高考物理一輪復習 專題五 高考物理實驗 第12講 電學實驗課件.ppt

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第12講電學實驗 1 2013 江蘇單科 10 為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關系 小明測量小燈泡的電壓U和電流I 利用P UI得到電功率 實驗所使用的小燈泡規(guī)格為 3 0V 1 8W 電源為12V的電池 滑動變阻器的最大阻值為10 1 準備使用的實物電路如圖1所示 請將滑動變阻器接入電路的正確位置 用筆畫線代替導線 圖1 2 現(xiàn)有10 20 和50 的定值電阻 電路中的電阻R1應選 的定值電阻 3 測量結束后 應先斷開開關 拆除 兩端的導線 再拆除其他導線 最后整理好器材 4 小明處理數(shù)據(jù)后將P U2描點在坐標紙上 并作出了一條直線 如圖2所示 請指出圖象中不恰當?shù)牡胤?圖2 4 由數(shù)據(jù)分析可知 圖線應是平滑彎曲的線 且橫坐標標度取得太大 以至于圖象不能充分占滿坐標紙 引起誤差較大 答案 1 見解析圖 2 10 3 電池 4 圖線不應畫為直線 橫坐標的標度不恰當 2 2014 江蘇卷 10 某同學通過實驗測量一種合金的電阻率 1 用螺旋測微器測量合金絲的直徑 為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉動 讀數(shù)前應先旋緊如圖3所示的部件 選填 A B C 或 D 從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為 mm 圖3 圖4 2 如圖4所示是測量合金絲電阻的電路 相關器材的規(guī)格已在圖中標出 合上開關 將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中 發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化 由此可以推斷 電路中 選填圖中表示接線柱的數(shù)字 之間出現(xiàn)了 選填 短路 或 斷路 3 在電路故障被排除后 調節(jié)滑動變阻器 讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2 23V和38mA 由此 該同學算出接入電路部分的合金絲的阻值為58 7 為了更準確地測出合金絲的阻值 在不更換實驗器材的條件下 對實驗應作怎樣的改進 請寫出兩條建議 答案 1 B0 410 2 7 9斷路 3 電流表改為內接 測量多組電流和電壓值 計算出電阻的平均值 或測量多組電流和電壓值 用圖象法求電阻值 3 2015 江蘇單科 10 小明利用如圖5所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內阻 圖5 1 圖5中電流表的示數(shù)為 A 2 調節(jié)滑動變阻器 電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù) 在坐標紙上作出U I圖線 圖6 由圖線求得 電動勢E V 內阻r 3 實驗時 小明進行了多次測量 花費了較長時間 測量期間一直保持電路閉合 其實 從實驗誤差考慮 這樣的操作不妥 因為 解析 1 由實驗裝置圖可知 電流表使用0 6A量程 所以讀數(shù)為0 44A 2 描點畫圖 如圖所示 根據(jù)U Ir E可得電動勢為E 1 60V 圖線的斜率絕對值等于內阻r 1 22 3 干電池長時間使用后 電動勢和內阻會發(fā)生變化 導致實驗誤差增大 答案 1 0 44 2 U I圖象見解析圖1 60 1 58 1 62都算對 1 22 1 18 1 26都算對 3 干電池長時間使用后 電動勢和內阻會發(fā)生變化 導致實驗誤差增大 主要題型 填空題知識熱點 1 分析近幾年的高考 考查的方向基本不變 主要體現(xiàn)在 基本儀器的使用及讀數(shù) 電表的改裝 儀器的選擇 以測量電阻 電源電動勢為核心的電學實驗 實驗原理的理解 實驗數(shù)據(jù)的分析以及實驗的設計方面 2 基本儀器的使用仍是今后高考中考查的熱點 同時注重對實驗操作過程的考查和創(chuàng)新設計實驗的考查 考向一基本儀器的讀數(shù)及多用電表的使用 1 2015 山東省濟南市重點中學二模 某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率 首先用游標為20分度的游標卡尺測量其長度如圖7甲 由圖甲可知其長度為 mm 用螺旋測微器測量其直徑如圖乙 由圖乙可知其直徑為 mm 用多用電表的電阻 10 擋 按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻 表盤的示數(shù)如圖丙 則該電阻的阻值約為 丙 圖7 解析游標卡尺的讀數(shù)為 50 0 05 5 mm 50 25mm 螺旋測微器的讀數(shù)為 4 5 0 01 20 0 mm 4 700mm 多用電表的讀數(shù)為19 10 190 答案50 254 700190 2 2015 海南單科 11 某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度 測量結果如圖8 a 和 b 所示 該工件的直徑為 cm 高度為 mm 圖8 答案1 2206 860 3 某實驗小組現(xiàn)在要測量一根金屬絲的電阻率 該金屬絲的橫截面是 外方內圓 實驗電路如圖9乙所示 請完成以下問題 1 游標卡尺的結構如圖丙所示 要測該金屬絲的內徑D 如圖9甲所示 必須用其中 進行測量 填 A B 或 C 圖中的讀數(shù)為 mm 甲乙丙圖9 2 用螺旋測微器測金屬絲橫截面的邊長 示數(shù)如圖10 則邊長a mm 3 圖9乙中閉合開關前應將滑動變阻器的滑片移至最 填 左 或 右 端 4 實驗中電壓表和電流表的示數(shù)如圖11所示 則金屬絲兩端的電壓U V 流過金屬絲的電流I A 圖10圖11 答案 1 B 4 20 2 14 982 3 左 4 2 28 0 42 2 多用電表的使用問題 在弄清其基本原理的基礎上 會選擇測量項目及量程 擋位 能區(qū)分機械調零和歐姆調零的區(qū)別 掌握測量電阻的步驟 此外 會看多用電表表盤 最上排不均勻刻度為測電阻時讀數(shù)刻度 讀出表盤刻度后應乘以擋位倍率 中間刻度是均勻的 為測量電壓和電流的讀數(shù)刻度 下面三排數(shù)字均為方便讀數(shù)所標注 最下排刻度專為測量2 5V以下交流電壓所用 一般較少使用 考向二以測量電阻為核心的電學實驗 1 2015 南通市等五市高三模擬 為了描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗室可供選擇的器材如下 圖12 A 待測小燈泡 6V500mA B 電流表A 0 0 6A內阻約0 5 C 電壓表V 0 3V內阻5k D 滑動變阻器R1 0 1k 100mA E 滑動變阻器R2 0 5 1 5A F 電阻箱R3 0 9999 9 G 直流電源E 約6V 內阻不計 H 開關S 導線若干 1 將電壓表量程擴大為6V 與它串聯(lián)的電阻箱的阻值應調為 k 2 圖12中畫出了實驗的部分電路 請你補全電路圖 滑動變阻器應選用 填 R1 或 R2 3 實驗中 變阻器滑動觸頭P在ab間移動時 發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3 5V 6 0V間變化 則電路中出現(xiàn)的故障可能是 4 排除故障后 測量出多組數(shù)據(jù) 以燈泡兩端的電壓U為橫軸 電流表的示數(shù)I為縱軸 描點作出小燈泡的伏安特性曲線如圖13所示 若電壓表V的實際阻值大于5k 則小燈泡實際的伏安特性曲線應在所畫圖線的 填 上方 或 下方 圖13 答案 1 5 2 電路如圖R2 3 ac間斷路 4 上方 2 2015 鹽城市高三質量檢測 實際電流表有內阻 可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián) 測量實際電流表G1內阻r1的電路如圖14甲所示 圖14 供選擇的儀器如下 待測電流表G1 0 5mA 內阻約為300 電流表G2 0 10mA 內阻約為100 定值電阻R1 300 定值電阻R2 10 滑動變阻器R3 0 1000 滑動變阻器R4 0 20 干電池 1 5V 開關S及導線若干 1 定值電阻應選 滑動變阻器應選 在空格內填寫序號 2 用連線連接如圖乙所示的實物圖 3 測量多組電流表G1 G2的讀數(shù)I1 I2 以I2為縱坐標 I1為橫坐標 作出相應圖線 如圖15所示 根據(jù)I2 I1圖線的斜率k及定值電阻 選定 寫出待測電流表內阻的表達式 圖15 解析 1 根據(jù)電路的原理圖 定值電阻應適當大一些 滑動變阻器采用分壓接法時 應選用阻值適當小一些的 故定值電阻選 滑動變阻器選 2 實物連線如圖所示 連線時要注意電表的正負接線柱不能接反 答案 1 2 見解析圖 3 r1 k 1 R1 1 儀器的選擇 1 電源的選擇 一般根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源 2 電表的選擇 一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表 根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表 電表的指針擺動的幅度不宜較大 一般應使指針能達到半偏左右 2 電路的選擇 1 測量電路的選擇 2 控制電路的選擇 從節(jié)能的角度考慮 優(yōu)先選用限流式 以下三種情況必須用分壓式 a 要求待測電路的U I從0變化 b R滑 Rxc 選用限流式時 Ux Ix過大 超過電流表量程 燒壞電表 電源或用電器等 3 伏安法測電阻的常規(guī)設計實驗需要一個電流表和一個電壓表 利用歐姆定律求其電阻 但有時題目中缺少電壓表或缺少電流表 或電壓表 電流表的量程不符 這時可以把已知內阻的電流表當作電壓表來使用 把已知內阻的電壓表當作電流表來使用 甚至可以把已知內阻的電流表 或電壓表 和電阻箱改裝成符合要求的電壓表 或電流表 4 定值電阻作為保護電阻 是定值電阻最常見的應用近幾年考題當中 經常出現(xiàn)用阻值已知的定值電阻 或電阻箱 充當電壓表 或用阻值已知的定值電阻 或電阻箱 充當電流表 考向三以測電源電動勢為核心的電學實驗 1 2015 四川理綜 8 2 用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx 已知電池的電動勢約6V 電池內阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐 可選用的實驗器材有 電流表A1 量程0 30mA 電流表A2 量程0 100mA 電壓表V 量程0 6V 滑動變阻器R1 阻值0 5 滑動變阻器R2 阻值0 300 開關S一個 導線若干條 某同學的實驗過程如下 設計如圖16所示的電路圖 正確連接電路 圖16 將R的阻值調到最大 閉合開關 逐次調小R的阻值 測出多組U和I的值 并記錄 以U為縱軸 I為橫軸 得到如圖17所示的圖線 圖17 斷開開關 將Rx改接在B C之間 A與B直接相連 其他部分保持不變 重復 的步驟 得到另一條U I圖線 圖線與橫軸I的交點坐標為 I0 0 與縱軸U的交點坐標為 0 U0 回答下列問題 電流表應選用 滑動變阻器應選用 由圖17的圖線 得電源內阻r 用I0 U0和r表示待測電阻的關系式Rx 代入數(shù)值可得Rx 若電表為理想電表 Rx接在B C之間與接在A B之間 滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置 兩種情況相比 電流表示數(shù)變化范圍 電壓表示數(shù)變化范圍 選填 相同 或 不同 解析 因為電源電動勢約為6V 待測電阻以及電源的內阻都數(shù)十歐 估算出電流約為100毫安 因此電流表選擇A2 由于滑動變阻器為限流式 因此應選擇較大的滑動變阻器 或者根據(jù)題圖中 20mA 5 5V 來判斷此時內阻分壓約為0 5V 那么根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關系 此時滑動變阻器和定值電阻阻值和為幾百歐姆 因此選R2 2 某同學現(xiàn)用如圖18甲所示的原理圖來測量一節(jié)干電池的電動勢和內阻 圖中兩電壓表均視為理想電壓表 實驗中定值電阻的阻值R0 10 試分析下列問題 1 實驗前該同學利用多用電表的直流電壓擋的 2 5V 擋粗測該電源的電動勢 測得的結果如圖乙所示 則多用電表測得的電動勢為E V 圖18 2 根據(jù)電路圖請將圖19甲中的實物圖連接好 圖19 3 實驗中所作U1 U2圖象如圖乙所示 則圖象在橫軸上的截距所表示的物理意義是 4 依據(jù)圖線求得該電源的電動勢E V 內阻r 結果保留兩位有效數(shù)字 解析 1 用多用電表測得的電源的電動勢為E 1 5V 2 所連的實物圖如答案圖所示 由多用電表的測量結果可知電壓表的量程選0 3V 3 根據(jù)電路圖可知圖象在橫軸上的截距表示電阻箱的阻值調到了零的狀態(tài)時電壓表V2的示數(shù) 答案 1 1 5 2 如圖所示 3 見解析 4 1 5 5 0 1 電源電動勢和內阻的測量方法 任何一種實驗方法 一定要緊扣閉合電路歐姆定律E U Ir 而最關鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I 這也是命題專家命題時的入手點 2 數(shù)據(jù)處理利用圖象得出電動勢和內阻是常見的方法 對于不同的電路設計 在作圖象時都要畫出傾斜直線 即得到有關電動勢和內阻的一次函數(shù)關系 再利用圖象中的斜率與截距求解 當電流表或電壓表量程不符合實驗要求時 要考慮改裝電表進行測量 所以有時也會用兩個電流表或兩個電壓表來進行測量 高頻考點十三探究設計型電學實驗 高考中電學實驗要拿到滿分 需要考生應注意以下 三 個方面 第一 認真完成課本上的每一個實驗 知道每一個實驗的目的 掌握每一個實驗的原理 熟悉實驗中的每一個實驗步驟 領會每一個實驗步驟的作用 學會每一個實驗儀器的使用 學會每一個實驗的處理方法 弄清每一個實驗誤差的來源等 第二 對于給出實驗電路圖的創(chuàng)新性實驗 要注意從原理出發(fā) 理解實驗方法 找出圖象中兩個物理量之間的關系 理想圖象中圖線的斜率和截距的物理意義 第三 對于設計性實驗 要注意從原理出發(fā)找方法 選器材 定方案 高考中 對設計性實驗的考查 一般不直接采用課本上的設計方案 但是其設計技能均取材于課本中的必考實驗 因此考生要對課本上的每一個實驗做到心中有數(shù) 8分 2015 廣東理綜 34 2 某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性 使用的器材包括電壓表 內阻約為3k 電流表 內阻約為1 定值電阻等 a 使用多用電表粗測元件X的電阻 選擇 1 歐姆檔測量 示數(shù)如圖20 a 所示 讀數(shù)為 據(jù)此應選擇圖20中的 填 b 或 c 電路進行實驗 連接所選電路 閉合S 滑動變阻器的滑片P從左向右滑動 電流表的示數(shù)逐漸 填 增大 或 減小 依次記錄電流及相應的電壓 將元件X換成元件Y 重復實驗 圖20 圖21 a 是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U I圖線 由圖可判斷元件 填 X 或 Y 是非線性元件 該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R 21 的定值電阻 測量待測電池的電動勢E和內阻r 電路如圖 b 所示 閉合S1和S2 電壓表讀數(shù)為3 00V 斷開S2 讀數(shù)為1 00V 利用圖21 a 可算得E V r 結果均保留兩位有效數(shù)字 視電壓表為理想電壓表 圖21 答案 10b 2分 增大 1分 Y 1分 3 20 50 4分 8分 為測定電源的電動勢和內阻 實驗室提供了如下器材 圖22 A 電源 電動勢約為9V B 電壓表 視為理想電壓表 量程0 3V C 電阻箱R 0 999 9 D 定值電阻R0 銘牌上的數(shù)字模糊 末位只顯示數(shù)字 0 E 開關 導線若干 1 用歐姆表 1 測定定值電阻R0 歐姆表的指針如圖22所示 則R0 圖23圖24 解析 1 歐姆擋為 1 故R0 10 0 1 10 0 2 因電壓表的量程為3V R0只有10 為保護電路并完成測量 電壓表測量R0兩端電壓 電路圖設計如圖所示 答案 1 10 0 2分 2 實驗電路圖如見解析圖所示 2分 3 9 0V 2分 2 0 2分