高考物理专题突破(实验)

2018届高三物理专题突破1高考物理专题突破（电学实验部分）【考纲要求】一、仪器使用与读数一、螺旋测微器的使用1．构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度．图12．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后单位制和实验主题内容要求说明单位制要知道中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位。包括小时、分、升、电子伏特（eV）Ⅰ知道国际单位制中规定的单位符号实验实验七：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表实验十一：传感器的简单使用1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。2.要求认识误问题实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的来源；不要求计算误差3.要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不作要求2018届高三物理专题突破2退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．图23．读数：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)．如图2所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.二、游标卡尺1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图3所示)图32．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可精确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm.2018届高三物理专题突破3三、常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V和0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．(2)对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.(3)对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.【巩固复习题】某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为L＝________mm；(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径D＝________mm；(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为________Ω.二、基础电学实验：测电阻1、伏安法测电阻1、内外接法2018届高三物理专题突破42、电流表内接法和外接法的选择（1）阻值比较法：将待测电阻的阻值与电压表、电流表内阻进行比较，若，宜采用电流表外接法；若，宜采用电流表内接法。（2）临界值法：令，当时，内接法；时，外接法。（3）实验试探法：按如图接好电路，让电压表的一根接线P先后与B、C处接触一下，如果电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。3、滑动变阻器两种接法的选择方法（1）两种接法比较限流式分压式电路组成变阻器接入电路特点连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱（图中变阻器Pa部分被短路不起作用）连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈的两端接线柱（图中变阻器Pa、Pb都起作用），即从变阻器分出一部分电压加到待测电阻上调压范围（不计电源内阻）（不计电源内阻）2018届高三物理专题突破5（2）限流电路、分压电路的选择原则：（1）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.（2）当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RLR0＞Rap,所以RL与Rap的并联值R并≈Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=0RU·Rap，显然UL∝Rap,且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值或超出电表的量程时，只能采用分压接法.2、等效替代法测电阻如图所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值．3、半偏法测电表的内阻（1）电流半偏法测电流表内阻电路图如图所示实验步骤：(1)断开S2，闭合S1，调节R0，使的示数满偏为Ig；(2)保持R0不变，闭合S2，调节电阻箱R，使的示数为Ig2；(3)由上可得RA＝R.（2）电压半偏法测电压表内阻实验步骤如下：①按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器R的滑片P滑到a端，闭合开关S2，并将电阻箱R0的阻值调到较大；②闭合开关S1，调节滑动变阻器滑片的位置，使电压表的指针指到满刻度；③保持开关S1闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变，断开开关S2，调整电阻箱R0的阻值大小，使电压表的指针指到满刻度的一半；读出此时电阻箱R0的阻值，即为电压表内阻RV的测量值。2018届高三物理专题突破64、惠斯通电桥测电阻1843年，英国科学家惠斯通最早用电桥电路测量电阻，因此称他所用的电路为惠斯通电桥，它的电路原理如图1所示。待测电阻xR和三个已知电阻1R、2R及0R构成一个闭合的环路ABCD，将电阻1R、2R、0R和xR称为电桥的四个“桥臂”。A、C两点接工作电源，B、D两点接平衡指示器——通常选取的是检流计G。将检流计G所在的这条支路称为ABC和ADC两条并联支路的“桥”，用于比较B、D两点的电位。通过调节电阻1R、2R和0R，可以使流过“桥”的电流gI为零，即检流计G指针指零，此时B点与D点的电位相等，电桥达到“平衡”。惠斯登电桥的电路原理图电桥平衡时，各桥臂电阻上的电压降满足如下关系：0011RIRIxxRIRI22因为检流计Ｇ中电流为零，有21II，xII0，可得：xRRRR021（1）即0012KRRRRRx（2）式中12RRK，称为比率。0R称为比较臂。式（1）或式（2）称为电桥的平衡条件。可见，当电桥达到平衡时，桥臂上的四个电阻之间存在满足式（1）的一个非常简单的关系。此时，不论流经桥臂的电流大小如何变化，都不会影响这个关系。测量时，若使用准确度较高的标准电阻箱作为1R、2R和0R，并且选用灵敏度较高的检流计来判定电桥的平衡，由电桥法测得的xR的值将比用伏安法所测量的值要精确得多。5、其他方法2018届高三物理专题突破71．安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用．(1)如图甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝I1R1I2.(2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压UA2≫UA1时，如果已知的内阻R1，串联一定值电阻R0后，同样可测得的电阻R2＝I1R1＋R0I2.2．伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用．(1)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝U2U1R1.(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1≪IV2时，若已知的内阻R1，并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝U2U1R1＋U1R0.3．比较法测电阻如图所示，读得电阻箱R1的阻值及、的示数I1、I2，可得Rx＝I2R1I1.如果考虑电流表内阻的影响，则I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2)．【复习巩固题】1、（2014·新课标Ⅱ卷6分）在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示，结果由公式Rx＝UI计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若2018届高三物理专题突破8将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则______(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．2、（商丘第一学期期末）．（8分）为了测定电流表A1的内阻，某同学采用如图所示的实验电路。其中：A1是待测电流表，量程为300μA，内阻约为50Ω～100Ω；A2是标准电流表，量程是200μA，内阻约为100Ω；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关。（1）请将该同学的操作补充完整：①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最；（填“左端”或“右端”）将开关S2扳到接点a处，接通开关S1；调整滑动变阻器R2，使电流表A2的读数是150μA。②将开关S2扳到接点b处，，使电流表A2的读数仍是150μA。③若此时电阻箱各旋钮的位置如右图所示，则待测电流表A1的内阻Rg=Ω。（2）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动位置，都要保证两只电流表的安全。在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用（填写阻值前相应的字母）。A．200kΩB．20kΩC．15kΩD．150kΩ3、（吉林省长春市第一次调研测试）利用如图所示电路测量一量程为300mV的电压表的内阻RV，RV约为300Ω。实验步骤如下：①按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器R的滑片P滑到a端，闭合开关S2，并将电阻箱R0的阻值调到较大；②闭合开关S1，调节滑动变阻器滑片的位置，使电压表的指针指到满刻度；③保持开关S1闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变，断开开关S2，调整电阻箱R0的阻值大小，使电压表的指针指到满刻度的一半；读出此时电阻箱R0的阻值，即为电压表内阻RV的测量值。实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱（最大阻值999.9Ω)、电池（电动势约1.5V，内阻可忽略不计）、导线和开关之外，还有如下可供选择的实验器材：A．滑动变阻器（最大阻值150Ω）；B．滑动变阻器（最大阻值10Ω）；C．定值电阻（阻值约20Ω）；D．定值电阻（阻值约200Ω）。根据以上设计的实验方法，回答下列问题：（1）对于上述测量方法，从实验原理分析可知，在测量无误的情况下，实际测出的电压表内阻的测量值R测真实值RV（填“大于”、“小于”或“等于”）（2）为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器R应选用，定值电阻R'应选用（填字母代号）。（3）在其它元件不变的情况下，为使测量更准确,可换用