高考物理复习资料专题八物理实验第2讲电学实验与创新市赛课公开课一等奖省课获奖课件

第2讲电学试验与创新1/49突破实战2/49热点考向一基本器材原理及使用【关键提炼】1.游标卡尺读数突破热点考向聚焦游标尺准确度(mm)测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上某刻度线对齐时)(mm)刻度格数刻度总长度(mm)每小格与1mm差(mm)1090.10.1主尺上读毫米数+0.1n20190.050.05主尺上读毫米数+0.05n50490.020.02主尺上读毫米数+0.02n3/492.螺旋测微器读数测量值=固定刻度读数+可动刻度读数(含估读值)×0.01mm.3.电压表、电流表、多用电表读数(2)欧姆表刻度是不均匀,读数时应乘以倍率.4.多用电表使用几个注意事项(1)电流流向:因为使用多用电表时不论测量什么,电流都要从电表“+”插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,所以使用欧姆挡时,多用电表内部电池正极接是黑表笔,负极接是红表笔.4/49(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,用表盘下边中间指针定位螺丝调整;“欧姆零点”在表盘刻度右侧电阻刻度“0”位置,用欧姆调零旋钮调整.(3)测电阻时每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零.(4)选倍率:测量前应依据预计阻值选取适当挡位.因为欧姆挡刻度不均匀,使用欧姆挡测电阻时,指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围.(5)测电阻时要将电阻与其它元件断开.测电阻时不要用手接触多用电表表笔金属头.(6)多用电表使用完成应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡.5/49【典例1】(·安徽合肥模拟)为了精密测量一金属丝电阻率:(1)如图(甲)所表示,先用多用表×1Ω挡粗测其电阻为

Ω,然后用螺旋测微器测其直径为

mm,游标卡尺测其长度为

cm.

解析:(1)由图示多用电表可知,待测电阻阻值是8.0×1Ω=8.0Ω;由图示螺旋测微器可知,其读数为2mm+9.5×0.01mm=2.095mm,由图示游标卡尺可知,其示数为63mm+6×0.05mm=63.30mm=6.330cm;答案:(1)8.0

2.095

6.3306/49(2)为了减小试验误差,需深入测其电阻,除待测金属丝R外,试验室还备有试验器材以下:A.电压表V(量程3V,内阻约为15kΩ;量程15V,内阻约为75kΩ)B.电流表A(量程0.6A,内阻约为1Ω;量程3A,内阻约为0.2Ω)C.滑动变阻器R1(0～5Ω,0.6A)D.滑动变阻器R2(0～2000Ω,0.1A)E.1.5V干电池两节,内阻不计F.电阻箱G.开关S,导线若干为了测多组试验数据,则上述器材中滑动变阻器应选取

(填“R1”或“R2”).

请在图(乙)虚线框内设计最合理电路图并完成实物图(丙)连线.7/49答案:(2)R1看法析图解析:(2)为确保电路安全,方便试验操作,滑动变阻器应选R1,为测多组试验数据,滑动变阻器应采取分压接法,因为被测电阻阻值较小,则电流表应采取外接法,试验电路图如图1所表示,依据试验电路图连接实物电路图,如图2所表示.8/49【预测练习1】(·安徽芜湖模拟)某学生试验小组利用图(甲)所表示电路,测量多用电表内电池电动势和“×100Ω”挡内部电路总电阻.使用器材有:A.多用电表;B.毫安表:量程6mA;C.滑动变阻器:最大阻值2kΩ;D.导线若干.9/49试验步骤以下:(1)将多用电表挡位调到电阻“×100”挡,再将红表笔和黑表笔短接,调零点.(2)将图(甲)中多用电表黑表笔和

(选填“1”或“2”)端相连,红表笔连接另一端.

(3)将滑动变阻器滑片调到适当位置,使这时毫安表示数为3mA,多用电表示数如图(乙)所表示,多用电表示数为

Ω.

(4)调整滑动变阻器滑片,使其接入电路阻值为零.此时毫安表示数为3.75mA.从测量数据可知,毫安表内阻为

Ω.

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成电路,如图(丙)所表示.依据前面试验数据计算可得,此多用电表内电池电动势为

V,电阻“×100”挡内部电路总电阻为

Ω.

10/49答案:(2)1

(3)1500

(4)900

(5)9

150011/49热点考向二以伏安法测电阻为关键试验【关键提炼】1.明确三个“选择”,电学试验难离它(1)试验器材选择①电源选择:普通依据待测电阻额定电流或额定电压选择符合需要直流电源.②电表选择:普通依据电源电动势或待测用电器额定电压选择电压表;依据待测电流最大电流选择电流表;电表指针摆动幅度较大,普通应使指针能到达半偏左右.12/49(2)电流表内接法与外接法选择13/49(3)分压电路与限流电路选择以小控大用分压,相差无几用限流.即当滑动变阻器阻值较小时,常采取分压电路;当滑动变阻器阻值与负载相差不大时,常采取限流电路.另外,必须采取分压电路情况有三种:①要求电压从零开始改变;②滑动变阻器太小,不能起到限流作用;③限流电路不能获取有区分度多组数据.若两种电路均可,则采取限流式,因为限流式损耗功率小.14/492.测电源电动势和内阻三种方法方法原理图数据处理用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两组U,I值,依据E=U+Ir,经过计算或利用图像法处理数据用电流表、电阻箱测量测出两组I,R值,依据E=I(R+r)经过计算或利用图像法处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组U,R值,极据E=U+r,经过计算或利用图像法处理数据15/49【典例2】(·湖南湘潭模拟)某学习小组探究电学元件伏安特征曲线.(1)甲同学要描绘一个标有“3.6V,1.2W”小灯泡伏安特征曲线,除了导线和开关外,还有以下器材可供选择:电压表V(量程5V,内阻约为5kΩ)直流电源E(电动势4.5V,内阻不计)电流表A1(量程350mA,内阻约为1Ω)电流表A2(量程150mA,内阻约为2Ω)滑动变阻器R1(阻值0～200Ω)滑动变阻器R2(阻值0～10Ω)试验中电流表应选

,滑动变阻器应选

(均填写器材代号);以下四个电路中应选取

进行试验.

16/49答案:(1)A1

R2

A

17/49(2)依据所选电路图,请在图1中用笔画线代替导线,把试验仪器连接成完整试验电路.解析:(2)依据所选原理图可得出对应实物图,如图(甲)所表示.答案:(2)看法析18/49(3)利用试验得到了8组数据,在如图2所表示I-U坐标系中,经过描点连线得到了小灯泡伏安特征曲线.将同种规格两个这么小灯泡并联后再与R=10Ω定值电阻串联,接在电动势为8V、内阻不计电源上,如图3所表示.闭合开关S后,电流表示数为

A,两个小灯泡总功率为

W.

19/49解析:(3)由题图3所表示电路图可知,两灯泡并联,能够把电源与定值电阻等效为电源,设每个灯泡加上实际电压和实际电流分别为U和I.在这个闭合电路中,E=U+2IR,代入数据并整理得,U=8-20I,在图2所表示坐标系中作出U=8-20I图像如图(乙)所表示,由图像可知,两图像交点坐标值为U=2V,I=0.3A,此时经过电流表电流值IA=2I=0.6A,每个灯泡实际功率P=UI=2×0.3W=0.6W,两个小灯泡总功率为1.2W.答案:(3)0.6

1.220/49【预测练习2】(·四川成都模拟)用如图1所表示电路测量电源电动势和内阻.试验器材:待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.试验主要步骤:(ⅰ)将滑动变阻器接入电路阻值调到最大,闭合开关;(ⅱ)逐步减小滑动变阻器接入电路阻值,记下电压表示数U和对应电流表示数I;(ⅲ)在图2中,以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U,I都用国际单位);(ⅳ)求出U-I图线斜率绝对值k和在横轴上截距a.21/49回答以下问题:(1)电压表最好选取

;电流表最好选取

.

A.电压表(0～3V,内阻约15kΩ)B.电压表(0～3V,内阻约3kΩ)C.电流表(0～200mA,内阻约2Ω)D.电流表(0～30mA,内阻约2Ω)答案:(1)A

C22/49答案:(2)C(2)滑动变阻器滑片从左向右滑动,发觉电压表示数增大.两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是

.

A.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱B.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱解析:(2)分析电路可知,滑片右移电压表示数变大,则说明滑动变阻器接入电路部分电阻增大.A项中两导线均接在金属杆两端上,接入电阻为零;B项中两导线接在电阻丝两端,接入电阻最大并保持不变;C项中一导线接在金属杆左端,另一导线接在电阻丝左端,能够确保滑片右移时,接入电阻增大;D项中导线分别接右边上下接线柱,滑片右移时,接入电阻减小.故选C.23/49(3)选取k,a,R1和R2表示待测电源电动势E和内阻r表示式E=

,r=

,代入数值可得E和r测量值.

答案:(3)ka

k-R2

24/49热点考向三电学创新试验【关键提炼】1.试验创新与设计是电学试验中常考一类问题,分析这类试验特点(1)基于教材中电学试验,看重考查试验原理改进,试验步骤,误差分析;(2)重视电学试验试验方法,问题设置结合科技、生产、生活实际;所以,了解试验原理,掌握试验方法,是处理电学试验关键.2.电学创新试验注意事项(1)在处理设计型试验时,要注意条件充分利用,如对于给定确切阻值电压表和电流表,电压表可看成电流表使用,电流表也可看成电压表使用,利用这一特点,能够拓展伏安法测电阻方法,如伏伏法、安安法等.25/49(2)对一些特殊电阻测量,如电流表或电压表内阻测量,电路设计有其特殊性,即首先要注意到其本身量程对电路影响,其次要充分利用其“自损电流或自损电压”功效,所以在测电压表内阻时无需另并联电压表,测电流表内阻时无需再串联电流表.3.处理电学设计型试验惯用三种方法(1)转换法:将不易测量物理量转换成能够(或易于)测量物理量进行测量,然后再反求待测物理量值,这种方法叫转换测量法(简称转换法).如在测量金属丝电阻率试验中,即使无法直接测量电阻率,但可经过测量金属丝长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,然后再计算出它电阻率.(2)替换法:用一个标准已知量替换被测量,经过调整标准量,使整个测量系统恢复到替换前状态,则被测量等于标准量.(3)控制变量法:研究一个物理量与其它几个物理量关系时,要使其中一个或几个物理量不变,分别研究这个物理量与其它各物理量关系,然后再归纳总结,如探究电阻决定原因试验.26/49【典例3】(·全国Ⅰ卷,23)现要组装一个由热敏电阻控制报警系统,要求当热敏电阻温度到达或超出60℃时,系统报警.提供器材有:热敏电阻、报警器(内阻很小,流过电流超出Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),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1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.在室温下对系统进行调整,已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器电流超出20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为650.0Ω.27/49(1)完成待调整报警系统原理电路图连线.解析:(1)报警系统电路连线如图所表示.答案:(1)看法析28/49(2)电路中应选取滑动变阻器

(填“R1”或“R2”).

答案:(2)R2

29/49(3)按照以下步骤调整此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定阻值,依据试验要求,这一阻值为

Ω;滑动变阻器滑片应置于

(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端原因是

.

②将开关向

(填“c”或“d”)端闭合,迟缓移动滑动变阻器滑片,直至

.

(4)保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.解析:(3)①电路接通前,电阻箱电阻应与热敏电阻临界阻值一致,即为650.0Ω,滑动变阻器滑片应置于b端附近,若滑片置于a端,电路接通后电流会超出20mA,报警器可能损坏.②将开关向c端闭合,迟缓移动滑动变阻器滑片,使报警器开始报警.答案:(3)①650.0

b接通电源后,流过报警器电流会超出20mA,报警器可能损坏②c报警器开始报警30/49【预测练习3】某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组电动势和内阻,考虑到水果电池组内阻较大,为了提升试验准确度,需要测量电压表内阻。试验器材中恰好有一块零刻度在中央双向电压表,该同学便充分利用这块电压表,设计了如图(甲)所表示试验电路,既能实现对该电压表内阻测量,又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻测量,他用到试验器材有:

待测水果电池组(电动势约4V,内阻约50Ω)、双向电压表(量程为2V,内阻约为2kΩ)、电阻箱(0～9999Ω)、滑动变阻器(0～200Ω),一个单刀双掷开关及若干导线.31/49答案:(1)③R1半偏(或最大值二分之一)④R2

(1)该同学按电路图连线后,首先测出了电压表内阻.请完善测量电压表内阻试验步骤:①将R1滑动触头滑至最左端,将S拨向1位置,将电阻箱阻值调为0;②调整R1滑动触头,使电压表示数到达满偏;③保持

不变,调整R2,使电压表示数到达

;

④读出电阻箱阻值,记为R2,则电压表内阻RV=

.

解析:(1)由题图可知,当S拔向1位置,滑动变阻器R1在电路中为分压式接法,利用电压表半偏法得;调整R1使电压表满偏,保持R1不变,R2与电压表串联,调整R2使电压表示数到达半偏(或最大值二分之一),则电压表内阻与电阻箱示数R2相同.32/49(2)若测得电压表内阻为2kΩ,可分析此测量值应

(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.

解析:(2)由闭合电路欧姆定律可知,调整R2变大使电压表示到半偏过程中,总电阻值变大,干路总电流变小,由E=I·r+U外得U外变大,由电路知U外=U并+U右,滑动变阻器滑动触头右侧分得电压U右=I·R右变小,则U并变大,电压表半偏时,R2上分得电压就会大于电压表上分得电压,那么R2阻值就会大于电压表阻值.答案:(2)大于33/49(3)接下来测量水果电池组电动势和内阻,试验步骤以下:①将开关S拨至

(选填“1”或“2”)位置,将R1滑动触片移到最

端,不再移动;

②调整电阻箱阻值,使电压表示数到达一个适当值,统计下电压表示数和电阻箱阻值;③重复步骤②,统计多组电压表示数及对应电阻箱阻值.解析:(3)测水果电池组电动势和内阻,利用伏阻法,S拔到2,同时将R1滑动触头移到最左端.答案:(3)①2左34/4935/49实战高考真题演练36/49答案:(1)看法析(1)试验要求能够实现在0～3.8V范围内对小灯泡电压进行测量,画出试验电路原理图.37/49(2)试验测得该小灯泡伏安特征曲线如图(a)所表示.由试验曲线可知,伴随电流增加小灯泡电阻

(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝电阻率

(填“增大”“不变”或“减小”).

答案:(2)增大增大38/49(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所表示电路图,调整滑动变阻器R阻值,能够改变小灯泡实际功率.闭合开关S,在R改变范围内,小灯泡最小功率为

W,最大功率为

W.(结果均保留2位小数)

39/49解析:(3)当R=9.0Ω时,小灯泡实际功率最小,由闭合电路欧姆定律有E0=I(R+r)+U,即4=10I+U,在图中作出该直线如图(甲)所表示,交点坐标约为I=223mA,U=1.77V时最小功率Pmin=UaI=0.39W;当R=0时,小灯泡实际功率最大,有E=Ir+U,即4=I+U,在图中作出该直线如图(乙)所表示,交点坐标约为I=318mA,U=3.69V,小灯泡最大功率Pmax=UI=1.17W.答案:(3)0.39

1.1740/492.[测电表内阻](·全国Ⅱ卷,23)某同学利用如图(a)所表示电路测量一微安表(量程为100μA,内阻大约为2500Ω)内阻.可使用器材有:两个滑动变阻器R1,R2(其中一个阻值为20Ω,另一个阻值为2000Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99999.9Ω);电源E(电动势约为1.5V);单刀开关S1和S2.C,D分别为两个滑动变阻器滑片.41/49(1)按原理图(a)将图(b)中实物连线.解析:(1)实物连线如图所表示.答案:(1)看法析图42/49(2)完成以下填空:①R1阻值为

Ω(填“20”或“2000”).

②为了保护微安表,开始时将R1滑片C滑到靠近图(a)中滑动变阻器

端(填“左”或“右”)对应位置;将R2滑片D置于中间位置附近.

③将电阻箱Rz阻值置于2500.0Ω,接通S1.将R1滑片置于适当位置,再重复调整R2滑片D位置,最终使得接通S2前后,