（课标通用）2020高考物理二轮复习 专题6 物理实验 第15讲 电学实验课件

第15讲电学实验思维导图核心考点1.电表的改装2.描绘小灯泡的伏安特性曲线3.测定金属的电阻率4.测定电源的电动势和内阻5.电表内阻的测量6.多用电表的使用7.带传感器电路的设计备考指要明确“三个”选择(1)实验器材的选择：①电源的选择；②电表的选择；③电阻的选择；④变阻器的选择．(2)电表的选择：①电压表的选择，依据测量电路的电压最大值选择合适的量程；②电流表的选择，根据电路电流的特性，选择合适的量程．备考指要(3)控制电路的选择：①限流式接法，节能；②分压式接法，电压可以从零开始变化.真题考情剖析热点题型突破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的电阻与微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据如图甲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)．真题考情剖析(1)根据图甲和题给条件，将图乙中的实物连接．[命题视角]实物图的连接、电表的读数、电表的改装与校对、实验误差分析[解题思维]电流表需要扩大量程，采用并联小电阻的方法使干路电流增大，在校准的时候，与标准电流表串联对比示数异同．改装电表的示数为表盘读数乘扩大的倍数．满偏电流一定时，改装电表的量程由表头内阻、并联电阻确定．(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图丙所示，由此可以推测出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＝________.【解题过程】解析(1)电表改装时，微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内，则实物电路连接如图所示．(2)由标准毫安表与该装表的读数可知，改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为n＝16mA160×10－3mA＝100倍．故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为250×10－3×100mA＝25mA，选项C正确．(3)根据IgRg＝(I－Ig)R，得I＝1＋RgRIg，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻测量值偏小，即电表实际内阻Rg真实值，大于1200Ω；或者因为定值电阻R的计算有误，接入定值电阻R阻值偏小，选项A、C正确．(4)由于接入电阻R时，改装后的表实际量程为25mA，故满足IgRg＝25－IgR；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为20mA电流表，应满足IgRg＝20－IgkR,其中Ig＝250μA＝0.25mA，联立解得k＝9979.答案(1)见解析图(2)C(3)AC(4)99792.(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用如图甲所示的电路，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V1和V2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．图乙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V1的示数为U1＝________mV；根据图乙可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻________(选填“变大”或“变小”)，电压表V1示数________(选填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，以使电压表V1示数仍为U1.(2)由图乙可以看出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/℃.(保留两位有效数字)【解题过程】解析(1)U1＝IR0＝100Ω×50×10－6A＝5×10－3V＝5.00mV由R＝UI，I不变，温度升高，U减小，故R减小；由于R变小，总电阻减小，电流增大；R0两端电压增大，即电压表V1示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故滑动变阻器向右调节，即向B端调节．(2)由题图乙可知，ΔUΔt＝2.8×10－3V/℃答案(1)5.00变小增大B(2)2.8[命题视角]欧姆定律、闭合电路欧姆定律、串并联电路特点[解题思维]解答本题的关键是审好题，题中二极管一直处于恒定电流条件下，但题中给出的电源是恒压源，由此可知电路变化过程中，电路中的电流不变是需要其他元件控制的，即通过滑动变阻器控制电路中总电阻保持恒定，通过定值电阻两端的电压表检测电流是否不变．热点题型突破【典例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．题型一电表改装与多用电表的使用(1)欧姆表设计将图甲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________(选填“R1”或“R2”)．甲(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图乙所示．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丙所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω.解析(1)连线如图所示．根据欧姆表的改装原理，当电流计满偏时，则Ig＝Er＋R0＋R，解得R＝900Ω；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择R1.(2)在a处，14Ig＝Er＋R0＋R＋Rxa，解得Rxa＝45kΩ；在b处，则34Ig＝Er＋R0＋R＋Rxb，解得Rxb＝5kΩ.(3)校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到0kΩ处；由题图丙可知，电阻箱接入的电阻为R＝35000.0Ω.答案(1)见解析图900R1(2)455(3)035000.0多用电表测电阻的“五步”、“一注意”1．多用电表测电阻的五步骤(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．(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)读出指针示数乘以倍率，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．多用电表测电阻的注意点：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．【跟踪训练】(2019·陕西蓝田一模)某同学将量程为0～200μA、内阻为500Ω的电流表G改装成量程分别为0～1mA和0～10mA的双量程电流表，设计电路如图甲所示．定值电阻R1＝500Ω，R2和R3的阻值特定，S为单刀双掷开关，A、B为接线柱，表笔a与A接线柱连接．回答下列问题．(1)按图甲，用笔画线代替导线在图乙中正确连接实物．(2)表笔a的颜色为________(选填“红”或“黑”)色．(3)将开关S置于“1”挡时，量程为________mA．(4)定值电阻的阻值R2＝________Ω，R3＝________Ω.(结果均保留三位有效数字)(5)电流表被正确改装后，利用改装的电流表进行某次测量时，S置于“2”挡，表头指示如图丙所示，则所测量电流的值为________mA．解析(1)实物图如图所示．(2)电流从红表笔流入、黑表笔流出，故表笔a的颜色为红色．(3)将开关S置于“1”挡时，分流电阻比开关S置于“2”挡的分流电阻大，而最大电压比开关S置于“2”挡的电压小，故“1”挡量程为0～1mA．(4)由并联电路的特点得，开关S置于“1”挡时，Ig(Rg＋R1)＝(I1－Ig)(R2＋R3)，开关S置于“2”挡时，Ig(Rg＋R1＋R3)＝(I2－Ig)R2，由以上两式解得R2＝25.0Ω，R3＝225Ω.(5)开关S置于“2”挡时电流表的量程为0～10mA，由题图丙知，所测电流的值为156200×10mA＝7.80mA．答案(1)见解析图(2)红(3)0～1(4)25.0225(5)7.80【典例2】(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图甲所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0Ω)；V可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：题型二电阻的测量(1)按照实验原理线路图甲，将图乙中实物连线．(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1.(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表V的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表V的示数U2.(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝________.(用R0、U1、U2表示)(5)重复步骤(3)，得到如下数据：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得Rx＝______Ω.(保留一位小数)解析(4)开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I＝U1R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx两端电压为U2，Rx两端电压为U＝U2－U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx＝UI＝U2－U1U1R0＝(U2U1－1)R0.(6)5次测量所得U2U1的平均值为15(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入得Rx＝(3.41－1)×20.0Ω＝48.2Ω.答案(1)实物连线如图所示(4)U2U1－1R0(6)48.2测电阻的两类典型方法(1)最精确的电阻测量方法——等效替代法电流等效替代电压等效替代(2)最专一的电表内阻测量方法——半偏法①用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测R真．②若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，R测R真．【跟踪训练】(2018·天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1V，内阻约10kΩ)B．电压表(量程0～10V，内阻约100kΩ)C．电流表(量程0～1mA，内阻约30Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.05Ω)E．电源(电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计)F．电源(电动势12V，额定电流2A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号)(2)画出测量Rx阻值的实验电路图．(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________(选填“大于”“小于”或“等于”)其真实值，原因是______________________________．解析(1)若选用电动势为1.5V的电源，则实验中电流最大值仅为0.15mA，两个电流