高考物理大二輪總復(fù)習(xí) 增分策略 專題七 第2講 電學(xué)實驗與創(chuàng)新課件.ppt

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專題七實驗技能與創(chuàng)新,高考題型1電表改裝與讀數(shù)、多用電表原理與使用,高考題型2電阻的測量,高考題型3描繪小電珠(或者其他元件)的伏安特性曲線,高考題型4測定金屬(液體)的電阻率,欄目索引,第2講電學(xué)實驗與創(chuàng)新,高考題型5測定電源的電動勢和內(nèi)阻,高考題型6電學(xué)創(chuàng)新實驗,高考題型1電表改裝與讀數(shù)、多用電表原理與使用,解題方略,1電流表、電壓表、歐姆表的對比,2.歐姆表的原理(1)歐姆表內(nèi)有電源，紅表筆與內(nèi)部電源負極相連，黑表筆與內(nèi)部電源的正極相連，故其電流方向為“紅表筆流進，黑表筆出”,3歐姆表使用六注意(1)選擋接著調(diào)零；(2)換擋重新調(diào)零；(3)待測電阻與電路、電源要斷開；(4)盡量使指針指在表盤中間位置附近；(5)讀數(shù)之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，選擇開關(guān)要置于“OFF”擋或交流電壓的最高擋,例1(2015新課標全國23)圖1(a)為某同學(xué)改裝和校準毫安表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路,圖1,(1)已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100，滿偏電流為1mA；R1和R2為阻值固定的電阻若使用a和b兩個接線柱，電表量程為3mA；若使用a和c兩個接線柱，電表量程為10mA.由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出R1_，R2_.,答案1535,(2)現(xiàn)用一量程為3mA、內(nèi)阻為150的標準電流表對改裝電表的3mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA.電池的電動勢為1.5V，內(nèi)阻忽略不計；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300和1000；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750和3000.則R0應(yīng)選用阻值為_的電阻，R應(yīng)選用最大阻值為_的滑動變阻器,答案3003000,(3)若電阻R1和R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖(b)的電路可以判斷出損壞的電阻圖(b)中的R為保護電阻，虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖(a)虛線框內(nèi)的電路則圖中的d點應(yīng)和接線柱_(選填“b”或“c”)相連判斷依據(jù)是：_.,解析為準確地判斷出哪個電阻損壞，d點應(yīng)和接線柱“c”相連；若電流表無示數(shù)，則說明R2損壞，若電流表有示數(shù)，則說明R1損壞,c,見解析,預(yù)測1指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器請完成下列問題：(1)用多用電表測電流時，指針如圖2甲所示，接著的操作是_將選擇開關(guān)撥至“50mA”擋，將多用電表串聯(lián)入待測電路中，指針如圖乙所示，電路中電流為_mA.,圖2,解析用多用電表測電流時，指針如圖甲所示，接著的操作是機械調(diào)零將選擇開關(guān)撥至“50mA”擋，將多用電表串聯(lián)入待測電路中，指針如圖乙所示，電路中電流為22.0mA.答案機械調(diào)零22.0,(2)用多用電表測電阻時，將選擇開關(guān)撥至“1”擋，進行歐姆調(diào)零將兩表筆接待測電阻兩端，指針如圖甲所示，接著的操作是_歐姆調(diào)零后將兩表筆接待測電阻兩端，指針如圖乙所示，待測電阻為_.,解析選擇開關(guān)撥至“1”擋時，指針偏轉(zhuǎn)較大，所以接著的操作是將選擇開關(guān)撥至“10”擋，將兩表筆接待測電阻兩端，指針如圖乙所示，待測電阻為32.010320.,將選擇開關(guān)撥至“10”擋,320,(3)多用電表測電阻Rx的電路如圖3甲所示，電源電動勢為E1.5V，多用電表的內(nèi)阻為R內(nèi)某電阻擋的電流I與待測電阻Rx的關(guān)系如圖乙所示，圖中Ig為滿偏電流使用該電阻擋時，多用電表的內(nèi)阻R內(nèi)_，該圖象的函數(shù)關(guān)系式為I_A.,圖3,高考題型2電阻的測量,解題方略,這類實驗要從以下兩個方面攻克：1電路結(jié)構(gòu)：實驗電路至少包括三個部分：(1)測量電路；(2)控制電路(滑動變阻器、開關(guān))；(3)電源,(3)控制電路：以小控大用分壓，相差無幾用限流，即當(dāng)滑動變阻器的阻值較小時，常采用分壓式接法；當(dāng)滑動變阻器的阻值與負載相差不大時，常采用限流式接法另外，滑動變阻器必須接為分壓式的情況有三種：電壓要求從零開始變化；滑動變阻器最大阻值太小，不能起到限流的作用；限流式不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)若兩種接法均可，則采用限流式，因為限流式損耗功率小,例2(2015新課標全國23)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍某同學(xué)利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：待測電壓表(量程3V，內(nèi)阻約為3000)，電阻箱R0(最大阻值為99999.9)，滑動變阻器R1(最大阻值100，額定電流2A)，電源E(電動勢6V，內(nèi)阻不計)，開關(guān)2個，導(dǎo)線若干,(1)圖4虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整,圖4,解析實驗電路圖如圖所示,答案見解析圖,(2)根據(jù)設(shè)計的電路，寫出實驗步驟：_.,解析移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻,見解析,(3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV_RV(填“”、“”或“”)，主要理由是_,解析斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RVRV.,理由見解析,預(yù)測2在測量電阻的實驗中，電流表和電壓表必須匹配，如果不匹配可以進行一些改裝或轉(zhuǎn)換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為500.實驗室提供的器材有：A電流表A(量程：03mA，內(nèi)阻RA15)B定值電阻R11985C滑動變阻器R(010),D電壓表V(量程：012V，內(nèi)阻RV1k)E蓄電池E(電動勢為12V，內(nèi)阻r很小)F開關(guān)S一只G導(dǎo)線若干,(1)要精確測定節(jié)能燈正常工作時的電阻應(yīng)采用下面電路圖中的_,解析要精確測定額定電壓為3V的節(jié)能燈正常工作時的電阻，需測量節(jié)能燈兩端的電壓和通過節(jié)能燈的電流，由于電壓表的量程較大，測量誤差較大，不能用已知的電壓表測量節(jié)能燈兩端的電壓，可以將電流表A與定值電阻串聯(lián)改裝為電壓表測量電壓；節(jié)能燈正常工作時的電流約為IA6mA，電流表的量程較小，電流表不能精確測量電流，可以用電壓表測量電流；因為滑動變阻器阻值遠小于節(jié)能燈的電阻，所以滑動變阻器采用分壓式接法所以電路圖選C.,答案C,(2)若電壓表V的示數(shù)用U表示，電流表A的示數(shù)用I表示，寫出測量節(jié)能燈正常工作時的電阻表達式Rx_(用U、I、R1、RA、RV表示)當(dāng)表達式中的電流I_mA時，記下電壓表的讀數(shù)U并代入表達式，其結(jié)果即為節(jié)能燈正常工作時的電阻,1在描繪小電珠的伏安特性曲線時，要注意一定要用平滑的曲線，當(dāng)某個(或某些)測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯錯誤時，要舍掉坐標軸選取的標度要合適，使所作圖線占滿坐標紙,高考題型3描繪小電珠(或者其他元件)的伏安特性曲線,解題方略,2小電珠的伏安特性曲線(以IU關(guān)系圖線為例)上各點切線斜率的倒數(shù)不表示小電珠在該電壓下的電阻，此時計算小電珠的電阻一定要使用電阻的定義式R，而不能使用表達式R(只有當(dāng)I和U為線性關(guān)系時二者才相等),例3某同學(xué)從家里的廢舊收音機上拆下一電學(xué)元件，其上標注“2.5V,1.5W”的字樣，為描繪出該元件的伏安特性曲線，該同學(xué)在實驗室找到了下列實驗器材：A電流表(量程是3A，內(nèi)阻是0.1)B電流表(量程是0.6A，內(nèi)阻是0.5)C電壓表(量程是15V，內(nèi)阻是25k)D電壓表(量程是3V，內(nèi)阻是5k),E滑動變阻器(阻值范圍05，額定電流為0.6A)F滑動變阻器(阻值范圍0100，額定電流為0.6A)G直流電源(電動勢E3V，內(nèi)阻不計)H開關(guān)、導(dǎo)線若干,(1)為了提高實驗結(jié)果的準確程度，電流表應(yīng)選_；電壓表應(yīng)選_；滑動變阻器應(yīng)選_(以上均填寫器材代號),B,D,E,(2)請將圖5甲所示實驗電路圖補充完整,圖5,(3)該同學(xué)根據(jù)設(shè)計的實驗電路進行實驗，通過實驗得到的數(shù)據(jù)如下表(I和U分別表示待測元件的電流和電壓)，請在圖乙中描繪出該元件的伏安特性曲線.,預(yù)測3在用伏安法測量某導(dǎo)體的伏安特性曲線實驗中，描繪的伏安特性曲線如圖6所示，圖中虛線是曲線上過坐標點(3.6V,0.3A)的切線回答下列問題：,圖6,(1)在導(dǎo)體接入電路前，利用多用電表電阻“1”擋直接測量導(dǎo)體的電阻，多用電表的指針偏轉(zhuǎn)如圖7所示，測得此時導(dǎo)體的電阻為_.,圖7,解析歐姆表的讀數(shù)為R13030.,30,(2)當(dāng)通過該導(dǎo)體的電流為0.3A時，導(dǎo)體電阻為_.,12,(3)若用電動勢為4.0V、內(nèi)阻為8的電源直接給該小燈泡供電，則該小燈泡的實際功率是_W.,解析在IU圖象中同時作出表示電源的IU圖象，讀出兩圖線的交點坐標為U2.8V，I0.15A，所以小燈泡的實際功率為PUI0.42W.,0.42,高考題型4測定金屬(液體)的電阻率,1實驗儀器選擇的原則：電壓表和電流表一般要根據(jù)實驗電路中電源的電壓和流過金屬絲的電流進行選擇，在該實驗中，電壓表一般選擇3V的量程，電流表一般選擇0.6A的量程；如果采用限流式電路，選用的滑動變阻器最大阻值一般要比待測金屬絲的阻值大一些，如果采用分壓式電路，一般應(yīng)選用最大阻值較小，而額定電流較大的滑動變阻器,解題方略,2實物圖連線的基本原則：對限流式電路，一般是從電源的正極開始，把電源、開關(guān)、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可對分壓式電路，應(yīng)先將電源、開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻用導(dǎo)線連接起來，然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個，依據(jù)電路中電流的流向?qū)y量電路部分連接起來即可,例4在“測定金屬的電阻率”實驗中(1)為了測量金屬絲的電阻Rx的阻值，實驗室提供如下實驗器材：A待測金屬絲電阻Rx(約100)B電動勢E6V，內(nèi)阻很小的直流電源C量程50mA，內(nèi)阻約為50的電流表D量程0.6A，內(nèi)阻約為0.2的電流表E量程6V，內(nèi)阻約為15k的電壓表F最大阻值15，最大允許電流1A的滑動變阻器,G最大阻值15k，最大允許電流0.5A的滑動變阻器H開關(guān)一個，導(dǎo)線若干為了操作方便，且能比較精確的測量金屬絲的電阻值，電流表選用_，滑動變阻器選用_(填寫選用器材前的序號),根據(jù)所選用的實驗器材，設(shè)計出測量電阻的下列甲、乙兩種電路，為盡可能減少實驗誤差，應(yīng)采用_圖(選填“甲”或“乙”),甲,實驗中測得該金屬絲直徑為d，長度為L，接入電路后，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該金屬絲的電阻率的表達式為_.,(2)若另有一只待測電阻，無論用電流表內(nèi)接還是外接，測量誤差較為接近，有一位同學(xué)為了消除因電表內(nèi)阻所帶來的系統(tǒng)誤差，他用兩只相同的電壓表，設(shè)計了如圖8所示的測量電路實驗操作步驟如下：,圖8,按電路圖連接好實驗器材閉合S1，斷開S2，讀出此時電壓表V1的示數(shù)U，電流表示數(shù)I.再閉合S2，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表的電流仍為步驟2的電流I，此時讀出電壓表V1的示數(shù)U1，電壓表V2的示數(shù)U2.用上述測得的物理量表示待測電阻的阻值Rx_.,預(yù)測4某組同學(xué)借用“測定金屬的電阻率”實驗的思想、原理及操作，測量某一電阻，所用器材如下：,甲乙,圖9,待測電阻Rx(約300)電流表A(量程010mA，內(nèi)阻約50)；電壓表V(量程03V，內(nèi)阻約5k)；電池組E(電動勢3V，內(nèi)阻不計)；滑動變阻器R(阻值015，最大允許電流1A)；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干,根據(jù)上述器材的規(guī)格，為使實驗盡量精確：,(1)電流表A應(yīng)采用_接(選填“內(nèi)”或“外”)；請你用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖9甲中補畫出實驗電路中還需要連接的導(dǎo)線,外,(2)為進一步測量電流表A的電阻rA，他們將Rx換為標準定值電阻R0(100)，將電壓表V換為電流表A1(量程020mA，內(nèi)阻約25)，增加保護電阻Rb(150)，其余器材不變請你在圖乙的虛線框內(nèi)補畫完電路原理圖,解析將量程03V，內(nèi)阻約5k的電壓表V換為電流表A1(量程020mA，內(nèi)阻約25)，即可根據(jù)兩個電流表值之差及定值電阻求得電流表A兩端的電壓，再依據(jù)歐姆定律，結(jié)合電流表A的讀數(shù)，即可求得電流表A的內(nèi)阻rA，由于電流表A的內(nèi)阻rA大于滑動變阻器的電阻，因此滑動變阻器采用分壓式接法，如圖乙所示,答案見解析圖乙,高考題型5測定電源的電動勢和內(nèi)阻,測量電源的電動勢和內(nèi)阻的基本原理是閉合電路歐姆定律，數(shù)據(jù)處理的主要思想方法是“化曲為直”，常用的方法有三種：1伏安法利用電壓表和電流表閉合電路方程為EUIr，利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；也可作出UI圖象，圖線的縱截距表示電源的電動勢，斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,解題方略,例5(2015四川理綜8)用實驗測一電池的內(nèi)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(nèi)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030mA)；電流表A2(量程0100mA)；電壓表V(量程06V)；滑動變阻器R1(阻值05)；滑動變阻器R2(阻值0300)；開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干條,某同學(xué)的實驗過程如下：.設(shè)計如圖10所示的電路圖，正確連接電路,圖10,.將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)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11所示的圖線,圖11,.斷開開關(guān)，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(fù)的步驟，得到另一條UI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：(1)電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_；,解析因為電源電動勢約為6V，待測電阻以及電源的內(nèi)阻都為數(shù)十歐，估算出電流為幾十至幾百毫安，因此電流表選擇A2；由于滑動變阻器為限流式接法，因此應(yīng)選擇阻值較大的滑動變阻器，或者根據(jù)題圖中(20mA,5.5V)來判斷此時內(nèi)阻分壓約為0.5V，那么根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)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；,A2,R2,(2)由UI圖線，得電源內(nèi)阻r_；,解析電源內(nèi)阻rk25；,(3)用I0、U0和r表示待測電阻的關(guān)系式Rx_，代入數(shù)值可得Rx；,25,(4)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(diào)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”),解析由于電表為理想電表，因此待測電阻無論放在B、C間還是A、B間，對總電阻沒有影響，因此在滑動變阻器變化范圍相同的情況下，電流表示數(shù)變化范圍相同由于與電壓表并聯(lián)部分的電阻阻值變化，因此電壓表示數(shù)變化范圍會不同,相同,不同,預(yù)測5一課外小組同學(xué)想要測量一個電源的電動勢及內(nèi)阻準備的器材有：電流表A(0200mA，內(nèi)阻是12)，電阻箱R(最大阻值9.9)，一個開關(guān)和若干導(dǎo)線(1)由于電流表A的量程較小，考慮到安全因素，同學(xué)們將一個定值電阻和電流表并聯(lián)，若要使并聯(lián)后流過定值電阻的電流是流過電流表的電流的2倍，則定值電阻的阻值R0_.,答案6,圖12,答案6.02.0,高考題型6電學(xué)創(chuàng)新實驗,例6某品牌電飯鍋采用純電阻電熱絲加熱，有“煮飯”和“保溫”兩種工作模式，在220V電壓下額定功率分別為600W和80W物理興趣小組的同學(xué)們想通過實驗測定該電飯鍋電熱絲的電阻現(xiàn)有實驗器材：干電池兩節(jié)，滑動變阻器R1(最大阻值20)，電阻箱R(精度0.1)，電壓表V(量程3V，內(nèi)阻很大)，電流表A(量程6mA，內(nèi)阻r35.0)，開關(guān)及導(dǎo)線若干,(1)同學(xué)們利用多用電表進行初步測量和估算發(fā)現(xiàn)，電飯鍋處于不同工作模式時，實驗電流差異較大為了能順利完成實驗，他們打算將電流表的測量范圍擴大到48mA，則應(yīng)該將電阻箱調(diào)節(jié)至R_并與電流表并聯(lián),5,(2)同學(xué)們設(shè)計并連接了如圖13所示的電路圖，接通電源前應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于_(選填“a”或“b”)端,圖13,解析因滑動變阻器以分壓式接入電路，因此接通電源前應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于a端，即電飯鍋兩端電壓為零,a,(3)將電飯鍋調(diào)至“煮飯”模式，_(選填“閉合”或“斷開”)開關(guān)K2，再閉合開關(guān)K1，調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，發(fā)現(xiàn)兩表均有示數(shù)，但都不能調(diào)到零如果該故障是由圖中標號從“1”到“6”中的某一根導(dǎo)線斷路引起，則斷路的導(dǎo)線是_排除故障后，調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，記下各電表六組讀數(shù)后斷開開關(guān)K1.然后將電飯鍋調(diào)至“保溫”模式，改變K2狀態(tài)，再閉合開關(guān)K1，調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，記下各電表六組讀數(shù)后斷開開關(guān)K1.,解析將電飯鍋調(diào)至“煮飯”模式，閉合開關(guān)K2，即擴大電流表的量程，從而起到保護電流表的作用，再閉合開關(guān)K1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)兩表均有示數(shù)，但都不能調(diào)到零，說明滑動變阻器處于限流式，而題目中電路中滑動變阻器是以分壓式接入電路，因此導(dǎo)線3處于斷路狀態(tài)答案閉合3,(4)直接將兩組實驗讀到的數(shù)據(jù)繪制成如圖14所示的圖象由圖可知，該實驗中電飯鍋處于“煮飯”模式時測得的阻值為_.(保留2位有效數(shù)字),圖14,答案50,(5)同學(xué)們計算發(fā)現(xiàn)，實驗操作、數(shù)據(jù)記錄與處理均正確無誤，但實驗得到的結(jié)果比電飯鍋正常工作時的阻值小很多，請指出造成該差異的主要原因：_.,解析實驗得到的結(jié)果比電飯鍋正常工作時的阻值小很多，原因是：正常工作比實驗時溫度高，金屬電阻阻值隨溫度升高而增大,正常工作比實驗時溫度高，金屬電阻阻值隨溫度升高而增大,預(yù)測6實驗室購買了一捆標稱長度為100m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過實驗測定其實際長度該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2，查得銅的電阻率為1.7108m，再利用圖15所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實際長度,圖15,可供使用的器材有：電流表：量程0.6A，內(nèi)阻約0.2；電壓表：量程3V，內(nèi)阻約9k；滑動變阻器R1：最大阻值5；滑動變阻器R2：最大阻值20；定值電阻：R03；電源：電動勢6V，內(nèi)阻可不計；開關(guān)、導(dǎo)線若干,回答下列問題：(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選_(選填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至_端(選填“a”或“b”),解析本實驗采用限流法測電阻，R03，Rx估算為1.7，所以滑動變阻器選R2，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至阻值最大處，即a端,R2,a,(2)在實物圖16中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請根據(jù)圖15電路圖完成剩余部分的連接,圖16,解析根據(jù)實驗電路圖，連接實物圖,答案如圖所示,(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時，電壓表示數(shù)如圖17所示，讀數(shù)為_V.,圖17,解析電壓表量程為3V，由圖可知，其分度值為0.1V，所以讀數(shù)為2.30V.,2.30,(4)導(dǎo)線實際長度約為_m(保留兩位有效數(shù)字),94(93、95均可),