2020版高考物理大一轮复习第十四章实验与探究第4讲电学实验二学案.doc

2020版高考物理大一轮复习第十四章实验与探究第4讲电学实验二学案一、实验原理1.多用电表可以用来测电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程.2.测电阻时依据闭合电路欧姆定律，测电流、电压时依据串、并联电路的特点.二、实验装置图(如图1)图1三、多用电表的使用1.多用电表测电流的方法及读数(1)选择直流电流挡合适的量程.(2)将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中.应使电流从红表笔流入电表.(3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度.2.多用电表测电压的方法及读数(1)选择直流电压挡合适的量程.(2)将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势要比黑表笔高.(3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度.3.多用电表欧姆挡刻度的特点：欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端，刻度盘的最左端为“”刻度线，且刻度不均匀.4.欧姆挡调零旋钮的使用：将选择开关旋转到欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极.选好量程后，先欧姆调零，然后测量.换用不同量程必须重新欧姆调零.测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡.5.欧姆挡倍率选择及电阻测量：利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大.(1)合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附近，一般应在R中4R中的范围内.(2)选挡时若无法估计待测电阻的大小，则应将选择开关旋到“100”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止.图26.测量二极管的正、反向电阻：二极管是一种半导体元件，如图2所示，它的特点是电流从正极流入时电阻很小，而从正极流出时电阻很大.四、数据处理1.测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积.2.测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为2、0.2、0.02、5、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可.五、注意事项1.使用多用电表前，先调节指针定位螺丝，使指针指在零刻度线.2.两表笔使用时，总是红入黑出.3.测电阻时，每换一次挡位都要进行欧姆调零.4.测量完成后要把表笔拔出，选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.例1(xx书生中学月考)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器.(1)如图3所示为某同学设计的多用电表的原理示意图.虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能.关于此多用电表，下列说法中正确的是_.(选填选项前面的字母)图3A.当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔B.当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔C.当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔D.当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔(2)用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图4所示.图4A.若所选挡位为直流50mA挡，则示数为_mA.B.若所选挡位为电阻10挡，则示数为_；(3)用表盘为如图所示的多用电表正确测量了一个约15的电阻后，需要继续测量一个阻值约2k的电阻.在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号：_.A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋转到“100”位置C.把选择开关旋转到“1k”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点答案(1)AC(2)21.0190(3)BAD解析(1)由题图电路图可知，当S接触点1时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故A正确；由题图电路图可知，当S接触点2时，表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故B错误，C正确；由题图电路图可知，当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故D错误.(2)若所选挡位为直流50mA挡，由题图可知，其分度值为1mA，则示数为21.0mA.若所选挡位为电阻10挡，由题图可知，示数为：1910190；(3)用多用电表正确测量了一个约15的电阻后，要继续测量一个阻值约2k的电阻，首先要把选择开关置于100挡位置，然后进行欧姆调零，把红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零刻度线位置，最后再测电阻，故合理的步骤是：BAD.变式1(xx杭州市重点中学期末)在做“练习使用多用电表”的实验中，(1)关于多用电表使用的一些要求，以下说法正确的是()A.测量电阻时，每次更换倍率后，都应进行欧姆调零B.测量电压时，每次更换量程后，都应进行机械调零C.测量未知电阻时，应先选用倍率最大的挡位测量D.测量未知电压时，应先选用量程最大的挡位测量(2)为测定一个“220V100W”白炽灯的电阻大小，可以用多用电表的电阻挡进行测量，现将多用电表选择开关打到“10”挡，发现指针偏转太大，为了较准确地进行测量，应换到_挡，如果换挡后经必要操作后，正确测量得到表盘的示数如图5所示，则该白炽灯的阻值是_.图5(3)小陈同学用多用电表的“2.5V直流”挡测普通干电池两端的电压，将测到的电压作为电动势，他的这一做法_(选填“基本没问题”或“有严重错误”)；而小吴同学用多用电表的欧姆挡“1”挡，并正确进行欧姆调零后，将两表笔接到电池两端，将得到的电阻值作为电池的内电阻，他的这一做法_(选填“基本没问题”或“有严重错误”).答案(1)AD(2)160(3)基本没问题有严重错误变式2(xx台州市高三期末)(1)在“练习使用多用电表”的实验中，小明同学用多用电表测量某一电阻，由于第一次选择的倍率不合适，又改换另一倍率测量，两次测量时电表指针所指的位置如图6中的虚线所示，下面列出这两次测量中的主要操作：图6A.将两根表笔短接，并调零B.将两表笔分别与被测电阻的两端接触，观察指针位置C.记下电阻值D.将“选择开关”旋到“10”挡E.将“选择开关”旋到“1”挡F.将“选择开关”旋到交流500V挡根据上述有关操作可知，小明同学两次倍率选择的先后顺序是_(选填“DE”或“ED”)；该电阻的阻值是_.(2)为了更精确地测定该电阻的阻值，小明欲采用伏安法.现有如下实验器材：量程为3V，内阻约为3k的电压表；量程为10mA，内阻约为0.1的电流表；阻值为020的滑动变阻器；内阻可忽略，输出电压为3V的电源；开关和导线若干.图7中P点应该_，Q点应该_.(均在下列选项中选择)图7A.接aB.接bC.接cD.不接答案(1)ED180(2)CA变式3在“练习使用多用电表”实验中：(1)某同学欲测量一节干电池的电压，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8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)图8答案(1)B(2)H解析(1)多用电表测电压，应先机械调零，再选择电压挡位，还需使电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出，所以应选择B.(2)插座电压大约为220V，且是交流电，所以多用电表选择开关应打到交流250V，即应打到题图乙所示的H位置.实验10：测定电池的电动势和内阻一、实验原理在闭合电路中，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：EU1I1r和EU2I2r，联立可解出E、r的值.二、实验电路图及实物图如图9甲、乙所示，图9三、实验步骤1.根据实验电路图连接电路，将滑动变阻器滑片滑到阻值最大处.2.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，并记录一组U、I数据.3.用同样方法测量并记录多组数据.4.断开开关，整理好器材.5.根据测得的数据利用方程求出几组E、r值，最后算出它们的平均值.或者根据测得的数据利用UI图象求得E、r值.四、数据处理1.设计实验数据记录表多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中.实验序号123456I/AU/V2.测量并记录多组U、I的数据：闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如上表).图103.用UI图象处理实验数据：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，如图10所示，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.五、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池).2.要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值.3.画UI图线时，由于读数存在偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去.这样可以减小偶然误差，从而提高精确度.4.由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画UI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻.例2(xx宁波市重点中学联考)为了测量一节新干电池的电动势和内阻(1)甲同学使用多用电表粗测了电池的电动势，实验结束后，图11甲中的电表旋钮状态符合实验操作规范的是_(填“”或“”)；图11(2)乙同学采用图乙的实验电路图，实验时发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节，电压表示数变化不明显，其原因是电池内阻_(填“较大”或“较小”)；(3)丙同学改进了乙同学的电路图，准备用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材如下：A.量程3V的电压表VB.量程0.6A的电流表AC.定值电阻R0(R01.5)D.滑动变阻器R1(010)；E.开关S请用笔画线代替导线在图12中完成实物连接图.图12图13实验中，改变滑动变阻器的阻值，得到了六组实验数据，已在图13的UI图中描点，请作出UI图象，并根据图象得出该电池的内阻r_(结果保留两位有效数字).答案(1)(2)较小(3)如图甲所示如图乙所示0.35(0.320.38均可)变式4(xx浙江11月选考18)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R0，根据如图14所示电路图进行实验时，图14(1)电流表量程应选择_(填“0.6A”或“3A”)，保护电阻应选用_(填“A”或“B”).A.定值电阻(阻值10.0，额定功率10W)B.定值电阻(阻值2.0，额定功率5W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图15所示，则此时的电压为_V.图15(3)根据实验测得的5组数据所画出的UI图线如图16所示.则干电池的电动势E_V，内阻r_(小数点后保留两位).图16答案(1)0.6AB(2)1.200.01(3)1.450.010.500.05解析(3)保护电阻可以看作电源内阻一部分，所以通过题图图象可知E1.45V，rR02.50，所以内阻r0.50.变式5(xx杭州市五校联考)某同学要测定一节干电池的电动势和内阻，现有下列器材可供选用：A.电压表(03V，内阻约5k)B.电流表(0100mA，内阻约1)C.滑动变阻器R1(阻值015)D.滑动变阻器R2(阻值01000)E.开关、导线若干操作步骤如下：(1)请用笔画线代替导线在图17甲中完成实物连接图，要求滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时电流表示数变小.(2)为了得到合理的实验结果，滑动变阻器应选_(填“C”或“D”).(3)用此方法测量该电池的电动势和内阻，并把测量结果记录在图乙中，由图可知电池的电动势为_V，内阻为_.图17答案(1)如图所示(2)C(3)1.51.0变式6(xx温州市六校期末)某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给的器材测量水果电池的电动势E和内阻r.A.电流表G1(量程2mA，内阻R115)B.电流表G2(量程5mA，内阻R2约2)C.滑动变阻器R1(010000)D.电阻箱R2(09999.9)E.待测水果电池(电动势E约4V，内阻约500)F.开关S，导线若干(1)观察所给的实验器材后，该同学决定把电流表G1改装成量程04V的电压表，需_(选填“串联”或“并联”)一个阻值为_的电阻.该同学用电流表G2和改装成的电压表测量水果电池的电动势和内阻，实物连接如图18所示.图18(2)接通开关，逐次调节滑动变阻器，读取电流表G1的示数I1和电流表G2的示数I2，记录了6组数据，并在图中标注出了几个与测量值对应的坐标点，如图19所示.请你在图上把已经描绘出的坐标点连成一条实验图线.图19(3)根据描绘出的图线可得水果电池的电动势E_V，内阻r_.(结果均保留2位有效数字)答案(1)串联1985(2)如图所示(3)3.2(3.03.4均可)4.6102(4.21025.0102均可)1.(xx湖州市质检)(1)如图1为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为xx的定值电阻，某些操作步骤如下：图1调节部件_(选填“S”或“T”)，使电表指针停在电流“0”刻度位置；将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，笔尖相互接触，调节部件_(选填“S”或“T”)，使电表指针停在欧姆“0”刻度位置.(2)多用电表调零后，用“10”挡测量该电阻阻值，发现指针偏转角度很小，则下列说法和做法中正确的是_.A.这个电阻的阻值很小B.这个电阻的阻值很大C.为测得更准确些，应当换用“1”挡，并且重新调零后进行测量D.为测得更准确些，应当换用“100”挡，并且重新调零后进行测量答案(1)ST(2)BD解析(1)多用电表在使用前要调节指针定位螺丝，使电表指针停在电流“0”刻度位置；使用欧姆挡测电阻，首先要调节欧姆调零旋钮T，进行欧姆调零.(2)多用电表调零后，用“10”挡测量该电阻阻值，发现指针偏转角度很小，说明读数过大，那么应该换用高挡位让指针指在中央刻度附近，换挡后必须重新进行欧姆调零，B、D正确，A、C错误.2.(xx91高中联盟期中)(1)小明同学要用伏安法测量一节干电池的电动势和内阻，实验中需要图2中的哪些器材_(填图中的编号).此实验连接电路至少需要_根导线.图2(2)该同学用电压表和电流表测得两组数据如下表所示，可求出电动势和内电阻分别为E_，r_.(计算结果均保留两位有效数字)实验次数12U/V1.371.07I/A0.100.50答案(1)abcefh6(2)1.4V0.75解析(1)应用伏安法测电源电动势与内阻，需要：电压表、电流表、开关、滑动变阻器、电源、导线，因此需要的实验器材为：a、b、c、e、f、h；把电源、开关、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表测路端电压，接在电源两端，连接实物电路时至少需要6根导线.(2)在闭合电路中，电源电动势：EUIr，由表中实验数据可知：E1.370.10r，E1.070.50r，解得：E1.4V，r0.75.3.(xx绍兴市选考诊断)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，现有如下实验器材：定值电阻R0(阻值5、额定电流1.5A)，滑动变阻器R(阻值范围050、额定电流2A)，电流表(量程0.6A、内阻约为0.05)，电压表，干电池一节，开关一个，导线若干.(1)图3为部分连线的电路图，电压表用来测量路端电压大小，电压表一端与电流表相连，另一端应该_(选填“接a”“接b”“接c”或“不接”).图3(2)某次实验中，电压表的指针如图4所示，则电压为_V.图4(3)根据多组实验数据获得UI图象如图5所示，图中P点所对应的电压和电流的数据_(选填“能”或“不能”)在实验中获得.图5(4)在图3中，若电压表的另一端接在滑动变阻器与定值电阻之间的导线上，通过正确的实验操作及数据处理_(选填“能”或“不能”)获得干电池的电动势和内阻.答案(1)接b(2)1.45(3)不能(4)能4.(xx金华市、丽水市、衢州市十二校联考)在“测定电池的电动势和内电阻”的实验中，备有如下器材：A.干电池B.电流表(00.6A，内阻约为0.1)C.灵敏电流计G(满偏电流Ig200A，内阻rg500)D.滑动变阻器(020，2.0A)E.电阻箱RF.开关、导线若干(1)由于没有电压表，需要把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表，电路如图6甲所示，电阻箱的阻值应为_；(2)按图甲所示电路图，请在图乙上补充完成实物连线.图6(3)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至图甲中的_(填“a端”“中央”或“b端”).(4)图7为该实验绘出的I1I2图线(I1为灵敏电流计G的示数，I2为电流表A的示数)，由图可求得被测电池的电动势E_V，内电阻r_.图7答案(1)9500(2)如图所示(3)b端(4)1.46(1.451.49均可)0.80(0.750.85均可)5.(xx宁波市3月选考模拟)老师布置了一个任务，需要测定一个笔记本电脑电池板的电动势和内阻.(1)某同学先将多用电表的选择开关打到如图8甲所示的位置直接测电池板的两极电压，结果如图乙所示，电动势的粗测值为_V.图8(2)接下来该同学用如图9所示的电路来完成电动势和内阻的测量，图中还缺少一条连线，请你用笔直接画在实物图上.图9(3)电路完整后，该同学开始实验，得到了如下的两组数据，第一组如图10甲所示，第二组如图乙所示.图10第二组电压表的读数为_V，请判断，从第一组到第二组，滑动变阻器接入电路的阻值_(填“不变”“变大”或“变小”).答案(1)11.0(2)如图所示(3)11.5变大6.(xx嘉兴一中期末)某兴趣小组对市场中电线进行调查，(1)如图11所示，采用绕线法测得该电线直径为_mm；图11图12(2)取长度为100m的电线，欲测其电阻：先用多用电表进行粗略测量，将多用表选择开关置于“10”挡并调零后，两表笔接触待测电阻的两端进行测量，表盘指针如图12所示.为了使测量值更准确，“选择开关”应置于_(填“1”“100”或“1k”)挡，并将两表笔短接，调节图13中_(“A”或“B”)重新调零后进行测量.图13再用伏安法测量其电阻，并设计图14所示电路，则电压表的另一端应接_(填“a”或“b”)，测量得电压表示数为4.50V，而电流表读数如图15所示，则所测的电阻为_.图14图15答案(1)1.25(2)1Ba1.807.(xx杭州市期末)某同学为了研究某小灯泡在未发光时的电阻，分别在图16甲、乙两种电路中利用多用电表直流电流100mA挡、电压表(量程为03V)测量其电阻.他先按甲电路图连接电路，调节滑动变阻器，使得多用电表指针偏转如图丙所示，而电压表示数如图丁所示.接着他仅改变电压表的接法，如图乙所示，闭合开关，发现多用电表指针偏转几乎仍和图丙一样，而电压表示数如图戊所示.已知该同学操作过程均正确无误.(1)在按甲电路图连接电路时，应将电源的正极与多用电表的_(填“红”或“黑”)表笔相连.图16(2)图丙中多用电表的读数是_mA，图戊中电压表的读数是_V；(3)若考虑电表内阻对测量的影响，当小灯泡通过图丙所示的电流时，其电阻约为_.(结果保留1位小数)答案(1)红(2)800.75(0.730.77)(3)8.1(7.88.4)解析(1)根据多用电表的特点，电流从多用电表的红表笔流入，从黑表笔流出，在按题图甲电路图连接电路时，应将电源的正极与多用电表的红表笔相连；(2)多用电表选择直流电流100mA挡，所以题图丙中多用电表的读数是80mA；题图戊中电压表的读数是0.75V；(3)题图丁所示电压为0.65V，由于甲、乙两种接法中多用电表的电流不变，灯泡两端电压不变，所以电阻R8.1.8.现有一特殊电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为40，已知该电池允许输出的最大电流为50mA.为了测量这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图17甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RmA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17(1)实验室备有的定值电阻R0共有以下几种规格：A.10B.50C.150D.500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，作出了图乙所示的图线，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_.答案(1)C(2)1045解析(1)电池允许输出的最大电流为50mA，故回路最小电阻为180，电源内阻与电流表内阻的和约为45，所以应选择阻值为150的定值电阻，故C正确.(2)根据闭合电路欧姆定律I可得，(RR0)，根据题图乙中图线的斜率和截距可得0.1V1，5A1，解得E10V，r45.