（通用版）2020版高考物理二轮复习 专题十 实验及拓展创新 第2课时 电学实验课件

第一部分专题十实验及拓展创新高考命题轨迹高考命题点命题轨迹情境图电表改装多用电表原理和使用20151卷2320173卷2315(1)23题17(3)23题电表改装多用电表原理和使用20182卷2220191卷23,3卷2318(2)22题19(1)23题19(3)23题“电阻测量类”实验20152卷2320162卷2315(2)23题16(2)23题“电阻测量类”实验20171卷23,2卷2317(1)23题17(2)23题“电阻测量类”实验20181卷23,3卷2318(1)23题18(3)23题测定电源电动势和内阻拓展创新实验20161卷23,3卷2216(1)23题16(3)22题拓展创新实验20192卷2319(2)23题高考题型1电表改装多用电表原理和使用内容索引NEIRONGSUOYIN高考题型2“电阻测量类”实验高考题型3测定电源电动势和内阻高考题型4拓展创新实验电表改装多用电表原理和使用题型：实验题：5年4考高考题型1例1(2019·全国卷Ⅰ·23)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表.该同学测得微安表内阻为1200Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装.然后利用一标准毫安表，根据图1(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表).(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线.图1答案连线如图所示解析量程为250μA的微安表改装成量程为20mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线.(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图2所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是________.(填正确答案标号)A18mAB.21mAC.25mAD.28mA解析当标准毫安表示数为16.0mA时，对应的微安表读数为160μA，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25mA，选项C正确.图2C(3)产生上述问题的原因可能是________.(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200ΩB.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200ΩC.R值计算错误，接入的电阻偏小D.R值计算错误，接入的电阻偏大AC解析根据IgRg＝(I－Ig)R得：I＝IgRgR＋Ig出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1200Ω，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小，选项A、C正确.(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝______.解得k＝9979.解析设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有U＝(25－0.25)×10－3RU＝(20－0.25)×10－3kR9979拓展训练1(2019·云南昆明市4月质检)某同学想将一量程为1mA的灵敏电流计G改装为多用电表，他的部分实验步骤如下：图3(1)他用如图3甲所示的电路测量灵敏电流计G的内阻①请在乙图中将实物连线补充完整；答案见解析图解析由原理图连线如图：②闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I0；然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I0.若此时电阻箱阻值R2＝200Ω，则灵敏电流计G的内阻Rg＝________Ω.200解析由闭合电路欧姆定律可知，两情况下的电流相同，所以灵敏电流计G的内阻Rg＝200Ω；(2)他将该灵敏电流计G按图丙所示电路改装成量程为3mA、30mA及倍率为“×1”、“×10”的多用电表.若选择电流30mA量程时，应将选择开关S置于________(选填“a”“b”“c”或“d”)，根据题给条件可得电阻R1＝______Ω，R2＝________Ω.b1090解析由表头改装成大量程的电流表原理可知，当开关接b时，表头与R2串联再与R1并联，此种情形比开关接c时电路总电流更大，故开关应接b；由电流表的两种量程可知：接c时有：R1＋R2＝200×10－32×10－3Ω＝100Ω接b时有：29×10－3R1＝10－3×(200＋R2)联立解得：R1＝10Ω，R2＝90Ω；(3)已知图丙电路中两个电源的电动势均为3V(内阻可忽略)，将选择开关置于a测量某电阻的阻值，若通过灵敏电流计G的电流为0.40mA，则所测电阻阻值为_____Ω.150解析开关接a时，多用电表Imax＝30mA，多用电表的内阻为：R内＝EImax＝330×10－3Ω＝100Ω，此时流过待测电阻的电流为I＝Ig＋IgRg＋R2R1＝0.40mA＋0.40×200＋9010mA＝12mA，所以总电阻为：R总＝EI＝312×10－3Ω＝250Ω，所以所测电阻阻值为R测＝R总－R内＝150Ω.拓展训练2(2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度.可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干.图4(1)欧姆表设计将图4中的实物连线组成欧姆表.欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选______(填“R1”或“R2”).900答案如图所示R1解析由题知当两表笔间接入15kΩ的电阻时，电流表示数为50μA，由闭合电路欧姆定律有Ig2＝ERg＋r＋Rx＋R0＋R，代入数据解得R＝900Ω，所以滑动变阻器选择R1.(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图5所示.表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________.图5455解析欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15kΩ，当电流为25μA时，有Ig4＝ERg′＋Rx′，可得Rx′＝45kΩ；当电流为75μA时，有3Ig4＝ERg′＋Rx″，可得Rx″＝5kΩ.(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量.若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图6所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω.图6解析红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处.题图中电阻箱读数为35000.0Ω.035000.0“电阻测量类”实验题型：实验题：5年4考高考题型2例2(2019·四川南充市第二次适应性考试)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有：A.电流表A1(量程为0至50mA，内阻RA1约为3Ω)B.电流表A2(量程为0至3mA，内阻RA2＝15Ω)C.定值电阻R1＝697ΩD.定值电阻R2＝1985ΩE.滑动变阻器R(0至20Ω)一只F.电压表V(量程为0至12V，内阻RV＝1kΩ)G.蓄电池E(电动势为12V，内阻很小)H.开关S一只(1)如图7所示，请选择合适的器材，电表1为________，电表2为________，定值电阻为________.(填写器材前的字母编号)图7答案见解析解析要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压；改装电压表的内阻：R＝ULED额IA2满偏＝3V0.003A＝1000Ω，A2的内阻为15Ω，则定值电阻应选D；LED灯正常工作时的电流约为I＝UR＝3500A＝6mA，因为电表1测量其所在支路电流，电流表A1的量程为0至50mA，若用电压表V测电流，可测得的最大电流为12V1kΩ＝12mA，可以发现用电压表V来测电流更精确；由以上分析可知，电表1为F，电表2为B，定值电阻为D.(2)将采用的电路图补充完整.答案见解析解析因为滑动变阻器阻值远小于LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法.电路图如图所示，(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝________(用测量量字母和已知字母表示)，当表达式中的________(填字母)达到________，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时电阻.答案见解析解析设LED灯正常工作时电表1的读数为UV，电表2的读数为I2，根据闭合电路欧姆定律知，LED灯两端的电压U＝I2(R2＋RA2)，通过LED灯的电流I＝UVRV－I2，所以LED灯正常工作时的电阻Rx＝UI＝I2R2＋RA2UVRV－I2.改装后的电压表内阻为RV＝1985Ω＋15Ω＝2000Ω，则当I2＝1.5mA时，LED灯两端的电压为3V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻.拓展训练3(2019·江西南昌市第二次模拟)某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω·m).图8为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm.他将水样注满容器后设计实验进行测量.图8(1)他用实验室中的下列器材来精确测量所取水样的电阻：A.电流表(量程5mA，电阻RA＝800Ω)B.电压表(量程15V，电阻RV约为10.0kΩ)C.滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)D.电源(12V，内阻约10Ω)E.开关一只、导线若干请用笔画线代替导线帮他在图9中完成电路连接；图9答案所以电流表应用内接法，由于滑动变阻器的总阻值为20Ω，为了方便调节，所以滑动变阻器应用分压式接法，电路图如图：解析由电阻定律得：达标水样的电阻约为：Rx＝ρabc＝200×0.40.2×0.1Ω＝4000Ω，(2)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图10的坐标系中作出U－I关系图线；U/V2.04.06.88.210.011.2I/mA0.801.602.733.384.004.45答案图10解析根据U、I所测的数据作出U－I图线如图：(3)由U－I图线求出待测水样的电阻为__________________Ω，算出所测水样的电阻率，可以判断这一水样________(选填“达标”或“不达标”).1717(1650～1750)不达标R＝U－IRAI＝11.2－4.45×10－3×8004.45×10－3Ω＝7.644.45×10－3Ω≈1717Ω，由电阻定律得：解析根据U－I图线，ρ＝Rbca＝1717×0.2×0.10.4Ω·m＝85.85Ω·m200Ω·m，故不达标.测定电源电动势和内阻题型：实验题：5年0考高考题型3例3(2018·江苏单科·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图11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______________；________________.图11开关未断开电阻箱阻值为零解析在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全.(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：1IR/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A－16.75.95.34.53.81I根据表中数据，在图12的方格纸上作出R－关系图象.1I图12由图象可计算出该干电池的电动势为_____