2018届二轮复习电学实验课件（78张）（全国通用） 78页

第 2 讲　电学实验 - 2 - 网络构建 要点必备 - 3 - 网络构建 要点必备 分压式电路与限流式电路的区分与选择 1 . 控制电路的比较 2 . 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 : ① 要求待测电路的 U 、 I 从 0 变化 ; ② R 滑 ≪ R x ; ③ 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 ) 。 - 4 - 1 2 1 . (2017 全国 Ⅰ 卷 ) 某同学研究小灯泡的伏安特性 , 所使用的器材有 : 小灯泡 L( 额定电压 3.8 V, 额定电流 0.32 A); 电压表 V( 量程 3 V, 内阻 3 kΩ); 电流表 A( 量程 0.5 A, 内阻 0.5 Ω); 固定电阻 R 0 ( 阻值 1 000 Ω); 滑动变阻器 R ( 阻值 0 ~ 9 . 0 Ω); 电源 E ( 电动势 5 V, 内阻不计 ); 开关 S; 导线若干。 (1) 实验要求能够实现在 0 ~ 3 . 8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量 , 画出实验电路原理图。 - 5 - 1 2 (2) 实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图 (a) 所示。 由实验曲线可知 , 随着电流的增加小灯泡的电阻 　　　　 ( 填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ”), 灯丝的电阻率 　　　　 ( 填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ”) 。   - 6 - 1 2 (3) 用另一电源 E 0 ( 电动势 4 V, 内阻 1.00 Ω) 和题给器材连接成图 (b) 所示的电路 , 调节滑动变阻器 R 的阻值 , 可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关 S, 在 R 的变化范围内 , 小灯泡的最小功率为 　　　　 W, 最大功率为 　　　　 W 。 ( 结果均保留 2 位小数 ) - 7 - 1 2 答案 (1)   (2) 增大 　 增大 　 (3)0 . 39 　 1 . 17 - 8 - 1 2 - 9 - 1 2 (3) 当 R= 9 Ω 时灯泡功率最小 , 将电阻 R 与电源视为整体。 U=E-I ( R+r ), 故 U= 4 V - 10 Ω ·I , 作图 法找到灯泡功率 P min =UI ≈1 . 75 V × 0 . 225 A≈0 . 39 W 当 R= 0 时 , 灯泡功率最大 , 电源的路端电压与电流的关系 U=E-Ir , 故 U= 4 V - 1 Ω ·I , 作图 法找到灯泡功率 P max =UI= 3 . 65 V × 0 . 32 A≈1 . 17 W 。 - 10 - 1 2 考点定位 : 研究小灯泡的伏安特性曲线、闭合电路欧姆定律 命题能力点 : 侧重考查理解能力 + 分析综合能力 解题思路与方法 : 将电源和电阻视为整体 , 利用闭合电路欧姆定律分析第 (3) 问。 - 11 - 1 2 2 . (2016· 全国 Ⅱ 卷 ) 某同学利用图 (a) 所示电路测量量程为 2 . 5 V 的电压表 V 的内阻 ( 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 Ω), 滑动变阻器 R 1 ( 最大阻值 50 Ω), 滑动变阻器 R 2 ( 最大阻值 5 kΩ), 直流电源 E ( 电动势 3 V), 开关 1 个 , 导线若干。 - 12 - 1 2 实验步骤如下 : ① 按电路原理图 (a) 连接线路 ; ② 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; ③ 调节滑动变阻器 , 使电压表满偏 ; ④ 保持滑动变阻器滑片的位置不变 , 调节电阻箱阻值 , 使电压表的示数为 2 . 00 V, 记下电阻箱的阻值。 回答下列问题 : - 13 - 1 2 (1) 实验中应选择滑动变阻器 　　　　 ( 填 “ R 1 ” 或 “ R 2 ”) 。   (2) 根据图 (a) 所示电路将图 (b) 中实物图连线。 - 14 - 1 2 (3) 实验步骤 ④ 中记录的电阻箱阻值为 630 . 0 Ω, 若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变 , 计算可得电压表的内阻为 　　　　 Ω( 结果保留到个位 ) 。   (4) 如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的 , 可推断该表头的满刻度电流为 　　　 ( 填正确答案标号 ) 。   A.100 μ A 　　　　 B.250 μ A 　　　　 C.500 μ A 　　　　 D.1 mA - 15 - 1 2 答案 (1) R 1 　 (2) 如图所示 　 (3)2 520 　 ( 4)D - 16 - 1 2 解析 (1) 滑动变阻器采用分压式接法 , 滑动变阻器总阻值越小 , 当被测电路的电阻变化时 , 分压电路输出电压的影响越小 , 滑动变阻器应选 R 1 。 (2) 注意电源的正负极和电表的正负极之间的关系。 (3) 电压表和电阻箱的分压关系为 2 ∶ 0 . 5, 当电阻箱阻值为 630 . 0 Ω 时 , 电压表内阻应为其阻值的 4 倍 , 即 2 520 Ω 。 (4) 电压表的满偏电压为 2 . 5 V, 电阻为 2 520 Ω, 所以满偏电流为 I g = ≈ 1 mA,D 选项正确。 - 17 - 1 2 考点定位 : 测量电压表的内阻 命题能力点 : 侧重考查理解能力 + 分析综合能力 解题思路与方法 : 电压表和电阻箱串联 , 利用串联电流的特点分析。 - 18 - 1 2 命题规律研究及预测 高考试题每年都出现 , 实验原理、仪器的选择、电路的分析是高考的重点。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 在 2018 年的备考过程中要 :(1) 掌握基本仪器的原理和使用。 (2) 掌握基本的实验目的、原理和实验思想 , 如伏安法测电阻 , 电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式。 (3) 掌握处理实验数据的基本方法 , 如图象法、平均值法等。 涉及电源电动势和内阻的实验、电路故障分析的实物图的连接是 2018 年命题的重点。 - 19 - 考点一 考点二 考点三 考点四 实验仪器的读数与使用 (M) 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 : 由于使用多用电表时不管测量什么 , 电流都要从电表的 “ + ” 插孔 ( 红表笔 ) 流入 , 从 “ - ” 插孔 ( 黑表笔 ) 流出 , 所以使用欧姆挡时 , 多用电表内部电池的正极接的是黑表笔 , 负极接的是红表笔。 (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 ” 在表盘刻度的右侧电阻刻度 “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。 - 20 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (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。 (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。 3 . 欧姆表刻度不均匀的原因 - 21 - 考点一 考点二 考点三 考点四 典题 1 使用多用电表测量电阻时 , 多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源 ( 一般为电池 ) 、一个电阻和一表头相串联 , 两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势 , 给定的器材有 : 待测多用电表 , 量程为 60 mA 的电流表 , 电阻箱 , 导线若干。实验时 , 将多用电表调至 × 1 Ω 挡 , 调好零点 , 电阻箱置于适当数值。完成下列填空 : (1) 仪器连线如图所示 ( a 和 b 是多用电表的两个表笔 ) 。   若两电表均正常工作 , 则表笔 a 为 　　　 ( 选填 “ 红 ” 或 “ 黑 ”) 色。   - 22 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (2) 若适当调节电阻箱后 , 多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图甲、乙、丙所示 , 则电流表的读数为 　　　 mA, 电阻箱的读数为 　　　　 Ω 。   - 23 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (3) 将多用电表的两表笔短接 , 此时流过多用电表的电流 为 　　　　 mA 。 ( 保留 3 位有效数字 )   (4) 计算得到多用电表内电池的电动势为 　　　　 V 。 ( 保留 3 位有效数字 )   - 24 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) 黑 　 (2)53 . 0 　 4 . 6 　 (3)102 　 (4)1 . 54 解析 (1) 根据所有电器 “ 红进黑出 ” 的一般原则 , 对多用电表有 : 电流从红表笔进入多用电表 , 电流从黑表笔流出多用电表。由于设计电路图中 a 表笔接在电流表的正极 , 故电流经过多用电表从 a 表笔流出 , 故 a 表笔为多用电表的黑表笔。 (2) 电流表读数为 I= 53 . 0 mA; 电阻箱读数为 4 × 1 Ω + 6 × 0 . 1 Ω = 4 . 6 Ω 。 (3) 由题意 , 多用电表的表盘实际是一表头 , 看电流刻度 , 此时对应 26 格 , 电流为 53 . 0 mA, 两表笔短接时 , 表头对应 50 格 , 则电流 I= mA≈102 mA 。 (4) 设多用电表内阻为 r , 已知外电路电阻为 R= 14 Ω, 多用电表接外电路时 E=I ( r+R ), 多用电表两表笔短接时 E=I 0 r , 联立解得多用电表内的电池电动势 E= 1 . 54 V 。 - 25 - 考点一 考点二 考点三 考点四 思维激活 　 1 . 用多用电表测电阻时 , 多用电表的哪个表笔连着内部电源的正极 ?   2 . 当电流表的读数如图乙所示时 , 流过多用电表的电流和流过电流表的电流相等 , 此时多用电表指针对应着 26 个格 ; 当将多用电表的两表笔短接时 , 多用电表的指针对应 50 个格。流过多用电表的电流和指针的偏转成正比。 答案 1 . 黑 表笔 - 26 - 考点一 考点二 考点三 考点四 规律方法多用电表使用 “ 五步 ” 法 1 . 选倍率 : 一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率 , 如估计值为 200 Ω, 就应该选 “ × 10” 的倍率。 2 . 进行欧姆调零。 3 . 将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量。 4 . 将指针示数乘以倍率 , 得测量值。 5 . 测量结束后 , 将选择开关扳到 OFF 或交流电压最高挡。 特别注意 : 用欧姆挡测电阻时 , 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调零后再测量。 - 27 - 考点一 考点二 考点三 考点四 以测电阻为核心的实验 ( 含电表的改装 )(H) 电阻的测量实验是高考实验的热点 , 涉及的实验包括伏安法测电阻、多用电表测电阻、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量金属的电阻率、测量电流表或电压表的内阻等。主要考查电阻的测量电路设计、控制电路设计、器材的选取与实物连接、实验数据的处理与误差分析等。 - 28 - 考点一 考点二 考点三 考点四 一、明确三个 “ 选择 ”, 电学实验难离它 1 . 实验器材的选择 (1) 电源的选择 : 一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 (2) 电表的选择 : 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表 ; 根据待测电流的最大电流选择电流表 ; 电表的指针摆动的幅度较大 , 一般应使指针能达到半偏。 - 29 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . 电流表内接法与外接法的 选择 - 30 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 31 - 考点一 考点二 考点三 考点四 4 . 分压电路与限流电路的选择 以小控大用分压 , 相差无几用限流。即当滑动变阻器的阻值较小时 , 常采用分压电路 ; 当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时 , 常采用限流电路。另外 , 必须采用分压电路的情况有三种 : ① 要求电压从零开始变化 ; ② 滑动变阻器太小 , 不能起到限流的作用 ; ③ 限流电路不能获取有区分度的多组数据。若两种电路均可 , 则采用限流式 , 因为限流式损耗功率小。 - 32 - 考点一 考点二 考点三 考点四 典题 2 (2017 湖南怀化模拟 ) 在测量未知电阻 R x 阻值的实验中 , 可供选择的器材有 : A. 待测电阻 R x ( 阻值约 300 Ω); B. 电流表 A 1 ( 量程 20 mA, 内阻约 50 Ω); C. 电流表 A 2 ( 量程 50 mA, 内阻约 10 Ω); D. 电阻箱 R (0 ~ 999 . 9 Ω); E. 滑动变阻器 R 1 (20 Ω,2 A); F. 滑动变阻器 R 2 (1 750 Ω,0 . 3 A); G. 电源 E ( 电动势 6 . 0 V, 内阻不计 ); H. 开关 S 及导线若干。 - 33 - 考点一 考点二 考点三 考点四 某同学采用如下方案进行测量 : a. 按图甲连好电路 , 调节滑片 P 和 R 的阻值 , 使电流表指针指在合适位置 , 记下此时 A 1 示数 I 1 、 A 2 示数 I 2 和电阻箱阻值 R 0 ; b. 将电流表 A 1 改接到另一支路 ( 如图乙 ), 保持电阻箱阻值 R 0 不变 , 调节 P , 使 A 2 示数不变 , 记下此时 A 1 示数 I 1 ' ; c. 计算得到 R x 的阻值。 - 34 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 该同学按图甲连成如图丙所示的电路 , 请指出第 　　　　 ( 填图丙中表示导线的数字 ) 条导线连接错误。   (2) 正确连线后 , 闭合 S, 将 P 从左向右滑动 , 发现开始时 A 2 示数变化不大 , 当临近最右端时示数变化明显 , 这是选择了滑动变阻器 　 ( 选填 “ R 1 ” 或 “ R 2 ”) 造成的。   (3) 待测电阻 R x = 　　　　 ( 用 I 1 、 R 0 、 I 1 ' 的某些量表示 ); 针对该实验方案 , 下列说法正确的是 　　　　 ( 填选项前的字母 ) 。   A. 电流表 A 1 的内阻不会造成系统误差 B. 电流表 A 2 的内阻会造成系统误差 - 35 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 36 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 37 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) 第 6 条导线应该接滑动变阻器上边的接线柱 ;(2) 因待测电阻阻值约 300 Ω, 和电阻箱并联以后的电阻在 150 Ω 左右 , 如果滑动变阻器阻值选择的过大 ( 此题中的 R 2 = 1 750 Ω), 则开始的阶段待测电阻与滑动变阻器并联后的阻值也在 100 Ω 左右 , 这样的话在待测电阻上的分压将是很小的 , 等到滑动端到最右端时 , 分压突然可达到电源电压 , 故发生此情况的原因就是滑动变阻器阻值选择的过大 , 即选了 R 2 ;(3) 在甲电路中 , 根据欧姆定律可得 :( I 2 -I 1 ) R 0 =I 1 R x ; 在乙电路中 , 根据欧姆定律可得 :( I 2 -I 1 ' ) R x =I 1 'R 0 ; 联立两式可解得 : R x = R 0 ; 因为两次使得通过电流表 A 2 的电流相同 , 即并联支路的电压相同 , 故电流表 A 2 的内阻也不会造成系统误差 , 选项 B 错误 ; 故选 A 。 - 38 - 考点一 考点二 考点三 考点四 典题 3 图 (a) 为某同学改装和校准毫安表的电路图 , 其中虚线框内是毫安表的改装电路。 - 39 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 已知毫安表表头的内阻为 100 Ω, 满偏电流为 1 mA; R 1 和 R 2 为阻值固定的电阻。若使用 a 和 b 两个接线柱 , 电表量程为 3 mA; 若使用 a 和 c 两个接线柱 , 电表量程为 10 mA 。由题给条件和数据 , 可以求出 R 1 = 　　　　 Ω, R 2 = 　　　　 Ω 。   (2) 现用一量程为 3 mA 、内阻为 150 Ω 的标准电流表 A 对改装电表的 3 mA 挡进行校准 , 校准时需选取的刻度为 0 . 5 mA 、 1 . 0 mA 、 1 . 5 mA 、 2 . 0 mA 、 2 . 5 mA 、 3 . 0 mA 。电池的电动势为 1 . 5 V, 内阻忽略不计 ; 定值电阻 R 0 有两种规格 , 阻值分别为 300 Ω 和 1 000 Ω; 滑动变阻器 R 有两种规格 , 最大阻值分别为 750 Ω 和 3 000 Ω 。则 R 0 应选用阻值为 　　　　 Ω 的电阻 , R 应选用最大阻值为 　　　　 Ω 的滑动变阻器。   - 40 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (3) 若电阻 R 1 和 R 2 中有一个因损坏而阻值变为无穷大 , 利用图 (b) 的电路可以判断出损坏的电阻。图 (b) 中的 R' 为保护电阻 , 虚线框内未画出的电路即为图 (a) 虚线框内的电路。则图中的 d 点应和接线柱 　　　　 ( 选填 “ b ” 或 “ c ”) 相连。判断依据是 : 　    　 。   答案 (1)15 　 35 　 ( 2)300 　 3 000 　 ( 3) c 　 闭合开关时 , 若电表指针偏转 , 则损坏的电阻是 R 1 ; 若电表指针不动 , 则损坏的电阻是 R 2 - 41 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 42 - 考点一 考点二 考点三 考点四 思维激活 　 1 . 理解使用 a 、 b 接线柱与使用 a 、 c 接线柱电路的串并联结构有何不同。   2 . 由电流校准范围 0 . 5 ~ 3 . 0 mA, 结合闭合电路欧姆定律确定电路总电阻范围。 3 . 可利用毫安表有无示数判断。 - 43 - 考点一 考点二 考点三 考点四 规律方法电学实验的 “3 要求 4 注意 ” 1 . 器材选取 3 要求 (1) 根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。 (2) 根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器 , 注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值。对高阻值的变阻器 , 如果滑片稍有移动 , 使电流、电压有很大变化的 , 不宜采用。 (3) 应根据实验的基本要求来选择仪器。对于这种情况 , 只有熟悉实验原理 , 才能作出恰当的选择。 2 . 连接实物图 4 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。 - 44 - 考点一 考点二 考点三 考点四 以测电源的电动势和内阻为核心的实验 (M) 测定电源的电动势和内电阻的实验是高中物理实验中的重要实验之一 , 这个实验重点考查实验设计 ( 实验原理 ) 和实验数据处理 , 对考生的综合分析能力和应用数学处理物理问题的能力要求较高。 - 45 - 考点一 考点二 考点三 考点四 1 . 测电源电动势和内阻的三种 方法 - 46 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . 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 : - 47 - 考点一 考点二 考点三 考点四 典题 4 (2017 山东泰安模拟 ) 在测定电源电动势和内阻的实验中 , 实验室提供了合适的实验器材。 (1) 甲同学按电路图 a 进行测量实验 , 其中 R 0 = 1 Ω, 则 : ① 请用笔画线代替导线在图 b 中完成电路的连接 ; ② 由电压表的读数 U 和电流表的读数 I , 画出 U - I 图线如图 c 所示 , 可得电源的电动势 E= 　　　　 V, 内阻 r= 　　　　 Ω 。 ( 结果保留 2 位有效数字 )   - 48 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (2) 乙同学将测量电路连接成如图 d 所示 , 其他操作正确 , 由电压表的读数 U 和电流表的读数 I , 画出 U - I 图线如图 e 所示 , 可得电源的电动势 E= 　　　　 V, 内阻 r= 　　　　 Ω 。 ( 结果保留 2 位有效数字 )   - 49 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) ①   ② 3 . 00 　 0 . 38 　 (2)2 . 9 　 0 . 50 - 50 - 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1) ① 根据原理图可得出对应的实物图 , 如答案图所示 ; ② 在画出的 U - I 图象中 , 纵轴的截距表示电源电动势 , 斜率表示内电阻 , 根据图象可得 : E= 3 . 00 V, r+R 0 = 1 . 38 Ω, 且 R 0 = 1 Ω, 则 r= 0 . 38 Ω; (2) 由乙同学的电路接法可知 , R 左右两部分并联后与 R 0 串联 , 则可知 , 在滑片移动过程中 , 滑动变阻器接入电阻先增大后减小 , 则路端电压先增大后减小 , 所以出现图 e 所示的图象 , 则由图象可知 , 当电压为 2 . 4 V 时 , 电流为 0 . 5 A, 此时两部分电阻相等 , 则总电流为 I 1 = 1 A; 而当电压为 2 . 3 V 时 , 电流分别对应 0 . 33 A 和 0 . 87 A, 则说明当电压为 2 . 3 V 时 , 干路电流为 I 2 = 0 . 33 A + 0 . 87 A = 1 . 2 A; 则根据闭合电路欧姆定律可得 :2 . 4 V =E- 1 A ·r ,2 . 3 V =E- 1 . 2 A ·r , 解得 : E= 2 . 9 V, r= 0 . 50 Ω 。 - 51 - 考点一 考点二 考点三 考点四 典题 5 某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势 E 及电阻 R 1 和 R 2 的阻值。实验器材有 : 待测电源 E ( 不计内阻 ), 待测电阻 R 1 , 待测电阻 R 2 , 电压表 V( 量程为 3 V, 内阻很大 ), 电阻箱 R (0 ~ 99 . 99 Ω), 单刀单掷开关 S 1 , 单刀双掷开关 S 2 , 导线若干。 - 52 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (1) 先测电阻 R 1 的阻值。请将该同学的操作补充完整 : A. 闭合 S 1 , 将 S 2 切换到 a , 调节电阻箱 , 读出其示数 R 0 和对应的电压表示数 U 1 。 B. 保持电阻箱示数不变 , 　　　　 , 读出电压表的示数 U 2 。   C. 则电阻 R 1 的表达式为 R 1 = 　　　　 。   (2) 该同学已经测得电阻 R 1 = 3 . 2 Ω, 继续测电源电动势 E 和电阻 R 2 的阻值 , 其做法是 : 闭合 S 1 , 将 S 2 切换到 a , 多次调节电阻箱 , 读出多组电阻箱示数 R 和对应的电压表示数 U , 由测得的数据 , 绘出了如图乙所示的 图线 , 则电源电动势 E= 　　　　 V, 电阻 R 2 = 　　　　 Ω 。 - 53 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 54 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 55 - 考点一 考点二 考点三 考点四 电学创新类实验 (H) 通过对近几年的高考实验试题的研究发现 , 高考电学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、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 , 是解决电学实验的关键。 - 56 - 考点一 考点二 考点三 考点四 典题 6 (2017 全国 Ⅱ 卷 ) 某同学利用如图 (a) 所示的电路测量一微安表 ( 量程为 100 μ A, 内阻大约为 2 500 Ω) 的内阻。可使用的器材有 : 两个滑动变阻器 R 1 、 R 2 ( 其中一个阻值为 20 Ω, 另一个阻值为 2 000 Ω); 电阻箱 R z ( 最大阻值为 99 999 . 9 Ω); 电源 E ( 电动势约为 1 . 5 V); 单刀开关 S 1 和 S 2 。 C 、 D 分别为两个滑动变阻器的滑片。 (1) 按原理图 (a) 将图 (b) 中的实物连线。 - 57 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (2) 完成 下列填空 : ① R 1 的阻值为 　　　　 ( 填 “20” 或 “2 000”) Ω 。   ② 为了保护微安表 , 开始时将 R 1 的滑片 C 滑到接近图 (a) 中滑动变阻器的 　　　　 ( 填 “ 左 ” 或 “ 右 ”) 端对应的位置 ; 将 R 2 的滑片 D 置于中间位置附近。   ③ 将电阻箱 R z 的阻值置于 2 500 . 0 Ω, 接通 S 1 。将 R 1 的滑片置于适当位置 , 再反复调节 R 2 的滑片 D 的位置 , 最终使得接通 S 2 前后 , 微安表的示数保持不变 , 这说明 S 2 接通前 B 与 D 所在位置的电势 　　　　　　 ( 填 “ 相等 ” 或 “ 不相等 ”) 。   ④ 将电阻箱 R z 和微安表位置对调 , 其他条件保持不变 , 发现将 R z 的阻值置于 2 601 . 0 Ω 时 , 在接通 S 2 前后 , 微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 　　　　 Ω( 结果保留到个位 ) 。   (3) 写出一条提高测量微安表内阻精度的建议 :   　 。   - 58 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 (1) 连线如图   (2) ① 20 　 ② 左 　 ③ 相等 　 ④ 2 550 (3) 调节 R 1 上的分压 , 尽可能使微安表接近满量程 - 59 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 60 - 考点一 考点二 考点三 考点四 规律方法解决电学创新实验的 “2 注意 3 方法 ” 1 . 对于电学实验的创新 , 应注意的 2 个问题 (1) 在解决设计型实验时 , 要注意条件的充分利用 , 如对于给定确切阻值的电压表和电流表 , 电压表可当作电流表使用 , 电流表也可当作电压表使用 , 利用这一特点 , 可以拓展伏安法测电阻的方法 , 如伏伏法、安安法等。 (2) 对一些特殊电阻的测量 , 如电流表或电压表内阻的测量 , 电路设计有其特殊性 , 即首先要注意到其自身量程对电路的影响 , 其次要充分利用其 “ 自报电流或自报电压 ” 的功能 , 因此在测电压表内阻时无需另并联电压表 , 测电流表内阻时无需再串联电流表。 - 61 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . 解决电学设计型实验常用的 3 种方法 (1) 转换法 : 将不易测量的物理量转换成可以 ( 或易于 ) 测量的物理量进行测量 , 然后再反求待测物理量的值 , 这种方法叫转换测量法 ( 简称转换法 ) 。如在测量金属丝电阻率的实验中 , 虽然无法直接测量电阻率 , 但可通过测量金属丝的长度和直径 , 并将金属丝接入电路测出其电阻 , 然后再计算出它的电阻率。 (2) 替代法 : 用一个标准的已知量替代被测量 , 通过调整标准量 , 使整个测量系统恢复到替代前的状态 , 则被测量等于标准量。 (3) 控制变量法 : 研究一个物理量与其他几个物理量的关系时 , 要使其中的一个或几个物理量不变 , 分别研究这个物理量与其他各物理量的关系 , 然后再归纳总结 , 如探究电阻的决定因素实验。 - 62 - 1 . (2017 全国 Ⅲ 卷 ) 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 ; R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 和 R 5 是固定电阻 , R 6 是可变电阻 ; 表头 G 的满偏电流为 250 μ A, 内阻为 480 Ω 。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 Ω 挡。 - 63 - (1) 图 (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 )   - 64 - 答案 (1) 黑 　 (2)B 　 (3)160 　 880 (4)1 . 47 mA 或 1 . 48 mA 　 1 100 Ω 2 . 95 V 或 2 . 96 V 解析 (1) 根据电流从红表笔进入多用表 , 结合欧姆挡知 ,A 与黑表笔相连。 (2) 在使用多用电表之前 , 调节机械定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流 “0” 位置 ,A 选项错 ; 使用欧姆挡时 , 将两表笔短接 , 调整 R 0 进行欧姆调零 ,B 选项正确 ; 电流挡中电路与 R 6 无关 ,C 选项错。 (3) 当 B 端接 “2” 时 , 电流表的量程为 1 mA, 此时 , R 1 、 R 2 串联后与表头并联 , R 1 +R 2 承担的电流为 I-I g = 0 . 75 mA, 由 I g R g = ( I-I g )( R 1 +R 2 ), 可得 R 1 +R 2 = 160 Ω; 当 B 端接 “4” 时 , 电压表量程为 1 V, 表头与 R 4 串联 , 表头部分承担的电压 U g =I g R g = 250 × 10 - 6 × 480 V = 0 . 12 V, 故 R 4 承担的电压为 0 . 88 V, 所以 - 65 - (4)B 端与 “1” 连接时 , 电流表最大量程为 2 . 5 mA, 表盘上每 1 小格表示 0 . 05 mA, 指针约在第 29 . 6 格 , 则电流表读数为 1 . 48 mA;B 端与 “3” 连接时 , 多用表为欧姆表 , 示数为 R= 11 × 100 Ω = 1 100 Ω;B 端与 “5” 连接时 , 多用表为量程 5 V 的电压表 , 每 1 小格表示 0 . 1 V, 则读数为 2 . 96 V 。 - 66 - 2 . (2017 四川资阳模拟 ) 在 “ 描绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 的实验中 , 现除了有一个标有 “5 V 　 2 . 5 W” 的小灯泡 , 导线和开关外 , 还有 : A. 直流电源 ( 电动势约为 5 V, 内阻不计 ) B. 直流电流表 ( 量程 0 ~ 3 A, 内阻约为 0 . 1 Ω) C. 直流电流表 ( 量程 0 ~ 600 mA, 内阻约为 5 Ω) D. 直流电压表 ( 量程 0 ~ 15 V, 内阻约为 15 kΩ) E. 直流电压表 ( 量程 0 ~ 5 V, 内阻约为 10 kΩ) F. 滑动变阻器 ( 最大阻值为 10 Ω, 允许通过的最大电流为 2 A) G. 滑动变阻器 ( 最大阻值为 1 kΩ, 允许通过的最大电流为 0 . 5 A) 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。 (1) 实验中电流表应选用 　　　　 , 电压表应选用 　　　　 , 滑动变阻器应选用 　　　　 。 ( 均用序号字母表示 )   - 67 - (2) 请按要求将图甲中所示的器材连成实验电路图。 - 68 - (3) 某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。现把实验中使用的小灯泡接到图丙所示的电路中 , 其中电源电动势 E= 6 V, 内阻 r= 1 Ω, 定值电阻 R= 9 Ω, 此时灯泡的实际功率 为 　 W ( 结果保留 2 位有效数字 ) 。   答案 (1)C 　 E 　 F 　 ( 2) 如解析图所示 (3)0 . 81 ~ 0 . 87 - 69 - 解析 (1) 使用电压表、电流表时 , 要求指针要超过满刻度的一半以上 , 此小灯泡的额定电压为 5 V, 额定电流为 0 . 5 A, 使用电压表、电流表分别选 C 、 E; 由于小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据 , 所以控制电路应采用分压电路 , 滑动变压器用 F 操作比较方便 , 故选 F 。 (2) 如图所示 (3) 把定值电阻 R 看做电源的内阻 , 在小灯泡的伏安特性曲线的坐标系里作出电源的路端电压与干路电流的关系图线 , 可得与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为 (0 . 36,2 . 2), 此时灯泡的实际功率为 P=UI= 0 . 84 W 。 - 70 - 3 . (2017 陕西西安模拟 ) 如图甲是利用两个电流表 A 1 和 A 2 测量干电池电动势 E 和内阻 r 的电路原理图。图中 S 为开关 , R 为滑动变阻器 , 固定电阻 R 1 和 A 1 内阻之和为 10 000 Ω( 比 r 和滑动变阻器的总电阻大得多 ),A 2 为理想电流表。 - 71 - (1) 按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线。 (2) 在闭合开关 S 前 , 将滑动变阻器的滑动端 c 移动至 　　　　 ( 选填 “ a 端 ”“ 中央 ” 或 “ b 端 ”) 。   (3) 闭合开关 S, 移动滑动变阻器的滑动端 c 至某一位置 , 读出电流表 A 1 和 A 2 的示数 I 1 和 I 2 。多次改变滑动端 c 的位置 , 得到的数据如下 : 在如图所示的坐标纸上以 I 1 为纵坐标、 I 2 为横坐标画出所对应的曲线 I 1 - I 2 。 - 72 - (4) 利用所得曲线求得电源的电动势 E= 　　　 V, 内阻 r= 　　　　 Ω 。 ( 保留两位小数 )   (5) 该电路中电源输出的短路电流 I m = 　　　　 A 。 答案 (1) 见解析图 　 (2) b 端 　 (3) 见解析图 　 (4)1 . 50 　 0 . 60 　 (5)2 . 4 - 73 - 解析 (1) 由原理图可知 , 电路为基本的限流接法 , 故按原理图串联即可 ; 连线如下图所示 ; (2) 为保证安全 , 开始时滑动变阻器应接到最大值 , 故应接 b 端 ; - 74 - (3) 将各点依次描出 , 连线如下图所示 。 - 75 - 4 . 太阳能电池板在有光照时 , 可以将光能转化为电能 , 在没有光照时 , 可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法 , 探究一个太阳能电池板在没有光照时 ( 没有储存电能 ) 的 I - U 特性。所用的器材包括 : 太阳能电池板 , 电源 E , 电流表 A, 电压表 V, 滑动变阻器 R , 开关 S 及导线若干。 (1) 为了达到上述目的 , 实验电路应选用图甲中的图 　　　 ( 填 “a” 或 “b”) 。   - 76 - (2) 该实验小组根据实验得到的数据 , 描点绘出了如图乙的 I - U 图象。由图可知 , 当电压小于 2 . 00 V 时 , 太阳能电池板的 电阻 　　　 ( 填 “ 很大 ” 或 “ 很小 ”); 当电压为 2 . 80 V 时 , 太阳能电池板的电阻为 　　　　 。 - 77 - (3) 当有光照射时 , 太阳能电池板作为电源 , 其路端电压与总电流的关系如图丙所示 , 分析该曲线可知 , 该电池板作为电源时的电动势为 　　　　 V 。若把它与阻值为 1 kΩ 的电阻连接构成一个闭合电路 , 在有光照射情况下 , 该电池板的效率是 　　　　 %( 结果保留三位有效数字 ) 。   答案 (1)a 　 (2) 很大 　 1 . 0 × 10 3 Ω 　 (3)2 . 8 　 64 . 3 - 78 -