物理第14講 電學實驗與創(chuàng)新

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1、專題整合突破專題五實驗技能與創(chuàng)新專題五實驗技能與創(chuàng)新 第第14講電學實驗與創(chuàng)新講電學實驗與創(chuàng)新1 1微網構建微網構建2 2高考真題高考真題3 3熱點聚焦熱點聚焦4 4復習練案復習練案微網構建微網構建高考真題高考真題 (1)實驗要求能夠實現(xiàn)在03.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖。 (2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。 由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率 _(填“增大”“不變”或“減小”)。增大增大增大增大 (3)用另一電源E0(電動勢4 V，內阻1.00 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路圖，調節(jié)滑

2、動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關S，在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為_W，最大功率為_W。(結果均保留2位小數(shù)) 解析(1)要實現(xiàn)在03.8V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，則滑動變阻器需要設計成分壓接法；電壓表應與固定電阻R0串聯(lián)，將量程改為4V。由于小燈泡正常發(fā)光時電阻約為12，所以需將電流表外接。(2)由小燈泡伏安特性曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻增大。根據(jù)電阻定律可知，燈絲的電阻率增大。 0.391.17 (3)當滑動變阻器接入電路中的阻值最大為9.0時，流過小燈泡的電流最小，小燈泡的實際功率最小，把滑動變阻器視為等效電源內阻的一部分，在題圖(a)中畫出等

3、效電源E0(電動勢4V，內阻1.009.010)的伏安特性曲線，函數(shù)表達式為U410I(V)，圖線如圖中1所示，故小燈泡的最小功率為PminU1I11.750.225W0.39W。 當滑動變阻器接入電路中的阻值最小為零時，流過小燈泡的電流最大，小燈泡的實際功率最大，在題圖(a)中畫出電源E0(電動勢4V，內阻1.00)的伏安特性曲線，函數(shù)表達式為U4I(V)，圖線如圖中所示，故小燈泡的最大功率為PmaxU2I23.680.318W1.17W。 (1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線。 (2)完成下列填空： R1的阻值為_(填“20”或“2000”)。 為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑

4、到接近圖(a)中的滑動變阻器的_端(填“左”或“右”)對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。 將電阻箱Rz的阻值置于2500.0，接通S1。將R1的滑片置于適當位置，再反復調節(jié)R2的滑片D的位置，最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢_(填“相等”或“不相等”。) 將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2601.0時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內阻為_(結果保留到個位)。20 左左 相等相等 2 550 (3)寫出一條提高測量微安表內阻精度的建議_ _。 調節(jié)調節(jié)R1上的分壓，盡可能上的分壓

5、，盡可能 使微安表接近滿量程使微安表接近滿量程 (1)圖(a)中的A端與_(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。 (2)關于R6的使用，下列說法正確的是_(填正確答案標號)。 A在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置 (3)根據(jù)題給條件可得R1R2_，R4 _。 (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”連接的，則多用電表讀數(shù)為_；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為_；若此時B端是與“5”相連的，則讀

6、數(shù)為_。(結果均保留3位有效數(shù)字) 黑黑 B 160 880 1.47 mA 1.10103 2.95 V 按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)aa、bb和cc三條導線中，混進了一條內部斷開的導線。為了確定哪一條導線內部是斷開的，將電鍵S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、b間電壓，讀數(shù)不為零，再測量a、a間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是_導線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是_導線斷開。 aa bb 排除故障后，該小組順利完成實驗。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如下圖。由I1I2圖象得到電池的電動勢E_V，內阻r_。 1.4(1.361.44均可均可) 0.5(

7、0.40.6均可均可) t/30.040.050.0 60.0 70.0 80.0Rt/199.5145.4108.181.8 62.9 49.1 (1)提供的實驗器材有：電源E1(3 V，內阻不計)、電源E2(6 V，內阻不計)、滑動變阻器R1(0200)、滑動變阻器R2(0500)、熱敏電阻Rt，繼電器、電阻箱(0999.9 )、開關S、導線若干。 為使該裝置實現(xiàn)對3080之間任一溫度的控制，電源E應選用_(選填“E1”或“E2”)，滑動變阻器R應選用_(選填“R1”或“R2”)。 E2 R2 (2)實驗發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應將如圖2所示的

8、選擇開關旋至_(選填“A”、“B”、“C”或“D”)。 C (3)合上開關S，用調節(jié)好的多用電表進行排查，在圖1中，若只有b、c間斷路，則應發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針_(選填“偏轉”或“不偏轉”)，接入a、c時指針_(選填“偏轉”或“不偏轉”)。 (4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50時被吸合，下列操作步驟的正確順序是_。(填寫各步驟前的序號) 將熱敏電阻接入電路 觀察到繼電器的銜鐵被吸合 斷開開關，將電阻箱從電路中移除 合上開關，調節(jié)滑動變阻器的阻值 斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1 不偏轉不偏轉 偏轉偏轉 (3)如果只有b、c間斷路，說明b點與電源的負極間沒有形成通路

9、，a、b間的電壓為零，表筆接在a、b間時，指針不偏轉；c點與電源的負極間形成通路，a與電源的正極相通，a、c間有電壓，因此兩表筆接入a、c間時指針發(fā)生偏轉。(4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50時被吸合，應先斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，并將阻值調至108.1，合上開關，調節(jié)滑動變阻器的阻值，直至觀察到繼電器的銜鐵被吸合，這時斷開開關，將電阻箱從電路中移除，將熱敏電阻接入電路。因此操作步驟的正確順序是。熱點聚焦熱點聚焦 1電流表、電壓表、歐姆表的對比熱點一電表改裝與讀數(shù)、多用電表使用與讀數(shù)儀器極性量程選擇讀數(shù)電流表有正、負極的電表，電流由電表的正極流入，負極流出使指針指在比滿偏刻度多的位

10、置若最小分度為1、0.1、0.01等，需要估讀到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、電壓表歐姆表使指針盡量指在表盤的中間位置左右0.01等，只需要讀到最小分度位即可取兩位有效數(shù)字并乘以相應擋位的倍率 3歐姆表使用六注意 (1)選擋接著調零；(2)換擋重新調零；(3)待測電阻與電路、電源要斷開；(4)盡量使指針指在表盤中間位置附近；(5)讀數(shù)之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，選擇開關要置于“OFF”擋或交流電壓的最高擋。典例典例1 (1)甲同學利用多用電表測量電阻。他用電阻擋“100”測量時發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過小，為了得到比較準確的測量結果，請從下列選項中挑出合理的步驟，操作順序為_(

11、填寫選項前的字母)。 A將選擇開關旋轉到電阻擋“1 k”的位置，再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線進行測量 B將選擇開關旋轉到電阻擋“1 k”的位置，將兩表筆短接，進行歐姆調零后，再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線完成測量 C將選擇開關旋轉到電阻擋“10”的位置，再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線進行測量 D將選擇開關旋轉到電阻擋“10”的位置，將兩表筆短接，進行歐姆調零后，再將兩表筆分別接被測電阻的兩根引線完成測量 B (2)如圖1所示，為一正在測量中的多用電表表盤。如果用電阻擋“100”測量，則讀數(shù)為_。 2 800 (3)乙同學利用多用電表測量圖示電路中小燈泡正常工作時的有關物理量。以下

12、操作正確的是 _。 A將選擇開關旋轉到合適的電壓擋，閉合開關，利用圖2的電路測量小燈泡兩端的電壓 B將選擇開關旋轉到合適的電阻擋，閉合開關，利用圖2的電路測量小燈泡的電阻 C將選擇開關旋轉到合適的電流擋，閉合開關，利用圖3的電路測量通過小燈泡的電流 D將選擇開關旋轉到合適的電流擋，把圖3中紅、黑表筆接入電路的位置互換，閉合開關，測量通過小燈泡的電流AC (4)丙同學利用多用電表探測圖4所示黑箱時發(fā)現(xiàn)：用直流電壓擋測量，E、G兩點間和F、G兩點間均有電壓，E、F兩點間無電壓；用電阻擋測量，黑表筆接E點，紅表筆接F點，阻值很小，但反接阻值很大。那么該黑箱內元件的接法可能是下圖中的 _。B 解析(1

13、)選用電阻檔“100”的位置，發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過小，說明所選擋位太小，為了得到比較準確的測量結果，應換用1 k擋，然后進行歐姆調零，再測電阻阻值，故選B。 (2)用電阻擋“100”測量，由圖示表盤示數(shù)可知，其讀數(shù)為：28100 2 800 ； (3)多用電表一定是紅表筆電流流入黑表筆電流流出，圖2是測電壓，圖3是測電流，表筆位置正確，故選AC。 (4)用直流電壓擋測量，E、G兩點間和F、G兩點間均有電壓，說明E、G與F、G間可能有電源存在；用歐姆檔測量，因電流從黑表筆出來通過導體再從紅表筆進入歐姆表，故若黑表筆接E點紅表筆接F點時電阻小，說明電流容易從E通過導體，若黑表筆接F點紅表筆接E點時電

14、阻很大，說明電流不能從F通過，這就說明E、F間有二級管且E是正極，故該黑箱內元件的接法可能是B。 (1)已知表頭G滿偏電流為100 A，表頭上標記的內阻值為900 。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構成1 mA的電流表，然后再將其改裝為兩個量程的電壓表。若使用a、b兩個接線柱，電壓表的量程為1 V；若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程為3 V。則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應選R1_，R2_，R3_。 100 910 2 000 50 M 大于大于 (3)在閉合開關S前，滑動變阻器的滑動端P應靠近M端，使并聯(lián)部分分壓為零，起到保護作用。 (4)造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標準電壓表的讀數(shù)

15、偏小，說明通過表頭G的電流偏小，則實際電阻偏大，故表頭G內阻的真實值大于900 。熱點二以測電阻為核心的試驗 2滑動變阻器限流接法與分壓接法的選取原則 (1)限流式接法選取原則 一般在滑動變阻器總電阻R0與用電器電阻Rx相差不大時，若既不要求較大范圍內調節(jié)電流和電壓，又不要求從零開始讀數(shù)，則優(yōu)先選擇限流式接法。 (2)分壓式接法選取原則 滑動變阻器的總電阻R0遠小于用電器電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，即RxR0； 要求用電器Rx的電流或電壓從零開始連續(xù)變化； 采用限流式接法時，電路中的最小電流大于用電器Rx的額定電流，或給定的儀表量程偏小。 三條中滿足一條，采用分壓接法。 (2)儀器的

16、接法 有電壓表、電流表且電表量程恰當時選擇“伏安法”。 電壓表不能用或沒有電壓表的情形下，若知道電流表內阻，可以將電流表當作電壓表使用，即選擇“安安法”。 電流表不能用或沒有電流表的情況下，若知道電壓表內阻，可以將電壓表當作電流表使用，即選擇“伏伏法”。 在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護電阻的方法就應運而生，“伏安加R法”又叫作“加保護電阻法”。 4.連接實物圖時的四點注意 (1)各導線都應接在接線柱上。 (2)不應在導線中間出現(xiàn)分叉，且導線不能跨過儀器。 (3)連接電表應注意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯。 (4)開關要控制整個電

17、路。典例典例2 (1)實驗時采用如圖甲所示的電路圖，由于電表內阻的影響，小燈泡電阻的測量值 _(填“大于”、“等于”或“小于”)準確值。(2)現(xiàn)有直流電源E(電動勢約為6 V，內阻約為0.5 )、電壓表(量程05 V，內阻5 k)、開關和導線若干，以及以下器材：A電流表(量程0100 mA，內阻4 )B電流表(量程0500 mA，內阻0.4 )C滑動變阻器(最大阻值10 ，額定電流1.0 A)D滑動變阻器(最大阻值5 ，額定電流0.5 A)實驗中，電流表應選用_；滑動變阻器應選用_。(將填相應器材前的字母)小于小于 B C (3)某位同學記錄的8組數(shù)據(jù)如下表所示，其中7組數(shù)據(jù)的對應點已經標在圖

18、乙的坐標紙上，請標出余下的一組數(shù)據(jù)的對應點，并畫出UI圖線。序號12345678電壓U(V) 0.00.20.51.01.52.02.53.0電流I(A)0.0000.0500.1000.1200.1800.1950.2050.215 (4)根據(jù)圖乙給出的信息，可以判斷圖丙中正確的是_(圖中P為小燈泡的功率) C (3)圖像如圖： (1) 如圖甲所示，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑時，為了防止金屬絲發(fā)生明顯形變，同時防止損壞螺旋測微器，轉動旋鈕C至測砧、測微螺桿與金屬絲將要接觸時，應調節(jié)旋鈕_(填“A”“B”或“D”)發(fā)出“喀喀”聲時停止；某次的測量結果如圖乙所示，其讀數(shù)為_mm。D 0.540

19、(0.539或或0.541也算對也算對) (2)請在圖中用筆畫線代替導線將電路補充完整。 (3)如圖所示，實驗數(shù)據(jù)已描在坐標紙上，請作出UI圖線并求出該金屬絲的電阻值為_(結果保留兩位有效數(shù)字)。 4.24.6 都可以都可以 (4)有人認為用圖象法求金屬絲的電阻是為了減小系統(tǒng)誤差，他的觀點是否正確？請說明理由_ _。 解析(1)D是微調旋鈕，測微螺桿與金屬絲將要接觸時，應調節(jié)旋鈕D；固定尺刻度為0.5 mm，螺旋尺刻度為4.0，所以讀數(shù)為0.5 mm4.00.010.540 mm。 不正確，多次測量取平均值只能減小偶然誤差，不能不正確，多次測量取平均值只能減小偶然誤差，不能 減小系統(tǒng)誤差。減小

20、系統(tǒng)誤差。 (2)滑動變阻器阻值大于金屬絲電阻，采用限流電路；金屬絲電阻遠小于電壓表內阻，采用電流表外接法。故線路連接如下圖： (3)做一條直線通過大多數(shù)點，不在直線上的點，均勻分布在直線兩側。作出UI圖線如圖所示： 1電源電動勢和內電阻的測量方法熱點三以測電源電動勢和內阻為核心的試驗 2.對實驗的兩點說明 (1)任何一種實驗方法，一定要緊扣閉合電路歐姆定律EUIr，其中最關鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I。 (2)利用圖象得出電動勢和內阻是常見的方法，對于不同的電路設計，在作圖象時都要畫出傾斜直線，即得到有關電動勢和內阻的一次函數(shù)關系，再利用圖象中的斜率與截距求解。典例典

21、例3 G定值電阻R30.5 H定值電阻R410 I開關S以及導線若干，回答下列問題： (1)在設計本實驗時，為了減小實驗誤差，電壓表應選_(填器材前的序號)，為了操作方便，滑動變阻器應選_(填器材前的序號)，通過分析可知電流表A1的量程太小、電流表A2的量程太大，該小組的同學想將電流表A1改裝成量程合適的電流表，則應將電流表A1與定值電阻_(填器材前的序號) _(填“串”或“并”)聯(lián)，改裝后的電流表的量程應為_A；(結果保留一位有效數(shù)字)A E G 并并 0.6 (2)請設計合適的電路圖測量電源的電動勢和內阻，畫在如圖甲所示的虛線框內； (3)該實驗小組的同學利用所設計的電路得到多組數(shù)據(jù)，以電

22、流表A1的示數(shù)為橫坐標、電壓表的示數(shù)為縱坐標建立坐標系，并將各組數(shù)據(jù)描繪在該坐標系中，得到的UI圖象如圖乙所示，則該電源的內阻r_。(結果保留兩位小數(shù))1.72 (2)電路圖如答圖： H待測電池 I導線、開關若干 (1)采用如圖甲所示的電路，測定電流表G2的內阻，得到電流表G1的示數(shù)I1、電流表G2的示數(shù)I2如下表所示： 根據(jù)測量數(shù)據(jù)，請在圖乙坐標系中描點作出I1I2圖線，由圖線可得出電流表G2的內阻等于_。I1/mA0.400.811.201.592.00I2/mA0.200.400.600.801.00 200 (2)某同學在現(xiàn)有器材的條件下，要測量該電池的電動勢和內阻，采用了圖丙所示的電

23、路，若把電流表G2改裝成量程為3 V的電壓表，則電阻箱R2，該調到_。把電流表G1改裝成量程為0.5 A的電流表，則電阻箱R1該調到_。(結果保留兩位有效數(shù)字) (3)以G2示數(shù)I2為縱坐標，G1示數(shù)I1為橫坐標，作出I2I1圖象如圖丁所示，結合圖象可得出電源的電動勢為_V，電源的內阻為_。(結果均保留兩位有效數(shù)字) 2.8103 0.40 2.7 8.6 1電學創(chuàng)新實驗的常用方法 (1)轉換法；將不易測量的物理量轉換成可以(或易于)測量的物理量進行測量，然后再反求待測物理量的值，這種方法叫轉換測量法(簡稱轉換法)。如在測量金屬絲電阻率的實驗中，雖然無法直接測量電阻率，但可通過測量金屬絲的長度

24、和直徑，并將金屬絲接人電路測出其電阻，然后再計算出它的電阻率， (2)替代法：用一個標準的已知量替代被測量，通過調整標準量，使整個測量系統(tǒng)恢復到替代前的狀態(tài)，則被測量等于標準量。 (3)控制變量法：研究一個物理量與其他幾個物理量的關系時，要使其中的一個或幾個物理量不變，分別研究這個物理量與其他各物理量的關系，然后再歸納總結，如探究電阻的決定因素實驗。熱點四電學創(chuàng)新型實驗的分析技巧 2電學設計實驗的基本規(guī)律 (1)在解決設計型實驗時，要注意條件的充分利用，如對于給定確切阻值的電壓表和電流表，電壓表可當作電流表使用，電流表也可當作電壓表使用，利用這一特點，可以拓展伏安法測電阻的方法，如伏伏法、安安

25、法等。 (2)對一些特殊電阻的測量，如電流表或電壓表內阻的測量，電路設計有其特殊性，即首先要注意到其自身量程對電路的影響，其次要充分利用其“自報電流或自報電壓”的功能，因此在測電壓表內阻時無需另并聯(lián)電壓表，測電流表內阻時無需再串聯(lián)電流表。典例典例4 A滑動變阻器(阻值范圍030 k) B滑動變阻器(阻值范圍010 k) C電源(電動勢3 V，內阻不計) D電源(電動勢6 V，內阻不計) (1)為了使測量盡量精確，在上述可供選擇的器材中，滑動變阻器R應選用_，電源E應選用_。(選填器材前面的字母序號) (2)實驗時要進行的主要步驟有： A斷開S2，閉合S1 B調節(jié)R的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻

26、度 C閉合S2 D調節(jié)電阻箱R的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的三分之一 E記下此時R的阻值為90 則待測電流表的內阻rg的測量值為_，該測量值_電流表內阻的真實值。(選填“大于”、“小于”或“等于”) A D 180 小于小于 (1)要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，請在下面的方框中畫出實驗電路原理圖，并標明每個器材的代號。 (2)需要直接測量的物理量是_，用測到的物理量表示待測電阻R1，表達式是R1_。 兩電流表兩電流表A1、A2的讀數(shù)為的讀數(shù)為I1、I2 解析(1)沒有電壓表，將A1與待測電阻并聯(lián)，間接測量待測電阻兩端電壓，待測電阻阻值約為100 ，滑動變阻器最大阻值為10 ，為測出多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應采用分壓接法，實驗電路圖如答圖所示。