2019版高考物理一輪復習 培優(yōu)計劃 高考必考題突破講座（8）電學設(shè)計實驗的思想方法及解題策略學案

高考必考題突破講座(八)電學設(shè)計實驗的思想方法及解題策略題型特點考情分析命題趨勢電學實驗是高考每年必考內(nèi)容，其中電學的設(shè)計性實驗又成為近幾年高考的熱點主要體現(xiàn)在運用新的實驗方法或新的數(shù)據(jù)處理方法處理新情景下的物理實驗問題，考查學生實驗的創(chuàng)新和原理遷移能力2016·全國卷，232016·全國卷，222016·四川卷，8()2019年高考命題主要側(cè)重以下幾個方面考查：(1)實驗原理的理解；(2)實驗電路的設(shè)計(實驗電路的補充連線)；實驗數(shù)據(jù)的處理(尤其是結(jié)合解析或分析圖象)；(4)實驗誤差分析1電阻的常規(guī)測量流程圖2涉及問題(1)若Rx<時，用電流表外接法，Rx測量值偏小；若Rx>時，用電流表內(nèi)接法，Rx測量值偏大(2)限流式接法適合控制阻值較小的電阻的電壓，分壓式接法適合控制阻值較大的電阻的電壓(3)若要求工作電路部分的電壓從0開始增大，則采取分壓式接法(4)安全性：電流、電壓不允許超過電流表、電壓表的最大量程(5)精確性：電表指針偏轉(zhuǎn)的角度應不小于滿偏角度的.解題方法1電流表內(nèi)接、外接法的選擇(1)比值法當>時，用電流表外接法；當<時，用電流表內(nèi)接法(2)實驗試觸法按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與A、B處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法2儀器選擇的一般步驟(1)首先選擇唯一性的器材(2)粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)(3)估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但又不超過其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材測量電阻的方法很多，常用的有三種：第一種用多用電表歐姆擋直接測量電阻，優(yōu)點是簡捷方便，缺點是測量誤差較大；第二種是用伏安法測量電阻，優(yōu)點是測量誤差較小，精度比第一種高很多，缺點是間接測量，需計算修正；第三種是電橋法測量電阻，優(yōu)點是測量精度最高，缺點是不簡便，實驗步驟較復雜設(shè)計測量電阻的實驗，能考查學生的物理基礎(chǔ)知識和基本技能，有很好選擇功能受到命題者的青睞該類試題有如下幾個命題角度角度1等效替代法測電表內(nèi)阻如圖甲所示，先將S2撥至a，閉合S1，調(diào)節(jié)變阻器R2，使電流表A2指示某一值I0.再將S2撥至b，保持R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使A2恢復到原來的值I0，則被測電流表A1的內(nèi)阻等于電阻箱R1的值同理將電流表A1換為電壓表V就可測量電壓表的內(nèi)阻，如圖乙所示角度2附加電阻法測電阻如圖所示，R1為一阻值較大的固定電阻，Rx為待測電阻(1)S2斷開，閉合S1，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表、電壓表都有一個適當讀數(shù)，記下兩表讀數(shù)I1、U1.(2)保持變阻器R不變，再閉合S2，記下兩表的讀數(shù)I2、U2.(3)待測電阻Rx.例1為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學設(shè)計了如圖所示的電路圖中A0是標準電流表，R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀開關(guān)，E是電池完成下列實驗步驟中的填空：(1)將S撥向接點1，接通S1，調(diào)節(jié)_R0_，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當位置，記下此時_標準電流表A0_的讀數(shù)I.(2)然后將S撥向接點2，調(diào)節(jié)_RN_，使_標準電流表A0的讀數(shù)仍為I_，記下此時RN的讀數(shù)(3)多次重復上述過程，計算RN讀數(shù)的_平均值_，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值解析本題為用替代法測未知電流表的內(nèi)阻，其實驗步驟為：(1)將S撥向接點1，接通S1，調(diào)節(jié)R0，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當位置，記下此時標準電流表A0的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向點2，調(diào)節(jié)RN，使標準電流表A0的讀數(shù)仍為I，記下此時RN的讀數(shù)；(3)多次重復上述過程，計算RN讀數(shù)的平均值，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值1(2018·河北石家莊模擬)如圖為測量電阻Rx的電路原理圖，R為電阻箱，R為起保護作用的滑動變阻器，電源E的電動勢約為6 V，S為單刀雙擲開關(guān)，電流表量程為0.6 A(1)以下四種規(guī)格的滑動變阻器，最適合本實驗的是_B_.A1 B10 C100 D1 000 (2)請在圖中以筆畫線代替導線按實驗原理圖將實物圖補充完整(3)請簡述測量待測電阻Rx的實驗步驟(4)一同學想利用本實驗電路測電源電動勢，需將開關(guān)擲于_b_位置該電路滑動變阻器R接入電路部分的電阻未知，能否測出電源的內(nèi)阻r？并簡單說明原因解析(1)由實驗電路可知，滑動變阻器在電路中起限流作用，因為電源E的電動勢約為6 V，電流表量程為0.6 A，要想滑動變阻器起到保護作用，合適的應該是10 的滑動變阻器(2)根據(jù)電路圖可將實物圖補充完整，如圖所示(3)在測量Rx時，先將開關(guān)擲于a，記下電流表示數(shù)I；再將開關(guān)擲于b，調(diào)節(jié)電阻箱R，使電流表示數(shù)達到I，電阻箱讀數(shù)即為Rx阻值(4)要測電源電動勢，需將開關(guān)擲于b位置，調(diào)節(jié)電阻箱取不同阻值，記錄不同阻值及對應電流值，可求得電源電動勢，而如果不知道滑動變阻器的電阻，就只能求出電源內(nèi)阻和滑動變阻器接入電路的電阻之和，無法測出電源的內(nèi)阻2(2018·湖北黃岡模擬)現(xiàn)有一個阻值為10.0 的定值電阻、一個開關(guān)、若干導線和一個電壓表(該電壓表盤面上有刻度但無刻度值)，要求用以上器材設(shè)計一個能測定某電源內(nèi)阻的實驗方案(已知電壓表內(nèi)阻很大，電壓表量程大于電源電動勢，電源內(nèi)阻約為幾歐姆)(1)在右面的方框中畫出實驗電路圖(2)簡要寫出完成接線后的實驗步驟(3)寫出用測得的量計算電源內(nèi)阻的表達式rR.解析電壓表指針偏轉(zhuǎn)角度與通過電壓表的電流，或者與加在電壓表兩端的電壓成正比，因此電壓表盤面無刻度值也可以用格數(shù)的多少表示電壓的大小當斷開開關(guān)時，電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1表示電源電動勢的大??；當開關(guān)閉合時，N2表示R兩端的電壓；根據(jù)閉合電路歐姆定律，得rR.答案(1)如答圖所示(2)斷開開關(guān)，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1；合上開關(guān)，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N2.3(2017·河北衡水一模)某同學想測量某導電溶液的電阻率，先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝一個電極(接觸電阻不計)，兩電極相距L0.700 m，其間充滿待測的導電溶液用如下器材進行測量：電壓表(量程15 V，內(nèi)阻約30 k)、電流表(量程300 A，內(nèi)阻約50 )、滑動變阻器(100 ，1 A)、電池組(電動勢E12 V，內(nèi)阻r6 )、單刀單擲開關(guān)一個、導線若干下表是他測量通過管中導電液柱的電流及兩端電壓的實驗數(shù)據(jù)實驗中他還用20分度的游標卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖乙所示.U/V01.03.05.07.09.011.0I/A02265109155175240根據(jù)以上所述請回答下面的問題；(1)玻璃管內(nèi)徑d的測量值為_3.065_cm.(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙的坐標中的已描點，請作出UI圖象，根據(jù)圖象求出電阻R_4.6×104(4.4×1044.8×104均正確)_.(保留兩位有效數(shù)字)(3)計算導電溶液的電阻率表達式_(用R、d、L表示)，測量值為_49(4553均正確)_·m.(保留兩位有效數(shù)字)(4)請在虛線框內(nèi)畫出測量導電溶液電阻的電路圖，并在圖甲中補畫出未連接的導線解析(1)玻璃管內(nèi)徑d30 mm0.05mm×1330.65 mm3.065cm.(2)根據(jù)描點，連線如圖甲所示，由圖可求出電阻R4.6×104 .(3)由R和Sd2可得，代入數(shù)據(jù)可求得49 ·m.(4)因為<，所以電流表應選內(nèi)接法；由于滑動變阻器的最大阻值遠小于待測阻值，故滑動變阻器應用分壓式接法，電路圖及實物圖分別如圖乙、丙所示答案(2)見解析圖甲(4)見解析圖乙、丙4(2017·河北衡水模擬)為測量電阻Rx(約600 )的阻值，實驗室可供選擇的器材有：A電流表 (03 mA，內(nèi)阻Rg100 )B電流表 (010 mA，內(nèi)阻未知)C定值電阻R1(300 )D定值電阻R2(30 )E滑動變阻器R(020 )F直流電源(E3 V，內(nèi)阻不計)G開關(guān)S及導線若干某同學用圖甲的電路進行測量，回答下列問題：(1)定值電阻應選擇_R1_.(選填“R1”或“R2”)(2)按圖甲的電路將圖乙的實物連成實驗電路(圖中已畫出部分電路)(3)實驗中，正確接入定值電阻后，閉合開關(guān)S，多次移動滑動觸頭，分別記錄電流表、電流表的示數(shù)I1、I2如下表I1/mA0.921.261.752.122.522.98I2/mA3.004.025.606.808.049.60在圖丙的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k_3.2_ .(保留兩位有效數(shù)字)(4)根據(jù)圖線求得Rx_5.6×102_.(保留兩位有效數(shù)字)解析(1)由圖甲可知，代入數(shù)據(jù)可得R定300 ，因此定值電阻應選擇R1；(2)連接電路實物圖時注意電流由電流表正接線柱流入，負接線柱流出電流表A的負接線柱連接滑動變阻器的滑動端接線柱；(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標系中描點，然后用直線擬合各數(shù)據(jù)點，在圖線中找出兩點，計算出斜率k3.2；(4)由串并聯(lián)規(guī)律可知I2I1，由(3)得13.2Rx560 .答案(2)如圖乙所示(3)如圖丙所示8