2020届高考物理二轮复习 专题六 第二讲 电学实验课件

专题六实验技能与创新第二讲电学实验近三年全国卷考情统计常考点全国卷Ⅰ全国卷Ⅱ全国卷Ⅲ实验八：测定金属的电阻率2019·T232017·T232018·T23实验九：描绘小灯泡的伏安特性曲线2017·T23实验十：测定电源的电动势和内阻实验十一：练习使用多用电表2018·T222017·T23实验十二：传感器的简单使用2018·T231．(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)．(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)．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)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．(3)当标准毫安表示数为16.0mA时，对应的微安表读数应为200μA，而实际测量时微安表读数为160μA，实际测量时微安表读数偏小，若R值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于1200Ω，选项A正确，B错误；若微安表内阻测量无误，而R值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小，R的分流较大，导致微安表中电流较小，选项C正确，D错误．(4)预期目的是将量程为250μA的微安表改装成量程为20mA的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有IgRg＝79IgkR；当标准毫安表示数为16.0mA时，对应的微安表读数为160μA，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有IgRg＝99IgR；联立解得k＝9979.答案：(1)连线如图所示(2)C(3)AC(4)99792．(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃～80℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω；电源E(6V，内阻可忽略)；电压表V(量程150mV)；定值电阻R0(阻值20.0Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0℃.实验得到的R2－t数据见下表．t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(选填“a”或“b”)端．(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2t曲线．(3)由图(b)可得到RT在25℃～80℃范围内的温度特性．当t＝44.0℃时，可得RT＝________Ω.(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃.解析：(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．(3)由图象可知t＝44.0℃时，电阻的阻值为450.0Ω.(4)由图(c)可得电阻箱值为620.0Ω，由图象可得温度约为32.0℃.答案：(1)b(2)如图所示(3)450.0(4)620.032.03．(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表V(量程3V，内阻3kΩ)；电流表A(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______(选填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(选填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为______W，最大功率为______W(结果均保留两位小数)．解析：(1)要实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表V应与固定电阻R0串联，将量程改为4V．由于小灯泡正常发光时电阻约为12Ω，所以需将电流表外接．(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大．根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大．(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E′0(电动势4V，内阻1.00Ω＋9.0Ω＝10Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故小灯泡的最小功率为Pmin＝U1I1＝1.75×0.223W≈0.39W．当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率Pmax＝U2I2＝3.68×0.318W≈1.17W.答案：(1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.391.17命题特点与趋势近几年高考电学实验的命题突出集中在以下几点：(1)注重以“三尺三表(刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器，电压表、电流表、多用电表)”为核心的基本仪器使用的考查．电学实验中刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等，高频穿插于具体实验中进行考查．(2)注重对实验原理、实验方法的考查．命题基于“已学过”的实验(分组实验、演示实验、课外小实验)．而不局限于《考试大纲》中要求的实验，变换情境而不偏离主题，如电学实验基于“测电阻”和“测电源的电动势和内阻”两个模型，串起了电表的改装、滑动变阻器的两种接法、电流表的内外接法、等效法、半偏法、比较法等．解题要领1．掌握基本仪器的原理和使用．2．掌握基本的实验目的、原理和实验思想，如伏安法测电阻，电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式．3．掌握处理实验数据的基本方法，如图象法、平均值法等．考点1“测电阻”类实验1．电路的选择(1)测量电路的选择．比较项目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＝UIRx，偏大R测＝UIRx，偏小适用条件Rx≫RA(测大电阻)RV≫Rx(测小电阻)(2)控制电路的选择．①从节能的角度考虑，优先选用限流式；②以下三种情况必须用分压式：a．要求待测电路的U、I从0开始变化；b．R滑≪Rx；c．选用限流式时，Ux、Ix过大(超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等)．2．最为精确的电阻测量方法——等效替代法(1)电流等效替代．(2)电压等效替代．3．电表内阻测量最常用的方法——半偏法(1)用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测R真．(2)若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，且R测R真．(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)；电压表可视为理想电压表；S1为单刀单掷开关，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位置，闭合S1.(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器动端的位置，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．项目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：开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I＝U1R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U＝U2－U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx＝UI＝U2－U1U1R0＝U2U1－1R0.5次测量所得U2U1的平均值(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入求得Rx＝U2U1－1R0＝(3.41－1)×20.0Ω＝48.2Ω.答案：(1)如图所示：(4)U2U1－1R0(6)48.2[对点训练]考向测灯泡的电功率1．(2019·浙江卷)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1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”)．(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．0.20A解析：(1)根据题意可知，1点至4点的导线没有连接好，使得滑动变阻器的分压接法变为限流接法．(2)根据读数规则，电流表的读数为0.30A，此时小灯泡的功率P＝UI＝0.75W．(3)电压较小时，灯丝温度不高，故阻值比电压较大时的阻值要小，根据I＝UR可知，C可能正确．答案：(1)1点至4点(2)0.300.75(3)C考向测电阻丝的电阻率2．(2019·江苏卷)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：(1)螺旋测微器如题图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动______(选填“A”“B”或“C”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径．(3)题图甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入题图乙实物电路中的正确位置．(4)为测量Rx，利用题甲图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1-I1关系图象如题图丙所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值