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,專題十三 電學(xué)實(shí)驗(yàn),-2-,知識(shí)脈絡(luò)梳理,-3-,規(guī)律方法導(dǎo)引,1.知識(shí)規(guī)律 (1)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:,-4-,-5-,③電學(xué)儀器的選擇: a.電源的選擇:一般可以根據(jù)待測(cè)電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源。 b.電表的選擇:一般根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表;根據(jù)待測(cè)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。 (2)電流表內(nèi)外接法的區(qū)分與選擇。,-6-,(3)分壓式電路與限流式電路的區(qū)分與選擇。 ①控制電路的比較:,②控制電路的選擇: a.從節(jié)能的角度考慮,優(yōu)先選用限流式。 b.以下三種情況必須用分壓式:要求待測(cè)電路的U、I從0變化。R滑?Rx。選用限流式,Ux、Ix過大(超過電流表量程,燒壞電表、電源或用電器等)。,-7-,2.思想方法 (1)物理思想:等效思想、控制變量思想。 (2)物理方法:等效替代法、控制變量法、累積法。,-8-,命題一,命題二,命題三,以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn) 主要考查儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)操作及歐姆定律。 例1(1)用多用電表歐姆擋粗略測(cè)量某元件的電阻,選用1擋,測(cè)量結(jié)果如圖甲所示,則測(cè)得的電阻為 Ω; (2)為描繪該元件的U-I圖線,提供了如下器材: A.電流表A(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.9 Ω) B.電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) C.滑動(dòng)變阻器R1(10 Ω,2 A) D.滑動(dòng)變阻器R2(1 000 Ω,1 A) E.電源E(電動(dòng)勢(shì)6 V,內(nèi)阻約0.1 Ω) F.開關(guān)S及導(dǎo)線若干,甲,①實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇 (填寫器材序號(hào)即可),以保證實(shí)驗(yàn)過程中調(diào)節(jié)方便; ②設(shè)計(jì)合適電路,在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖; ③如圖乙所示中Ⅰ、Ⅱ圖線,一條為元件真實(shí)的U-I圖線,另一條是本次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的U-I圖線,其中 是本次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的圖線。,答案,解析,命題一,命題二,命題三,-10-,思維導(dǎo)引,命題一,命題二,命題三,-11-,例2(2015浙江麗水一模)小潘同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,所用小燈泡的規(guī)格為“2.5 V,0.3 A”。 (1)用實(shí)驗(yàn)室的“高中學(xué)生電源”作為電源,應(yīng)該選用圖甲中 (選填“穩(wěn)壓2 A”或“交流3 A”)的兩個(gè)接線柱; (2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選 (選填R1“5 Ω,2 A”或R2“50 Ω,1 A”);,甲,命題一,命題二,命題三,-12-,(3)小潘同學(xué)連接電路之后,閉合開關(guān)(如圖乙所示),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器,燈泡發(fā)光、電流表和電壓表都有正示數(shù)。但同桌指出還有一處錯(cuò)誤,這處錯(cuò)誤是 ; (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后,他描繪了如圖丙的伏安特性曲線,老師一看就判定是錯(cuò)誤的,老師判定的依據(jù)是 。,命題一,命題二,命題三,乙,丙,答案,解析,-13-,思維導(dǎo)引,命題一,命題二,命題三,-14-,規(guī)律方法 1.“測(cè)金屬絲的電阻率”“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”均屬于以測(cè)電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn),屬于測(cè)量性實(shí)驗(yàn),主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析、理解能力,要求學(xué)生有選擇儀器、設(shè)計(jì)電路的能力。 2.測(cè)量電路設(shè)計(jì):,3.控制電路:以小控大用分壓,相差無幾用限流,即當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值較小時(shí),常采用分壓式接法;當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值與負(fù)載相差不大時(shí),常采用限流式接法。另外滑動(dòng)變阻器必須接為分壓式的情況有三種:(1)電壓要求從零開始變化;(2)滑動(dòng)變阻器阻值太小,不能起到限流的作用;(3)限流式不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)。若兩種接法均可,則采用限流式,因?yàn)橄蘖魇綋p耗功率小。,命題一,命題二,命題三,-15-,命題一,命題二,命題三,-16-,拓展訓(xùn)練1(2015全國(guó)理綜Ⅱ)電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏時(shí)通過該表電流的兩倍。某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻(半偏法),實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下: 待測(cè)電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約為3 000 Ω),電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值 100 Ω,額定電流2 A),電源E(電動(dòng)勢(shì)6 V,內(nèi)阻不計(jì)),開關(guān)2個(gè),導(dǎo)線若干。,命題一,命題二,命題三,(1)虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分,將電路圖補(bǔ)充完整。 (2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路,寫出實(shí)驗(yàn)步驟: 。 (3)將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為RV,與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比,RV (選填“”“=”或“”)RV,主要理由是 。,答案,-17-,命題一,命題二,命題三,-18-,命題一,命題二,命題三,-19-,命題一,命題二,命題三,-20-,命題一,命題二,命題三,-21-,思維導(dǎo)引,命題一,命題二,命題三,規(guī)律方法 測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法拓展,-22-,命題一,命題二,命題三,-23-,拓展訓(xùn)練2(2015安徽理綜)某同學(xué)為了測(cè)量一節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材:一個(gè)滿偏電流為100 μA、內(nèi)阻為2 500 Ω的表頭,一個(gè)開關(guān),兩個(gè)電阻箱(0~999.9 Ω)和若干導(dǎo)線。 (1)由于表頭量程偏小,該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50 mA的電流表,則應(yīng)將表頭與電阻箱 (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),并將該電阻箱阻值調(diào)為 Ω。 (2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對(duì)電池的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量,實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示,通過改變電阻R測(cè)相應(yīng)的電流I,且作相關(guān)計(jì)算后一并記錄如下表。,圖1,命題一,命題二,命題三,-24-,①根據(jù)表中數(shù)據(jù),圖2中已描繪出四個(gè)點(diǎn),請(qǐng)將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖2中,并畫IR-I圖線; ②根據(jù)圖線可得電池的電動(dòng)勢(shì)E是 V,內(nèi)阻r是 Ω。,答案,解析,命題一,命題二,命題三,-25-,以多用電表的使用為核心的實(shí)驗(yàn) 主要考查多用電表的使用方法和讀數(shù)特點(diǎn)。 例4(2015安徽合肥高三質(zhì)檢)圖甲為正在測(cè)量中的多用電表表盤,請(qǐng)完成下列問題: (1)如果用直流“50 V”擋測(cè)量電壓,指針位置如圖甲所示,讀數(shù)為 V; (2)用圖甲多用電表測(cè)量電阻時(shí),多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一電池、一個(gè)可變電阻和一表頭相串聯(lián),如圖乙所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,選擇開關(guān)在“1”擋,把它的兩表筆短接,旋轉(zhuǎn)可變電阻R1的旋鈕,當(dāng)指針指向“0 Ω”時(shí),流過多用電表的電流為 mA; (3)圖乙是測(cè)量Rx阻值時(shí)的電路,歐姆表使用一段時(shí)間后,電池電動(dòng)勢(shì)變小,內(nèi)阻變大,但此表仍能進(jìn)行歐姆調(diào)零,按正確使用方法再測(cè)Rx的值,其測(cè)量結(jié)果與原結(jié)果相比將較 (選填“變大”“變小”或“不變”);,命題一,命題二,命題三,-26-,(4)圖丙是將表頭G改裝成兩個(gè)倍率擋(如“1”“10”)的歐姆表電路原理圖,則當(dāng)開關(guān)S合向 (選填“a”或“b”)端時(shí),歐姆表是較大倍率擋。,甲,乙,丙,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-27-,思維導(dǎo)引,命題一,命題二,命題三,-28-,規(guī)律方法 歐姆表使用六注意 (1)選擋接著調(diào)零;(2)換擋重新調(diào)零;(3)待測(cè)電阻與電路、電源要斷開;(4)盡量使指針指在表盤中間位置附近;(5)讀數(shù)之后要乘以倍率得阻值;(6)測(cè)量結(jié)束后,選擇開關(guān)要置于“OFF”擋或交流電壓的最高擋。,命題一,命題二,命題三,-29-,拓展訓(xùn)練3為確定某電子元件的電氣特征,做如下測(cè)量。 (1)用多用表測(cè)量該元件的電阻,選用“100”倍率的電阻擋測(cè)量,發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大,因此需選擇 (選填“10”或“1 k”)倍率的電阻擋,并 再進(jìn)行測(cè)量,多用表的示數(shù)如圖甲所示,測(cè)量結(jié)果為 Ω。 (2)將待測(cè)元件(額定電壓9 V)、蓄電池、滑動(dòng)變阻器、電流表、多用表、開關(guān)及若干導(dǎo)線連接成電路如圖乙所示。添加連線,使電路能測(cè)量該元件完整的伏安特性。 本實(shí)驗(yàn)中使用多用表測(cè)電壓,多用表的選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到 (選填“直流電壓10 V”或“直流電壓50 V”)擋。,答案,解析,命題一,命題二,命題三,-30-,,1.用伏安法測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻Rx的阻值(阻值約為200 Ω),實(shí)驗(yàn)室提供如下器材。 電池組E:電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻不計(jì) 電流表A1:量程0~15 mA,內(nèi)阻約為100 Ω 電流表A2:量程0~300 μA,內(nèi)阻為1 000 Ω 電壓表V:量程0~15 V,內(nèi)阻約為15 kΩ 滑動(dòng)變阻器R1:阻值范圍0~20 Ω 定值電阻R2,阻值為9 000 Ω 開關(guān)S、導(dǎo)線若干 請(qǐng)回答下列問題: (1)在實(shí)驗(yàn)中要求盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量Rx的阻值,選擇的電表為 (填寫器材代號(hào));,1,2,3,-31-,(2)在方框中畫出測(cè)量Rx阻值的完整電路圖,并在圖中標(biāo)明器材代號(hào); (3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1,兩表的示數(shù)如圖所示,可讀出電流表A1的示數(shù)是 mA,電流表A2的示數(shù)是 μA。,答案,解析,1,2,3,-32-,2.(2015廣東江門統(tǒng)考)某同學(xué)想測(cè)量電壓表0~3 V擋的內(nèi)阻,他從實(shí)驗(yàn)室拿來一個(gè)多用電表、3節(jié)干電池、50 Ω的滑動(dòng)變阻器1個(gè)、開關(guān)和若干導(dǎo)線。 (1)先用多用表粗測(cè)其內(nèi)阻,把選擇開關(guān)旋到歐姆擋的“100”倍率,將 (選填“紅”或“黑”)表筆接電壓表的“-”接線柱,另一只表筆接“3 V”的接線柱,多用表的指針位置如圖甲所示,則電壓表的內(nèi)阻為 Ω; (2)再用伏安法測(cè)量其內(nèi)阻,把多用表的選擇開關(guān)旋到直流電流的 (選填“100”“10”或“1”)mA擋,請(qǐng)?jiān)趫D乙完成其余的連線; (3)實(shí)驗(yàn)中多用表的示數(shù)為I,電壓表的示數(shù)為U,則電壓表的內(nèi)阻為RV= 。,答案,解析,1,2,3,-33-,3.(1)如圖甲是“測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路,如果采用新電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí),電壓表變化 (選填“明顯”或“不明顯”); (2)為了較精確地測(cè)量一節(jié)新電池的內(nèi)阻,可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線來完成實(shí)驗(yàn), 器材:量程3 V的理想電壓表V,量程0.6 A的電流表A(具有一定內(nèi)阻),定值電阻R0(R0=1.50 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω),滑動(dòng)變阻器R2(0~200 Ω),開關(guān)S。相比于圖甲,圖乙中的電阻R0有哪些作用? (3)為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 (選填“R1”或“R2”); (4)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖丙中完成實(shí)物連接圖;,1,2,3,-34-,(5)實(shí)驗(yàn)中,改變滑動(dòng)變阻器的阻值,測(cè)出當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí),電壓表讀數(shù)為U1;當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí),電壓表讀數(shù)為U2,則新電池內(nèi)阻的表達(dá)式r= (用I1、I2、U1、U2和R0表示); (6)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),測(cè)出兩組U、I值,便可計(jì)算出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,這樣做雖然簡(jiǎn)單,但誤差可能較大。處理數(shù)據(jù)時(shí)如何減少實(shí)驗(yàn)誤差,請(qǐng)你提出一種處理方法:,1,2,3,-35-,1,2,3,,-36-,1,2,3,-37-,怎樣得高分,電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)分析技巧 【典例示范】 為了測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E(約為3 V)和內(nèi)阻r,選用的器材如下: A.電流表G1(量程為2 mA,內(nèi)電阻為100 Ω) B.電流表G2(量程為1 mA,內(nèi)電阻為200 Ω) C.電阻箱R1(0~99.99 Ω) D.電阻箱R2(0~9 999 Ω) E.滑動(dòng)變阻器R3(0~1 000 Ω,允許最大電流1 A) F.待測(cè)電池 G.開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干 (1)某同學(xué)利用上述器材,采用圖甲所示的電路測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,請(qǐng)按照?qǐng)D甲將圖乙所示的實(shí)物圖連線。,-38-,怎樣得高分,(2)圖甲中利用電阻箱R1,將電流表G1改裝成了量程為0.5 A 的電流表,利用電阻箱R2將電流表G2改裝成了量程為3 V 的電壓表,則電阻箱R1的阻值調(diào)到 Ω。 (3)以G2示數(shù)I2為縱坐標(biāo),G1示數(shù)I1為橫坐標(biāo),作出I2-I1圖象如圖所示,結(jié)合圖象可得出電源的電動(dòng)勢(shì)為 V,電源的內(nèi)阻為 Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。,答案,解析,-39-,怎樣得高分,思維導(dǎo)引,-40-,怎樣得高分,以題說法 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)需要特別注意: 一是選擇好合適的實(shí)驗(yàn)原理,求解電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考題的關(guān)鍵是在弄清原理的基礎(chǔ)上將基本方法靈活遷移,從方法遷移中尋找問題的突破口。 二是設(shè)計(jì)合理的電路,應(yīng)先依據(jù)題意確定電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器等儀器,然后確定電流表的接法,再選擇控制電路并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。,-41-,怎樣得高分,針對(duì)訓(xùn)練 (2015全國(guó)理綜Ⅰ)圖(a)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 Ω,滿偏電流為1 mA;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3 mA;若使用a和c兩個(gè)接線柱,電表量程為10 mA。由題給條件和數(shù)據(jù),可以求出R1= Ω,R2= Ω。,-42-,怎樣得高分,(2)現(xiàn)用一量程為3 mA、內(nèi)阻為150 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電流表A對(duì)改裝電表的3 mA擋進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA。電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,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 Ω和1 000 Ω;滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格,最大阻值分別為750 Ω和3 000 Ω。則R0應(yīng)選用阻值為 Ω的電阻,R應(yīng)選用最大阻值為 Ω的滑動(dòng)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(b)的電路可以判斷出損壞的電阻。圖(b)中的R為保護(hù)電阻,虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖(a)虛線框內(nèi)的電路。則圖中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱 (選填“b”或“c”)相連。判斷依據(jù)是 。,答案,解析,