2020高考物理二轮复习600分冲刺专题五实验技能与创新第14讲电学实验与创新课件.ppt

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1、专题整合突破第一部分 专题五实验技能与创新第14讲电学实验与创新1体 系 认 知 感 悟 真 题 2聚 焦 热 点 备 考 通 关3复 习 练 案 课 时 跟 踪 体系认知 感悟真题 1(2019全国卷，23)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。见解析图(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图(c)所示。由此可

2、以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是_。(填正确答案标号)A18 mAB21 mAC25 mA D28 mAC图(c)(3)产生上述问题的原因可能是_。(填正确答案标号)A微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 B微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 CR值计算错误，接入的电阻偏小DR值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k_。AC 图(a)图(b)5.00 变小 增大 B 2.8 3(2019全国卷，23)某同学欲将内阻为98.5、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进

3、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(E1.5 V，r1.5)，红、黑表笔和导线若干。图(a)(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_(填“R1”或“R2”)。图见解析(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_、_。图(b)90

4、0 R1 45 5(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_。035 000.0 图(c)42019天津，9(3)现测定长金属丝的电阻率。某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是_mm。0.200(0.1960.204均可)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100，画出实验电路图，并标明器材代号。电源E(电动势10 V，内阻约为10)电流表A1

5、(量程0250 mA，内阻R15)电流表A2 (量程0300 mA，内阻约为5)滑动变阻器R (最大阻值10，额定电流2 A)开关S及导线若干电路图见解析相等 解析d20.00.01 mm0.200 mm。本题中测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的额定电压UA1ImR11.25 V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。5(2019江苏，11)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下：(1)螺旋测微器如题图1所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_(选填“A”“B”或“C”)，直到听

6、到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。图1 C(2)选择电阻丝的_(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。(3)图2中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图3实物电路中的正确位置。图2 不同 图3 (4)为测量Rx，利用图2所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1I1关系图象如题图4所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：请根据表中的数据，在方格纸上作出U2I2图象。图4 (5)由此，可求得电阻丝的Rx_。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。答案(3)23

7、.5(23.024.0都算对)(4)聚焦热点 备考通关 1电流表、电压表、欧姆表的对比电表改装与读数、多用电表使用与读数电表改装与读数、多用电表使用与读数 核核 心心 知知 识识3欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡。【典例1】(2019湖南长沙模拟)实验室中常用指针式多用电表作为测量仪器。(1)如图所示为多用电表原理示意图，虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现

8、使用多用电表测量不同物理量的功能。关于此多用电表，下列说法中正确的是_(选填选项前面的字母)CD 典典 例例 探探 究究A当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔B当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔C当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔D当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔(2)用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示；若所选挡位为直流10 A挡，则示数为_A；若所选挡位为电阻100挡，则示数为_。(3)用表盘如图所示的多用电表正确测量了一个约为15

9、的电阻后，需要继续测量一个阻值约为2 k的电阻，在用红黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号：_A将红表笔和黑表笔接触B把选择开关旋至“100”位置C把选择开关旋至“1k”位置D调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点4.2 1.9103 BAD (4)某小组的同学发现欧姆表的表盘刻度不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系，他们分别画出了如图所示的图象，其中可能正确的是_(选填选项下面的字母)AC 解析(1)根据多用电表的构造原理可知，当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，选项A错误；当S接触点2时，

10、多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，选项B错误，C正确；当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，选项D正确。(2)若所选挡位为直流10 A挡，则示数为4.2 A；若所选挡位为电阻100挡，则示数为19100 1.9103。(3)用表盘如图所示的多用电表正确测量了一个约为15 的电阻后，需要继续测量一个阻值约为2 k的电阻，在用红黑表笔接触这个电阻两端之前，应该把选择开关旋至“100”位置，将红表笔和黑表笔接触，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，然后进行测量。1(2019云南省昆明市模拟)某同学想将一量程为1 mA的灵敏电流计G改装为多用电表，他

11、的部分实验步骤如下：(1)他用如图甲所示的电路测量灵敏电流计G的内阻请在乙图中将实物连线补充完整_；类类 题题 演演 练练 图见解析 闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I0，然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I0，若此时电阻箱阻值R2200，则灵敏电流计G的内阻Rg_。(2)他将该灵敏电流计G按图丙所示电路改装成量程为3 mA、30 mA及倍率为“1”“10”的多用电表。若选择电流30 mA量程时，应将选择开关S置于_(选填“a”或“b”或“c”或“d”)，根据题给条件可得电阻R1_，R

12、2_。200 b10 90 (3)已知电路中两个电源的电动势均为3 V，将选择开关置于a测量某电阻的阻值，若通过灵敏电流计G的电流为0.40 mA，则所测电阻阻值为_。150 电阻测量的八种方法电阻测量包括：描绘小电珠的伏安特性曲线；测定金属的电阻率；测大电阻、小电阻、电压表电阻、电流表电阻。测量方法主要有八种。1伏安法测电阻(1)电流表外接法，如图1所示。产生误差的原因：电压表V分流。适用于测小阻值电阻，即Rx远小于RV时。以测电阻为核心的实验以测电阻为核心的实验 核核 心心 知知 识识(2)电流表内接法，如图2所示。产生误差的原因：电流表A分压。适用于测大阻值电阻，即Rx远大于RA时。2安

13、安法测电阻若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。(1)如图3所示，当两电压所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2I1R1/I2。(2)如图4所示，当两电表的满偏电压UA2UA1时，A1串联一电阻R0，同样可测得A2的内阻R2I1(R1R0)/I2。5比较法测电阻如图9所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，可得RxI2R1/I1。若考虑电表内阻的影响，则I1(RxRA1)I2(R1RA2)6替代法测电阻如图10所示，S接1，调节R，读出电流表示数为I；S接2，保持R不变，调节电阻箱R1，使电流表示数也为I。(2)半偏法测

14、电压表内阻如图12所示，测电压表V的内阻：将滑动变阻器的滑片滑到最右端，电阻箱R的阻值调到最大；闭合S1、S2，调节R0，使电压表示数指到满刻度；打开S2，保持R0不变，调节R，使电压表示数指到满刻度的一半；由上可得RVR8消除电表内阻对测量结果的影响伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外接都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图13所示，测电阻Rx阻值。【典例2】(2019河南模拟)某实验小组利用如图所示电路测量电流表G(量程0500 A、内阻约2 000)，的内阻。开始时开关S1、S2均断开，连接电路并检查无误后按以下步骤进行操作：典典 例例 探探 究究调节滑动变

15、阻器R1的阻值为最大，并调节电阻箱R2使其阻值为零，闭合S1，调节R1，使电流表G指针偏转到满刻度；保持R1不变，闭合S2，调节电阻箱R使电流表G指针恰好偏转到300 A处；读出此时电阻箱R的阻值为R0，然后断开S1、S2。实验室提供的电源和滑动变阻器规格分别为：A电源(电动势1.5 V，内阻不计)；B电源(电动势3 V，内阻不计)；C滑动变阻器(05 k)；D滑动变阻器(010 k)。B D 小于 R0 等于 2(2019河南商丘模拟)某同学要测定电阻约为200 的圆柱形金属材料的电阻率，实验室提供了以下器材：电池组E(电动势6 V，内阻忽略不计)电流表A1(量程030 mA，内阻约100)

16、电流表A2(量程0600 A，内阻2 000)滑动变阻器R1(阻值范围010，额定电流1 A)电阻箱R2(阻值范围09 999，额定电流1 A)类类 题题 演演 练练 电键和导线若干回答下列问题：(1)先用螺旋测微器测出该金属材料的截面直径，示数如图1所示，直径为_ mm，用游标卡尺测出该金属材料的长度示数如图2所示，则长度为_ cm。(2)将电流表A2与电阻箱串联，改装成一个量程为6 V的电压表，则电阻箱接入电路的阻值为_。9.203(9.2019.205)10.405 8 000 (3)在如图3所示的方框中画出实验电路图，注意在图中标明所用器材的代号。(4)调节滑动变阻器滑片，测得多组电流

17、表A1、A2的示数I1、I2，作出I2、I1图象如图4所示，求得图象的斜率为k0.020 5，则该金属材料的电阻Rx_。(结果保留3位有效数字)(5)金属材料电阻率的测量值_(填“大于”“等于”或“小于”)它的真实值。209 等于 1电源电动势和内电阻的测量方法以测电源电动势和内阻为核心的实验以测电源电动势和内阻为核心的实验 核核 心心 知知 识识2.对实验的两点说明(1)任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律EUIr，其中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。(2)利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势

18、和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解。【典例3】(2019安徽模拟)一个标有“3 V,1.5 W”小灯泡的伏安特性曲线如图(a)所示。小明同学有两节干电池，其中一节新电池的电动势为1.5 V，内阻为1.5；另一节为旧电池，使用多用电表粗略测出该旧电池的电动势约为1.4 V，查阅资料得知旧电池的内阻为10 以上。典典 例例 探探 究究(1)现用新电池直接给该小灯泡供电，小灯泡发光昏暗，则小灯泡实际功率为_W(结果保留两位有效数字)。(2)该同学尝试用这两节干电池串联在一起为该小灯泡供电，在接入电路前，先测定该电池组的电动势和内阻，实验室备有下列器材：A电流表G(满偏电流2 mA，内

19、阻10)B电流表A(00.6 A，内阻约0.1)C滑动变阻器R1(05，10 A)D滑动变阻器R2(050，1 A)F定值电阻R31990 G开关、导线若干0.30 为方便且能较准确地进行测量，选用滑动变阻器_(填写器材前面的序号)。利用实验室备有的实验器材在虚线框中画出测量电池组电动势和内电阻的电路图。D该同学根据他设计的实验测出了多组I1(电流表A的示数)和I2(电流表G的示数)，并作出了如图(b)所示的I1和I2的关系图线。根据图线可得，被测电池组的电动势为_ V，内阻为_。(结果保留三位有效数字)根据电池组的电动势和内阻判断用新、旧干电池各一节串联在一起为该小灯泡供电比一节新干电池单独

20、使用时亮度_。(填“亮”或“暗”)2.90 11.6 暗(2)两节干电池串联在一起时，内阻大约为11.5，C滑动变阻器的最大阻值为5，太小，不方便调节，故滑动变阻器选用D；无电压表，用电流表G和定值电阻串联改装成电压表；减小电流表分压差产生误差，相对于电源来说采用外接法，故设计电路图如图所示：在如(a)中做出两电池串联后的特性曲线如图所示：由由图图可可知知此此电电池池为为灯灯泡泡供供电电时时电电压压为为：U0.74 V，电流为：，电流为：I0.23 A则则功功率率为为：PUI0.740.23 W0.17 WP0.30 W故故新新、旧旧干干电电池池各各一一节节串串联联在在一一起起为为该该小小灯泡

21、供电比一节新干电池单独使用时亮度暗。灯泡供电比一节新干电池单独使用时亮度暗。3(2019河南省许昌市模拟)某物理兴趣小组利用图甲所示电路测定干电池的电动势和内阻。可供选择的器材有：A待测干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为0.5)B电压表V1(量程为03 V，内阻约为3 k)C电压表V2(量程为015 V，内阻约为15 k)D电阻箱R1(调节范围0999.9)E定值电阻R05 F开关S一个，导线若干 类类 题题 演演 练练(1)为了尽可能减小测量误差，电压表应选用_(填“B”或“C”)。(2)请完成下列主要实验步骤：按图甲所示电路，先将开关S_(填“闭合”或“断开”)，然后将电路连接好；调节

22、电阻箱，读出其阻值R1，闭合开关S，读出电压表的示数U1；断开开关S，调节电阻箱，读出其阻值R2，闭合开关S，读出电压表的示数U2；如此反复多次实验，测得多组正确的数据R3和U3，R4和U4B 断开 bR0 1.电学创新实验的常用方法(1)转换法；将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率。(2)替代法：用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状

23、态，则被测量等于标准量。电学创新类实验电学创新类实验 核核 心心 知知 识识(3)控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验。2电学设计实验的基本规律(1)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等。(2)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“

24、自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表。【典例4】(2019山东省聊城市模拟)某研究性学习小组设计的测量电源电动势E和内阻r的电路如图所示，E是辅助电源，A、B两点间有一灵敏电流计G。典典 例例 探探 究究(1)实验步骤如下：(i)闭合开关S1、S2，灵敏电流计G的示数不为零，根据指针的偏转方向知道电流从A流向B，可以判断这时A、B两点的电势A_B(填“大于”“小于”或“等于”)；调节R和R使得灵敏电流计G的示数为零，读出电流表和电压表的示数I1和U1。(ii)改变滑动变阻器R、R的阻值，重新使得灵敏电流计G的示数为零，读出电流表和电压

25、表的示数I2和U2。大于 (iii)重复(ii)中的操作，得到了多组I、U，并做出了如图所示的图象。(2)由图象可以得出电源的电动势E测_ V，内阻r测_。(结果均保留2位小数)。(3)若不计偶然误差因素的影响，经理论分析可得，E测_E真。(填“大于”“小于”或“等于”)，r测_r真。(填“大于”“小于”或“等于”)。3.60(3.600.02)3.61(3.610.04)等于 等于 4(2019宁夏模拟)学习小组正在进行“测量某金属导体电阻率”的实验。取该金属制成的一个“圆柱形”导体，用游标卡尺测量其长度L、用螺旋测微器测量其直径d，如图所示。类类 题题 演演 练练(1)请读出长度L和直径d。L_mm，d_mm。104.00 2.150 右 使电流计G的电流为零