2019年高考物理考纲解读与热点难点突破专题11电学实验综合应用教学案2.doc
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1、专题11 电学实验综合应用【2019年高考考纲解读】1.近几年新课标全国卷中没有电表读数题目,但各自主命题省份的高考卷中多次出现电表读数问题和多用电表的使用问题,预计今后新课标全国卷中考查电表读数与多用电表使用的可能性较大,应该重视2.“测量金属的电阻率”和“描绘小灯泡的伏安特性曲线”两实验,实际上均与“伏安法测电阻”无多大区别,考查的重点是仪器的选择、电路设计、实物连线和数据处理四个方面,估计今后课标卷对这两个实验考查应是重点之一3.测量电源的电动势和内阻是闭合电路欧姆定律的应用,全面考查电流表、电压表和滑动变阻器的使用,是高中物理中最典型的实验之一近几年新课标全国卷中虽然没有考查,但预计将
2、是今后命题的重点内容考查的重点放在实验原理的研究、电路的设计、电表选择、实物连线和数据处理等方面【重点、难点剖析】 一、电学测量仪器的使用与读数1电流表、电压表、欧姆表的比较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多的位置3 V和3 A量程估读到最小分度的;15 V 量程估读到最小分度的;0.6 A量程应估读到最小分度的电压表欧姆表使指针尽量指在表盘中间位置取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.使用多用电表“四忌”(1)忌不调零就使用多用电表(2)忌搞错连接方式,测电压需并联测电流需串联(3)忌用手接触测试笔的金属杆(4)忌用多用电表测不
3、是50 Hz的交流电普通多用电表的交流挡位是按照50 Hz设计的,不能准确测量其他频率的交流电3电学仪器的选择(1)电源的选择一般可以根据待测电路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;选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大,一般应使指针能达到半偏以上,以减小读数的偶然误差,提高精确度 二、电流表内外接法的比较与选择比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差来源电流表的分压电压表的分流测量结果R测Rx,偏大R测Rx,偏大R测U/IRx,偏小适用条件RxRA(测大电阻)RVRx(测小电阻)
4、2控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择(1)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EE0E电能损耗节能耗能电路连接简便复杂(2)控制电路的选择:以下情况考虑分压式接法:要求待测电路的U、I从0变化;R滑Rx;选用限流式接法时,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,读数误差大)六、多用电表的使用“三注意”(1)电流的流向由于使用多用电表时不管测量项目是什么,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
5、区分开“机械零点”与“欧姆零点”“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,调整的是欧姆挡的调零旋钮。(3)选倍率测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差。通常只使用表盘中间一段刻度范围,指针偏转角度在满偏到满偏之间为测量的有效范围。如当待测电阻约为2 k时,应采用“100”挡。【方法技巧】多用电表的使用步骤:(1)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;(2)进行欧姆调零;(3)将红黑表
6、笔接被测电阻两端进行测量;(4)将指针示数乘以倍率,得测量值;(5)测量结束后,将选择开关扳到“OFF”挡或交流电压最高挡。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。【题型示例】题型一、多用电表的使用、电表的改装【例1】(2018高考全国卷 )某同学组装一个多用电表可选用的器材有:微安表头(量程100 A,内阻900 );电阻箱R1(阻值范围0999.9 );电阻箱R2(阻值范围099 999.9 );导线若干要求利用所给器材先组装一个量
7、程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱(2)电阻箱的阻值应取R1_ ,R2_ .(保留到个位)【答案】(1)如图所示(2)1002 910(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1100 ,电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R22 910 .【变式探究】【2017新课标卷】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;表头的
8、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。(1)图(a)中的A端与_(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)根据题给条件可得R1+R2=_,R4=_。(4)某次测量时该多用电
9、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)【答案】(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA(或1.48 mA) 1 100 2.95V【解析】(1)与多用电表内电源正极相连的是黑表笔。(3)B端与“2”相连时,是量程较小的电流表,所以;B端与“4”相连时,是量程较小的电压表,所以。【变式探究】【2017江苏卷】某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图111图所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继
10、电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控继电器的电阻约为20 ,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0200 )、滑动变阻器R2(0500 )、热敏电阻Rt,继电器、电阻箱(0999.9 )、开关S、导线若干为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制,电源E应选用 (选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用 (选填“R1”或“R2”)(2)实验发现电路不工作某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图112图所示的选择开关旋至 (选填“A”、
11、“B”、“C”或“D”)(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在题111图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针 (选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合,下列操作步骤正确顺序是 (填写各步骤前的序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关,将电阻箱从电路中移除合上开关,调节滑动变阻器的阻值断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 【答案】(1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4)【举一反三】(2015新课标全国,23,9分)图(a)为某同学改装和校
12、准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA.由题给条件和数据,可以求出R1_ ,R2_ .(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA.电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300 和1 000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3 000 .则R0应选用
13、阻值为_ 的电阻,R应选用最大阻值为_ 的滑动变阻器(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻图(b)中的R为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路则图中的d点应和接线柱_(填“b”或“c”)相连判断依据是: _.【答案】(1)15 35 (2)3003 000(3)c见解析(2)根据电流表校准的刻度,可知电路中总阻值最大为 3 000 ,最小阻值为 500 .若定值电阻R0选择为1 000 ,则无法校准3.0 mA,所以选用的定值电阻R0的阻值应为300 ,由于最大阻值要达到3 000,所以选用的滑动变阻器R的最大阻值为3
14、000 .(3)为准确地判断出哪个电阻损坏,d点应和接线柱“c”相连;若电流表无示数,则说明R2断路,若电流表有示数,则说明R1断路【变式探究】2015四川理综,8(2),11分用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6 V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧可选用的实验器材有:电流表A1(量程030 mA);电流表A2(量程0100 mA);电压表V(量程06 V);滑动变阻器R1(阻值05 );滑动变阻器R2(阻值0300 );开关S一个,导线若干条某同学的实验过程如下:.设计如图所示的电路图,正确连接电路.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和
15、I的值,并记录以U为纵轴,I为横轴,得到如图所示的图线.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变重复的步骤,得到另一条UI图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0)回答下列问题:电流表应选用_,滑动变阻器应选用_;由图的图线,得电源内阻r_;用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx_,代入数值可得Rx;若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围_,电压表示数变化范围_(选填“相同”或“不同”)【答案】A2R225r相同不同由于电表为理想电表,因此
16、待测电阻无论放在B、C间或者A、B间,对总电阻没有变化,因此电流不变,在滑动变阻器变化范围相同的情况下,电流表示数变化范围相同由于待测部分的电阻阻值变化,因此会影响待测部分的分压,因此电压表示数变化范围会不同【变式探究】2015广东理综,34(2),10分某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等图1使用多用电表粗测元件X的电阻选择“1”欧姆档测量,示数如图1(a)所示,读数为_.据此应选择图1中的 _(填“b”或“c”)电路进行实验连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐_(填“增大”或
17、“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验图2图2(a)是根据实验数据作出的UI图线,由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻,测量待测电池的电动势E和内阻r,电路如图2(b)所示闭合S1和S2,电压表读数为3.00 V;断开S2,读数为1.00 V,利用图2(a)可算得E_V,r_(结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表)【答案】10b增大Y3.20.50根据伏安特性曲线知,X为线性元件,Y为非线性元件,且RX10 .【变式探究】(2015海南单科,12,9分)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电
18、时两极板间的电压随时间的变化实验中使用的器材为:电池E(内阻很小)、开关S1和S2,电容器C(约100 F)、电阻R1(约200 k)、电阻R2(1 k)、电压表(量程6 V)、秒表、导线若干 (1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线(2)先闭合开关S2,再断开开关S2;闭合开关S1,同时按下秒表开始计时若某时刻电压表的示数如图(c)所示,电压表的读数为_V(保留2位小数)(3)该同学每隔10s记录一次电压表的读数U,记录的数据如下表所示在给出的坐标纸上绘出U-t图线.已知只有一个数据点误差较大,该数据点对应的表中的时间是_s.时间t/s10.020.030.040.050.06
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