新高考适用2023版高考物理二轮总复习第1部分专题突破方略专题6物理实验第2讲电学实验及创新课件

方法
伏安法
图像法 处理 数据
纵轴截距：E 斜率绝对值：r
安阻法
伏阻法
纵轴截距：Er 斜率：E1
纵轴截距：E1 斜率：Er
二、定值电阻的应用技巧
命题热点•巧突破
考点一 基本仪器的使用及读数
多用电表的原理及使用 (1)多用电表的读数 电流表、电压表的刻度是均匀的，读数时应注意量程；欧姆表的刻 度是不均匀的，读数时应乘以倍率． (2)多用电表使用的几个注意事项 ①电流的流向：使用多用电表时不管测量电阻还是测量电流或电 压，多用电表的红表笔都连内部电流表的正接线柱，黑表笔连负接线 柱，电流都是从红表笔进黑表笔出．
第一部分
专题突破方略
专题六 物理实验 第2讲 电学实验及创新
真题速练·明考情 核心知识·固双基 命题热点·巧突破
真题速练·明考情
1. (2022·广东高考)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器 的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系， 实验过程如下：
(1)装置安装和电路连接；如图(a)所示，导电绳的一端固定，另一端 作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电 路中．
(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量 ①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导
电绳拉伸后的长度L.
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端．断开开关S2，闭合开关S1， 调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置．记录两表的示数U
和I1. ③闭合S2，电压表的示数__变__小___(选填“变大”或“变小”)．调节
2.测金属的电阻率的实验，实际上是先测出金属丝的电阻，然后根据 R＝ρSl 得出金属丝的电阻率 ρ＝RSl .
3.测电源的电动势和内阻的三种常用方法
方法
伏安法
安阻法
伏阻法
原理图
重要器材 电压表、电流表和可变电阻 电流表、电阻箱 电压表、电阻箱
原理式
U＝E－Ir
1I ＝E1 ·R＋Er
U1 ＝Er ·R1＋E1
②要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度 左侧“0”位置，用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在 表盘右侧电阻刻度“0”位置，用欧姆调零旋钮调整．
③测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．
④选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡的 刻度不均匀，使用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误 差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围．
(4) 测 量 ： ① __断__开__电__路__开__关__(_或__将__滑__动__变__阻__器__从__电__路__中__拆__离__)____ ； ②将黑表笔与滑动变阻器金属杆上的接线柱接触，红表笔与滑动变阻器 的接线柱_a__ (选填“a”“b”“c”或“d”)接触．多用电表的指针位置如图丙， 其读数为___1_8_.0_(_1_7_._8_～__1_8_.2_均__可__)____Ω.
〔备考策略〕 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．
【解析】 (1)用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，其读数为 3.5 mm＋0.01 mm×20.0＝3.700 mm.
(2)(3)由电路可知，当将S2置于位置1，闭合S1时E＝I(RA＋R0＋r＋ R)
即1I ＝E1 R＋RA＋ER0＋r 由图像可知E1 ＝4.9－ 352.0 解得 E＝12 V，RA＋ER0＋r＝2 A－1
(2)流过定值电阻 R0 的电流 I＝IA－Ig＝9.00 mA－0.09 mA＝8.91 mA 微安表两端的电压 U＝IR0＝8.91×10－2 V 微安表的内阻 Rg＝UIg＝89.09.10× ×1100－ －26 Ω＝990 Ω.
3. (2021·全国高考乙卷)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池 的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)．图中电压表量程为1 V，内阻RV ＝380.0 Ω：定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9 Ω；S为 开关．按电路图连接电路．完成下列填空：
常用到的思想方法有：等效替代法、半偏法、控制变量法、累积 法、图像法．
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．
核心知识·固双基
一、重要实验的注意点
1.欧姆表的使用注意点
为了减小读数误差，指针应指在表盘13到23的部分，即中值刻度附近． (1)若表头指针偏转过大，表示待测电阻较小，应当换低倍率的挡 位； (2)若表头指针偏转过小，表示待测电阻很大，应当换高倍率的挡 位．
(1)将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图．__答__案__见__解__ _析__图__.
(2)某次测量中，微安表的示数为90.0 μA，电流表的示数为9.00 m A，由此计算出微安表内阻Rx＝____9两端的电压，可让微安表与定值电 阻R0并联，再与电流表串联．由于电源电压过大，并且为了测量多组数 据，因此滑动变阻器采用分压式接法，实验电路原理图如图所示．
(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选 ___1_5_.0___Ω(填“5.0”或“15.0”)．
(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数
U. 11
(3)根据图(a)所示电路，用 R、R0、RV、E 和 r 表示U，得U＝ _R_E_0R＋_V_RR__0V_·R__＋__E1_＋___RE_V_R＋_V_RR_00_r__.
由U1 -R 图像计算可得 k＝0.034 V－1·Ω，b＝0.85 V－1 代入可得 E≈1.55 V，
r≈1.0 Ω.
(6)如果电压表为理想电压表，则可有U1 ＝E1＋ErR0＋E1R0R 则此时 E′＝210k因此误差为210k－1 119k×100%＝5%.
19k
4. (2022·湖北卷)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法 后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验 探究．
不能比电表满偏电压大，则由并联电路分压可得
U RVR0
＝ER－＋Ur ，代入数
RV＋R0
据解得 R＝7.5 Ω，因此选 15.0 Ω.
(3)由闭合回路的欧姆定律可得
E＝U＋
U RVR0
(R＋r)
RV＋R0
化简可得U1 ＝RE0R＋VRR0V·R＋E1＋REVR＋VRR00r (5)由上面公式可得RE0R＋VRR0V＝k＝191E，E1 ＋REVR＋VRR00r＝b＝E1 ＋19rE
解得 r＝3.0 Ω 再将 S2 置于位置 2，此时电流表读数为 0.400 A，则1I＝2.5 A－1 由图像可得 Rx＝6.0 Ω 根据 Rx＝ρLS＝ρ41πLD2 解得 ρ＝πD4L2Rx.
(3)由(2)可知E＝12 V，r＝3.0 Ω. (4)根据表达式E＝I′(r＋R0＋RA＋Rx) 因电源电动势变小，内阻变大，则当安培表有相同读数时，得到的 Rx的值偏小，即Rx测量值偏小．
πD2Rx 2 位有效数字)．最后可由表达式 ρ＝__4_L___得到该材料的电阻率(用 D、L、 Rx 表示)．
(3)该小组根据图乙的电路和图丙的1I-R 图像，还可以求得电源电动势 E＝___1_2___V，内阻 r＝___3_._0____Ω.(结果均保留 2 位有效数字)
(4)持续使用后，电源电动势降低、内阻变大．若该小组再次将此圆 柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像 得到该电阻的测量值会__偏__小___(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
【解析】 (2)闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路的欧 姆定律，电压表的示数变小．
加在导电绳两端的电压为 U，流过导电绳的电流为 I2－I1，因此导电
绳的电阻 Rx＝I2－U I1.
(3)在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分 得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电 压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2－I1，与电压 表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响．
(3)欧姆表刻度不均匀的原因 当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器 R0(即欧姆调零)，使灵敏电流 计满偏，Ig＝Rg＋ER0＋r，中值电阻(欧姆表内阻)R 中＝Rg＋R0＋r，当两表 笔接入电阻 Rx 时，I＝Rg＋R0E＋r＋Rx，电阻 Rx 与电路中的电流相对应， 但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．
R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx U
＝_I_2－__I_1_(用I1、I2和U表示)．
④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步 骤②和③.
(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值__无___(选填“有”或“无”) 影响．
(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的RxL图线．将该导电绳两端固定 在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ，则 由图线可读出导电绳拉伸后的长度为__5_1_._8_0___cm，即为机械臂弯曲后 的长度．
(4)利用测量数据，作U1 -R 图线，如图(b)所示：
(5)通过图(b)可得E＝__1_._5_5__V(保留2位小数)，r＝___1_.0___Ω(保留1 位小数)．
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为 E′，由
此产生的误差为E′E－E×100%＝__5___%. 【解析】 (1)为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压
(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所 示，其读数为___3_.7_0_0____mm.再用游标卡尺测得其长度L.
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值．图中电 流表量程为0.6 A、内阻为1.0 Ω，定值电阻R0的阻值为20.0 Ω，电阻箱R 的最大阻值为999.9 Ω.首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R 的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表．
考向1 欧姆表的原理及使用 1. (2022·广东广州一模)某同学为了制作一个简易台灯：先将电源、 开关、小灯泡和滑动变阻器连成图甲所示的电路，闭合开关，调节滑动 变阻器的滑片，使小灯泡达到合适亮度；然后用图乙所示的多用电表测 量滑动变阻器接入电路的阻值，以便用定值电阻代替滑动变阻器完成制 作．
请完成相关实验步骤(多用电表已机械调零，小灯泡仍在发光)： (1)预估：根据滑动变阻器的最大阻值及滑片位置，估计接入电路的 阻值约20 Ω； (2)选挡：将__K___(选填“K”“S”或“T”)旋转到_×__1__位置； (3)调零：将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，短接红黑表 笔，旋转___T__(选填“K”“S”或“T”)，使指针_对__准__欧__姆__“_0_”_(_零__)_刻__度__线__；
R/Ω
I/A
5.0
0.414
10.0
0.352
15.0
0.308
20.0
0.272
25.0
0.244
30.0
0.222
1I/A－1 2.42 2.84 3.25 3.68 4.10 4.50
根据表中数据，在图丙中绘制出1I-R 图像．再将 S2 置于位置 2，此时 电流表读数为 0.400 A．根据图丙中的图像可得 Rx＝___6_._0____Ω(结果保留
(4)由图(c)可知，导电绳拉伸后的长度为51.80 cm.
2.(2022·全国甲，22,5分)某同学要测量微安表内阻，可利用的实验 器材有电源E(电动势1.5 V，内阻很小)，电流表A(量程10 mA，内阻约 10 Ω)，微安表G(量程100 μA，内阻Rx待测，约1 kΩ)，滑动变阻器R(最 大阻值10 Ω)，定值电阻R0(阻值10 Ω)，开关S，导线若干．
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 增大倍率重新欧姆调零后再测量；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欧姆调零后再测量．
⑤测电阻时要将电阻与其他元件断开．测电阻时不要用手接触多用 电表的表笔．
⑥ 多 用 电 表 使 用 完 毕 应 将 选 择 开 关 旋 至 “OFF” 挡 或 交 流 电 压 最 高 挡．