【师说】2016高考物理二轮复习 专题六 物理实验 6.14 电学实验课件

核心自查一、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电压表将指针指示超过满偏刻度的13的位置3V和3A量程估读到最小分度的110；15V量程估读到最小分度的15；0.6A量程估读到最小分度的12欧姆表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出将指针尽量指在表盘的中间位置左右表盘读数乘以相应挡位的倍率2.多用电表使用“四注意”：(1)极性：从电表外部看，电流应从红表笔(“＋”极)流入电表，从黑表笔(“－”极)流出电表．(2)功能：利用多用电表测电压和电流时，选择开关对应的是电表的量程；而测电阻时，选择开关对应的是倍率．(3)调零：测量电阻时，要进行两次调零：机械调零和欧姆调零．“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，调整的是欧姆调零旋钮．(4)保护：测电阻时，应把被测电阻从电路中拆下测量；多用电表长期不用时，必须取出表内的电池．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用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偏转的幅度较大，一般应使指针指示超过满偏刻度的13，以减小读数的偶然误差，提高精确度．4．选取实验器材的步骤：(1)找出唯一且必需的器材．(2)画出基本的电路图(可以暂时不接入电表)．(3)估算最大值(在限流电路中对应滑动变阻器的电阻值最小)或估算最小值(在限流电路中对应滑动变阻器的电阻值最大)．(4)考虑能否使电压表、电流表都达到满偏的13以上，并且不能超出电压表和电流表的量程．二、电学量的测量物理量测量工具(方法)备注电流电流表串联，读数＝指示的格数×精度＋估读电压电压表并联，读数＝指示的格数×精度＋估读多用电表①读数＝指针指示数×倍率(指针指示在上端表盘中间附近位置较准)②“机械零点”在刻度盘左侧“0”位置，需要调零时通过表盘下方中间的定位螺丝进行调节；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，需要调零时通过欧姆挡的调零旋钮进行调节．测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零③负接线柱电势高(与内部电源的正极相连)，接黑表笔，正接线柱电势低，接红表笔电阻箱替代法电阻箱电阻的读数＝各挡位的电阻值增加电阻伏安法Rx＝UI(U表示电阻两端电压，I表示通过电阻的电流)电阻半偏法(测电流表内阻、测电压表内阻)调好满偏后，保持滑动变阻器滑片位置不变，以保持待测量电路的电流或电压基本不变电动势和内阻电压表与电流表、电压表与电阻箱、电流表与电阻箱组合①方程组法：测出几组I、U的数据，建立E＝U＋Ir的方程组，求E、r值，取平均值②图象法：建立U－I图象，纵轴截距表示电动势E，斜率的绝对值表示内电阻r三、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＝UIRx，偏大R测＝UIRx，偏小适用条件Rx≫RA(测大电阻)RV≫Rx(测小电阻)四、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RR＋R0E→E0→E电能损耗节能耗能2.控制电路的选择：优先选用限流式．以下情况考虑分压式：(1)要求待测电路的U、I从0变化．(2)R滑≪Rx.(3)选用限流式时，Ux、Ix过大(指超过电表量程，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13，读数误差大)．五、实验的思想方法1．等效替代法：在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来进行研究和处理．2．控制变量法：对于多个变量的问题，常常采用控制变量的方法，把多个变量的问题变成单个变量的问题，从而研究这一变量对事物的影响，分别对各个变量加以研究，最后综合解决．3．累积法：把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法，将微小量变为较大的量，不仅便于测量，还可以提高测量的准确程度，从而减小误差．高考演练1.2015·海南单科某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电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100μF)、电阻R1(约200kΩ)、电阻R2(1kΩ)、电压表○V(量程6V)、秒表、导线若干．图(a)(1)按图(a)所示的电路原理图(b)中实物图连线．图(b)图(c)(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/s10.020.030.040.050.060.0电压U/V2.143.454.234.515.005.18(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是________________．解析：(1)图见答案．(2)由图(c)知电压表的分度值为0.1V，读数时应估读到分度值的下一位即0.01V，故测量结果为3.60V.(3)将表中各数据在坐标系中描点连线如答图所示，由图可知除t＝40.0s的数据外其他各点基本在同一平滑曲线上，故误差较大的数据点只能是t＝40.0s对应的点．(4)因在S1闭合前进行了闭合S2再断开S2的操作，其目的是实验前使电容器两极板上的电荷充分中和，对电容器的残存电荷进行放电．答案：(1)如图所示(2)3.60(3)图线如下图所示40.0(4)放电2.2015·山东理综如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率．改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的U－I关系图线．甲乙回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数________(填“增大”或“减小”)．(2)I0＝________A.(3)RL消耗的最大功率为________W．(保留一位有效数字)解析：(1)滑动触头向下移时，RL阻值减小，则总电阻减小，电压变小，则电压表读数变小；(2)由电路图可知：I0＝I＝UR，从图象上取U＝0、I＝1.00A可得I0＝1.00A；(3)将I0＝I＋UR整理得U＝I0R－IR，由U－I图线可知，I0R＝20；R＝k＝201.0Ω，RL消耗的功率为P＝IU，将U＝(I0－I)R代入得，P＝(I0－I)IR，将I0、R代入数值得U＝20(I－I2)，由数学关系可知当I＝0.5时，功率的值最大，最大值为Pm＝5W.答案：(1)减小(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确)(3)53.2015·新课标全国卷Ⅰ图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．图(a)图(b)(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；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3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA.由题给条件和数据，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω.(2)现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表Ⓐ对改装电表的3mA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、3.0mA.电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω.则R0应选用阻值为________Ω的电阻，R应选用最大阻值为________Ω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：_________________.解析：使用a和b两个接线柱时，电表量程是I1＝3mA；由并联电路规律，IgRg＝(I1－Ig)(R1＋R2)；使用a、c两个接线柱时，电表量程是I2＝10mA；由并联电路规律，Ig(Rg＋R2)＝(I2－Ig)R1；联立解得：R1＝15Ω，R2＝35Ω.由于校准时最大刻度为3mA，电路中电阻最小值为EI＝1.53×10－3Ω＝500Ω，电流表内阻为150Ω，所以定值电阻R0应选用300Ω的．校准时最小刻度为0.5mA，电路中电阻最大值为1.50.5×10－3Ω＝3000Ω，所以滑动变阻器应选用最大阻值为3000Ω的．由于题述两个电阻有一个损坏，所以图中的d点应和接线柱c相连．这样闭合开关时，若电表指针偏转，则说明该支路是通路，电阻R2是好的，损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则说明该支路是断路，则损坏的电阻是R2.答案：(1)1535(2)3003000(3)c闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R21.某同学要测量由某种新材料制成的粗细均匀的圆柱形导体的电阻率ρ.(1)用20分度的游标卡尺测量导体长度如图所示，其长度为________cm.(2)该同学要用伏安法更精确地测量导体电阻R(约为220Ω)，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱形导体(电阻为R)电流表A1(量程4mA，内阻约为50Ω)电流表A2(量程10mA，内阻约为30Ω)电压表V1(量程3V，内阻约为10kΩ)电压表V2(量程15V，内阻约为25kΩ)直流电源E(电动势4V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω，额定电流2.0A)滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ，额定电流0.5A)开关S、导线若干要求测得多组数据进行分析，请画出合理的测量电路图，并标明所用器材的代号．解析：(1)游标卡尺的读数为50mm＋0.05×3mm＝50.15mm＝5.015cm.(2)因电源的电动势为4V，故电压表应选V1；通过电流表的最大电流约为I＝UR＝3220A≈0.014A，则电流表选A2；因RRA2RV1，电流表采用外接法；要求测得多组数据进行分析，滑动变阻器选R1，采用分压接法．答案：(1)5.015(2)如下图所示2．热敏电阻是一种常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值为4～5Ω.将热敏电阻和温度计插入带活塞的保温杯中，杯内已有部分冷水，其他备用的仪器和材料有：盛有热水的热水瓶(未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、电流表(内阻约1Ω)、电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～20Ω)、开关和导线若干．(1)在图(a)中画出电路原理图，并根据电路原理图，完成实物图(b)的连接．(2)简要写出连接好电路后的主要实验步骤．解析：常温下待测热敏电阻的阻值(4～5Ω)较小，电流表使用外接法．为描绘出热敏电阻完整的伏安特性曲线，热敏电阻两端的电压应由零逐渐增大，滑动变阻器采用分压接法．答案：(1)如图1所示如图2所示图1图2(2)①往保温杯里加一些热水，待温度稳定时读出温度计的示数；②调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；③重复①和②，测量不同温度下的数据；④绘出不同温度下的热敏电阻的伏安特性曲线．3．实验室有量程为0～3A的电流表(内阻较小)，量程为0～3V的电压表(内阻很大)，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)，滑动变阻器R′(0～2kΩ)，定值电阻R1＝5Ω，开关S和导线若干．现要测量某一电源的电动势E(略小于3V)和内阻r.(1)由于电源内阻较小，将定值电阻R1作为电源等效内阻的一部分，设计电路要求误差尽量小，且便于操作，能达到这一要求的电路是________．(