（浙江专用版）2020版高考物理二轮复习 专题七 实验题题型强化 第17讲 电学实验课件

第一部分专题七实验题题型强化题型1以测电阻为核心的实验内容索引NEIRONGSUOYIN题型2以测电动势为核心的实验题型3电学创新拓展实验题型4选修3-2实验以测电阻为核心的实验题型11.电流表内接法与外接法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝＝Rx＋RARx测量值大于真实值R测＝Rx测量值小于真实值x适用条件RA≪RxRV≫RxU测I测U测I测＝RxRVRx＋RV2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较限流式接法分压式接法两种接法的电路图负载R上电压的调节范围(不计电源内阻)0≤U≤E负载R上电流的调节范围(不计电源内阻)RER＋R0≤U≤EER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER3.滑动变阻器两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).4.等效替代法(1)电流等效替代(如图)(2)电压等效替代(如图)例1(2018·全国卷Ⅲ·23)一课外实验小组用如图(a)所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值.图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器.采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线.答案实物连线如图解析根据原理图，沿电流的流向依次连接.①先将E、R、S1连接起来，组成闭合回路.②将R0、Rx与R连接起来.③将、S2与Rx连接起来.(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1.(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2.(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝__________(用R0、U1、U2表示).解析由于为理想电压表，故S2接1、或接2时流过R0、Rx的电流相等.根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点得U2U1－1R0U1R0＝U2R0＋Rx解得Rx＝U2U1－1R0；(5)重复步骤(3)，得到如下数据.解析根据表中数据可得U2U1的平均值为3.41，代入可得Rx＝48.2Ω.U2U1(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得Rx＝________Ω.(保留1位小数)12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.3948.2拓展训练1(2019·杭州市高三期末)某小组在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中选用了规格为“3.8V0.5A”的小灯泡，并选用多用表测小灯泡两端的电压.(1)在红、黑表笔与多用电表已正确连接情况下，按图甲所示的电路图正确接线后，多用电表一支表笔接①处，另一支表笔接触点从②换到③时，多用电表的示数变化比较大，而电流表示数几乎不变，则表笔与电路的正确接法是_____(填字母).A.红表笔接①，黑表笔接②B.红表笔接①，黑表笔接③C.黑表笔接①，红表笔接②D.黑表笔接①，红表笔接③A(2)在某次正确的操作中，多用电表的选择开关与指针位置分别如图乙和如图丙所示，则多用电表的读数是__________________.(3)该小组测得了多组电压、电流数据后，在I－U坐标系中正确地描好了一系列数据点，如图丁所示.甲同学认为根据数据点应连接成直线①，乙同学认为应连接成光滑曲线②.你认为正确的是______同学(选填“甲”或“乙”)；由正确图线求出电压为2.00V时小灯泡的电阻Rx＝_____Ω(保留两位有效数字).3.09(3.08～3.10)V乙5.0拓展训练2(2019·安徽合肥市第一次质量检测)某实验小组为了测量一个阻值未知的电阻，进行了如下操作：(1)首先用欧姆表粗测其电阻，如图所示，则其读数为______Ω；18.0解析欧姆表的读数等于表盘刻度×挡位倍率，此次倍率选择为×1，故该电阻值为18.0Ω；(2)为了比较准确地测量此电阻，采用“伏安法”进行实验.所用器材如下：电源E：电动势为9V，内阻r约为1.0Ω；电流表A：量程0～0.6A，内阻RA为0.50Ω；电压表V：量程0～10V，内阻RV约为10kΩ；滑动变阻器R：最大阻值为5.0Ω；开关一个，导线若干.为了减小实验误差，要求尽可能多测几组数据，请完成以下问题：①在线框内画出实验电路图；答案如图所示解析实验要求尽可能减小误差，但因滑动变阻器的最大阻值小于待测电阻，故滑动变阻器选择分压接法较好。又因电流表的内阻RA已知，故电流表内接最佳。实验电路图如图：②实验小组按照正确的实验步骤，采集了部分数据，并在I－U图象中描出相应的点，由此可知该电阻的阻值为____________________Ω(保留一位小数)；18.4(18.0～18.9均可)解析该I－U图应利用直线拟合，具体为：利用描点法画图时，应该让尽量多的点落在平滑直线上，不在直线上的点平均分布在直线的两侧，绘制如下：该图的斜率值为电阻Rx与电流表内阻RA的和的倒数，即k＝1Rx＋RA.该图的斜率为：k＝0.42－0.108－2＝0.053，故电阻Rx＝10.053Ω－0.50Ω≈18.4Ω；③若所用器材结构完好，该实验的主要误差是________(选填“系统”或“偶然”)误差.偶然解析该实验由于电流表内阻已知，因此测量结果较为精确，如果实验仪器结构完好，测量误差主要来源于偶然误差.以测电动势为核心的实验题型2三个常用方案方案伏安法伏阻法安阻法原理E＝U＋IrE＝IR＋Ir电路图关系式U＝E－IrE＝U＋URr1U＝rER＋1E1I＝RE＋rE图象纵轴截距：E斜率的绝对值：r误差分析E测E真r测r真E测＝E真r测r真E测E真r测r真E测＝E真r测r真纵轴截距：1E，斜率：rE纵轴截距：rE，斜率：1E任何一种实验方法都要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir.注意U、I是如何测量或得出的，明确变量与恒量，找到函数关系，化曲为直，获得直线方程.例2(2019·安徽安庆市期末调研监测)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处____________；__________________.开关未断开解析连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源.电阻箱阻值为零由图象可计算出该干电池的电动势为__________________V；内阻为___________________Ω.1.37(1.30～1.44均匀)1.2(1.0～1.4(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的1I数据见表：根据表中数据，在方格纸上作出R－1I关系图象.R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.266.76.05.34.53.81I/A–1答案如图所示：均可)解析将数据描点连线，作出一条倾斜的直线，根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)得R＝E·1I－r，所以图线的斜率表示电源电动势E＝8－－1.26.7－0V＝1.37V，截距绝对值表示r＝0.4×3.0Ω＝1.2Ω；(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_______________________________V；内阻应为________________________________Ω.1.37(结果与(2)问第一个空格一致)所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37V，图线的截距表示(RA＋r)，所以内阻精确值为r＝(1.2－0.2)Ω＝1.0Ω.1.0(结果比(2)问第二个空格小0.2)解析用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻RA＝UAIA＝66.0×10－333×10－3Ω＝0.2Ω，考虑电表内阻对实验的影响，则E＝I(R＋RA＋r)，得R＝E·1I－(RA＋r)，拓展训练3(2019·福建龙岩市质量检查)实验室备有下列器材，用于测量蓄电池的电动势和内电阻的实验.A.待测蓄电池E：电动势约4V，内阻约2ΩB.电压表V：量程0～3V，内阻很大C.电阻箱R：0～999.9ΩD.开关一只，导线若干(1)用如图甲所示的电路进行实验，请用笔画线代替导线在实物图乙上完成电路连接；答案如图(a)所示(2)实验小组甲在实验中得到多组电压表示数U和电阻箱的阻值R，对所得数据进行处理后，作出了图线如图丙所示，则电池的电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω；(计算结果均保留两位有效数字)1U－1R4.02.0(3)实验小组乙在实验中发现电阻箱已损坏，为了能完成实验，实验小组乙从实验室中又找出一个开关及两个定值电阻，阻值分别为R1＝3Ω和R2＝7Ω，并结合原有器材完成了该实验.请在框内画出实验的电路图，并在图上注明所用定值电阻的符号.答案如图(b)所示电学创新拓展实验题型3电学创新实验，大都是在教材常规实验的基础上，进行重组、包装、拓展、创新，它们源于教材，但高于教材，解决这类创新实验时，应注意以下三点：(1)无论哪个电学实验，不管怎么创新都离不开电路，离不开实验仪器的选取，电流表内、外接法的判断，滑动变阻器的分压电路与限流电路的分析.(2)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当成电流表使用，电流表也可当成电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等.(3)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流”或“自报电压”的功能.因此，在测电压表内阻时，无须另并联电压表；测电流表内阻时，无须再串联电流表.例3(2019·教育绿色评价联盟4月模拟)小明想测额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电功率，设计了如图甲所示的电路.(1)在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是____________的导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8点”)；1点到4点解析1点到4点未连接好时，滑动变阻器处于限流式接法，电压和电流不能调节为0；(2)正确连好电路，闭合开关，调节滑片P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图乙所示，则电流为________A，此时小灯泡的功率为________W；0.30解析由图可知电流为0.30A；小灯泡功率P＝UI＝0.75W；0.75(3)做完实验后，小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下列数据，你认为最有可能的是______.A.0.08AB.0.12AC.0.20AC由于热效应，电压为1.0V时，小灯泡电阻小于8.3Ω，解析电压为2.5V时，小灯泡电阻为R＝UI＝2.50.30Ω≈8.3Ω；根据欧姆定律I＝UR，电流大于18.3A≈0.12A，即C选项正确.拓展训练4(2019·山西吕梁市第一次模拟)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)，某实验小组选用下列器材探究某热敏电阻R1的伏安特性.A.电流表A(量程0～0.6A，内阻为0.6Ω)B.电压表V(量程0～3.0V，内阻约2kΩ)C.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)D.滑动变阻器R′(最大阻值为500Ω)E.电源E(电动势4V，内阻较小)F.开关、导线若干(1)要求实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，①请补充完成图甲中实物间的连线；答案见解析图解析实物连线如图所示.②其中应选择的滑动变阻器是_____(填写