【对高考试题电学实验易错点的分析及教学中注意综述事项6300字】

《对高考试题电学实验易错点的分析及教学中注意综述事项》真题题序分值实验考向及要点情景再现2020年高考全国卷Ⅰ第22题6分[命题点分析]伏安法测阻值为几十欧姆的电阻Rx，[思路方法](1)内外接误差分析(2)理解U－I图的含义（32020年高考全国卷Ⅱ第22题10分[命题点分析]研究小灯泡的伏安特性[思路方法](1)分压外接电路的选择(2)实物图的连接2020年高考全国卷Ⅲ第23题9分[命题点分析]探究热敏电阻的温度特性[思路方法](1)电路图的设计(2)i电路的故障分析2019年高考全国卷Ⅰ第23题9分[命题点分析]研微安表改装[思路方法](1)电路图的设计(2)电学计算问题2019年高考全国卷Ⅱ第23题9分[命题点分析]研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系[思路方法]创新实验的考查2017年高考全国卷Ⅲ第23题9分[命题点分析]电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准[思路方法](1)电表的校准问题(2)电表改装原理及计算、电表的读数一、统计真题考点分布，明确考情真题题序分值实验考向及要点情景再现2018年高考全国卷Ⅰ第23题10分[命题点分析]探究热敏电阻的温度特性[思路方法](1)等效替代法测电阻(2)理解R2－t图的含义（3）电表的改装2018年高考全国卷Ⅱ第22题6分[命题点分析]多用电表的改装[思路方法](1)电流表的改装是并联一个电阻(2)电压表的改装是串联一个电阻2018年高考全国卷Ⅲ第23题9分[命题点分析]比较法测电阻[思路方法](1)分压电路的连接(2)利用欧姆定律得出Rx的表达式2017年高考全国卷Ⅰ第23题10分[命题点分析]研究小灯泡的伏安特性[思路方法](1)分压外接电路的选择(2)分析电路消耗的功率时用到等效法、作图法来处理数据2017年高考全国卷Ⅱ第23题9分[命题点分析]电桥法测量微安表内阻[思路方法]等效替代法的应用2017年高考全国卷Ⅲ第23题9分[命题点分析]多用电表的使用、电表的改装[思路方法](1)使用多用电表的操作规范(2)电表改装原理及计算、电表的读数真题题序分值实验考向及要点情景再现2016年高考全国卷Ⅰ第23题10分[命题点分析]热敏电阻控制的报警系统[思路方法](1)电路控制问题(2)等效替代2016年高考全国卷Ⅱ第23题9分[命题点分析]半偏法测电压表的内阻[思路方法]半偏法测大电阻（RV）实物连线；（3）电压表的改装2016年高考全国卷Ⅲ第22题10分[命题点分析]研究与安培力有关的实验【教材拓展实验】[思路方法]实物连线；（2）滑动变阻器限流接法的连接；（3）动能定理2015年高考全国卷Ⅰ第23题9分[命题点分析]电流表的改装和校对[思路方法]双量程电流表的改装定值电阻和滑动变阻器的选择断路故障检测2015年高考全国卷Ⅱ第23题9分[命题点分析]半偏法测电压表的内阻[思路方法]（1）半偏法测大电阻（RV）电路设计（2）完善实验步骤；（3）系统误差分析2014年高考全国卷I第22题9分[命题点分析]安阻法测电源电动势E和内阻r[思路方法]（1）原理：闭合电路欧姆定律（2）图像法处理数据；（3）电流表的改装2014年高考全国卷Ⅱ第23题6分[命题点分析]伏安法测电阻[思路方法]伏安法测电阻电流表A内接与外接法系统误差分析高考2019年考试大纲关于实验与探究能力的要求---五能三会表2主题内容要求说明实验实验四：验证牛顿运动定律实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验七：验证动量守恒定律实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线实验十：测定电源的电动势和内阻实验十一：练习使用多用电表实验十二：传感器的简单使用【5个电学实验】1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差3.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不作要求能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。可以简单概括为：五能三会表3（选考内容范围及要求）主题热学3-3内容要求说明实验用油膜法估测分子的大小要求会正确使用温度计注意：考考的实验与探究能力，而不是考实验本身！三、命题规律研究及预测电学实验高考试题每年都出现，一般分值为9分或10分。考查实验原理、仪器的选择、电路的分析、数据的处理及系统误差分析是高考的高频考点.实验考点的重组、创新是命题的发展趋势。如2018年全国I卷（河南高考）第23题探究热敏电阻在25℃~80℃范围内的温度特性，核心是替代法测电阻，与电表的改装知识点组合，电压表与定值电阻R0并联起到一个电流表A的作用；再如2017年全国I卷（河南高考）第23题以描绘小灯泡的伏安特性曲线为基准点，与小灯泡消耗功率最大最小相组合。年份考点年份考点2009练习使用多用表利用多用表的电压挡和欧姆档进行断路故障检测2014测量电源的电动势和内阻安阻法+电流表的改装+电表读数2010伏安法测量在不同温度下RL的阻值实物连线+画RL-t图线+电表读数2015电流表的改装和校对双量程电流表的改装+断路故障检测2011测量一微安表头A的内阻等效替代法2016热敏电阻控制的报警系统等效替代法+原理电路图的连线2012测量磁场的磁感应强度B大小实物连线+实验原理（填步骤）2017研究小灯泡的伏安特性等效电源法、作图法处理数据2013测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻：多用电表+测电源电动势E+电表读数2018探究热敏电阻的温度特性替代法测电阻+电表的改装+画R2-t曲线最近10年河南高考电学实验题考点分布见下表：从上表我们可以看出：电表的改装考查了3次：2014、2015和2018；电表的读数考查了3次：2010、2013和2014；实物连线考查了3次：2010‘2012和2016；画图线考查了3次：2010、2017和2018；测电阻考查了6次：2010、2011、2013、2014、2016和2018其中替代法测电阻考查了3次：2011、2016和2018；2010年考查伏安法测电阻；2013年利用闭合电路欧姆定律；2014年利用闭合电路欧姆定律测E和r（安阻法）。不难发现，测电阻一直是考查的主流，也是备考的重点。全国I卷近10年主要考查了伏安法、等效替代法和安阻法（闭合电路欧姆定律）。全国II卷和III卷还考查了半偏法、电桥法和比较法。实物连线、结合图线进行数据处理和计算也是高频考点。断路故障检测2009年和2015年考查了2次，探黑箱元件最近10年未做考查。伏阻法和伏安法测电源电动势最近10年也未做考查。所以涉及电源电动势和内阻的实验、多用电表、电路故障分析与黑箱探测、分压接法实物图的连接，半偏法、安安法、伏伏法、电桥法测电阻等将会是2019年命题的重点。四、透析近几年高考真题，感悟考查技能点----考什么、怎么考回答下列问题：【答案】(1).、(2).I(3).(4).【解析】【详解】(1)[1]若将电压表接在、之间，则根据一次函数关系可知对应斜率为。若将电压表接在、之间，电流表分压为：根据欧姆定律变形可知：解得：根据一次函数可知对应斜率为，对比图像的斜率可知：所以II图线是采用电压表跨接在、之间。[2]因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为左右，根据：说明电流表的分压较小，电流表的分流较大，所以电压表应跨接在、之间，所以选择图线I得到的结果较为准确。[3]根据图像可知：[4]考虑电流表内阻，则修正后的电阻为：题】【答案】(1).(2).1.8(3).25.5(4).R1(5).1.2【解析】【详解】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可是为理想表，所以用电流表外接。连线如图(2)由部分电路欧姆定律得(3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5℃。(4)①温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时输出电压要升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。②由图线可知，温度为50℃时，R1=0.8kΩ，由欧姆定律可得代入数据解得。【答案】(1).(2).C(3).AC(4).【解析故本题答案为：（1）（2）C（3）AC（4）或【答案】(1).5.00(2).变小(3).增大(4).B(5).2.8【解析】【详解】（1）U1=IR0=100Ω×50×10-6A=5×10-3V=5mV由，I不变，温度升高，U减小，故R减小；由于R变小，总电阻减小，电流增大；R0两端电压增大，即V1表示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故华东变阻器向右调节，即向B短调节。由图可知，=2.8×10-3V/℃欧姆表设计【答案】(1).(2).900(3).R1(4).45(5).5(6).0(7).35000.0【解析】【详解】根据欧姆表的改装原理，由短接时的欧姆定律和中值电阻的意义可算出R=900Ω，为了滑动变阻器的安全，选择R1；另外，需深刻里面欧姆表表盘的刻度原理和校准标准。回答下列问题：（1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到_____填“a”或“b”）端；（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t曲线：___________【答案】（1）b（2）如图所示（3）450（4）620.033.0【点睛】解答此题常见错误主要有：一是没有掌握滑动变阻器的分压接法和限流接法在开关闭合前滑动头的位置；二是没有认真阅读题述的实验过程，导致不能把电阻箱R的读数与热敏电阻阻值联系起来。阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示;【点睛】：利用串并联的关系求解改装电表时需要串联的电阻或者并联的电阻大小。QUOTEU2U1-1R01.电表、电阻箱等的读数(1)对电表读数问题：要先根据量程弄清楚电表的精确度,即每小格代表的数值,再确定估读的方法，明确读数的小数位数。最小分度含“1”的,是按十分之几估读；最小分度含“2”的，是按二分之几估读即半格估读；最小分度含“5”的是按五分之几估读。（2）电阻箱不需要估读，但要注意它的精确度，如最大阻值是999.9Ω的电阻箱，它的精确度是0.1Ω，所以即便是X0.1Ω的旋钮对准0，在读数结果中小数点后必须加“0”.（3）多用电表的电阻挡虽然刻度不均匀，但也要估读。当指针对着某一刻度线时可以估读为0.例如：在2013年河南高考题中，电阻挡置于X1K挡，指针对着“15”的刻度线，读数结果答案给的是15.0KΩ。2.控制电路--滑动变阻器分压、限流的选择（1）分压、限流的比较【不计电源内阻】限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大负载R上电流调节范围eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为保护电路元件(2)控制电路的选择①从节能的角度考虑，都能满足要求时，限流优先：操作简便、节能一般地，当R滑≥2Rx时可以考虑限流；当R滑<Rx时考虑分压接法。描绘元件伏安特性曲线、对改装表的校准或者利用I-U（或U-I）图线处理数据求结果，一般隐含着I、U变化范围要大，故采用分压接法。公式法根据实验原理,结合物理公式,计算所研究的物理量。通常计算多组数据,最后采用取平均值的方法,减小实验偶然误差。【注意逐差法有利于减小实验测量引起的偶然误差。】这几个方面的因素要综合考虑，灵活运用。II、通常可以从以下三方面入手：=1\*GB3①．根据待测原件的额定电压和额定电流（有时需要根据额定功率和大约阻值估算），结合电源的电动势E情况（有时需要选择电源），在不使电表受损和尽量减少误差的原则下选择电表：能用小量程的不用大量程．【能小不大】5、测电阻的八种常用方法-----集结号（1）伏安法测电阻A.电流表的内接法和外接法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA＞Rx，测量值大于真实值R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)＜Rx，测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx口诀大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)采用外接法。闭合S1闭合S1后,先将S2掷于1,调节R,使两表有合适的偏转，示数分别为U1和I1；再将S2掷于2,调节R，两表示数分别为U2和I2；则RX=U1/I1-U2/I2或者如图C那样。或者如图C那样。首先，闭合电键S和S1，调节滑动变阻器，读出这时电压表和电流表的示数分别为和；然后，保持滑动变阻器的滑片不动，将电键S1断开，读出这时电压表和电流表的示数分别为和。D.伏安法测电阻的常规实验设计（2）替代法2018全国I卷2018全国I卷S2S2可以省掉半偏法测电压表内阻系统误差：半偏法测电压表内阻系统误差：偏大R越小，V满偏时RV与之并联部分的阻值越小，电阻箱串入时引起并联部分电阻的增大对总电阻的变化就越小半偏法测电流表内阻系统误差：半偏法测电流表内阻系统误差：偏小E越大，A满偏时R连入阻值越大，电阻箱并入时引起并联部分电阻的减小对总电阻的变化就越小2017全国II卷（4）电桥法2017全国II卷电压表V1电压表V1内阻为已知，它与R0并联起到一个电流表A的作用，由电压表V1的示数U1可以求出通过待测电阻RX的电流IX，则RX=U2/IX;或者两个电压表均为理想电压表，利用串联电路的分压原理便可求得RX（5）伏伏法（比较法）只有一个电压表，加一个单刀双掷开关2018全国II卷只有一个电压表，加一个单刀双掷开关2018全国II卷，电压表V为理想电压表利用串联电路的分压原理如如左图所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，可得RX＝eq\f(I2R1,I1)（两电流表可视为理想电表即内阻很小，RA远远小于RX或R0，可以忽略不计。（6）安安法如果考虑电表内阻的影响，则由I如果考虑电表内阻的影响，则由I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2)得RX＝eq\f(I2R1＋RA2,I1)－RA1(3)在坐标纸上画出R1与I2的关系图．(4)根据以上实验得出Rx＝________Ω.[解析](1)该实验测Rx电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即(Rx＋r2)I2＝(R0＋R1＋r1)I1，其中r1、r2分别为A1、A2两表的内阻．又因为Rx的阻值约几十欧，与R0＋R1在同一数量级，A1示数为I1＝0.15A，表示电流表A1只能从C、D中选择，A2电流数量级【从图像所描的数据点可知】与A1相同．由测量原理可知：(Rx＋r2)I2＝(R0＋R1＋r1)I1，因Rx未知，故r2阻值应已知，故A1选D，A2选C.【若将Rx换为定值电阻，电流表A1内阻未知，则可测定电流表A1内阻】(2)因A1示数I1＝0.15A不变，R1变小，(R0＋R1＋r1)I1变小，滑动变阻器所分电压变大，R应变大．(3)该图线为一条直线，离线较远的一组数据为错误数据，应舍去，其他点应对称分布在直线两侧．(4)由实验原理得：(R0＋R1＋r1)I1＝(Rx＋r2)I2其中R0＝10Ω，r2＝5.0Ω，I1＝0.15A，从图线上选择两组R1、I2代入不同数值可解得Rx约为31Ω.【当然也可以求得r1的值】从图像上根据截距也能求得，截距b=R0＋r1①机械调零：多用电表与外电路断开时，观察指针是否指在左端的电流0，如果没有指到0电流刻度处，就可用螺丝刀调节表盘上的机械调零旋纽使指针归零．②电阻调0【欧姆调0】将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件R，使电表指针指向右端的“欧姆0刻度”位置。E.欧姆表的内阻R内当指针指在中央刻度即Ig/2时，外电阻RX与欧姆表内阻相等，故R内=E/Ig=Rg+r+R,也叫中值电阻F.注意：I＝eq\f(E,Rg＋R0＋r＋Rx)由于电流I与RX不是线性关系，所以欧姆表盘上的刻度线是不均匀的，由右向左逐渐变密．红入黑出，黑表笔连的是电源的正极根据闭合电路欧姆定律测电源的电动势E和内阻rI.常用的三种方法A.伏安法：①A外接②A内接B.伏阻法C.安阻法II.伏安法的系统误差分析电流内接法电流表表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IVE和r测量值【画U-I图】系统误差均偏小减小或消除的方法电压表的内阻越大误差越小；如RV测出或已知可消除III根据闭合电路欧姆定律测定值电阻的阻值先利用伏安法测出E和r;再把待测定值电阻RX改接在BC之间，然后利用U-I图线求出等效内阻r’=r+RX,便可求出RX【典例见2015四川高考题】U-I图线。图1回答下列问题(1)根据图1所示的电路，在图2所示的实物图上连线.(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作RL-t关系图线高考真题巩固检测解析及答案】1.BCF大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压（其他正确表述也可）R2（3）①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警【解析】（1）电路连线如图。3.【答案】（1）R1（2）连线如下图