2019-2020年高考物理总复习讲义 第7章 加强1讲 电学设计性实验的处理.doc

2019-2020年高考物理总复习讲义 第7章 加强1讲 电学设计性实验的处理一、明确实验目的审题时要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路二、测量电路的选择三、控制电路的选择：控制电路即滑动变阻器在电路中的连接，常有两种不同的形式，图773甲为限流式，图乙为分压式甲乙图773在具体实验中，滑动变阻器是采用分压式还是限流式，可按以下标准进行判断：1负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总电阻R，需用分压式电路2要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，需用分压式电路3负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多，并且电压、电流表示数变化不要求从零起调，可采用限流式4两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法消耗的总功率较小四、实验器材的选择1安全因素通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流2误差因素选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程使指针有较大偏转(一般取满偏度的)；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近3便于操作选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的4实验的实际要求中国机器人农民发明家吴玉禄(被誉为中国的特斯拉)只有小学文化，为了给他的机器人吴老二找一个可充电电池他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置，上面标有“TNT”字样，他高兴地拿回去充电，结果差点丢了性命如果你是他的儿女，为了安全起见，你能给他提出一些建议或帮助吗？(1)经上网查找这是只工业电雷管，由电能转化成热能而引发爆炸的，利用了电流的热效应给你一个多用电表你会选择_(直流电流、直流电压、欧姆)挡来判断它是否为电池，可保证既安全又方便(2)经核实该电雷管全电阻阻值为6 ，其中电热丝阻值为5 ，引脚线长2 m，阻值为1 ，当通以0.45 A电流时约6 s钟爆炸，若吴玉禄用5.4 V的电压给它充电时理论上约_s钟爆炸(3)某兴趣小组发扬吴玉禄精神，用伏安法设计了一实验精确测量上述单只电雷管电阻的电路，准备了以下实验器材：待测电雷管Rx，炸药桶(保护作用，防爆破)电流表A1：量程0.5 A、内阻约0.5 电流表A2：量程30 mA，内阻约30 电压表V1：量程30 V、内阻约10 k电压表V2：量程2 V、内阻约3 k滑动变阻器R：010 电阻箱R0：0999.9 ，0.1 A干电池E：电动势E1.5 V，内阻r约0.1 电键S及导线若干请设计一个较合理的电路原理图，画在规定的虚线框内，要求通过电雷管的电流不超过27 mA，电压能从零调节，尽可能减小误差写出Rx的计算公式Rx_；说明公式中各物理量的意义：_.【解析】(1)由直流电压挡的内阻较大，如是电池，能显示电压，电流较小；如是TNT，直流电压挡不会给它供电，也是安全的；如用欧姆挡测试，多用电表内部电池会给TNT供电，可能有危险；所以应选直流电压挡(2)由焦耳定律：IRt1()2Rt，解得t1.5 s.(3)由于要求电雷管的电流不超过27 mA，因此电流表应选A2，且应给待测电雷管串联电阻箱作限流电阻电压表V1量程过大，应选V2，且电流表应外接，滑动变阻器应用分压式，电路图如图所示由欧姆定律知RxR0，其中，U为电压表示数，I为电流表示数，R0为电阻箱读数【答案】(1)直流电压(2)1.5(3)见解析图R0，其中U为电压表示数，I为电流表示数，R0为电阻箱读数考点二实验方法及数据处理方法的迁移运用一、实验方法迁移基本的实验方法包括：实验原理的设计方法、实验误差的控制方法和实验数据的处理方法，将基本的实验方法和物理原理合理迁移，可设计出测量不同的物理量、可探究不同问题的实验方案教材中所学过的物理规律、物理公式中只要含有某一物理量，则该规律、公式就可作为研究或测定该物理量的原理基础而进行相应的实验方法设计如用伏安法测电阻，R，也可迁移到测电压表内阻和电流表内阻上去二、实验数据的迁移数据探究性实验的主要功能是通过实验提供的数据信息，分析各数据中的内在联系，找出数据中所包含的物理规律常用的数据处理方法(如平均值法、图象法、逐差法、比较法等)和误差分析方法应该掌握常用的电流表有内阻，现要测量电流表G1的内阻r1，电路如图774所示供选择的仪器如下：图774A待测电流表G1(05 mA，内阻约300 )B电流表G2(010 mA，内阻约100 )C定值电阻R1(30 )D定值电阻R2(300 )E定值电阻R3(3 k) F滑动变阻器R4(020 )G电源(电动势6.0 V，内阻不计)H开关S及导线若干(1)电路中与电流表G1并联的电阻应选_，保护电阻应选用_(请填写器材前的字母序号)(2)根据电路图在图775中连接实物图，要求闭合开关前滑动变阻器的滑动触头P处于正确位置图775图776(3)补全实验步骤：按电路图连接电路；闭合开关S，移动滑动触头P至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；_；以I1为纵轴，I2为横轴，作出相应图象如图776所示(4)根据I1I2图线的斜率k及定值电阻，写出电流表G1内阻的表达式r1_.【解析】(1)由于G2的量程为010 mA，而G1的量程为05 mA，则与G1并联的电阻分流大约是05 mA，应与G1的内阻相当，因此应选R2，即D.保护电阻如过大，则导致G1、G2示数很小，或指针不偏转，因此应选R1，即C.(2)(3)多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2.(4)从电路可知：(I2I1)R2I1r1，即I1I2，即k，所以r1R2.【答案】(1)DC(2)见解析图(3)多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2(4)R2(xx东北三校联考)某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻实验中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块电压表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量他用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4 V，内阻约50 )、双向电压表(量程为2 V，内阻约为2 k)、电阻箱(09 999 )、滑动变阻器(0200 )，一个单刀双掷开关及若干导线图777(1)该同学按如图所示777电路图连线后，首先测出了电压表的内阻请完善测量电压表内阻的实验步骤将R1的滑动触片滑至最左端，将S拨向1位置，将电阻箱阻值调为0；调节R1的滑动触片，使电压表示数达到满偏；保持_不变，调节R2，使电压表的示数达到_；读出电阻箱的阻值，记为R2，则电压表的内阻RV_.(2)若测得电压表内阻为2 k，可分析此测量值应_真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)(3)接下来测量电源电动势和内阻，实验步骤如下：将开关S拨至_(选填“1”或“2”)位置，将R1的滑动触片移到最_端，不再移动；调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一个合适值，记录下电压表的示数和电阻箱的阻值；重复第二步，记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R，作出与图象，则可消除系统误差，如图778所示，其中截距为b，斜率为k，则电动势的表达式为_，内阻的表达式为_图778【解析】(1)由题图可知，将S拨向1位置，滑动变阻器R1在电路中为分压式接法，利用电压表的半偏法得：调节R1使电压表满偏，保持R1不变，R2与电压表串联，调节R2使电压表的示数达到半偏(或最大值的一半)，电压表的内阻RV与电阻箱示数R2相同(2)由闭合电路欧姆定律可知，调节R2变大使电压表达到半偏的过程中，总电阻值变大，干路总电流变小，由EIrU外得：U外变大，由电路知：U外U并U右，变阻器的滑动触片右侧电压U右IR右变小，则U并变大，电压表半偏时，R2上的电压就会大于电压表上的电压，那么R2的阻值就会大于电压表的阻值(3)测电源的电动势和内阻，利用伏阻法，S拨到2，同时将R1的滑动触片移到最左侧(4)由欧姆定律得EUr，变形得，k，b，得E，r.【答案】(1)R1半偏(或最大值的一半)R2(2)大于(3)2左(4)Er1(xx新课标全国卷)某同学用量程为1 mA、内阻为120 的表头按图779甲所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表图中R1和R2为定值电阻，S为开关回答下列问题：甲乙图779(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线(2)开关S闭合时，多用电表用于测量_(选填“电流”“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量_(选填“电流”“电压”或“电阻”)(3)表笔A应为_色(填“红”或“黑”)(4)定值电阻的阻值R1_，R2_.(结果取3位有效数字)【解析】将表头改装成电压表时，需串联一电阻进行分压，而改装成电流表时则需并联一电阻分流，因此闭合开关后，并联上R1改装成一电流表，断开开关，表头与R2串联则改装成一电压表多用电表内部表头的正极在右侧，即电流应从表笔B流入，从表笔A流出，则表笔A为黑色当断开S时，Ig(R2r)Um，解得R2880 .当闭合S时，Ig(R2r)(IIg)R1，解得R11.00 .【答案】(1)如图所示(2)电流电压(3)黑(4)1.008802某同学将完好的仪器连接成如图7710所示电路(其中滑动变阻器的连线没有画出)，用来探究小灯泡电阻与电压的关系图7710(1)闭合开关进行实验时发现，无论怎样移动滑片P，电压表和电流表的示数都不为零，但始终没有变化则该同学把滑动变阻器接入电路中的方式可能是_(填写选项代号)aG与C相连，F与H相连bG与C相连，D与H相连cG与E相连，F与H相连dG与E相连，D与H相连(2)在图中将滑动变阻器正确接入电路中，要求：灯泡两端的电压可以从零开始进行调节(3)在正确操作下，该同学得到灯丝两端电压U和对应电阻R的数据如下表：U/V1.02.03.04.06.08.010.012.0R/2.13.03.84.45.25.65.96.0根据表中数据在图7711中描出RU图线：图7711根据图线，可以得到灯丝在未通电时的阻值约为_.【答案】(1)bc(2)如图所示(3)如图所示1.0(0.91.2均可)3某同学想利用所学知识测量某种圆柱形材料的电阻率，实验要求必须精确测出该段材料的阻值除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：电流表A1，量程1 A，内阻r1约0.5 电流表A2，量程30 mA，内阻r2约200 电压表V1，量程6 V，内阻Rv1等于20 k电压表V2，量程10 V，内阻Rv2约30 k滑动变阻器R1,020 ，额定电流2 A滑动变阻器R2,02 000 ，额定电流1 mA电源E(电动势为12 V，内阻r约2 )(1)请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中，其中滑动变阻器应选_(2)若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为_，式中符号的含义为_【解析】(1)由于V1的阻值已知，可当电流表使用，故可以采用将待测材料与V1串联再与V2并联，由于滑动变阻器阻值远小于待测电阻的阻值，故滑动变阻器应采用分压式接法，为调节方便选用小阻值的R1，电路图如图所示(2)由电路图知，Rx，IV1，又Rx，联立得，式中U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数【答案】(1)电路图见解析图R1(2)U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数4.图7712现有一特殊电池，它的电动势E约为9 V，内阻r约为40 ，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图7712所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RA已经测出，阻值为5 ，R为电阻箱，阻值范围为0999.9 ，R0为定值电阻，对电路起保护作用图7713(1)实验室备有的定值电阻R0共有以下几种规格A10 B50 C150 D500 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好？_.(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图7713所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E_V，内阻r_.【解析】(1)当R0时，应该有R0rRA ，即R0135 时，可保证电路中电流不超过最大允许电流，R0应该选择C.(2)由EI(rR0RAR)，得(RR0)(rRA)，结合图象可得(rRA)5 A1，斜率 V1，解得E10 V，r45 .【答案】(1)C(2)1045