会很大，故一般不采用甲电路。图2(2)若采用图3 甲所示电路，即电流表外接( 相对于测r ) ，从乙图看到E 测 E 真 ， r测 r真，造成该系统误差的原因，是由于电压表的分流，使得电流表的示数不是通过电源的总电流，由于一般电压表内阻很大，电压表的分流很小，采用图 3 甲，测干电池的电动势和内阻，系统误差较小。综上所述，中学物理实验中一般采

6、用图3 甲测干电池的电动势和内阻。图 3五、选择控制电路1两种控制电路的比较负载 RL 上的电压负载 RL 上的电流电路消耗的总电路图调节范围调节范围功率REE限流式LEILRL R0E UL ERL R0 I L RL分压式0 U EEE( IIa )LLP0 I L RL比较分压式电路的电压、电流调节范围大，但电路消耗的功率较大。2. 两种控制电路的选择(1) 采用分压式接法的三种情况：要求通过被控制部分的电流或电压实现从零开始调节( 例如测定导体的伏安特性，从零刻度开始校对改装后的电表等) ，即大范围测量时，必须采用分压式接法。当用电器的电阻RL 远大于滑动变阻器的电阻R0，且实验要求电

7、压变化范围较大( 或要求测量多组数据) 时，必须采用分压式接法。若采用限流式接法，电路中的实际电压( 或电流 ) 的最小值仍超过RL 的额定电压 ( 或电流) 时，只能采用分压式接法。(2) 采用限流式接法的三种情况：测量时电路中的电流、电压没有从零开始调节的要求，只是小范围的测量，且RL 与R0 接近，或 RL 略小于 R0 时，采用限流式接法。电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法。没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析，两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法。 典例 有一电阻 R，其阻值在100 200之间，额定功率为0

8、.25 W，现用伏安法较x准确地测量它的电阻值，实验室中备有下表中所列器材：器材代号规格电流表A量程 0 50 mA，内阻为 20 1电流表A2量程 0 3 mA，内阻为 0.001 电压表V1量程 0 5 V ，内阻为 10 k 电压表V2量程 0 10 V ，内阻为 20 k 滑动变阻器R阻值范围 0 20 直流电源E电动势 12 V开关及导线(1) 为了保护被测电阻不被烧坏，实验中电阻两端的电压控制在_V 以下，电压表应选 _。(2) 为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在_A以下，电流表应选 _。(3) 根据题意画出实验电路图。 解析 待测电阻的阻值范围较大，在100 200 之间，又

9、有功率限制。应据功率、电阻的大小范围估算电流、电压。P 0.25I 1R200 A 0.035 A 35 mAI P0.25R100 A 0.05 A 50 mA2控制电流取最小值为0.035 A ，因此电流表应选 A1UPR0.25 200V 7.07 V1U2PR0.25 100V 5 V为了保护被测电阻不被烧坏，控制电压取最小值为5 V，因此电压表应选V ，再考虑电1流表用内接法还是外接法，以减小系统误差。R0 RARV20 10 103 447 ，RR，应采用电流表外接法。滑动变阻器的最大阻值Rm为 2011，在 10R 5R 之间，所以x0xx控制电路应选择分压式电路，如图所示。 答

10、案 (1)5 V1 (2)0.035A1 (3)见解析图 专题小测验 1在做“测干电池的电动势和内阻”的实验中，备有下列器材供选用：A干电池一节( 电动势约为1.5 V) ；B直流电流表C直流电压表( 量程 ( 量程0 0.6 A 3 A,0.6A 挡内阻为03 V 15 V,3 V挡内阻为0.10，3 A 挡内阻为0.025 ) ；5 k ， 15 V 挡内阻为25 k ) ；D滑动变阻器E滑动变阻器( 阻值范围 ( 阻值范围0 15 ，允许最大电流为1 A) ；0 1 000，允许最大电流为0.5 A)；F电键；G导线若干；H电池夹图 4(1) 将选定的器材按实验要求的电路 ( 系统误差较

11、小 ) ，在如图 4 所示的实物图上连线。(2) 根据实验记录，画出的 U I 图象如图 5 所示，可知待测电池的内阻为 _。(3) 按本实验要求的电路测出的 E测 _E真，r 测_ r 真。( 填“大于”“小于”或“等于”)图 5解析： (1) 连接图如图所示。 此问涉及三点： 仪器的选择， 应选 A、B(0 0.6 A)、C(0 3 V) 、 D、 F、G、H。电路设计，要求系统误差较小，因干电池的内阻很小，与直流电流表(0.6A 挡) 的内阻相近，应采用电流表外接法( 相对于电源而言) 。连接实物图，要按设计的电路顺序连线。将图线延长知 E 1.5 V，与横轴的交点电流 I 0.7 A，

12、r U1.5 0.8(2)I 0.7 1 。(3)按本实验要求的电路测出的E测 小于 E 真 ， r 测小于 r 真 。答案： (1) 见解析图 (2)1 (3)小于 小于2某待测电阻 R 的阻值大约为100 ，现要测量其阻值，实验室提供有如下器材：x电流表 A1( 量程 40 mA，内阻 r 1 10 )电流表 A2( 量程 100 mA，内阻约为3 )滑动变阻器R，最大阻值约为10 定值电阻 R0( 阻值为 100 )电源E( 电动势4 V 、有内阻)开关、导线若干测量要求：电表读数不得小于其量程的1/2，能测多组数据。(1) 请你在虚线框内画出测量电阻 Rx 的实验电路原理图。 ( 用所

13、给器材的符号标注 )(2) 用已知量和测量的量表示x，则x _。 ( 若用到电表读数，分别用I1、2RRI表示 A1、 A2 的读数 )解析： (1)A 1( 量程 40 mA，内阻 r1 10 ) ， A2( 量程 100 mA，内阻约为3 ) ，电表读数不得小于其量程的1/2 ，可采取两种方案，即：滑动变阻器采用分压式接法，0 与 A1 串联R后与 Rx 并联， A2 测总电流；或者滑动变阻器采用分压式接法，Rx 与 A1 串联后与 R0 并联， A2测总电流。UI1rR(2) 若采用方案一，则 RxI 2 I 110I 2I 1；UI 2 I 1R0I 2 I 1R0若采用方案二，则Rx

14、 r 1 I 1 I 1，即 RxI 1 r 1答案： (1) 电路图如图所示I 1R0 r 1I 2I 1R0(2)I 2 I 1 或I 1 r 13. 设计测定电压表内阻的方案，提供器材如下：电源 ( 内阻很小， 可忽略不计 ) ，电阻箱一只， 电压表一只 ( 内阻待测 ) ，电键和导线若干。图 6(1) 画出实验电路图。1(2) 改变电阻箱阻值 R，可测得电压表示数 U，将测得的几组数据在坐标纸上绘制成U R图象如图6 所示，由图可确定电压表的内阻是多少？解析： (1) 实验电路图如图所示U(2) 由闭合电路欧姆定律得E U RVR111即 UERVR E1故 U R图象为一倾斜直线11

15、1.67 0.671由已知图象可得 0.67 ，V1 0001 000，EER故 RV 670 答案： (1) 见解析(2)6704. 采用伏安法测电阻，无论是电流表外接还是电流表内接都会出现系统误差，学采用如图7 所示电路测定待测电阻Rx 的阻值。实验器材如下：为此某同图 7电池组 E，电动势为4.5 V ，内阻很小；电压表 V，量程 3 V ，内阻约3 k ；电流表 A，量程 2 mA，内阻约50 ；滑动变阻器R，阻值范围0 20 ；Rx 是待测电阻，阻值约3 k ；开关 S1、S2，导线若干。(1) 请根据电路图，将实验器材连接成实验电路( 图中部分电路已连接 ) 。图 8(2) 闭合开关前，先将滑动变阻器的滑片置于a 端，然后闭合开关S1、 S2，适当调节滑动变阻器，记下电