（浙江专用）2020版高考物理二轮复习 专题六 第2讲 电学实验课件

第2讲电学实验网络构建备考策略明确三个“选择”(1)实验器材的选择①电源的选择②电表的选择(2)电流表内接法与外接法的选择(3)控制电路的选择①从节能的角度考虑，优先选用限流式。②以下三种情况必须用分压式：a.要求待测电路的U、I从0变化；b.R滑≤Rx；c.选用限流式，Ux、Ix过大(超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等)。基本仪器的使用及读数【典例】(2019·浙江省温州九校高三联考)小明同学用伏安法测定额定电压为2.5V的小灯泡的伏安特性曲线。(1)图甲是连接好的实物电路图，在开关闭合前，小明同学又再次仔细检查了电路的连接，发现电路有误。请你帮他纠正错误______________________________(任意写出两处即可)。(2)为使测量尽量准确，滑动变阻器应选用图乙中的________(填“R1”或“R2”)。(3)在纠正错误后，小明同学进行了多次的实验，某次得到电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为________V。(4)若小明在实验过程中，不知道应该采用电流表内接还是外接，于是他两种接法各做了一次，根据数据，分别得到了伏安特性曲线“1”和“2”。则实验中误差较小的操作应选择曲线________(填“1”或“2”)。解析(1)电流应从电流表、电压表的正接柱流入，所以应将电源的正负两极对换，本实验中灯泡两端电压从零开始变化，所以滑动变阻器应改为分压式接法。(2)滑动变阻器分压式接法中，滑动变阻器的总阻值应选较小的，故应选R2。(3)由图可知，电压表的精确度为0.1V，所以读数为2.40V。(4)由于灯泡电阻较小，为了减小误差，实验中应选用电流表外接，在电压表示数相同，电流表外接时，电流表的示数较大，故应选1。答案(1)电源的正负两极对换滑动变阻器应该选择分压式接法(2)R2(3)2.40(2.39～2.41)(4)1(2019·浙江省湖州一中高三模拟)某同学从市场上买了一只额定电压为3.2V的LED灯，为了研究它的特点，进行了一下实验：(1)用多用电表测LED灯的电阻，在LED灯接入电路前，使用多用电表直接测量其电阻，先对多用电表进行机械调零，再将选择开关拨到“×1k”挡，进行欧姆调零。当将红、黑表笔分别接触LED灯的两接线端，表的指针如图所示，其读数为________kΩ。(2)测绘LED灯的伏安特性曲线①实验所用的仪器：电压表(内阻约为5000Ω)，电流表(内阻约为5Ω)，滑动变阻器(0～20Ω)，电池组(4.5V)，开关和导线若干，请在图中用笔画线代替导线完成实验电路的连接。②实验时电压表和电流表的读数如表所示，请在坐标纸中画出LED灯的伏安特性曲线。U/V01.001.502.002.502.702.802.903.003.103.20I/mA000.100.201.004.208.5016.3024.0036.0055.80③说出LED灯伏安特性曲线的主要特点：________________________________。解析(1)由图可知，指针示数为40，故读数为40×1kΩ＝40kΩ。(2)①测伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，LED灯电阻较大，电流表应采用内接法，根据原理可画出对应的实物图，如图所示。②根据表中数据得出对应的I－U图象，如图所示。③由图可知，当LED灯的电压较小时，电阻很大，电流基本为零，当超过某个电压时电流急剧增大，电阻急剧变小。答案(1)40(2)①连线见解析②图象见解析③当LED灯的电压较小时，电阻很大，电流基本为零，当超过某个电压时电流急剧增大，电阻急剧变小电表的读数方法(1)读数时应使视线垂直刻度盘表面。(2)估读问题：最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在最小分度值的下一位，在下一位按十分之一估读；最小分度值为“2”“5”的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估读。以测电阻为核心的实验【典例1】(2019·浙江嘉兴第一中学高三模拟)某兴趣小组对市场中电线进行调查，(1)如图1所示，采用绕线法测得该电线直径为______mm。(2)取长度为100m的电线，欲测其电阻：①先用多用电表进行粗略测量，将多用电表选择开关置于“×10”欧姆挡并调零后，两表笔接触待测电阻的两端进行测量，表盘指针如图2所示。为了使测量值更准确，“选择开关”应置于________(填“×1”“×100”或“×1k”)，并两表笔短接，调节图3中________(“A”或“B”)重新调零后进行测量。②再用伏安法测量其电阻，并设计图4电路，则电压表的另一端应接________(填“a”或“b”)，测量得电压表示数为4.50V，而电流表读数如图5所示(量程为3A)，则所测的电阻为________Ω。(2)①欧姆表偏转角度过大，说明待测电阻的阻值较小，应用小倍率挡；换挡后，需要重新进行欧姆调零，方法是将两表笔短接，调节图3中的B旋钮，使指针指到电流满刻度。答案(1)1.25(2)①×1B②a1.80解析(1)由图可知，10匝线圈的直径的总长度为12.5mm，则导线的直径为12.510mm＝1.25mm。②因待测电阻的阻值较小，故应采用电流表外接法，故电压表的另一端应接a；电流表量程为3A，则最小分度为0.1A，则读数为2.50A，则电阻R＝4.502.50Ω＝1.80Ω。【典例2】(2018·全国卷Ⅲ，23)一课外实验小组用如图6所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；图6(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)；(5)重复步骤(3)，得到如下数据：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39U2U1(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得Rx＝________Ω。(保留1位小数)解析开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I＝U1R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx两端电压为U2，Rx两端电压为U＝U2－U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx＝UI＝U2－U1U1R0＝U2U1－1R0。5次测量所得U2U1的平均值为15(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入得Rx＝(3.41－1)×20.0Ω＝48.2Ω。答案(1)实物连线如图(4)U2U1－1R0(6)48.2连接实物图四点注意(1)各导线都应接在接线柱上。(2)不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器。(3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。(4)开关要控制整个电路。1.(2019·湖南五校联考)为了精确测量一电阻的阻值Rx，现有以下器材：蓄电池组E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，电阻箱RP，开关S1、S2，导线若干。某实验小组设计了如图7甲所示的电路，实验的主要步骤如下：a.闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表的示数适当，记下两表示数分别为I1、U1；b.保持S1闭合、RP阻值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数分别为I2、U2。(1)按图甲所示的电路图将如图乙所示的实物连成电路。(2)被测电阻的阻值Rx＝________(用两电表的示数表示)。(3)由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻的阻值Rx的测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。图7解析(1)如图所示。(2)由题意易知RP＝U1I1，又RP、Rx并联的阻值为R并＝U2I2，又1RP＋1Rx＝1R并，联立解得Rx＝U1U2U1I2－U2I1。(3)若考虑电流表和电压表不是理想电表，则在分析时应考虑电压表的内阻，即在第(2)问的分析中U1I1表示的就是RP和RV并联时的总电阻，结合后面的分析可知此时Rx的测量值仍等于真实值。答案(1)见解析图(2)U1U2U1I2－U2I1(3)等于2.(2019·浙江台州选考模拟)实验室有一完好的PTC热敏电阻，某同学根据其型号查阅得到该热敏电阻在常温下的伏安特性曲线如图8甲所示。图8(1)用多用电表欧姆“×10”挡，按正确操作测量该热敏电阻的阻值，结果指针指在图乙中的虚线位置，为了使测量结果更准确，多用电表的选择开关应打向欧姆“×________”挡，若调挡后指针指在图乙中的实线位置，电阻测量结果为________Ω。(2)若将热敏电阻与一电动势E0＝15V、内阻r＝15kΩ的直流信号源串联成一闭合电路，则通过热敏电阻的电流为________mA，此时热敏电阻的阻值为________Ω。(3)该同学欲用伏安法验证热敏电阻伏安特性曲线是否与资料中的一致，实验室提供的器材如下：A.热敏电阻R1B.电压表V(量程0～15V，内阻约15kΩ)C.电流表A1(量程0～30mA，内阻约30Ω)D.电流表A2(量程0～5mA，内阻约100Ω)E.滑动变阻器R(0～40Ω，额定电流2A)F.电源E(电动势20V，内阻不计)请完成丙图中的实物电路图。解析(1)由题图乙知多用电表的欧姆挡指针指在虚线位置时偏角过小，由于指针指在表盘中央附近时测量电阻的阻值较准确，应换用欧姆“×100”挡；若指针指在题图乙中的实线位置，电阻的测量结果为22×100Ω＝2200Ω。(2)根据U＝E0－Ir＝15－1.5×103I(V)，作其图线如图所示，则两图线的交点即为热敏电阻两端的实际电压和电流，由图知，通过热敏电阻的电流为4mA，电压为9V，热敏电阻的阻值为9V4mA＝2250Ω。答案(1)1002200(2)42250(3)如图所示(3)为描绘热敏电阻的伏安特性曲线，要求电压从零开始变化，所以滑动变阻器应采用分压式接法；由题图甲知，测量的最大电流为4.5mA，所以应选用电流表A2；由于RVR1＝6.8R1RA2＝22，所以电流表应采用内接法。实物电路图见答案。【典例】(2019·浙江金丽衢十二校联考)在“测定电池的电动势和内电阻”的实验中，备有如下器材：A.干电池B.电流表(0～0.6A，内阻约为0.1Ω)C.灵敏电流计G(满偏电流Ig＝200μA，内阻rg＝500Ω)D.滑动变阻器(0～20Ω，2.0A)E.电阻箱RF.开关、导线若干以测电源的电动势和内阻为核心的实验图9(1)由于没有电压表，需要把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表，如图9甲电阻箱的阻值应为________Ω。(2)按图甲所示电路图，请在乙图上补充完成实物连线。(3)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至图甲中的________端(填a、中央或b)。(4)丙图为该实验绘出的I1－I2图线(I1为灵敏电流计G的示数，I2为电流表A的示数)，由丙图可求得被测电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。解析(1)根据欧姆定律有U＝Ig(rg＋R)，解得R＝9500Ω，即需串联一个阻值为9500Ω的电阻。(2)实物连线如图。(3)闭合S前应将滑动变阻器的滑动片移到b端，以使电路中的电流最小而保护电流表。答案(1)9500(2)见解析(3)b(4)1.47(1.46～1.49)0.80(0.80～0.87)(4)根据闭合电路欧姆定律有E＝(I1＋I2)r＋I1(rg＋R)，可得I1＝－rr＋rg＋R·I2＋Er＋rg＋R，根据图象求出纵轴截距为147μA，Er＋rg＋R＝147×10－6A，图象斜率大小为k＝80×10－6，即rr＋rg＋R＝80×10－6，两式联立解得r＝0.80Ω(0.80～0.87Ω均可)，E＝1.47V(1.46～1.49V均可)。某研究性学习小组想测量某电源