2020年高考物理二轮复习 专题六 第二讲 电学实验及创新课件

第二讲电学实验及创新释疑命题角度[5年考点定位]201920182017201620151.多用电表的原理及使用全国卷ⅠT23全国卷ⅢT23全国卷ⅡT22全国卷ⅢT23－全国卷ⅠT232.以测电阻为核心的实验－全国卷ⅢT23全国卷ⅡT23全国卷ⅡT23全国卷ⅡT233.以测特性曲线为核心的实验全国卷ⅡT23全国卷ⅠT23全国卷ⅠT23－－4.电学实验的迁移与创新－－－全国卷ⅠT23全国卷ⅢT22全国卷ⅠT23命题角度一多用电表的原理及使用[核心知识]1．电流表和电压表的读数规则量程精确度读数规则电流表0～3A0.1A电压表0～3V0.1V与刻度尺一样，采用110估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可电流表0～0．6A0.02A估读位与最小刻度在同一位，采用12估读电压表0～15V0.5V估读位与最小刻度在同一位，采用15估读2．多用电表使用的几个注意事项(1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，用欧姆调零旋钮调整。(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。(4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡的刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围。(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开，不要用手同时接触多用电表的两支表笔。(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。3．多用电表内部电路的常见考查形式多用电表当欧姆表使用时内部有电源，往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等，常涉及的变形有：(1)与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋URV·r，从而计算得到E；(2)与电流表串联形成闭合电路，则E＝I(RA＋r)，从而计算得到E；(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极时，测得的电阻较小，反之测得的电阻很大，由此可判断出二极管的正、负极。[题点全练]1．某同学在测量一只小灯泡电阻的实验中，连接了如图甲所示的实物电路图。闭合开关，发现灯泡不亮，电流表的示数为零。(1)他借助多用电表检查小灯泡，先断开开关，把多用电表的选择开关旋到欧姆挡的“×1”挡，再进行________调零；然后将红、黑表笔分别接触①、②接线柱，多用电表的表盘恰好如图乙所示，说明小灯泡正常，此时的电阻为________Ω。(2)他将多用电表选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触②、③接线柱；闭合开关，发现电压表的示数约等于电源电动势，说明②、③接线柱间的导线出现了________(选填“断路”或“短路”)。(3)故障排除后，为了使电流表的示数从零开始，要在________(选填“①、④”或“③、④”)接线柱间再连接一根导线，并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________(选填“左”或“右”)端。解析：(1)根据欧姆表的使用方法可知，每次选完挡后应重新进行欧姆调零；欧姆表的读数为R＝6.0×1Ω＝6.0Ω。(2)将红、黑表笔分别接触②、③接线柱，闭合开关，发现电压表的示数约等于电源电动势，说明②、③接线柱间的导线出现了断路。(3)为使电流表的示数从零开始，滑动变阻器应采用分压式接法，所以应在③、④接线柱间再连接一根导线；闭合开关前应将滑片置于输出电压最小的最左端。答案：(1)欧姆6(或6.0)(2)断路(3)③、④左2．(2019·全国卷Ⅰ)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(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)。图(a)图(b)(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________。(填正确答案标号)图(c)A．18mAB．21mAC．25mAD．28mA(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(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＝________。解析：(1)实物连线如图所示。(2)串联电路中电流处处相等，根据比例关系得，毫安表示数为16.0mA时，对应微安表的刻度为160.0μA，当微安表指针到满量程250μA时，毫安表的示数应为25mA，即为改装后电表的量程。选项C正确。(3)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)若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)×10－3kR解得k＝9979。答案：(1)见解析图(2)C(3)AC(4)9979[核心知识]1．电学仪器和电路的选择原则——安全、准确、方便(1)电源的选择：一般可以根据待测元件的额定电流或额定电压选择符合需要的电源。(2)电表的选择：一般根据电源电动势或待测元件的额定电压选择电压表，再估算待测电流的最大值选择电流表。注意测量时要使电表的指针偏转角度较大。命题角度二以测电阻为核心的实验电流表内接法电流表外接法电路误差来源电流表的分压电压表的分流测量结果R测＝Rx＋RA，偏大R测＝RxRVRx＋RV，偏小适用条件Rx≫RA(测大电阻)或RA已知RV≫Rx(测小电阻)或RV已知“3用电表”如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还要以作为定值电阻来用，即“一表3用”(3)变阻器的选择：在安全条件下，分压电路选最大阻值较小、额定电流较大的，限流电路选最大值与待测电阻差不多的。分压电路限流电路电路电压调节范围0≤U≤ERxRx＋R0E≤U≤E①要求待测电压或电流从0开始变化时，必须选择分压电路；②要求测量精确度高(或多测量几组数据或数据区分度大)时，应选择分压电路；③虽然没有明确的要求，但滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值小很多时，应选择分压电路；④其他情况优先选择限流电路(节能)2．实物图连线的4个注意事项(1)各导线都应接在接线柱上。(2)不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器。(3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。(4)开关要控制整个电路。[题点全练]1．(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图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。(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)。(5)重复步骤(3)，得到如下数据。12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得Rx＝________Ω。(保留一位小数)解析：(1)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。实物连线如图所示。(4)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。根据欧姆定律和串联电路的特点得U1R0＝U2R0＋Rx，解得Rx＝U2U1－1R0。(6)求出5次U2U1的平均值为3.41，代入Rx＝U2U1－1R0得，Rx＝48.2Ω。答案：(1)见解析图(4)U2U1－1R0(6)48.22．(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________mm。(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。电源E(电动势10V，内阻约为10Ω)电流表A1(量程0～250mA，内阻R1＝5Ω)电流表A2(量程0～300mA，内阻约为5Ω)滑动变阻器R(最大阻值10Ω，额定电流2A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝________。从设计原理看，其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。解析：(1)d＝20.0×0.01mm＝0.200mm。(2)本题中测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的额定电压UA1＝ImR1＝1.25V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时，通过Rx的电流为I＝I2－I1，Rx两端电压U＝I1·R1，故Rx＝UI＝I1R1I2－I1，不考虑读数误差，从设计原理看测量值等于真实值。答案：(1)0.200(0.196～0.204均可)(2)见解析图(3)I1R1I2－I1相等[核心知识]在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题。求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用：命题角度三以测特性曲线为核心的实验[题点全练]1．(2019·咸阳二模)某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材：A．待测干电池E(电动势约为1.5V，内阻约为1Ω)B．电流表G(满偏电流3.0mA，内阻为100Ω)C．电流表A(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)D．滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为2A)E．滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流为1A)F．定值电阻R0(阻值为900Ω)G．开关一个，导线若干(1)为了能比较准确地进行测量，同时还要考虑操作的方便，实验中滑动变阻器应选________。(2)根据题意在图甲中画出该实验所需要的电路图。(3)根据电路图，将图乙中实物图连接起来，组成完整的电路。(4)如图丙所示，是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线，其中，纵坐标I1为电流表G的示数，横坐标I2为电流表A的示数，由图可知，被测干电池的电动势为________V，内阻为________Ω(保留两位有效数字)。解析：(1)电源电动势为1.5V，较小，电源的内阻较小，为多测几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选D。(2)题述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表G与定值电阻R0串联，改装成电压表，用电流表A测电路电流，滑动变阻器R1串联接入电路，实验电路图如图1所示。(3)完整的电路如图2所示。(4)根据欧姆定律和串联电路的知识得电源两端电压为：U＝I1(900＋100)＝1000I1，根据题给图像与纵轴的交点得电动势为E＝1.4mA×1000Ω＝1.4V，与横轴的交点可得出路端电压为1.0V时电流是0.6A，由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可得