高考物理 专题精解 12 电学实验课件

2016年高考物理专题精解12. 电 学 实 验 重 要 考 点 考 题 预 测1.测 定 金 属 的 电 阻 率 (同 时 练 习使 用 螺 旋 测 微 器 )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 不 拘 泥 考 纲 规 定 的 实 验 及 教 材 上 的 实验 方 法 ,依 据 电 学 规 律 ,设 置 创 新 、 探究 实 验 是 命 题 的 重 中 之 重 .2016年 高 考 中 ,基 本 仪 器 的 使 用 、 读数 、 仪 器 的 选 取 、 实 验 操 作 、 实 验 数据 的 处 理 仍 将 是 考 查 重 点 之 一 . 一 、 基 本 仪 器 及 其 使 用1.基 本 仪 器 2.使 用(1)电 学 测 量 仪 器 的 使 用 和 读 数 仪 器 极 性 量 程 选 择 读 数 电 流 表 电 压 表 使 指 针 指 示 比 满偏 刻 度 1/3多 的 位 置 (这 是 选 择 电 表 量 程 的 重 要 依 据 ) 3 V和 3 A量 程 估 读 到 最 小分 度 (0.1 V和 0.1 A)的 1/10;15 V量 程 估 读 到 最 小分 度 (0.5 V)的 1/5;0.6 A 量 程 应 估 读 到 最 小 分 度(0.02 A)的 1/2 欧 姆 表 有 正 、 负 接线 柱 的 电 表 ,电 流 由电 表 的 正 接 线 柱 流 入 ,负 接 线 柱 流 出 使 指 针 尽 量 指 在表 盘 的 中 间 位 置 左 右 取 两 位 有 效 数 字 并 乘 以 相 应挡 位 的 倍 率 (2)多 用 电 表 的 使 用 注 意 电 流 的 流 向 :由 于 使 用 多 用 电 表 时 不 管 测 量 项 目 是 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 . 要 区 分 开 “ 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 指 针 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 . 利 用 欧 姆 挡 时 正 确 选 择 倍 率 :测 量 前 应 根 据 估 计 阻 值 选 用 适 当 的 挡 位 .由 于 欧 姆 挡 刻度 的 非 线 性 ,使 用 欧 姆 挡 测 电 阻 时 ,表 头 指 针 偏 转 过 大 过 小 都 有 较 大 误 差 ,通 常 只 使 用表 盘 中 间 一 段 刻 度 范 围 ,指 针 偏 转 角 度 在 1/3满 偏 到 2/3满 偏 之 间 为 测 量 的 有 效 范 围 .例如 ,J0411型 多 用 电 表 欧 姆 挡 的 R 中 =15 ,当 待 测 电 阻 约 为 2 k时 ,则 应 采 用 R 100挡 . 3.电 流 表 的 内 、 外 接 法 及 选 择 电 路 形 式 误 差 产 生 误 差 原 因 选 择 条 件 内 接 法 R 测 =Rx+ RARx 电 流 表 分 压 导 致 U 测 Ux Rx RA xARR VxRR 外 接 法 R 测 = V xV x R RR R Ix Rx RV VxRR xARR 4.滑 动 变 阻 器 的 限 流 式 连 接 和 分 压 式 连 接 分 压 式 、 限 流 式 选 择 原 则 以 下 情 况 考 虑 分 压 式 : 要 求 待 测 电 路 的 U,I从 零 变 化 ; R 滑 Rx; 选 用 限 流 式 时 ,U x,Ix过 大 (超 过 电 表 量 程 ,烧 坏 电 表 、 电 源或 用 电 器 等 )或 U x,Ix过 小 (最 大 值 不 超 过 电 表 满 量 程 的1/2,读 数 误 差 大 ) 滑 动 变 阻 器 的 选 择 要 求 限 流 式 :全 值 电 阻 与 待 测 电 阻 接 近 分 压 式 :全 值 电 阻 小 于 待 测 电 阻 二 、 实 验 数 据 的 分 析 和 处 理 方 法方 法 内 容列 表 法 把 被 测 物 理 量 用 表 格 的 形 式 分 类 列 出 的 方 法 .记 录 表 格一 般 应 包 括 表 号 、 标 题 、 主 栏 、 副 栏 、 数 据 和 备 注 等 ,列 表 法 常 用 来 作 为 数 据 处 理 的 一 种 辅 助 手 段公 式 法 将 实 验 得 到 的 数 据 代 入 物 理 公 式 或 相 应 的 函 数 关 系 ,分析 、 计 算 某 一 物 理 量图 像 法 根 据 实 验 数 据 ,按 自 变 量 和 因 变 量 之 间 的 关 系 在 直 角 坐标 系 中 用 图 线 表 示 出 来 的 方 法 .作 图 的 原 则 要 求 是 准 确 、 清 楚 、 布 局 合 理 、 便 于 应 用 ,合 理 地 选 择 坐 标 原 点 ,坐 标 轴 的 分 度 要 适 当 ,要 有 足 够 多 的 描 点 数 ,应 使 尽 可 能 多 的 点 落 在 图 线 上 ,剩 余 的 点 均 分布 在 图 线 两 侧 考 点 一 电 表 的 工 作 原 理 及 改 装 、 多 用 电 表 的 使 用典 例 图 1为 正 在 测 量 中 的 多 用 电 表 表 盘 ,请 完 成 下 列问 题 : (1)如 果 用 直 流 “ 50 V”挡 测 量 电 压 ,指 针 位 置 如 图 1所 示 ,读 数 为 V; (2)用 图 1多 用 电 表 测 量 电 阻 时 ,多 用 电 表 内 部 的 电 路 可 以 等 效 为 一 电 池 、一 个 可 变 电 阻 和 一 表 头 相 串 联 ,如 图 2所 示 ,电 源 电 动 势 E=1.5 V,选 择 开 关 在“ 1”挡 ,把 它 的 两 表 笔 短 接 ,旋 转 可 变 电 阻 R1的 旋 钮 ,当 指 针 指 向 “ 0 ”时 ,流过 多 用 电 表 的 电 流 为 mA; 解 析 :(1)如 果 是 用 直 流 “ 50 V”挡 测 量 电 压 ,由 题 图 1所 示 表 盘 可 知 ,其 分 度 值 为 1 V,则 读 数 为 23.0 V. (2)由 图 1知 ,欧 姆 挡 的 中 值 电 阻 为 R 中 =15 根 据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 得 两 表 笔 短 接 ,有 Ig= 1g ER r R , 指 针 指 在 中 央 时 ,有 12 Ig= 1g ER r R R 中 , 由 以 上 得 Rg+r+R1=R 中 ,可 得 Ig= 1g ER r R = ER中 =1.515 A=0.1 A=100 mA, 即 当 指 针 指 向 “ 0 ” 时 ,流 过 多 用 电 表 的 电 流 为 100 mA. 答 案 :(1)23.0 (2)100 (3)图 2是 测 量 Rx阻 值 时 的 电 路 ,欧 姆 表 使 用 一 段 时 间 后 ,电 池 电 动 势 变 小 ,内 阻 变大 ,但 此 表 仍 能 进 行 欧 姆 调 零 ,按 正 确 使 用 方 法 再 测 Rx的 值 ,其 测 量 结 果 与 原 结 果相 比 较 将 (选 填 “ 变 大 ” “ 变 小 ” 或 “ 不 变 ” ).(4)图 3是 将 表 头 G改 装 成 两 个 倍 率 挡 (如 “ 1”“ 10”)的 欧 姆 表 电 路 原 理 图 ,则当 开 关 S合 向 端 (选 填 “ a”或 “ b”)时 ,欧 姆 表 是 较 大 倍 率 挡 . 解 析 ： (3)当 欧 姆 表 中 的 电 池 电 动 势 变 小 ,内 阻 变 大 时 ,欧 姆 调 零 时 ,由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 知 ,其 中 值 电 阻 变 小 ,当 测 量 某 一 电 阻 Rx时 ,有 I= + xER R中 ,而 Ig= ER中 ,则 I=1 gg xII RE , 由 于 E变 小 ,通 过 电 表 的 电 流 减 小 ,指 针 偏 转 角 度 减 小 ,指 针 指 示 的 读 数 变 大 ,则 测 量 值将 变 大 . 答 案 :(3)变 大 (4)b(4)图 3是 将 表 头 G改 装 成 两 个 倍 率 挡 的 欧 姆 表 电 路 原 理 图 ,由 图 知 ,当 开 关 S合 向 b端时 ,通 过 欧 姆 表 的 电 流 较 小 ,根 据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 知 ,欧 姆 表 的 倍 率 较 大 . 多 用 电 表 中 欧 姆 挡 的 使 用 总 结(1)欧 姆 表 测 量 电 阻 ,换 挡 时 一 定 要 使 红 、 黑 表 笔 短 接 ,重 新 调 零 ,欧 姆 表 红 、 黑表 笔 短 接 调 零 是 使 指 针 指 欧 姆 表 刻 度 的 “ 0”;(2)欧 姆 表 测 量 电 阻 读 数 时 一 定 要 将 读 数 乘 以 所 选 的 倍 率 ;(3)欧 姆 表 内 阻 阻 值 是 指 表 内 电 池 内 阻 、 电 流 表 内 阻 、 调 零 电 阻 等 的 阻 值 之 和 ,大 小 等 于 测 量 电 阻 时 欧 姆 表 指 针 指 在 刻 度 盘 正 中 央 时 被 测 电 阻 的 阻 值 ;(4)欧 姆 表 测 量 电 阻 时 ,若 指 针 偏 角 过 小 (过 大 ),就 换 用 大 (小 )倍 率 ;(5)欧 姆 表 测 量 电 阻 问 题 的 分 析 、 处 理 ,会 用 到 闭 合 电 路 的 欧 姆 定 律 等 规 律 ,因 为这 时 被 测 电 阻 已 经 和 表 内 的 电 池 、 电 流 表 以 及 调 零 电 阻 构 成 了 闭 合 电 路 . 1.(2015 北 京 理 综 )如 图 所 示 ,其 中 电 流 表 A的 量 程 为 0.6 A,表 盘 均 匀 划 分 为 30个 小 格 ,每 一 小 格 表 示 0.02 A;R1的 阻 值 等 于 电 流 表 内 阻 的 12 ;R2的 阻 值 等 于 电 流 表 内 阻 的 2倍 .若 用 电 流 表 A的 表 盘 刻 度 表 示 流 过 接 线 柱 1的 电 流 值 ,则 下 列 分 析 正 确的 是 ( ) A.将 接 线 柱 1,2接 入 电 路 时 ,每 一 小 格 表 示 0.04 A B.将 接 线 柱 1,2接 入 电 路 时 ,每 一 小 格 表 示 0.02 A C.将 接 线 柱 1,3接 入 电 路 时 ,每 一 小 格 表 示 0.06 A D.将 接 线 柱 1,3接 入 电 路 时 ,每 一 小 格 表 示 0.01 A 解 析 :设 电 流 表 的 内 阻 为 RA,则 R1= 12 RA,R2=2RA,将 接 线 柱 1,2接 入 电 路 时 ,流 过 接 线 柱 1的 电 流 I1=3I0,其 中 I0为 流 过 电 流 表 A的 电 流 ,因 此 每 一 小 格 表 示0.06 A;将 接 线 柱 1,3接 入 电 路 时 ,流 过 接 线 柱 1的 电 流 I 1 =3I0,其 中 I0为流 过 电 流 表 A的 电 流 ,因 此 每 一 小 格 表 示 0.06 A.选 项 A,B,D错 误 ,C正 确 . 答 案 :C 2.为 确 定 某 电 子 元 件 的 电 气 特 性 ,做 如 下 测 量 .(1)用 多 用 表 测 量 该 元 件 的 电 阻 ,选 用 “ 100”倍 率 的 电 阻 挡 测 量 ,发 现 多 用 表 指针 偏 转 过 大 ,因 此 需 选 择 (填 “ 10”或 “ 1 k”)倍 率 的 电 阻 挡 ,并 再 进 行 测 量 ,多 用 表 的 示 数 如 图 (a)所 示 ,测 量 结 果 为 . 解 析 :(1)多 用 电 表 “ 100”倍 率 测 电 阻 时 ,指 针 偏 转 角 度 过 大 ,示 数 太 小 ,应 换 小倍 率 ,即 选 择 “ 10”倍 率 ,欧 姆 挡 调 零 后 重 新 测 量 ,测 量 结 果 为 7 10 =70 . 答 案 : (1) 10 欧 姆 调 零 70 (2)将 待 测 元 件 (额 定 电 压 9 V)、 蓄 电 池 、 滑 动 变 阻 器 、 电 流 表 、 多 用 表 、 开 关 及若 干 导 线 连 接 成 电 路 如 图 (b)所 示 .添 加 连 线 ,使 电 路 能 测 量 该 元 件 完 整 的 伏 安 特性 .本 实 验 中 使 用 多 用 表 测 电 压 ,多 用 表 的 选 择 开 关 应 调 到 (填 “ 直 流 电 压10 V”或 “ 直 流 电 压 50 V”)挡 . 解 析 :(2)实 物 连 接 如 图 所 示 .由 于 待 测 元 件 额 定 电 压 为 9 V,因 此 多 用 表 的 选 择 开关 应 调 到 直 流 电 压 10 V挡 . 答 案 :(2)电 路 图 见 解 析 直 流 电 压 10 V 考 点 二 以 测 电 阻 为 核 心 的 电 学 实 验例 题 欲 用 伏 安 法 测 定 一 个 阻 值 约 为 5 左 右 的 未 知 电 阻 ,要 求 测 量 结 果 尽 量 准确 ,现 备 有 以 下 器 材 :A.电 池 组 (3 V,内 阻 1 )B.电 流 表 (0 3 A,内 阻 0.012 5 )C.电 流 表 (0 0.6 A,内 阻 0.125 )D.电 压 表 (0 3 V,内 阻 3 k)E.电 压 表 (0 15 V,内 阻 15 k)F.待 测 电 阻G.开 关 、 导 线H.滑 动 变 阻 器 (0 20 ,额 定 电 流 1 A)I.滑 动 变 阻 器 (0 2 000 ,额 定 电 流 0.3 A) (1)上 述 器 材 中 应 选 用 的 是 (填 写 各 器 材 的 字 母 代 号 ).(2)为 使 通 过 待 测 电 阻 的 电 流 能 在 0 0.5 A范 围 内 改 变 ,请 在 虚 线 框 中 画 出 测 量 待 测 电阻 Rx的 原 理 电 路 图 ,然 后 根 据 你 设 计 的 电 路 将 给 定 的 器 材 连 成 实 验 电 路 . 解 析 :由 于 电 池 组 电 动 势 为 3 V,电 压 表 选 量 程 为 3 V的 D;因 电 流 在 00.5 A范 围 内 改 变 ,电 流 表 选 量 程 为 0.6 A的 C;由 于 题 中 要 求 “ 为 使 通 过 待 测 电 阻 的电 流 能 在 0 0.5 A范 围 内 改 变 ” ,所 以 需 要 设 计 成 分 压 电 路 ,为 了 调 节 方 便 ,滑 动 变阻 器 选 总 阻 值 较 小 的 H;由 于 待 测 电 阻 阻 值 小 ,所 以 采 用 电 流 表 外 接 电 路 .答 案 :(1)ACDFGH(2)如 图 所 示 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 ,各 类 用 电 器 实 际 通 过 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 够 用 即 可 ,并 不 是 精 度 越 高 越 好 .(3)方 便 性 原 则 :实 验 时 需 考 虑 调 节 方 便 ,便 于 操 作 ,如 滑 动 变 阻 器 的 选 择 ,既 要 考虑 它 的 额 定 电 流 ,又 要 考 虑 它 的 阻 值 范 围 ,在 二 者 都 能 满 足 实 验 要 求 的 情 况 下 ,还要 考 虑 阻 值 大 小 对 实 验 操 作 是 否 调 节 方 便 的 问 题 . 1.图 (甲 )是 小 红 同 学 在 做 “ 描 绘 小 灯 泡 的 伏 安 特 性 曲 线 ” 实 验 的 实 物 连 接 图 . (1)根 据 图 (甲 )画 出 实 验 电 路 图 ; 解 析 : (1)如 图 所 示 .答 案 : (1)图 见 解 析 解 析 : (2)由 图 (乙 )可 知 ,量 程 为 0.6 A的 电 流 表 的 读 数 为 0.10 A, 的 读 数 为 0.24 A;量 程 为 3 V的 电 压 表 的 分 度 值 为 0.1 V, , 的 读 数 分 别 为 2.00 V与 0.27 V.因 小 灯 泡 通 过 的 电 流 随 其 两 端 电 压 的 增 大 而 增 大 ,故 与 , 与 分 别 对 应 ,故 由 欧 姆 定 律 R=UI 可 得 由 两 组 数 据 得 到 的 电 阻 分 别 为 R1= 0.270.1 =2.7 ,R2= 2.000.24 8.3 . (2)调 节 滑 动 变 阻 器 得 到 了 两 组 电 流 表 与 电 压 表 的 示 数 如 图 (乙 )中 的 , , , 所示 ,电 流 表 量 程 为 0.6 A,电 压 表 量 程 为 3 V.所 示 读 数 为 : 、 、 、 .两 组 数 据 得 到 的 电 阻 分 别 为 和 . 答 案 : (2) 0.10 A 0.24 A 2.00 V 0.27 V 2.7( 0.1) 8.3( 0.1)如填 为 8.3( 0.1) 2.7( 0.1)也 行 如 图 (甲 )所 示 是 测 量 阻 值 约 几 十 欧 的 未 知 电 阻 Rx的 原 理 图 ,R1是 电 阻 箱 (0 99.9 ),R是 滑 动 变 阻 器 ,A1和 A2是 电 流 表 ,E是 电 源 (电 动 势 12 V,内 阻 忽 略 不 计 ). 在 保 证 安 全 和 满 足 要 求 的 情 况 下 ,使 测 量 范 围 尽 可 能 大 ,具 体 实 验 步 骤如 下 : 闭 合 S,调 节 滑 动 变 阻 器 R和 电 阻 箱 R1,使 A2示 数 I2=0.20 A,记 下 此 时 电 阻 箱 的 阻 值R1和 A1的 示 数 I1; 重 复 步 骤 且 使 A2示 数 仍 为 I2=0.20 A,测 量 多 组 R1和 I1值 ; 将 实 验 测 得 的 数 据 在 坐 标 纸 上 描 点 ,如 图 (乙 )所 示 .根 据 实 验 回 答 以 下 问 题 :(1)现 有 四 只 供 选 用 的 电 流 表 :A.电 流 表 (0 3 mA,内 阻 为 2.0 )B.电 流 表 (0 3 mA,内 阻 未 知 )C.电 流 表 (0 0.3 A,内 阻 为 10 )D.电 流 表 (0 0.3 A,内 阻 未 知 )请 根 据 实 验 过 程 判 断 A 1应 选 用 ,A2应 选 用 (填 写 选 项 字 母 ). 解 析 :(1)由 图 (乙 )可 知 ,A1示 数 的 最 大 值 约 为 0.25 A,则 A1应 选 用 量 程 为 0.3 A的 电流 表 ,由 于 只 要 知 道 电 流 大 小 即 可 ,即 选 用 D;由 于 A2示 数 为0.20 A,则 A2的 量 程 为 0.3 A,且 必 须 要 知 道 其 内 阻 ,因 此 选 用 C;答 案 : (1)D C (2)在 图 (乙 )中 的 坐 标 纸 上 画 出 R1与 11I 的 关 系 图 . 解 析 ： (2)由 于 图 (乙 )所 给 各 点 大 体 处 在 一 条 直 线 上 ,因 此 过 这 些 点 作 一 条 直 线 并 延 长 ,即 得 到 R1- 11I 图 像 ,如 图 所 示 . 答 案 :(2)见 解 析 (3)根 据 以 上 实 验 数 据 得 出 Rx= . 解 析 ： (3)根 据 欧 姆 定 律 ,则 有 (R1+RA1)I1=I2(Rx+RA2); 整 理 可 得 R1=I2(Rx+RA2) 11I -RA1,由 R1- 11I 图 像 可 得 k=I2(Rx+RA2), 而 R1与 11I 的 图 像 的 斜 率 k= 90 010 1 A=10 A; 则 有 Rx= 2kI -RA2=( 100.20 -10) =40 . 答 案 :(3)40 考 点 三 以 测 电 源 电 动 势 为 核 心 的 电 学 实 验典 例 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 )B.电 流 表 G2(量 程 为 1 mA,内 电 阻 为 200 )C.电 阻 箱 R1(0 99.99 )D.电 阻 箱 R2(0 9 999 )E.滑 动 变 阻 器 R3(0 1 000 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 接 完 整 ; 解 析 : (1)根 据 图 (甲 ),实 物 连 线 如 图 所 示 : 答 案 : (1)见 解 析 (2)图 (甲 )中 利 用 电 阻 箱 R1,将 电 流 表 G1改 装 成 了 量 程 为 0.5 A的 电 流 表 ,利 用 电 阻 箱R2将 电 流 表 G2改 装 成 了 量 程 为 3 V的 电 压 表 ,则 电 阻 箱 R2的 阻 值 调 到 ; 解 析 ： (2)根 据 欧 姆 定 律 和 串 并 联 规 律 应 有 I=I1g+ 1g 11I rR ,解 得 R1 0.4 ,由 U=I2g(r2+R2),代 入 数 据 解 得 R2=2.8 103 . 答 案 :(2)2.8 103 (3)以 G2示 数 I2为 纵 坐 标 ,G1示 数 I1为 横 坐 标 ,作 出 I2-I1图 像 如 图 (丙 )所 示 ,结 合 图 像 可得 出 电 源 的 电 动 势 为 V,电 源 的 内 阻 为 (结 果 均 保 留 两 位 有 效 数 字 ). 解 析 ： (3)根 据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 应 有 E=I2(r2+R2)+(I1+ 1 11I rR +I2)r 整 理 可 得 I2=- 1 11 2 2( )( )R r rR R r r I1+ 2 2ER r r ; 结 合 图 像 斜 率 和 截 距 ,应 有 1 11 2 2( )( )R r rR R r r = 0.9 0.60.4 = 34 , 2 2ER r r =0.9 10-3 A. 代 入 数 据 解 得 r 9.0 ,E 2.7 V. 答 案 :(3)2.7 9.0 实 物 图 的 连 接 方 法 及 注 意 的 问 题(1)连 接 方 法看 图 连 接 ,即 根 据 题 给 电 路 中 用 电 器 的 连 接 方 式 (串 、 并 联 ),用 笔 画 线 代 替 导 线将 实 物 图 中 的 电 源 与 用 电 器 、 开 关 等 连 成 正 确 的 闭 合 电 路 .若 题 目 没 有 给 定 电 路 ,可 依 据 题 意 在 草 纸 上 画 出 实 验 所 需 要 的 电 路 图 ,然 后 再 看 图 连 接 .(2)注 意 问 题 注 意 直 流 电 流 表 和 电 压 表 的 “ +”“-”接 线 柱 ,保 证 电 流 从 “ +”接 线 柱 流 入 ,从“ -”接 线 柱 流 出 ; 根 据 题 给 数 据 或 计 算 得 到 的 数 据 ,对 于 多 量 程 电 表 ,一 定 要 将 相 应 量 程 的 接 线柱 接 入 电 路 ; 接 线 不 能 交 叉 ; 实 验 连 线 时 ,开 关 一 定 处 于 断 开 状 态 ; 实 物 图 的 连 接 应 以 实 验 电 路 图 为 依 据 ,必 要 时 先 画 出 电 路 图 ; 用 “ 线 ” 连 图 时 ,应 将 “ 线 ” 连 在 正 确 的 位 置 ,即 连 接 在 各 仪 器 的 接 线 柱 上 ,不 能错 连 ; 记 住 一 些 常 规 性 的 结 论 ,如 在 描 绘 电 学 元 件 的 伏 安 特 性 曲 线 的 实 验 中 ,若 电 学 元件 两 端 的 电 压 要 从 零 开 始 逐 渐 增 大 ,则 滑 动 变 阻 器 采 用 分 压 式 接 法 ,若 被 测 电 学 元件 的 电 阻 阻 值 和 电 流 表 内 阻 阻 值 相 差 不 大 时 ,电 流 表 采 用 外 接 法 .再 如 ,在 测 定 金 属电 阻 率 的 实 验 中 ,电 流 表 采 用 的 也 是 外 接 法 . 1.用 实 验 测 一 电 池 的 内 阻 r和 一 待 测 电 阻 的 阻 值 Rx.已 知 电 池 的 电 动 势 约 6 V,电 池 内阻 和 待 测 电 阻 阻 值 都 为 数 十 欧 .可 选 用 的 实 验 器 材 有 :电 流 表 A1(量 程 0 30 mA);电 流 表 A2(量 程 0 100 mA);电 压 表 V(量 程 0 6 V);滑 动 变 阻 器 R1(阻 值 0 5 );滑 动 变 阻 器 R2(阻 值 0 300 );开 关 S一 个 ,导 线 若 干 条 .某 同 学 的 实 验 过 程 如 下 : .设 计 如 图 (甲 )所 示 的 电 路 图 ,正 确 连 接 电 路 . .将 R的 阻 值 调 到 最 大 ,闭 合 开 关 ,逐 次 调 小 R的 阻 值 ,测 出 多 组 U和 I的 值 ,并 记 录 .以U为 纵 轴 ,I为 横 轴 ,得 到 如 图 (乙 )所 示 的 图 线 . .断 开 开 关 ,将 Rx改 接 在 B,C之 间 ,A与 B直 接 相 连 ,其 他 部 分 保 持 不 变 .重 复 的步 骤 ,得 到 另 一 条 U-I图 线 ,图 线 与 横 轴 I的 交 点 坐 标 为 (I0,0),与 纵 轴 U的 交 点 坐 标为 (0,U0).回 答 下 列 问 题 :(1)电 流 表 应 选 用 ,滑 动 变 阻 器 应 选 用 ; (2)由 图 (乙 )的 图 线 ,得 电 源 内 阻 r= ; 解 析 :(1)由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 ,要 想 调 节 时 电 流 表 和 电 压 表 的 读 数 有 明 显 变 化 ,起限 流 作 用 的 滑 动 变 阻 器 应 选 用 R 2;由 题 图 (乙 )可 知 ,电 流 表 应选 A2.(2)根 据 U-I图 线 的 斜 率 求 得 电 源 内 阻 为 25 .答 案 :(1)A2 R2 (2)25 (3)用 I0,U0和 r表 示 待 测 电 阻 的 关 系 式 Rx= ,代 入 数 值 可 得 Rx;(4)若 电 表 为 理 想 电 表 ,Rx接 在 B,C之 间 与 接 在 A,B之 间 ,滑 动 变 阻 器 滑 片 都 从 最 大 阻值 位 置 调 到 某 同 一 位 置 ,两 种 情 况 相 比 ,电 流 表 示 数 变 化 范 围 ,电 压 表 示 数 变 化 范 围 .(选 填 “ 相 同 ” 或 “ 不 同 ” ) 解 析 ： (3)Rx改 接 在 B,C之 间 后 ,U-I图 线 的 斜 率 的 绝 对 值 00UI =Rx+r,故 Rx= 00UI -r. (4)Rx所 接 位 置 的 改 变 并 不 影 响 干 路 电 流 的 测 量 ,故 电 流 表 示 数 变 化 范 围 相 同 ;但 是改 接 前 后 电 压 表 测 量 的 分 别 是 路 端 电 压 与 滑 动 变 阻 器 两 端 的 电 压 ,故 电 压 表 示 数 变化 范 围 不 同 . 答 案 :(3) 00UI -r (4)相 同 不 同 2.某 研 究 小 组 收 集 了 两 个 电 学 元 件 ,电 阻 R0(约 为 2 k)和 手 机 中 的 锂 电 池 (电 动势 E标 称 值 为 3.7 V,允 许 最 大 放 电 电 流 为 100 mA).实 验 室 备 有 如 下 器 材 :A.电 压 表 V(量 程 3 V,电 阻 RV约 为 4.0 k)B.电 流 表 A1(量 程 100 mA,电 阻 RA1约 为 5 )C.电 流 表 A2(量 程 2 mA,电 阻 RA2约 为 50 )D.滑 动 变 阻 器 R1(0 40 ,额 定 电 流 1 A)E.电 阻 箱 R2(0 999.9 )F.开 关 S一 只 ,导 线 若 干(1)为 了 测 定 电 阻 R 0的 阻 值 ,小 明 设 计 了 一 电 路 ,如 图 (甲 )所 示 为 其 对 应 的 实 物 图 ,图 中 的 电 流 表 A应 选 (选 填 “ A1”或 “ A2”),请 将 实 物 连 线 补 充 完 整 . 解 析 :(1)电 压 表 量 程 是 3 V,通 过 待 测 电 阻 的 最 大 电 流 I= 0UR = 32000 A=0.001 5 A=1.5 mA, 因 此 电 流 表 应 选 电 流 表 A2(量 程 2 mA,电 阻 RA2约 为 50 ); 待 测 电 阻 R0阻 值 约 为 2 k ,滑 动 变 阻 器 R1(0 40 ,额 定 电 流 1 A)的 阻 值 比 R0小 得 多 ,若 变 阻 器 采 用 限 流 接 法 时 待 测 电 阻 电 压 与 电 流 变 化 范 围 较 小 , 不 能 测 多 组 实 验 数 据 ,为 测 多 组 实 验 数 据 ,减 小 实 验 误 差 ,滑 动 变 阻 器 应 采 用 分 压 接 法 ; 0ARR = 200050 =40, 0VRR = 40002000 =2, 0ARR 0VRR ,电 流 表 应 该 采 用 内 接 法 , 实 物 连 线 图 如 图 所 示 . 答 案 :(1)A2 电 路 图 见 解 析 (2)为 测 量 锂 电 池 的 电 动 势 E和 内 阻 r,小 红 设 计 了 如 图 (乙 )所 示 的 电 路 图 , 根 据 测 量 数 据 作 出 1U 21R 图 像 ,如 图 (丙 )所 示 ,若 该 图 线 的 斜 率 为 k,纵 轴 截 距 为 b,则 该 锂 电 池 的 电 动 势 E= ,内 阻 r= (用 k,b和 R2表 示 ). 该 实 验 的 测 量 值 偏 小 ,造 成 此 系 统 误 差 主 要 原 因 是 . 解 析 ： (2)由 图 (乙 )所 示 电 路 可 得 ,E=U+ 2UR r,则 1U = rE 21R + 1E ,因 此 图 像 的 纵 轴 截 距 b= 1E ,即 电 动 势 E= 1b ,图 像 的 斜 率 k= rE ,则 电 源 内 阻 r=kE= kb ; 由 图 (乙 )可 知 ,由 于 电 压 表 分 流 ,使 实 验 的 测 量 值 偏 小 . 答 案 :(2) 1b kb 电 压 表 的 分 流 考 点 四 创 新 探 究 设 计 型 实 验典 例 同 学 们 测 量 某 电 阻 丝 的 电 阻 Rx,所 用 电 流 表 的 内 阻 与 Rx相 当 ,电 压 表 可 视 为理 想 电 压 表 .(1)若 使 用 如 图 (甲 )所 示 电 路 图 进 行 实 验 ,要 使 得 Rx的 测 量 值 更 接 近 真 实 值 ,电 压 表 的 a端 应 连 接 到 电 路 的 点 (选 填 “ b”或 “ c”). 解 析 :(1)由 于 电 阻 丝 的 电 阻 和 电 流 表 的 内阻 相 当 ,且 电 压 表 可 视 为 理 想 电 表 ,所 以 电流 表 外 接 时 测 量 电 阻 更 接 近 真 实 值 ,即 电 压表 的 a端 应 接 电 路 的 c点 . 答 案 :(1)c (2)测 得 电 阻 丝 的 U-I图 如 图 (乙 )所 示 ,则 Rx为 (保 留 两 位 有 效 数 字 ). 解 析 ： (2)分 析 U-I图 像 ,图 线 的 斜 率 即 为 电 阻 值 ,则 R= UI 4.1 . 答 案 :(2)4.1(4.0 4.2均 可 ) (3)实 验 中 ,随 电 压 进 一 步 增 加 电 阻 丝 逐 渐 进 入 炽 热 状 态 .某 同 学 发 现 对 炽 热 电 阻 丝 吹气 ,其 阻 值 会 变 化 .他 们 对 此 现 象 进 行 探 究 ,在 控 制 电 阻 丝 两 端 的 电 压 为 10 V的 条 件 下 ,得 到 电 阻 丝 的 电 阻 Rx随 风 速 v(用 风 速 计 测 )的 变 化 关 系 如 图 (丙 )所 示 .由 图 可 知 当 风 速增 加 时 ,Rx会 (选 填 “ 增 大 ” 或 “ 减 小 ” ).在 风 速 增 加 过 程 中 ,为 保 持 电 阻 丝 两端 电 压 为 10 V,需 要 将 滑 动 变 阻 器 RW的 滑 片 向 端 调 节 (选 填 “ M ”或 “ N”). 解 析 :(3)由 题 图 (丙 )可 知 风 速 增 加 时 ,电 阻 丝 电 阻 减 小 .在 风 速 增 加 过 程 中 ,由 于 电 阻丝 电 阻 减 小 ,要 保 持 电 阻 丝 两 端 电 压 不 变 ,需 要 增 大 并 联 部 分 电 阻 阻 值 ,所 以 滑 动 变 阻器 的 滑 片 向 M端 调 节 .答 案 :(3)减 小 M (4)为 了 通 过 电 压 表 的 示 数 来 显 示 风 速 ,同 学 们 设 计 了 如 图 (丁 )所 示 的 电 路 .其中 R为 两 只 阻 值 相 同 的 电 阻 ,R x为 两 根 相 同 的 电 阻 丝 ,一 根 置 于 气 流 中 ,另 一 根 不 受 气 流 影 响 , 为 待 接 入 的 理 想 电 压 表 .如 果 要 求 在 测 量 中 ,风 速 从 零 开 始 增 加 ,电 压 表 的 示 数 也 从 零 开 始 增 加 ,则 电 压 表 的 “ +” 端 和 “ -” 端 应 分 别 连接 到 电 路 中 的 点 和 点 (选 填 “ a” “ b” “ c” 或 “ d” ). 解 析 ： (4)风 速 为 零 时 ,由 于 a,d间 与 d,c间 的 电 阻 之 比 等 于 a,b间 与 b,c间 的 电 阻 之 比 ,所 以 d,b两 点 电 势 相 等 ,但 风 速 增 大 时 ,d点 电 势 降 低 ,所 以 电 压 表 “ +”“-”端 分 别 接 b,d两 点 ,满 足 电 压 表 的 示 数 从 零 开 始 增 加 .答 案 :(4)b d 创 新 性 实 验 和 探 究 性 实 验 的 比 较 及 分 析 方 法创 新 性 实 验 探 究 性 实 验比 较 创 新 性 实 验 大 致 可 分 为 设 计实 验 步 骤 、 设 计 实 验 方 案 、纠 错 和 改 进 实 验 设 计 、 开 放性 实 验 设 计 以 及 装 置 连 接 的实 验 设 计 等 实 验 探 究 的 过 程 一 般 为 提 出 问 题 作 出 假 设 设 计 实 验 进 行 实验 分 析 数 据 得 出 结 论 表 达交 流 ,其 中 设 计 实 验 包 括 设 计 实验 的 原 理 、 器 材 、 装 置 、 方 案 等分 析方 法 不 论 是 创 新 性 实 验 ,还 是 探 究 性 实 验 ,一 定 要 根 据 实 验 所 验 证 的结 论 或 探 究 的 规 律 找 出 相 应 的 物 理 知 识 ,据 此 进 行 合 理 地 分 析 、判 断 ,这 是 确 保 实 验 顺 利 完 成 的 前 提 1.(2015 全 国 新 课 标 理 综 )电 压 表 满 偏 时 通 过 该 表 的 电 流 是 半 偏 时 通 过 该表 电 流 的 两 倍 .某 同 学 利 用 这 一 事 实 测 量 电 压 表 的 内 阻 (半 偏 法 ),实 验 室 提 供 的 器 材 如 下 : 待 测 电 压 表 (量 程 3 V,内 阻 约 为 3 000 ),电 阻 箱 R0(最 大 阻 值 为 99 999.9 ),滑 动 变 阻 器 R1(最 大 阻 值 100 ,额 定 电 流 2 A),电 源 E(电 动 势 6 V,内 阻 不 计 ),开 关 2个 ,导 线 若 干 . (1)虚 线 框 内 为 该 同 学 设 计 的 测 量 电 压 表 内 阻 的 电 路 图 的 一 部 分 ,将 电 路 图 补 充 完 整 . 解 析 :(1)由 于 R1的 总 阻 值 远 小 于 测 量 电 路 总 电 阻 ,故 控 制 电 路 采 用 分 压 式 接 法 ,电路 图 如 图 所 示 . (2)根 据 设 计 的 电 路 ,写 出 实 验 步 骤 : .(3)将 这 种 方 法 测 出 的 电 压 表 内 阻 记 为 RV,与 电 压 表 内 阻 的 真 实 值 RV相 比 ,RV RV(填 “ ”“=”或 “ RV.答 案 :见 解 析 2.某 实 验 小 组 进 行 “ 探 究 热 敏 电 阻 的 温 度 特 性 ” 实 验 ,实 验 室 提 供 如 下 器 材 :热 敏 电 阻 Rt(常 温 下 约 8 k)、 温 度 计电 流 表 A(量 程 1 mA,内 阻 约 200 )电 压 表 V(量 程 3 V,内 阻 约 10 k)电 池 组 E(4.5 V,内 阻 约 1 )滑 动 变 阻 器 R(最 大 阻 值 为 20 )开 关 S、 导 线 若 干 、 烧 杯 和 水(1)根 据 提 供 器 材 的 参 数 将 如 图 (甲 )所 示的 实 物 图 中 所 缺 的 导 线 补 接 完 整 . 解 析 : (1)连 接 实 物 图 ,如 图 1所 示 . 答 案 : (1)连 线 见 解 析 (2)实 验 开 始 前 滑 动 变 阻 器 的 滑 动 触 头 P应 置 于 (选 填 “ a”或 “ b”)端 . 解 析 ： (2)因 当 滑 动 触 头 置 于 a端 时 待 测 电 路 电 压 或 电 流 为 零 ,从 而 保 护 电 流 表 .答 案 :(2)a (3)利 用 补 接 完 整 的 实 验 装 置 图 测 量 出 不 同 温 度 下 的 电 阻 值 ,画 出 该 热 敏 电 阻 的 Rt-t图 像 如 图 (乙 )中 的 实 测 曲 线 ,与 图 中 理 论 曲 线 相 比 二 者 有 一 定 的 差 异 .除 了 偶 然 误 差外 ,下 列 关 于 产 生 系 统 误 差 的 原 因 或 减 小 系 统 误 差 的 方 法 叙 述 正 确 的 是 .A.电 流 表 的 分 压 造 成 电 阻 的 测 量 值 总 比 真 实 值 小B.电 压 表 的 分 流 造 成 电 阻 的 测 量 值 总 比 真 实 值 小C.温 度 升 高 到 一 定 值 后 ,电 流 表 应 改 为 外 接 法 解 析 ： (3)由 于 实 验 采 用 的 是 电 流 表 内 接 法 ,所 以 电 压 表 读 数 大 于 热 敏 电 阻 两 端的 电 压 .所 以 在 相 同 的 温 度 下 ,热 敏 电 阻 的 测 量 值 总 比 理 论 值 偏 大 ;当 温 度 升 高 到一 定 值 后 ,电 阻 变 小 ,则 电 流 表 应 该 选 用 外 接 法 ,故 C正 确 ;答 案 :(3)C (4)将 本 实 验 所 用 的 热 敏 电 阻 接 到 一 个 电 流 较 大 的 恒 流 电 源 中 使 用 ,当 电 流 通 过 电 阻产 生 的 热 量 与 热 敏 电 阻 向 周 围 环 境 散 热 达 到 平 衡 时 ,满 足 关 系 式 I2Rt=k(t-t0)(其 中 k是散 热 系 数 ,t是 热 敏 电 阻 的 温 度 ,t0是 周 围 环 境 温 度 ,I为 电 流 大 小 ),电 阻 的 温 度 稳 定 在 某一 值 .若 通 过 它 的 电 流 恒 为 50 mA,t0=20 ,k=0.25 W/ ,由 实 测 曲 线 可 知 该 电 阻 的 温 度 稳 定 在 .解 析 ： (4)热 敏 电 阻 的 散 热 功 率 可 表 示 为 P散 =k(t-t0)=I2Rt,将 I=50 mA,k=0.25 W/ 代 入 ,可 得 Rt=100(t-t0),在 Rt-t图 像 中 作 出 如 图 2所 示 的 图 线 ,据 其 与实 测 图 线 的 交 点 即 可 求 得 该 热 敏 电 阻 的 温 度 大 约 稳 定 在 48 . 答 案 :(4)48(46 50均 可 ) 电 学 拓 展 实 验 考 题 精 选 (9分 )图 (a)为 某 同 学 改 装 和 校 准 毫 安 表 的 电 路 图 ,其 中 虚 线 框 内 是 毫 安表 的 改 装 电 路 .(1)已 知 毫 安 表 表 头 的 内 阻 为 100 ,满 偏 电 流 为 1 mA;R1和 R2为 阻 值 固 定 的 电 阻 .若使 用 a和 b两 个 接 线 柱 ,电 表 量 程 为 3 mA;若 使 用 a和 c两 个 接 线 柱 ,电 表 量 程 为 10 mA.由 题 给 条 件 和 数 据 ,可 以 求 出 R 1= ,R2= . 解 析 :(1)由 并 联 电 路 各 支 路 两 端 电 压 相 等 有 :使 用 a和 b两 个 接 线 柱 时1 mA 100 =(3-1)mA (R1+R2);使 用 a和 c两 个 接 线 柱 时 1 mA (100 +R2)=(10-1)mA R1,联 立 可 得 R1=15 ,R2=35 .答 案 : (1)15 35 (2)现 用 一 量 程 为 3 mA、 内 阻 为 150 的 标 准 电 流 表 对 改 装 电 表 的 3 mA 挡 进 行 校 准 ,校 准 时 需 选 取 的 刻 度 为 0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 mA.电 池 的 电 动 势 为 1.5 V,内 阻 忽 略 不 计 ;定 值 电 阻 R0有 两 种 规 格 ,阻 值 分 别 为 300 和 1 000 ;滑 动 变 阻 器 R有 两 种 规 格 ,最 大 阻 值 分 别 为 750 和 3 000 .则 R0应 选 用 阻 值 为 的 电 阻 ,R应 选 用 最 大 阻 值 为 的 滑 动 变 阻 器 . 解 析 ： (2)由 题 意 知 校 准 时 电 路 中 电 流 的 范 围 为 0.5 mA I 3.0 mA,则 由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 知 电 路 中 总 电 阻 R 总 = EI ,满 足 500 R 总 3 000 , 而 两 电 表 的 总 电 阻 RA=150 +1m A 1003m A =183 ,故 R0+R应 满 足 317 R0+R 2 817 ,可 知 R0只 能 选 用 300 的 ,R只 能 选 用 3 000 的 . 答 案 :(2)300 3 000 (3)若 电 阻 R1和 R2中 有 一 个 因 损 坏 而 阻 值 变 为 无 穷 大 ,利 用 图 (b)的 电 路 可 以 判 断 出损 坏 的 电 阻 .图 (b)中 的 R为 保 护 电 阻 ,虚 线 框 内 未 画 出 的 电 路 即 为 图 (a)虚 线 框 内 的电 路 .则 图 中 的 d点 应 和 接 线 柱 (填 “ b”或 “ c”)相 连 .判 断 依 据是 : .解 析 ： (3)在 图 (b)电 路 中 ,当 d接 c时 ,若 R1损 坏 ,则 毫 安 表 仍 接 入 电 路 而 有 示 数 ,若 R2损 坏 ,则 毫 安 表 不 接 入 电 路 而 无 示 数 ,故 可 由 毫 安 表 有 无 示 数 来 判 断 损 坏 的电 阻 ;当 d接 b时 ,无 论 R1还 是 R2损 坏 ,对 毫 安 表 示 数 的 影 响 相 同 ,从 而 不 能 进 行 判定 .答 案 ： (3)c 闭 合 开 关 时 ,若 电 表 指 针 偏 转 ,则 损 坏 的 电 阻 是 R 1;若 电 表 指 针 不 动 ,则 损 坏 的 电 阻 是 R2 【 评 分 细 则 】 (1)每 空 2分 ,(2)每 空 1分 ,(3)第 一 个 空 1分 ,第 二 个 空 2分 .【 失 分 警 示 】 (1)电 路 图 的 结 构 认 知 错 误 ,使 用 a和 c两 个 接 线 柱 时 ,误 认 为 是 电 流 表 和 电 阻R1并 联 ;(2)不 能 全 面 考 虑 问 题 而 使 定 值 电 阻 选 择 错 误 ,定 值 电 阻 在 电 路 中 起 到 保 护 电路 的 作 用 ,而 电 流 的 最 大 值 3.0 mA,电 路 电 阻 的 最 小 值 500 ,而 选 择 1 000 .【 抢 分 策 略 】 (1)简 化 电 路 构 成 图 ,使 用 a和 c两 个 接 线 柱 时 ,电 流 表 与 R2串 联 后 再 与 R1并 联 ;(2)定 值 电 阻 的 保 护 作 用 是 重 点 ,但 是 选 择 1 000 的 电 阻 ,使 得 回 路 电 流 的最 小 值 为 1.5 mA,又 无 法 进 行 其 他 小 数 值 的 校 准 ,所 以 要 选 300 电 阻 ,只 不过 在 实 验 操 作 中 要 注 意 滑 动 变 阻 器 的 使 用 过 程 中 不 要 调 到 最 小 ,随 时 注 意 观察 电 流 表 示 数 .