专题：电学实验综合应用

专题：电学实验综合应用第一页，共67页。

电学实验是高考必考内容，考查的重点包括仪器的选择、读数、实验器材的连接、实验数据处理、误差分析，以及多用电表的使用、测电阻的方法、滑动变阻器的使用、电流表和电压表的使用等。高考电学实验考查的重点是测量性实验和探究性实验，而实验的创新与设计是当前高考对实验考查的一项核心能力。2023/4/17第二页，共67页。二、控制电路的确定方法

滑动变阻器控制电路的方式有分压和限流两种，下列几种情况必须选用分压接法：

(1)要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测定导体的伏安特性电路)；

(2)被控制电路的电阻Rx远大于滑动变阻器的最大值R0时；

(3)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时；

(4)若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时。2023/4/17第三页，共67页。

电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便。具体如下：

(1)电源的选择一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。

(2)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摆动的幅度较大，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。三、电学仪器的选择2023/4/17第四页，共67页。(3)变阻器的选择所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小。2023/4/17第五页，共67页。►探究一测量性实验

电学测量性实验的核心是电阻的测量，其基本原理是欧姆定律。具体问题中涉及纯电阻阻值的测量、电表内阻的测量、电源内阻的测量，其主要方法是伏安法、替换法等。2023/4/17第六页，共67页。2023/4/17第七页，共67页。2023/4/17第八页，共67页。

【点拨】(1)电流表可以显示其电流情况，只要能测得其两端电压即可得到电流表内阻，但本题电流表两端的电压很小，电压表量程较大，如何解决这一问题呢？(2)电流表、电压表的示数能从零开始调节，这对滑动变阻器的连接有什么要求呢？2023/4/17第九页，共67页。2023/4/17第十页，共67页。2023/4/17第十一页，共67页。2023/4/17第十二页，共67页。变式题2023/4/17第十三页，共67页。变式题2023/4/17第十四页，共67页。2023/4/17第十五页，共67页。►探究点二验证性实验

电学实验中涉及的验证性实验一般是通过电压、电等电学参量的直接测量达到相应的验证目的。2023/4/17第十六页，共67页。

例2

发光二极管是目前很多用电器的指示灯的电子元件，二极管的特性是只有电流从标有“＋”号的一端流入，从标有“－”号的一端流出时，它才能发光，这时可将它视为一个纯电阻。现有某厂家提供的某种型号的发光二极管的伏安特性曲线，如图5－12－2所示。

(1)已知该型号的发光二极管的正常工作电压为4.0V。若用电动势为9V，内阻可以忽略不计的直流电源供电，为使该二极管正常工作，需要在电源和二极管之间串联一只阻值为________Ω的定值电阻(计算结果保留两位有效数字)。2023/4/17第十七页，共67页。2023/4/17第十八页，共67页。

【点拨】(1)由图象可以得到什么信息？(2)如何选取电压表和电流表？依据是什么？

【答案】(1)71

(2)V2

A2

(3)如图所示2023/4/17第十九页，共67页。

【点评】描绘某种元件的伏安特性曲线，方法的实质是伏安法测电阻，所以关于电流表内外接的确定方法与伏安法测电阻相同。2023/4/17第二十页，共67页。►探究点三探究性实验

某实验小组探究一种热敏元件的电阻随温度变化的特性。现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定并且可读出其大小)、电压表、待测元件、保温容器、温度计、开关和导线等。2023/4/17第二十一页，共67页。

2023/4/17第二十二页，共67页。

(1)若用上述器材测量该元件的阻值随温度变化的特性，请你用笔连线画出实物连接图。

(2)实验的主要步骤：

a．正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；

b．在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，记录________和________，断开开关；c．重复第b步操作若干次，测得多组数据。2023/4/17第二十三页，共67页。2023/4/17第二十四页，共67页。

【点拨】注意本题中电源的特性——能显示电流。

【答案】(1)如图所示

(2)电压表示数温度计示数

(3)100＋1.6t(其中100±1,1.6±0.1均可)

(4)小

(5)B2023/4/17第二十五页，共67页。

【点评】本题是一道电学探究性实验题目，测量方法相当于伏安法测电阻。2023/4/17第二十六页，共67页。►探究点四实验的创新与设计2023/4/17第二十七页，共67页。2023/4/17第二十八页，共67页。

(1)请对照电路图连接实物(导线不得交叉)(2)请推导被测电阻Rx的表达式(用物理符号表示)。2023/4/17第二十九页，共67页。

【点拨】根据题意，本题中不能把电压表视为理想电表。2023/4/17第三十页，共67页。

【点评】本实验电路设计的成功之处就是巧妙地消去了电压表内阻对测量结果的影响，避免了实验原理上的误差，所以凡是没有考虑电压表内阻的推导过程不可。2023/4/17第三十一页，共67页。变式题2023/4/17第三十二页，共67页。2023/4/17第三十三页，共67页。

其主要实验步骤如下：

A．选取器材，按图5－12－6连接电路B．用伏安法测定电阻丝的阻值R；

C．用刻度尺测出电阻丝的长度L；

D．依次减小电阻丝的长度，保持电路其他部分不变，重复步骤B、C；

E．处理数据，根据下列测量结果，找出电阻丝值与长度的关系。2023/4/17第三十四页，共67页。2023/4/17第三十五页，共67页。2023/4/17第三十六页，共67页。►探究点五常见的测量电阻的方法测量电阻的实验题经常在高考题中出现，下表供参考。2023/4/17第三十七页，共67页。2023/4/17第三十八页，共67页。2023/4/17第三十九页，共67页。2023/4/17第四十页，共67页。【答案】(1)电路图如图所示2023/4/17第四十一页，共67页。

【点评】①分析题意可知需测量电流表A1的内阻，按常规方法应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但经分析可知即使该电流表满偏，其两端的电压也仅为0.4V，远小于量程10V。这恰恰就是本题设计考核学生应变能力的“陷阱”。②此题也可理解为“将已知内阻的电流表当成电压表使用”，这实际也是伏安法的一种推广形式。2023/4/17第四十二页，共67页。2023/4/17第四十三页，共67页。2023/4/17第四十四页，共67页。2023/4/17第四十五页，共67页。2023/4/17第四十六页，共67页。2023/4/17第四十七页，共67页。

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．2023/4/17第四十八页，共67页。2023/4/17第四十九页，共67页。2023/4/17第五十页，共67页。2023/4/17第五十一页，共67页。2023/4/17第五十二页，共67页。2023/4/17第五十三页，共67页。2023/4/17第五十四页，共67页。2023/4/17第五十五页，共67页。2023/4/17第五十六页，共67页。2023/4/17第五十七页，共67页。2023/4/17第五十八页，共67页。2023/4/17第五十九页，共67页。2023/4/17第六十页，共67页。专题十二

│教师备用题2023/4/17第六十一页，共67页。2023/4/17第六十二页，共