2020版高考物理大二轮专题突破通用版课件:专题六 第二讲 电学实验 .pptx
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1、第二讲 电学实验,-2-,网络构建,-3-,策略指导 实验原理、仪器的选择、电路的分析是高考对电学实验考查的重点。 在2020年的备考过程中要:(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。 (4)特别注意下列四个实验:绘制并分析伏安特性曲线、伏安法测电阻(包括电表的内阻)、测定电源的电动势和内阻、多用电表的使用及相关电路实验。,-4-,高考真题 1.(2019全国卷)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
2、系,图中V1和V2为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 );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50.0 A时得到的某硅二极管U-t关系曲线。回答下列问题:,-5-,-6-,(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 A,应调节滑动变阻器R,使电压表V1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 (选填“变大”或“变小”),电压表V1示数 (选填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,以使V1示数仍为U1。 (2)由图
3、(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测,考点定位:欧姆定律 解题思路与方法:结合图象根据欧姆定律求解。,-7-,答案: (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8 解析: (1)U1=IR0=50.010-3100 mV=5.00 mV。 从U-t关系曲线可以得出,温度升高时,二极管两端电压变小,二极管正向电阻变小,回路电流变大,电压表V1示数增大,为了保证电流不变,滑动变阻器R的滑片应向B端移动。,-8-,2.(2017全国卷)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3.8 V,额定电流0.32 A);电压表V(量程3 V,内阻3 k);电流表A(量程0.
4、5 A,内阻0.5 );固定电阻R0(阻值1 000 );滑动变阻器R(阻值09.0 );电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。 (1)实验要求能够实现在03.8 V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”)。,-9-,(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 )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
5、的最小功率为 W,最大功率为 W。(结果均保留2位小数),考点定位:研究小灯泡的伏安特性曲线、闭合电路欧姆定律 解题思路与方法:将电源和电阻视为整体,利用闭合电路欧姆定律分析第(3)问。,-10-,答案: (1)见右图 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17,解析: (1)由于要求电压调节范围大,故用分压式。 电压表量程只有3 V,故需串联R0改装为量程为4 V的电压表。,-11-,(2)图中I-U图线上某点与原点连线的斜率代表灯泡在该状态下电阻的倒数。随电流增大,与原点连线的斜率减小,故电阻增,(3)当R=9 时灯泡功率最小,将电阻R与电源视为整体。 U=E-I(R+r),故U=4 V-
6、10 I,作图法找到灯泡功率Pmin=UI1.75 V0.225 A0.39 W 当R=0时,灯泡功率最大,电源的路端电压与电流的关系 U=E-Ir,故U=4 V-1 I,作图法找到灯泡功率Pmax=UI=3.65 V0.32 A1.17 W。,-12-,3.(2016全国卷)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99 999.9 ),滑动变阻器R1(最大阻值50 ),滑动变阻器R2(最大阻值5 k),直流电源E(电动势3 V),开关1个,导线若干。 实验步骤如下: 按电路原理图(a)连接线路; 将电阻箱阻值调节为
7、0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S; 调节滑动变阻器,使电压表满偏; 保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00 V,记下电阻箱的阻值。,-13-,回答下列问题: (1)实验中应选择滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)。 (2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。,-14-,(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为 (结果保留到个位)。 (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为 (填正确答案标号)。 A.100 A B
8、.250 A C.500 A D.1 mA,考点定位:测量电压表的内阻 解题思路与方法:电压表和电阻箱串联,利用串联电流的特点分析。,-15-,答案: (1)R1 (2)如图所示 (3)2 520 (4)D,-16-,解析: (1)滑动变阻器采用分压式接法,滑动变阻器总阻值越小,当被测电路的电阻变化时,分压电路输出电压的影响越小,滑动变阻器应选R1。 (2)注意电源的正负极和电表的正负极之间的关系。 (3)电压表和电阻箱的分压关系为20.5,当电阻箱阻值为630.0 时,电压表内阻应为其阻值的4倍,即2 520 。 (4)电压表的满偏电压为2.5 V,电阻为2 520 ,所以满偏电流为,-17
9、-,考点一,考点二,考点三,考点四,实验仪器的读数与使用(M),归纳总结 1.多用电表的读数 电流表、电压表的刻度是均匀的,读数时应注意量程;欧姆表的刻度是不均匀的,读数时应乘以倍率。 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。,-18
10、-,考点一,考点二,考点三,考点四,(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。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。 (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.欧姆表刻度不均匀的原因,-19-,考点一,考点二,考点三,考点四,【典例1】图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头
11、G的满偏电流为250 A,内阻为480 。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆100 挡。,-20-,考点一,考点二,考点三,考点四,(1)图(a)中的A端与 (选填“红”或“黑”)色表笔相连接。 (2)关于R6的使用,下列说法正确的是 (填正确答案标号)。 A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)
12、根据题给条件可得R1+R2= ,R4= 。,-21-,考点一,考点二,考点三,考点四,(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为 ;若此时B端是与“3”相连的,则读数为 ;若此时B端是与“5”相连的,则读数为 。(结果均保留3位有效数字),思维点拨(1)明确欧姆表原理,知道内部电源的正极接黑表笔,负极接红表笔;(2)明确电路结构,知道欧姆挡中所接滑动变阻器只能进行欧姆调零;(3)根据给出的量程和电路进行分析,再结合串并联电路的规律即可求得各电阻的阻值;(4)明确电表的量程,确定最小分度,从而得出最终的读数。,-22-,考点一,考点二,考点三,
13、考点四,答案: (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA或1.48 mA 1 100 2.95 V或2.96 V 解析: (1)根据电流从红表笔进入多用表,结合欧姆挡知,A与黑表笔相连。 (2)在使用多用电表之前,调节机械定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,A选项错;使用欧姆挡时,将两表笔短接,调整R0进行欧姆调零,B选项正确;电流挡中电路与R6无关,C选项错。,(3)当B端接“2”时,电流表的量程为1 mA,此时,R1、R2串联后与表头并联,R1+R2承担的电流为I-Ig=0.75 mA,由IgRg=(I-Ig)(R1+R2),可得R1+R2=160 ;当B端
14、接“4”时,电压表量程为1 V,表头与R4串联,表头部分承担的电压Ug=IgRg=25010-6480 V=0.12 V,故R4承担的电压为0.88 V,-23-,考点一,考点二,考点三,考点四,(4)B端与“1”连接时,电流表最大量程为2.5 mA,表盘上每1小格表示0.05 mA,指针约在第29.6格,则电流表读数为1.48 mA;B端与“3”连接时,多用表为欧姆表,示数为R=11100 =1 100 ;B端与“5”连接时,多用表为量程5 V的电压表,每1小格表示0.1 V,则读数为2.96 V。,-24-,考点一,考点二,考点三,考点四,1.(2019全国卷)某同学欲将内阻为98.5 、
15、量程为100 A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15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14 k),滑动变阻器R1(最大阻值1 500 ),滑动变阻器R2(最大阻值500 ),电阻箱(099 999.9 ),干电池(E=1.5 V,r=1.5 ),红、黑表笔和导线若干。,-25-,考点一,考点二,考点三,考点四,(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 ;滑动变阻器选 (选填“R1”或“R2”)。 (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
16、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 、 。,-26-,考点一,考点二,考点三,考点四,(3)校准 红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向 k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 。,-27-,考点一,考点二,考点三,考点四,答案: (1)连线如图所示 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0,-28-,考点一,考点二,考点三,考点四,解析: (1)把图中各元件串联起来,注意电流从红表笔进,从黑表笔出。15
17、k为中值电阻,也是欧姆表内阻,R-R0-r-Rg=15 000 -14 000 -1.5 -98.5 =900 ,R1最大值为1 500 ,能提供900 的电阻,故选R1。,(3)欧姆表欧姆调零时调到0 ;读数就是箭头指的数乘以倍数,然后再加起来,求得和为35 000.0 。,-29-,考点一,考点二,考点三,考点四,以测电阻为核心的实验(含电表的改装)(H),归纳总结 电阻的测量实验是高考实验的热点,涉及的实验包括伏安法测电阻、多用电表测电阻、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量金属的电阻率、测量电流表或电压表的内阻等。主要考查电阻的测量电路设计、控制电路设计、器材的选取与实物连接、实验数据的处理
18、与误差分析等。 明确三个“选择”,电学实验难离它 1.实验器材的选择 (1)电源的选择:一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 (2)电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选择电流表;电表的指针摆动的幅度较大,一般应使指针能达到半偏。,-30-,考点一,考点二,考点三,考点四,2.电流表内接法与外接法的选择,-31-,考点一,考点二,考点三,考点四,3.两种接法的判断 (1)比值判断法,外接法误差小应选用外接法。,(2)临界值判断法 当被测电阻Rx的大小无法直接判定时,先求临界电阻 。,若RxR0,则Rx为大电阻,内接法误
19、差小;若RxR0,则Rx为小电阻,外接法误差小;若Rx=R0,内外接法均可。,(3)试触法:当无法估计电阻的阻值,可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定,若电流表示数较电压表示数变化明显,说明外接时电压表分流作用大,应采用内接法;若电压表示数较电流表示数变化明显,说明内接时电流表的分压作用大,应采用外接法。,-32-,考点一,考点二,考点三,考点四,4.分压电路与限流电路的选择 (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:要求待测电路的U、I从0变化;R滑Rx;选用限流式,Ux、Ix过大(超过电流表量程,烧坏电表、电源或用电器等)。,-33-,考点一,考
20、点二,考点三,考点四,【典例2】(2018全国卷)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=20.0 ); 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;,-34-,考点一,考点二,考点三,考点四,(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;,(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:,-35-,考点一,考点二,考点三,考点四,答案: (1)实物连线如图,-36-,考点一,考点
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