（课标版）2020届高考物理二轮复习 专题六 第13讲 电学实验与创新课件

第13讲电学实验与创新总纲目录考点一多用电表的原理及使用考点二实验器材与电路连接问题考点四电学创新实验考点三电路的设计与实验数据的处理考点一多用电表的原理及使用1.(2019课标Ⅰ,23,10分)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是。(填正确答案标号) 图(c)A.18mAB.21mAC.25mAD.28mA(3)产生上述问题的原因可能是。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200ΩB.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200ΩC.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=。答案(1)连线如图所示(2)C(3)AC(4) 解析本题考查了电学实验中的电表改装的相关知识;考查了考生的实验能力、分析推理能力,体现了物理核心素养中的科学探究要素,以及科学态度与责任。9979(1)本实验的目的是对电流表进行扩大量程的改装,故应将定值电阻R与微安表并联。实物连线如答案图所示。(2)当标准毫安表示数为16.0mA时,微安表示数为0.16mA,故当微安表指针满偏时,测量的电流值应为25mA,选项C正确。(3)出现上述现象的原因可能有两个:一是并联电阻R偏小;二是微安表内阻测量值偏小。故选A、C。(4)设微安表内阻为R0,满偏电流为I0,改装成量程为I的电流表时并联电阻R= R0,故I=25mA与I'=20mA对应的并联电阻的关系为R'= R,代入数值得k= = 。00-III00-'-IIII00-'-IIII99792(2019课标Ⅲ,23,10分)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度,可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为Ω;滑动变阻器选(填“R1”或“R2”)。(2)刻度欧姆表表盘通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为、。 图(b)(3)校准红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图(c)所示,则电阻箱接入的阻值为Ω。 答案(1)连线如图900R1 (2)455(3)035000.0解析本题考查了欧姆表的改装及电阻箱的读数,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中的科学推理素养要素,渗透了实践的价值观念。(1)由题意知改装的欧姆表的中值电阻即内阻为15kΩ,即R0+rg+r+R=15kΩ,故R=15kΩ-14kΩ-98.5Ω-1.5Ω=900Ω。由于滑动变阻器接入电路中的阻值大于R2的最大阻值,故只能选用R1。(2)由闭合电路的欧姆定律有:1.5V=25μA×(Ra+15kΩ),1.5V=75μA×(Rb+15kΩ),解得Ra=45kΩ,Rb=5kΩ。(3)红、黑表笔短接,进行欧姆调零。由图得电阻箱的读数为3×10kΩ+5×1kΩ+0×100Ω+0×10Ω+0×1Ω+0×0.1Ω=35000.0Ω。 1.使用多用电表的几个注意事项(1)电流的流向:由于使用多用电表时不管测量什么,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“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,用表盘下边中间的指针定位螺丝调整;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,用欧姆调零旋钮调整。(3)测电阻时每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零。(4)选倍率:测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡的刻度不均匀,使用欧姆挡测电阻时,指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间的一段刻度范围。(5)测电阻时要将电阻与其他元件断开,不要用手同时接触多用电表的两支表笔。(6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。2.欧姆挡刻度不均匀的原因当红、黑表笔短接时,调节滑动变阻器R0(即欧姆调零),使灵敏电流计满偏,Ig= ,此时中值电阻R中=Rg+R0+r,当两表笔接入电阻Rx时I= ,电阻Rx与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆挡刻度不均匀。 g0ERRrg0xERRrR1.(2019云南曲靖模拟)小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,为了更准确选取电压表和电流表的合适量程,决定先用多用电表测量小灯泡的阻值。(1)在使用前发现电表指针位置如图甲所示,该同学应该调节哪个位置(选“①”或者“②”)。(2)小明使用多用电表欧姆挡的“×10”挡测量小灯泡电阻阻值,读数如图乙所示,为了更准确地进行测量,小明应该旋转开关至欧姆挡(填“×100”或“×1”),两表笔短接并调节(选“①”或者“②”)。(3)按正确步骤测量时,指针指在如图丙位置,则小灯泡阻值的测量值为Ω。答案(1)①(2)×1②(3)28解析(1)由题图甲可知,电表指针没有指在左侧零刻度处,故应进行机械调零,故应用螺丝刀调节旋钮①。(2)由题图乙可知,测量电阻时指针偏转较大,表盘上示数偏小,则说明所选挡位太大,故应换用小挡位,故选“×1”;同时每次换挡后均应进行欧姆调零,故将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮②使指针指到右侧零刻度处。(3)由题图丙可知,电阻R=28×1Ω=28Ω。2.某同学试着把电流表改装成能够测量导体电阻的欧姆表。在实验室他找了一节干电池(电动势E=1.5V、内阻r=2.5Ω),待改装的电流表(满偏电流Ig=5mA、内阻Rg=17.5Ω)。该同学设计了如图所示的电路图,A、B为接线柱,R为滑动变阻器。 (1)使用改装好的欧姆表测量导体电阻前应该进行“欧姆调零”,此时应调节滑动变阻器R的阻值为Ω。(2)欧姆调零后,发现在A、B间接入阻值不同的电阻时,电流表读数不同。若在电流表刻度线上直接标注相应电阻,则可直接读出A、B间接入的电阻,电流表就改装成了一块能够测量导体电阻的欧姆表。电流表“3.0mA”刻度线应标为Ω;为了操作方便,在A、B处用红、黑表笔接出,其中红表笔应接在(填“A”或“B”)处。答案(1)280(2)200A解析(1)欧姆调零时,应该将A、B短接,调节滑动变阻器R,使欧姆表指针指到0Ω,即电流表达到满偏电流Ig,由闭合电路欧姆定律得R= -r-Rg= Ω-2.5Ω-17.5Ω=280Ω。(2)保持R阻值不变,在A、B间接入电阻Rx时,通过电流表的电流为I1=3.0mA,由闭合电路欧姆定律有Rx= - = Ω- Ω=200Ω;为了操作方便,在A、B处用红、黑表笔接出,根据电流从红表笔进、从黑表笔出的原则,红表笔应接在A处。gEI-31.55101EIgEI-31.5310-31.5510考点二实验器材与电路连接问题 (2017课标Ⅱ,23,9分)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100μA,内阻大约为2500Ω)的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20Ω,另一个阻值为2000Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99999.9Ω);电源E(电动势约为1.5V);单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。(2)完成下列填空:①R1的阻值为Ω(填“20”或“2000”)。②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω,接通S1。将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势(填“相等”或“不相等”)。④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为Ω(结果保留到个位)。(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:。答案(1)如图所示 (2)①20②左③相等④2550(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程解析本题考查实物图连线、电阻的测量、器材的选取,考查学生的实验能力。(2)①R1为分压电阻,为了有效控制测量电路,故选20Ω的小电阻;②为了保护微安表,开始R1的滑片C应滑到左端,使微安表示数为零;③当B与D的电势相等时,IDB=0,S2闭合前后电路的电阻不变,导致微安表的示数不变;④设R2中电流为I1,Rz中电流为I2,当φB=φD时URz1=UR2左,URg=UR2右即I2·Rz1=I1R2左,I2Rg=I1R2右得 = 当Rz与微安表对调时,有 = 故有 = Rg= = Ω=2550Ω。(3)为了提高测量微安表内阻精度,调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程。 1gzRR22RR左右g2zRR22RR左右1gzRRg2zRR12zzRR250026011.选择实验器材的三大原则(1)安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的器材,使实验切实可行,能达到预期目标。另外还要注意测量器材的量程,电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。(2)精确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度达到要求即可,并不是精度越高越好。(3)方便性原则:在不违反前两个原则的前提下,尽量使测量电路简单好接,测量中的调节控制操作方便。①用分压式接法时,滑动变阻器应该选用阻值较小的,而额定电流较大的。②用限流式接法时,滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的,额定电流应大于被测电阻的额定电流。2.实物连图“三注意”(1)根据电路原理图,采用“先串后并”的方法。例如滑动变阻器分压式连接,一般先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻连接,然后将滑动变阻器分压部分、待测电阻,电表部分连接。(2)注意电压表、电流表的正负接线柱及量程的选取。(3)开关控制全电路,导线之间不交叉。考向一伏安法测电阻1.某同学测量电阻Rx的阻值(阻值约为25kΩ),现备有下列器材:A.电流表(量程为0~100μA,内阻约2kΩ)B.电流表(量程为0~500μA,内阻约300Ω)C.电压表(量程为0~15V,内阻约100kΩ)D.电压表(量程为0~50V,内阻约500kΩ)E.直流电源(20V,允许最大电流1A)F.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定功率1W)G.开关一个和导线若干电流表应选,电压表应选。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:(1);(2)。答案BC(1)电流表应采用内接法(2)滑动变阻器应采用分压接法解析通过待测电阻的最大电流Im= ≈ A=8×10-4A=800μA,故选量程为0~500μA的电流表。考虑电流表的量程,通过电阻Rx的最大电流Im'=500μA,所以对应最大电压Um'=Im'·Rx=12.5V,选量程为0~15V的电压表即可。(1)由题给