高考物理二轮复习 专题六 物理实验 第2讲 电学实验课件.ppt

第2讲电学实验 1 2016 全国卷 22 某同学用图1中所给器材进行与安培力有关的实验 两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行 足够大的电磁铁 未画出 的n极位于两导轨的正上方 s极位于两导轨的正下方 一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直 图1 1 在图中画出连线 完成实验电路 要求滑动变阻器以限流方式接入电路 且在开关闭合后 金属棒沿箭头所示的方向移动 2 为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度 有人提出以下建议 a 适当增加两导轨间的距离b 换一根更长的金属棒c 适当增大金属棒中的电流其中正确的是 填入正确选项前的标号 解析 1 实物连线如图所示 答案 1 见解析图 2 ac a 实验步骤如下 按电路原理图2 a 连接线路 将电阻箱阻值调节为0 将滑动变阻器的滑片移到与图 a 中最左端所对应的位置 闭合开关s 调节滑动变阻器 使电压表满偏 保持滑动变阻器滑片的位置不变 调节电阻箱阻值 使电压表的示数为2 00v 记下电阻箱的阻值 回答下列问题 1 实验中应选择滑动变阻器 填 r1 或 r2 2 根据图 a 所示电路将图 b 中实物图连线 b 图2 3 实验步骤 中记录的电阻箱阻值为630 0 若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变 计算可得电压表的内阻为 结果保留到个位 4 如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的 可推断该表头的满刻度电流为 填正确答案标号 a 100 ab 250 ac 500 ad 1ma 解析 1 本实验测电压表的内阻 实验中电压表示数变化不大 则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大 故需要滑动变阻器的最大阻值较小 故选r1可减小实验误差 2 滑动变阻器为分压式 连接实物电路如图所示 答案 1 r1 2 见解析图 3 2520 4 d 3 2016 全国卷 23 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统 要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时 系统报警 提供的器材有 热敏电阻 报警器 内阻很小 流过的电流超过ic时就会报警 电阻箱 最大阻值为999 9 直流电源 输出电压为u 内阻不计 滑动变阻器r1 最大阻值为1000 滑动变阻器r2 最大阻值为2000 单刀双掷开关一个 导线若干 在室温下对系统进行调节 已知u约为18v ic约为10ma 流过报警器的电流超过20ma时 报警器可能损坏 该热敏电阻的阻值随温度升高而减小 在60 时阻值为650 0 1 完成待调节的报警系统原理电路图的连线 图3 2 电路中应选用滑动变阻器 填 r1 或 r2 3 按照下列步骤调节此报警系统 电路接通前 需将电阻箱调到一固定的阻值 根据实验要求 这一阻值为 滑动变阻器的滑片应置于 填 a 或 b 端附近 不能置于另一端的原因是 将开关向 填 c 或 d 端闭合 缓慢移动滑动变阻器的滑片 直至 4 保持滑动变阻器滑片的位置不变 将开关向另一端闭合 报警系统即可正常使用 3 热敏电阻为650 0 时 报警器开始报警 电阻箱的阻值也应为650 0 实验调试时 将开关置于c端 缓慢调节滑动变阻器 直到报警器开始报警 为防止通过报警器电流过大 造成报警器烧坏 应使滑动变阻器的滑片置于b端 答案 1 如图所示 2 r2 3 650 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 c报警器开始报警 备考指导 考情分析 电学实验每年必考 备考策略 1 掌握基本仪器的原理和使用 2 掌握基本的实验目的 原理和实验思想 如伏安法测电阻 电流表的内 外接法及滑动变阻器的连接方式 3 掌握处理实验数据的基本方法 如图象法 平均值法等 基本仪器使用与读数 规律方法 电学实验中的 两尺 与 三表 1 游标卡尺 特别提醒 读数最后的 0 不能丢 如20分度的游标卡尺上偶数条刻度线与主尺上的某一刻度线对齐或50分度的游标尺上 5 的整数倍条刻度线与主尺上的某一刻度线对齐等 读数时两次单位要统一 都用mm 最后根据题目要求转换单位 游标卡尺不需要估读 2 螺旋测微器 千分尺 读数方法 测量值 固定刻度读数 0 01mm 可动刻度读数 一定要估读 读数时 要注意固定刻度上半毫米刻度线是否已经露出 3 电流表和电压表 4 多用电表 欧姆表 使用a 机械调零 检查表针是否停在左端的 0 位置 b 选取适当倍率挡 c 欧姆调零 两表笔相接 检查表针是否停在右端的 0 位置 d 把两表笔分别与待测电阻两端相接 欧姆表的读数乘以倍率即被测电阻的阻值 e 实验结束后 将表笔拔出 并将选择开关旋至off挡或交流电压最高挡 1 下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图 图4甲中游标卡尺为50分度游标卡尺 图乙为20分度游标卡尺 图丙为10分度游标卡尺 它们的读数分别为 精典题组 图4 解析在图甲中 主尺读数为42mm 游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐 由于卡尺是50分度的 所以读数为42mm 5 0 02mm 42 10mm 在图乙中 主尺读数为63mm 游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐 由于卡尺是20分度的 所以读数为63mm 6 0 05mm 63 30mm 在图丙中 主尺读数为29mm 游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐 由于卡尺是10分度的 所以读数为29mm 8 0 1mm 29 8mm 答案42 10mm63 30mm29 8mm 2 如图5所示为电压表和电流表的刻度盘示意图 指针位置分别如图甲 乙所示 1 若使用的是0 3v量程的电压表 读数为 v 若使用的是0 15v量程的电压表 读数为 v 2 若使用的是0 0 6a量程的电流表 读数为 a 若使用的是0 3a量程的电流表 读数为 a 图5 解析对于电压表 当选取0 3v量程时 每小格为0 1v 读数为1 68v 当选取0 15v量程时 每小格为0 5v 读数为8 4v 对于电流表 当选取0 0 6a量程时 每小格为0 02a 读数为0 46a 当选取0 3a量程时 每小格为0 1a 读数为2 30a 答案 1 1 688 4 2 0 462 30 3 某中学的实验小组的成员在应用多用电表测电阻 1 多用电表的表盘如图6所示 其中表盘上的三个重要的部件用三个字母a b c标记了出来 该小组的成员在测量电阻时的操作过程如下 图6 在测量电阻前 首先进行的操作应是机械调零 要调节部件 填 a b 或 c 使多用电表的指针指在表盘最 填 左 或 右 端的零刻度线位置 将旋钮c调节到 100 的挡位 将红表笔插到 填 或 孔 黑表笔插到 填 或 孔 将两表笔短接 调节部件 填 a b 或 c 使多用电表的指针指在表盘最 填 左 或 右 端的零刻度线位置 完成以上的操作后 将两表笔与被测量的电阻良好接触 多用电表的指针几乎没有发生偏转 为了减小测量的误差 从下列选项中选出正确的操作步骤 并进行正确的排序 最后测出待测电阻的阻值 a 用两表笔与待测电阻相接触b 将两表笔短接进行欧姆调零c 将旋钮c调节到 1 的挡位d 将旋钮c调节到 1k 的挡位 2 该小组的成员将多用电表调节无误后 在进行测量时 如果选用 100 的挡位测量某电阻的阻值 多用电表表盘的指针如图7所示 则该电阻的阻值为 如果选用100ma直流电流挡测量电流 指针的偏转如图7所示 则该电流的大小为 如果选用50v的直流电压挡测量电压 指针的偏转如图7所示 则该电压的大小为 图7 解析 1 多用电表使用前要进行机械调零 使指针指向左边的零刻度线处 使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零 使指针指向右边的零刻度线处 由于测量电阻时 指针几乎没有发生偏转 说明需增大倍率 使指针指向中央刻度附近 2 若用 100 挡测电阻 读数为16 0 100 1600 若用100ma的直流电流挡测电流 读数为4 8 10ma 48ma 若用50v的直流电压挡测电压 读数为24 0v 答案 1 a左 b右 dba 2 1600 48ma24 0v 以测量电阻为核心的电学实验 含电表的改装 规律方法 1 最常用的电阻测量方法 1 伏安法 有电压表 电流表且电表量程恰当时选择 伏安法 2 安安法 电压表不能用或没有电压表的情形下 若知道电流表内阻 可以将电流表当作电压表使用 即选择 安安法 3 伏伏法 电流表不能用或没有电流表的情况下 若知道电压表内阻 可以将电压表当作电流表使用 即选择 伏伏法 4 伏安加r法 在运用伏安法测电阻时 由于电压表或电流表的量程太小或太大 为了满足安全 精确的要求 加保护电阻的方法就应运而生 伏安加r法 又叫做 加保护电阻法 5 滑动变阻器限流式 分压式接法的选择 当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时 应采用分压式接法 当题中要求测量精确度高且调节范围大时 一般用分压式接法 当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时 一般用分压式接法 负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多 且电压 电流不要求从零可调时 一般用限流式接法 两种接法均可使用时 优先用限流式接法 节能 6 电表的 三用 如果知道电表的内阻 电流表 电压表就既可以测电流 也可以测电压 还可以作为定值电阻来用 即 一表三用 2 最为精确的电阻测量方法 等效替代法 1 电流等效替代 图8 2 电压等效替代 图9 3 电表内阻测量最常用的方法 半偏法 1 用半偏法测电流表内阻 如图10所示 电阻箱应和电流表并联 然后与大电阻滑动变阻器串联 r测 r真 图10 2 若测电压表内阻 如图11所示 电阻箱应和电压表串联 然后与小电阻滑动变阻器并联 且r测 r真 图11 1 某同学现利用图12甲所示的电路来测量一电阻rx的阻值 精典题组 甲 1 完成下列实验步骤中的填空 闭合开关s1 断开开关s2 调节电阻箱r和滑动变阻器r 使电流表指针指向一个适当的位置 记下此时 和电阻箱的阻值r1 此时电阻箱的读数如图乙所示 闭合开关s2 保持滑动变阻器的滑片位置不变 然后 使 记下此时电阻箱的读数r2 此时电阻箱的读数如图丙所示 2 在步骤 中电阻箱的读数为r1 在步骤 中电阻箱的读数为r2 3 电阻rx的阻值为rx 图12 解析 2 由图乙和图丙可知r1 60 r2 80 3 由于r1加上rx在电路中所起的作用与r2相同 电流表指针指示同一位置 则有r1 rx r2 故有rx r2 r1 80 60 20 答案 1 电流表的示数i 调节电阻箱r的电阻电流表的读数仍然为i 2 6080 3 20 2 2016 福建漳州模拟 待测电阻rx的阻值约为20 现要测量其阻值 实验室提供器材如下 a 电流表a1 量程为150ma 内阻约为10 b 电流表a2 量程为20ma 内阻r2 30 c 电压表v 量程为15v 内阻约为3000 d 定值电阻r0 100 e 滑动变阻器r1 最大阻值为5 额定电流为1 0af 滑动变阻器r2 最大阻值为5 额定电流为0 5ag 电源 电动势e 4v 内阻不计 h 电键s及导线若干 1 为了使电表调节范围较大 测量准确 测量时电表读数不小于其量程的三分之一 请从所给的器材中选择合适的实验器材 均用器材前对应的序号字母填写 2 根据你选择的实验器材 请你在虚线框内画出测量rx的最佳实验电路图并标明元件符号 3 待测电阻的表达式为rx 式中各符号的物理意义为 解析 1 由于电源电动势为4v 电压表v量程为15v 测量中电压表示数达不到其量程的三分之一 故电压表不能使用 可将电流表a2与定值电阻r0串联当作电压表与电流表a1配合使用 用伏安法测量待测电阻阻值 由于改装的电压表内阻已知 故电流表a1采用外接法 改装的电压表量程为20ma 130 2 6v 两个滑动变阻器最大阻值均为5 无法起到限流作用 故滑动变阻器采用分压式接法 此时考虑到干路最小电流约为0 8a 故滑动变阻器只能选择r1 经过估算当电流表a1满偏时 电流表a2也正好满偏 非常匹配 满足电表读数不小于其量程的三分之一 故器材选择abdegh 2 如图所示 3 在 描绘小灯泡的伏特性曲线 实验中 某同学选中一个标有 2 5v0 6w 字样的小灯泡 除了导线和开关外 还有下列器材可供选择电压表v1 量程15v 内阻约为6k 电压表v2 量程3v 内阻约为3k 电流表a1 量程300ma 内阻约为1 电流表a2 量程150ma 内阻约为2 滑动变阻器r1 最大阻值为200 滑动变阻器r2 最大阻值为10 直流电源e1 电动势为4 5v r1 0 8 1 实验中电压表应选 电流表应选 滑动变阻器应选 填写器材代号 2 以下的四个电路中应选用 选项中的电路图进行实验 3 做完上述实验后 该同学接着用 2 中所选电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线 如图13甲所示 图线1 2 3分别是元件1 元件2 元件3的伏安特性曲线 则三个元件中属于线性元件的是元件 填写元件代号 然后他用如图乙所示的电路给三个元件分别供电 并测出给元件1和元件2供电时的电流和电压值 分别标在图甲上 它们是a点和b点 已知r0 8 8 则该电源的电动势e v 内电阻r 这个电源给元件3供电时 元件3的电功率p w 图13 答案 1 v2a1r2 2 a 3 13 01 20 2 以测量电源电动势和内阻为核心的电学实验 规律方法 1 电源电动势和内阻的测量方法 任何一种实验方法 一定要紧扣闭合电路欧姆定律e u ir 而最关键的是看电路中如何测量出路端电压u和电路中的总电流i 这也是命题专家命题时的入手点 2 数据处理利用图象得出电动势和内阻是常见的方法 对于不同的电路设计 在作图象时都要画出倾斜直线 即得到有关电动势和内阻的一次函数关系 再利用图象中的斜率与截距求解 当电流表或电压表量程不符合实验要求时 要考虑改装电表进行测量 所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量 1 某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3v的某电源的电动势和内阻 实验室可供选择的实验器材如下 a 电压表v1 0 3v rv1 10k b 电压表v2 0 15v rv2 50k c 电流表a1 0 3ma rg 100 d 电流表a2 0 3a 内阻约为0 5 e 滑动变阻器r1 0 10 f 滑动变阻器r2 0 1000 g 定值电阻r3 0 5 h 定值电阻r4 10 i 开关s以及导线若干 精典题组 回答下列问题 1 在设计本实验时 为了减小实验误差 电压表应选 填器材前的序号 为了操作方便 滑动变阻器应选 填器材前的序号 通过分析可知电流表a1的量程太小 电流表a2的量程太大 该小组的同学想将电流表a1改装成量程合适的电流表 则应将电流表a1与定值电阻 填器材前的序号 填 串 或 并 联 改装后的电流表的量程应为 a 2 请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻 画在如图14甲所示的虚线框内 图14 3 该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据 以电流表a1的示数为横坐标 电压表的示数为纵坐标建立坐标系 并将各组数据描绘在该坐标系中 得到的u i图象如图乙所示 则该电源的电动势e v 内阻r 结果保留两位小数 答案 1 aeg并0 0 603 2 如图所示 3 2 961 67 图15 2 将明显错误的点舍掉 画线时应使尽可能多的点落在直线上 不能落在直线上的点均匀分布在直线的两侧 如图所示 由图可知 斜率k 0 0044v 1 1 图线与纵轴交点的纵坐标为b 0 70v 1 创新设计型电学实验 规律方法 对于设计性实验 要注意从原理出发找方法 选器材 定方案 高考中 对设计性实验的考查 一般不直接采用课本上的设计方案 但是其设计技能均取材于课本中的必考实验并结合生活实际 因此考生要对课本上的每一个实验做到心中有数 1 2016 福建省毕业班质量检查 国标 gb t 规定自来水在15 时电阻率应大于13 m 某同学利用图16电路测量15 自来水的电阻率 其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管 细管上加有阀门k以控制管内自来水的水量 玻璃管两端接有导电活塞 活塞电阻可忽略 右活塞固定 左活塞可自由移动 实验器材还有 电源 电动势约为3v 内阻可忽略 电压表v1 量程为3v 内阻很大 电压表v2 量程为3v 内阻很大 定值电阻r1 阻值4k 定值电阻r2 阻值2k 电阻箱r 最大阻值9999 单刀双掷开关s 导线若干 游标卡尺 刻度尺 精典题组 图16实验步骤如下 a 用游标卡尺测量玻璃管的内径d b 向玻璃管内注满自来水 并用刻度尺测量水柱长度l c 把s拨到1位置 记录电压表v1示数 d 把s拨到2位置 调整电阻箱阻值 使电压表v2示数与电压表v1示数相同 记录电阻箱的阻值r e 改变玻璃管内水柱长度 重复实验步骤c d 记录每一次水柱长度l和电阻箱阻值r f 断开s 整理好器材 1 测玻璃