2019屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專題八 物理實驗 第2講 電學(xué)實驗與創(chuàng)新課件.ppt

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第2講電學(xué)實驗與創(chuàng)新 考向一基本器材的原理及使用 電表的改裝與讀數(shù) 多用電表的原理與使用 典例1 2018 湖北宜昌模擬 某實驗小組利用如圖1所示電路 可測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻 1 擋內(nèi)部電路的總電阻 使用的器材有 多用電表 電流表 滑動變阻器 導(dǎo)線若干 回答下列問題 1 將多用電表擋位調(diào)到電阻 1 擋 再將紅表筆和黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零 隨后按如圖所示把多用電表 電流表 滑動變阻器連接起來 如果圖1中接線正確 那么與多用電表的a接線柱相接的是 填 黑 或 紅 表筆 解析 1 紅正黑負(fù) 電流從紅表筆流入電表 從黑表筆流出電表 電流從電流表正接線柱流入 由圖1所示電路圖可知 與多用電表的a接線柱相接的是黑表筆 答案 1 黑 2 調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片 從圖1位置向右滑動過程中 電流表的讀數(shù) 選填 增大 減小 或 不變 解析 2 調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片從圖1位置向右滑動過程中 滑動變阻器接入電路的阻值減小 電路總電阻變小 由歐姆定律可知 電路電流增大 電流表的讀數(shù)增大 答案 2 增大 答案 3 320 209 60 9 40 10 0V之間都可得分 16 0 規(guī)律總結(jié) 1 游標(biāo)卡尺的讀數(shù) 2 螺旋測微器的讀數(shù)測量值 固定刻度讀數(shù) 可動刻度讀數(shù) 含估讀值 0 01mm 3 電壓表 電流表 多用電表的讀數(shù) 1 0 3V量程的電壓表 或0 3A的電流表 的讀數(shù)方法相同 精確度分別是0 1V 或0 1A 讀數(shù)時要注意讀到小數(shù)點后面兩位 2 0 15V量程的電壓表的精確度是0 5V 讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位 3 0 0 6A量程的電流表的精確度是0 02A 讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位 并且注意 半格估讀 即讀到最小刻度的一半0 01A 4 歐姆表的刻度不均勻 指針在中間刻度附近時測量相對精確 測量結(jié)果一般取兩位有效數(shù)字 讀數(shù)時注意乘以相應(yīng)擋位的倍率 4 使用多用電阻測電阻的 五步法 1 選倍率 2 進(jìn)行歐姆調(diào)零 3 將紅 黑表筆接被測電阻兩端進(jìn)行測量 4 讀出指針示數(shù)乘以倍率 得測量值 5 測量結(jié)束后 將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋 5 多用電表使用的幾個注意事項 1 電流的流向 由于使用多用電表時不管測量什么 電流都要從電表的 插孔 紅表筆 流入 從 插孔 黑表筆 流出 所以使用歐姆擋時 多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆 負(fù)極接的是紅表筆 2 要區(qū)分 機械零點 與 歐姆零點 機械零點 在表盤刻度左側(cè) 0 位置 用表盤下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整 歐姆零點 在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度 0 位置 用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整 3 測電阻時每變換一次擋位 都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零 4 選倍率 測量前應(yīng)根據(jù)估計阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷?由于歐姆擋的刻度不均勻 使用歐姆擋測電阻時 指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差 通常只使用表盤中間的一段刻度范圍 一般要選擇比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級的倍率 如估計值為200 就應(yīng)該選 10 的倍率 5 測電阻時要將電阻與其他元件斷開 測電阻時不要用手接觸多用電表的表筆金屬頭 6 多用電表使用完畢應(yīng)將選擇開關(guān)旋至 OFF 擋或交流電壓最高擋 預(yù)測練1 2018 四川德陽二診 某探究小組為了研究用 半偏法 測電阻和改裝電表 先用 半偏法 測量程為150 A的電流表A的內(nèi)阻 后將電流表A改裝成電壓表 1 某同學(xué)首先采用如圖 甲 所示的實驗電路測量該電流表A的內(nèi)阻Rg 圖中R0為滑動變阻器 R為電阻箱 他按電路圖連接好電路 將R0的阻值調(diào)到最大 閉合開關(guān)S1后 他應(yīng)該正確操作的步驟是 選出下列必要的步驟 并將其序號排序 A 記下R的阻值B 調(diào)節(jié)R0的阻值 使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度C 閉合S2 調(diào)節(jié)R0和R的阻值 使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半D 閉合S2 保持R0不變 調(diào)節(jié)R的阻值 使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 答案 1 BDA 解析 1 按電路圖連接好電路 將R0的阻值調(diào)到最大 閉合開關(guān)S1后 調(diào)節(jié)R0的阻值 使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 閉合S2 保持R0不變 調(diào)節(jié)R的阻值 使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 記下R的阻值 電流表的內(nèi)阻等于R的阻值 所以正確操作的步驟是BDA 2 如果按正確操作步驟測得電阻箱R的阻值為100 則電流表的內(nèi)阻Rg 與電流表內(nèi)阻的真實值Rg 相比 RgRg 填 或 答案 2 100 3 將上述電流表A改裝成量程為3V的電壓表 則需將電流表與阻值為 的電阻串聯(lián) 用它來測量電壓時 表盤指針位置如圖 乙 所示 此時電壓表的讀數(shù)大小為V 答案 3 199002 80 預(yù)測練2 指針式多用表是實驗室中常用的測量儀器 請完成下列問題 解析 1 若選擇開關(guān)撥至 25mA 擋 由題圖 a 所示表盤可知 其分度值為0 5mA 所測電流為11 5mA 答案 1 11 50 1 在使用多用電表測量時 若選擇開關(guān)撥至 25mA 擋 指針的位置如圖 a 所示 則測量結(jié)果為mA 2 多用電表測未知電阻阻值的電路如圖 b 所示 電池的電動勢為E 內(nèi)阻為r R0為調(diào)零電阻 Rg為表頭內(nèi)阻 電路中電流I與待測電阻的阻值Rx關(guān)系圖像如圖 c 所示 則該圖像的函數(shù)關(guān)系式為I 3 下列根據(jù)圖 c 中I Rx圖線做出的解釋或判斷中正確的是 A 因為函數(shù)圖線是非線性變化的 所以歐姆表的示數(shù)左小右大B 歐姆表調(diào)零的實質(zhì)是通過調(diào)節(jié)R0使Rx 0時電路中的電流I IgC Rx越小 相同的電阻變化量對應(yīng)的電流變化量越大 所以歐姆表的示數(shù)左密右疏D 測量中 當(dāng)Rx的阻值為圖 c 中的R2時 指針位于表盤中央位置的左側(cè) 答案 3 BCD 4 根據(jù)圖線可知該電池的電動勢E 答案 4 IgR1 考向二電學(xué)實驗的核心考查 實驗器材的選取 限流與分壓接法判斷 實驗數(shù)據(jù)的分析與計算等 典例2 2018 天津卷 9 某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值 約為10k 除了Rx 開關(guān)S 導(dǎo)線外 還有下列器材供選用 A 電壓表 量程0 1V 內(nèi)阻約10k B 電壓表 量程0 10V 內(nèi)阻約100k C 電流表 量程0 1mA 內(nèi)阻約30 D 電流表 量程0 0 6A 內(nèi)阻約0 05 E 電源 電動勢1 5V 額定電流0 5A 內(nèi)阻不計 F 電源 電動勢12V 額定電流2A 內(nèi)阻不計 G 滑動變阻器R0 阻值范圍0 10 額定電流2A 1 為使測量盡量準(zhǔn)確 電壓表選用 電流表選用 電源選用 均填器材的字母代號 解析 1 若電源選用E 則通過Rx的最大電流為0 15mA 電流表選用C還達(dá)不到半偏 故電源應(yīng)選用F 電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡可能與被測電阻阻值相差大一些且接近電源電壓 故電壓表選用B 電路中的最大電流約為1mA 故電流表選用C 答案 1 BCF 2 畫出測量Rx阻值的實驗電路圖 解析 2 因為待測電阻阻值較大 所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法 因為滑動變阻器的阻值很小 若采用限流接法接入電路起不到多大的限流作用 所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法 答案 2 如圖所示 解析 3 因為電流表采用內(nèi)接法 電壓表測出的電壓為Rx與電流表串聯(lián)后兩端電壓 U測 U實 而R 所以R測 R實 答案 3 大于電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實際電壓 其他表述正確也可 3 該同學(xué)選擇器材 連接電路和操作均正確 從實驗原理上看 待測電阻測量值會其真實值 填 大于 小于 或 等于 原因是 規(guī)律總結(jié) 1 明確三個 選擇 電學(xué)實驗難離它 1 實驗器材的選擇 電源的選擇 一般根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源 電表的選擇 一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表 根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表 一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏左右 2 電流表內(nèi)接法與外接法的選擇 3 分壓電路與限流電路的選擇以小控大用分壓 相差無幾用限流 即當(dāng)滑動變阻器的阻值較小時 常采用分壓電路 當(dāng)滑動變阻器的阻值與負(fù)載相差不大時 常采用限流電路 另外 必須采用分壓電路的情況有三種 要求電壓從零開始變化 滑動變阻器太小 不能起到限流的作用 限流電路不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù) 若兩種電路均可 則采用限流式 因為限流式損耗功率小 2 測電源電動勢和內(nèi)阻的三種方法 預(yù)測練3 2018 陜西咸陽模擬 1 某同學(xué)為了測量某阻值約為5 的金屬棒的電阻率 進(jìn)行了如下操作 分別使用10分度游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量金屬棒的長度L和直徑d 某次測量的示數(shù)如圖1和圖2所示 長度L mm 直徑d mm 解析 1 游標(biāo)卡尺主尺示數(shù)與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù) 故長度L為23mm 5 0 1mm 23 5mm 螺旋測微器固定刻度示數(shù)與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器示數(shù) 故直徑d為6 5mm 21 3 0 01mm 6 713mm 答案 1 23 56 713 2 現(xiàn)備有下列器材 待測金屬棒 Rx 阻值約5 電壓表 V1 量程3V 內(nèi)阻約3k V2 量程15V 內(nèi)阻約9k 電流表 A1 量程0 6A 內(nèi)阻約0 2 A2 量程3A 內(nèi)阻約0 05 電源 E1 電動勢3V 內(nèi)阻不計 滑動變阻器 R1 最大阻值約20 R2 最大阻值約1000 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 若滑動變阻器采用限流接法 為使測量盡量精確 電壓表應(yīng)選 電流表應(yīng)選 滑動變阻器應(yīng)選 均選填器材代號 正確選擇儀器后請在圖3中用筆畫線代替導(dǎo)線 完成實物電路的連接 用伏安法測得該電阻的電壓和電流 并作出其伏安特性曲線如圖4所示 若圖像的斜率為k 則該金屬棒的電阻率 用題目中所給各個量的對應(yīng)字母進(jìn)行表述 預(yù)測練4 2018 上海市寶山區(qū)二模 在 用DIS測電源的電動勢和內(nèi)阻 的實驗中 1 圖 a 為實驗電路圖 定值電阻R0 1 R為滑動變阻器 矩形框B代表的是 圖 b 為實驗的實物連接圖 請用筆畫線代替導(dǎo)線完成該實物連接圖 解析 1 由圖可知 B并聯(lián)在電源兩端 故B應(yīng)為電壓傳感器 根據(jù)原理圖連接實物圖如圖所示 答案 1 電壓傳感器見解析圖 2 實驗測得的路端電壓U 相應(yīng)電流I的擬合曲線如圖 c 所示 由此得到電源電動勢E V r 當(dāng)電壓傳感器的示數(shù)為1 6V時電源的輸出功率為W 答案 2 2 00 80 8 3 實驗測得的數(shù)據(jù)如圖 c 所示 則實驗中選用的滑動變阻器最合理的阻值范圍為 A 0 5 B 0 20 C 0 50 D 0 200 答案 3 C 考向三電學(xué)實驗的創(chuàng)新考查 實驗電路的設(shè)計 傳感器或新型器材的應(yīng)用等 典例3 2018 陜西模擬 材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為 壓阻現(xiàn)象 利用這種效應(yīng)可以測量壓力大小 若圖 甲 為某壓敏電阻在室溫下的電阻 壓力特性曲線 其中RF R0分別表示有 無壓力時壓敏電阻的阻值 為了測量壓力F 需先測量壓敏電阻處于壓力中的電阻值RF 請按要求完成下列實驗 1 設(shè)計一個可以測量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路 在圖 乙 的虛線框內(nèi)畫出實驗電路原理圖 壓敏電阻及所給壓力已給出 待測壓力大小約為0 4 102N 0 8 102N 不考慮壓力對電路其他部分的影響 要求誤差較小 提供的器材如下 A 壓敏電阻 無壓力時阻值R0 6000 B 滑動變阻器R 全電阻約200 C 電流表A 量程2 5mA 內(nèi)阻約30 D 電壓表V 量程3V 內(nèi)阻約3k E 直流電源E 電動勢3V 內(nèi)阻很小F 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 解析 1 由于滑動變阻器總電阻較小 遠(yuǎn)小于待測電阻 因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法 同時因待測電阻較大 故應(yīng)采用電流表內(nèi)接法 答案 1 如圖所示 2 正確連線后 將壓敏電阻置于待測壓力下 通過壓敏電阻的電流是1 33mA 電壓表的示數(shù)如圖 丙 所示 則電壓表的讀數(shù)為V 3 此時壓敏電阻的阻值為 結(jié)合圖 甲 可知待測壓力的大小F N 計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 解析 2 電壓表量程為3V 最小分度為0 1V 則讀數(shù)為2 00V 答案 2 2 00 3 1 5 10360 規(guī)律總結(jié) 解答電學(xué)創(chuàng)新實驗題的 2個注意 3種方法 1 對于電學(xué)實驗的創(chuàng)新 應(yīng)注意的2個問題 1 在解決設(shè)計型實驗時 要注意條件的充分利用 如對于給定確切阻值的電壓表和電流表 電壓表可當(dāng)作電流表使用 電流表也可當(dāng)作電壓表使用 利用這一特點 可以拓展伏安法測電阻的方法 如伏伏法 安安法等 2 對一些特殊電阻的測量 如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量 電路設(shè)計有其特殊性 即首先要注意到其自身內(nèi)阻對電路的影響 其次要充分利用其 表 的功能 因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表 測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表 再次充分利用電表的角色轉(zhuǎn)換 電流表已知內(nèi)阻RA時可當(dāng)電壓表用 即UA IRA 而電壓表已知內(nèi)阻RV時 可當(dāng)電流表用 即IV 2 解決電學(xué)設(shè)計型實驗常用的3種方法 1 轉(zhuǎn)換法 將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成可以 或易于 測量的物理量進(jìn)行測量 然后再反求待測物理量的值 這種方法叫轉(zhuǎn)換測量法 簡稱轉(zhuǎn)換法 如在測量金屬絲電阻率的實驗中 雖然無法直接測量電阻率 但可通過測量金屬絲的長度和直徑 并將金屬絲接入電路測出其電阻 然后再計算出它的電阻率 2 替代法 用一個標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測量 通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量 使整個測量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài) 則被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量 3 控制變量法 研究一個物理量與其他幾個物理量的關(guān)系時 要使其中的一個或幾個物理量不變 分別研究這個物理量與其他各物理量的關(guān)系 然后再歸納總結(jié) 如探究電阻的決定因素實驗 預(yù)測練5 2018 四川攀枝花三診 某課外興趣小組為了消除 伏安法測電阻 實驗中電流表內(nèi)阻 電壓表內(nèi)阻對實驗結(jié)果的影響 設(shè)計了如圖 甲 所示的電路進(jìn)行測量 實驗的主要步驟是 將R2的滑動頭調(diào)到最左端 單刀雙擲開關(guān)S2向1閉合 閉合開關(guān)S1 調(diào)節(jié)滑動變阻器R1和R2 使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些 不超過量程 讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)U1 I1 保持兩滑動變阻器的滑動頭位置不變 將單刀雙擲開關(guān)S2向2閉合 讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)U2 I2 請回答下列問題 1 步驟 中兩電表示數(shù)如圖 乙 所示 電流表讀數(shù)為A 電壓表讀數(shù)為V 2 步驟 電流表讀數(shù)為0 40A 電壓表讀數(shù)為1 20V 電阻Rx 保留二位有效數(shù)字 解析 1 由圖 乙 所示電流表可知 其量程為0 6A 分度值為0 02A 示數(shù)為0 42A 由圖 乙 所示電壓表可知 其量程為3V 分度值為0 1V 示數(shù)為2 60V 答案 1 0 422 60 2 3 2 預(yù)測練6 2018 河南開封三模 某同學(xué)要把電壓表改裝成可直接測量壓力的儀表 設(shè)計的電路如圖1所示 實驗器材如下 待改裝電壓表 量程0 3V 可視為理想電壓表 定值電阻R0 壓敏電阻Rx 電源 4V 內(nèi)阻不計 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 選用的壓敏電阻阻值Rx隨壓力F變化的規(guī)律如圖2 1 實驗中隨著壓力F的增大 電壓表的示數(shù) 填 變大 不變 或 變小 答案 1 變大 2 為使改裝后儀表的量程為0 160N 且壓力160N對應(yīng)電壓表3V刻度 則定值電阻阻值R0 壓力0N對應(yīng)電壓表V刻度 答案 2 1501 5 3 他發(fā)現(xiàn)這樣改裝后的儀表壓力刻度分布不均勻 想進(jìn)一步把圖2中的壓力刻度改成均勻分布 應(yīng)選用另一壓敏電阻 其阻值Rx與壓力F變化關(guān)系式為