2019年高考物理二轮复习专题18《电学实验》讲学案(含答案解析)
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1、 电学实验实验实验七:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验八:描绘小电珠的伏安特性曲线实验九:测定电源的电动势和内阻实验十:练习使用多用电表实验十一:传感器的简单使用1要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。2要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差。3要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不作要求。纵观近几
2、年高考试题,预测 2019 年物理高考试题还会考:与电阻测量有关的电学实验仍是今年年高考命题的热点,同进伴随对基本仪器的读数能力的考查,命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等;重视对实验操作能力的考查;实验器材的选择,包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择考向 01 电学测量仪器与读数1.讲高考(1)考纲要求掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法;掌握多用表的使用方法。(2)命题规律与电阻测量有关的电学实验仍是 2015 年高考命题的热点,同进伴随对基本仪器的读数能力的考查案例 1某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在 2580范围内
3、某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻 RT,其标称值(25时的阻值)为 900.0 :电源E(6V,内阻可忽略):电压表 (量程 150 mV):定值电阻 R0(阻值 20.0 ) ,滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 ):电阻箱 R2(阻值范围 0-999.9 ):单刀开关 S1,单刀双掷开关 S2。实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度 t 升至 80.0,将 S2与 1 端接通,闭合 S1,调节 R1的滑片位置,使电压表读数为某一值 U0:保持 R1的滑片位置不变,将 R2置于最大值,将 S2与 2 端接通,调节 R2,使电压表读数仍为
4、 U0:断开 S1,记下此时 R2的读数,逐步降低温控室的温度 t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到 25.0C,实验得到的 R2-t 数据见下表。 案例 2【2017新课标卷】(9 分)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E 是电池; R1、 R2、 R3、 R4和 R5是固定电阻, R6是可变电阻;表头 GA的满偏电流为 250 A,内阻为 480 。虚线方框内为换挡开关, A 端和 B 端分别与两表笔相连。该多用电表有 5 个挡位,5 个挡位为:直流电压 1 V 挡和 5 V 挡,直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡,欧姆100 挡。(1)图(a)中的 A
5、端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于 R6的使用,下列说法正确的是_(填正确答案标号)。A在使用多用电表之前,调整 R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整 R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时,调整 R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得 R1+R2=_, R4=_。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时 B 端是与“1”相连的,则多用电表读数为_;若此时 B 端是与“3”相连的,则读数为_;若此时 B 端是与“5”相连的,则读数为_。(结果均保留 3 位有效数字)【答案】(1)
6、黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA(或 1.48 mA) 1 100 2.95V【 考点定位】多用电表的使用【方法技巧】会规范使用多用电表,能正确读出多用电表的示数,是解决本题的关键,在平时实验训练过程中要多加注意规范操作和正确使用。2讲基础(1)电学测量仪器的使用与读数仪器 极性 量程选择 读数电流表电压表 有正、负极的电表,电流由电表的正极流入,负极流出 使指针指示比满偏刻度的 多的位置133 V 和 3 A 量程估读到最小分度的 ;15 V 量程110估读到最小分度的 ;0.6 A 量程15应估读到最小分度的 12欧姆表使指针尽量指在表盘中间位置取两位有效数字并乘以
7、相应挡位的倍率(2)多用电表使用“四注意”:极性:从电表外部看,电流应从红表笔(“+”极)流入电表,从黑表笔(“-”极)流出电表。功能:利用多用电表测电压和电流时,选 择开关对应的是电表的量程;而测电阻时,选择开关对应的是倍率。调零:测量电阻时,要进行两次调零:机械调零和欧姆调零。“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。保护:测电阻时,应把被测电阻从电路中拆下测量;多用电表长期不用时,必须取出表内的电池。3讲典例案例 1某实验小组要测量某一段金属丝的电阻率。(1)实验时先用螺旋测微器测量金属丝的
8、直径,用米尺测量金属丝接入电路后的长度,如图下所示,则金属丝的直径 d_mm,金属丝的长度 l_ cm.(2)若金属丝的电阻大约为 5 欧,实验室给出了下列器材:A电池组(3 V,内阻 1 )B电流表(03 A,内阻 0.0125 )C电流表(00.6 A3 A,内阻 0.125 )D电压表(03 V15 V,内阻 3 k)E滑动变阻器(020 ,额定电流 1 A)F滑动变阻器(02000 ,额定电流 0.3 A)G开关、导线为了使测量尽可能减小误差,电流表应选用量程_A,滑动变阻器应选用_(填写器材前字母序号) ,安培表应采用_ (填“内”或“外”)接法(3)右上图是某同学根据所选器材设计电
9、路,连接了部分电路,请你再用两根导线帮他把电路连接完整(4)根据所选器材调节滑动变阻器,测得的一组电压和电流如下图所示,则电流表的示数为_A,电压表的示数为_V,结合前面测得的数据求得金属丝的电阻率为_m【答案】 0.7980.800 60.10 0.6 E 外 0.48 2.20 3.81106(3)由于本实验要使流过电阻的电流不能太大,因为电流过大,电阻的阻值变化较大,测量误差较大,所以滑动变阻器应用限流式,电流表外接,电路如图:(4)由图可得:电压表示数为:U=2.2V,电流表示数为:I=0.48A,根据 和 ,联立解得:m。 【趁热打铁】某实验小组为了研究多用电表欧姆挡的原理,选用了
10、MF141 型多用电表,它的表盘如图 1 所示。欧姆挡内部电路的一部分如图 2 所示,电阻 Ro=4.20k,,R p=3.30k,表头满偏电流 Ig= 19 7A,内阻 rg=457。虚线框内的电路可等效为一个电流表 G,设等效电流表 G 允许输入的最 大电流为IG。(1)当滑动变阻器的滑动头 P 在 a 端时,I G=_A(计算结果保留三位有效数字) ;当滑动 变阻器的滑动头 P 从 a 端滑到 b 端的过程,滑动变阻器接入电路中电阻如何变化_,虚线框中的总电阻如何变化_。 (填“逐渐增大” 、 “逐渐减小” 、 “先增大后减小”或“先减小后增大” )(2)如图 3 甲所示,电源电动势 E
11、=1.5v,内阻 r1=0. 6,R G =3. 95k。接入 R1对应为多用电表的1 挡。A、B 两个表笔中_是黑表笔,红黑表笔短接进行调零后(即调节 P 的位置) ,虚线框内的等效电阻为_。(3)如图 3 乙所示,将电阻 R1换成电阻 R2,对应为多用电表的10 挡,则 R1 与 R2 相比应有 R2_ R1(填“大于” 、 “等于”或“小于” ) 。在完成第(2)问的调零后,将多用电表由1 档换为10 挡后,重新进行调零时,应将 P 向_端滑动。 (填“a”或“b” )(4)如图 4 所示为该多用电表的1K 挡的电路。其中电源电动势 E2=10. 5V,内阻 r2=5000, R1=38
12、k。将红黑表笔短接,进行电阻调零后,虚线框内的总电阻应为_k。【答案】 373; 逐渐减小; 逐渐减小; B; 39.4 大于; a; 40(4) 该多用电表的1K 挡的电路由图 1 可知,多用电表的中值电阻为 40000 ,中值电阻为欧姆表的内阻,即为虚线框内的总电阻。点睛:解决本题关键理解多用电表中的欧姆档,中值电阻为欧姆表的内阻,中值电阻可以通过表头读出,但注意在表盘上的中间数值要乘以相应的倍率。 (2)本题关键要从减小实验误差的角度选择仪器,能根据欧姆定律解答。考向 02 控制电路和内外接法1.讲高考(1)考纲要求掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法,会用伏安法测电阻(2)命题规律命题形
13、式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象 图表分析等案例 1一课外实验小组用如图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=20.0 ) ; 可视为理想电压表。S 1为单刀开关,S 2位单刀双掷开关, E 为电源, R 为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:(1)按照实验原理线路图(a) ,将图(b)中实物连线_;(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置,闭合 S1;(3)将开关 S2掷于 1 端,改变滑动变阻器动端的位置,记下此时电压表 的示数 U1;然后将 S2掷于 2 端,记下此时电压表 的示数 U2;(4)待测电阻阻值的表达式 Rx=_(用 R0、 U1、
14、 U2表示) ;(5)重复步骤(3) ,得到如下数据:1 2 3 4 5U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.493.44 3.43 3.39 3.40 3.39(6)利用上述 5 次测量所得 的平均值,求得 Rx=_。 (保留 1 位小数)【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理(全国 III 卷)【答案】 如图所示:48.2【解析】 【命题意图】 本题主要考查电阻测量、欧姆定律、电路连接研及其相关的知识点。案例 2【2017新课标卷】(10 分)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡 L(额定
15、电压 3.8 V,额定电流 0.32 A);电压表 V(量程 3 V,内阻 3 k);电流表 (量程 0.5 A,内阻 0.5 );固定电阻 R0(阻值 1 000 );滑动变阻器 R(阻值 09.0 );电源 E(电动势 5 V,内阻不计);开关 S;导线若干。 考点定位】研究小灯泡的伏安特性曲线【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。小灯泡阻值为小电阻外接法,电压从 0 开始测量分压式接法。然后由伏安特性曲线分析阻值的变化,注意纵轴是电流。第(3)问求小灯泡消耗的实际功率较难,因小灯泡的阻值随电流的变化而变化,通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。案例 3【2016
16、全国新课标卷】(9 分)某同学利用图(a)所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表 的 V内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱 R(最大阻值 99 999.9 ),滑动变阻器 R1(最大阻值 50 ),滑动变阻器 R2(最大阻值 5 k),直流电源 E(电动势 3 V)。开关 1 个,导线若干。实验步骤如下按电路原理图(a)连接线路;将电阻箱阻值调节为 0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关 S;调节滑动变阻器,使电压表满偏; 考点定位】半偏法测电压表的内阻【名师点睛】此题考查测量电压表内阻以及电表的改装问题;实验是在课本上的 “半偏法”的基础上略加改编
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