高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合高頻突破 專題六 物理實驗 15 電學(xué)實驗課件.ppt

第15講電學(xué)實驗 2 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 1 知識規(guī)律 1 電學(xué)儀器的使用與讀數(shù) 電流表 電壓表 歐姆表的比較 3 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 使用多用電表的 三注意 a 電流的流向 使用歐姆擋時 多用電表內(nèi)部電池的正極接黑表筆 負極接紅表筆 從電源外部看 電流從紅表筆流入 從黑表筆流出 b 區(qū)分 機械調(diào)零 和 歐姆調(diào)零 機械調(diào)零 在表盤刻度左側(cè) 0 位置 調(diào)整表盤下邊的中間定位螺絲 歐姆調(diào)零 在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度 0 位置 調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕 c 倍率選擇 使用歐姆擋測電阻時 表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小均有較大誤差 指針偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間讀數(shù)較準確 如待測電阻約為2k 應(yīng)選用 100 擋 4 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 電學(xué)儀器的選擇a 電源的選擇 一般可以根據(jù)待測電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源 b 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 選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大 一般應(yīng)使指針能達到半偏以上 以減小讀數(shù)的偶然誤差 提高精確度 5 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 2 電流表內(nèi)外接法的區(qū)分與選擇 6 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 3 分壓式電路與限流式電路的區(qū)分與選擇 控制電路的比較 控制電路的選擇a 從節(jié)能的角度考慮 優(yōu)先選用限流式 b 以下三種情況必須用分壓式 要求待測電路的u i從0變化 r滑 rx 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 7 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 2 思想方法 1 物理思想 等效思想 控制變量思想 2 物理方法 等效替代法 控制變量法 累積法 8 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 以測電阻為核心的實驗主要考查儀器的選擇 實驗操作及歐姆定律 例1 1 用多用電表歐姆擋粗略測量某元件的電阻 選用 1擋 測量結(jié)果如圖甲所示 則測得的電阻為 9 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 為描繪該元件的u i圖線 提供了如下器材 a 電流表a 量程0 6a 內(nèi)阻約0 9 b 電壓表v 量程3v 內(nèi)阻約3k c 滑動變阻器r1 10 2a d 滑動變阻器r2 1000 1a e 電源e 電動勢6v 內(nèi)阻約0 1 f 開關(guān)s及導(dǎo)線若干 實驗中滑動變阻器應(yīng)該選擇 填寫器材序號即可 以保證實驗過程中調(diào)節(jié)方便 10 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 設(shè)計合適電路 在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖 11 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 如圖乙所示中 圖線 一條為元件真實的u i圖線 另一條是本次實驗中測得的u i圖線 其中是本次實驗中測得的圖線 12 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 13 0 2 c 如圖所示 解析 1 從多用電表指針位置可以讀出示數(shù)為13 0 讀成13也可 乘以倍率 即可測得該元件的電阻為13 0 13 也可 2 由于該元件電阻較小 所以電流表選用外接法 描繪該元件伏安特性曲線 電壓從零開始 且要測量多組數(shù)據(jù) 故滑動變阻器選用小阻值r1且采用分壓式接法 選用c 由于電壓表的分流 所以實驗中測得的u i圖線要比該元件真實的圖線低一些 應(yīng)選圖線 13 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 例2 2017 全國 卷 某同學(xué)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 8v 額定電流0 32a 電壓表v 量程3v 內(nèi)阻3k 電流表a 量程0 5a 內(nèi)阻0 5 固定電阻r0 阻值1000 滑動變阻器r 阻值0 9 0 電源e 電動勢5v 內(nèi)阻不計 開關(guān)s 導(dǎo)線若干 1 實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0 3 8v的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量 在虛線框內(nèi)畫出實驗電路原理圖 14 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖甲所示 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 15 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 3 用另一電源e0 電動勢4v 內(nèi)阻1 00 和題給器材連接成圖乙所示的電路 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(guān)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(jié)果均保留2位小數(shù) 16 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 2 增大增大 3 0 391 17 17 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 18 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 3 當r 9 時燈泡功率最小 將電阻r與電源視為整體 u e i r r 故u 4v 10 i 作圖法找到燈泡功率pmin ui 1 75v 0 225a 0 39w當r 0時 燈泡功率最大 電源的路端電壓與電流的關(guān)系u e ir 故u 4v 1 i 作圖法找到燈泡功率pmax ui 3 65v 0 32a 1 17w 19 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 規(guī)律方法 1 測金屬絲的電阻率 描繪小燈泡的伏安特性曲線 均屬于以測電阻為核心的電學(xué)實驗 屬于測量性實驗 主要考查學(xué)生的實驗分析 理解能力 要求學(xué)生有選擇儀器 設(shè)計電路的能力 20 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 測量電路設(shè)計 21 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 3 控制電路設(shè)計 以小控大用分壓 相差無幾用限流 即當滑動變阻器的阻值較小時 常采用分壓式接法 當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 22 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓(xùn)練1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v 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 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 23 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 根據(jù)設(shè)計的電路 寫出實驗步驟 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 選填 或 rv 主要理由是 24 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 實驗電路圖如圖所示 2 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 讀取電阻箱所示的電阻值 此即為測得的電壓表內(nèi)阻 3 斷開s2 調(diào)節(jié)電阻箱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 故rv rv 25 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 以測電源電動勢為核心的實驗主要考查電路的選擇 儀器的選擇 線路的連接和數(shù)據(jù)的處理 例3在測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中 某同學(xué)的實物電路連接如圖甲所示 1 在方框中畫出與圖甲對應(yīng)的電路圖 甲 26 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 圖乙的 r坐標系中已經(jīng)標出了該同學(xué)所測得的實驗數(shù)據(jù) 請作出這些數(shù)據(jù)點的擬合直線 并讀得該直線的縱截距為a 1 求得其斜率為v 1 3 求得電源的電動勢是v 內(nèi)阻是 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 27 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 電路圖如圖所示 2 圖象如圖所示0 90 67 3 1 51 4 28 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 29 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 規(guī)律方法測量電源電動勢和內(nèi)電阻的方法拓展 30 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 31 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓(xùn)練2某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻 從實驗室找到以下器材 一個滿偏電流為100 a 內(nèi)阻為2500 的表頭 一個開關(guān) 兩個電阻箱 0 999 9 和若干導(dǎo)線 1 由于表頭量程偏小 該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50ma的電流表 則應(yīng)將表頭與電阻箱 選填 串聯(lián) 或 并聯(lián) 并將該電阻箱阻值調(diào)為 32 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進行測量 實驗電路如圖甲所示 通過改變電阻r測相應(yīng)的電流i 且作相關(guān)計算后一并記錄如下表 33 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 圖乙中已描繪出四個點 請將第5 6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖乙中 并畫ir i圖線 乙 根據(jù)圖線可得電池的電動勢e是v 內(nèi)阻r是 34 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 并聯(lián)5 0 2 如圖所示 1 532 0 35 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 解析 1 表頭改裝成大量程的電流表時 應(yīng)給其并聯(lián)上一個電阻 由igrg i ig r 解得r 5 0 即將電阻箱阻值調(diào)為5 0 2 圖線如答案圖所示 根據(jù)題意 題中 2 的表格中的電壓為電阻箱兩端電壓 改裝后的毫安表內(nèi)阻ra約為5 0 由閉合電路歐姆定律 得e u ra r i 整理得u e ra r i 結(jié)合圖象知 圖線在縱軸上的截距表示電池的電動勢 有e 1 53v 圖線的斜率大小表示ra r的阻值 由圖線得斜率大小約為7 0 故r k ra 2 0 36 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 以多用電表的使用為核心的實驗主要考查多用電表的使用方法和讀數(shù)特點 例4圖甲為正在測量中的多用電表表盤 請完成下列問題 1 如果用直流 50v 擋測量電壓 指針位置如圖甲所示 讀數(shù)為v 2 用圖甲多用電表測量電阻時 多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個電池 一個可變電阻和一個表頭相串聯(lián) 如圖乙所示 電源電動勢e 1 5v 選擇開關(guān)在 1 擋 把它的兩表筆短接 旋轉(zhuǎn)可變電阻r1的旋鈕 當指針指向 0 時 流過多用電表的電流為ma 37 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 3 圖乙是測量rx阻值時的電路 歐姆表使用一段時間后 電池電動勢變小 內(nèi)阻變大 但此表仍能進行歐姆調(diào)零 按正確使用方法再測rx的值 其測量結(jié)果與原結(jié)果相比將 選填 變大 變小 或 不變 4 圖丙是將表頭g改裝成兩個倍率擋 如 1 10 的歐姆表電路原理圖 則當開關(guān)s合向 選填 a 或 b 端時 歐姆表是較大倍率擋 38 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 23 0 2 100 3 變大 4 b 39 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 解析 1 多用表讀數(shù)為23 0v 2 選擇開關(guān)在 1 擋時 歐姆表的內(nèi)阻為15 此時流過多用電表的電流為 3 當電池電動勢變小 內(nèi)阻變大時 若測量某一電阻時 通過回路的電流減小 指針偏向左 則歐姆表的讀數(shù)變大 4 將g改裝成兩種倍率 如 1 10 的歐姆表 開關(guān)合向b端時 電路最大電流小 歐姆表的中值電阻大 倍率大 這時的歐姆表是較大倍率擋 40 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 思維導(dǎo)引 規(guī)律方法歐姆表使用六注意 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 測量結(jié)束后 選擇開關(guān)要置于 off 擋或交流電壓的最高擋 41 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 拓展訓(xùn)練3為確定某電子元件的電氣特征 做如下測量 1 用多用電表測量該元件的電阻 選用 100 倍率的電阻擋測量 發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉(zhuǎn)過大 因此需選擇 選填 10 或 1k 倍率的電阻擋 并再進行測量 多用電表的示數(shù)如圖甲所示 測量結(jié)果為 42 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 2 將待測元件 額定電壓9v 蓄電池 滑動變阻器 電流表 多用電表 開關(guān)及若干導(dǎo)線連接成電路如圖乙所示 添加連線 使電路能測量該元件完整的伏安特性 本實驗中使用多用電表測電壓 多用電表的選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到 選填 直流電壓10v 或 直流電壓50v 擋 43 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 答案 1 10歐姆調(diào)零70 2 電路見解析圖直流電壓10v 44 命題熱點一 命題熱點二 命題熱點三 解析 1 用多用電表測量該元件的電阻 選用 100 倍率的電阻擋測量 發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉(zhuǎn)過大 說明電阻較小 因此需選擇 10 倍率的電阻擋 并在歐姆調(diào)零后再進行測量 多用電表的測量結(jié)果為70 2 要測量該元件完整的伏安特性 必須連接成分壓電路 如圖所示 本實驗中使用多用電表測電壓 多用電表的選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到直流電壓10v擋 45 1 2 3 1 用伏安法測定一個待測電阻rx的阻值 阻值約為200 實驗室提供如下器材 電池組e 電動勢3v 內(nèi)阻不計電流表a1 量程0 15ma 內(nèi)阻約為100 電流表a2 量程0 300 a 內(nèi)阻為1000 電壓表v 量程0 15v 內(nèi)阻約為15k 滑動變阻器r1 阻值范圍0 20 定值電阻r2 阻值為9000 開關(guān)s 導(dǎo)線若干請回答下列問題 46 1 2 3 答案 1 a1和a2 2 電路如圖 3 8 0150 47 1 2 3 解析本題考查伏安法測電阻實驗 意在考查學(xué)生對電表 滑動變阻器以及電路的選擇方法的掌握情況以及電學(xué)實驗的設(shè)計能力 1 由于所提供電源的電動勢為3v 根據(jù)實驗的準確性原則 15v量程的電壓表不能采用 可將內(nèi)阻已知的電流表a2與定值電阻串聯(lián)改裝為電壓表使用 另外 電流表a1測量通過待測電阻的電流 因此電表選擇a1和a2 2 因為待測電阻阻值遠大于滑動變阻器的最大電阻 故滑動變阻器采用分壓式接法 電流表a1的內(nèi)阻與待測電阻接近 遠小于改裝后的 電壓表 內(nèi)阻 故電流表a1外接 3 電流表a1的最小分度值為0 5ma 故讀數(shù)為8 0ma 電流表a2的最小分度值為10 a 讀數(shù)為150 a 48 1 2 3 2 某同學(xué)想測量電壓表0 3v擋的內(nèi)阻 他從實驗室拿來一個多用電表 3節(jié)干電池 50 的滑動變阻器1個 開關(guān)和若干導(dǎo)線 1 先用多用電表粗測其內(nèi)阻 把選擇開關(guān)旋到歐姆擋的 100 倍率 將 選填 紅 或 黑 表筆接電壓表的 接線柱 另一只表筆接 3v 的接線柱 多用電表的指針位置如圖甲所示 則電壓表的內(nèi)阻為 2 再用伏安法測量其內(nèi)阻 把多用電表的選擇開關(guān)旋到直流電流的 選填 100 10 或 1 ma擋 請在圖乙完成其余的連線 3 實驗中多用電表的示數(shù)為i 電壓表的示數(shù)為u 則電壓表的內(nèi)阻為rv 49 1 2 3 50 1 2 3 51 1 2 3 52 1 2 3 解析 1 由于多用電表的黑色表筆是流出電流的 故它應(yīng)該與電壓表的正接線柱連接 紅色表筆應(yīng)該與電壓表的負接線柱連接 電壓表的內(nèi)阻為r 30 100 3000 2 由于電路中的最大電流約為i 1 5ma 若選擇 10ma 或 100ma 量程 則指針偏轉(zhuǎn)的角度會很小 誤差較大 可以通過變阻器的調(diào)壓作用 讓電壓表中的電流在1ma以內(nèi) 故多用電表的直流電流擋選擇 1ma 量程 電路連接如答案圖所示 3 由于電壓表測量的就是電壓表的電壓 電流表測量的就是電壓表的電流 故電壓表的電阻為 53 1 2 3 3 2017 全國 卷 某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一微安表 量程為100 a 內(nèi)阻大約為2500 的內(nèi)阻 可使用的器材有 兩個滑動變阻器r1 r2 其中一個阻值為20 另一個阻值為2000 電阻箱rz 最大阻值為99999 9 電源e 電動勢約為1 5v 單刀開關(guān)s1和s2 c d分別為兩個滑動變阻器的滑片 54 1 2 3 1 按原理圖甲將圖乙中的實物連線 2 完成下列填空 r1的阻值為 填 20 或 2000 為了保護微安表 開始時將r1的滑片c滑到接近圖甲中滑動變阻器的 填 左 或 右 端對應(yīng)的位置 將r2的滑片d置于中間位置附近 將電阻箱rz的阻值置于2500 0 接通s1 將r1的滑片置于適當位置 再反復(fù)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 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2601 0 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 結(jié)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 55 1 2 3 答案 1 連線如圖 2 20 左 相等 2550 3 調(diào)節(jié)r1上的分壓 盡可能使微安表接近滿量程 56 1 2 3 解析 1 略 2 r1在電路中具有分壓作用 應(yīng)選阻值為20 的小電阻 為了保護微安表 開始時讓微安表兩端的電壓為零 所以開始時將r1的滑片滑到左端 由題可知 s2接通前后微安表的示數(shù)保持不變 故電路中bd導(dǎo)線在s2接通前后通過的電流均為零 所以b d點在s2接通前后的電勢相等 由于bd間導(dǎo)線沒有電流通過 聯(lián)立解得 r a 2550 3 本實驗需要觀察微安表的示數(shù)是否變化 微安表的示數(shù)越大 觀察誤差越小 所以實驗時調(diào)節(jié)r1讓微安表接近滿量程 能提高測量微安表內(nèi)阻精度 57 電學(xué)創(chuàng)新實驗分析技巧 典例示范 為了測量某電池的電動勢e 約為3v 和內(nèi)阻r 選用的器材如下 58 a 電流表g1 量程為2ma 內(nèi)電阻為100 b 電流表g2 量程為1ma 內(nèi)電阻為200 c 電阻箱r1 0 99 99 d 電阻箱r2 0 9999 e 滑動變阻器r3 0 1000 允許最大電流1a f 待測電池g 開關(guān)一個 導(dǎo)線若干 59 1 某同學(xué)利用上述器材 采用圖甲所示的電路測量該電池的電動勢和內(nèi)阻 請按照圖甲將圖乙所示的實物圖連線 2 圖甲中利用電阻箱r1 將電流表g1改裝成了量程為0 5a的電流表 利用電阻箱r2將電流表g2改裝成了量程為3v的電壓表 則電阻箱r1的阻值調(diào)到 3 以g2示數(shù)i2為縱坐標 g1示數(shù)i1為橫坐標 作出i2 i1圖象如圖所示 結(jié)合圖象可得出電源的電動勢為v 電源的內(nèi)阻為 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 60 答案 1 如圖