2019高考物理一轮复习第八章恒定电流第7讲设计性电学实验学案

1、第 7 讲设计性电学实验同时也符合教育的核心素养的考核，每年高考都有考查，属于必考内容其中以设计性电路为主，电路中电流表、电压表的选择、滑动变 阻器的选择也是常考内容.【重难解读】电学实验中主要有以下几个实验(1)电阻的测量；(2)电源电动势和内阻的测量；(3)多用电表的使用.其中测量电阻的方法和思路是考查的重点，而电动势和内阻的测量属于难点.【典题例证】挫创.(9分)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Q,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6 A，内阻rg=0.1 Q )和

2、若干导线.(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器材的连接方式，把它们连接起来.闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I，并作记录.当电阻箱的阻值R=2.6Q时，其对应的电流表的示数如图乙所示.处理实验数据时，首先计算出每个电流值作R 1坐标图，如图丙所示，图中已标注出了pR的几个与测量对应的坐标点，请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上. 在图丙上把描绘出的坐标点连成图线.设计社电学实验1I的倒数I；再制2(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=解析(1)把各器件直接串联即可.I=0.5 A,1=2 A一：坐标为（2,2.6）.（1分）

3、(3)图线是一条倾斜的直线连线时不能连成折线；为减小偶然误差，个别偏离太远的点舍去.由闭合电路的欧姆定律得E=l(R+r+rg)，贝UR=p-(r+rg)，故图线的斜率k表示电池电动势E的大小，纵轴截距的绝对值表示(r+rg)E=k=6.0-0辱1.52 V(1.461.54 V范围内均正确),r0.3 Q (0.250.35Q均正确).(2分)4.200.25答案(2)(3)见解析(4)1.52(1.461.54)0.3(0.250.35)解决电学实验问题应掌握的内容(1)明确题目的要求：认真审清题意，看清题目的要求.即审题时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

4、达到何种标准的电路等.(2)明确实验原理：解决设计型实验题的关键在于选择实验原理如果实验需要测定某些电学量，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.(3)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”等原则.1安全性原则：选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行.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.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，

5、提高精确度.例1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？以上，以减小因读数引起的偶 然误差V，内电阻r=_Q.（4分）当R=2.6Q时，由题图乙可知（2分）3“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.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

6、消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路.(4)控制电路的选择滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据1负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连续可调，应选分压电路.2若负载电阻的阻值RX远大于滑动变阻器总阻值R应选分压电路.3若负载电阻的阻值RX小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，且没有要求电压从零可调，应选限流电路.4两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路消耗的总功率小.(5)测量电路的选择对伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表不同的接法.-Rrh- 41- 11阻值判断法当R? R时，采用电流表“外接法”；当Ft?RA时，采用电流表“内接法”.2倍率比较法R/ Ri-a当R

7、=R即,R/R时，既可选择电流表“内接法”，也可选择“外接法”R. Rb.当RR即RvRTR时，采用电流表“外接法”；RxFA予a若曽，则选择电压表分流的“外接法”；b若 晋，则选择电流表分压的“内接法”.(6)实验器材的选择安全因素：通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流.c当詈R RAR时，采用电流表“内接法”试触法普与平大小比较:般取满偏度的4误差因素：选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程.使指针有较大偏转5使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近.3便于操作：选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的.4关注实验的实际要求.【突破训练】1在伏安法测电阻的实验

8、中，待测电阻甲的测量值是R与甩串联的电阻阻值，故答案：RM大于小于2某同学在“利用DIS实验的电压、电流传感器，描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，采用了图甲所示电路.（1）图甲中，E矩形框内应该接流传感器”或“小灯泡”）（2）该同学利用测量的数据，画出如图乙的图线，但该同学忘记在坐标上标明横坐标和纵坐标所表示的物 理量，请你根据图线作出判断：横坐标表示 _ ，纵坐标表示 _ .解析：（1）实验电路采用的是滑动变阻器分压式接法，图甲中E矩形框内应该接电压传感器，F矩形框内应该接小灯泡.（2）根据小灯泡的电阻会随温度的升高而增大，可判断横坐标表示电流，纵坐标表示电压.答案：（1）电压传感器小灯泡

9、（2）电流电压3在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中：（1）将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图甲所示.图中未接导线的A端应接在_点（选填“B“C“D”或“E”）.（2）实验得到的U- I关系如图乙中的直线I所示，则电池组的电动势为_V,内电阻阻值为_Q .V的内阻约为2 kQ,电流表A的内阻约RX=*十算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为R和R2，则（填“Ri”或“R2”）更接近待测电且测量值Ri（填“大于” “等于”或“小于”）真实值，测量值R2（填“大于”“等于”或“小于”）真实值

10、.解析：根据题意知RVRRXi更接近待测电阻的真实值. 图6(3)为了测量定值电阻的阻值，应在图甲中将“A端重新连接到点(选填“B“C“D或E”)，所得到的UI关系如图乙中的直线n所示，则定值电阻的阻值为 _Q.解析：(1)电压传感器测的是路端电压，且开关打开，电压传感器示数应为零， 故导线的A端应接在C点.由图乙中的直线I可知U-1关系图线的纵截距为2.8 V,即为电池组的电动势，斜率的绝对值为|Q=2Q,即内电阻阻值为2Q.(3)为了测量定值电阻的阻值，应将A端接到D点，由图乙中的直线n可知，斜率的绝对值为5Q,即内电阻阻值与定值电阻阻值之和为5Q,所以定值电阻的阻值为5Q-2Q=3Q.答

11、案：C(2)2.82(3)D34某同学想用以下器材组装一只欧姆表，并比较精确地测量一只几千欧电阻的阻值.A.电流计，满偏电流为1 mA,内阻为20 QB.电流计，满偏电流为0.6 A，内阻为5 QC.电动势15 V,内阻5Q的直流电源D.电动势3 V,内阻3Q的直流电源E.最大阻值为5 000Q的滑动变阻器F.最大阻值为100 Q的滑动变阻器(1)以上器材应选用 _(填字母)，并在下面虚线框内画出所组装的欧姆表的内部电路结构图.欧姆表调零后，滑动变阻器被接入电路部分的阻值为 _Q .(3)若用此欧姆表测量电阻，发现指针指在满偏电流的三分之一处，则此电阻的阻值约为_Q.(4)如果电池长期未用，导致内阻增大，电动势基本不变，且仍然能正常调零，这将导致测量的结果_(选填“偏大” “偏小”或“准确”).解析:2.81O1 Q=2.87阻值最大时，电流小于电流表的满偏电流Ig，综合考虑应选A、D E.欧姆表的内部电路结构图如图所示.(1)选取器材要能够满足欧姆表调零的要求,当滑动变阻器的8欧姆表调零时，由闭合电路欧姆定律得E=I