2020届高考物理二轮复习 专题冲刺 专题复习篇八 电学实验课件

要点提炼1.实验器材的选择(1)电源的选择：一般根据待测电学元件的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。(2)电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表。电表的指针摆动的幅度要尽量大一些，一般应使指针能达到半偏。2．电流表内接法与外接法的比较比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大测量结果R测＝UI＝RA＋RxRx，电阻的测量值大于真实值R测＝UI＝RVRxRV＋RxRx，电阻的测量值小于真实值适用条件Rx≫RA，大电阻Rx≪RV，小电阻3．电流表内接法与外接法的选择(1)比较法若RVRxRxRA，即R2xRARV时，Rx为大电阻，电流表内接法误差小，应选用内接法；若RVRxRxRA，即R2xRARV时，Rx为小电阻，电流表外接法误差小，应选用外接法；若R2x＝RARV时，内、外接法均可。(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观察电流表、电压表示数变化大小来确定，若电流表示数较电压表示数变化明显，说明电流表外接时电压表分流作用大，Rx为大电阻，应采用内接法；若电压表示数较电流表示数变化明显，说明电流表内接时电流表的分压作用大，Rx为小电阻，应采用外接法。4．滑动变阻器分压式接法与限流式接法的选择“以小控大用分压，相差无几用限流”。即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法。另外，必须采用分压式接法的情况有三种：①要求电压从零开始变化；②滑动变阻器阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式接法不能获取有区分度的多组数据。若两种接法均可，则采用限流式接法，因为限流式接法损耗功率小。高考考向高考考向1电表改装多用电表的原理和使用例1(2019·全国卷Ⅲ)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________、________。(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。解析(1)欧姆表内各元件串联，且红表笔接电源负极，黑表笔接电源正极。欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即R内＝r＋R0＋RA＋R＝15kΩ，解得R＝900Ω。由于滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω，所以滑动变阻器选R1。(2)根据闭合电路欧姆定律，得Ia＝ER内＋Ra和Ib＝ER内＋Rb，代入数据解得Ra＝45kΩ，Rb＝5kΩ。(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处。电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1000×5＋10000×3)Ω＝35000.0Ω。答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035000.0(1)电表改装类型电路图原理把电流表改装为电压表U＝Ig(Rg＋R)扩大电流表量程I＝Ig＋IgRgR把电流表改装为欧姆表R内＝R中＝EIgRx＝EI－R内(2)欧姆表使用“六点注意”①电流的流向：使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接黑表笔，负极接红表笔，从电源外部看，电流从红表笔流入，从黑表笔流出。②区分“机械调零”和“欧姆调零”：“机械调零”至表盘刻度左侧“0”位置，调节表盘下边的指针定位螺丝；“欧姆调零”至表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调节欧姆调零旋钮。③倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，表头指针过大或过小均有较大误差，指针偏转角度在13满偏到23满偏之间读数较准确。④换挡需重新进行欧姆调零。⑤读数之后要乘以倍率得阻值。⑥电池用久了，电动势变小，内阻变大，使测量结果偏大。备课记录：1－1(2019·全国卷Ⅰ)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)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)图见解析(2)C(3)AC(4)9979解析(1)微安表改装为大量程的电流表，应并联电阻R，实物连线如图所示。(2)串联电路中电流处处相等，毫安表示数为16.0mA时，对应微安表的示数为160μA，根据比例关系得，当微安表指针指到满量程250μA时，毫安表的示数应为25mA，即为改装后电表的量程，C正确。(3)根据IgRg＝(I－Ig)R，得I＝IgRgR＋Ig。产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200Ω，或者并联的电阻R值计算错误，接入的电阻偏小，A、C正确。(4)设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有U＝(25－0.25)×10－3A×R对并联的电阻kR有U＝(20－0.25)×10－3A×kR解得k＝9979。1－2(2019·福建南平二模)为了将小量程电流表改装成量程为3V的电压表，实验器材如下：A．电流表G：满偏电流为300μA，内阻约100ΩB．干电池E：电动势为3V，内阻未知C．滑动变阻器R1：最大阻值为500Ω，额定电流为1AD．滑动变阻器R2：最大阻值为15kΩ，额定电流为0.5AE．电阻箱R0：最大值为999.9Ω，额定电流为0.5AF．电阻箱R：最大值为9999.9Ω，额定电流为0.5AG．开关两个，导线若干请回答以下问题：(1)为尽可能准确测量电流表的内阻，应选用甲图中的________(选填“A”或“B”)电路。(2)根据所选电路完成实物电路连接。闭合开关S1，调节滑动变阻器使电流表的示数为300μA；接着保持滑动变阻器的滑片位置不变，闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值，当R0＝200Ω时电流表示数如图乙所示，则流过电流表的电流为________μA，电流表内阻的测量值为________Ω。(3)现将上述电流表与电阻箱R串联改装成量程为3V的电压表，则电阻箱R接入电路的阻值应为________kΩ。(4)若用改装后的电压表测量某电路电压，则电压测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。答案(1)B(2)200100(3)9.9(4)小于解析(1)由“半偏法”测量电流表内阻的原理可知，先闭合S1，调节滑动变阻器的阻值，使电流表满偏；然后闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电流表半偏，读出电阻箱的阻值即为电流表的内阻。其中当闭合开关S2时，认为电路中的总电流不变，这样必须要求滑动变阻器的阻值比电流表的内阻大得多，即滑动变阻器应选R2，电路应选择B。(2)由图可知，电流表读数为200μA，则通过电阻箱的电流为100μA，则电阻箱R0的阻值等于电流表内阻的2倍，即电流表内阻为100Ω。(3)将上述电流表与电阻箱R串联改装成量程为3V的电压表，则电阻箱R接入电路的阻值应为R＝UIg－rg＝3300×10－6Ω－100Ω＝9900Ω＝9.9kΩ。(4)若用改装后的电压表测量某电路电压，当电压表并联到被测电路上后，此部分电路总电阻减小，则电压表两端的电压减小，即电压测量值小于真实值。高考考向2以测电阻为主体的实验例2(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________mm。(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。电源E(电动势10V，内阻约为10Ω)电流表A1(量程0～250mA，内阻R1＝5Ω)电流表A2(量程0～300mA，内阻约为5Ω)滑动变阻器R(最大阻值10Ω，额定电流2A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝________。从设计原理看，其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。解析(1)d＝20.0×0.01mm＝0.200mm。(2)本题要测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的满偏电压UA1＝ImR1＝1.25V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时，通过Rx的电流为I＝I2－I1，Rx两端电压U＝I1·R1，故Rx＝UI＝I1R1I2－I1。不考虑读数误差，从设计原理看，测量值等于真实值。答案(1)0.200(0.196～0.204均可)(2)图见解析(3)I1R1I2－I1相等(1)测电阻的方法(2)在给出工作元件的伏安特性曲线的情况下，若再给出电源的电动势和内阻，则工作元件的伏安特性曲线和电源(或等效电源)的U­I图线的交点即为此工作元件的“工作点”，可利用此“工作点”求解工作元件工作时的电阻或电功率等。2－1(2019·湖南永州二模)同学们打算测量一未知电阻R的阻值(阻值约10kΩ)，现在实验桌上有下列器材：A．滑动变阻器R1(0～100Ω)B．电阻箱R0(99999.9Ω)C．灵敏电流计G(300μA，内阻不可忽略)D．直流电源E(3V，内阻不计)E．开关、导线若干(1)甲同学用图a所示的电路进行实验。①先将滑动变阻器的滑动头移到________(填“左”或“右”)端，再接通开关S；保持S2断开，闭合S1，调节R1使电流计指针偏转至某一位置，并记下电流I1；②断开S1，保持R1滑片位置不变，闭合S2，调节R0使得电流计读数为________时，R0的读数即为待测电阻的阻值。(2)乙同学查得电流计的内阻为Rg，采用图b进行实验，改变电阻箱的电阻，读出电流计相应的示数I，由测得的数据作出1I­R0图象，如图c所示，图线纵轴截距为b，斜率为k，则待测电阻R的阻值为________。答案(1)①左②I1(2)bk－Rg解析(1)①为了保证实验安全，开始时待测电阻两端的电压应为0，故应先将滑动变阻器的滑动头移至左端，从左端开始调节；②由实验原理可知，保持R1阻值不变，断开S1，闭合S2，R0连入电路，只有调节电阻箱使电流计读数重新为I1时，R0的阻值才和待测电阻的阻值相等。(2)将R与Rg等效为R总，则根据闭合电路欧姆定律有：E＝I(R0＋R总)。整理可得：1I＝R总E＋R0E，则b＝R总E，k＝1E，解得：R总＝bk因R总包括待测电阻及电流计内阻，