2020版高考物理二轮复习 第1部分 专题6 物理实验 第2讲 电学实验课件

第一部分专题整合突破专题六物理实验第2讲电学实验[高考统计·定方向](教师授课资源)考点一以测电阻为核心的实验(5年9考)1.(2018·全国卷Ⅱ·T22)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：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)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值应取R1＝______Ω，R2＝________Ω。(保留到个位)[解析](1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如答案图所示。(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1＝IgrgI－Ig＝100Ω，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2＝U－IgrgI＝2910Ω。[答案](1)如图所示(2)10029102．(2019·全国卷Ⅰ·T23)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)。(a)(b)(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)(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＝________。[解析](1)量程为250μA的微安表改装成量程为20mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线。(2)当标准毫安表示数为16.0mA时，对应的微安表读数为160μA，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25mA，选项C正确。(3)当标准毫安表示数为16.0mA时，对应的微安表读数应为200μA，而实际测量时微安表读数为160μA，实际测量时微安表读数偏小，若R值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于1200Ω，选项A正确，B错误；若微安表内阻测量无误，而R值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小，R的分流较大，导致微安表中电流较小，选项C正确，D错误。(4)预期目的是将量程为250μA的微安表改装成量程为20mA的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有IgRg＝79IgkR；当标准毫安表示数为16.0mA时，对应的微安表读数为160μA，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有IgRg＝99IgR；联立解得k＝9979。[答案](1)连线如图所示(2)C(3)AC(4)99793．(2019·全国卷Ⅲ·T23)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。(a)(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________、________。(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。(c)[解析](1)由题知当两表笔间接入15kΩ的电阻时，电流表示数为50μA，由闭合电路欧姆定律有Ig2＝ERg＋r＋Rx＋R0＋R，代入数据解得R＝900Ω，所以滑动变阻器选择R1。(2)欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15kΩ，当电流为25μA时有Ig4＝ERg′＋Rx′⇒Rx′＝3Rx＝45kΩ；当电流为75μA时有3Ig4＝ERg′＋Rx″⇒Rx″＝13Rx＝5kΩ。(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处。题图(c)中电阻箱读数为35000.0Ω。[答案](1)如图所示900R1(2)455(3)035000.01．伏安法测电阻必明确的7个要点(1)仪表选择的三个原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)。(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)。(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用。(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流。(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多。(7)电流表量程的选择：和电压表量程与被测电阻的比值相差不多。2．测电表内阻常见的7种实验方案考向1多用电表的原理及使用1．(易错题)某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为多用电表的内部电路图。已知选用的电流表的内阻Rg＝5Ω、满偏电流Ig＝25mA，当选择开关接3时为量程为0～100V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，由于该同学粗心，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________。(2)为了测该多用电表欧姆挡的内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，调节滑动变阻器R1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在C处，此时电阻箱的示数如图丙所示，则C处刻度应为________Ω。③计算得到多用电表内电源的电动势为________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0～25mA的电流表，其分度值为0.5mA，示数为16.8mA。选择开关接3时测电压，多用电表为量程是0～100V的电压表，其分度值为2V，其示数为67V。(2)②由图丙所示的电阻箱可知，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＝1.25×10－2A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150Ω，电源电动势E＝I×2R＝1.25×10－2×2×150V＝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16.8mA，而表内电源的电动势为E＝3.8V，表内总电阻等于中值电阻，为150Ω，所以待测电阻的阻值约为R＝3.816.8×10－3Ω－150Ω＝76Ω。易错点评：不理解中值刻度是造成错解的原因之一。欧姆表刻度盘正中央的读数即为中值刻度，大小等于欧姆表的内阻。[答案](1)16.8mA67V(2)②150③3.8(3)76考向2伏安法测电阻2．用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900～1000Ω)：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1＝750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；滑动变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关S，导线若干。(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的13，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注)。(2)根据你所画的电路原理图在图的实物图上画出连线。(3)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx＝__________。[解析](1)在实验中测定的电阻Rx的阻值(900～1000Ω)接近电压表V1和V2的内阻，属于测定大电阻，所以采用串联分压法，此外滑动变阻器R的最大阻值很小，必须采用分压接法，故实验电路原理图如甲图或乙图；甲图中电压表V1和Rx并联电阻约为420Ω，两图都满足题中要求“电压表的读数不小于其量程的13”。(2)先连滑动变阻器的分压接法，然后再连接串联分压电路，如图甲或乙。(3)在甲图中U1r1＋U1Rx＝U2r2，在乙图中U2＝U1＋Rx×U1r1；化简得Rx＝U1r1r2U2r1－U1r2或Rx＝U2－U1U1r1。[答案](1)见解析图(2)见解析图(3)若采用甲电路，U1r1r2U2r1－U1r2。若采用乙电路，U2－U1U1r1。考向3测电表内阻3．(2019·河南南阳联考)电压表V1的量程为0～2V，内阻约为2kΩ。现要较准确测量其内阻RV，实验室提供的器材如下：电流表A：量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω电压表V2：量程0～5V，内阻约为5kΩ定值电阻R1：阻值30Ω定值电阻R2：阻值3kΩ滑动变阻器R3：最大阻值100Ω，最大电流1.5A电源E：电动势6V，内阻约为0.5Ω开关S，导线若干(1)请根据你选择的实验器材在线框内画出实验电路图并标明所选器材的字母代号。(2)请根据设计的电路图，用实验测得的物理量表示电压表V1的内阻RV＝________。[解析](1)由于电压表V1的量程为0～2V，内阻约为2kΩ，允许通过的最大电流约为1mA，采用量程为0～0.6A的电流表直接测通过它的电流时不能准确读出电流值，所以可将待测电压表V1与定值电阻R2串联，用量程为0～5V的电压表V2测量二者串联的总电压，从而计算出通过待测电压表的电流，由于电源电动势大于待测电压表的最大测量值，所以采用分压电路，电路图设计如答案图所示。(2)电压表V1的内阻为：RV＝U1U2－U1R2＝U1R2U2－U1。[答案](1)如图所示(2)U1R2U2－U14．(原创题)实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的并联。测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图甲所示。供选择的仪器如下：①待测电流表G1(0～5mA，内阻约300Ω)；②电流表G2(0～10mA，内阻约100Ω)；③定值电阻R1(300Ω)；④定值电阻R2(10Ω)；⑤滑动变阻器R3(0～1000Ω)；⑥滑动变阻器R4(0～20Ω)；⑦干电池(1.5V)；⑧开关S及导线若干。(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。(在空格内填写序号)(2)用线条在图乙中把实物图补充连接完整。(3)补全实验步骤：①按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最________端(填“左”或“右”)；②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G