高考物理二轮复习【专题13】电学实验(讲)(原卷版).pdf
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1、2015 年高三二轮复习讲练测之讲案【新课标版物理】 专题 13 电学实验 考向 01 电学测量仪器与读数 1. 讲高考 (1)考纲要求 掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法;掌握多用 表的使用方法。 (2)命题规律 与电阻测量有关的电学实验仍是2015 年高考命题的热点,同进伴随对基本仪器的读数能力的 考查 案例 1 【2014江苏卷】(8 分)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧题 10-1 图所示的部件(选填“ A” 、 “B” 、 “C”或“ D” ) 。从图中的示数可读
2、出合金丝的直 径为mm。 (2)题 10-2 图所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。合上开关,将 滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小 的变化。由此可以推断:电路中(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了(选 填“短路”或“断路” ) 。 (3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23V 和 38mA ,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 。为了更准确地测出合金丝 的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进? 请写出两条建议。 。 案例 2 (2013新课标卷)某学生实
3、验小组利用图(a)所示电路 测量多用电表内电池的电动势和电阻“1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有: 多用电表; 电压表:量程5V,内阻十几千欧; 滑动变阻器:最大阻值5k 导线若干。 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“1k”挡,再将红表笔和黑表笔,调零点。 (2)将图 (a)中多用电表的红表笔和(填“ 1”或“ 2” )端相连,黑表笔连接另一端。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的 示数如图( c)所示。多用电表和电压表的读数分别为k 和V。 (4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别 为
4、12.0k 和 4.00 V。从测量数据可知,电压表的内阻为_ k。 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串 联而成的电路,如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为 _ V,电阻“ 1k”挡内部电路的总电阻为_ k 。 案例 3 (2013 上海卷) 为确定某电子元件的电气特性,做如下测量。 (1)用多用表测量该元件的电阻,选用“ 100”倍率的电阻挡测量,发现多用表指针偏转过大, 因此需选择倍率的电阻挡(填: “ 10”或“ 1k” ) ,并再进行测量,多用表的 示数如图 (a)所示,测量结果为。 (2)将待测元件(额
5、定电压9V) 、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、电键及若干导线 连接成电路如图(b)所示。添加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性。 本实验中使用多用表测电压,多用表的选择开关应调到挡(填:“直流电压10V”或 “直流电压50V” ) 。 2. 讲基础 (1) 电学测量仪器的使用与读数 仪器极性量程选择读数 电流表 有正、负极 的电表,电 流由电表的 正极流入, 负极流出 使指针指示比满偏刻 度的 1 3多的位置 3 V 和 3 A 量程估 读到最小分度的 1 10;15 V 量程估 读到最小分度的 1 5 ; 0.6 A 量程应估 读到最小分度的 1 2 电压表 欧姆表 使指针尽量指在
6、表盘 中间位置 取两位有效数字 并乘以相应挡位 的倍率 (2) 多用电表使用“四注意”: 极性 : 从电表外部看, 电流应从红表笔( “+”极 ) 流入电表 , 从黑表笔 ( “-”极 ) 流出电表。 功能 : 利用多用电表测电压和电流时, 选择开关对应的是电表的量程; 而测电阻时 , 选择开关 对应的是倍率。 调零 : 测量电阻时 , 要进行两次调零: 机械调零和欧姆调零。 “机械零点” 在表盘刻度左侧 “0” 位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝; “欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位 置, 调整的是欧姆调零旋钮。 保护 : 测电阻时 , 应把被测电阻从电路中拆下测量; 多用电表长
7、期不用时,必须取出表内的电 池。 3. 讲典例 案例 1 【 2015?玉溪一中高三上学期期中考试】要测量一个量程已知的电压表的内阻,所备器 材如下: A待测电压表V(量程 3V,内阻待测) B电流表 A(量程 3A,内阻约0.01 ) C定值电阻R(已知阻值6k ,额定电流50mA) D蓄电池 E(电动势略小于3V,内阻不计) E多用电表 F开关 K1、K2,导线若干 有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作: (1)首先,用多用电表进行粗测,选用“ 1K”挡且操作方法正确。若这时刻度盘上的指针 位置如图所示,则测量的结果是_。 (2)为了更精确地测出此电压表内阻,该同学设计了如图所示的(
8、a) 、( b) 实验电路,你认为 其中较合理的电路图是_。 (3)用你选择的电路进行实验时,用上述所测量的符号表示电压表的内阻RV _。 【趁热打铁】【2013?重庆市铜梁中学高高三上期第四次月考】 (3分)测量一块量程已知的电 压表的内阻,用多用电表进行粗测:多用电表电阻档有3种倍率,分别是 100 、10 和 1 。 该同学选择 10 倍率,用正确的操作方法测量时,发现指针偏转角度太小。为了较准确地进 行测量,应重新选择倍率。重新选择倍率后,必须。若刻度盘上的指针 位置如图所示,那么测量结果大约是。 案例 2 【 2013?北京市顺义区高三二模】多用电表调到欧姆档时,其内部等效电路是下列
9、图 中的(选填图下所对应的字母) 【趁热打铁】【2014?北京市朝阳区一模】 (1)如图 1所示为多用电表的示意图,其中S、 T 为可调节的部件,现用此电表测量一阻值约为1000的定值电阻,部分操作步骤如下: 选择开关应调到电阻挡的_(填“ 1” 、 “ 10” 、 “ 100”或“ 1k” )位置。 将红、黑表笔分别插入“+” 、 “-”插孔,把两笔尖相互接触,调节_(填“ S”或“ T” ) , 使电表指针指向_(填“左侧”或“右侧”)的“ 0”位置。 将红、黑表笔的笔尖分别与电阻两端接触,电表示数如图2 所示,该电阻的阻值为_ 。 4. 讲方法 (1) 多用电表测电阻使用“五步”法 选档
10、: 选倍率 ,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率, 如估计值为200就应 该选 10 的倍率 ; 调零:进行欧姆调零; 测量:将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量; 读数:将指针示数乘以倍率, 得测量值 ; 整理:测量结束后, 将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。 特别注意 : 用欧姆挡测电阻时, 如果指针偏转角度太小( 即指针所指的欧姆刻度值太大), 应 该适当增大倍率重新调零后再测量; 如果指针偏转角度太大( 即指针所指的欧姆刻度值太小), 应该适当减小倍率重新调零后再测量。 5. 讲易错 【题目】【2014 浙江温州中学高三上期期中】一多用电表的表盘如下。 (1)用 10 挡
11、测量某电阻时,操作步骤正确,表盘的示数如图,则该电阻的阻值是 . (2)若将该表的选择开关置于10 mA 挡测电流,表盘示数仍如图,则被测电流为 mA; (3)若用直流25 V 挡测量电压,表盘示数还如图,则读数为V.来 考向 02 控制电路和内外接法 1. 讲高考 (1)考纲要求 掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法,会用伏安法测电阻 (2)命题规律 命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等 案例 1 【2014新课标全国卷】在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为 200,电压 表V的内阻约为2k,电流表A的内阻约为10,测量电路中电流表的连接方式如图(a) 或图(
12、b)所示,计算结果由 x U R I =计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的读数; 若将图( a)和图( b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则 (填“Rx1”或“Rx2” ) 更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1 (填“大于” 、 “等于”或“小于” )真实值,测 量值Rx2 (填“大于” 、 “等于”或“小于” )真实值。 案例 2 【 2014山东卷】(10 分)实验室购买了一捆标称长度为100m 的铜导线,某同学想通 过实验测其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为 2 0.1mm ,查得铜的电阻率为 m 8 107. 1 ,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻 x R
13、,从而确定导线的实际长度。可 供使用的器材有: 电流表:量程0.6A,内阻约0.2 ; 电压表:量程3V,内阻约9k ; 滑动变阻器R1:最大阻值5; 滑动变阻器R2:最大阻值20; 定值电阻: R0=3; 电源:电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干。 回答下列问题: (1) 实验中滑动变阻器应选(填“ 1 R”或“ 2 R” ) ,闭合开关S 前应将滑片移 至端(填“a”或“ b” ) 。 (2) 在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。 (3) 调节滑动变阻器,当电流表的读数为 A50. 0 时,电压表示数如图乙所示,读数为 V。 (4) 导线实际长度为m(保
14、留 2 位有效数字)。 案例 3 (2013 福建卷) 硅光电池在无光照射时不产生电能,可视为一电子元件。某实验小 组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点), 探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用 3V ,内阻为6.0 k;电压表V2 量程选用15V,内阻约为30 k ; R0为保护电阻;直流电源电动势约为12V,内阻不计。 根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路。 用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数 U1、U2。 (i)某次测量时,电压表V1示数如图丙,则U1= V,可算出通过硅光电池
15、的反向电流大 小为mA (保留两位小数)。 (ii )该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9 组 U1、U2数据,算出相应的硅光电池两端 反向电压Ux和通过的反向电流Ix(图中“”表示反向),并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系, 标出了与表中前5 组 Ux、 Ix数据对应的5 个坐标点。 请你标出余下的4 个坐标点, 并绘出 Ix-Ux 图线。 (iii )由 Ix-Ux图线知, 硅光电池无光照下加反向电压时,Ix与 Ux成(填 “线性” 或“非 线性”)关系。 2. 讲基础 (1)控制电路 ( 滑动变阻器的接法) 的比较与选择 控制电路的比较 比较项目限流式接法分压式接法 电路 电压调节的范围
16、 R RR0E E 0E 电能损耗节能耗能 电路连接简便复杂 控制电路的选择:优先选用限流式 以下情况考虑分压式: (1)要求待测电路的U、I 从 0 变化; (2)R 滑? Rx; (3)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 )或 Ux、Ix过小 (最 大值不超过电表满量程的 1 3,读数误差大 ). (2) 伏安测电阻实验中电流表的内、外接法 比较项目电流表内接法电流表外接法 电路 误差 原因 由于电流表内阻的分压作用, 电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用,电流表 测量值偏大 比较 项目 电流表内接法电流表外接法 测量 结果 xxA RRR I U
17、 R测 电阻的测量值大于真实值 x xV xV R RR RR I U R测 电阻的测量值小于真实值 适用 条件 Rx? RA,大电阻 Rx? RV,小电阻 特别提醒 : 在R V、RA均不知的情况下 , 可采用试触法 . 如下图所示 , 分别将 a 端与 b、c 接触 , 如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显, 说明电压表分流作用大,应采用内接法; 如 果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显, 说明电流表分压作用大, 应采用外接法 . 3. 讲典例 案例 1【2014 河南十所名校高三第一次阶段测试】(10 分)某实验小组为研究玩具电动机 的工作过程,准备用以下器材来设计实验,尽可能
18、精确地测量电动机工作时两端电压U 和流 过内部线圈的电流强度I,并描绘出U-I 图线,要求包括(0,0)这组数据。实验器材如下: 待测电动机M(额定电流06A,额定电压45 V) , 电流表 A1(量程 30A,内阻约为40) , 电流表 A2(量程 10A,内阻约为50) , 电压表 V(量程 45 V,内阻约为5 k ) , 滑动变阻器R(最大阻值为100) , 电源 E(电动势为6V,内阻不计) , 开关 S,导线若干。 (1)请你选择适当的器材,在虚线框中画出符合题意的测量电路图,并把仪器或元件的 符号标在相应的位置。 (2)下表为某同学的探测记录,试根据表格中数据在坐标纸上描点后作出
19、电动机两端电 压 U 随电流 I 的变化图线。 (3)由图可知该电动机内部线圈的电阻约为_ 。 (4)比较第5、6 组数据,试说明为什么电动机两端电压U 变大了而通过它的电流反而减小 了?_ 。 【趁热打铁】【2014 河南内黄一中高三12 月月考】某同学要测量一待测电阻Rx的阻值,备 选器材如下: 电流表 A,量程为50mA,内阻 r=30;电压表 V1,量程为3 V,内阻约为2 k ; 电压表 V2,量程为15 V,内阻约为4.5k ;待测电阻Rx,阻值约为20; 定值电阻R0,阻值为10.0 ;滑动变阻器R1。最大阻值为20; 滑动变阻器R2,最大阻值为200;电源 E,电动势为4V ,
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- 专题13 高考 物理 二轮 复习 专题 13 电学 实验 原卷版
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