高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 第18讲　电学实验

第18讲电学实验高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025课程标准考点考情梳理浙江真题测量金属丝的电阻率2022.1,T182023.1,T16-Ⅲ测量电源的电动势和内阻2023.6,T16-Ⅱ用多用电表测量电学中的物理量2024.6,T16-Ⅱ观察电容器充、放电现象2024.1,T16-Ⅱ考点一以测电阻为核心的电学实验统揽主干知识1.伏安法测电阻及导体电阻率的测量

2.实物图连线的基本原则对限流式电路,一般是从电源的正极开始,把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路,应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来,然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个,依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。3.器材的选择方法(1)电流表和电压表的选择①根据电路中的最大电流(或最大电压)进行选择。②根据用电器的额定电流(或额定电压)进行选择。③根据电源的参数进行选择。(2)滑动变阻器的选择①当采用分压式接法时,一般应选用最大阻值较小而额定电流较大的滑动变阻器。②当采用限流式接法时,一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器。研学选考命题1.(2022浙江1月选考)小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多个

的值,作出-l图像,如图2中图线a所示。图1图2(1)在实验中使用的是

(选填“0~20Ω”或“0~200Ω”)的滑动变阻器。

(2)在某次测量时,量程为0~3V电压表的指针位置如图3所示,则读数U=

V。

图3(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8m2,则合金丝甲的电阻率为

Ω·m(结果保留两位有效数字)。

(4)图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的-l图像,由图2可知合金丝甲的横截面积

(选填“大于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积。

0~20Ω1.32(1.31~1.33)

1.1×10-6

小于【解析】

(1)由实验原理可知

图像可知待测电阻最大约为8

Ω,为了使电压表有明显的读数变化,则滑动变阻器的阻值不能太大,故选0~20

Ω比较合适。(2)量程为0~3

V的电压表,精确度为0.1

V,估读到0.01

V,则电压为1.32

V。(4)另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后,电阻率不变,而横截面积变为S'=S+S乙,由图2中图线b可得

=26.6×10-8

m2,解得S乙=S'-S=19.6×10-8

m2>S,故合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积。2.(2022浙江6月选考)探究滑动变阻器的分压特性,采用图甲所示的电路,探究滑片P从A移到B的过程中,负载电阻R两端的电压变化。

甲

乙(1)图乙为实验器材部分连线图,还需要

(选填“af”“bf”“fd”“fc”“ce”或“cg”)连线。

af、fd、ce(2)图丙所示电压表的示数为

V。

丙

1.50(3)已知滑动变阻器的最大阻值R0=10Ω,额定电流I=1.0A。选择负载电阻R=10Ω,以R两端电压U为纵轴,为横轴(x为AP的长度,L为AB的长度),得到U-分压特性曲线为图丁中的Ⅰ;当R=100Ω时,分压特性曲线对应图丁中的

(选填“Ⅱ”或“Ⅲ”);则滑动变阻器最大阻值的选择依据是

。

丁

Ⅱ

R0<R【解析】

(1)依题图甲可知,还需要af、fd、ce连线。(2)依题意,所示电压表的示数为1.50

V。(3)在x相同的条件下,负载电阻的阻值越大,负载电阻与滑动变阻器AP部分并联的电阻值越接近AP部分的真实阻值,电压表的示数越大,因此当R=100

Ω时,分压特性曲线对应题图丁中的Ⅱ。由上述分析可知,对于不同的负载电阻,调节滑片时负载电阻两端的电压变化规律不同,当负载电阻小于滑动变阻器最大阻值时,负载电阻两端电压随滑片的变化而更迅速变化;当负载电阻大于滑动变阻器最大阻值时,负载电阻两端电压随滑片的变化而更加平稳变化,从而获得更多的实验数据。所以,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器最大阻值的选择依据是相比负载电阻越小越好,即R0<R。3.(2023浙江1月选考)在“测量金属丝的电阻率”实验中:图1(1)测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示,图1中的导线a端应与

(选填“-”“0.6”或“3”)接线柱连接,b端应与

(选填“-”“0.6”或“3”)

接线柱连接。开关闭合前,图1中滑动变阻器滑片应置于

(选填“左”或“右”)端。

(2)合上开关,调节滑动变阻器,得到多组U和I数据。甲同学由每组U、I数据计算电阻,然后求电阻平均值;乙同学通过U-I图像求电阻。则两种求电阻的方法更合理的是

(选填“甲”或“乙”)。

0.60.6左乙(3)两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流Ig=300μA的表头G改装成电流表。如图2所示,表头G两端并联长为L的镍铬丝,调节滑动变阻器使表头G满偏,毫安表示数为I。改变L,重复上述步骤,获得多组I、L数据,作出I-图像如图3所示。则I-图像斜率k=

mA·m。若要把该表头G改装成量程为0~9mA的电流表,需要把长为

m的镍铬丝并联在表头G两端。(结果均保留两位有效数字)

图2图32.30.26【解析】

(1)实验中用两节干电池供电,滑动变阻器分压式连接,电压从零开始调节,电流表选较小量程

,则题图1中的导线a端应与

0.6接线柱连接,电压表测电阻两端的电压,则金属丝的电阻较小,电流表外接误差较小,故b端应与0.6接线柱连接。为了保护电表,开关闭合前,图1中滑动变阻器滑片应置于左端。(2)作U-I图像可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度,减少实验的误差,则乙同学的方法更合理。考点二测量电源的电动势和内阻的电学实验统揽主干知识研学选考命题(2023浙江6月选考)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中:(1)部分连线如图甲所示,导线a端应连接到

(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上。正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图乙所示,其示数为

V。

甲乙B1.20(2)测得的7组数据已标在如图丙所示的U-I坐标系上,用作图法求干电池的电动势E=

V和内阻r=

Ω。(计算结果均保留两位小数)

丙1.501.04【解析】

(1)电压表测量的电压应为路端电压,开关应能控制电路,所以导线a端应连接到B处。干电池电动势约为1.5

V,电压表选择0~3

V量程,分度值为0.1

V,电压表示数为1.20

V。(2)作出U-I图像如图所示,根据U=E-Ir可知,U-I图像纵轴截距为电源电动势,则E=1.50

V,U-I图像斜率的绝对值等于电源内阻考点三电学其他实验统揽主干知识1.多用电表的使用

2.电容器充放电实验(1)实验原理如图甲所示,电容器与电源相连,形成充电电流,随着极板上电荷量的增加,充电电流减小。如图乙所示,电容器的正、负电荷中和,形成放电电流,随着极板上电荷量的减少,放电电流减小。甲

电容器充电

乙电容器放电(2)实验操作①按电路图连接器材。②单刀双掷开关S接1,观察充电现象。③单刀双掷开关S接2,观察放电现象。④关闭电源,整理器材。(3)数据处理①观察电流表示数变化,总结电容器充、放电电流的变化规律。②可将电流表换成电流传感器,由计算机绘制充、放电的i-t图像,由图像计算充、放电过程通过电流传感器的电荷量。③电容器两极板之间的电压等于电源电动势,由电容的定义式

估算出电容器的电容C。(4)注意事项①电流表要选用小量程的灵敏电流表。②要选择大容量的电容器。③实验要在干燥的环境中进行。④在做放电实验时,在电路中串联一个电阻,避免烧坏电流表。3.变压器实验(1)实验电路图(如图所示):(2)实验方法:控制变量法。①n1、U1一定,研究n2和U2的关系。②n2、U1一定,研究n1和U2的关系。(3)实验过程①保持原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影响。a.估计被测电压的大致范围,选择多用电表交流电压挡适当量程,若不知道被测电压的大致范围,则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。b.组装可拆变压器:把两个线圈穿在铁芯上,闭合铁芯,用交流电压挡测量输入、输出电压。②保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。重复①中步骤。4.传感器的应用(1)热敏电阻的理解及应用①按图连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。②把多用电表置于电阻挡,并选择适当的倍率测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。③向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。④将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。(2)光敏电阻传感器的应用

①将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等器材按如图所示电路连接好,其中多用电表置于电阻挡。②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。③打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。④用手掌(或黑纸)遮光,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。研学选考命题1.(2024浙江6月选考)在测绘导通状态时发光二极管的伏安特性曲线实验中,(1)用多用电表电阻挡判断发光二极管的正负极,选用×100挡时,变换表笔与二极管两极的连接方式,发现电表指针均不偏转。选用

(选填“×10”或“×1k”)挡重新测试,指针仍不偏转,更换二极管极性后,发现指针偏转,此时与多用电表红色表笔相连的是二极管

(选填“正极”或“负极”)。

×1k负极(2)图甲是已完成部分连线的实物图,为实现电压可从零开始调节,并完成实验,P应连接

(选填“a”“b”“c”或“d”)接线柱,Q应连接

(选填“a”“b”“c”或“d”)接线柱。某次选用多用电表量程为50mA挡测量,指针如图乙所示,则电流I=

mA。

甲

乙ad45.0(3)根据测得数据,绘出伏安特性曲线如图丙所示,说明该二极管是

(选填“线性”或“非线性”)元件,正常发光时电压在

V范围。丙非线性1.9~2.5【解析】

(1)指针未偏转,可能电阻过大,应换用×1k挡继续实验;根据“红进黑出”原则及二极管单向导电性可知红色表笔相连的是二极管负极。(2)为实现电压可从零开始调节,滑动变阻器应采用分压式接法,P应连接a;根据图丙可知电压表选取0~3

V量程,故Q接d;多用电表量程为50

mA,分度值为1

mA,需要估读到0.1

mA,故电表的读数为45.0

mA。(3)根据图像可知I随U非线性变化,故说明该二极管是非线性元件,根据图像可知正常发光时即有电流通过时电压在1.9~2.5

V范围。2.(2024浙江1月选考)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,把电阻箱R(0~9999Ω)、一节干电池、微安表(量程0~300μA,零刻度在中间位置)、电容器C(2200μF

16V)、单刀双掷开关组装成如图甲所示的实验电路。(1)把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零,然后把开关S接2,微安表指针偏转情况是

。

A.迅速向右偏转后示数逐渐减小B.向右偏转示数逐渐增大C.迅速向左偏转后示数逐渐减小D.向左偏转示数逐渐增大甲C(2)再把电压表并联在电容器两端,同时观察电容器充电时电流和电压的变化情况。把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160μA时保持不变;电压表示数由零逐渐增大,指针偏转到如图乙所示位置时保持不变,则电压表示数为

V,电压表的阻值为

kΩ(计算结果保留两位有效数字)。

乙0.503.1【解析】

(1)把开关S接1,电容器充电,电流从右向左流过微安表,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零;把开关S接2,电容器放电,电流从左向右流过微安表,则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小,故选C。(2)由题意可知电压表应选用0~3

V量程,由图乙可知此时分度值为0.1

V,需要估读到0.01

V,则读数为0.50

V。当微安表示数稳定时,电容器中不再有电流通过,此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路,根据欧姆定律得电压表的阻值为3.(2024浙江1月选考)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中,测得热敏电阻RT在不同温度时的阻值如下表。温度/℃4.19.014.320.028