2016高考物理二轮复习专题整合高频突破十三电学实验课件

专题十三电学实验-2-知识脉络梳理-3-规律方法导引1.知识规律(1)电学仪器的使用与读数。①电流表、电压表、欧姆表的比较:仪器极性量程选择读数电流表使指针指示超过满偏刻度的1的位3置3

V

和3

A

量程估读到最小分度的

1

;15

V

量程估10读到最小分度的1;0.6

A51量程估读到最小分度的2有正、负极电压表的电表,电流由电表的正极流欧姆表入,负极流出使指针尽量指在表盘的中间位置左右表盘读数乘以相应挡位的倍率-4-②使用多用电表的“三注意”:电流的流向:使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接黑表笔,负极接红表笔,从电源外部看,电流从红表笔流入,从黑表笔流出。区分“机械调零”和“欧姆调零”:“机械调零”在表盘刻度左侧“0”位置,调整表盘下边的中间定位螺丝;“欧姆调零”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整欧姆调零旋钮。倍率选择:使用欧姆挡测电阻时,表头指针过大或过小均有较大误差,指针偏转角度在1满偏到2满偏之间读数较准确,如待测电阻约为2

kΩ,应选3

3用“×100”挡。-5-③电学仪器的选择:电源的选择:一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选择电流表;选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大,一般应使指针能达到半偏以上,以减小读数的偶然误差,提高精确度。(2)电流表内外接法的区分与选择。-6-(3)分压式电路与限流式电路的区分与选择。①控制电路的比较:②控制电路的选择:从节能的角度考虑,优先选用限流式。以下三种情况必须用分压式:要求待测电路的U、I从0变化。R滑≪Rx。选用限流式,Ux、Ix过大(超过电流表量程,烧坏电表、电源或用电器等)。-7-2.思想方法物理思想:等效思想、控制变量思想。物理方法:等效替代法、控制变量法、累积法。-8-命题一

命题二 命题三以测电阻为核心的实验主要考查仪器的选择、实验操作及欧姆定律。例1(1)用多用电表欧姆挡粗略测量某元件的电阻,选用×1挡,测量结果如图甲所示,则测得的电阻为

Ω;(2)为描绘该元件的U-I图线,提供了如下器材:A.电流表A(量程0.6

A,内阻约0.9

Ω)B.电压表V(量程3

V,内阻约3

kΩ)C.滑动变阻器R1(10

Ω,2

A)D.滑动变阻器R2(1

000

Ω,1

A)E.电源E(电动势6

V,内阻约0.1

Ω)F.开关S及导线若干甲①实验中滑动变阻器应该选择

(填写器材序号即可),以保证实验过程中调节方便;②设计合适电路,在虚线框内画出实验电路图;③如图乙所示中Ⅰ、Ⅱ图线,一条为元件真实的U-I图线,另一条是本次实验中测得的U-I图线,其中 是本次实验中测得的图线。关闭(1)从多用电表指针位置可以读出示数为13.0(读成13

也可),乘以倍率,即可测得该元件的电阻为13.0

Ω(13

Ω

也可);(2)由于该元件电阻较小,所以电流表选用外接法,描绘该元件伏安特性曲线,电压从零开始,且要测量多组数据,故滑动变阻器选用小阻值R1

且采用分压式接法,选用C;由于电压表的分流,所以实验中测得的U-I

图线要比该元件真实的图线低一些,应选图线Ⅱ。答案解析闭关命题一

命题二 命题三-10-思维导引命题一命题二命题三-11-甲命题一

命题二 命题三例2(2015·浙江丽水一模)小潘同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,所用小灯泡的规格为“2.5

V,0.3

A”。用实验室的“高中学生电源”作为电源,应该选用图甲中

(选填“稳压2

A”或“交流3

A”)的两个接线柱;滑动变阻器应该选

(选填R1“5

Ω,2

A”或R2“50

Ω,1

A”);-12-小潘同学连接电路之后,闭合开关(如图乙所示),移动滑动变阻器,灯泡发光、电流表和电压表都有正示数。但同桌指出还有一处错误,这处错误是

;实验结束之后,他描绘了如图丙的伏安特性曲线,老师一看就判定是错误的,老师判定的依据是

。命题一命题二命题三乙

丙关闭(1)本实验使用的是直流电源,故选用稳压2

A;(2)滑动变阻器分压接法中,应选用额定电流较大的变阻器,故选用R1(或“5

Ω,2

A”也算对);(3)规格为“2.5

V,0.3

A”的小灯泡的最大阻值RL=𝑈≈8.33

Ω,为小电阻,故电流表应外接;(4)金属电阻随着温度或电压的增大而增大,𝐼故曲线应向下弯曲。答案解析关闭(1)稳压

2

A

(2)R1(或“5

Ω,2

A”也算对)

(3)电流表应外接

(4)电压增大电阻增大-13-思维导引命题一命题二命题三-14-命题一

命题二 命题三规律方法“测金属丝的电阻率”“测绘小灯泡的伏安特性曲线”均属于以测电阻为核心的电学实验,属于测量性实验,主要考查学生的实验分析、理解能力,要求学生有选择仪器、设计电路的能力。测量电路设计: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:(1)电压要求从零开始变化;(2)滑动变阻器阻值太小,不能起到限流的作用;(3)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。-15-命题一命题二命题三-16-电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:待测电压表V(量程3V,内阻约为3

000

Ω),电阻箱R0(最大阻值为99

999.9

Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100

Ω,额定电流2

A),电源E(电动势6

V,内阻不计),开关2个,导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。(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,RV'

(选填“>”“=”或“<”)RV,主要理由是

。答案命题一

命题二 命题三拓展训练1(2015·全国理综Ⅱ)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表关闭-17-命题一命题二命题三-18-命题一命题二命题三-19-命题一命题二命题三-20-命题一命题二命题三解析:(1)根据实物图,画电路图时应注意各用电器的符号,各用电器的连接次序,电表的正、负接线柱等。(2)将各数据点用直线拟合后,由数学方法计算出斜率k=0.67

V-1,纵截距b=0.9

A-1。(3)由闭合电路欧姆定律得

E=I(R+r),

1

=

𝑅

+

𝑟

,因此图象斜率为电动势的倒数,可得𝐼

𝐸

𝐸𝐸纵截距为短路电流𝑟

,所以电源电动势E=1.5

V,r=1.4

Ω。-21-思维导引命题一命题二命题三测量电源电动势和内电阻的方法拓展-22-命题一规律方法命题二命题三-23-图1123456R/Ω95.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.421.401.361.331.261.20命题一

命题二

命题三拓展训练2(2015·安徽理综)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器材:一个满偏电流为100

μA、内阻为2

500

Ω的表头,一个开关,两个电阻箱(0~999.9

Ω)和若干导线。由于表头量程偏小,该同学首先需将表头改装成量程为50

mA的电流表,则应将表头与电阻箱

(选填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为Ω。接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图

1所示,通过改变电阻R测相应的电流I,且作相关计算后一并记录如下表。-24-①根据表中数据,图2中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图2中,并画IR-I图线;②根据图线可得电池的电动势E是

V,内阻r是

Ω。关闭(1)表头改装成大量程的电流表时,应给其并联上一个电阻。由IgRg=(I-Ig)R,解得R=5.0

Ω,即将电阻箱阻值调为5.0

Ω;(2)①图线如答案图所示;

②根据题意,题中(2)的表格中的电压为电阻箱两端电压。改装后的毫安表内阻

RA

约为

5.0

Ω,由闭合电路欧姆定律,得

E=U+(RA+r)I,整理得U=E-(RA+r)I,结合图象知,图线在纵轴上的截距表示电池的电动势,有E=1.53

V,图线的斜率大小表示RA+r

的阻值,由图线得斜率约为7.0,故r=k-RA=2.0

Ω。答案解析关闭命题一命题二命题三-25-以多用电表的使用为核心的实验主要考查多用电表的使用方法和读数特点。例4(2015·安徽合肥高三质检)图甲为正在测量中的多用电表表盘,请完成下列问题:如果用直流“50

V”挡测量电压,指针位置如图甲所示,读数为

V;用图甲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,如图乙所示,电源电动势E=1.5

V,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

Ω”时,流过多用电表的电流为

mA;图乙是测量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将较

(选填“变大”“变小”或“不变”);命题一

命题二

命题三甲

乙

丙-26-命题一

命题二

命题三(4)图丙是将表头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

(选填“a”或“b”)端时,欧姆表是较大倍率挡。关闭(1)电压表读数为23.0

V;𝑅内(2)选择开关在“×1”挡时,欧姆表的内阻为

15

Ω,此时流过多用电表的电流为

I=

𝐸

=15Ω1.5V=0.1

A=100

mA;当电池电动势变小,内阻变大时,若测量某一电阻时,通过回路的电流减小,指针偏向左,则欧姆表的读数变大;将G

改装成两种倍率(如“×1”“×10”)的欧姆表,开关合向b

端时,电路最大电流小,欧姆表的中值电阻大,倍率大,这时的欧姆表是较大倍率挡。答案解析关闭(1)23.0

(2)100

(3)变大

(4)b-27-思维导引命题一命题二命题三-28-规律方法欧姆表使用六注意(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)测量结束后,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡。命题一命题二命题三-29-拓展训练3为确定某电子元件的电气特征,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

(选填“×10”或“×1

k”)倍率的电阻挡,并再进行测量,多用表的示数如图甲所示,测量结果为

Ω。(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乙所示。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

(选填“直流电压10

V”或“直流电压50

V”)挡。关闭答案解析关闭×10

欧姆调零电路见解析图70直流电压10

V命题一命题二命题三-30-1

2

3用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200

Ω),实验室提供如下器材。电池组E:电动势3

V,内阻不计电流表A1:量程0~15mA,内阻约为100Ω电流表A2:量程0~300μA,内阻为1000Ω电压表V:量程0~15

V,内阻约为15

kΩ滑动变阻器R1:阻值范围0~20

Ω定值电阻R2,阻值为9

000

Ω开关S、导线若干请回答下列问题:在实验中要求尽可能准确地测量Rx的阻值,选择的电表为

(填写器材代号);-31-本题考查伏安法测电阻实验,意在考查学生对电表、滑动变阻器以及电路的选择方法的掌关闭握情况以及电学实验的设计能力。(1)由于所提供电源的电动势为3

V,根据实验的准确性原则,15

V

量程的电压表不能采用,可将内阻已知的电流表A2

与定值电阻串联改装为电压表使用;另外,电流表A1

测量通过待测电阻的电流,因此电表选择A1

和A2。(2)因为待测电阻阻值远大于滑动变阻器的最大电阻,故滑动变阻器采用分压式接法,电流表A1

的内阻与待测电阻接近,远小于改装后的“电压表”内阻,故电流表A1

外接。(3)电流表A1

的最小分度值为0.5

mA,故读数为8.0

mA;电流表A2

的最小分度值为

10

μA,读数为150

μA。答案解析闭关1

2

3(2)在方框中画出测量Rx阻值的完整电路图,并在图中标明器材代号;

(3)调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是mA,电流表A2的示数是

μA。-32-“100”“10”或“1”)mA挡,请在图乙完成其余的连线;(3)实验中多用表的示数为I,电压表的示数为U,则电压表的内阻为RV=

。(1)先用多用表粗测其内阻,把选择开关旋到欧姆挡的“×100”倍率,将

(选填“红”或“黑”)表笔接电压表的“-”接线柱,另一只表笔接“3

V”的接线柱,多用表的指针位置如图甲所示,则电压表的内阻为

Ω;(2)再用伏安法测量其内阻,把多用表的选择开关旋到直流电流的

(选填(1)由于多用电表的黑色表笔是流出电流的,故它应该与电压表的正接线柱连接,红色表笔关闭应该与电压表的负接线柱连接;电压表的内阻为R=30×100

Ω=3

000

Ω;(2)由于电路中的最大电流约为

I=

4.5V

=1.5

mA,若选择“10

mA”和“100

mA”量程,则指针偏转的角度会很3

000Ω小,误差较大,如果通过变阻器的调压作用,可以让电压表中的电流在1

mA

以内,故多用电表的直流电流挡选择“1

mA”量程,连接如答案图所示;(3)由于电压表测量的就是电压表的电压,电流表测量的就是电压表的电流,故电压表的电阻为R=𝑈𝐼

。答案解析闭关1

2

32.(2015·广东江门统考)某同学想测量电压表0~3

V挡的内阻,他从实验室拿来一个多用电表、3节干电池、50

Ω的滑动变阻器1个、开关和若干导线。-33-1

2

33.(1)如图甲是“测电池的电动势和内阻”的实验电路,如果采用新电池进行实验,实验时会发现,当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时,电压表变化(选填“明显”或“不明显”);为了较精确地测量一节新电池的内阻,可用以下给定的器材和一些导线来完成实验,器材:量程3

V的理想电压表V,量程0.6

A的电流表A(具有一定内阻),定值电阻

R0(R0=1.50

Ω),滑动变阻器R1(0~10

Ω),滑动变阻器R2(0~200

Ω),开关S。相比于图甲,图乙中的电阻R0有哪些作用?为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用

(选填“R1”或“R2”);用笔画线代替导线在图丙中完成实物连接图;-34-1

2

3实验中,改变滑动变阻器的阻值,测出当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2,则新电池内阻的表达式r=

(用I1、I2、U1、U2和R0表示);处理实验数据时,测出两组U、I值,便可计算出电池的电动势和内阻,这样做虽然简单,但误差可能较大。处理数据时如何减少实验误差,请你提出一种处理方法:

-35-1

2

3答案:(1)不明显方便实验操作和数据测量;防止变阻器电阻过小时,电池被短路或电流表被烧坏。R1见解析(5)𝑈2

-𝑈1-R0𝐼1

-𝐼2(6)尽可能多测几组U、I

值,分别求出每组的E、r

值,最后求平均值(或作U-I

图象利用图线在坐标轴上截距求出E、r)解析:(1)新电池的内阻很小,内电路的电压降很小,虽然滑动变阻器在阻值较大的范围内调节,但电压表变化还是不明显;(2)方便实验操作和数据测量;防止变阻器电阻过小时,电池被短路或电流表被烧坏;-36-1

2

3-37-怎样得高分电学创新实验分析技巧【典例示范】为了测量某电池的电动势E(约为3

V)和内阻r,选用的器材如下:A.电流表G1(量程为2

mA,内电阻为100

Ω)B.电流表G2(量程为1

mA,内电阻为200

Ω)C.电阻箱R1(0~99.99

Ω)D.电阻箱R2(0~9

999

Ω)E.滑动变阻器R3(0~1

000

Ω,允许最大电流1

A)F.待测电池G.开关一个、导线若干(1)某同学利用上述器材,采用图甲所示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。-38-怎样得高分2

2

1(3)以G2示数I2为纵坐标,G1示数I1为横坐标,作出I2-I1图象如图所示,结合图象可得出电源的电动势为

V,电源的内阻为

Ω(结果均保留两位有效数字)。箱R

将电流表G

改装成了量程为3

V

的电压表,则电阻箱R

的阻值调到

Ω。关闭(2)根据欧姆定律和串并联规律应有𝐼1g𝑟1I=I1g+

𝑅1

,解得R1≈0.4

Ω,由U=I2g(r2+R2),代入数据解得

R2=2.8×103

Ω。(3)纵坐标截距0.9

mA,对应着电源电动势E=0.9mA×3

V=2.7

V;横坐标截距0.4

mA,1mA对应着流过电源的电流为0.4

mA+0.4×100

mA=0.100

4

A,则电源内阻为r=Δ𝑈

=2.7-1.80.4

Δ𝐼

0.100

4Ω≈9.0

Ω。答案解析(2)图甲中利用电阻箱R1,将电流表G1改装成了量程为0.5

A

的电流表,利用电阻关闭-39-怎样得高分思维导引-40-怎样得高分以题说法电学创新实验需要特别注意:一是选择好合适的实验原理,求解电学设计性实验考题的关键是在弄清原理的基础上将基本方法灵活迁移,从方法迁移中寻找问题的突破口。二是设计合理的电路,应先依据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器,然后确定电流表的接法,再选择控制电路并画出实验电路图。-41-怎样得高分针对训练(2015·全国理综Ⅰ)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

Ω,满偏电流为1

mA;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3

mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10

mA。由题给条件和数据,可以求出R1=

Ω,R2=

Ω。-42-怎样得高分(2)现用一量程为3