高中物理电磁学疑难实验及探究性研究优秀PPT.ppt

（2013年高考题）年高考题）23.（8分）某学生试验小组利用图分）某学生试验小组利用图(a)所示电路，测量多用电所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻表内电池的电动势和电阻“lk”挡内部电路的总电阻。运用的器材有挡内部电路的总电阻。运用的器材有:多用电多用电表；电压表表；电压表:量程量程5V，内阻十几千欧，内阻十几千欧;滑动变阻器：最大阻值滑动变阻器：最大阻值5k;导线若干。导线若干。回答下列问题回答下列问题:(1)将多用电表挡位调到电阻将多用电表挡位调到电阻“lk”挡，再将红表笔和黑表笔挡，再将红表笔和黑表笔 ，调零点，调零点(2)将图将图(a)中多用电表的红表笔和中多用电表的红表笔和 （填（填“1”或或“2）端相连，黑表笔连接）端相连，黑表笔连接另一端。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，这时所示，这时电压表的示数如图电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为所示。多用电表和电压表的读数分别为 15.0 k和和 3.60 V。(4)调整滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表调整滑动变阻器的滑片，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的读数分别为12.0k和和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为。从测量数据可知，电压表的内阻为12.0 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、一个志向电流表和多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个志向电流表和一个电阻串联而成的电路，如图一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。依据前面的试验数据计算可得，此多所示。依据前面的试验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为用电表内电池的电动势为 9.00 V，电阻，电阻“lk”挡内部电路的总电阻为挡内部电路的总电阻为 15.0 k。（2011年大纲卷）年大纲卷）23（12分）运用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可分）运用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源以等效为一个直流电源(一般为电池一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现须要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：位于此串联电路的两端。现须要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。试验时，将多用电的电流表，电阻箱，导线若干。试验时，将多用电表调至表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：（1）仪器连线如图）仪器连线如图l所示所示(a和和b是多用电表的两个表笔是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，。若两电表均正常工作，则表笔则表笔a为为_(填填“红红”或或“黑黑”)色；色；（2）若适当调整电阻箱后，图）若适当调整电阻箱后，图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(a)，(b)，(c)所示，则多用电表的读数为所示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为，电流表的读数为_mA，电阻箱的读数为，电阻箱的读数为_；（3）将图）将图l中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_mA；（保留（保留3位有效数字）位有效数字）（4）计算得到多用电表内电池的电动势为）计算得到多用电表内电池的电动势为_V。（保留。（保留3位有效数字）位有效数字）176543289010017643289010176543289011764328900.1图2（c）55图2（b）（201223）（）（10分）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁分）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的为位于纸面内的U形金属框，形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；为直流电源；R为电阻箱；为电阻箱；A为电流表；为电流表；S为为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。（1）在图中画线连接成试验电路图。）在图中画线连接成试验电路图。（2）完成下列主要试验步骤中的填空）完成下列主要试验步骤中的填空按图接线。按图接线。保持开关保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，断开，在托盘内加入适量细沙，使使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。闭合开关闭合开关S，调整，调整R的值使电流大小适当，在托的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使盘内重新加入适量细沙，使D_；然后读；然后读出出_，并用天平称出，并用天平称出_。用米尺测量用米尺测量_。（3）用测量的物理量和重力加速度）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出表示磁感应强度的大小，可以得出B=_。（4）判定磁感应强度方向的方法是：若）判定磁感应强度方向的方法是：若_，磁感应强度方向垂直纸，磁感应强度方向垂直纸面对外；反之，磁感应强度方向垂直纸面对里。面对外；反之，磁感应强度方向垂直纸面对里。静电场静电场恒定电流恒定电流 磁场磁场 电磁感应电磁感应 交变电流交变电流 传感器传感器(一一)内接外接问题内接外接问题1122外接法：外接法：内接法：内接法：考考虑虑到到，则则：当当时时，内接法和外接法，内接法和外接法测电测电阻的相阻的相对误对误差相等；差相等；当当时时，采用内接法，采用内接法测电测电阻阻产产生的生的误误差差较较小；小；当当时时，采用外接法，采用外接法测电测电阻阻产产生的生的误误差差较较小；小；两种状况：两种状况：得得得得所以在电压确定时，比较变更的确定值与内接时测量值的比所以在电压确定时，比较变更的确定值与内接时测量值的比值的相对大小来加以确定是内接还是外接要精确些。值的相对大小来加以确定是内接还是外接要精确些。若若则则可准确判断可准确判断电电流表外接流表外接较较好；好；则则可准确判断可准确判断电电流表内接流表内接较较好。好。若若RLR0RXUE分压电路分压电路对分压限制电路，输出电压对分压限制电路，输出电压其中其中k=,x=，显显然然（二）分压与限流问题（二）分压与限流问题 可见，可见，U随随x的变更是一个困难的函数，为直观地显示的变更是一个困难的函数，为直观地显示U随随x变更的规律，变更的规律，用描点法作出不同的用描点法作出不同的k值时值时U（x）的函数图像，如图）的函数图像，如图1所示。所示。Ux0k=10k=0.5k=0.1k=0.01E图11.输出电压的调整范围为输出电压的调整范围为0-E；2.输出电压随输出电压随RX的增大而非线性单调增大；的增大而非线性单调增大；3.k值值越大，即越大，即负载电负载电阻阻RL比比R0大得越多，大得越多，则则即在即在条件下，条件下，U与与x近似近似为线为线性关系。性关系。RLR0RXUE限流电路对限流限制电路，输出电压对限流限制电路，输出电压 其中其中 k、x的意义同上。可见的意义同上。可见U随随 x的的增大而增大，它所对应的函数图像是双曲增大而增大，它所对应的函数图像是双曲线的一部分，输出电压线的一部分，输出电压U（x）随）随x的变更的变更规律可用描点法作出，图示为规律可用描点法作出，图示为x随不同的随不同的k值的函数图像，如图值的函数图像，如图2所示：所示：k=0.01Ux0EE/2k=10k=1k=0.5k=0.1图21输出电压的调节范围输出电压的调节范围2输出电压随输出电压随 RX的增大而非线性单调减小；的增大而非线性单调减小；3k值越大，即负载电阻值越大，即负载电阻RL比比R0大得越多，输出电压的线性程度越好。大得越多，输出电压的线性程度越好。但调整范围变小。输出电压的线性程度的好坏，影响到试验操作的便利性，但调整范围变小。输出电压的线性程度的好坏，影响到试验操作的便利性，输出电压的线性程度越好，试验中调整电压越便利。输出电压的线性程度越好，试验中调整电压越便利。例为了测定一个例为了测定一个“6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较精确的电阻值，的小电珠在额定电压下较精确的电阻值，可供选择的器材有：可供选择的器材有：A电流表（电流表（03A，内阻约，内阻约0.04）B毫安表（毫安表（0300mA，内阻约，内阻约4）C电压表（电压表（010V，内阻，内阻10k）D电压表（电压表（03V，内阻，内阻10k）E电源（额定电压电源（额定电压6V，最大允许电流，最大允许电流2A）F电源（额定电压电源（额定电压9V，最大允许电流，最大允许电流1A）G可变电阻（阻值范围可变电阻（阻值范围010，额定电流，额定电流1A）H可变电阻（阻值范围可变电阻（阻值范围050，额定功率，额定功率0.5W）I导线若干根，电键一个。导线若干根，电键一个。为使测量平安和尽可能精确，应选用的器材是为使测量平安和尽可能精确，应选用的器材是 。（用字母代号填写）。（用字母代号填写）在右边虚线框内画出电路图，并把图在右边虚线框内画出电路图，并把图6所示实物图用线连接起来。所示实物图用线连接起来。例例2在在“测定金属导体电阻率测定金属导体电阻率”的试验中，测量金属丝直径时，螺旋的试验中，测量金属丝直径时，螺旋测微器的示数如图所示，用米尺测量金属丝的长度，用欧姆表粗略测测微器的示数如图所示，用米尺测量金属丝的长度，用欧姆表粗略测量金属丝的电阻约为量金属丝的电阻约为5先用伏安法测出金属丝的电阻，然后依据电先用伏安法测出金属丝的电阻，然后依据电阻定律计算出该金属材料的电阻率阻定律计算出该金属材料的电阻率（1）从图中读出金属丝的直径为）从图中读出金属丝的直径为 0.640mm；（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的试验器材；供选择的试验器材；直流电源：电动势约直流电源：电动势约4.5V，内阻很小；，内阻很小；电流表电流表A1：量程：量程00.6A，内阻约为，内阻约为0.1；电流表电流表A2：量程：量程03.0A，内阻约为，内阻约为0.05；电压表电压表V1：量程：量程03V，内阻约为，内阻约为3k；电压表电压表V2：量程：量程015V，内约为，内约为6k；滑线变阻器滑线变阻器R1：最大阻值：最大阻值5；滑线变阻器滑线变阻器R2：最大阻值：最大阻值100；开关、导线等开关、导线等在可选择的器材中，电流表应当选用在可选择的器材中，电流表应当选用 A1；电压表应当选用电压表应当选用 V1；滑线变阻器应当选用滑线变阻器应当选用 R1（3）依据所选的器材，画出精确测量该电阻的试验电路图）依据所选的器材，画出精确测量该电阻的试验电路图图1 UIRA，在，在I很小时，很小时，U趋于零，趋于零，I增大，增大，U也增大也增大 等效电源是电池与电流表串联：等效电源是电池与电流表串联：（1）（三）测电源的系统误差问题三）测电源的系统误差问题图2U越大，越大，IV越大，越大，U趋于零时，趋于零时，IV也趋于零也趋于零 等效电源是电池与电压表并联：等效电源是电池与电压表并联：（2）（四）多用电表问题（四）多用电表问题绝对误绝对误差：差：相相对误对误差：差：例如例如对对于于2.5级级的的电电表，示数的相表，示数的相对误对误差差为为则则在中在中间间刻度刻度处处，当当或或时时，或或当当或或时时，或或可可见见，当，当时时，得得例例5(2011年浙江理综）年浙江理综）22.（10分）在分）在“探究导体电阻与其影响因素的定探究导体电阻与其影响因素的定量关系量关系”试验中，为了探究试验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为根材料未知，横截面积均为S=0.20mm2的金属的金属丝丝a、b、c的电阻率，接受如图所示的试验电路，的电阻率，接受如图所示的试验电路，M为金属丝为金属丝c的左端点，的左端点，O为金属丝为金属丝a的右端点，的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。在试验过程中，电是金属丝上可移动的接触点。在试验过程中，电流表读数始终。电压表读数随流表读数始终。电压表读数随OP间距离间距离x 的变更如下表：的变更如下表：（1）绘出电压表读数）绘出电压表读数U随随OP间距离间距离x变更的图线；变更的图线；（2）求出金属丝的电阻率，并进行比较。）求出金属丝的电阻率，并进行比较。选择区间AB