2020高考物理二轮复习 600分冲刺 专题五 实验技能与创新 第14讲 电学实验与创新课件

专题整合突破第一部分专题五实验技能与创新第14讲电学实验与创新1体系认知感悟真题2聚焦热点备考通关3复习练案课时跟踪体系认知感悟真题•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(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。•见解析图•(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．18mA•B．21mA•C．25mA•D．28mAC图(c)•(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1200Ω•B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200Ω•C．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＝________。AC9979[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。2.(2019·全国卷Ⅱ，23)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100Ω)；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U­t关系曲线。回答下列问题：图(a)图(b)(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1＝________mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”)，电压表示数________(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U1。(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为ΔUΔt＝________×10－3V/℃(保留2位有效数字)。5.00变小增大B2.8[解析](1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，R0两端电压U1＝IR0＝50.0×10－6×100V＝5.00×10－3V＝5.00mV。由U－t图象知：控温炉内温度升高，U2变小，又I＝50.0μA不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即滑片向B端移动。(2)由U－t图象的斜率可知：ΔUΔt＝0.44－0.3080－30V/℃＝2.8×10－3V/℃。•3．(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(a)•(1)欧姆表设计•将图(a)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”)。•图见解析•(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(b)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(b)900R1455•(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(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。035000.0图(c)[解析](1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即r＋R0＋RA＋R＝15kΩ，解得R＝900Ω。由于滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω，所以滑动变阻器选R1。(2)根据闭合电路欧姆定律，得Ia＝ER内＋Ra和Ib＝ER内＋Rb，代入数据解得Ra＝45kΩ，Rb＝5kΩ。(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在0kΩ上。电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1000×5＋10000×3)Ω＝35000.0Ω。•4．[2019·天津，9(3)]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。0.200(0.196～0.204均可)•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•电路图见解析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”)。I1R1I2－I1相等•[解析]①d＝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。•5．(2019·江苏，11)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1所示。在测量电阻丝的直径时，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”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。图1C•(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)图2中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图3实物电路中的正确位置。图2不同图3•(4)为测量Rx，利用图2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4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，数据见下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0•请根据表中的数据，在方格纸上作出U2－I2图象。图4•(5)由此，可求得电阻丝的Rx＝______________________________Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。•[答案]•(3)23.5(23.0～24.0都算对)•(4)[解析](1)旋转微调旋钮C。(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然后取平均值作为测量值。(3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如图1所示。(4)将所给的5组数据标注在U­I图象中，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上。(5)由题意知：U1I1＝Rx＋RA＋R0，由U1­I1图线的斜率可得U1I1＝49.0Ω。U2I2＝RA＋R0，由作出的U2­I2图线的斜率可得U2I2＝25.5Ω。故Rx＝(49.0－25.5)Ω＝23.5Ω。聚焦热点备考通关•1．电流表、电压表、欧姆表的对比电表改装与读数、多用电表使用与读数核心知识仪器极性量程选择读数电流表电压表使指针指在比满偏刻度13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，只需要读到最小分度位即可欧姆表有正、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2.欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”。(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律。当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R。(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝ERg＋R0＋r，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时，I＝ERg＋R0＋r＋Rx，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀。•3．欧姆表使用六注意•(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡。•【典例1】(2019·湖南长沙模拟)实验室中常用指针式多用电表作为测量仪器。•(1)如图所示为多用电表原理示意图，虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能。关于此多用电表，下列说法中正确的是________(选填选项前面的字母)CD典例探究•A．当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔•B．当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔•C．当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔•D．当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔•(2)用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示；•①若所选挡位为直流10A挡，则示数为________A；•②若所选挡位为电阻×100挡，则示数为________Ω。•(3)用表盘如图所示的多用电表正确测量了一个约为15Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约为2kΩ的电阻，在用红黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号：________•A．将红表笔和黑表笔接触•B．把选择开关旋至“×100”位置•C．把选择开关旋至“×1k”位置•D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点4.21.9×103BAD•(4)某小组的同学发现欧姆表的表盘刻度不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系，他们分别画出了如图所示的图象，其中可能正确的是________(选填选项下面的字母)AC•[解析](1)根据多用电表的构造原理可知，当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，选项A错误；当S接触