（全國通用）2018年高考物理總復習《電學實驗》專題突破學案.doc

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《電學實驗》專題突破 【考點定位】 高考考綱中共涉及到這幾個實驗，即測量金屬的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定電源的電動勢和內(nèi)阻、練習使用多用電表和傳感器的簡單使用，其中測量金屬的電阻率涉及到螺旋測微器和游標卡尺的讀數(shù)，描繪小燈泡伏安特性曲線涉及到電路的連接和電表的選擇，測定電源電動勢和內(nèi)阻涉及到閉合回路的歐姆定律以及多用表的使用，知識點較多，需要我們仔細梳理，認真掌握。 考點一、測量金屬絲的電阻率 ①實驗原理，根據(jù)電壓表和電流測出電阻，測出金屬絲的長度和橫截面積就可以計算出電阻率。 ②對于金屬絲的長度的測量多用到游標卡尺；而橫截面積通過測量直徑來計算，直徑的測量經(jīng)常用到螺旋測微器。 如上圖所示為游標卡尺，主要有主尺和游標尺兩部分組成，主尺一般以毫米為單位，而游標尺有10分度，20分度和50分度的游標尺，分度值分別為，和；讀數(shù)時分為兩部分，其一為游標尺零刻度線左側(cè)對應的主尺上面毫米的整數(shù)倍；其二為與主尺對齊的游標尺第N條刻度線，N乘以精確度；二者之和即為最終讀數(shù)，單位為毫米。注意精確度，末尾的零不可以省去。 上圖所示為螺旋測微器，又稱千分尺，其讀數(shù)有固定刻度和可動刻度兩部分構成，讀數(shù)時先讀出固定刻度上面露出的的整數(shù)倍，再讀出刻度可動刻度上面與固定刻度對齊的刻度線乘以精確度，提醒大家注意，可動刻度線必須估讀到下一位；二者之和為最終讀數(shù)；由于最終讀數(shù)精確到千分之一毫米，所以又叫做千分尺。 考點二、描繪小燈泡的伏安特性曲線 ①實驗原理：通過滑動變阻器調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓和流過小燈泡的電流，記錄小燈泡兩端的電壓和電流表示數(shù)，最終描點連線，做出圖像。 ②電流表的內(nèi)接和外接：電流表內(nèi)接法如下圖 由于電流表和待測電阻串聯(lián)而分壓，導致電壓表測量的電壓不但包括待測電阻電壓而且包括電流表電壓，所以此種方法電流表準確，電壓表偏大，導致測量的電阻偏大；對于測量大電阻時，由于電流表阻值較小，分壓少，誤差較小，所以一般測量大電阻用內(nèi)接法。歸納為：大內(nèi)偏大 電流表外接法如下圖 由于電壓表和待測電阻并聯(lián)而分流，導致電流表所測電流包括待測電阻和和電壓表的電流，此種方案所測電壓為準確的，而電流偏大，所以導致測量的電子偏小；對于測量小電阻時，由于電壓表內(nèi)阻較大，分流少，誤差較小，所以一般測量小電阻用外接法，歸納為：小外偏小 綜合考慮小燈泡電阻較小，所以選擇電流表外接法. ③電壓表和電流表量程選擇要注意考慮小燈泡的額定電壓和額定電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器過程一般不能超過額定電壓和額定電流。 ④滑動變阻器的鏈接方式有分壓式和限流式 上圖為限流式，滑動變阻器與待測電阻串聯(lián)，滑動變阻器右半部分被短路，滑片向右移動，電流變小，待測電阻電壓變小，但是電壓和電流最小都無法減小到0. 上圖為分壓式，滑動變阻器左半部分與待測電阻并聯(lián)，后與滑動變阻器右半部分串聯(lián)，滑片向右滑動，待測電阻的電壓和電流增大，向左移動，待測電阻的電壓和電流逐漸減小，當滑片移動到最左端時，待測電阻被短路，待測電阻的電壓和電流均為0.與限流式不同之處在于電壓和電流可以從零開始調(diào)節(jié)。 考點三、測量電源的電動勢和內(nèi)阻 ①實驗原理：根據(jù)閉合回路歐姆定律，，測量出路端電壓和干路電流，做出路端電壓隨電流變化的圖像就可以找到電動勢和內(nèi)阻。 ②數(shù)據(jù)處理；根據(jù)路端電壓隨電流變化的數(shù)據(jù)記錄描點作圖如下，那么圖線與縱軸的截距即電源電動勢，斜率即電源內(nèi)阻，需要注意計算斜率是要看縱軸是否從0開始。 考點四、練習使用多用電表 ①電阻的測量：A，機械調(diào)零，旋轉(zhuǎn)機械調(diào)零旋鈕，把指針調(diào)整到左側(cè)零刻線處。B，把紅黑表筆分別插入正負插孔，并根據(jù)電阻大小旋轉(zhuǎn)到合適的倍率。C，紅黑表筆短接，此時相當于電阻等于零，旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕，把指針調(diào)整到右側(cè)的零刻度線處，即歐姆調(diào)零。D，紅黑表筆分別于待測電阻相連，最終電阻讀數(shù)為指針對應刻度乘以倍率。E，使用完畢后，拔出紅黑表筆，把旋鈕旋轉(zhuǎn)到OFF檔或交流電壓最高檔。 注意：（1）測量電阻時，右邊為小阻值，左邊為大阻值。開始測量前，指針在左側(cè)，若接入電阻后指針偏角過小，說明示數(shù)太大，倍率太小，應該換大倍率；若偏角過大，說明示數(shù)太小，倍率太大，應該換小倍率。（2）歐姆表測量電阻時，電源在歐姆表內(nèi)部，電流方向為紅進黑出，紅表筆接電源負極，為低電勢，黑表筆接電源正極，為高電勢。 ②電流電壓的測量：A，機械調(diào)零，通過機械調(diào)整旋鈕把指針調(diào)整到左側(cè)零刻度線處B，測電流則通過紅黑表筆把萬用表串聯(lián)入電路，測電壓則通過紅黑表筆把萬用表并聯(lián)如電路，電流方向遵循紅進黑出，此時紅表筆為高電勢，黑表筆為低電勢。C，根據(jù)估測的電壓和電流選擇合適的量程。D，讀數(shù)時，刻度盤共計50格，可以用量程除以50計算每格的具體數(shù)值，根據(jù)指針指示的刻度乘以每格的數(shù)值即為最終讀數(shù)。 考點五、練習使用多用電表 ①傳感器是把一些非電學量轉(zhuǎn)化為電壓或電流等電學量，從而放大后輸入控制系統(tǒng)。 ②常見傳感器有熱敏電阻，隨溫度升高而減??；光敏電阻，隨光強度增強而減小。 【例題演練】 1．某同學對電阻絲的電阻與哪些因素有關進行了實驗探究，現(xiàn)有如下器材： 電源E（電動勢為4V，內(nèi)阻約為1Ω）；電流表A1（量程5mA，內(nèi)阻約為10Ω）； 電流表A2（量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）；電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為l kΩ）； 電壓表V2（量程l5V，內(nèi)阻約為3kΩ）；滑動變阻器R1（阻值0～2Ω）； 滑動變阻器R2（阻值0～20Ω）； 開關及導線若干。 他對電阻絲做了有關測量，數(shù)據(jù)如下表所示： 編號 金屬絲直徑D/mm 金屬絲直徑的二次方D/mm2 金屬絲長度L/cm 電阻R/Ω 1 0.280 0.0784 100.00 16.30 2 0.280 0.0784 50.00 8.16 3 0.560 0.3136 100.00 4.07 ①他在某次測量中，用螺旋測微器測金屬絲直徑，示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為 mm。 ②圖乙是他測量編號為2的電阻絲電阻的備選原理圖，則該同學應選擇電路　 （選填“A”或“B”）進行測量．電流表應選 ，電壓表應選　 ，滑動變阻器應選 　。 ③請你認真分析表中數(shù)據(jù)，寫出電阻R與L、D間的關系式R= （比例系數(shù)用k表示），并求出比例系數(shù)k= Ω?m（結果保留兩位有效數(shù)字）。 【答案】①0.512 ②A，，， ③ ， 2．某興趣小組要精確測定額定電壓為3V的節(jié)能燈正常工作時的電阻。已知該燈正常工作時電阻約500Ω。實驗室提供的器材有： A．電流表A（量程：0～3mA，內(nèi)阻RA=15 Ω） B．定值電阻R1=1985Ω C．滑動變阻器R（0～10Ω） D．電壓表V（量程：0～12V，內(nèi)阻RV=1kΩ） E．蓄電池E（電動勢為12V，內(nèi)阻r很?。? F．電鍵S一只 G．導線若干 （1）要精確測定節(jié)能燈正常工作時的電阻應采用下面電路圖中的 。 （2）選擇正確電路進行實驗，若電壓表的示數(shù)用U表示，電流表的示數(shù)用I表示，寫出測量節(jié)能燈電阻的表達式Rx = （用題目中給出的相應字母表示）。當電流表中的電流強度I＝ mA時，記下電壓表的讀數(shù)U并代入表達式，其計算結果即為節(jié)能燈正常工作時的電阻。 【答案】（1）C；（2）， 3．甲同學設計了如圖甲所示的電路來測量電源電動勢E及電阻R1和R2阻值． 實驗器材有：待測電源E（不計內(nèi)阻），待測電阻R1，待測電阻R2，電壓表V（量程為1.5V，內(nèi)阻很大），電阻箱R（0－99.99Ω），單刀單擲開關S1，單刀雙擲開關S2，導線若干。 （1）先測電阻R1的阻值．請將甲同學的操作補充完整： A．閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R0和對應的電壓表示數(shù)Ul． B．保持電阻箱示數(shù)不變， ，讀出電壓表的示數(shù)U2． C．則電阻R1的表達式為R1＝ ． （2）甲同學已經(jīng)測得電阻Rl＝4.80 Ω，繼續(xù)測電源電動勢E和電阻R2的阻值．該同學的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的圖線，則電源電動勢E＝ V，電阻R2＝ Ω（保留三位有效數(shù)字）。 【答案】（1）將切換到； （2）1.43； 1.20 4．【2017天津卷】某探究性學習小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0 kΩ，電阻R1=9.0 kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個R0=3.0 Ω的電阻。 ①按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)、和三條導線中，混進了一條內(nèi)部斷開的導線。為了確定哪一條導線內(nèi)部是斷開的，將電建S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、間電壓，讀數(shù)不為零，再測量、間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是________導線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是___________導線斷開。 ②排除故障后，該小組順利完成實驗。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如右圖。由I1–I2圖象得到電池的電動勢E=_________V，內(nèi)阻r=__________Ω。 【答案】① ②1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可） 5．【2017新課標Ⅰ卷】（10分）某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A）；電壓表V（量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ）；電流表（量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω）；固定電阻R0（阻值1 000 Ω）；滑動變阻器R（阻值0~9.0 Ω）；電源E（電動勢5 V，內(nèi)阻不計）；開關S；導線若干。 （1）實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖。 （2）實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖（a）所示。 由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_________（填“增大”“不變”或“減小”），燈絲的電阻率__________（填“增大”“不變”或“減小”）。 （3）用另一電源E0（電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω）和題給器材連接成圖（b）所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為____________W，最大功率為___________W。（結果均保留2位小數(shù)） 【答案】（1）如圖所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17 6．【2017新課標Ⅱ卷】（9分）某同學利用如圖（a）所示的電路測量一微安表（量程為100 μA，內(nèi)阻大約為2 500 Ω）的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠校簝蓚€滑動變阻器R1、R2（其中一個阻值為20 Ω，另一個阻值為2 000 Ω）；電阻箱Rz（最大阻值為99 999.9 Ω）；電源E（電動勢約為1.5 V）；單刀開關S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。 （1）按原理圖（a）將圖（b）中的實物連線。 （2）完成下列填空： ①R1的阻值為 Ω（填“20”或“2 000”）。 ②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖（a）中的滑動變阻器的 端（填“左”或“右”）對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。 ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。將R1的滑片置于適當位置，再反復調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢 （填“相等”或“不相等”）。 ④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為 Ω（結果保留到個位）。 （3）寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議： 。 【答案】（1）連線如下圖 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程 7．【2017新課標Ⅲ卷】（9分）圖（a）為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆100 Ω擋。 （1）圖（a）中的A端與______（填“紅”或“黑”）色表筆相連接。 （2）關于R6的使用，下列說法正確的是_______（填正確答案標號）。 A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C．使用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置 （3）根據(jù)題給條件可得R1+R2=______Ω，R4=_______Ω。 （4）某次測量時該多用電表指針位置如圖（b）所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為________。（結果均保留3位有效數(shù)字） 【答案】（1）黑 （2）B （3）160 880 （4）1.47 mA（或1.48 mA） 1 100 Ω 2.95V 8．【2017江蘇卷】（10分）某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖11–1圖所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15 mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實現(xiàn)溫控．繼電器的電阻約為20 Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關系如下表所示 （1）提供的實驗器材有：電源E1（3 V，內(nèi)阻不計）、電源E2（6 V，內(nèi)阻不計）、滑動變阻器R1（0~200 Ω）、滑動變阻器R2（0~500 Ω）、熱敏電阻Rt，繼電器、電阻箱（0~999.9 Ω）、開關S、導線若干． 為使該裝置實現(xiàn)對30~80 ℃之間任一溫度的控制，電源E應選用 （選填“E1”或“E2”），滑動變阻器R應選用 （選填“R1”或“R2”）． （2）實驗發(fā)現(xiàn)電路不工作．某同學為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應將如圖11–2圖所示的選擇開關旋至 （選填“A”、“B”、“C”或“D”）． （3）合上開關S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進行排查，在題11–1圖中，若只有b、c間斷路，則應發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針 （選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”），接入a、c時指針 （選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）． （4）排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50 ℃時被吸合，下列操作步驟正確順序是 ．（填寫各步驟前的序號） ①將熱敏電阻接入電路 ②觀察到繼電器的銜鐵被吸合 ③斷開開關，將電阻箱從電路中移除 ④合上開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值 ⑤斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1 Ω 【答案】（1）E2 R2 （2）C （3）不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) （4）⑤④②③①