高考总复习专题系列：电学实验的“三个选择”(36张ppt)

电学实验的“三个选择”【热点概述】电学实验是高考的必考内容，纵观近几年的高考试题，年年都有相关试题出现，主要考查实验原理的理解、实验器材及电路的选择、实验数据的处理、实验误差的分析等。【热点透析】一、控制电路的选择滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据：a.负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连续可调，应选分压电路。b.若负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路。c.若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，且没有要求电压从零可调，应选限流电路。d.两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路消耗的总功率小。e.特殊问题要具体问题具体分析。二、测量电路的选择对伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表不同的接法。(1)阻值判断法：当时，采用电流表“外接法”；当时，采用电流表“内接法”。（2）倍率比较法：A.当即时，既可选择电流表“内接法”，也可选择“外接法”。B.当即时，采用电流表外接法；C.当即时，采用电流表内接法。VxRRxARRVxxARRRR，xVARRRVxxARRRR，xVARRRVxxARRRR，xVARRR（3）试触法：与比较大小：①若则选择电压表分流的外接法；②若则选择电流表的内接法。UUIIUIUIIUIU三、实验器材的选择1.安全因素：通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流。2.误差因素：选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程。使指针有较大偏转（一般取满偏度的）；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近。3.便于操作：选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的。4.实验的实际要求。1233～【例证1】(2013·福州模拟）一个标有“3.8V，0.3A”字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：器材名称代号参数电池组E电动势9V，内阻约为0.5Ω电压表V1量程0～5V，内阻约为2.0kΩ电压表V2量程0～15V，内阻约为3.0kΩ电流表A1量程0～0.3A，内阻约为2.0Ω器材名称代号参数电流表A2量程0～6A，内阻约为0.4Ω滑动变阻器R10～10Ω，额定电流2A滑动变阻器R20～100Ω，额定电流0.5A固定电阻R05Ω，额定电流5A开关S一个导线M若干实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确。（1）现在有如图所示的甲、乙、丙、丁四个电路，其中可选用的电路有________。(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表____，电流表_____，滑动变阻器_____。（填器材名称代号）（3）该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的I-U图线如图所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为_____、_____。【解析】（1）要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑动变阻器要用分压式接法，甲、乙图错误;丙图中滑动变阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始连续调节，所以应选丁图。（2）选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有“3.8V，0.3A”，因此，电压表选择V1;电流表选择A1;滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器R1。（3）根据得A点电阻为6.3Ω（结果为5.9～6.5Ω都对）；B点电阻为10Ω。答案：(1)丁（2）V1A1R1(3)6.3Ω10ΩURI【例证2】（2011·上海高考）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的并联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下：①待测电流表G1(0～5mA,内阻约300Ω），②电流表G2（0～10mA，内阻约100Ω），③定值电阻R1（300Ω），④定值电阻R2（10Ω），⑤滑动变阻器R3（0～1000Ω），⑥滑动变阻器R4（0～20Ω），⑦干电池（1.5V），⑧电键S及导线若干。（1）定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。（在空格内填写序号）（2）用连线连接实物图。（3）补全实验步骤：①按电路图连接电路，______________________；②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2;③_______________________________________;④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示。（4）根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式___________________。【解析】（1）电流表G1量程为0～5mA，内阻约300Ω，电流表G2量程0～10mA，选用300Ω的定值电阻时，两个电流表的偏转角度几乎总是相等的，可以减小误差。（2）滑动变阻器R3总阻值与电表支路总电阻相比过大，所以选用R4，采用分压接法。（3）为了保证不会损坏电流表，加在电流表所在支路上的电压应该由小到大调节，开始时，要将滑动触头移至最左端。为了减小偶然误差，应该多次移动滑动触头。为了测出电流表内电阻，要记录相应的G1、G2读数I1、I2。（4）电流表G1内电阻答案：（1）③⑥（2）电路图如图所示21112111111IIRUIr(1)Rk1RIII。(3)①将滑动变阻器的滑动触头移至最左端（或电阻最小）③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2（4）r1=(k-1)R1【热点集训】1.两位同学在实验室中利用如图甲所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据。并根据数据描绘了如图乙所示的两条U-I图线。回答下列问题：(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知()A．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据B．甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据C．乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据D．乙同学是根据电压表V1和V2的数据(2)图像中两直线的交点表示的物理意义是()A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0上消耗的功率为1WD．电源的效率达到最大值(3)根据图乙，可以求出定值电阻R0＝_______Ω，电源电动势E＝______V，内电阻r＝_______Ω。(4)该电路中电流表的读数能否达到0.6A，试说明理由。【解析】(1)从电路连接可以看出，电流表A的读数增大时，电压表V1的读数减小，电压表V2的读数增大。甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据绘制的图像，B错误，A正确；乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据绘制的图像，C、D错误。(2)图像中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，A错误；从图像可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，B正确；定值电阻R0消耗的功率为P＝U2I＝1.0×0.5W＝0.5W，C错误；电源的效率为U越大，效率越大，D错误。UIUEIE＝＝，(3)从图像可以得出定值电阻R0的阻值为从甲同学的图像可以得出图像在U轴上的截距为1.5V，即电源的电动势为1.5V，图像斜率的绝对值为：即电源的内电阻为r＝1.0Ω。(4)该电路中的电流为当R最小时，电流最大，最大值为故该电路中电流表的读数不能达到0.6A。答案:(1)A(2)B(3)2.01.51.0(4)不能，理由见解析20U1.0R2.0I0.5＝＝＝；1U0.5k1.0I0.5＝＝＝，0EIRRr＝，＋＋m0E1.5IA0.5ARr2.01.0＝＝＝，＋＋2.(2013·宣城模拟)如图甲所示为某同学测绘额定电压为2.5V的小电珠的I-U图线的实验电路图。(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接成完整的实验电路。(2)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于_______(选填“A端”“B端”或“AB正中间”)。(3)已知小电珠灯丝在27℃时电阻值约为1.5Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，热力学温度T与摄氏温度t的关系为T＝273＋t，根据如图所示的小电珠的I-U特性曲线，估算该小电珠以额定功率工作时灯丝的温度约为___________℃(保留两位有效数字)。【解析】对于分压电路，开关S闭合前，应该将滑动变阻器的滑片置于最左端(A端)，使待测电路电压为零。由灯丝电阻与热力学温度成正比可得R＝kT，由当灯丝温度为300K时电阻为1.5Ω可得k＝0.005。由小电珠的I-U特性曲线可得当电压为2.5V时灯丝中电流约为0.265A。根据欧姆定律可得出灯丝电阻由R＝kT解得此时灯丝热力学温度即灯丝温度约为t＝T′－273＝1607℃＝1.6×103℃。UR9.4I＝＝，RT1880Kk＝＝，答案：(1)实物连线图如图所示(2)A端(3)1.6×103