浙江省2020高考物理二轮复习 专题六 第二讲 电学实验与创新课件

第一部分专题复习讲义专题六物理实验第二讲电学实验与创新知识内容考试要求备考指津1.测绘小灯泡的伏安特性曲线近几年高考物理电学实验的考查不断推陈出新，但仍然是基于两个基本的实验原理，即R＝UI和E＝U外＋U内．从考查的形式上看，主要表现在以下三方面：一是命题由知识立意向能力立意转变，从机械记忆向分析理解与迁移应用转变；二是在试题情景设置上多与生产、生活实际相结合，更注重综合应用能力的考查.2.探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系3.练习使用多用电表4.测定电池的电动势和内阻多用电表的使用和读数【重难提炼】1．电流的流向：电流从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，即“红进、黑出”．2．“机械零点”与“欧姆零点”：“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，调整的是欧姆挡的调零旋钮．3．欧姆表刻度不均匀的原因：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＝ERg＋R0＋r，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝ERg＋R0＋r＋Rx，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．(2019·绍兴高三适应性)在“练习使用多用电表”实验中．(1)某同学欲测一节干电池的电压，下述操作正确的是________(填字母)．A．欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数B．机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数C．选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数D．选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数(2)该同学欲测量如图甲所示插座的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的________位置(选填A、B、C、…、Q字母)．(3)经过正确操作后，电表指针如图丙所示，则插座的电压为________V.[解析](1)使用多用电表测电压时，应该先机械调零，然后选择适当的挡位，表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)，待示数稳定后读数即可，故B正确，ACD错误．(2)甲所示插座的电压为220V交流电源，所以应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的H位置．(3)根据电表指针可知，插座的电压为U＝200V.[答案](1)B(2)H(3)200多用电表测电阻的步骤和注意事项(1)使用步骤①选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200Ω就应该选“×10”的倍率，使指针的偏转角度在13满偏到23满偏之间为测量值误差较小；②进行欧姆调零；③将红黑表笔接被测电阻两端进行测量；④将指针示数乘以倍率，得测量值；⑤测量结束后，将选择开关扳到“OFF”或交流电压最高挡．(2)注意事项①改换倍率必须重新进行欧姆调零；②通过选择合适倍率，指针指在刻度盘中间附近，误差较小；③测量电阻时，手不可接触表笔的金属杆部分；④测量电阻时被测元件要与电源断开．【突破训练】1．某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图．已知选用的电流表内阻Rg＝5Ω、满偏电流Ig＝25mA，当选择开关接3时为量程100V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出．(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________；选择开关接3时其读数为________．(保留三位有效数字)(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：①将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏．②将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为________Ω.③计算得到多用电表内电池的电动势为________V．(保留两位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为________Ω.(保留两位有效数字)解析：(1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是25mA的电流表，其分度值为0.5mA，示数为17.3mA.选择开关接3时测电压，多用电表为量程100V的电压表，其分度值为2V，其示数为69.0V.(2)②由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为0×1000Ω＋1×100Ω＋5×10Ω＋0×1Ω＝150Ω.③指针指在C处时，电流表示数为12.5mA＝12.5×10－3A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150Ω，电源电动势E＝I·2R＝12.5×10－3×2×150V≈3.8V.(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值为17.3mA，而表内电池的电动势为E＝3.8V，表内总电阻为150Ω，所以待测电阻的阻值R＝3.817.3×10－3Ω－150Ω≈70Ω.答案：(1)17.3mA(17.2～17.5mA均正确)69.0V(68.8～69.2V均正确)(2)②150③3.8(3)70以测电阻为核心的电学实验【重难提炼】1．电流表内接法与外接法的判断方法(1)比值判断法：若RVRx＜RxRA，Rx为大电阻，内接法误差小，应选用内接法；若RVRx＞RxRA，Rx为小电阻，外接法误差小，应选用外接法．(2)试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较RVRx及RxRA的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定．2．滑动变阻器限流接法与分压接法的选取原则(1)限流式接法选取原则一般在滑动变阻器总电阻R0与用电器电阻Rx相差不大时，若既不要求较大范围内调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法．(2)分压式接法选取原则①滑动变阻器的总电阻R0远小于用电器电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，即Rx≫R0；②要求用电器Rx的电流或电压从零开始连续变化；③采用限流式接法时，电路中的最小电流大于用电器Rx的额定电流，或给定的仪表量程偏小．三条中满足一条，采用分压接法．现要用伏安法描绘一只小灯泡的I－U图线，已知小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常工作时的功率小于0.7W．有下列器材供选用：A．电压表(0～3V，内阻3kΩ；0～15V，内阻10kΩ)B．电流表(0～0.6A，内阻0.5Ω；0～3A，内阻0.1Ω)C．滑动变阻器(10Ω，2A)D．滑动变阻器(100Ω，1.0A)E．蓄电池(电动势6V，内阻不计)(1)用如图甲所示的电路进行测量，滑动变阻器应选用________(用字母序号表示)．开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于________端(填“A”“B”或“AB正中间”)．(2)按图甲所示电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图．(3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.[解析](1)因描绘小灯泡的I－U图线采用滑动变阻器分压式连接，滑动变阻器应选用小电阻值的，故应选用变阻器C；开关闭合前，为了保护电表和小灯泡，应使测量电路部分的电压为零，即将滑片置于A端．(2)实物连接如图所示．因为灯泡的额定电压为2.5V，由图甲知，电压表量程应选0～3V，由I＝PU知流经灯泡的电流约为I≈PU＝0.72.5A＜0.3A，所以电流表的量程应选0～0.6A.(3)由I－U关系图象可以读出，当小灯泡的电压为2.5V时，其电流I＝0.25A，由R＝UI可得，小灯泡正常发光时的电阻R＝10Ω.[答案](1)CA(2)见解析图(3)10在连实物图时的注意事项(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．【突破训练】2．在“描绘标有‘9V5W’小灯泡伏安特性曲线”的实验中，要求测量从0V到9.0V的电压下通过小灯泡的电流，实验室提供了下列器材A．电流表A1(量程100mA，内阻1Ω)B．电流表A2(量程0.6A，内阻0.3Ω)C．电压表V1(量程3.0V，内阻3kΩ)D．电压表V2(量程15.0V，内阻10kΩ)E．滑动变阻器R1(最大阻值为50Ω)F．滑动变阻器R2(最大阻值为500Ω)G．电源E(电动势15V，内阻忽略)H．电键、导线若干(1)为了提高测量准确度和有效性，应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可)电流表________；电压表________；滑动变阻器________．(2)在下图给出的测量电路中，最合理的是________．解析：(1)因为灯泡的额定电压为9V，故电压表应选V2；额定电流约为0.56A，故电流表应选A2，滑动变阻器采用分压式接法，应该选择最大阻值较小的，有利于数据的测量，故选R1.(2)要求测量从0V到9.0V的电压下通过小灯泡的电流，所以应采用分压式接法．由于灯泡电阻更接近电流表内阻，所以采用电流表外接法．故选B.答案：(1)BDE(2)B以测电动势和内阻为核心的电学实验【重难提炼】测电源电动势和内阻的三种常用方法方法原理图数据处理用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两组U、I值，根据E＝U＋Ir，通过计算或利用图象法处理数据方法原理图数据处理用电流表、电阻箱测量测出两组I、R值，根据E＝I(R＋r)通过计算或利用图象法处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组U、R值，根据E＝U＋URr，通过计算或利用图象法处理数据用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．实验主要步骤：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；③以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线(U、I都用国际单位)；④求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________．A．电压表(0～3V，内阻约15kΩ)B．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)C．电流表(0～200mA，内阻约2Ω)D．电流表(0～30mA，内阻约2Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．[解析](1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即U＝E－Ir，I是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选A；由于电路中的最大电流约为I＝Er＋R1＋R2＝32＋10＋5A≈0.176A＝176mA，应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，C项正确．(3)图象斜率绝对值k＝r＋R2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a＝Er＋R2，因此电源的内阻r＝k－R2，电源的电动势E＝ka.[答案](1)AC(2)C(3)akk－R2两种数据处理方法：联立方程求解法和图象处理法，对伏安法利用电源的U－I图象求电动势和内阻；对伏阻法和安阻法需对闭合电路欧姆定律方程E＝U1＋rR和E＝I(R＋r)适当变形作线性处理，并利用直线方程的截距和斜率求电动势或内阻等物理量．【突破训练】3.(2017·浙江选考11月