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当前位置:首页 > 临时分类 > 2020届高考物理二轮复习 第一部分 专题六 实验 第15讲 电学实验课件
第15讲电学实验构建网络·重温真题1.电学实验知识框架2.洞悉重要电学实验的考点1.(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”)。答案(1)0.200(0.196~0.204均可)(2)图见解析(3)I1R1I2-I1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。2.(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。3.(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图a所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中和为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100Ω);S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图b是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管Ut关系曲线。回答下列问题:(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0μA,应调节滑动变阻器R,使电压表的示数为U1=________mV;根据图b可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”),电压表示数________(填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动,以使示数仍为U1。(2)由图b可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为ΔUΔt=________×10-3V/℃(保留2位有效数字)。答案(1)5.00变小增大B(2)2.8解析(1)、是理想电压表,则R0与硅二极管串联,电流相等,R0两端电压U1=IR0=50.0×10-6×100V=5.00×10-3V=5.00mV。由Ut图象知,当控温炉内温度t升高时,U变小,又I=50.0μA不变,故硅二极管正向电阻变小;当控温炉内温度升高时,硅二极管电阻变小,反过来影响电路中电流,由闭合电路欧姆定律知,电路中电流增大,示数增大;要保持示数不变,需增大滑动变阻器的阻值,即将滑片向B端移动。(2)由Ut图象的斜率可知:ΔUΔt=0.44-0.3080-30V/℃=2.8×10-3V/℃。4.(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。答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035000.0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。5.(2018·江苏高考)一同学测量某干电池的电动势和内阻。(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处____________;____________。(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的1I数据见下表:R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.261I/A-16.76.05.34.53.8根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R1I关系图象,由图象可计算出该干电池的电动势为________V;内阻为________Ω。(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33A时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势应为________V;内阻应为________Ω。答案(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)图象如图所示。1.37(1.30~1.44都算正确)1.20(1.0~1.4都算正确)(3)1.37(结果与(2)问第一个空格一致)1.00(结果比(2)问第二个空格小0.2)解析(1)连接电路时电源应与电路断开,所以开关要断开;另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零,这样容易烧坏电流表和电源。(2)将数据描点连线,作出一条倾斜的直线。根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)得R=E·1I-r,所以图线的斜率表示电源电动势,E=8--1.26.7-0V=1.37V,截距绝对值表示电源内阻:r=0.4×3.0Ω=1.20Ω。(3)用电压表与电流表并联,可测得电流表的内阻RA=UAIA=66.0×10-333×10-2Ω=0.20Ω,考虑电表内阻对实验的影响,则E=I(R+RA+r),得R=E·1I-(RA+r),所以图线的斜率仍表示电动势,电动势的准确值为1.37V,图线的截距绝对值表示(RA+r),所以内阻精确值为r=(1.20-0.20)Ω=1.00Ω。6.(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表(量程3V,内阻3kΩ);电流表(量程0.5A,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1000Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干。(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图a所示。由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图b所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为________W,最大功率为________W。(结果均保留2位小数)答案(1)实验电路原理如图所示。(2)增大增大(3)0.391.17解析(1)小灯泡的电压要求从0开始调节,滑动变阻器采用分压式接法,小灯泡的额定电压超出电压表的量程,需与R0串联后接入电路。电路图如图所示。(2)IU图象中随着电流的增大,图线的斜率变小,小灯泡的电阻增大。根据电阻定律R=ρLS,得灯丝的电阻率增大。(3)当R=0时,电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示。此时小灯泡功率有最大值。当R=9Ω时,将R看作电源内阻,则等效电源内阻为10Ω,其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示。此时小灯泡功率有最小值。取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点:U1=3.66V,I1=0.319A,小灯泡的最大功率P1=U1I1≈1.17W。取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点:U2=1.77V,I2=0.222A,小灯泡的最小功率P2=U2I2≈0.39W。命题特点:1.分析近几年的高考,考查的方向基本不变,主要体现在:(1)基本仪器的使用及读数。(2)电表的改装、仪器的选择。(3)以测量电阻、电源电动势为核心的电学实验。(4)实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计。2.基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点,同时注重对实验操作过程的考查和创新设计实验的考查。思想方法:等效替代法、半偏法、控制变量法、累积法、图象法。滑动变阻器的接法:分压式、限流式。电流表的接法:内接法、外接法。高考考向1高考考向1电表的改装、多用电表的原理与使用例1(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可用的器材有:微安表头(量程100μA,内阻900Ω);电阻箱R1(阻值范围0~999.9Ω);电阻箱R2(阻值范围0~99999.9Ω);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。回答下列问题:(1)
本文标题:2020届高考物理二轮复习 第一部分 专题六 实验 第15讲 电学实验课件
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