高考物理二轮复习专题九电学实验教学案.doc
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1、1 / 25【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习专题九电学实验教学精选高考物理二轮复习专题九电学实验教学案案考情分析201520162017电学实验T10:测电源的电动势和内阻T10:等效法测电阻,电表的选取、图象法处理实验数据T11:温控装置、热敏电阻、多用电表的使用、电路故障分析命题解读本专题有四个实验,分别为“决定导线电阻的因素”、“描绘小灯泡的伏安特性曲线”、“测量电源的电动势和内阻”、“练习使用多用电表”。从三年命题情况看,命题特点为:(1)注重基础。如基本仪器的原理和使用、实验器材的选取、电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式、电路故障的分析等。(2)提倡创新。如
2、测电阻用图象法、替代法等灵活应用,考查学生的实验能力。整体难度偏难,命题指数,复习目标是达 B 冲 A。1.(2017江苏溧水高级中学摸底)小张和小明测绘标有“3.8 V 0.4 A”小灯泡的伏安特性曲线,提供的实验器材有:( )A.电源 E(4 V,内阻约 0.4 )B.电压表 V(2 V,内阻为 2 k)C.电流表 A(0.6 A,内阻约 0.3 )2 / 25D.滑动变阻器 R(010 )E.三个定值电阻(R1 1 k,R22 k,R35 k)F.开关及导线若干(1)小明研究后发现,电压表的量程不能满足实验要求,为了完成测量,他将电压表进行了改装。在给定的定值电阻中选用_(选填“R1”“
3、R2”或“R3”)与电压表_(选填 “串联”或“并联”),完成改装。(2)小张选好器材后,按照该实验要求连接电路,如图 1 所示(图中电压表已经过改装)。闭合开关前,小明发现电路中存在两处不恰当的地方,分别是:_;_。图 1(3)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P,电压表和电流表的示数改变,但均不能变为零。由此可以推断电路中发生的故障可能是导线_(选填图中表示导线的序号)出现了_(选填“短路”或“断路”)。解析 (1)电压表的量程为 2 V,内阻为 2 k,故选用阻值是 2 k 的 R2 与电压表串联后可达到实验的要求。(2)因电压表的内阻远大于灯泡的内阻,故电流表应该外接;因
4、采用分压电路,故滑动变阻器滑动端应该在最左端。故电路中存在两处不恰当的地方,分别是:安培表不应内接,滑片不应在最右端。(3)出现此故障可能是导线 8 断路引起的。答案 (1)R2 串联 (2)安培表不应内接 滑片不应在最右端 (3)3 / 258 断路2.(2017江苏如东高级中学第二次学情调研)两个阻值相差越大的电阻并联,其并联电路的总阻值就越接近于阻值小的电阻,某同学基于这一事实设计一电路(图 2 甲所示)测量量程为 3 V 的电压表内阻(内阻为数千欧姆)。图 2实验室提供的器材有:电阻箱 R(最大阻值 99 999.9 )滑动变阻器(最大阻值 50 )直流电源 E(电动势 6 V)开关
5、1 个导线若干(1)按电路原理图甲,请在图乙中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。(2)实验步骤如下,并回答相应问题:按电路原理图甲连接线路:将电阻箱阻值调节为 0,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最_端(填“左”或“右”)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,使电压表的示数如图丙所示,电压值为_V,记下电阻箱的阻值 1 500 ;4 / 25计算电压表内阻为_。(3)将测出的电压表内阻记为 RV,与电压表内阻的真实值 RV 相比,RV_RV(填“”“”“ 理由见解析3. (2017江苏清江中学第一学期期中)如图 3 所示,用伏
6、安法测电源电动势和内阻的实验中,在电路中接一阻值为 2 的电阻 R0 作为保护电阻,通过改变滑动变阻器,得到几组电表的实验数据:图 3U(V)1.100.860.700.540.06I(A)0.100.160.200.240.36请完成下列问题(1)本实验系统误差主要因素是5 / 25_;(2)用作图法在坐标系内作出 UI 图线;(3)利用图线,测得电动势 E_V,内阻 r_;(4)电动势测量值_真实值,内阻测量值_真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。解析 (1)所测电压为滑动变阻器和电流表的电压之和,所以引起误差的主要因素为电压表的分流。(2)用平滑曲线连接,如图所示。(3)图象的纵截
7、距表示电源的电动势,故 E1.5 V,图象的斜率表示内阻与 R0 之和,故 rR02 。(4)由图示可知,伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法,由于电压表分流作用,电流表测量值偏小,当外电路短路时,电流测量值等于真实值,电源的 UI 图象如图所示,由图象可知,电动势测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值。答案 (1)电压表的分流作用 (2)作图见解析(3)1.5 2 (4)小于 小于基本仪器的使用与读数1.基本仪器的使用(1)电压表应并联、电流表应串联在电路中,且电流应由正接线柱流入、负接线柱流出。(2)开始实验前,变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全,即保证电路中流过的电流最小
8、或加在用电器两端的电压最小。6 / 25(3)多用电表:使用前应检查指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置。若不指零,要用小螺丝刀进行机械调零;红、黑表笔要分别插入“”“”插孔;根据测量项目,将选择开关置于相关区域的适当量程上。用多用电表测电阻:机械调零第一步,断开表笔调螺母;指针指向时,根据阻值来选挡;接着进行电调零,短接表笔指 0 ,测时双手勿触阻;测量阻值高精度,中值附近去读数;以后每次换挡后,均要重新电调零;勿忘得数乘倍率,用完拨回“OFF”挡。长期不用,还应把表内电池取出。2.电表读数的基本方法:测量值最小刻度小格数估读值。【例 1】 (2017无锡天一中学模拟)某同学做“描绘小灯泡的
9、伏安特性曲线”的实验。(1)该同学先用多用电表粗测小灯泡的电阻,他将多用电表的选择开关打到欧姆挡“1”倍率挡处,测量结果如图 4 甲所示,则小灯泡的灯丝电阻为 R_。(2)他根据测量结果连接好了如图乙所示的实物图,请根据图乙画出实验电路图。图 4(3)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图 5 中的、所示,电流表的量程为 0.6 A,电压表的量程为 3 V。所示读数为:_、_、_、_。两组数据得7 / 25到的电阻分别是_和_。图 5解析 (1) 根据多用电表读数的规则可知,小灯泡的电阻为 R10 。(2)从实物图中可知电压表测量灯泡两端的电压,电流表采用外接法,滑动变阻器采用分压法
10、,故电路图如图所示。(3)电流表的量程为 0.6 A,所以每小格的分度值为 0.02 A,故的读数为 0.10 A,的读数为 0.24 A;电压表的量程为 3 V,则每一小格示数表示 0.1 V,所以的读数为 2.00 V,的读数为 0.30 V。根据欧姆定律可知为同一组数据,故得到的电阻为 R1 3.0 。为同一组数据,故得到的电阻为 R2 8.33 。答案 (1)10 (2)见解析 (3)0.10 A 0.24 A 2.00 V0.30 V 3.0 8.33 【变式 1】 (2017泰州中学期中)(1)在“测定金属丝的电阻率”实验中,某同学用游标卡尺测了金属丝长度为 L_cm;用螺旋测微器
11、测得金属丝的直径,其示数 D_mm。图 6待测金属丝的阻值大约为 10 ,为测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材A.电流表 A1(量程 300 mA,内阻约 1 )B.电流表 A2(量程 0.6 A,内阻约 3 )8 / 25C.电压表 V1(量程 3.0 V,内阻约 5 k)D.电压表 V2(量程 15.0 V,内阻约 15 k)E.滑动变阻器 R1(最大阻值为 10 )F.滑动变阻器 R2(最大阻值为 500 )G.电源 E(电动势 4 V,内阻可忽略)H.电键、导线若干(2)为了尽可能提高测量准确度,电压从 0 V 开始调节,应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表_;电压
12、表_;滑动变阻器_。(3)画出合理的实验电路图解析 (1)游标卡尺的固定刻度读数为 10 cm,游标尺上读数为 0.12 mm0.2 mm0.02 cm,所以最终读数为 10 cm0.02 cm10.02 cm;螺旋测微器的固定刻度读数为 0.5 mm,可动刻度读数为0.0140.0 mm0.400 mm,所以最终读数为 0.5 mm0.400 mm0.900 mm。(2)电源的电动势为 4 V,电压表选 C 即可;根据欧姆定律,流过电阻的最大电流 I A0.3 A,故电流表选 A;因要求电压从 0 开始调节,选择滑动变阻器分压式接法,为了方便调节,滑动变阻器选小阻值的 E。(3)因被测电阻为
13、小电阻,选取电流表外接,因要求电压从零开始调节,故采用分压接法;电路图如图所示。答案 (1)10.02 0.900 (2)A C E (3)如图所示9 / 25仪器的选择、实验方法与数据处理1.实物连线的基本方法先图后物、由正到负;先串后并、注意量程;接线到位、不可交叉。(1)分析各元件的连接方式和控制电路的方式。(2)画出实验电路图。(3)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,到开关再到滑动变阻器等,按顺序以单线连接的方式将主电路中要串联的元件依次串联起来,然后再将要并联的元件并联到电路中。(4)电压表应并联在电路中,电流表应串联在电路中,且电流应由正接线柱流入、负接线柱流出。(5)变阻器的
14、触头位置应保证电路中用电器的安全,即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小。(6)连线不能交叉。2.测量电路的选择当 RxRA 时用内接法,如图甲;当 RxRV 时用外接法,如图乙。3.控制电路的选择(1)当被测电阻的阻值 Rx 远大于滑动变阻器的总电阻 R 时,须用分压式电路。(2)当要求被测电阻上的电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调时,须用分压式电路。(3)当被测电阻的阻值 Rx 小于滑动变阻器的总电阻 R 或相差不多,10 / 25并且电压表、电流表示数变化不要求从零调节时,可采用限流式。(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法消耗功率较小
15、。4.测电阻的方法:实验电路一般分为电源、控制电路和测量电路三部分。(1)最为精确的测量方法等效替代法电流等效替代电压等效替代(2)电表内阻测量最常用的方法半偏法半偏电流法半偏电压法5.电源电动势和内阻的测量方法任何一种实验方法,一定要紧扣闭合电路欧姆定律 EUIr,而最关键的是看电路中如何测量出路端电压 U 和电路中的总电流 I,这也是命题专家命题时的入手点。【例 2】 (2017江苏市高三调研)在“测定某电源的电动势和内阻”实验中,实验电路如图 7 甲所示,R 为电阻箱,阻值范围09 999 ,R0 是保护电阻,V 为理想电压表。该同学连接好电路后,闭合电键 S,改变电阻箱的电阻值,读取电
16、压表的示数。根据读取的多组数据,他画出了图丙所示的图象。图 7(1)请在图乙中选择合适的器材根据电路图甲画线连接实物图。11 / 25(2)在图丙所示图象中,当0.10 V1 时,外电路处于_状态。(选填“通路”“断路”或“短路”)。(3)根据该图象可求得该电池的电动势 E_V,内阻r_。解析 (1)根据电路图连接实物图,如图所示。(2)在图丙所示图象中,当0.10 V1 时,知外电阻的倒数为零,则外电阻趋向于无穷大,则外电路处于断路状态。(3)因为 EUr,解得,可知图线的纵轴截距等于0.1,则 E10 V。图线的斜率 k0.5,r5 。答案 (1)如图所示(注意电压表量程的选取) (2)断
17、路(3)10 5【变式 2】 (2017江苏泰州中学月考)测定某电阻丝的电阻率实验图 8(1)实验中,用螺旋测微器测量一种电阻值很大的电阻丝直径,刻度位置如图 8 甲所示,则电阻丝的直径是_cm。(2)用多用电表的欧姆挡粗测这种电阻丝的阻值:已知此电阻丝的阻值约为几十千欧,下面给出的实验操作步骤a.旋转选择开关 S,使其尖端对准交流电 500 V 挡,并拔出两表笔b.将两表笔短接,调节欧姆挡调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度,而后断开两表笔c.将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端,测出阻值后,断开两表笔12 / 25d.旋转选择开关 S,使其尖端对准欧姆挡的某一挡位合理的实验步骤顺序是:_
18、(填写相应的字母)。旋转选择开关其尖端应对准的欧姆挡位是_;根据该挡位和表中指针所示的位置,电阻丝的阻值约为_(3)用电流表和电压表较精确测定此电阻丝的阻值,实验室提供下列可选用的器材:电压表 V(量程 3 V,内阻约 50 k)电流表 A1(量程 200 A,内阻约 200 )电流表 A2(量程 5 mA,内阻约 20 )电流表 A3(量程 0.6 A,内阻约 1 )滑动变阻器 R(最大阻值 1 k)电源 E(电源电压为 4 V)开关 S、导线a.在所提供的电流表中应选用_(填字母代号)b.在虚线框中画出测电阻的实验电路(4)分别用 L、d、Rx 表示电阻丝的长度、直径和阻值,则电阻率表达式
19、为 _。解析 (1)固定刻度读数为 0.5 mm,可动刻度读数为 0.01 mm14.10.141 mm,则电阻丝的直径 d0.5 mm0.141 mm0.641 mm0.064 1 cm。(2)使用欧姆表测电阻时,应选择合适的挡位,然后进行欧姆调零,再测电阻,欧姆表使用完毕后,要把选择开关置于 OFF 挡或交流电13 / 25压最高挡,则正确的实验步骤为 d、b、c、a;电阻丝的阻值约为几十千欧,旋转选择开关其尖端应对准的欧姆挡位是 1 k,由图示欧姆表可知,电阻丝的阻值为 321 000 3.2104 。(3)电路中最大电流约为 I A3104A300 A,故电流表应选 A1;待测电阻阻值
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- 高考 物理 二轮 复习 专题 电学 实验教学
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