2019届二轮复习第2讲　电学实验课件（62张）（全国通用）

2019届二轮复习第2讲　电学实验课件（62张）（全国通用）

第 2 讲　电学实验 网络构建 明确三个 “ 选择 ” (1) 实验器材的选择 ① 电源的选择 ② 电表的选择 (2) 电流表内接法与外接法的选择 (3) 控制电路的选择 ① 从节能的角度考虑，优先选用限流式。 ② 以下三种情况必须用分压式： a. 要求待测电路的 U 、 I 从 0 变化 ； b. R 滑 ≤ R x ； c. 选用限流式， U x 、 I x 过大 ( 超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等 ) 。 [ 规律方法 ] 基本仪器的使用及读数 图 1 ( 1) 图 1(a) 中的 A 端与 ________( 填 “ 红 ” 或 “ 黑 ” ) 色表笔相连接。 (2) 关于 R 6 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 R 6 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 R 6 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 R 6 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 R 1 ＋ R 2 ＝ ________Ω ， R 4 ＝ ________Ω 。 (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 ) 解析　 (1) 与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。 (2) R 6 是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零的作用，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R 6 使电表指针指在表盘右端电阻 “ 0 ” 位置。 (4) 某次测量时该多用电表指针位置如图 (b) 所示。若此时 B 端与 “ 1 ” 相连，则多用电表是量程为 2.5 mA 的电流表，则读数为 1.47 mA ；若此时 B 端与 “ 3 ” 相连接，多用电表是欧姆 × 100 Ω 挡，则读数为 11.0 × 100 Ω 即 1.10 × 10 3 Ω ；若此时 B 端与 “ 5 ” 相连接，多用电表是量程为 5 V 电压表，则读数为 2.95 V 。 答案　 (1) 黑 　 (2)B 　 (3)160 Ω 　 880 Ω 　 (4)1.47 mA 1.10 × 10 3 Ω 　 2.95 V 某同学做 “ 描绘小灯炮的伏安特性曲线 ” 的实验： (1) 该同学先用多用电表粗测小灯泡的电阻，他将多用电表的选择开关打到欧姆挡 “× 1 ” 倍率挡处，测量结果如图 2 甲所示，则小灯泡的灯丝电阻为 R ＝ ________ Ω 。 (2) 他根据测量结果连接好了如图乙所示的实物图，请根据图乙画出实验电路图 。 图 2 (3) 调节滑动变阻器得到了两组电流表和两组电压表的示数如图 3 中的 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 所示，电流表的量程为 0 ～ 0.6 A ，电压表的量程为 0 ～ 3 V ，所示读数为 ① ________ 、 ② ________ 、 ③ ________ 、 ④ ________ 。两组数据得到的电阻分别是 ________ 和 ________ 。 图 3 解析　 (1) 根据多用电表读数的规则可知，小灯泡的电阻为 R ＝ 10 Ω 。 (2) 从实物图中可知电压表测量灯泡两端的电压，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法，故电路图如图所示。 答案　 (1)10 　 (2) 见解析图　 (3)0.10 A 　 0.24 A 　 2.00 V 　 0.27 V 　 2.7 Ω 　 8.3 Ω 电表的读数方法 (1) 读数时应使视线垂直刻度盘表面。 (2) 估读问题：最小分度为 “ 1 ” 的仪器，测量误差出现在最小分度值的下一位，在下一位按十分之一估读；最小分度值为 “ 2 ”“ 5 ” 的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估读。 【典例 1 】 (2018· 全国卷 Ⅱ ， 22) 某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头 ( 量程 100 μA ，内阻 900 Ω) ；电阻箱 R 1 ( 阻值范围 0 ～ 999.9 Ω) ；电阻箱 R 2 ( 阻值范围 0 ～ 99 999.9 Ω) ；导线若干。 要 求利用所给器材先组装一个量程为 1 mA 的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为 3 V 的直流电压表。组装好的多用电表有电流 1 mA 和电压 3 V 两挡 。 以测电阻为核心的实验 ( 含电表的改装 ) 回答下列问题： (1) 在虚线框内画出电路图并标出 R 1 和 R 2 ，其中 * 为公共接线柱， a 和 b 分别是电流挡和电压挡的接线柱 。 图 4 (2) 电阻箱的阻值应取 R 1 ＝ ______ Ω ， R 2 ＝ ________ Ω 。 ( 保留到个位 ) 解析　 (1) 微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为 R 1 ，串联的电阻箱应为 R 2 ，电路如图所示 。 答案　 (1) 如解析图所示　 (2)100 　 2 910 图 5 (5) 重复步骤 (3) ，得到如下数据： 连接实物图四点注意 (1) 各导线都应接在接线柱上。 (2) 不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器。 (3) 连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。 (4) 开关要控制整个电路。 1. (2018· 湖南五校联考 ) 为了精确测量一电阻的阻值 R x ，现有以下器材：蓄电池组 E ，电流表 A ，电压表 V ，滑动变阻器 R ，电阻箱 R P ，开关 S 1 、 S 2 ，导线若干。某实验小组设计了如图 6 甲所示的电路，实验的主要步骤如下： a . 闭合 S 1 ，断开 S 2 ，调节 R 和 R P ，使电流表和电压表的示数适当，记下两表示数分别为 I 1 、 U 1 ； b . 保持 S 1 闭合、 R P 阻值不变，闭合 S 2 ，记下电流表和电压表示数分别为 I 2 、 U 2 。 (1) 按图甲所示的电路图将如图乙所示的实物连成电路。 (2) 被测电阻的阻值 R x ＝ ________( 用两电表的示数表示 ) 。 (3) 由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻的阻值 R x 的测量值 ________ 真实值 ( 选填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) 。 图 6 解析　 (1) 如图所示。 2. 实验室有一完好的 PTC 热敏电阻，某同学根据其型号查阅得到该热敏电阻在常温下的伏安特性曲线如图 7 甲所示 。 图 7 (1) 用多用电表欧姆 “× 10 ” 挡，按正确操作测量该热敏电阻的阻值，结果指针指在图乙中的虚线位置，为了使测量结果更准确，多用电表的选择开关应打向欧姆 “× ________ ” 挡，若调挡后指针指在图乙中的实线位置，电阻测量结果为 ________ Ω 。 (2) 若将热敏电阻与一电动势 E 0 ＝ 15 V 、内阻 r ＝ 15 kΩ 的直流信号源串联成一闭合电路，则通过热敏电阻的电流为 ________ mA ，此时热敏电阻的阻值为 ________ Ω 。 (3) 该同学欲用伏安法验证热敏电阻伏安特性曲线是否与资料中的一致，实验室提供的器材如下： A. 热敏电阻 R 1 B. 电压表 V( 量程 0 ～ 15 V ，内阻约 15 kΩ) C. 电流表 A 1 ( 量程 0 ～ 30 mA ，内阻约 30 Ω) D. 电流表 A 2 ( 量程 0 ～ 5 mA ，内阻约 100 Ω) E. 滑动变阻器 R (0 ～ 40 Ω ，额定电流 2 A) F. 电源 E ( 电动势 20 V ，内阻不计 ) 请完成丙图中的实物电路图。 解析　 (1) 由题图乙知多用电表的欧姆挡指针指在虚线位置时偏角过小，由于指针指在表盘中央附近时测量电阻的阻值较准确，应换用欧姆 “× 100 ” 挡；若指针指在题图乙中的实线位置，电阻的测量结果为 22 × 100 Ω ＝ 2.2 kΩ 。 答案　 (1)100 　 2 200 　 (2)4 　 2 250 　 (3) 如图所 示 【典例】 (2018· 江苏单科， 10) 一同学测量某干电池的电动势和内阻。 ( 1) 如图 8 所示是该同学正准备接入最后一根导线 ( 图中虚线所示 ) 时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。 以测电源的电动势和内阻为核心的实 验 解析　 (1) 在连接电路前，首先要断开开关，电路中串联的电阻箱或滑动变阻器阻值要调节到最大，所以操作中存在的不妥之处是： ① 开关未断开； ② 电阻箱阻值为零。 答案　 (1) ① 开关未断开； ② 电阻箱阻值为零。 (2) 如解析图所示　 1.4(1.36 ～ 1.44 都算对 ) 　 1.2(1.0 ～ 1.4 都算对 ) (3)1.4(1.36 ～ 1.44 都算对 ) 　 1.0 (1) 在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图，图中标明相关器材的字母符号。 解析　 (1) 因为提供的器材中没有电流表，故要采用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻，但所给电压表量程太小，所以将电压表与定值电阻 R 2 串联，扩大成量程为 9 V 的电压表。 答案　 (1) 如图所 示 用好一个 “ 电阻 ” 在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题。求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用： 通过对近几年的高考实验试题的研究发现，高考电学创新类实验试题有两个显著的特点： 第一 ，基于教材中的电学实验，着重考查实验原理的改进、实验步骤过程的设置、误差分析。 第二 ，重视电学实验的实验方法，问题设置结合科技、生产、生活的实际；因此，理解实验原理，掌握实验方法，是解决电学创新类实验的关键。 电学创新类实验 实验时，先按图 10 连接好电路，再将温控室的温度 t 升至 80.0 ℃ 。将 S 2 与 1 端接通，闭合 S 1 ，调节 R 1 的滑片位置，使电压表读数为某一值 U 0 ；保持 R 1 的滑片位置不变，将 R 2 置于最大值，将 S 2 与 2 端接通，调节 R 2 ，使电压表读数仍为 U 0 ；断开 S 1 ，记下此时 R 2 的读数。逐步降低温控室的温度 t ，得到相应温度下 R 2 的阻值，直至温度降到 25.0 ℃ 。实验得到的 R 2 － t 数据见下表。 t / ℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R 2 /Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列问题： (1) 在闭合 S 1 前，图 10 中 R 1 的滑片应移动到 ________( 填 “ a ” 或 “ b ”) 端； (2) 在图 11 的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出 R 2 － t 曲线； (3) 由图 11 可得到 R T 在 25 ℃ ～ 80 ℃ 范围内的温度特性。当 t ＝ 44.0 ℃ 时，可得 R T ＝ ________ Ω ； (4) 将 R T 握于手心，手心温度下 R 2 的相应读数如图 12 所示，该读数为 ________ Ω ，则手心温度为 ________ ℃ 。 解析　 (1) 题图 10 的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合 S 1 前， R 1 应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图 10 中 R 1 的滑片应移到 b 端。 (2) 将 t ＝ 60 ℃ 和 t ＝ 70 ℃ 对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出 R 2 － t 曲线 。 (3) 根据题述实验过程可知，测量的 R 2 的数据等于对应的热敏电阻 R T 的阻值。由画出的 R 2 － t 曲线可知，当 t ＝ 44.0 ℃ 时，对应的 R T ＝ 450 Ω 。 (4) 由图 12 知 R 2 ＝ 620.0 Ω ，由画出的 R 2 － t 曲线可知，当 R 2 ＝ 620.0 Ω 时，手心温度 t ＝ 33.0 ℃ 。 答案　 (1) b 　 (2) 如图　 (3)450 　 (4)620.0 　 33.0 (2018· 广州凯里市模拟 ) 如图 13 中矩形框内存在一沿水平方向且与金属棒垂直的匀强磁场，金属棒放在电子秤上。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小并判定其方向 。 图 13 (1) 在图中画线连接完成实验电路图，要求接通电源后电流由 a 流向 b 。 (2) 完成下列主要实验步骤中的填空： ① 按图接线； ② 保持开关 S 断开，读出电子秤示数 m 0 ； ③ 闭合开关 S ，调节 R 的阻值使电流大小适当，此时电子秤仍有读数，然后读出并记录 ________________ 、 ________________( 填物理量名称及符号 ) ； ④ 用米尺测量 __________________________________( 填物理量名称及符号 ) 。 (3) 用测量的物理量和重力加速度 g 表示磁感应强度的大小，可以得到 B ＝ ____________ 。 (4) 判断磁感应强度方向的方法是：若 ________ ，磁感应强度方向垂直金属棒向外；反之，磁感应强度方向垂直金属棒向里 。 解析　 (1) 如图所示 (2) ③ 记录电流表的示数 I 以及此时电子秤的示数 m 1 。 ④ 金属棒的长度 l 。 (4) m 1 < m 0 答案　 (1) 见解析图 (2) ③ 电流表的示数 I 　此时电子秤的示数 m 1 　 ④ 金属棒的长度 l 电学设计实验的难点是电路的设计思路，其突破方法为 第 1 步 → 明确实验目的 第 2 步 → 通 过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理 第 3 步 → 画 出可能实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图 高考实验题答题策略②——“ 3 步”攻克电学设计实验 【例】 (2018· 湖北武汉模拟 ) 现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源 ( 电动势约为 6 V ，内阻不计 ) ，电压表 V 1 ( 量程 0 ～ 2.5 V ，内阻约为 2.5 kΩ) ，电压表 V 2 ( 量程 0 ～ 3 V ，内阻约为 10 kΩ) ，电阻箱 R 0 ( 最大阻值为 9 999.9 Ω) ，滑动变阻器 R 1 ( 最大阻值为 3 kΩ) ，滑动变阻器 R 2 ( 最大阻值为 500 Ω) ，单刀双掷开关一个，导线若干。 ( 1) 在图 14 a 中完成实验电路原理图的连线； ( 2) 电路中应选用滑动变阻器 ________( 选填 “ R 1 ” 或 “ R 2 ”) ； (3) 按照下列步骤进行实验： ① 闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大； ② 闭合开关，将电阻箱调到 6 kΩ ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表 V 1 的示数为 1.60 V ，电压表 V 2 的示数为 2.40 V ； ③ 保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到 2 kΩ ，此时电压表 V 1 的示数如图 b 所示，其示数为 ________ V ，电压表 V 2 的示数为 1.40 V 。 (4) 根据实验数据，计算得到电源的电动势为 ________ V ，电压表 V 1 的内阻为 ________ kΩ ，电压表 V 2 的内阻为 ________ kΩ 。 图 14 第 3 步：画原理图 解析　 (1) 由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻。如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表 V 1 、电压表 V 2 各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表 V 1 的最大电流约为 1 mA ，通过电压表 V 2 的最大电流约为 0.3 mA ，故设计的电路应该选择图乙。 (2) 根据 (1) 中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表 V 1 的内阻，故滑动变阻器应该选择 R 1 。 答案　 (1) 见解析图乙所示　 (2) R 1 　 (3)2.10 　 (4)5.60 　 2.5 　 10