2013届高考物理二轮复习 第一部分 专题6 第二讲电学实验精品课件

第2讲电学实验1．实验原理由电阻定律R＝ρlS得ρ＝RSl.可见，只要测出金属丝的电阻R、横截面积S和长度l，即可求出其电阻率．2．游标卡尺的读数方法从游标尺零刻线所对位置，读出在主尺上以1mm为单位的整数部分；再确定游标尺上的第几条刻线与主尺刻线对齐，由游标尺读出不足整毫米的小数部分，最后把两部分读数相加即得测量长度，即L＝主尺上的整毫米数＋游标尺读数×精度(单位为毫米)．3．螺旋测微器的读数方法整数部分由固定刻度的整数决定，小数部分则由固定刻度的半刻度和可动刻度的示数共同决定．若固定刻度过半毫米刻线，则可动刻度的示数加上“0.5mm”；若没有过半毫米刻线，就由可动刻度的示数来确定，读数为L＝固定刻度示数＋可动刻度示数×分度值．【注意】(1)使用游标卡尺时不需要估读．(2)读螺旋测微器时要注意半毫米刻线是否露出，以mm为单位时，示数一定要读到小数点后面的第三位，即使最后一位估读数字为零时，也不能省略．4．数据处理(1)金属丝长度l：用刻度尺测出接入电路的实际长度．(2)横截面积S：用螺旋测微器测出金属丝直径d，由S＝πd24计算得出．对螺旋测微器注意读数方法和有效数字位数．(3)电阻R的测量：用伏安法测金属丝的电阻值．5．用伏安法测电阻时电路的选择方法(1)电流表内接、外接的选择①当RVRx＜RxRA时，用电流表内接法．②当RVRx＞RxRA时，用电流表外接法．(2)滑动变阻器两种接法的选择一般选用限流式连接，因限流式易连接且节能．但在下列三种情况下，必须选择分压式连接：①题目所提供的实验仪器、电表的量程或电阻的最大允许电流不够．②变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻值．③要求电路中某部分电路的电压从零开始连续变化．(2012·山东高考)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约4Ω，额定电流约0.5A)；电压表：V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表：A1(量程0.6A，内阻约0.2Ω)；A2(量程3A，内阻约0.05Ω)；电源：E1(电动势3V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图6－2－1所示，读数为_______mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图．【解析】(1)螺旋测微器的读数为1．5mm＋27.3×0.01mm＝1.773mm.(2)在用伏安法测电阻的实验中，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测电阻丝的额定电流为0.5A，所以电流表选A1，电源选E1即可．电路原理如图所示．【答案】(1)1.773(1.771～1.775均正确)(2)A1E1电路图见解析1.实验原理按如图6－2－2所示的原理图连接好实验电路，用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U、I)值后，在U－I坐标系中描出对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．2．电压表、电流表量程的选取电流表一般用0.6A量程，电压表量程要看小灯泡的额定电压标值．3．电路的选择(1)电流表内、外接法的选择小灯泡内阻很小，当它与0～0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大，故采用电流表外接法．(2)分压、限流电路的选择为描绘完整的伏安特性曲线，小灯泡两端的电压要求从0开始连续变化，因此滑动变阻器应采用分压式连接．4．连线的原则用平滑的曲线(不是折线)将各点连接起来，不在曲线上的点应大致“对称”地分居两侧，偏离较远的点应当舍去．(2012·四川高考)某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0V0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻rV＝9kΩ；标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干．(1)甲同学设计了如图6－2－3甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图6－2－3乙所示，此时L的电阻为________Ω.(2)乙同学又设计了如图6－2－4甲所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是________V.(3)学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图6－2－4乙所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．【解析】(1)电压表的示数U＝2.30V，所以灯泡的电阻RL＝UI＝2.300.46Ω＝5Ω.(2)由题图知电压表V与R2串联，根据串联分压，当电压表V的示数为3V时，R2两端的电压为U2＝UVRVR2＝39×3V＝1V所以灯泡两端的电压U′＝UV＋U2＝(3＋1)V＝4V.(3)要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，则电压表的量程为4.0V，电流表的量程为0.7A，因此将电压表V与标准电阻R2串联改装为量程为4.0V的电压表，将电流表A2与标准电阻R1并联改装成量程为0.6A＋0.6×0.21A＝0.72A的电流表．故虚线框内实验电路如图所示．【答案】(1)5(2)4(3)见解析1.实验原理由闭合电路欧姆定律：E＝U＋Ir，只要测出两组U、I值，就可以列方程组求出E和r.2．实验电路的选择由于电源的内阻一般很小，为减小测量误差，常采用图6－2－5甲所示的电路，而不用图6－2－5乙电路．3．电压表、电流表量程及滑动变阻器的选取(1)电压表量程：根据测量电源的电动势的值选取，如测两节干电池，电压表选0～3.0V量程．(2)电流表量程：因要求流过电源的电流不宜过大，一般选0～0.6A量程．(3)滑动变阻器的选取：阻值一般为10～20Ω.4．数据处理改变R的值，测出多组U、I值，作出UI图线，如图6－2－6所示，图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势，图线斜率的绝对值即为电源内阻．5．注意事项由于电源的内阻很小，即使电流有较大的变化，路端电压变化也很小，为充分利用图象空间，电压轴数据常从某一不为零的数开始，但UI图象在U轴上的截距和图线斜率的意义不变．(2012·广东潮州模拟)某同学用如图6－2－7所示电路来测定电池的电动势和内阻．(1)实验开始时，滑片P应位于________端．(填A或B)(2)该同学测得如下表的五组数据．根据数据在相应图6－2－8中作出UI图线，从图象可得电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω.(结果均保留二位小数).【解析】(1)要使变阻器的电阻值最大(2)UI图线，如图所示纵轴截距表示电动势E＝1.45V，斜率绝对值表示电源内阻r＝0.71Ω.【答案】(1)A(2)图见解析E＝1.43V～1.48Vr＝0.64Ω～0.78Ω1.实验原理(1)如图6－2－9所示，多用电表通过调节选择开关，使其内部接通不同的电路．因此多用电表可以测量交流电压、直流电压、直流电流和电阻，测量同一物理量时有不同的量程．由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．(2)要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，通过表盘下边中间的定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，通过欧姆挡的调零旋钮调整．(3)在使用多用电表测电阻时，改用不同欧姆挡时，只需“欧姆凋零”不必再“机械调零”．2．实验中应注意的问题(1)用多用电表测电阻时测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间一段为测量的有效范围．(2)每更换一次挡位，都要重新进行欧姆凋零．(3)由于欧姆挡表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只能取两位有效数字，计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率．(2012·大连模拟)一只电流表头，其内电阻Rg＝299.7Ω.当给表头并联上一个阻值为0.3Ω的电阻后，此电流表量程为I＝1A.(1)求电流表头的满偏电流；(2)若把此电流表头改装为一量程为U＝3V的电压表，需给其串联一个多大的电阻？(3)若用这只电流表头和一节干电池(E＝1.5V，r＝0.3Ω)组装成欧姆表，现有变阻器R1＝1kΩ，R2＝1.5kΩ，应选用哪一个作调零电阻？为什么？(4)当用这只组装好的欧姆表测某电阻时，欧姆表指针正好指在刻度中央，求被测电阻的阻值是多少？【解析】(1)设表头满偏电流为Ig，则并联电阻电流为(I－Ig)由Ig×299.7＝(I－Ig)×0.3，得Ig＝1mA.(2)需串联的电阻R′＝UIg－Rg＝(31×10－3－299.7)Ω＝2700.3Ω.(3)由Ig＝Er＋Rg＋R得，R＝1200Ω故应选R2作为调零电阻．(4)中值电阻等于欧姆表头内阻由Ig＝Er＋Rg＋R得，中值电阻R中＝r＋Rg＋R＝EIg＝1.5kΩ所以被测电阻的阻值是1.5kΩ.【答案】(1)1mA(2)2700.3Ω(3)R2(4)1.5kΩ1.实验原理传感器就是将物体感受到的物理量(一般为非电学量)转换成便于测量的物理量(一般为电学量)的一类元件．其工作过程是利用某元件对某一物理量敏感，按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而实现检测或自动控制．2．敏感元件分类光敏电阻、热敏电阻、力敏电阻等．传感器因选用的敏感元件不同，用途也不一样，如光敏传感器可用于路灯控制，而热敏传感器可用于高温控制、火灾自动报警等．如图6－2－10为热敏电阻特性实验装置图．改变烧杯中水的温度，可观察到热敏电阻阻值的变化.(2012·南京模拟)如图6－2－11所示是电子拉力计的示意图，金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计)．定值电阻R0；电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的(类似于滑动变阻器)，其长度为10cm，阻值R1＝300Ω，电源电动势E＝3V，内阻不计．理想电流表的量程为0～100mA.当拉环不受拉力时，触头P刚好不与电阻R1接触(即电路断开)．弹簧的劲度系数为10000N/m.(1)电路中连入的R0阻值至少应为________Ω.(2)设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的40mA处应改为________N．分析可知，拉力计的刻度是否均匀________．(填写“均匀”或“不均匀”)(3)为了使拉力计的量程增大应采用的措施是(只填写一条)__________________．【解析】(1)当P移动到R1的最右端时，电流表恰好满偏，则有R0＝EImax＝30Ω.(2)Rx＝EI－R0＝45Ω，300－45Ωx＝300Ω10，解得x＝8.5cm，F＝kx＝850N；由于电流与拉力不成正比，所以刻度不均匀．(3)换劲度系数更大的弹簧，弹簧伸长相同的长度时，需要的拉力更大．【答案】(1)30(2)850不均匀(3)更换劲度系数更大的弹簧