【志鸿 赢在高考】2016届高考物理二轮复习 专题十 物理实验的创新和设计 第二讲 电学实验的创新和设计课件

关系图线.
甲
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3
回答下列问题:
乙
(选填“增大”或“减小”).
A. W(保留一位有效数字).
(1)滑片向下移动时,电压表示数
(2)I0=
(3)RL消耗的最大功率为
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解析:(1)当滑片向下移动时,RL阻值减小,则总电阻减小,干路电流I0不变,则电压 表读数U=I0R总减小; (2)当RL=0时,电流表读数增大至I0,此时电压表读数为0,则由甲图可知I0=1.0 A;
Rx=
������ ������
=
Ω(保留两
图3
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(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是 ; 若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是 .(均选填选项前的字母)
A.电流表测量值小于流经Rx的电流值
B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值 (5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动 距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中 正确的是 .
+
1 ������ 0 ������������
· R,
������0 ������������
=0.004 44,则电池电动势 Ex=1.50 V . (2)如解析图所示 (3)0.004 44 1.50
答案 :(1)80.0
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高考对电学实验的考查,主要涉及以下问题类型:一、基本仪器的使用,尤其是电 表、多用电表的欧姆挡的使用和读数.二、以课本原实验为情景,考查电学实验中 器材、电路的选择,电路图和实物图的互相转换,实验数据的处理、结论的得出、 误差的分析等.三、对课本原实验进行改编、拓展和延伸,如器材、装置、目的、 数据处理方法的变化等,考查对原理的深层次理解和迁移应用基本Байду номын сангаас验方法的能 力.在电学实验中多围绕电动势、电阻的测量、用图象处理实验数据等进行拓展 延伸.四、给定器材下设计和探究性实验或对新情景实验的理解和探究.
第二讲 电学实 验的创新和设计
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1.(2015山东理综,22)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定
值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表.某同学利用该电路研究滑动变阻器RL 消耗的电功率.改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U-I
G.蓄电池E(电动势为12 V,内阻很小)
H.开关S一只
考点一
考点二
考点三
(1)如图所示,请选择合适的器材,电表1为 为 .(填写器材前的字母编号) (2)将采用的电路图补充完整. (3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx= 中的 (填字母)达到 LED灯正常工作时电阻.
,电表2为
,定值电阻
考点一
考点二
考点三
在新课标高考中,共有5个必考的电学实验.其中电阻的测量是整个电学实验的 基础,包含定值电阻、电表的内阻、电源的内阻、热(光)敏电阻的测量等,其他的 如测金属的电阻率、描绘灯丝的I-U线、传感器的应用等都是它的拓展和变化.主 要有用多用表粗测和通过测量电路准确地测量两种途径.
一、电流表的内接法和外接法
图1
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(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选
的电路图,补充完成图2中实物间的连线.
图2
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(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示 数U.某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值 位有效数字).
V-1· Ω -1=0.004 44 V-1· Ω -1,根据闭合
������12 ������0
������������
������0 +������ +������������
=
,整理得 ,
1
������12
=
������ 0 +������������ ������ 0 ������������
考点一
考点二
考点三
三、电学实验器材的选择
1.根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提.仪器选择一般应 考虑三方面的因素 (1)安全因素.如通过电源和电阻的电流不超过其允许的最大电流; (2)误差因素.如选用电表量程应考虑尽可能减小相对误差,电压表、电流表要尽 可能使指针接近满刻度的量程,其指针应偏转到满刻度的
(填字母),当表达式
,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为
考点一
考点二
考点三
思路点拨:滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接 法.LED灯的额定电压为3 V,题目所给的电压表量程太大,测量不准确,需通过电流 表和定值电阻改装一个电压表,因为通过LED的电流较小,可以用题目中的电压表 当电流表使用.根据闭合电路欧姆定律求出LED正常工作时的电阻,根据欧姆定律 得出LED电压为3 V 时,得到LED的电阻.
图4
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3 I= 解析:(1)电源电压为4 V,为减小测量误差,电压表应选C,通过电阻的最大电流 5 A=0.6 A,因此电流表选B.因待测电阻远小于电压表内阻,故电流表采用外接法,实
验电路选甲.
(2)连线如图所示.
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(3)由题图 3 读得电流表示数 I=0.50 A,电压表示数 U=2.60 V, ������ 2.60 则 Rx= = Ω =5.2 Ω . (4)若选甲电路 ,由于电压表有分流作用,电流表测量值大于流经 Rx 的电流值 ,因此选 B;若选乙电路 ,由于电流表的分压作用,使得电 压表的测量值大于 Rx 两端的电压值 ,因此选 D. ������������ ������ (5)电阻 Rx 两端的电压 U= ,当 x 逐渐增大时 ,滑动变阻器阻
������������ +������ ������ 0.50
值 R 逐渐减小 ,电压 U 逐渐增大 ,当 R=0 时 ,U=E,选项 C 正确 . 答案 :(1)B C 甲 (2)见解析图 (3)5.2 (4)B D (5)C
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3.(2013安徽理综,21Ⅲ)根据闭合电路欧姆定律,用图1所示电路可以测定电池的电 动势和内电阻.图中R0是定值电阻,通过改变R的阻值,测出R0两端的对应电压U12, 对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在
宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位;
2 左右;使用欧姆表时 3
(3)便于操作.如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验 要求,又便于调节,滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线,否则不便于调节.
2.对器材选择的一般步骤
①先找出实验中唯一性器材;②画出实验原理图;③估算待测电路中的I、U的最
A.电流表(0~3 A,内阻约0.025 Ω)
C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)
B.电流表(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω) D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ) ,电压表应选用 (选填“甲”或“乙”). (选填器材
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 前的字母);实验电路应采用图1中的
1 ������12
-R 坐
标系中描出坐标点,如图2所示.已知R0=150 Ω,请完成以下数据分析和处理.
图1
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图2
(1)图2中电阻为 Ω的数据点应剔除;
1 ������12
(2)在坐标纸上画出
(3)图线的斜率是
-R
关系图线;
V.
V-1· Ω-1,由此可得电池电动势Ex=
考点一
考点二
考点三
解析:(1)(2)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,需测量LED 灯两端的电压和通过LED灯的电流,由于电压表的量程较大,测量误差较大,不能用 已知的电压表测量LED两端的电压,可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压 表测量电压;
U LED 额 I A2 满偏 3V 0.003A
������
������
.
改装后的电压表内阻为 RV=(1 985+15) Ω =2 000 Ω ,则当 I2=1.5 mA 时 ,LED 灯两端的电压为 3 V,达到额定电压 ,测出来的电 阻为正常工作时的电阻 . 答案 :(1)F B D (3) 2
������ (������2 +������A2 ) ������ -������2
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解析:(1)图中偏离图线较远的点要舍去,所以电阻为80.0 Ω的数据点应剔除;(2)在 坐标纸画一条直线,让较多的点分布在直线上或者均匀分布直线两侧,如图所示.
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(3)图线的斜率 k= 电路欧姆定律可得, 即,
1
1.41-0.70 160
考点一
考点二
考点三
考点一
伏安法测量电阻及其拓展
测量电阻主要有测量定值电阻、电表内阻、电池内阻等.测量方法以伏安法为
主,还有其他一些方法,例如用替代法、电桥法、欧姆表法测量定值电阻的阻值;
用“安安法”(两电流表并联)、“伏伏法”(两电压表并联)、半偏法测电流表或电压 表的内阻等.
考点一
考点二
考点三
(3)RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2(W),则当I=0.5 A 时,功率的最大值为Pmax=5
W. 答案:(1)减小 (2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确) (3)5
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2.(2013北京理综,21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值. (1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50 Ω,额定电流2 A)、开关和导线 若干,以及下列电表:
考点一
考点二
考点三
(3)根据闭合电路欧姆定律知 ,灯泡两端的电压 U=I2(R+RA2),通 过灯泡的电流 I= -I2,所以 LED 灯正常工作时的电阻 Rx= =
������V ������ ������2 (������2 +������A2 )
������ -������ ������ V 2
大值;④考虑能否使电流表和电压表有较大角度的偏转;⑤选择合适量程的电压表和 电流表,合适阻值的滑动变阻器,电动势合适的电源.
考点一
考点二
考点三
四、实物连图注意事项
1.按一定顺序连接,一般从电源的正极开始,先串联后并联. 2.各导线都应接在接线柱上,不能将导线接在滑动变阻器的滑片上. 3.不应在导线中间出现分叉、导线不能跨过仪器. 4.连接电表应注意选择合适量程,正负接线柱不能接错. 5.开关要控制整个电路,通常与电源串联在一起.
选择原则:若 Rx≫RA 或 R0= RA RV ,Rx>R0,则内接,测量值偏大;若 Rx≪RV 或 R0= RA RV ,Rx<R0,则外接,测量值偏小.
考点一
考点二
考点三
二、滑动变阻器的两种接法
1.用电器两端电压要求变化范围较大,或从零开始连续可调,应选分压电路. 2.如果采用限流电路时,电路中最小电流等于或大于用电器的额定电流,应选分 压电路. 3.如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多,为了能使用电器两端电压 有较大变化,应选分压电路. 4.如果滑动变阻器的全阻值与用电器的阻值相差不多,两种电路都可以对用电 器的电压(电流)进行有效方便地控制,从节省电能和电路简单考虑,应选限流电路.
改装电压表的内阻 R=
=
=1 000 Ω,A2 的内阻约为
U R 3 500
15 Ω,则定值电阻应选 D;LED 灯正常工作时的电流约为 I= = 表测量电流;
A=6 mA,电流表的量程较小,电流表不能精确测量电流,可以用电压
考点一
考点二
考点三
因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法,电路 图如图所示. 由以上分析可知,电表1为F,电表2为B,定值电阻为D.
(2015湖南十校模拟)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验
小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时 电阻约为500 Ω,电学符号与小灯泡电学符号相同. 实验室提供的器材有: A.电流表A1(量程为0~50 mA,内阻RA1约为3 Ω) B.电流表A2(量程为0~3 mA,内阻RA2约为15 Ω) C.定值电阻R1=697 Ω D.定值电阻R2=1 985 Ω E.滑动变阻器R(0~20 Ω)一只 F.电压表V(量程为0~12 V,内阻RV=1 kΩ)