2016年高考物理增分策略五2电学实验课件(精)

增分策略2016年高考物理（五）物理实验2.电学实验1.如图1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1画出实验电路图；•(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2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V．所示读数为：①________、②________、③________、④________.两组数据得到的电阻分别为________和________．解析：(2)根据电流表读数规则，图①读数0.10A，图②读数0.24A，根据电压表读数规则，图③读数2.00V，图④读数0.27V．小灯泡的电流随两端的电压的增大而增大，R1＝U1I1＝0.270.10Ω＝2.7Ω，R2＝U2I2＝2.000.24Ω＝8.3Ω.答案：(1)如图所示(2)①0.10A②0.24A③2.00V④0.27V(8.3±0.1)Ω和(2.7±0.1)Ω2．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3V，内阻约为3000Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，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．•(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，R′V________RV(填“”、“＝”或“”)，主要理由是____________________________________________________．•解析：(1)电路图如图所示•(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻．•(3)，原因是断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在的支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故R′VRV.•答案：见解析•3．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100Ω，满偏电流为1mA；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3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA.由题给条件和数据，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω.•(2)现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表对改装电表的3mA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、3.0mA.电池的电动势为1.5V；内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω.则R0应选用阻值为________Ω的电阻，R应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器．•(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：(1)若使用a、b两个接线柱，得：3＝1＋1×100R1＋R2，若使用a、c两个接线柱得：10＝1＋1×100＋R2R1，解得：R1＝15Ω，R2＝35Ω.(2)R0＋R的最大值为1.50.5×10－3Ω＝3000Ω.R0＋R的最小值为1.53.0×10－3Ω＝500Ω.考虑到两个电流表的内阻后，R0应选300Ω的电阻，R应选3000Ω的电阻．•(3)d点应接在c点．因d点接在c点，若毫安表有示数，则R1损坏，若毫安表无示数，则R2损坏．•答案：(1)1535(2)3003000(3)d接c点．原因见解析•1．分析近几年的高考，考查的方向基本不变，主要体现在基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计方面．•2．基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点，同时注重对实验操作过程的考查和创新设计实验的考查．1.基本仪器的使用及读数电流表、电压表、欧姆表的比较仪器极性量程选择读数电流表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出使指针指示比满偏刻度多的位置若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等的只需要读到最小分度位即可电压表欧姆表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•[典例1]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等．图1•①使用多用电表粗测元件X的电阻．选择“×1”欧姆挡测量，示数如图1(a)所示，读数为______________________Ω.据此应选择图1中的_______________(填“b”或“c”)电路进行实验．•②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_______________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验．图2•③图2(a)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件___(填“X”或“Y”)是非线性元件．•④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2(b)所示．闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V．利用图2(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)．[解析]①读数为10，欧姆挡“×1”，故电阻为10×1Ω＝10Ω.10Ω＜3000×10Ω，故电流表的分流作用影响大，应使用电流表外接法．②当P往右边滑动时，未知元件上分到的电压增大，因此电流增大．③由图2(a)可知，Y的电压与电流的比值并不固定，因此是非线性元件．④由图2(a)可知，Rx＝10Ω，由闭合电路欧姆定律，当S2闭合时，E＝310r＋3，当S2断开时，E＝110(r＋21)＋1，联立两式解得E、r值．E＝3.2V，r＝0.50Ω.[答案]①10.0b②增大③Y④3.20.50•多用电表使用“五步”法•1．选倍率：一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计量为200Ω，就应该选“×10”的倍率．•2．进行欧姆调零．•3．将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量．•4．将指针示数乘以倍率，得测量值．•5．测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．•特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度大小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增•大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．•1．使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至“×1Ω”挡，调好零点；电阻箱置于适当数值．•完成下列填空：•(1)仪器连线如图所示(a和b是多用电表的两个表笔)．若两电表均正常工作，则表笔a为________(选填“红”或“黑”)色．•(2)若适当调节电阻箱后，图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为______mA，电阻箱的读数为________Ω.•(3)将图中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA.(保留3位有效数字)•答案：(1)黑(2)14.053.04.6(3)1062.以测电阻为核心的电学实验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；根据待测电流的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右．•2．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)．•3．定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用•但近几年考题当中，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．•[典例2]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6V，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0－30mA)；•电流表A2(量程0－100mA)；•电压表V(量程0－6V)；•滑动变阻器R1(阻值0－5Ω)；•滑动变阻器R2(阻值0－300Ω)；•开关S一个，导线若干条．•某同学的实验过程如下：•Ⅰ.设计如图甲所示的电路图，正确连接电路．图甲Ⅱ.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．•Ⅲ.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Ⅱ的步骤，得到另一条UI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＝________Ω；图乙•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]①因为电源电动势约为6V，待测电阻及电源内阻都数十欧，可估算电流约为百毫安级，电流表选A2.•②滑动变阻器为限流式，因此需选择较大的滑动变阻器，或者根据图乙中(20mA,5.5V)来判断此时内阻分压约为0.5V，根据分压原理，串联电路电阻之比等于电压之比，此时滑动变阻器和电阻阻值和为百欧姆级别，因此选R2.③根据全电路欧姆定律E＝0＋(Rx＋r)，可得图象的斜率表示的物理含义为－(Rx＋r)，而图象斜率为－U0I0，根据－(Rx＋r)＝－U0I0，因此答案为U0I0－r.④因为电表为理想电表，因此待测电阻无论放在B、C间或者A、B间，对电流变化这个问题，对总电阻都没有影响，因此在滑动变阻器变化范围相同的时候，电流表示数变化范围相同，对电压表，由于影响了待测部分的阻值，因此会影响待测部分的分压，因此电压表示数变化会不同．[答案]①A2R2②25③U0I0－r④相同不同•1．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，电器元件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，精确程度合适即可，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．•