高考物理二轮复习 考前三个月 专题16 电学实验教案.docx

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高考物理二轮复习考前三个月专题16电学实验教案

专题16电学实验

考题一　多用电表的原理、使用及读数问题

1.游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧

记住两点：

一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后数字分别是，螺旋测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位.

2.电压表、电流表、多用电表的读数技巧

（1）对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是

、

还是

估读，明确读数的小数位数.

（2）多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5V以下交流电压所用，一般较少使用.

3.欧姆表的原理

（1）欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”.

（2）测电阻的原理是闭合电路欧姆定律.当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0（即欧姆调零），使灵敏电流计满偏，Ig＝

，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝

，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀.

4.欧姆表使用六注意

（1）选挡接着调零；

（2）换挡重新调零；（3）待测电阻与电路、电源要断开；（4）尽量使指针指在表盘中间位置附近；（5）读数之后要乘以倍率得阻值；（6）用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡.

例1　

（1）指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：

图1

在使用多用电表测量时，指针的位置如图1甲所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为________Ω；若选择开关拨至“50mA”挡，则测量结果为________mA.

（2）多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示，电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图丙所示，则该图象的函数关系式为__________________；

（3）下列根据图丙中I－Rx图线作出的解释或判断中正确的是________.

A.因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大

B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx＝0时电路中的电流I＝Ig

C.Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏

D.测量中，当Rx的阻值为图丙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧

解析　

（1）所测的电阻R＝18×1Ω＝18Ω.选择开关拨至“50mA”挡，电流为I＝22.6mA.

（2）根据闭合电路欧姆定律得：

I＝

＝

.

（3）因Rx＝

－r－R0－Rg，函数图线是非线性变化的，当电流较大时电阻较小，当电流较小时电阻较大，A错误；当Rx＝0，I＝

，此时电流为满偏电流，B正确；Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，C正确；测量中，当Rx的阻值为图丙中的R2时，电流比半偏电流小，指针位于表盘中央位置的左侧，D错误.选B、C.

答案　

（1）18　22.6（22.4～22.8）　

（2）I＝

　（3）BC

变式训练

1.某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：

（1）用20分度的游标卡尺测量其长度如图2甲所示，可知其长度为________mm；

（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为________mm；

（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为________Ω.

图2

答案　

（1）50.15　

（2）4.700　（3）220

解析　

（1）游标卡尺的读数为L＝50mm＋3×0.05mm＝50.15mm；

（2）螺旋测微器的读数为

D＝4mm＋0.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm；

（3）欧姆表的读数为R＝22×10Ω＝220Ω.

2.已知G表的内阻Rg为990Ω，满偏电流Ig＝100μA.用它改装成如图3所示的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程（或分度值）不同的挡位.1、2两个挡位为电流表挡位，其中的大量程是小量程的10倍.

图3

（1）关于此多用电表，下列说法错误的是__________.

A.当转换开关S旋到位置4时，是电阻挡

B.当转换开关S旋到位置6时，是电压挡

C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大

D.A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔

（2）图中电源电动势均为3.5V，当把选择开关S旋到位置4，在AB之间接3500Ω电阻时，表头G刚好半偏，该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误，则R1＝____Ω，R2＝______Ω.

答案　

（1）C　

（2）11　99

解析　

（1）当转换开关S旋到位置4时，表头与电表中的电源相连接，是电阻挡，A正确；当转换开关S旋到位置6时，表头与电阻串联，电阻起分压作用，是电压挡，B正确；当转换开关S旋到5串联的电阻小于旋转到6串联的电阻，可知旋转到6，串联的电阻分压作用大，电压表量程大，C错误；根据电流“红进黑出”可知，B表笔为黑表笔，A表笔为红表笔，D正确.因选错误的，故选C.

（2）由题知，在AB之间接3500Ω电阻时，表头G刚好半偏，即改装后电流表的总内阻R内＝3500Ω，当转换开关S在2时（如图a），电流表量程为I2g＝

＝

A＝1mA.由题知，转换开关S在1（如图b）时，电流表的量程为I1g＝10mA，由串并联电路特点得：

＋Ig＝I2g，

＋Ig＝I1g，联立解得R1＝11Ω，R2＝99Ω.

考题二　伏安法测电阻

1.仪器的选择

（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；根据待测电路的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度不宜较大，一般应使指针能达到半偏左右.

2.电路的选择

（1）测量电路的选择

比较项目

电流表内接法

电流表外接法

电路

误差来源

电流表的分压

电压表的分流

测量结果

R测＝

>Rx，偏大

R测＝

适用条件

Rx≫RA（测大电阻）

RV≫Rx（测小电阻）

（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：

a.要求待测电路的U、I从0变化.

b.R滑≪Rx.

c.选用限流式，Ux、Ix过大（超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等）.

3.伏安法测电阻的常规设计实验

需要一个电流表和一个电压表，利用欧姆定律求其电阻.但有时题目中缺少电压表或缺少电流表，或电压表、电流表的量程不符，这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用，把已知内阻的电压表当作电流表来使用，甚至可以把已知内阻的电流表（或电压表）和电阻箱改装成符合要求的电压表（或电流表）.

4.定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用

近几年考题当中，经常出现用阻值已知的定值电阻（或电阻箱）充当电压表，或用阻值已知的定值电阻（或电阻箱）充当电流表.

例2　发光二极管在生产和生活中得到了广泛的应用，如图4所示是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势，某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.

图4

U/V

0

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

2.40

2.80

I/mA

0

0.9

2.3

4.3

6.8

12.0

19.0

30.0

（1）实验室提供的器材如下：

A.电压表（量程0～3V，内阻约10kΩ）

B.电压表（量程0～15V，内阻约25kΩ）

C.电流表（量程0～50mA，内阻约50Ω）

D.电流表（量程0～0.6A，内阻约1Ω）

E.滑动变阻器（阻值范围0～10Ω，允许最大电流3A）

F.电源（电动势6V，内阻不计）

G.开关，导线若干

该同学做实验时，电压表选用的是________，电流表选用的是________.（填选项字母）

（2）请在图5中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整.

图5

（3）在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最________端；（填“左”或“右”）.

（4）根据表中数据，在图乙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I－U图线.

（5）由I－U图线可知：

二极管的电阻值随工作电压的增大而________（填“不变”“增大”或“减小”）

（6）若此发光二极管的最佳工作电流为10mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R＝________的电阻，才能使它工作在最佳状态.（结果保留三位有效数字）

解析　

（1）由表中数据可知：

最大电压为2.8V，电压表选A；最大电流为30mA，电流表选C；

（2）因电压、电流要从0测起，滑动变阻器用分压式接法；二极管的电阻更接近电流表的内阻，故电流表用外接法，实物图的连接如图甲.

（3）因滑动变阻器是分压式接法，在开始前滑动变阻器的滑片应置于最左端；

（4）根据表中数据，在图上描出各点，用光滑的曲线连接起来，如图乙.

（5）由图线可知，二极管的电阻值随电压的增大而减小；

（6）根据U－I图线，当二极管的工作电压为1.9V时，工作电流约为10mA，串联电阻上分到电压应为1.1V，故应串联的电阻为：

R＝

Ω＝110Ω.

答案　

（1）A　C　

（2）见解析图甲　（3）左

（4）见解析图乙　（5）减小　（6）110Ω

变式训练

3.使用理想电压表、理想电流表、滑动变阻器、直流电源等仪器，研究一只小灯泡完整的伏安特性，测得I－U图象如图6甲所示.已知滑动变阻器滑动片的有效移动长度为30cm，变阻器的最大阻值为22.5Ω，电源电动势为6V，内阻不计.

图6

（1）在图乙的虚线框内，不改变滑动变阻器和电源的位置，补上电压表、电流表、灯泡，画出完整的电路图.要求滑动变阻器的滑动片向左滑动时，灯泡的电压增大.

（2）根据I－U图象可知：

从A到B的过程中灯泡的电阻逐渐________（选填“增大”或“减小”），改变的阻值为________Ω.

（3）在获得A→B段图线数据的过程中，滑动变阻器的滑动片向左移动了________cm的长度.

答案　

（1）电路图如图所示　

（2）增大　5　（3）10

解析　

（1）滑动变阻器采用分压接法，电流表内、外接法均可，滑动片左移灯泡电压变大，电路图如图所示.

（2）由I—U图象可知，从A到B的过程中灯泡的电阻逐渐增大，由欧姆定律得：

电阻的改变量ΔR＝RB－RA＝

－

＝5Ω.

（3）由I—U图象可知，灯泡两端电压为U并＝3V，滑动变阻器左半段电压为6V－3V＝3V，通过灯泡的电流为IL＝0.2A，由串并联电路特点有（

＋0.2）（22.5－R）＝3，得R＝15Ω；与灯泡并联的滑动变阻器电阻丝长度

×30cm＝20cm，在获得A→B段图线数据的过程中，滑动变阻器的滑动片向左移动了30cm－20cm＝10cm.

4.某待测电阻Rx的阻值在80～1