全国通用2019届高考物理二轮复习专题16电学实验课件.ppt

专题16电学实验 实验专题 网络构建 考题二伏安法测电阻 考题三测定电源的电动势和内阻 栏目索引 考题一多用电表的原理 使用及读数问题 考题四电学创新拓展实验 考题一多用电表的原理 使用及读数问题 1 游标卡尺 螺旋测微器的读数技巧记住两点 一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数 根据结果再变换单位 二是以毫米为单位 小数点后数字分别是 螺旋测微器是3位 20分度和50分度游标卡尺是2位 10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位 知识精讲 2 电压表 电流表 多用电表的读数技巧 1 对电表读数问题 要先弄清楚电表的精确度 即每小格的数值 再确定估读的方法 是还是估读 明确读数的小数位数 2 多用电表的使用问题 在弄清其基本原理的基础上 会选择测量项目及量程 挡位 能区分机械调零和欧姆调零的区别 掌握测量电阻的步骤 此外 会看多用电表表盘 最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度 读出表盘刻度后应乘以挡位倍率 中间刻度是均匀的 为测量电压和电流的读数刻度 下面三排数字为方便读数所标注 最下排刻度专为测量2 5V以下交流电压所用 一般较少使用 4 欧姆表使用六注意 1 选挡接着调零 2 换挡重新调零 3 待测电阻与电路 电源要断开 4 尽量使指针指在表盘中间位置附近 5 读数之后要乘以倍率得阻值 6 用完后 选择开关要置于 OFF 挡或交流电压最高挡 答案 例1 1 指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器 请完成下列问题 典例剖析 在使用多用电表测量时 指针的位置如图1甲所示 若选择开关拨至 1 挡 则测量的结果为 若选择开关拨至 50mA 挡 则测量结果为 mA 图1 18 22 6 22 4 22 8 解析 解析所测的电阻R 18 1 18 选择开关拨至 50mA 挡 电流为I 22 6mA 解析答案 2 多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示 电池的电动势为E 内阻为r R0为调零电阻 Rg为表头内阻 电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图丙所示 则该图象的函数关系式为 解析根据闭合电路欧姆定律得 3 下列根据图丙中I Rx图线作出的解释或判断中正确的是 A 因为函数图线是非线性变化的 所以欧姆表的示数左小右大B 欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx 0时电路中的电流I IgC Rx越小 相同的电阻变化量对应的电流变化量越大 所以欧姆表的示数左密右疏D 测量中 当Rx的阻值为图丙中的R2时 指针位于表盘中央位置的右侧 解析 Rx越小 相同的电阻变化量对应的电流变化量越大 所以欧姆表的示数左密右疏 C正确 测量中 当Rx的阻值为图丙中的R2时 电流比半偏电流小 指针位于表盘中央位置的左侧 D错误 选B C 1 某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率 步骤如下 1 用20分度的游标卡尺测量其长度如图2甲所示 可知其长度为 mm 解析游标卡尺的读数为L 50mm 3 0 05mm 50 15mm 解析答案 变式训练 1 2 图2 50 15 2 用螺旋测微器测量其直径如图乙所示 可知其直径为 mm 解析螺旋测微器的读数为D 4mm 0 5mm 20 0 0 01mm 4 700mm 3 用多用电表的电阻 10 挡 按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻 表盘的示数如图丙所示 则该电阻的阻值约为 解析欧姆表的读数为R 22 10 220 1 2 4 700 220 解析答案 2 已知G表的内阻Rg为990 满偏电流Ig 100 A 用它改装成如图3所示的一个多量程多用电表 电流 电压和电阻的测量都各有两个量程 或分度值 不同的挡位 1 2两个挡位为电流表挡位 其中的大量程是小量程的10倍 1 关于此多用电表 下列说法错误的是 A 当转换开关S旋到位置4时 是电阻挡B 当转换开关S旋到位置6时 是电压挡C 转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大D A表笔为红表笔 B表笔为黑表笔 1 2 图3 解析 1 2 解析当转换开关S旋到位置4时 表头与电表中的电源相连接 是电阻挡 A正确 当转换开关S旋到位置6时 表头与电阻串联 电阻起分压作用 是电压挡 B正确 当转换开关S旋到5串联的电阻小于旋转到6串联的电阻 可知旋转到6 串联的电阻分压作用大 电压表量程大 C错误 根据电流 红进黑出 可知 B表笔为黑表笔 A表笔为红表笔 D正确 因选错误的 故选C 1 2 返回 2 图中电源电动势均为3 5V 当把选择开关S旋到位置4 在AB之间接3500 电阻时 表头G刚好半偏 该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误 则R1 R2 答案 解析 11 99 1 2 返回 解析由题知 在AB之间接3500 电阻时 表头G刚好半偏 即改装后电流表的总内阻R内 3500 当转换开关S在2时 如图a 电流表量程为I2g 1mA 由题知 转换开关S在1 如图b 时 电流表的量程为I1g 10mA 由串并联电路特点得 Ig I2g Ig I1g 联立解得R1 11 R2 99 1 仪器的选择 1 电源的选择 一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源 2 电表的选择 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表 根据待测电路的最大电流选择电流表 电表的指针摆动的幅度不宜较大 一般应使指针能达到半偏左右 考题二伏安法测电阻 知识精讲 2 电路的选择 1 测量电路的选择 2 控制电路的选择 从节能的角度考虑 优先选用限流式 以下三种情况必须用分压式 a 要求待测电路的U I从0变化 b R滑 Rx c 选用限流式 Ux Ix过大 超过电流表量程 烧坏电表 电源或用电器等 3 伏安法测电阻的常规设计实验需要一个电流表和一个电压表 利用欧姆定律求其电阻 但有时题目中缺少电压表或缺少电流表 或电压表 电流表的量程不符 这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用 把已知内阻的电压表当作电流表来使用 甚至可以把已知内阻的电流表 或电压表 和电阻箱改装成符合要求的电压表 或电流表 4 定值电阻作为保护电阻 是定值电阻最常见的应用近几年考题当中 经常出现用阻值已知的定值电阻 或电阻箱 充当电压表 或用阻值已知的定值电阻 或电阻箱 充当电流表 例2发光二极管在生产和生活中得到了广泛的应用 如图4所示是一种发光二极管的实物图 正常使用时 带 号的一端接高电势 带 号的一端接低电势 某同学想描绘它的伏安特性曲线 实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示 典例剖析 图4 1 实验室提供的器材如下 A 电压表 量程0 3V 内阻约10k B 电压表 量程0 15V 内阻约25k C 电流表 量程0 50mA 内阻约50 D 电流表 量程0 0 6A 内阻约1 E 滑动变阻器 阻值范围0 10 允许最大电流3A F 电源 电动势6V 内阻不计 G 开关 导线若干该同学做实验时 电压表选用的是 电流表选用的是 填选项字母 解析由表中数据可知 最大电压为2 8V 电压表选A 最大电流为30mA 电流表选C 解析答案 A C 2 请在图5中以笔画线代替导线 按实验要求将实物图中的连线补充完整 图5 解析答案 解析因电压 电流要从0测起 滑动变阻器用分压式接法 二极管的电阻更接近电流表的内阻 故电流表用外接法 实物图的连接如图甲 答案见解析图甲 3 在实验过程中 开关S闭合前 滑动变阻器的滑片应置于最 端 填 左 或 右 解析因滑动变阻器是分压式接法 在开始前滑动变阻器的滑片应置于最左端 解析答案 左 4 根据表中数据 在图乙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I U图线 解析答案 解析根据表中数据 在图上描出各点 用光滑的曲线连接起来 如图乙 答案见解析图乙 5 由I U图线可知 二极管的电阻值随工作电压的增大而 填 不变 增大 或 减小 解析由图线可知 二极管的电阻值随电压的增大而减小 减小 解析答案 6 若此发光二极管的最佳工作电流为10mA 现将此发光二极管与电动势为3V 内阻不计的电池组相连 还需串联一个阻值R 的电阻 才能使它工作在最佳状态 结果保留三位有效数字 解析根据U I图线 当二极管的工作电压为1 9V时 工作电流约为10mA 串联电阻上分到电压应为1 1V 故应串联的电阻为 R 110 110 解析答案 3 使用理想电压表 理想电流表 滑动变阻器 直流电源等仪器 研究一只小灯泡完整的伏安特性 测得I U图象如图6甲所示 已知滑动变阻器滑动片的有效移动长度为30cm 变阻器的最大阻值为22 5 电源电动势为6V 内阻不计 1 在图乙的虚线框内 不改变滑动变阻器和电源的位置 补上电压表 电流表 灯泡 画出完整的电路图 要求滑动变阻器的滑动片向左滑动时 灯泡的电压增大 3 4 变式训练 图6 解析答案 3 4 解析滑动变阻器采用分压接法 电流表内 外接法均可 滑动片左移灯泡电压变大 电路图如图所示 答案电路图如图所示 3 4 2 根据I U图象可知 从A到B的过程中灯泡的电阻逐渐 选填 增大 或 减小 改变的阻值为 解析由I U图象可知 从A到B的过程中灯泡的电阻逐渐增大 由欧姆定律得 电阻的改变量 R RB RA 5 解析答案 增大 5 3 4 3 在获得A B段图线数据的过程中 滑动变阻器的滑动片向左移动了 cm的长度 答案 解析 10 3 4 4 某待测电阻Rx的阻值在80 100 之间 现要测量其阻值 实验室提供如下器材 A 电流表A1 量程30mA 内阻r1 10 B 电流表A2 量程150mA 内阻r2约为30 C 电压表V 量程15V 内阻约为10k D 定值电阻R0 20 E 滑动变阻器R 最大电阻约10 F 电源E 电动势为4V G 开关S和导线若干 3 4 图7 1 如果用图7甲来测量Rx 测得的电阻将 真实值 填 大于 小于 或 等于 解析因待测电阻Rx是小电阻 如果用图甲来测量Rx 由于电压表的分流作用 故测得的电阻将小于真实值 小于 图7 解析答案 3 4 2 如果用图乙来测量Rx 测量电流表A1和A2的读数分别为I1和I2 则Rx 解析如果用乙图来测量Rx 根据欧姆定律有 并联部分电压为 U I2 I1 R0 乙 3 根据提供的器材要完成此实验 甲 乙两同学分别设计了如图甲 乙两种电路 你认为图 更合适 解析答案 返回 3 4 考题三测定电源的电动势和内阻 方法指导 测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律 数据处理的主要思想方法是 化曲为直 常用的方法有三种 1 伏安法 利用电压表和电流表 闭合电路方程为E U Ir 利用两组数据 联立方程求解E和r 也可作出U I图象 图线的纵截距表示电源的电动势 斜率的绝对值表示电源的内阻 典例剖析 例3某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻 现备有下列器材 A 被测干电池一节B 电流表1 量程0 0 6A 内阻r 0 3 C 电流表2 量程0 0 6A 内阻约为0 1 D 电压表1 量程0 3V 内阻未知E 电压表2 量程0 15V 内阻未知F 滑动变阻器1 0 10 2AG 滑动变阻器2 0 100 1AH 开关 导线若干 解析答案 伏安法测电池电动势和内阻的实验中 由于电流表和电压表内阻的影响 测量结果存在系统误差 在现有器材的条件下 要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻 1 在上述器材中请选择适当的器材 填写器材前的字母 电流表选择 电压表选择 滑动变阻器选择 解析一节干电池的电动势约为1 5V 电压表选D 电流表的量程为0 0 6A 且明确电流表内阻 电流表选B 滑动变阻器阻值较小利于电表的数值变化 滑动变阻器选F B D F 解析答案 2 实验电路图应选择图8中的 填 甲 或 乙 图8 解析因电流表B的内阻已知 可将电流表内阻等效为电源内阻 求出等效电阻后 再求出实际电源内阻 故选用甲图 甲 解析答案 3 根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U I图象 则在修正了实验系统误差后 干电池的电动势E V 内电阻r 解析由U I图可知 电源的电动势E 1 5V 等效内电阻r 1 则干电池内阻为r 1 0 3 0 7 1 5 0 7 5 某同学设计了如图9甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值 实验器材有 待测电源E 不计内阻 待测电阻R1 待测电阻R2 电压表V 量程为3V 内阻很大 电阻箱R 0 99 99 单刀单掷开关S1 单刀双掷开关S2 导线若干 5 6 变式训练 图9 1 先测电阻R1的阻值 请将该同学的操作补充完整 A 闭合S1 将S2切换到a 调节电阻箱 读出其示数R0和对应的电压表示数U1 B 保持电阻箱示数不变 读出电压表的示数U2 C 则电阻R1的表达式为R1 解析答案 将S2切换到b 5 6 2 该同学已经测得电阻R1 3 2 继续测电源电动势E和电阻R2的阻值 其做法是 闭合S1 将S2切换到a 多次调节电阻箱 读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U 由测得的数据 绘出了如图乙所示的图线 则电源电动势E V 电阻R2 2 0 8 答案 解析 5 6 5 6 6 甲同学利用如图10所示的电路测定电源的电动势和内阻 提供的器材有 A 干电池两节 每节电动势约为1 5V 内阻未知B 直流电压表V1 V2 内阻很大C 直流电流表A 内阻可忽略不计D 定值电阻R0 阻值未知 但不小于5 E 滑动变阻器F 导线和开关 1 请根据所给电路图 以笔画线代表导线 在图11的实物图上将所缺导线画上 解析答案 图10 图11 5 6 解析根据电路图 在给出的实物图上画出所缺的导线 如图甲所示 答案见解析图 5 6 2 甲同学利用该电路完成实验时 由于某根导线发生断路故障 导致一只电压表始终没有读数 因此只记录了一只电压表和电流表的示数 如下表所示 解析答案 利用表格中的数据在图12中作出U I图象 解析将 I U 作为坐标值将各点描出 并用直线将各点相连 作图象如图乙所示 答案见解析图 图12 5 6 3 由图象可知 两节干电池总电动势为 V 总内阻为 由计算得到的数据可以判断 能够示数的电压表应为表 选填 V1 或 V2 解析答案 返回 2 90 3 50 V1 5 6 考题四电学创新拓展实验 知识精讲 高考中电学实验要拿到满分 考生应注意以下 三 个方面 第一 认真完成课本上的每一个实验 知道每一个实验的目的 掌握每一个实验的原理 熟悉每一个实验步骤 领会每一个实验步骤的作用 学会每一个实验仪器的使用 学会每一个实验的处理方法 弄清每一个实验误差的来源等 第二 对于给出实验电路图的创新性实验 要注意从原理出发 理解实验方法 找出图象中两个物理量之间的关系 理想图象中图线的斜率和截距的物理意义 第三 对于设计性实验 要注意从原理出发找方法 选器材 定方案 高考中 对设计性实验的考查 一般不直接采用课本上的设计方案 但是其设计理念均取材于课本中的必考实验 因此考生要对课本上的每一个实验做到心中有数 典例剖析 例4某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表 他所选用的器材有 灵敏电流表 待改装 学生电源 电动势为E 内阻不计 滑动变阻器 单刀双掷开关 导线若干 导热性能良好的防水材料 标准温度计 PTC热敏电阻Rt PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt a kt a 0 k 0 设计电路如图13所示 并按如下步骤进行操作 1 按电路图连接好实验器材 2 将滑动变阻器滑片P滑到a端 单刀双掷开关S掷于c端 调节滑片P使电流表满偏 并在以后的操作中保持滑片P位置不动 设此时电路总电阻为R 断开电路 图13 解析答案 3 容器中倒入适量开水 观察标准温度计 每当标准电流表的示数下降5 就将开关S置于d端 并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I 然后断开开关 请根据温度表的设计原理和电路图 写出电流与温度的关系式I 用题目中给定的符号 4 根据对应温度记录的电流表示数 重新刻制电流表的表盘 改装成温度表 根据改装原理 此温度表表盘刻度线的特点是 低温刻度在 侧 填 左 或 右 刻度线分布是否均匀 填 是 或 否 解析由上式可知 温度越高 电流表中的电流值越小 则低温刻度在表盘的右侧 由于电流与温度的关系不是线性函数 所以表盘的刻度是不均匀的 右 否 解析答案 7 图14甲图是乙图所示多用电表欧姆 1k挡的工作电池 外壳上印着标称电动势9V 但A B两极极性没有标示 变式训练 图14 1 实验小组甲同学选择多用电表的直流电压挡对电池测量 将 表笔分别与A B相连时电表指针反偏 对调连接 电表有了正常示数 再在A B两极间接入一只200 电阻 电表示数减小 如电表刻度盘所示 由以上测量可以确定电池的正极是 填 A 或 B 解析电压表接入电路中时 正极应与电源正极相连 将 表笔分别与A B相连时电表指针反偏 对调连接 电表有了正常示数 说明B极为正极 解析答案 B 2 接着要测量这个电池的电动势E和内电阻r 乙同学说至少还需要电流表 电压表 滑动变阻器 丙同学说至少还需要电阻箱 丁同学说不再需要什么 利用甲的实验数据就可以了 显然丁同学设计的方案不再需要实验操作 他能得到电池的电动势和内电阻么 若能 写出结论 若不能 简述理由 答案 解析 E 7 0Vr 80 解析电池外壳上印着标称电动势9V 则直流电压表的量程取10V 直接接在电源两端时 测量电源电动势 由图乙可知E 7 0V 在A B两极间接入一只200 电阻时 由图乙可知 电压表示数为5 0V 根据闭合电路欧姆定律得 U 代入数据得 3 最后按图丙所示电路对该电池进行放电实验 实验中通过适时调整滑动变阻器 保持电流表示数为10mA不变 每分钟记录一次电压表示数 实验历时20分钟 将各组电压 时间数据在坐标纸上描点作图 经拟合 可认为电压由6 2V均匀下降到5 8V 则这次放电过程中通过电流表的电量是 C 电流表和变阻器消耗的电能是 J 12 72 返回 解析答案