高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題通關(guān)六 物理實(shí)驗(yàn) 14 電學(xué)實(shí)驗(yàn)課件.ppt

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第14講電學(xué)實(shí)驗(yàn) 一 電學(xué)儀器的使用與讀數(shù)1 電流表 電壓表 歐姆表的比較 2 使用多用電表的 三注意 1 電流的流向 使用歐姆擋時(shí) 多用電表內(nèi)部電池的正極接黑表筆 負(fù)極接紅表筆 從電源外部看 電流從紅表筆流入 從黑表筆流出 2 區(qū)分 機(jī)械調(diào)零 和 歐姆調(diào)零 機(jī)械調(diào)零 在表盤刻度左側(cè) 0 位置 調(diào)整表盤下邊的中間定位螺絲 歐姆調(diào)零 在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度 0 位置 調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕 3 倍率選擇 使用歐姆擋測電阻時(shí) 表頭指針過大或過小均有較大誤差 指針偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間讀數(shù)較準(zhǔn)確 例如待測電阻約為2k 則應(yīng)選用 100 擋 3 電學(xué)儀器的選擇 1 電源的選擇 一般可以根據(jù)待測電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源 2 電表的選擇 一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表 根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表 選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大 一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏以上 以減小讀數(shù)的偶然誤差 提高精確度 二 電流表內(nèi)外接法的區(qū)分與選擇 三 分壓式與限流式的區(qū)分與選擇1 控制電路的比較 2 控制電路的選擇 1 從節(jié)能的角度考慮 優(yōu)先選用限流式 2 以下三種情況必須用分壓式 要求待測電路的U I從0開始變化 R0 Rx 選用限流時(shí) Ux Ix過大 超過電流表量程 燒壞電表 電源或用電器等 或Ux Ix過小 最大值不超過電表滿偏量程的 讀數(shù)誤差大 四 電學(xué)實(shí)驗(yàn)方法1 等效替代法 在保證某種效果 特性和關(guān)系 相同的前提下 將實(shí)際的 復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的 簡單的 易于研究的物理問題和物理過程來進(jìn)行研究和處理 2 控制變量法 對于多個(gè)變量的問題 常常采用控制變量的方法 把多個(gè)變量的問題變成單個(gè)變量的問題 從而研究這一個(gè)變量對事物的影響 分別對各個(gè)變量加以研究 最后綜合解決 3 累積法 把某些難以用常規(guī)儀器直接準(zhǔn)確測量的物理量用累積的方法 將微小量變?yōu)檩^大的量 不僅便于測量 還可以提高測量的準(zhǔn)確程度 從而減小誤差 熱點(diǎn)考向1多用電表的使用 典題1 2015 渝中區(qū)二模 為了較準(zhǔn)確地測量某電子元件的電阻 某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn) 請完成步驟中的填空 1 用多用電表測量該元件的電阻 選用 10 的電阻擋測量時(shí) 發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)較小 因此應(yīng)將多用電表調(diào)到電阻 選填 1 或 100 擋 2 將紅 黑表筆短接 調(diào)節(jié)歐姆表調(diào)零旋鈕 使指針指到 位置 3 將紅 黑表筆分別連接電阻的兩端 多用電表的示數(shù)如圖甲所示 則被測電阻的阻值為 4 為精確測量其電阻 該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路 圖乙中毫安表的量程為2mA 內(nèi)阻約50 R為電阻箱 9999 9 直流電源E約6V 內(nèi)阻約0 5 則以下關(guān)于保護(hù)電阻R0的阻值合理的是 A 20 B 200 C 2000 D 20000 5 將S擲到1位置 將R調(diào)為R1 讀出R1的值以及此時(shí)毫安表的示數(shù)為I0 然后將R調(diào)到 選填 最大值 或 最小值 6 再將S擲到2位置 調(diào)節(jié)R 使得毫安表的示數(shù)仍為I0 讀出R的值為R2 則Rx 解題探究 1 多用電表的零刻線在 指針偏轉(zhuǎn)角度較小時(shí) 電阻 說明選擇的量程 2 換擋后 需進(jìn)行歐姆調(diào)零 即 3 電阻的大小等于 4 測Rx的原理 最右邊 較大 過小 紅黑表筆短接 使得指針指在歐姆表 的零刻度 表盤的讀數(shù)乘以倍率 根據(jù)電流不變 結(jié)合歐姆定律知總電阻不變 進(jìn)一步 求出待測電阻的大小 解析 1 選用 10 的電阻擋測量時(shí) 發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)較小 知該電阻較大 應(yīng)選用量程較大的歐姆擋 即選擇 100 擋 2 將紅 黑表筆短接 調(diào)節(jié)歐姆表調(diào)零旋鈕 使指針指到歐姆表的零刻度處 3 歐姆表的讀數(shù)等于表盤讀數(shù)乘以倍率 則R 19 100 1900 4 根據(jù)歐姆定律得 電路中的最小電阻大約為R總 3000 可知保護(hù)電阻應(yīng)選擇C 5 為了保護(hù)電路 開關(guān)變換位置時(shí) 應(yīng)將電阻箱調(diào)到最大值 6 將S擲到2位置 調(diào)節(jié)R 使得電流表的示數(shù)仍為I0 知電路中的總電阻不變 即R1 Rx R2 解得Rx R2 R1 答案 1 100 2 歐姆表零刻度 3 1900 4 C 5 最大值 6 R2 R1 規(guī)律總結(jié) 多用電表使用 五步 法 1 選倍率 一般要選擇比被測電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級的倍率 如估計(jì)值為200 就應(yīng)該選 10 的倍率 2 進(jìn)行歐姆調(diào)零 3 將紅 黑表筆接被測電阻兩端進(jìn)行測量 4 將指針示數(shù)乘以倍率 得測量值 5 測量結(jié)束后 將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋 特別注意 用歐姆擋測電阻時(shí) 如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小 即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太大 應(yīng)該適當(dāng)增大倍率重新調(diào)零后再測量 如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大 即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太小 應(yīng)該適當(dāng)減小倍率重新調(diào)零后再測量 對點(diǎn)訓(xùn)練 1 2015 廣東高考 某實(shí)驗(yàn)小組研究兩個(gè)未知元件X和Y的伏安特性 使用的器材包括電壓表 內(nèi)阻約為3k 電流表 內(nèi)阻約為1 定值電阻等 1 使用多用電表粗測元件X的電阻 選擇 1 歐姆擋測量 示數(shù)如圖a所示 讀數(shù)為 據(jù)此應(yīng)選擇圖中的 選填 b 或 c 電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 2 連接所選電路 閉合S 滑動變阻器的滑片P從左向右滑動 電流表的示數(shù)逐漸 選填 增大 或 減小 依次記錄電流及相應(yīng)的電壓 將元件X換成元件Y 重復(fù)實(shí)驗(yàn) 3 如圖d是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U I圖線 由圖可判斷元件 選填 X 或 Y 是非線性元件 4 該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R 21 的定值電阻 測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r 電路如圖e所示 閉合S1和S2 電壓表讀數(shù)為3 00V 斷開S2 讀數(shù)為1 00V 利用圖d可算得E V r 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 視電壓表為理想電壓表 解析 1 多用電表選擇 1 擋 指針指示 10 故讀數(shù)為10 因電阻10 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻 故電流表選用外接法 故選b圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 2 滑片從左向右滑動 電阻兩端電壓增大 電流表的示數(shù)增大 3 由圖可知U I圖線呈非線性變化的是元件Y 4 由d圖可得線性元件X的電阻為RX 10 閉合S1和S2 由閉合電路的歐姆定律有 E U1 r 斷開S2 有 E U2 r R 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得E 3 2V r 0 50 答案 1 10b 2 增大 3 Y 4 3 20 50 2 某同學(xué)將量程為200 A 內(nèi)阻為500 的表頭改裝成量程為1mA和10mA的雙量程電流表 電路如圖甲所示 定值電阻R1 500 R3 25 S為單刀雙擲開關(guān) 回答下列問題 1 表筆A的顏色為 選填 紅 或 黑 色 2 將開關(guān)S置于 1 擋時(shí) 量程為 mA 3 利用改裝的電流表進(jìn)行某次測量時(shí) S置于 2 擋 表頭指示如圖乙所示 其示數(shù)為 mA 4 定值電阻的阻值R2 解析 1 根據(jù)電流應(yīng)從電流表的 極進(jìn)入 再根據(jù)紅表筆應(yīng)接 插孔可知 表筆A的顏色應(yīng)是紅色 2 根據(jù)歐姆定律 當(dāng)開關(guān)置于 1 時(shí) 電流表的量程最大 所以量程應(yīng)是10mA 3 當(dāng)開關(guān)置于 2 時(shí) 電流表量程是1mA 其示數(shù)為I mA 0 8mA 4 根據(jù)歐姆定律 當(dāng)開關(guān)置于 1 時(shí)應(yīng)有 10mA 200 10 3mA 解得R2 225 答案 1 紅 2 10 3 0 8 4 225 熱點(diǎn)考向2實(shí)驗(yàn)器材的選擇和實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì) 典題2 2015 全國卷 圖甲為某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)毫安表的電路圖 其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路 1 已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100 滿偏電流為1mA R1和R2為阻值固定的電阻 若使用a和b兩個(gè)接線柱 電表量程為3mA 若使用a和c兩個(gè)接線柱 電表量程為10mA 由題給條件和數(shù)據(jù) 可以求出R1 R2 2 現(xiàn)用一量程為3mA 內(nèi)阻為150 的標(biāo)準(zhǔn)電流表對改裝電表的3mA擋進(jìn)行校準(zhǔn) 校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0 5mA 1 0mA 1 5mA 2 0mA 2 5mA 3 0mA 電池的電動勢為1 5V 內(nèi)阻忽略不計(jì) 定值電阻R0有兩種規(guī)格 阻值分別為300 和1000 滑動變阻器R有兩種規(guī)格 最大阻值分別為750 和3000 則R0應(yīng)選用阻值為 的電阻 R應(yīng)選用最大阻值為 的滑動變阻器 3 若電阻R1和R2中有一個(gè)因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大 利用圖乙的電路可以判斷出損壞的電阻 圖乙中的R 為保護(hù)電阻 虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖甲虛線框內(nèi)的電路 則圖乙中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱 選填 b 或 c 相連 判斷依據(jù)是 解題探究 1 利用 去選擇定值電阻和滑動變阻器 2 根據(jù) 判斷電阻的損壞情況 電路中的最大和最小電流 電表示數(shù)的有無 解析 1 根據(jù)電路的串并聯(lián)關(guān)系 使用a和b兩個(gè)接線柱時(shí)有IgRg Iab Ig R1 R2 使用a和c兩個(gè)接線柱時(shí)有Ig Rg R2 Iac Ig R1 把Rg 100 Ig 1mA Iab 3mA Iac 10mA代入以上兩式解得R1 15 R2 35 2 因?yàn)樾?zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0 5mA 1 0mA 1 5mA 2 0mA 2 5mA 3 0mA 取滑動變阻器阻值為零 當(dāng)電路中電流最大時(shí)Imax 3 0mA 代入數(shù)據(jù)解得R0 350 故R0選規(guī)格為300 的 當(dāng)電路中電流最小時(shí)有Imin 0 5mA 代入數(shù)據(jù)解得R 2550 所以滑動變阻器R應(yīng)選3000 的 3 乙圖中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱c相連 這樣如果電流表有示數(shù) 說明電阻R1損壞 如果電流表無示數(shù)則說明電阻R2損壞 答案 1 1535 2 3003000 3 c判斷依據(jù)見解析 規(guī)律總結(jié) 選擇實(shí)驗(yàn)儀器的三大原則 1 安全性原則 要能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件選用合適的儀器 使實(shí)驗(yàn)切實(shí)可行 能達(dá)到預(yù)期目標(biāo) 另外還要注意測量儀器的量程 電阻類器件的電流不能超過允許通過的最大電流等 2 精確性原則 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要 選用精度合適的測量工具 但對某個(gè)實(shí)驗(yàn)來講 精確程度達(dá)到要求即可 并不是精度越高越好 3 方便性原則 在不違反前兩個(gè)原則的前提下 盡量使測量電路簡單好接 測量中的調(diào)節(jié)控制操作方便 用分壓式接法時(shí) 滑動變阻器應(yīng)該選用阻值較小的 而額定電流較大的 用限流式接法時(shí) 滑動變阻器應(yīng)該選用阻值和被測電阻接近的 額定電流應(yīng)大于被測電阻的額定電流 對點(diǎn)訓(xùn)練 1 2015 江西六校聯(lián)考 某物理興趣小組要精確測量一只電流表G 量程為1mA 內(nèi)阻約為100 的內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)室中可供選擇的器材有 電流表A1 量程為3mA 內(nèi)阻約為200 電流表A2 量程為0 6A 內(nèi)阻約為0 1 定值電阻R1 阻值為10 定值電阻R2 阻值為60 滑動變阻器R3 最大電阻20 額定電流1 5A 直流電源 電動勢1 5V 內(nèi)阻0 5 開關(guān) 導(dǎo)線若干 1 為了精確測量電流表G的內(nèi)阻 你認(rèn)為該小組同學(xué)應(yīng)選擇的電流表為 定值電阻為 填寫器材的符號 2 在方框中畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖 3 按照你設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 測得電流表A的示數(shù)為I1 電流表G的示數(shù)為I2 則電流表G的內(nèi)阻的表達(dá)式為rg 解析 1 待測電流表G的量程是1mA 因此可以選電流表A1 量程為3mA 內(nèi)阻約為200 當(dāng)通過電流表A1的電流等于其量程3mA時(shí) 電路最小電阻約為R 500 則定值電阻最小應(yīng)為R定 R RA1 RG 500 200 100 200 為保證電路安全 定值電阻阻值應(yīng)大一點(diǎn) 定值電阻應(yīng)選R2 阻值為60 2 待測電流表與定值電阻并聯(lián) 然后由電流表測出并聯(lián)電流 滑動變阻器采用分壓接法 電路圖如圖所示 3 電流表A的示數(shù)為I1 電流表G的示數(shù)為I2 通過定值電阻的電流為I I1 I2 電流表G兩端的電壓U IR2 待測電流表內(nèi)阻rg 答案 1 A1R2 2 電路圖見解析 3 2 2015 合肥一模 在 描繪標(biāo)有 9V5W 小燈泡伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 要求測量從0V到9 0V的電壓下通過小燈泡的電流 實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材A 電流表A1 量程100mA 內(nèi)阻1 B 電流表A2 量程0 6A 內(nèi)阻0 3 C 電壓表V1 量程3 0V 內(nèi)阻3k D 電壓表V2 量程15 0V 內(nèi)阻10k E 滑動變阻器R1 最大阻值為50 F 滑動變阻器R2 最大阻值為500 G 電源E 電動勢15V 內(nèi)阻忽略 H 電鍵 導(dǎo)線若干 1 為了提高測量準(zhǔn)確度和有效性 應(yīng)選擇的器材為 只需填寫器材前面的字母即可 電流表 電壓表 滑動變阻器 2 如圖1下列給出的測量電路中 最合理的是 3 某同學(xué)用正確的方法分別測得兩只燈泡L1和L2的伏安特性曲線如圖3中 和 所示 然后又將燈泡L1 L2分別與電池組連成如圖2所示電路 測得通過L1和L2的電流分別為0 30A和0 60A 則電池組的電動勢為 V 內(nèi)阻為 數(shù)值取到小數(shù)點(diǎn)后一位 解析 1 因燈泡的額定電壓為9V 故電壓表應(yīng)選V2 額定電流為0 56A 故電流表應(yīng)選A2 滑動變阻器采用分壓式接法 應(yīng)該選擇最大阻值較小的 有利于數(shù)據(jù)的測量 故選R1 2 要求測量從0V到9 0V的電壓下通過小燈泡的電流 所以應(yīng)采用分壓式接法 由于燈泡電阻更接近電流表內(nèi)阻 所以采用電流表外接法 故選B 3 由圖可知 燈光L1電流為0 30A時(shí) 電壓為8 0V L2電流為0 60A時(shí) 電壓為6 0V 因燈泡直接接在電源兩端 故燈泡電壓即為電源輸出電壓 故由閉合電路歐姆定律可知 E 8 0 0 30r E 6 0 0 60r 聯(lián)立兩式解得 r 6 7 E 10 0V 答案 1 BDE 2 B 3 10 06 7 熱點(diǎn)考向3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及實(shí)物的連接 典題3 2015 海南高考 某同學(xué)利用圖甲所示電路測量電容器充電時(shí)兩極板間的電壓隨時(shí)間的變化 實(shí)驗(yàn)中使用的器材為 電池E 內(nèi)阻很小 開關(guān)S1和S2 電容器C 約100 F 電阻R1 約200k 電阻R2 1k 電壓表 量程6V 秒表 導(dǎo)線若干 1 按圖甲所示的電路原理圖將圖乙中實(shí)物圖連線 2 先閉合開關(guān)S2 再斷開開關(guān)S2 閉合開關(guān)S1 同時(shí)按下秒表開始計(jì)時(shí) 若某時(shí)刻電壓表的示數(shù)如圖丙所示 電壓表的讀數(shù)為 V 保留2位小數(shù) 3 該同學(xué)每隔10s記錄一次電壓表的讀數(shù)U 記錄的數(shù)據(jù)如下表所示 在給出的坐標(biāo)紙上繪出U t圖線 已知只有一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)誤差較大 該數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的表中的時(shí)間是 s 4 電路中C R2和S2構(gòu)成的回路的作用是 解題探究 1 連接實(shí)物圖時(shí)要 進(jìn)行 2 電壓表的分度值為0 1V 讀數(shù)時(shí)要估讀到 3 繪制圖線時(shí)要舍去 的點(diǎn) 按照一定的順序 0 01V 偶然誤差較大 解析 1 實(shí)物連線如圖所示 2 電壓表的量程為6V 分度值為0 1V 所以讀數(shù)為3 60V 3 根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線如圖所示 由圖像可以看出40s時(shí)的數(shù)據(jù)偏離較大 所以40s時(shí)的數(shù)據(jù)誤差較大 4 電路中C R2和S2構(gòu)成的回路 可以使充電的電容器很快放電 以便多次測量 答案 1 見解析 2 3 60 3 圖見解析40 4 可以使充電的電容器很快放電 以便多次測量 對點(diǎn)訓(xùn)練 1 某同學(xué)在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中 串聯(lián)了一只2 5 的保護(hù)電阻R0 實(shí)驗(yàn)電路如圖所示 1 請按圖甲電路原理圖把圖乙實(shí)物電路連接起來 2 該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn) 測定下列數(shù)據(jù) 根據(jù)數(shù)據(jù)在圖丙坐標(biāo)圖中畫出U I圖 由圖知 電池的電動勢為 內(nèi)阻為 3 考慮電表本身電阻對測量結(jié)果的影響 造成本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因 4 實(shí)驗(yàn)所得的電池的電動勢和內(nèi)阻的測量值與真實(shí)值比較 E測 E真 r測 r真 選填 解析 1 對照電路圖連線即可 要注意電表的極性 實(shí)物圖連線如圖 2 U I圖線是一條傾斜的直線 描點(diǎn)連線如圖所示 縱軸截距為1 5 所以電動勢 E 1 5V 圖線的斜率 k 3 0 則內(nèi)阻 r 3 0 2 5 0 5 3 電流表所測的電流小于通過電源的電流 因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻有分流作用 4 保護(hù)電阻等效到電源的內(nèi)部 電壓表測的電壓為外電壓 電流表所測的電流偏小 作出U I圖線的測量圖線和實(shí)際圖線 虛線表示實(shí)際圖線 從圖線可以看出 電動勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實(shí)值 答案 1 見解析圖 2 1 5V0 5 3 電壓表內(nèi)阻分流 4 2 2015 福建高考 某學(xué)習(xí)小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小 實(shí)驗(yàn)器材如圖甲所示 現(xiàn)已完成部分導(dǎo)線的連接 1 實(shí)驗(yàn)要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中 電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大 請按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲實(shí)物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接 2 某次測量 電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示 則電流表的示數(shù)為 A 3 該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示 根據(jù)圖線判斷 將 只相同的小電珠并聯(lián)后 直接與電動勢為3V 內(nèi)阻為1 的電源組成閉合回路 可使小電珠的總功率最大 其總功率的值約為 W 保留兩位小數(shù) 解析 1 要使電流表示數(shù)從零逐漸增加 滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法 實(shí)物接線圖如圖所示 2 由于最小刻度值為0 02A 因此示數(shù)為0 44A 3 電源內(nèi)阻為1 所以當(dāng)外電路總電阻等于電源內(nèi)阻時(shí) 消耗電功率最大 此時(shí)外電路電壓等于內(nèi)電壓等于1 5V 由圖丙知當(dāng)小電珠電壓等于1 5V時(shí)電流約為0 38A 此時(shí)電阻約為R 3 95 并聯(lián)后的總電阻為1 所以需要4個(gè)小電珠 小電珠消耗的總功率約為P W 2 25W 答案 1 見解析 2 0 44 3 42 25