高考物理二轮复习 第6板块 电学实验题教学案
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2010高考物理二轮专题复习精讲精练――电学实验一、常见电路1.测电阻电路(或描绘伏安特性曲线电路,或测量功率电路,或测量电阻率电路)(1)图1为分压式,外接法(2)图2为限流式,外接法(3)将图1改为分压式,内接法(4)将图2改为限流式,内接法测电阻电路,共有四种电路2.测电动势和内阻电路(1)测量电路如图(2)测量方法第一、计算方法测两组端电压U和电流I值,然后通过以下式子求解。
E=U1+I1rE=U2+I2r第二、作U——I图象方法通过调节滑动变阻器,取得多组(U,I)值,然后在坐标中描点,连成直线用图象处理问题,须注意以下几点:①连直线的方法:让尽可能多的点在直线上,直线两则分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。
②纵轴截距的含义:电动势E③横轴截距的含义:短路电流I0④斜率的含义:电阻。
求解方法:r=IE或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。
注意:在利用图象法进行数据处理的过程中,如两个物理量不成线性关系,必须化解成线性关系后再作图。
3.电流表、电压表改装电路(1)把电流表改装电压表电路①用半偏法测电流表的内阻r g。
先将R调到最左端,闭合S1,断开S2,调节R使电流表满偏,然后使R不变,闭合S2调节R’使电流表指到满刻度的一半,此时电阻箱R’的读数即为电流表的内阻r g。
注:此处R’只能用电阻箱,而不能用滑动变阻器,其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了,R一般使用滑动变阻器,其阻值要求较大,以减小因闭合S2而引起总电流的变化,从而减小误差。
②改装电路R x=U/I g-r g其中U为改装后的满偏电压③核对电路调节R,改变电压,比较改装表和标准表V的读数,并计算百分误差UUU-×100% 其中U是改装表的读数,U0是标准表的读数注:改装电压表和标准电压表并联进行核对④表流表内阻误差分析在半偏法测内阻电路中,当闭合S2时,引起总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所以流经R’的电流比电流表电流多,R’的电阻比电流表的电阻小,但我们就把R’的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。
电学实验专题复习教案设计一、教学目标1. 回顾和巩固电学实验的基本原理和实验方法。
2. 提高学生对电学实验数据的分析和处理能力。
3. 培养学生的实验操作技能和科学思维。
二、教学内容1. 电学实验的基本原理和实验方法。
2. 电学实验数据的采集、分析和处理。
3. 常见电学仪器的使用和维护。
三、教学重点与难点1. 电学实验的基本原理和实验方法。
2. 电学实验数据的采集、分析和处理。
3. 常见电学仪器的使用和维护。
四、教学方法与手段1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生主动思考和探究。
2. 使用多媒体教学手段,展示实验操作过程和实验数据。
3. 组织学生进行实验操作和小组讨论,提高学生的实践能力。
五、教学过程1. 引入电学实验的主题,回顾电学实验的基本原理和实验方法。
2. 讲解电学实验数据的采集、分析和处理方法,引导学生掌握实验数据的处理技巧。
3. 演示常见电学仪器的使用和维护方法,让学生了解实验仪器的操作和保养。
4. 组织学生进行实验操作和小组讨论,让学生亲身体验电学实验的过程和数据分析的方法。
5. 进行课堂小结,巩固学生对电学实验的理解和掌握。
教学反思:在教学过程中,要注意关注学生的学习情况,及时进行反馈和指导。
要注重培养学生的实验操作技能和科学思维,提高学生的实践能力。
六、教学评估1. 课堂提问:通过提问了解学生对电学实验原理的理解程度。
2. 实验操作:观察学生在实验中的操作是否规范,数据处理是否准确。
3. 小组讨论:评估学生在小组讨论中的参与程度及提出的观点。
七、教学策略1. 针对学生的薄弱环节进行有针对性的讲解和辅导。
2. 鼓励学生提问,充分解答学生的疑问。
3. 提供丰富的实验资源,让学生有更多的机会进行实验操作。
八、教学拓展1. 介绍电学实验在实际应用中的例子,激发学生的学习兴趣。
2. 引导学生关注电学领域的最新研究成果,拓宽视野。
3. 组织学生参加电学实验竞赛,提高学生的实验技能。
九、教学计划1. 节课:回顾电学实验基本原理和方法,讲解实验数据处理。
新高考物理二轮复习板块一专题突破复习专题六物理实验第二讲电学实验学案[答案] (1)以下三种情况必须采用分压接法:①要使待测元件的电压(或电流)从零(或很小值)开始连续调节,必须采用分压接法;②如果实验所提供的电压表、电流表或电阻元件允许的最大电流(或电压)较小,采用限流接法时,实际电流(或电压)都会超过允许的最大电流(或电压),为了保护电表或电阻元件免受损坏,必须采用分压接法;③若所用的滑动变阻器阻值远小于待测电阻阻值,采用限流式接法时电流变化不大,必须采用分压接法.(2)伏安法、安安法、伏伏法、半偏法、等效替代法.(3)测电源电动势和内阻方法拓展(4)多用电表欧姆挡使用步骤及方法[归纳提炼]1.电流表、电压表、欧姆表的对比2.多用电表的使用方法(1)选倍率,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率,如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率.(2)进行欧姆调零.(3)将红黑表笔接被测电阻两端进行测量.(4)将指针示数乘以倍率,得测量值.(5)测量结束后,将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡.[熟练强化]角度一电流表及电压表的读数1.(1)电流表量程一般有两种:0~0.6 A,0~3 A;电压表量程一般有两种:0~3 V,0~15 V,如图甲所示.①接0~3 V量程时读数为________V.②接0~15 V量程时读数为________V.③接0~3 A量程时读数为________A.④接0~0.6 A量程时读数为________A.(2)完成下列读数(如图乙所示).a.________mm b.________mm c.________mmd.________mm e.________mm.[答案] (1)①1.90 ②9.5 ③0.80 ④0.16(2)a.0.482(0.481~0.483) b.0.532(0.531~0.533) c.4.076(4.075~4.077) d.5.663(5.661~5.665) e.11.14角度二多用电表的读数问题2.如下图所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时,表针如下图所示,则:(1)所测电阻的阻值为________Ω;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡是________(选填“×10”、“×100”或“×1 k”).(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA;当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA.(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为________V.[解析] (1)欧姆表读数:对应最上一行刻度值为15,倍率为“×100”,读数为1.5×103Ω;测2.0×104Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡.(2)选50 mA直流电流挡,则每一大格表示10 mA,每一小格表示1 mA,测量的精确度为1 mA,应估读到0.1 mA(此时为1/10估读),指针对应的读数为30.7 mA;选择量程为250 mA的电流挡,则每一大格表示50 mA,每一小格表示5 mA,测量的精确度为5 mA,应估读到1 mA(此时为1/5估读),指针对应的读数为153 mA.(3)选择10 V电压挡,则每一大格表示2 V,每一小格表示0.2 V,测量的精确度为0.2 V,应估读到0.1 V(此时应为1/2估读),指针对应的读数为6.1 V.[答案] (1)1.5×103×1 k(2)30.7(30.5~30.9都正确) 153(152~154都正确) (3)6.1角度三多用电表的原理与构造3.(2017·全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头Ⓖ的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连.该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω挡.(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接.(2)关于R6的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号).A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=________Ω,R4=________Ω.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时B 端是与“1”相连的,则多用电表读数为________;若此时B 端是与“3”相连的,则读数为________;若此时B 端是与“5”相连的,则读数为________.(结果均保留3位有效数字)[解析] (1)A 端接内置电源正极,故为黑表笔.(2)R 6为欧姆表组成部分,只能在使用欧姆表时进行欧姆调零操作,在其他挡时不起作用,B 正确.(3)当B 接2时,为小量程电流表,I 2=1 mA ,R 1+R 2=I g ·R g I 2-I g=160 Ω; 当B 接4时为小量程电压表,U 4=1 V ,Ⓖ与R 1、R 2并联后为等效表头,R 4=U 4-I g R g I 2=880 Ω.(4)当B 接1时,为电流表大量程,I m =2.5 mA ,最小刻度为0.05 mA ,需估读到最小刻度同位,读数为1.47 mA(1.47 mA 、1.48 mA 都对);当B 接3时,为欧姆“×100”挡,读数为1100 Ω,保留3位有效数字为1.10×103 Ω; 当B 接5时,为电压表大量程,U m =5 V ,最小刻度为0.1 V ,需估读到最小刻度下一位,读数为2.95 V(2.93~2.97 V 都对).[答案] (1)黑 (2)B (3)160 880(4)1.47 mA(1.47 mA 、1.48 mA 都对) 1.10×103 Ω 2.95 V(±0.02 V)欧姆表使用禁忌(1)忌不调零就使用多用电表.(2)忌搞错连接方式.测电压须并联,测电流须串联.(3)忌搞反直流电流方向.直流电要从正极测试笔插孔流入,从负极测试笔插孔流出.(4)忌用手接触测试笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触测试笔的金属杆.(5)忌用直流电挡位测交流电.(6)忌用多用电表测不是50 Hz 的交流电;普通多用电表的交流电挡位是按照50 Hz 设计的,不能准确测量其他频率的交流电.(7)忌不进行欧姆调零就用多用电表测电阻值.(8)忌改换欧姆挡量程后,不重新调零.(9)忌把电池装反.(10)忌把电阻同其他电路连在一起进行测量.(11)忌只看读数不乘倍率.(12)忌把电池装在多用电表内长期不用.(13)多用电表不用时,忌把选择开关置于欧姆挡.考向二 电阻、电阻率的测量[归纳提炼]测电阻的几种常用方法1.伏安法测电阻用电压表和电流表测出待测电阻R x 的电压U 和电流I .(1)多测几组U 、I 值,利用R x =U I求出R x 的平均值.(2)描绘出U -I 图象,利用图线的斜率求出R x .2.等效替代法测电阻实验电路如图所示.电阻R 2保持不变,把待测电阻R 和电阻箱R 1分别接入电路,如果两次电路中的电流相同,则可以认为待测电阻的阻值R 等于此时电阻箱的电阻R 1,即R =R 1.3.用多用电表测电阻(2016·全国卷Ⅱ)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R (最大阻值99999.9 Ω),滑动变阻器R 1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R 2(最大阻值5 k Ω),直流电源E (电动势3 V),开关1个,导线若干.实验步骤如下:①按电路原理图(a)连接线路;②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S ;③调节滑动变阻器,使电压表满偏;④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为 2.00 V,记下电阻箱的阻值.回答下列问题:(1)实验中选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线.(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变.计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位).(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号).A.100 μA B.250 μAC.500 μA D.1 mA[思路路线][解析] (1)为了使电阻箱调节时,滑动变阻器分得的电压变化很小,分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好,因此应选用R 1.(3)如果认为滑动变阻器分得的电压不变,则调节电阻箱后,电压表两端的电压为2.00 V ,电阻箱两端的电压为0.5 V ,根据串联电路的分压原理,R V R =2.000.5,求得电压表的内阻R V =4×630.0 Ω=2520 Ω.(4)如果此电压表由一个表头与一个电阻串联组成,可知此表头的满偏电流为I g =2.5 V 2520 Ω=1 mA ,D 项正确. [答案] (1)R 1(2)连线如图所示 (3)2520 (4)D半偏法测电阻迁移一“桥式电路法”测电阻1.(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100μA,内阻大约为2500 Ω)的内阻.可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω,另一个阻值为2000 Ω);电阻箱R z(最大阻值为99999.9 Ω);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2.C,D分别为两个滑动变阻器的滑片.(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线.(2)完成下列填空:①R 1的阻值为________Ω(填“20”或“2000”). ②为了保护微安表,开始时将R 1的滑片C 滑到接近图(a)中的滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置;将R 2的滑片D 置于中间位置附近.③将电阻箱R z 的阻值置于2500.0 Ω,接通S 1.将R 1的滑片置于适当位置,再反复调节R 2的滑片D 的位置.最终使得接通S 2前后,微安表的示数保持不变,这说明S 2接通前B 与D 所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”).④将电阻箱R z 和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将R z 的阻值置于2601.0 Ω时,在接通S 2前后,微安表的示数也保持不变.待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位).(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:____________________________________.[解析] (2)R 1起分压作用,应选用最大阻值较小的滑动变阻器,即R 1的电阻为20 Ω,为了保护微安表,闭合开关前,滑动变阻器R 1的滑片C 应移到左端,确保微安表两端电压为零;反复调节D 的位置,使闭合S 2前后微安表的示数不变,说明闭合后S 2中没有电流通过,B 、D 两点电势相等;将电阻箱R z 和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将R z 的阻值置于2601.0 Ω时,在接通S 2前后,微安表的示数也保持不变.说明2500.0 ΩR μA =R μA2601.0 Ω,则解得R μA =2550 Ω.(3)要提高测量微安表内阻的精度,可调节R 1上的分压,尽可能使微安表接近满量程.[答案] (1)连线如图(2)①20 ②左③相等④2550(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程迁移二半偏法测电流表内阻2.某同学要把一个量程为200 μA的直流电流计G改装为量程为4 V的直流电压表.(1)他按如图所示的电路,用半偏法测定电流计G的内电阻r g,其中电阻R0约为1 kΩ.为使r g的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用________,电阻R1应选用________,电阻R2应选用________(选填器材前的字母).A.电源(电动势1.5 V)B.电源(电动势6 V)C.电阻箱(0~999.9 Ω)D.滑动变阻器(0~500 Ω)E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1 kΩ)F.电位器(0~51 kΩ)(2)该同学在开关断开的情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大.后续的实验操作步骤依次是________,________,________,________,最后记录R1的阻值并整理好器材.(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)a.闭合S1b.闭合S2c.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度d.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半e.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半f.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度(3)如果所得的R1的阻值为300.0 Ω,则图中被测电流计G的内阻r g的测量值为________Ω,该测量值________实际值(填“略大于”“略小于”或“等于”).(4)给电流计G________联(填“串”或“并”)一个阻值为________kΩ的电阻,就可以将该电流计G改装为量程为4 V的电压表.[解析] (1)利用半偏法测量电流计的内阻时,所选滑动变阻器的阻值必须大于电路所需的最小电阻值,根据电源的路端电压等于电源电动势,电路中的最大电流为电流计的满偏电流,则最小电阻值为60.2×10-3Ω=30 kΩ或1.50.2×10-3Ω=7.5 kΩ,考虑到保护电路电阻R0=1 kΩ,则可知调节滑动变阻器使电流计满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29 kΩ或6.5 kΩ,所以电路图中的滑动变阻器R2不能选择D和E,只能选择F.电流计满偏时,滑动变阻器的阻值越大,实验的误差越小,所以电源应选择电动势为6 V的B,而且电位器F 的阻值也满足调节所需.R1是用来测量电流计内阻的电阻箱,只能选C.(2)实验步骤为:第一步,闭合S2(b);第二步,调节R2的阻值,使电流计满偏(c);第三步,闭合S1(a);第四步,调节R1的阻值,使电流计半偏(e);第五步,读出R1的示数,此即待测电流计的内阻.(3)R1的示数即待测电流计的内阻,为300.0 Ω.闭合S1后,电路中的总电阻减小,当电流计半偏时,干路电流大于电流计的满偏电流,流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流,所以电阻箱的阻值略小于被测电流计的内阻.(4)给电流计串联一个电阻可以改装成电压表,可得改装后电压表的内阻为R V=U m I g =40.2×10-3Ω=20 kΩ,则串联电阻的大小为20 kΩ-0.3 kΩ=19.7 kΩ.[答案] (1)B C F (2)b c a e (3)300.0 略小于(4)串19.7迁移三伏安法测电阻3.(2016·浙江卷)某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表.采用分压电路接线,图1是实物的部分连线图,待测电阻为图2中的R1,其阻值约为5 Ω.(1)测R 1阻值的最优连接方式为导线①连接________(填a 或b )、导线②连接________(填c 或d ).(2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R 1的阻值为________Ω.(3)已知图21R 2的边长是R 1的110,若测R 2的阻值,则最优的连线应选________(填选项). A .①连接a ,②连接cB .①连接a ,②连接dC .①连接b ,②连接cD .①连接b ,②连接d[解析] (1)因电压表的内阻远大于待测电阻R 1的阻值,则电流表采用外接法,而滑动变阻器应采用分压式接法,故测R 1阻值的最优连接方式为导线①连接a ,导线②连接d ;(2)建立坐标系描点连线如图所示,则R 1=ΔU ΔI =2.60.58Ω≈4.5 Ω;(3)根据电阻定律可得,R=ρldl=ρd,故R2=R1,要测R2的阻值,与测量R1一样,最优的连线应①连接a,②连接d,选项B正确.[答案] (1)a d(2)见解析图 4.5(4.4~4.7) (3)B考向三描绘小灯泡的伏安特性曲线[归纳提炼]1.小灯泡电阻较小,为了减小误差,电流表采用外接法,为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化,滑动变阻器应采用分压接法.2.实验过程中为了减小误差,电压表量程要进行变换.U≤3 V时,采用0~3 V量程;U>3 V时,采用0~15 V量程.3.闭合开关前,滑动变阻器滑动触头应移到使开关闭合时小灯泡两端的电压为零的位置.4.画U-I图线时,要用平滑曲线连接,舍弃偏离较远的点.(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A);电压表(量程3 V,内阻3 kΩ);电流表Ⓐ(量程0.5 A,内阻0.5 Ω);固定电阻R0(阻值1000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干.(1)实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图.(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示.由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”).(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为________W,最大功率为________W.(结果均保留2位小数) [思路点拨] (1)如何满足0~3.8 V的电压测量范围.(2)根据伏安特性曲线求“工作点”.[解析] (1)要实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,则滑动变阻器需要设计成分压接法;电压表应与固定电阻R0串联,将量程改为4 V.由于小灯泡正常发光时电阻约为12 Ω,所以需将电流表外接.(2)由小灯泡伏安特性曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻增大.根据电阻定律可知,灯丝的电阻率增大.(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 Ω时,流过小灯泡的电流最小,小灯泡的实际功率最小,把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分,在题图(a)中画出等效电源E0′(电动势4 V,内阻1.00 Ω+9.0 Ω=10 Ω)的伏安特性曲线,函数表达式为U=4-10I,图线如图中Ⅰ所示,故小灯泡的最小功率为P min=U1I1=1.75×0.225 W≈0.39 W.当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时,流过小灯泡的电流最大,小灯泡的实际功率最大,在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V,内阻1.00 Ω)的伏安特性曲线,函数表达式为U=4-I,图线如图中Ⅱ所示,故小灯泡的最大功率为P max=U2I2=3.68×0.318 W≈1.17 W.[答案] (1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.39 1.17小灯泡的电阻随电流的增加而增大,要计算其实际电功率和工作电阻,需要利用图象求解.在灯泡或热敏电阻等伏安特性曲线或相应图象上画出表示电源或等效电源的伏安特性曲线,两图线的交点即为工作点,根据交点对应的纵横坐标值得出灯泡或热敏电阻等两端的电压和通过的电流,利用P=UI得出实际消耗的电功率.[熟练强化]1.(2016·重庆六校联考)某学习小组欲描绘小灯泡的伏安特性曲线,现提供下列器材:A.电压表V(量程6 V,内阻约6 kΩ)B.电流表A(量程0.6 A,内阻约10 Ω)C.电阻箱R1(0~999.9 Ω)D.定值电阻R2=200 ΩE .定值电阻R 3=100 ΩF .滑动变阻器R 4(0~10 Ω)G .滑动变阻器R 5(0~100 Ω)H .规格为“6 V 6 W”的待测灯泡I .电源E (电动势约12 V ,内阻较小)J .开关、导线若干(1)某同学根据实验原理,将电流表的量程由0.6 A 扩大至1.0 A ,首先采用了如图1所示的电路测量电流表内阻.闭合开关S 1,反复调节电阻箱阻值,当R 1=19.0 Ω时,发现闭合和打开开关S 2时电压表指针指示值相同,则电流表的内阻R A =________Ω.若忽略偶然误差,从理论上分析,实验测得的电流表内阻值________(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值.(2)图2是测量灯泡电流随电压变化的实物电路,请你用笔画线代替导线完成电路连接(要求在闭合开关前,滑动变阻器滑动头置于最左端).(3)实验中,滑动变阻器应选择________(选填“R 4”或“R 5”).[解析] (1)根据题意可知,当R 1=19.0 Ω时,S 2闭合的情况下,没有电流通过开关S 2(此时,电阻箱R 1、定值电阻R 2和R 3、电流表构成“电桥”),则有R 1R A =R 2R 3(“电桥原理”),得R A =R 1R 3R 2=19.0×100200 Ω=9.5 Ω.从理论上分析,R A =R 1R 3R 2是没有系统误差的,实验测得电流表内阻值等于真实值.(2)正常工作时灯泡的电阻R 0=626Ω=6 Ω,电流表改装后的内阻R A0=0.6×9.51.0Ω=5.7 Ω,则R 0≈R A0,所以采用电流表外接法;由于要描绘灯泡的伏安特性曲线,灯泡的电压需要从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法;为保证开关闭合时,灯泡两端的电压最小,灯泡应与滑动变阻器左下接线柱连接.(3)因滑动变阻器采用分压式接法,为便于调节,应选用最大阻值较小的R 4.[答案] (1)9.5 等于(2)如图所示(3)R42.(2015·福建卷)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接.(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接;(2)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为________A;(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,根据图线判断,将________只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为________W(保留两位小数).[解析] (1)要求电流表示数从零开始增大,滑动变阻器应采用分压式连接.实物图连接如图所示.(2)由题图乙可知,电流表示数为0.44 A.(3)从图线中计算出小电珠电阻约为4 Ω,4只并联后总电阻接近电源内阻,此时它们的总功率最大.四个小电珠并联后,当施加相同电压时其总电流为原来的4倍,只需将横轴单位长度所表示的电流值变为4倍.则该图象即可表示四个小电珠并联后的U-I图象,连接(0,3.00 V)和(3.0 A,0)两点,则交点就是实际小电珠并联后的电压与电流,P=UI≈2.25 W.[答案] (1)图见解析(2)0.44(3)4 2.25(2.22~2.28)考向四测定电源的电动势和内阻[归纳提炼]实验设计思路[熟练强化]角度一伏安法测电源电动势、内阻1.(2017·河北六校联考)某实验小组正在测定一节新型电池的电动势和内阻,已知该电池的电动势约为4 V,内阻很小,现要选取一个定值电阻R0当作保护电阻,同时还可以等效到电源内以增大电源的内阻.(1)如果要准确测定R0的阻值,在操作台上准备了如下实验器材:A.电压表V(量程4 V,电阻约为4 kΩ)B.电流表A(量程1 A,内阻很小)C.定值电阻R1(阻值约2 Ω)D.定值电阻R2(阻值约10 Ω)E.滑动变阻器R3(0~10 Ω,允许通过的最大电流为1 A)F.开关S一个,导线若干根据上述器材,小组的一位成员,设计了如图1所示的电路原理图,所选取的相应器材(电源用待测的新型电池)均标在图上,应把R1、R2中的________选为待测电阻R0;其实验电路图中有什么不妥之处,你认为应该怎样调整?________________.(2)为了测量该新型电池的电动势和内阻,试在图2中将所选器材进行连接(用笔画线表示导线).根据实验记录,作出的U-I图线如图3所示,从中可以求出待测新型电池的内阻与定值电阻的总阻值为________Ω,电池电动势为________V.[解析] (1)该新型电池内阻很小,要把保护电阻等效到电源内阻中去,故应选用阻值较小的定值电阻;定值电阻R1的阻值和电流表的内阻都比较小,而R1的电阻远小于电压表内阻,故应采用电流表外接法.(2)电路连接时电表的正负接线柱不能接错,因为新型电池电动势约为4 V,考虑保护电阻分压,当滑动变阻器连入电路的阻值达到10 Ω时,电压表两端电压约为3.3 V,滑动变阻器连入电路的阻值为2 Ω时,电流表的电流约为1 A,电压表和电流表均符合要求;由U-I图象可读出电池电动势为3.85 V,路端电压为1.50 V时的电流为0.94 A,则r′=ΔUΔI=3.85-1.500.94Ω=2.5 Ω.[答案] (1)R1电流表改为外接法(2)如图所示 2.5(2.46~2.54均可) 3.85(3.83~3.87均可)角度二 “电流表+电阻箱”法测电源电动势、内阻2.某实验小组利用如图甲所示的电路测量电源的电动势和电压表的内阻,仪器只有一个电阻箱R 、电池E 、待测电压表、开关S 和导线若干.连接好电路后将电阻箱的阻值调到最大,闭合开关;逐渐调节电阻箱的阻值R ,记录对应的电压表示数U ,数据如下表.______________,此测量值________(填“大于”、“小于”或“等于”)电源电动势的真实值.(2)电压表内阻的表达式为R V =______________.(用E 、U 和R 表示)(3)根据表格中的数据在图乙的坐标纸中作出1U-R 的关系图象,并由图象求得电源的电动势为________;电压表的内阻为________________________.[解析] (1)由于电压表的内阻远大于电源的内阻,所以当电阻箱的阻值为零时,电压表的示数近似等于电源电动势,由表格可知电动势近似为9.98 V ,由于电源的内阻确实存在,所以电压表的示数与电源电动势的真实值相比偏小.(2)根据闭合电路欧姆定律有E =U+UR VR,得R V=URE-U.(3)由E=U+UR VR可得1U=1ER V·R+1E,图象的截距为电动势的倒数,所以E=10 V;图象的斜率为1ER V,可得电压表的内阻为1.6 kΩ.[答案] (1)9.98 V 小于(2)URE-U(3)如图所示10 V 1.6 kΩ角度三“电压表+电阻箱”法测电源电动势、内阻3.某学习小组要测量一电池的电动势和内阻(小于30 Ω),实验室提供的器材有:一个满偏电压为3 V、内阻为3 kΩ的电压表V1,两个电阻箱(0~9999.9 Ω),一个开关和若干导线.(1)由于电压表V1量程偏小,首先需将电压表改装成量程为9 V的电压表V2,则电压表V1应与电阻箱________(填“并联”或“串联”),并将该电阻箱阻值调为__________________.(2)接着用改装的电压表V2对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图1所示,改变电阻箱R的阻值并记录相应的电压表V2示数U,进行相关计算后将数据一并记录在下表中.①根据表中数据,图2中已描绘出四个点,请将第3、4两组数据也描绘在图2中,并作出1U -1R图线;②根据图线可得电池的电动势E =________V ,内阻r =________Ω.(结果保留三位有效数字)[解析] 电压表扩大量程需串联一个电阻R 串,则I max =U 1R V 1= 3 V 3×103Ω=1×10-3A ,R 串=U max I max -R V 1=9 V 1×10-3 A -3×103Ω=6000 Ω.由题图1得U +U R r =E ,整理得1U =r E ·1R +1E,结合作出的图线有1E =0.11 V -1,r E =0.24-0.1150×10-3 A -1,解得电池的电动势E =9.09 V ,内阻r =23.6 Ω.[答案] (1)串联 6000 Ω (2)①如图所示 ②9.09 23.6测电源电动势、内阻的三种方法(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量.如图甲所示,测出两组U 、I 值就能算出电源的电动势和内阻,当然也能用图象法处理数据.原理公式为E =U +Ir .(2)用电流表、电阻箱测量.如图乙所示,测出两组I 、R 值,就能算出电源的电动势和内阻,当然也能用图象法处理数据.原理公式为E =I (R +r ).(3)用电压表、电阻箱测量.如图丙所示,测出两组U 、R 值,就能算出电源的电动势和内阻,当然也能用图象法处理数据.原理公式为E =U +U Rr .高考题型预测——实验器材的选择与创新设计[考点归纳]器材选取三原则1.安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标.另外还要注意测量仪器的量程,电器元件的电流不能超过其允许通过的最大电流等.2.精确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度合适即可,并不是精度越高越好.。
第二讲 电学实验与创新知识内容 考试要求 备考指津 1.测绘小灯泡的伏安特性曲线近几年高考物理电学实验的考查不断推陈出新,但仍然是基于两个基本的实验原理,即R =U I 和E =U 外+U 内.从考查的形式上看,主要表现在以下三方面:一是命题由知识立意向能力立意转变,从机械记忆向分析理解与迁移应用转变;二是在试题情景设置上多与生产、生活实际相结合,更注重综合应用能力的考查.2.探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系3.练习使用多用电表 多用电表的使用和读数【重难提炼】1.电流的流向:电流从电表的“+”插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,即“红进、黑出”.2.“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮.3.欧姆表刻度不均匀的原因:当红、黑表笔短接时,调节滑动变阻器R 0(即欧姆调零),使灵敏电流计满偏,I g =E R g +R 0+r,此时中值电阻R 中=R g +R 0+r ,当两表笔接入电阻R x 时I =ER g +R 0+r +R x ,电阻R x 与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆表刻度不均匀.(2019·某某高三适应性)在“练习使用多用电表”实验中.(1)某同学欲测一节干电池的电压,下述操作正确的是________(填字母).A .欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数B .机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数C .选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数D .选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数(2)该同学欲测量如图甲所示插座的电压,则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的________位置(选填A 、B 、C 、…、Q 字母).(3)经过正确操作后,电表指针如图丙所示,则插座的电压为________V.[解析] (1)使用多用电表测电压时,应该先机械调零,然后选择适当的挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),待示数稳定后读数即可,故B 正确,ACD 错误.(2)甲所示插座的电压为220 V 交流电源,所以应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的H 位置.(3)根据电表指针可知,插座的电压为U =200 V.[答案] (1)B (2)H (3)200多用电表测电阻的步骤和注意事项(1)使用步骤①选倍率,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率,如估计值为200 Ω就应该选“×10”的倍率,使指针的偏转角度在13满偏到23满偏之间为测量值误差较小; ②进行欧姆调零;③将红黑表笔接被测电阻两端进行测量;④将指针示数乘以倍率,得测量值;⑤测量结束后,将选择开关扳到“OFF ”或交流电压最高挡.(2)注意事项①改换倍率必须重新进行欧姆调零;②通过选择合适倍率,指针指在刻度盘中间附近,误差较小;③测量电阻时,手不可接触表笔的金属杆部分;④测量电阻时被测元件要与电源断开.【突破训练】1.某同学制作了一个简单的多用电表,图甲为电表的电路图.已知选用的电流表内阻R g =5 Ω、满偏电流I g =25 mA ,当选择开关接3时为量程100 V 的电压表.该多用电表表盘如图乙所示,下排刻度均匀,C 为上排刻度线的中间刻度,由于粗心上排刻度线对应数据没有标出.(1)若指针指在图乙所示位置,选择开关接1时其读数为________;选择开关接3时其读数为________.(保留三位有效数字)(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势,这位同学在实验室找到了一个电阻箱,设计了如下实验:①将选择开关接2,红、黑表笔短接,调节R1的阻值使电表指针满偏.②将电表红、黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使电表指针指C处,此时电阻箱的示数如图丙,则C处刻度应为________Ω.③计算得到多用电表内电池的电动势为________V.(保留两位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,若指针在图乙所示位置,则待测电阻的阻值为________Ω.(保留两位有效数字)解析:(1)选择开关接1时测电流,多用电表为量程是25 mA的电流表,其分度值为0.5 mA,示数为17.3 mA.选择开关接3时测电压,多用电表为量程100 V的电压表,其分度值为2 V,其示数为69.0 V.(2)②由图丙所示电阻箱可知,电阻箱示数为0×1 000 Ω+1×100 Ω+5×10 Ω+0×1 Ω=150 Ω.③指针指在C处时,电流表示数为12.5 mA=12.5×10-3 A,C处电阻为中值电阻,则电表内阻为150 Ω,电源电动势E=I·2R=12.5×10-3×2×150 V≈3.8 V.(3)根据第(1)问可知,调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,此时电路中的电流值为17.3 mA,而表内电池的电动势为E=3.8 V,表内总电阻为150 Ω,所以待测电阻的阻值R=3.817.3×10-3Ω-150 Ω≈70 Ω.答案:(1)17.3 mA(17.2~17.5 mA均正确) 69.0 V(68.8~69.2 V均正确) (2)②150③3.8(3)70以测电阻为核心的电学实验【重难提炼】1.电流表内接法与外接法的判断方法(1)比值判断法:若R V R x <R xR A ,R x 为大电阻,内接法误差小,应选用内接法;若R V R x >R x R A ,R x 为小电阻,外接法误差小,应选用外接法.(2)试触法:当无法估计电阻的阻值,难以比较R V R x 及R x R A 的大小时,可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定.2.滑动变阻器限流接法与分压接法的选取原则(1)限流式接法选取原则一般在滑动变阻器总电阻R 0与用电器电阻R x 相差不大时,若既不要求较大X 围内调节电流和电压,又不要求从零开始读数,则优先选择限流式接法.(2)分压式接法选取原则①滑动变阻器的总电阻R 0远小于用电器电阻R x 或电路中串联的其他电阻的阻值,即R x ≫R 0;②要求用电器R x 的电流或电压从零开始连续变化;③采用限流式接法时,电路中的最小电流大于用电器R x 的额定电流,或给定的仪表量程偏小.三条中满足一条,采用分压接法.现要用伏安法描绘一只小灯泡的I -U 图线,已知小灯泡的额定电压为2.5 V ,小灯泡正常工作时的功率小于0.7 W .有下列器材供选用:A .电压表(0~3 V ,内阻3 k Ω;0~15 V ,内阻10 k Ω)B .电流表(0~0.6 A ,内阻0.5 Ω;0~3 A ,内阻0.1 Ω)C .滑动变阻器(10 Ω,2 A)D .滑动变阻器(100 Ω,1.0 A)E .蓄电池(电动势6 V ,内阻不计)(1)用如图甲所示的电路进行测量,滑动变阻器应选用________(用字母序号表示).开关S 闭合之前,滑动变阻器的滑片应该置于________端(填“A ”“B ”或“AB 正中间”).(2)按图甲所示电路,用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图.(3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.[解析] (1)因描绘小灯泡的 I -U 图线采用滑动变阻器分压式连接,滑动变阻器应选用小电阻值的,故应选用变阻器C ;开关闭合前,为了保护电表和小灯泡,应使测量电路部分的电压为零,即将滑片置于A 端.(2)实物连接如图所示.因为灯泡的额定电压为2.5 V ,由图甲知,电压表量程应选0~3V ,由I =P U 知流经灯泡的电流约为I ≈P U =0.72.5A <0.3 A ,所以电流表的量程应选0~0.6 A.(3)由I -U 关系图象可以读出,当小灯泡的电压为2.5 V 时,其电流I =0.25 A ,由R =U I可得,小灯泡正常发光时的电阻R =10 Ω. [答案] (1)C A (2)见解析图 (3)10在连实物图时的注意事项(1)各导线都应接在接线柱上.(2)不应在导线中间出现分叉,且导线不能跨过仪器.(3)连接电表应注意量程选用正确,正、负接线柱不要接错.(4)开关要控制整个电路.【突破训练】2.在“描绘标有‘9 V 5 W ’小灯泡伏安特性曲线”的实验中,要求测量从0 V 到9.0 V 的电压下通过小灯泡的电流,实验室提供了下列器材A .电流表A 1(量程100 mA ,内阻1 Ω)B .电流表A 2(量程0.6 A ,内阻0.3 Ω)C .电压表V 1(量程3.0 V ,内阻3 k Ω)D .电压表V 2(量程15.0 V ,内阻10 k Ω)E .滑动变阻器R 1(最大阻值为50 Ω)F.滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)G.电源E(电动势15 V,内阻忽略)H.电键、导线若干(1)为了提高测量准确度和有效性,应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表________;电压表________;滑动变阻器________.(2)在下图给出的测量电路中,最合理的是________.解析:(1)因为灯泡的额定电压为9 V,故电压表应选V2;额定电流约为0.56 A,故电流表应选A2,滑动变阻器采用分压式接法,应该选择最大阻值较小的,有利于数据的测量,故选R1.(2)要求测量从0 V到9.0 V的电压下通过小灯泡的电流,所以应采用分压式接法.由于灯泡电阻更接近电流表内阻,所以采用电流表外接法.故选B.答案:(1)B D E (2)B以测电动势和内阻为核心的电学实验【重难提炼】测电源电动势和内阻的三种常用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,根据E=U +Ir,通过计算或利用图象法处理数据用电流表、电阻箱测量测出两组I、R值,根据E=I(R +r)通过计算或利用图象法处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组U、R值,根据E=U +URr,通过计算或利用图象法处理数据用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.实验主要步骤:①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;③以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);④求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题:(1)电压表最好选用________;电流表最好选用________.A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ)B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω)D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大.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电阻丝两端的接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱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(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值.[解析] (1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律,即U =E -Ir ,I 是电路中的总电流,实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差,为了减小系统误差,应选用内阻较大的电压表,即选A ;由于电路中的最大电流约为I =E r +R 1+R 2=32+10+5 A ≈0.176 A =176 mA ,应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大,因此说明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,C 项正确.(3)图象斜率绝对值k =r +R 2,图象与横轴的截距为电压表短路时的电流,即a =E r +R 2,因此电源的内阻r =k -R 2,电源的电动势E =ka .[答案] (1)A C (2)C (3)akk -R 2两种数据处理方法:联立方程求解法和图象处理法,对伏安法利用电源的U -I 图象求电动势和内阻;对伏阻法和安阻法需对闭合电路欧姆定律方程E =U ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+r R 和E =I (R +r )适当变形作线性处理,并利用直线方程的截距和斜率求电动势或内阻等物理量.【突破训练】3.(2017·某某选考11月)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻R 0,根据如图1所示电路图进行实验时.(1)电流表量程应选择________(填“0.6 A”或“3 A ”),保护电阻应选用________(填“A ”或“B ”);A .定值电阻(阻值10.0 Ω,额定功率10 W)B .定值电阻(阻值2.0 Ω,额定功率5 W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2所示,则此时电压为________V.(3)根据实验测得的5组数据所画出的U -I 图线如图3所示,则干电池的电动势E =________V ,内阻r =________Ω(小数点后保留两位).解析:(1)通过后面的U-I图象可知,电流表选择0.6 A 即可.而在极端短路情况下,电路中的保护电阻应该为R=EI满可知,保护电阻应该为2.5 Ω,因此选择B比较合理.(2)根据读数方法可知电压表读数1.20 V.(3)本图中,保护电阻可以看做电源内阻一部分,所以通过图象可知E=1.45 V,r+R0=错误!Ω=2.5 Ω,所以内阻r=0.50 Ω.答案:(1)0.6 AB电学创新实验的分析【重难提炼】对于电学实验的创新,应注意的两个问题(1)在解决设计型实验时,要注意条件的充分利用,如对于给定确切阻值的电压表和电流表,电压表可当作电流表使用,电流表也可当作电压表使用,利用这一特点,可以拓展伏安法测电阻的方法,如伏伏法、安安法等.(2)对一些特殊电阻的测量,如电流表或电压表内阻的测量,电路设计有其特殊性,即首先要注意到其自身量程对电路的影响,其次要充分利用其“自测电流或自测电压”的功能,因此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.为了测量某电池的电动势E(约为3 V)和内阻r,选用的器材如下:A.电流表G1(量程为2 mA,内电阻为100 Ω)B.电流表G2(量程为1 mA,内电阻为200 Ω)C.电阻箱R1(0~99.99 Ω)D.电阻箱R2(0~9 999 Ω)E.滑动变阻器R3(0~1 000 Ω,允许最大电流1 A)F.待测电池G.开关一个、导线若干(1)某同学利用上述器材,采用图甲的电路测量该电池的电动势和内阻,请按照图甲将图乙所示的实物图连线.(2)图甲中利用电阻箱R 1,将电流表G 1改装成了量程为0.5 A 的电流表,利用电阻箱R 2将电流表G 2改装成了量程为3 V 的电压表,则电阻箱R 1的阻值调到______Ω.(3)以G 2示数I 2为纵坐标,G 1示数I 1为横坐标,作出I 2-I 1图象如图丙所示,结合图象可得出电源的电动势为________V ,电源的内阻为________Ω(结果均保留两位有效数字).[审题突破][解析] (1)如图所示.(2)根据欧姆定律和串并联规律应有:I =I 1g +I 1g r 1R 1, 解得R 1≈0.4 Ω.(3)纵坐标截距0.9 mA ,对应着电源电动势E =0.9 mA 1 mA×3 V =2.7 V ;横坐标截距0.4 mA ,对应着流过电源的电流为0.4 mA +错误! mA +0.6 mA =0.101 A ;电源内阻为r =错误!=错误!Ω≈8.9 Ω.【突破训练】4.现有一个电压表有刻度但无刻度值,提供以下可选用的器材及导线若干,要求尽可能精确地测量该电压表的满偏电压U g.A.待测电压表V1,满偏电压约为3 V,内电阻R V1=3 000 Ω,刻度均匀、总格数为N;B.电流表A:量程0.6 A、内阻R A约为0.1 Ω;C.电压表V2:量程15 V、内阻R V2约为15 kΩ;D.标准电阻R1=10 Ω;E.标准电阻R2=10 kΩ;F.滑动变阻器R:最大阻值200 Ω;G.学生电源E,电动势15 V,内阻不计;H.开关一个.(1)虚线框中已画出部分实验电路图,请你完成剩余的部分电路图,并标上题目中所给仪器的字母代号.(2)测出多组数据,其中一组数据中待测电压表V1的指针偏转了n个格,可计算出满偏电压U g为____________(用字母表示),式中除题目已给的物理量外,其他字母符号表示的物理量的物理意义是________________________________________________________________________.解析:(1)因待测电压表的满偏电压较小,故应串联一个定值电阻分压,又知R V1=3 000 Ω,故串联的定值电阻应选R2,而电压值需用电压表V2测出,故要和V2并联,设计成如答案(1)中的电路图.(2)V2的示数为V1和R2两端的总电压,按照串联分压关系,则有V1两端的电压为R V1R V1+R2U(U为电压表V2的读数),除以格数n即可得到每偏转1个格的电压值,再乘以总格数N即可得满偏电压.答案:(1)如图所示(2)NUR V 1n (R V 1+R 2)U 为电压表V 2的读数[课后作业(二十四)] (建议用时:45分钟)1.(1)某同学用螺旋测微器测量一段粗细均匀的金属丝的直径,如图所示,直径d 为________mm.(2)该同学用多用电表测量其电阻阻值约为5 Ω,现用伏安法进一步精确测量其电阻,备有以下器材:直流电源E :电动势约4.5 V ,内阻很小; 直流电流表A 1:量程0~3 A ,内阻约0.025 Ω; 直流电流表A 2:量程0~0.6 A ,内阻约0.125 Ω; 直流电压表V :量程0~3 V ,内阻约3 k Ω; 滑动变阻器R 1:最大阻值为50 Ω; 开关、导线若干.①在可选择的器材中应选用的电流表是________.(选填“A 1”或“A 2”)②仅从实验原理上看实验电路电阻的测量值________真实值.(选填“大于”“小于”或“等于”)③如图所示实物连接图,还有两根导线没有连接,请补充完整.解析:(1)读数为4 mm +48.7×0.01 mm =4.487 mm.(2)①流过电流表的最大电流为I max =35A =0.6 A ,故电流表选A 2.②因为被测电阻较小,电流表应外接,由于电压表的分流,电阻的测量值小于真实值.③电路可采用限流式,电流表外接.答案:(1)4.487(±0.002)(2)①A2②小于③如图所示2.为测定一节干电池(电动势约1.5 V,内阻约1.0 Ω)的电动势和内阻,实验室备有电流计G(满偏电流为3 mA,内阻为25 Ω)、定值电阻R0=0.126 Ω、开关和若干导线及以下器材:A.量程0~3 V,内阻约1 000 Ω的电压表B.量程0~15 V,内阻约1 500 Ω的电压表C.总阻值为10 Ω、额定电流为2 A的滑动变阻器D.总阻值为100 Ω、额定电流为1 A的滑动变阻器(1)因电流计量程太小,需将R0与电流计________以扩大量程.(2)电压表应选择________;滑动变阻器应选择________.(填代号)(3)请在虚线框内完成实验电路图.(4)根据所画出的电路图,分析引起该实验系统误差的主要原因是_____________________________________________________________________________________.解析:本题中给出了电压表,虽没有电流表,但给了电流计,且内阻已知,同时还给出了定值电阻,因此需考虑将电流计改装成电流表,即将电流计与定值电阻并联,然后用伏安法测量电源电动势和内阻,根据实验可画出电路图;根据电源电动势的大约值,可选择使用量程为3 V的电压表;又因为电源内阻很小,若滑动变阻器的总阻值远大于电源内阻,则在减小滑动变阻器阻值时,开始电压表示数几乎不变,最后电压表和电流表会突然变化,造成读数误差很大,故应选用总阻值为10 Ω的滑动变阻器;本实验中由于电压表的分流作用,使得改装后的电流表测得的电流偏小(读数只是通过滑动变阻器的电流),造成测得的电动势和内阻均偏小.答案:(1)并联(2)AC(3)如图所示(4)由于电压表的分流作用造成改装后电流表读数总是比电池实际输出电流小3.某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ),直流电源E(电动势3 V),开关1个,导线若干.实验步骤如下:①按电路原理图(a)连接线路;②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S;③调节滑动变阻器,使电压表满偏;④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00 V,记下电阻箱的阻值.回答下列问题:(1)实验中选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线.(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变.计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位).(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号).A.100 μA B.250 μAC.500 μA D.1 mA解析:(1)为了使电阻箱调节时,滑动变阻器分得的电压变化很小,分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好,因此应选用R1.(2)见答案图.(3)如果认为滑动变阻器分得的电压不变,则调节电阻箱后,电压表两端的电压为2.00 V ,电阻箱两端的电压为0.5 V ,根据串联电路的分压原理,R V R =2.000.5,求得电压表的内阻R V Ω=2 520Ω.(4)如果此电压表由一个表头与一个电阻串联组成,可知此表头的满偏电流为I g =2.5 V2 520 Ω=1 mA ,D 项正确.答案:(1)R 1 (2)连线如图所示 (3)2 520 (4)D4.太阳能是一种清洁、“绿色”能源.在我国某某举办的世博会上,大量利用了太阳能电池.太阳能电池在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件.某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I -U 特性图线.所用的器材包括:太阳能电池,电源E ,电流表A ,电压表V ,滑动变阻器R ,开关S 及导线若干.(1)为了达到上述目的,实验电路应选用图甲中的________(填“a ”或“b ”)图.(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙所示的I -U 图象.由图可知,当电压小于2.00 V 时,太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”);当电压为2.80 V 时,太阳能电池的电阻约为________Ω.(3)当有光照射时,太阳能电池板作为电源,其路端电压与总电流的关系如图丙所示,分析该曲线可知,该电池板作为电源时的电动势为________V ,若把它与阻值为1 k Ω的电阻连接构成一个闭合电路,在有光照射情况下,该电池板的效率是________%.(结果保留三位有效数字)解析:(1)用a 图电路可以在电池板上得到从零开始的电压,故应选a 图.(2)由题图乙可知,当电压小于2.00 V 时,通过太阳能电池的电流为零,故太阳能电池的电阻很大;当电压为2.80 V 时,电流为2.8 mA ,则可知太阳能电池的电阻为R =U I=A)=1.0×103Ω.(3)由U -I 图线可知,电池板作为电源时的电动势为2.80 V ;若把它与阻值为1 k Ω的电阻连接构成一个闭合电路,则在图丙中画出此电阻的U -I 图线,其与电池板的U -I 图线交于一点,读出交点坐标:U =1.8 V ,I =1.8 mA ,则该电池板的效率是η=IU IE ×100%=1.82.8×100%≈64.3%.答案:(1)a (2)很大 1.0×103(3)2.80 64.3(64.1~64.5之间均算对)5.某实验小组利用如下实验器材测量干电池的电动势和内阻. A .待测干电池两节,每节电池电动势约为1.5 V ,内阻约几欧姆 B .直流电压表V 1、V 2,内阻约为3 k Ω C .阻值为5 Ω的定值电阻R 0 D .滑动变阻器R ,最大阻值为R mE .导线和开关(1)根据图甲的电路原理图完成图乙中电路实物图的连接;(2)实验中移动滑动变阻器的触头,读出电压表V 1和V 2的多组数据如下表,请在图丙的坐标纸中描绘出U 1-U 2图象;实验次数1 2 3 4 5 6 U 1(V ) U 2(V )(3)根据描绘出的U 1-U 2图象,求得两节干电池的总电动势E =________ V ,总内阻r =________Ω.(计算结果保留两位有效数字)解析:根据闭合电路欧姆定律可得E =U 2+Ir =U 2+U 2-U 1R 0r整理得U 1=⎝⎛⎭⎪⎫R 0r+1U 2-R 0rE 由U 1-U 2图象可得图线斜率k ≈3, 则R 0r+1=3, 又知R 0=5 Ω,得r =2.5 Ω 由U 1-U 2图象可知, 当U 2=2 V 时,U 1=0,代入 U 1=⎝ ⎛⎭⎪⎫R 0r +1U 2-R 0r E 解得E =3.0 V.答案:(1)实物连接如图所示(2)U 1-U 2图象如图所示6.(2018·某某选考4月)(1)小明用多用电表测量一小段2B 铅笔芯的电阻R x ,正确的操作顺序是________(填字母).A .把选择开关旋转到交流电压最高挡B .调节欧姆调零旋钮使指针指到欧姆零点C .把红、黑表笔分别接在R x 两端,然后读数D .把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触E .把红、黑表笔分别插入多用电表“+”“-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图所示,则R x =________Ω.(3)小X认为用多用电表测量小电阻误差太大,采用伏安法测量.现有实验器材如下:电源(电动势3 V,内阻可忽略),电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),多用电表(2.5 mA挡、25 mA挡和250 mA挡,对应的内阻约40 Ω、4 Ω和0.4 Ω),滑动变阻器R P(0~10 Ω),定值电阻R0(阻值10 Ω),开关及导线若干.测量铅笔芯的电阻R x,下列电路图中最合适的是________(填字母),多用电表选择开关应置于________挡.解析:(1)操作步骤先机械调零即E,再欧姆调零即DB,再测量即C,再复位打OFF挡或交流电压最大挡即A,所以顺序为EDBCA.(2)读数挡位为×1挡,,所以读数为2.9 Ω.(3)由题意可知被测电阻比较小,用R0串联后能起到保护作用.被测电阻是小电阻,故还是需要用电流表外接法,故选B电路.估测电流最大值为I=U/(R0+R x)=230 mA,故要选250 mA挡.答案:(1)EDBCA (2)2.9 (3)B 250 mA。
第6板块电学实验题第26讲|“分门别类〞掌握实验基础常考实验学法指导高考对电学实验的考查,主要有以下五个基本实验:①测定金属的电阻率;②描绘小电珠的伏安特性曲线;③测定电源的电动势和内阻;④练习使用多用电表;⑤传感器的简单使用。
高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外,还增加了对演示实验的考查,利用学生所学过的知识,对实验器材或实验方法加以重组,来完成新的实验设计。
复习本讲内容时要注意以下几点:①掌握多用电表的使用方法;②掌握两种控制电路,即电流表的“内、外接法〞、滑动变阻器的“分压、限流接法〞;③掌握电阻测量的几种方法;④重视创新设计性实验的复习。
——多用电表的使用与读数[全练题点]1.(2018届高三·某某调研)用如图甲所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。
(1)请根据以下步骤完成电阻测量:①旋动部件________,使指针对准电流的“0〞刻度线。
②将K旋转到电阻挡“×100〞位置。
③将插入“+〞“-〞插孔的表笔短接,旋动部件________,使指针对准电阻的“0〞刻度线。
(2)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别为a、b,指针指示位置如图乙所示。
那么通过P的电流方向是________(选填“a→b〞或“b→a〞),为使测量比较精确,应将选择开关旋到________的倍率挡位上,并需要重新调零,再进行测量。
解析:(1)①首先要对表盘机械校零,所以旋动的部件是S。
③欧姆表选挡后要进行欧姆调零,将“+〞“-〞插孔的表笔短接,旋动部件T,让表盘指针指在最右端零刻度处。
(2)表盘上的负极接欧姆表内部电源的正极,所以通过P的电流方向是b到a;题图乙中指针偏转角度太大,为了得到比较准确的测量结果,必须使指针指在中间刻度附近,所以要将倍率调小。
答案:(1)①S ③T (2)b→a×102.某同学在测量一只小灯泡电阻的实验中,连接了如图甲所示的实物电路图。
高中物理电学实验专题教案
实验目的:
1. 了解串联电路中电阻的等效电阻计算方法;
2. 掌握实验测量电路中的电流和电压,计算电阻的等效电阻值;
3. 掌握使用示波器进行电路中电压和电流的测量方法。
实验器材:
1. 直流电源供电器
2. 不同电阻值的电阻器
3. 示波器
4. 电压表
5. 电流表
6. 两组导线
实验步骤:
1. 搭建串联电路,连接直流电源供电器、示波器和电阻器,按照实验电路图连接各器材;
2. 调节电源供电器输出电压,使电路中电流适宜,并记录电源电压和电路中的电流值;
3. 使用示波器测量电路中各电阻的电压值,记录并计算各电阻的电阻值;
4. 根据测量的电阻值,计算电路中电阻的等效电阻值;
5. 比较计算得到的等效电阻值和测量值的一致性,进行分析和讨论。
实验注意事项:
1. 实验操作时要小心谨慎,注意安全;
2. 实验器材要保持干净整洁,并正确使用;
3. 在进行示波器测量时,要正确连接并设置示波器参数;
4. 记录实验数据并及时整理分析结果;
5. 实验结束后,要正确清理实验器材并将实验现场清理干净。
扩展实验:
1. 将电阻器串联并并联组合,测量不同组合方式下的等效电阻值;
2. 探究不同电源电压和电路中电流对等效电阻值的影响;
3. 使用示波器测量交流电路中电压和电流的变化情况,研究电路的交流特性。
其它电学实验1、(12分)现在要测量一只额定电压为U =3V 的小灯泡L 的额定功率P (约为).实验室备有如下器材:电流表A 1(量程200mA ,内阻r 1=10Ω) 电流表A 2(量程300 mA ,内阻不详) 定值的电阻R (10Ω)滑动变阻器R 1 (0~100Ω, 0.5A) 电源E (E ,Ω≈1r ) 单刀开关一个、导线若干.(1)设计出实验电路(画在给定的方框中); (2)按(1)中设计的电路图把右图仪器连接起来; (3)列写出主要的实验步骤: .(4)实验中计算灯泡额定功率的表达式为: .(必须用题中给定的符号及你自己在(3)中设定的 记录符号来表示).解:(1)如下图所示 (2)如下图所示R 1R +E SA 1A 2++LSRER 1P LA 1A 2(3)①按设计的电路图连接好电路,开关S 闭合前,滑动变阻器的滑动片P 移至阻值最大的位置;②闭合开关S ,移动滑片P ,使电流表A 1的示数为mA 150A 1010311=+=+=r R U I 使小灯泡正常发光,同时记下此时电流表A 2的示数I 2; ③计算出小灯泡的额定功率P (4)2、(8分)有一个标有“2.5V 0.3A”字样的小灯泡,现要测定其在0到的区间内不同电压下的电功率,并作出其电功率P 与其两端电压的平方U 2的关系曲线.有下列器材可供选择:A .电压表V 1(0~3V ,内阻3kΩ)B .电压表V 2(0~15V ,内阻15kΩ)C .电流表A (0~,内阻约1Ω)D .定值电阻R 1=3kΩE .定值电阻R 2=15kΩF .滑动变阻器R 3(10Ω,2A )G .滑动变阻器R 4(1kΩ,) H .电源(直流6V ,内阻不计)(1)(2分)实验中为尽量减小实验误差,则应选用的器材除小灯泡、电源、电流表、开关、导线外,还需(均用序号字母填写);(2)(3分)根据你设计的实验电路,完成下图的连线。
(3)(3分)若测定的是“4.8V 2A”的小灯泡,如果选用电压表V 1则量程偏小,而选用电压表V 2则量程又过大,为了能完成该实验则除了选用小灯泡、电源、电流表、开关、导线器材外,还需(均用序号字母填写)。
要点精析电学基本仪器一、灵敏电流表灵敏电流表又叫灵敏电流计,在电路中的符号为,用来测量微弱电流、电压的有无和方向。
使用时要注意以下几点:①电流表的指针指在刻度盘的中部电流为零,如图10-1所示,用电流表检测微弱电流时,把它串联在被测电路中,对于大多数电流表,若指针向右摆动,说明电流由正接线柱流入,从负接线柱流出;若指针向左摆动,说明电流由负接线柱流入,从正接线柱流出。
②电流表的刻度是均匀的,如指针偏转1格表示通过10μA电流,指针偏转2格就表示通过20μA 电流。
③电流表允许通过的电流是很小的,一般不超过几百μA,实验时若指针超过满度,应立即切断电源,以防损坏电流表。
④电流表不要长期接在电路上,防止偶然出现的大电流烧坏电流表。
二、电流表和电压表电流表用来测量电路中的电流强度,电压表用来测量电路中两点之间的电压,使用时注意:①机械零点的调整,在不通电时,指针应指在零刻度的位置。
②选择适当量程,估算电路中的电流和电压,指针应们转到满度的1/3以上,若无法估算电路中的电流和电压,则应先选用较大的量程,再逐步减小量程。
③正确接入电路,电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中,两种表都应使电流从正接线柱流入,负接线柱流出。
④正确读数,读数时视线要通过指针并跟刻度盘垂直。
根据所选量程的准确度,正确读出有效数字和单位。
⑤注意内阻,电流表和电压表一方面作为仪器使用,同时又是被测电路中的一个电阻,实验中没有特别要求时,一般不考虑它们的内阻对电路的影响,但在有些测量中,不能忽视它们的内阻对被测电路的影响,如伏安法测电阻等。
三、滑动变阻器滑动变阻器是一个可以连续改变电阻值的可变电阻,用它可以调节电路中电流的大小及两点间的电压。
1.结构滑动变阻器的结构如图11-3所示,表面涂有氧化绝缘层的电阻丝AB密绕在瓷管上,滑动触片P与电阻丝紧密接触(接触部分的氧化层已刮掉),且能在滑杆CD上左右滑动。
根据R=ρL/S,粗细均匀的电阻丝,电阻的大小与长度成正比,随着滑动触片位置的变化,变阻器连入电路的电阻值也相应发生变化。
第2讲电学实验[做真题·明考向]真题体验透视命题规律讲课提示:对应学生用书第76页[真题再做]1.(2018·高考全国卷Ⅰ,T23)某实验小组利用如图(a)所示的电路研究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特征.所用器械有:置于温控室(图中虚线地区)中的热敏电阻R T,其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω;电源E(6V,内阻可忽视);电压表(量程150mV);定值电阻R0(阻值20.0Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2.实验时,先按图(a)连结好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃。
将S2与1端接通,闭合S1,调理R1的滑片地点,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片地点不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调理R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数.逐渐降低温控室的温度t,获得相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0℃。
实验获得的R2t数据见下表.(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应挪动到________(填“a”或“b”)端.(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2t曲线.(3)由图(b)可获得R T在25℃~80℃范围内的温度特征.当t=44.0℃时,可得R T=________Ω.(4)将R T握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为________Ω,则手心温度为________℃.分析:(1)闭合开关S1前,应让滑片挪动到b端,使滑动变阻器连入电路的阻值最大.(3)由图象可知t=44.0℃时,电阻的阻值为450Ω.(4)由图(c)可得电阻箱阻值为620.0Ω,由图象可得温度约为33.0℃.答案:(1)b(2)以下图2.(2017·高考全国卷Ⅰ,T23)某同学研究小灯泡的伏安特征.所使用的器械有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流);电压表(量程3V,内阻3kΩ);电流表(量程,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1000Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干.(1)实验要求能够实此刻0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行丈量,画出实验电路原理图.(2)实验测得该小灯泡伏安特征曲线如图(a)所示.由实验曲线可知,跟着电流的增添小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”).(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器械连结成图(b)所示的电路,调理滑动变阻器R的阻值,能够改变小灯泡的实质功率.闭合开关S,在R 的变化范围内,小灯泡的最小功率为________W,最大功率为________W.(结果均保存2位小数)分析:(1)要实此刻0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行丈量,则滑动变阻器需要设计成分压接法;电压表应与固定电阻R0串连,将量程改为4V.因为小灯泡正常发光时电阻约为12Ω,所以需将电流表外接.(2)由小灯泡伏安特征曲线可知,跟着电流的增添小灯泡的电阻增大.依据电阻定律可知,灯丝的电阻率增大.(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0Ω时,流过小灯泡的电流最小,小灯泡的实质功率最小,把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分,在题图(a)中画出等效电源E0′(电动势4V,内阻1.00Ω+9.0Ω=10Ω)的伏安特征曲线,函数表达式为U=4-10I(V),图线如图中℃所示,故小灯泡的最小功率为P min=U1I1=1.75×0.225W≈0.39W.当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时,流过小灯泡的电流最大,小灯泡的实质功率最大,在题图(a)中画出电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)的伏安特征曲线,函数表达式为U=4-I(V),图线如图中℃所示,故小灯泡的最大功率为P max=U2I2=3.68×0.318W≈1.17W.答案:(1)实验电路原理图以下图[考情剖析]■命题特色与趋向——怎么考近几年高考电学实验的命题突出集中在以下几点:(1)着重以“三尺三表(刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器,电压表、电流表、多用电表)”为中心的基本仪器使用的考察.电学实验中刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等,高频穿插于详细实验中进行考察.(2)着重对实验原理、实验方法的考察.命题鉴于“已学过”的实验(分组实验、演示实验、课外小实验),而不限制于《考试纲领》中要求的实验,变换情境而不偏离主题,如电学实验鉴于“测电阻”和“测电源的电动势和内阻”两个模型,串起了电表的改装、滑动变阻器的两种接法、电流表的内外接法、等效法、半偏法、比较法等.■解题要领——怎么做1.掌握基本仪器的原理和使用.2.掌握基本的实验目的、实验原理和实验思想,如伏安法测电阻,电流表的内、外接法及滑动变阻器的连结方式.3.掌握办理实验数据的基本方法,如图象法、均匀值法等.[建系统·记重点]知识串连熟记中心重点讲课提示:对应学生用书第78页[网络建立][重点熟记]1.使用多用电表时,不论丈量什么,电流都要从电表的“+”插孔(红表笔)流入电表,从“-”插孔(黑表笔)流出电表,即“红入黑出”.2.欧姆表的读数:①为了减小读数偏差,指针应指在表盘中央刻度邻近;②电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积.3.实验仪器的选择:依据电源电动势大小选择适合当程的电压表,依据经过待测电阻的最大电流选择适合当程的电流表,依据电路中需要的最大电阻来选择滑动变阻器.4.控制电路的选择:当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻或要求电流从零开始调理时,变阻器应采纳分压式接法;当滑动变阻器的最大电阻和待测电阻靠近时,采纳限流式接法,5.电流表内外接法的选择:当待测电阻知足R2x<R A R V时,电流表应用外接法;当待测电阻知足R2x>R A R V时,电流表应用内接法.6.滑动变阻器的选择(1)当采纳分压式接法时,一般应采纳最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器.(2)当采纳限流式接法时,一般应采纳最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器.[研考向·提能力]考向研析掌握应试技术讲课提示:对应学生用书第78页考向一电学常用仪器的读数及使用1.电流表和电压表(1)电流的流向电流从电表的“+”插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,即“红进、黑出”.(2)“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左边“0”地点,调整的是表盘下面中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右边电阻刻度“0”地点,调整的是欧姆挡的调零旋钮.(3)欧姆表刻度不均匀的原由当红、黑表笔短接时,调理滑动变阻器R0(即欧姆调零),使敏捷电流计满偏,I g=ER g+R0+r ,此时中值电阻R中=R g+R0+r,当两表笔接入电阻R x时,I=ER g+R0+r+R x,电阻R x与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆表刻度不均匀.1.以下图为电压表和电流表的刻度盘表示图,指针地点分别如图甲、乙所示.(1)若使用的是0~3V量程的电压表,读数为______V.若使用的是0~15V 量程的电压表,读数为______V.(2)若使用的是0~量程的电流表,读数为______A.若使用的是0~3A量程的电流表,读数为______A.分析:关于电压表,入选用0~3V量程时,每小格为0.1V,读数为1.68V,入选用0~15V量程时,每小格为0.5V,读数为8.4V;关于电流表,入选用0~0.6A量程时,每小格为0.02A,读数为0.46A,入选用0~3A量程时,每小格为0.1A,读数为2.30A.答案:(1)1.68(1.67~1.69均正确)8.4(8.3亦可)(2)0.46 2.30(2.29~2.31均正确)2.以下图为多用电表的刻度盘,若采纳倍率为“×100”的电阻拦测电阻时,表针指示以下图,则:(1)所测电阻的阻值为________Ω.假如要用此多用电表丈量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻,为了使丈量结果比较精准,应采纳的欧姆挡是__________(选填“×10”“×100”或“×1k”).(2)用此多用电表进行丈量,入采纳量程为50mA的直流电流挡丈量电流时,表针指于图示地点,则所测电流为________mA;入采纳量程为250mA的直流电流挡丈量电流时,表针指于图示地点,则所测电流为________mA.(3)入采纳量程为10V的电压挡丈量电压时,表针也指于图示地点,则所测电压为________V.分析:(1)欧姆表读数:对应最上一行刻度值为15,倍率为“×100”,读数为1.5×103Ω;测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡.(2)选50mA直流电流挡,则每一大格表示10mA,每一小格表示1mA,丈量的精准度为1mA ,应估读到0.1mA(此时为110估读),指针对应的读数为30.8mA ;选择量程为250mA 的直流电流挡,则每一大格表示50mA ,每一小格表示5mA ,丈量的精准度为5mA ,应估读到1mA(此时为15估读),指针对应的读数为154mA.(3)选择10V 电压挡,则每一大格表示2V ,每一小格表示0.2V ,丈量的精准度为0.2V ,应估读到0.1V(此时应为12估读),指针对应的读数为6.2V.答案:(1)1.5×1033.(2018·高考全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表.可采纳的器械有:微安表头(量程100μA ,内阻900Ω);电阻箱R 1(阻值范围0~999.9Ω);电阻箱R 2(阻值范围0~99999.9Ω);导线若干.要求利用所给器械先组装一个量程为1mA 的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V 的直流电压表.组装好的多用电表有电流1mA 和电压3V 两挡.回答以下问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R 1和R 2,此中*为公共接线柱,a 和b 分别是电流挡和电压挡的接线柱.(2)电阻箱的阻值应取R 1=______Ω,R 2=______Ω.(保存到个位) 分析:(2)接a 时改装成量程为1mA 的电流表,有I g R g =(I -I g )R 1,解得R 1=100Ω,接b 时改装成量程为3V 的电压表,有U =I g R g +IR 2,解得R 2=2910Ω.答案:(1)以下图 (2)100 2910考向二 以测电阻为中心的实验1.电流表内接法与外接法的选择RE4.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻R x 约为200Ω,电压表V 的内阻约为2kΩ,电流表A 的内阻约为10Ω,丈量电路中电流表的连结方式如图甲或图乙所示,结果由公式R x =UI 计算得出,式中U 与I 分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为R x1和R x2,则________(选填“R x1”或“R x2”)更靠近待测电阻的真切值,且丈量值R x1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真切值,丈量值R x2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真切值.分析:依据串、并联电路的特色解题.依据题意知R xR A>R VR x,电压表的分流作用较明显,故R x1更靠近待测电阻的真切值.图甲的丈量值是R x与R A串连的电阻阻值,故R x1>R x真;图乙的丈量值是R x与R V并联的电阻阻值,故R x2<R x真.答案:R x1大于小于5.要描述一个标有“3V0.8W”小灯泡的伏安特征曲线,要求灯泡两头的电压由零渐渐增添,且尽量减小实验偏差.已采纳的器械除导线、开关外,还有:电池组(电动势为4.5V,内阻约1Ω)电流表(量程为0~0.6A,内阻约为1Ω)电压表(量程为0~3V,内阻约为3kΩ)滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)(1)实验电路应采纳图甲中的________(填字母代号).(2)依据(1)中选择的电路进行连线,如图乙所示,此中应当去掉的导线是________(选填相应的字母).(3)闭合开关前滑动变阻器的滑片应当置于最________端(选填“左”或“右”).(4)以电压表的读数U为横轴,以电流表的读数I为纵轴,依据实验获得的多组数据描述出小灯泡的伏安特征曲线,如图丙所示.由图可知:跟着电压的增大,小灯泡的电阻________(选填“增大”或“减小”),其发生变化的原由是_______________________.(5)假如将这个小灯泡接到电动势为1.5V、内阻为5Ω的电源两头,电路接通后小灯泡两头的电压是________V.分析:(1)由题意得,本实验应从零开始丈量,故滑动变阻器应采纳分压接法;因为灯泡内阻较小,所以应采纳电流表外接法,应选择B电路.(2)由题图乙可知,电压表左边分别接了两条导线,因为本实验应采纳电流表外接法,故应将导线b去掉.(3)由题图乙可知,丈量部分与滑动变阻器左边并联,为了让电压从零开始调理,滑片开始时应置于最左端.(4)IU图象中任一点与原点连线的斜率表示电阻的倒数,则可知,跟着电压的高升电阻增大,原由是灯丝电阻随温度的高升而增大.(5)在灯泡的伏安特征曲线中作出电源的伏安特征曲线,以下图,由图可知,小灯泡两头的电压约为0.70V.答案:(1)B(2)b(3)左(4)增大跟着电压高升,灯丝电阻的温度高升,电阻增大(5)0.70(0.68~0.75均可)6.(2018·高考全国卷Ⅲ)一课外实验小组用以下图的电路丈量某待测电阻R x的阻值.图中R0为标准定值电阻(R0=20.0Ω);可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器.采纳以下步骤达成实验:(1)依据实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线.(2)将滑动变阻器滑动端置于适合的地点,闭合S1.(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的地点,记下此时电压表的示数U1;而后将S2掷于2端,记下此时电压表的示数U2.(4)待测电阻阻值的表达式R x=________(用R0、U1、U2表示).(5)重复步骤(3),获得以下数据.(6)利用上述5次丈量所得U2U1的均匀值,求得R x=________Ω.(保存1位小数)分析:(1)依据原理图,沿电流的流向挨次连结.①先接E、R、S1连结起来,构成闭合回路.②将R0、R x与R连结起来.③将、S2与R x连结起来.(4)因为为理想电压表,故S2接1或接2时流过R0、R x的电流相等.依据部分电路欧姆定律和串连电路的特色得U1 R0=U2R0+R x ,解得R x=(U2U1-1)R0(6)依据所给数据,计算U2U1的均匀值为 3.41,代入R x=(U2U1-1)R0得R x=48.2Ω.答案:(1)实物连线如图(4)(U2U1-1)R0考向三以测电动势为中心的实验1.电源电动势和内电阻的丈量方法1r11R r纵轴截距:E 斜率:-r 纵轴截距:1E斜率:rE纵轴截距:rE斜率:1E(1)任何一种实验方法,必定重要扣闭合电路欧姆定律E=U+Ir,此中最重点的是看电路中怎样丈量出路端电压U和电路中的总电流I.(2)利用图象得出电动势和内阻是常有的方法,关于不一样的电路设计,在作图象时都要画出倾斜直线,即获得相关电动势和内阻的一次函数关系,再利用图象中的斜率与截距求解.7.某同学设计了一个“测定电池电动势和内阻”的实验,可供选择的器械以下:A.待测干电池一节B.电流表A(量程为0~60mA,内阻R A=18Ω)C.电压表V(量程为0~3V,内阻R V约为3kΩ)D.滑动变阻器R1(阻值为0~5Ω)E.滑动变阻器R2(阻值为0~30Ω)F.定值电阻R3(阻值为2Ω)G.定值电阻R4(阻值为10Ω)(1)为达成实验,滑动变阻器应当选________,定值电阻应当选________.(填器械后边的代号)(2)请完美图(a)中的电路图.(3)依据图(b)中已描出的点画出UI图象,由图象得该电源的电动势E=________V,内阻r=________Ω.(结果保存三位有效数字)分析:(1)因为电池的内阻较小,约为几欧,故为了能起到控制调理作用,滑动变阻器应采纳总阻值为30Ω的R 2;因为给出的电流表量程为0~60mA ,量程偏小,为了能正确丈量,能够采纳串连定值电阻的方法来减小电流,需要的电阻R =,60×10-3A)=25Ω,两定值电阻均达不到要求,所以应试虑改装电流表,为了让量程变大,应将较小的电阻与电流表并联,电流表改装后的量程为I =I g +I g R A R 3=60mA +60×182mA =600mA ,切合实验要求. (2)依据(1)中剖析可知,电路图以下图.(3)依据已描出的点画出的U I 图象以下图.设电压表示数为U ,电流表示数为I ,则依据闭合电路的欧姆定律有U =E -10Ir ,可知电路的U I 图线与纵轴的交点即为电源的电动势,故E =1.49V ,图线的斜率k =,0.056)Ω=10r ,则r =1.05Ω.答案:(1)R 2 R 3 (2)图看法析 (3)图看法析 1.49(1.47~1.49均可) 1.05(1.04~1.07均可)8.某同学利用如图甲所示的电路丈量电池盒的电动势和内阻,所用的实验器械有:一个电压表V 、一个电阻箱RR 0、一个开关和导线若干.(1)依据电路图,用笔划线取代导线,将实物图乙连成完好的电路.(2)该同学为了用作图法来确立电源的电动势和内阻,以1U为纵坐标、1R为横坐标作出的图象如图丙所示,则该图象的函数表达式为____________________________________________(用含有U、R、R0、E、r的函数表达式表示).(3)由图象可求得,该电源的电动势E=________V,内阻r=________Ω.(结果均保存两位有效数字)分析:(1)依据电路图连结实物图,以下图.(2)由闭合电路的欧姆定律可知E=U+UR(R0+r),化简得1U=1E+r+R0E·1R.(3)由上式及题图丙知1E-1,r+R0E=,1.0)Ω/V=2.6 Ω/V,解得E=2.9V,r=2.5Ω.答案:(1)图看法析(2)1U=1E+r+R0E·1R[限训练·通高考]科学设题拿下高考高分独自成册对应学生用书第151页(45分钟)1.(1)如图甲所示,当电流表使用的量程为0~时,对应刻度盘上每一小格代表________A,图中表针示数为________A;当电流表使用的量程为0~3A 时,对应刻度盘中每一小格代表________A,图中表针示数为________A.(2)如图乙所示,当电压表使用的量程为0~3V时,每小格表示________V,图中表针的示数为________V;当电压表使用的量程为0~15V时,则表盘刻度每小格表示________V,图中表针示数为________V.分析:(1)当电流表使用的量程为0~0.6A时,刻度盘上的每一小格为0.02A,表针所指的示数为0.44A;当电流表使用的量程为0~3A时,每一小格为0.1A,表针所指的示数为2.20A.(2)当电压表使用的量程为0~3V时,每小格表示0.1V,表针所指的示数为1.70V;当电压表使用的量程为0~15V时,每小格表示0.5V,表针所指的示数为8.5V.2.在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中:(1)用多用表测电流或电阻的过程中________.A.在丈量电阻时,改换倍率后一定从头进行调零B.在丈量电流时,改换量程后一定从头进行调零C.在丈量未知电阻时,一定先选择倍率最大挡进行试测D.在丈量未知电流时,一定先选择电流最大批程进行试测(2)丈量时多用表指针指在以下图地点.若选择开关处于“10 V”挡,其读数为________V;若选择开关处于“×10”挡,其读数________(选填“大于”“等于”或“小于”)200Ω.分析:(1)多用电表丈量电阻时,改换倍率后都一定从头进行欧姆调零,选项A正确;丈量电流前需要进行机械调零,改换量程时不需要进行再次调零,选项B错误;在丈量未知电阻时,要先用中等倍率的挡位试测,看指针偏角状况后再换用适合倍率挡丈量,应选项C错误;在丈量未知电流时,一定选择电流最大批程进行试测,防止电表烧坏,应选项D正确.(2)若选择开关处于“10 V”挡,则电表的最小刻度为0.2V,此时读数为5.4V;若选择开关处于“×10”挡,依据表盘刻盘“左密右疏”可知,此时指针指示虽未知但小于15,所以读数应当小于150Ω,故小于200Ω.答案:(1)AD(2)5.4小于3.某同学制作了一个简单的多用电表,图甲为多用电表的内部电路图.已知采纳的电流表的内阻R g=5Ω、满偏电流I g=25mA,入选择开关接3时为量程为0~100V的电压表.该多用电表表盘如图乙所示,下排刻度均匀,C为上排刻度线的中间刻度,因为该同学马虎,上排刻度线对应数据没有标出.(1)若指针指在图乙所示地点,选择开关接1时其读数为________;选择开关接3时其读数为________.(2)为了测该多用电表欧姆挡的内阻和表内电源的电动势,这位同学在实验室找到了一个电阻箱,设计了以下实验:①将选择开关接2,红、黑表笔短接,调理滑动变阻器R1使电表指针满偏;②将电表红、黑表笔与电阻箱相连,调理电阻箱使电表指针指在C处,此时电阻箱的示数如图丙所示,则C处刻度应为________Ω.③计算获得多用电表内电源的电动势为________V.(保存两位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,若指针在图乙所示地点,则待测电阻的阻值为________Ω.(保存两位有效数字)分析:(1)选择开关接1时测电流,多用电表为量程是0~25mA的电流表,其分度值为0.5mA,示数为17.0mA.选择开关接3时测电压,多用电表为量程是0~100V的电压表,其分度值为2V,其示数为68V.(2)②由图丙所示的电阻箱可知,电阻箱示数为0×1000Ω+1×100Ω+5×10Ω+0×1Ω=150Ω.③指针指在C处时,电流表示数为12.5mA=1.25×10-2A,C处电阻为中值电阻,则电表内阻为150Ω,电源电动势E=I×2R=1.25×10-2×2×150V=3.8V.(3)依据第(1)问可知,调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,此时电路中的电流值为17.0mA,而表内电源的电动势为E=3.8V,表内总电阻等于中值电阻,为150Ω,所以待测电阻的阻值约为R=,17.0×10-3)Ω-150Ω=74Ω.答案:(1)17.0mA68V(2)②150③3.8(3)744.某技术质量监察局曾对市场中电线电缆产质量量进行抽查,查验负责人说:“十几个不合格产品中,大多数存在导体电阻不合格问题,主假如铜材质量不合格,使用了重生铜或含杂质好多的铜,电阻率达不到要求……”.(1)欲丈量某捆电线的电阻率能否合格,经查阅,纯铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,取长度为100m(真切长度)的电线,横截面积取1mm2,可供采纳的器械有:A.电源(电动势约为6V,内阻不计);B.待测长度为100m的电线一捆;C.电压表V1(量程为0~3V,内阻为6kΩ);D.电压表V2(量程为0~15V,内阻为20kΩ);E.电流表A1(量程为0~,内阻约为0.125Ω);F.电流表A2(量程为0~3A,内阻约为0.025Ω);H.定值电阻R1=1kΩ;G.定值电阻R2=6kΩ;K.滑动变阻器(最大阻值为5Ω,同意经过的最大电流为3A).为使实验尽可能正确,电表的示数均要达到满偏的23以上,请你依据实验要求在图甲中达成实物图的连线,注意闭合开关的瞬时,电压表或电流表不至于被烧坏.(2)请你选择适合的器械,电压表为________,电流表为________,定值电阻为________.(填仪器前的序号)(3)某次丈量得电压表示数为2.50V,电流表读数如图乙所示,为________A.(4)经剖析计算,这捆电线电阻率能否达标________.(选填“是”或“否”)分析:(1)该捆电线的电阻约为R x=ρLS=1.7Ω,小于滑动变阻器的最大电阻,故滑动变阻器采纳限流式接法;电路中的最大电流大于,故电流表选量程较大的A2;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大端,电压表V1的量程太小,有被烧坏的危险,而电压表V2的量程又太大,示数达不到满偏量程的23以上,故应把R2与V1串连起来,扩大V1的量程;电流表采纳外接法.丈量电路以下图.(2)由(1)中剖析可知电压表选C,电流表选F,定值电阻选G.(3)电流表的读数I=.(4)被测电线的电阻R=UI=,2.50)Ω=2.0Ω,电阻率ρ=RSL=2.0×1×10-6100Ω·m=2.0×10-8Ω·m>1.7×10-8Ω·m,故该电线电阻率不达标.答案:(1)图看法析(2)C F G(3)2.50(4)否5.实验小组要测定一个电池组的电动势E和内阻r,并丈量保护电阻的阻值R x.已知电池组的电动势约为6V,电池内阻和待测电阻的阻值均约为几十欧,可采纳的实验器械有:电流表A1(量程0~30mA)电流表A2(量程0~100mA)电压表V1和电压表V2(量程均为0~6V)滑动变阻器R1(阻值0~5Ω)滑动变阻器R2(阻值0~300Ω)开关S一个,导线若干某同学设计的实验过程以下:①实验电路图如图甲所示,正确连结电路;将滑动变阻器R 接入电路的阻值调到最大,闭合开关S ;②渐渐减小滑动变阻器R 的阻值,丈量并记录多组电压表和电流表的数据U 1、U 2、I .依据上边信息,回答以下问题:(1)实验中电流表应采纳________,滑动变阻器应采纳________.(2)如图乙所示是依据步骤②的丈量数据作出的U 1I 图象,由图象可知,电源电动势E =________V ,电源内阻r =________Ω.(结果均保存两位有效数字)(3)用U 1、U 2、I 表示待测保护电阻的阻值R x =________,考虑到电表内阻对丈量结果的影响,实验中待测电阻的丈量值与真切值对比________(选填“偏小”“偏大”或“相等”).分析:(1)由题意可知,电动势约为6V ,而电池内阻和待测电阻的阻值均约为几十欧,为了保证明验的安全,电流表应当选用A 2,由电路图可知,滑动变阻器是用来调理电流的大小,R 1的阻值小于待测电阻的阻值许多,故只好选用R 2.(2)由图象可知,图线在纵轴上的截距表示电动势大小,可知E =5.9V ,图线的斜率的绝对值表示内阻大小,故r =|ΔU ΔI |=25Ω.(3)由部分电路的欧姆定律得R x =U 1-U 2I ,因为电压表的分流作用,电流表的示数小于实质经过待测电阻R x的电流I 1,R x 的真切值为R x 0=U 1-U 2I 1,此中I <I 1,故待测电阻的丈量值大于真切值.答案:(1)A 2 R 2 (2)5.9 25 (3)U 1-U 2I 偏大6.(2016·高考全国卷Ⅱ的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器械有:电阻箱R(最大阻值99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干.实验步骤以下:①按电路原理图(a)连结线路;②将电阻箱阻值调理为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的地点,闭合开关S;③调理滑动变阻器,使电压表满偏;④保持滑动变阻器滑片的地点不变,调理电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值.回答以下问题:(1)实验中应选择滑动变阻器______________(填“R1”或“R2”).(2)依据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线.(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω,若以为调理电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为______Ω(结果保存到个位).(4)假如此电压表是由一个表头和电阻串连构成的,可推测该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号).A.100μA B.250μA C.500μA D.1mA分析:(1)滑动变阻器R1的阻值较小,在分压电路中便于调理,故实验中应选择滑动变阻器R1.(2)实物图连线以下图.。
高中物理电学实验教案(精彩6篇)高中物理电学实验教案篇一电磁学是高二物理的重点内容,从高考角度看是高考的重考内容;在生活中运用很多,对不能升学的同学,学好了,今后改变自己的人生也有很大的好处;但是学起来,难度很大。
在教学过程中,如何教?我有一些点滴体会,愿与同行们共同探讨和分享。
(我们采用的是人教版高二物理)一、做好两个实验——学生实验和演示实验。
近几年由于多媒体进入校园,对教学多段改变很多。
学生实验和演示实验无法用多媒体代替。
课件是由人制作的,很有规律,易于控制和验证规律,好处很多。
实验带有很大的误差,实验更具有真实性,有时还不一定成功。
我每次在上电磁学时,只要能做的实验尽量让同学们亲自做。
让他们体会实验的乐趣。
如我在上闭合电路欧姆定律一节时,就采用了实验教学。
我准备了多种电源:学生电源、干电池、蓄电池,小灯泡(2.5v,0.3w)先用实验让学同们直观认识电源有电动势,然后讲解,在认识电源内阻时,我用学生电源稳压6v和干电池6v对同一小灯泡供电,给果不一样,用学生电源的不发光,电池的发光;又用它们对6v的收录机进行供电,都可用。
时这也同学们的想法不一样了,学初中的知识不能解释了,分析原因是电源的内阻在作怪。
后又用实验测得学生电源的内阻为100欧,电池的内阻为0.08欧。
这样让同学们确实承认电源也有内阻。
又如在上电容器的电容一节时:我也才用了实验教学,电容器的充电、放电、储能用电解电容(1000μf)即可完成,效果明显,同学们看到了电容器确实有这些特点,在做电容器的电容与哪些因素有关时,用教材中的演示实验,困难了。
看不到现象,正当同学们开始有些怀凝时,我抓住这个机会,对同学生进行了物理学历的教育,这个实验我们今天做起来困难,在2某某年前,当物理学家们研究时,不知经过多少次失败,才有结果。
所以我们今天不仅要学习人类智慧的结晶,更要学习前人不怕困难的精神。
二、激发同学们探索物理的兴趣。
如何提高同学们学习物理的兴趣,我也做了一些偿试。
第6板块电学实验题第26讲|“分门别类”掌握实验基础常考实验学法指导高考对电学实验的考查,主要有以下五个基本实验:①测定金属的电阻率;②描绘小电珠的伏安特性曲线;③测定电源的电动势和内阻;④练习使用多用电表;⑤传感器的简单使用。
高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外,还增加了对演示实验的考查,利用学生所学过的知识,对实验器材或实验方法加以重组,来完成新的实验设计。
复习本讲内容时要注意以下几点:①掌握多用电表的使用方法;②掌握两种控制电路,即电流表的“内、外接法”、滑动变阻器的“分压、限流接法”;③掌握电阻测量的几种方法;④重视创新设计性实验的复习。
——多用电表的使用与读数[全练题点]1.(2018届高三·大连调研)用如图甲所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。
(1)请根据下列步骤完成电阻测量:①旋动部件________,使指针对准电流的“0”刻度线。
②将K旋转到电阻挡“×100”位置。
③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件________,使指针对准电阻的“0”刻度线。
(2)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别为a、b,指针指示位置如图乙所示。
则通过P的电流方向是________(选填“a→b”或“b→a”),为使测量比较精确,应将选择开关旋到________的倍率挡位上,并需要重新调零,再进行测量。
解析:(1)①首先要对表盘机械校零,所以旋动的部件是S。
③欧姆表选挡后要进行欧姆调零,将“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件T,让表盘指针指在最右端零刻度处。
(2)表盘上的负极接欧姆表内部电源的正极,所以通过P的电流方向是b到a;题图乙中指针偏转角度太大,为了得到比较准确的测量结果,必须使指针指在中间刻度附近,所以要将倍率调小。
答案:(1)①S ③T (2)b→a×102.某同学在测量一只小灯泡电阻的实验中,连接了如图甲所示的实物电路图。
闭合开关,发现灯泡不亮,电流表的示数为零。
(1)他借助多用电表检查小灯泡。
先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“×1”挡,再进行________调零;又将红、黑表笔分别接触①、②接线柱,多用电表的表盘恰好如图乙所示,说明小灯泡正常,此时的电阻为________Ω。
(2)他将多用电表选择开关旋于某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触②、③接线柱;闭合开关,发现电压表的示数约等于电源电动势,说明②、③接线柱间的导线出现了________(选填“断路”或“短路”)。
(3)故障排除后,为了使电流表的示数从零开始,要在________(选填“①、④”或“③、④”)接线柱间再连接一根导线,并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________(选填“左”或“右”)端。
解析:(1)根据欧姆表的使用方法可知,每次选完挡后应重新进行欧姆调零;欧姆表的读数为R=6.0×1 Ω=6.0 Ω。
(2)将红、黑表笔分别接触②、③接线柱,闭合开关,发现电压表的示数约等于电源电动势,说明②、③接线柱间的导线出现了断路。
(3)为使电流表的示数从零开始,变阻器应采用分压式接法,所以应在③、④接线柱间再连接一根导线;闭合开关前应将滑片置于输出电压最小的最左端。
答案:(1)欧姆6(或6.0) (2)断路(3)③、④左3.(2017·西北工业大学附中质检)在物理课外活动中,王聪同学制作了一个简单的多用电表,图甲为电表的电路原理图。
已知选用的电流表内阻R g=10 Ω、满偏电流I g=10 mA,当选择开关接3时为量程250 V的电压表。
该多用电表表盘如图乙所示,下排刻度均匀,C 为上排刻度线的中间刻度,由于粗心上排刻度线对应数值没有标出。
(1)若指针指在图乙所示位置,选择开关接1时其读数为________;选择开关接3时其读数为________。
(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势,王聪同学在实验室找到了一个电阻箱,设计了如下实验:①将选择开关接2,红、黑表笔短接,调节R1的阻值使电表指针满偏。
②将多用电表红、黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使多用电表指针指在C处,此时电阻箱如图丙所示,则C处刻度应为________ Ω。
③计算得到多用电表内电池的电动势为________ V。
(保留2位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,若指针指在图乙所示位置,则待测电阻的阻值为________ Ω。
(保留2位有效数字)解析:(1)选择开关接1时测电流,多用电表为量程是10 mA的电流表,其分度值为0.2 mA,示数为6.9 mA;选择开关接3时测电压,多用电表为量程为250 V的电压表,其分度值为5 V,其示数为173 V。
(2)②由题图丙所示电阻箱可知,电阻箱示数为0×1 000 Ω+1×100 Ω+5×10 Ω+0×1 Ω=150 Ω;其等于中值电阻,即C处刻度应为150 Ω。
③指针指在C处时,电流表示数为5 mA=0.005 A,C处电阻为中值电阻,则电表内阻为150 Ω,电源电动势E=I·2R=0.005×2×150 V=1.5 V。
(3)根据第(1)问可知,调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,电路中的电流值为6.9 mA,而表内电池的电动势为E=1.5 V,表内总电阻为150 Ω,所以待测电阻的阻值为67 Ω。
答案:(1)6.9 mA 173 V(172~174 V均可)(2)②150 ③1.5 (3)67(66~69均可)[全能备考]1.多用电表的读数电流表、电压表的刻度是均匀的,读数时应注意量程;欧姆表的刻度是不均匀的,读数时应注意乘倍率。
2.多用电表使用的几个注意事项(1)电流的流向:由于使用多用电表时不管测量什么,电流都要从电表的“+”插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,所以使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接的是黑表笔,负极接的是红表笔。
(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,用表盘下边中间的指针定位螺丝调整;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“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:测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。
由于欧姆挡的刻度不均匀,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的一段刻度范围。
(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开。
测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。
(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。
——以测电阻为核心的电学实验考查点(一) 电路的选择1.电流表内接法与外接法的选择比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用,电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用,电流表测量值偏大测量结果R测=UI=R A+R x>R x电阻的测量值大于真实值R测=UI=R VR V+R xR x<R x电阻的测量值小于真实值适用条件R x≫R A,大电阻R x≪R V,小电阻2.分压电路与限流电路的选择(1)以小控大用分压,相差无几用限流,即当滑动变阻器的阻值较小时,常采用分压电路;当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时,常采用限流电路。
若两种电路均可,则采用限流式,因为限流式损耗功率小。
(2)必须采用分压电路的情况有三种:①要求电压从零开始变化;②滑动变阻器太小,不能起到限流的作用;③限流电路不能获取有区分度的多组数据。
[例1] (2016·浙江高考)某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表。
采用分压电路接线,图甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的R1,其阻值约为5 Ω。
(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(填“a”或“b”)、导线②连接________(填“c”或“d”)。
(2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R1的阻值为________Ω。
U/V0.400.80 1.20 1.60 2.00 2.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R2的边长是R1的110,若测R2的阻值,则最优的连线应选________(填选项)。
A.①连接a,②连接cB.①连接a,②连接dC.①连接b,②连接cD.①连接b,②连接d[解析] (1)由于实验测量的是一个小电阻,故电流表应外接,因此导线①接a,由于采用分压电路,故导线②应接d。
(2)根据实验数据作出R1的伏安特性曲线如图所示,图线的斜率即为电阻R1的大小,由图像可知,R1=4.6 Ω。
(3)设R1的边长为l,厚度为h,电阻率为ρ,根据电阻定律,得R1=ρlhl =ρh,R2的阻值R2=ρl10hl10=ρh=R1,故测量R2的电路同测量R1的电路,故选项B正确。
[答案] (1)a d(2)作图见解析 4.6(4.4~4.7均可) (3)B考查点(二) 测定金属的电阻率1.实验仪器的选择原则电压表和电流表一般要根据实验电路中电源的电压和流过金属丝的电流进行选择,在该实验中,电压表一般选择3 V的量程,电流表一般选择0.6 A的量程;如果采用限流式电路,选用的滑动变阻器最大阻值一般要比待测金属丝的阻值大一些,如果采用分压式电路,一般应选用最大阻值较小,而额定电流较大的滑动变阻器。
2.实物图连线的基本原则对限流式电路,一般是从电源的正极开始,把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。
对分压式电路,应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来,然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个,依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。
3.电阻定律的应用该实验虽然是测定金属丝的电阻率,实际上是先测出金属丝的电阻,然后根据R=ρlS得出金属丝的电阻率ρ=RSl。
[例2] (2018届高三·青岛调研)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。
待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)。
(2)用伏安法测金属丝的电阻R x。
实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干。
某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:次数1234567U/V0.100.300.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520 由以上实验数据可知,他们测量R x是采用图2中的________图(选填“甲”或“乙”)。