2019高考物理一輪復習第八章恒定電流第7講設計性電學實驗學案

1、第 7 講設計性電學實驗同時也符合教育的核心素養(yǎng)的考核，每年高考都有考查，屬于必考內容其中以設計性電路為主，電路中電流表、電壓表的選擇、滑動變 阻器的選擇也是?？純热?【重難解讀】電學實驗中主要有以下幾個實驗(1)電阻的測量；(2)電源電動勢和內阻的測量；(3)多用電表的使用.其中測量電阻的方法和思路是考查的重點，而電動勢和內阻的測量屬于難點.【典題例證】挫創(chuàng).(9分)某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內電阻r,但是從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱(最大阻值為999.9Q,可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig=0.6 A，內阻rg=0.1 Q )和

2、若干導線.(1)請根據(jù)測定電動勢E和內電阻r的要求，設計圖甲中器材的連接方式，把它們連接起來.閉合開關，逐次改變電阻箱的阻值R,讀出與R對應的電流表的示數(shù)I，并作記錄.當電阻箱的阻值R=2.6Q時，其對應的電流表的示數(shù)如圖乙所示.處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值作R 1坐標圖，如圖丙所示，圖中已標注出了pR的幾個與測量對應的坐標點，請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖丙上. 在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線.設計社電學實驗1I的倒數(shù)I；再制2(4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E=解析(1)把各器件直接串聯(lián)即可.I=0.5 A,1=2 A一：坐標為（2,2.6）.（1分）

3、(3)圖線是一條傾斜的直線連線時不能連成折線；為減小偶然誤差，個別偏離太遠的點舍去.由閉合電路的歐姆定律得E=l(R+r+rg)，貝UR=p-(r+rg)，故圖線的斜率k表示電池電動勢E的大小，縱軸截距的絕對值表示(r+rg)E=k=6.0-0辱1.52 V(1.461.54 V范圍內均正確),r0.3 Q (0.250.35Q均正確).(2分)4.200.25答案(2)(3)見解析(4)1.52(1.461.54)0.3(0.250.35)解決電學實驗問題應掌握的內容(1)明確題目的要求：認真審清題意，看清題目的要求.即審題時要看清題目要求測定什么物理量，驗證、探究什么物理規(guī)律，或者要求設計

4、達到何種標準的電路等.(2)明確實驗原理：解決設計型實驗題的關鍵在于選擇實驗原理如果實驗需要測定某些電學量，應弄清待測物理量可通過哪些規(guī)律、公式求得，與哪些物理量有直接聯(lián)系，可用哪些物理量定量地表示，用何種方法測定相關量，進而得出待求量.(3)明確設計電路的原則設計電路一般應遵循“安全性”原則、“精確性、方便性”原則，兼顧“運用儀器少、耗電少”等原則.1安全性原則：選用儀器組成電路，首先要保證實驗正常進行.例如通過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過其量程，滑動變阻器、被測電阻不得超過其額定電流(額定功率)等.2精確性、方便性原則：“精確”是指選用儀器組成實驗電路時要盡可能減小測量誤差，

5、提高精確度.例1如所用電流表、電壓表的指針應有較大的偏轉，一般應使指針偏轉在滿刻度的？以上，以減小因讀數(shù)引起的偶 然誤差V，內電阻r=_Q.（4分）當R=2.6Q時，由題圖乙可知（2分）3“方便”是指實驗中便于調節(jié)控制，便于讀數(shù).例如應根據(jù)電路可能出現(xiàn)的電流、電壓范圍選擇滑動變阻器對大阻值的滑動變阻器，如果滑片稍有移動就使電路中的電流、電壓有很大變化，則不宜采用對于滑動 變阻器，還要權衡用分壓式電路還是限流式電路.3運用儀器少、耗電少原則：在達到實驗目的， 各項指標均符合要求的前提下，還應注意運用的儀器盡量少和節(jié)約電能.例如控制電路有限流式與分壓式兩種調節(jié)電路，若這兩種調節(jié)電路均能滿足要求，從

6、消耗功率小，節(jié)約電能的角度，則應選用限流式電路.(4)控制電路的選擇滑動變阻器選用限流接法和分壓接法的依據(jù)1負載電阻電壓要求變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調，應選分壓電路.2若負載電阻的阻值RX遠大于滑動變阻器總阻值R應選分壓電路.3若負載電阻的阻值RX小于滑動變阻器總阻值R或相差不多，且沒有要求電壓從零可調，應選限流電路.4兩種電路均可時限流電路優(yōu)先，因為限流電路消耗的總功率小.(5)測量電路的選擇對伏安法測電阻，應根據(jù)待測電阻的大小選擇電流表不同的接法.-Rrh- 41- 11阻值判斷法當R? R時，采用電流表“外接法”；當Ft?RA時，采用電流表“內接法”.2倍率比較法R/ Ri-a當R

7、=R即,R/R時，既可選擇電流表“內接法”，也可選擇“外接法”R. Rb.當RR即RvRTR時，采用電流表“外接法”；RxFA予a若曽，則選擇電壓表分流的“外接法”；b若 晉，則選擇電流表分壓的“內接法”.(6)實驗器材的選擇安全因素：通過電源、電表、電阻的電流不能超過允許的最大電流.c當詈R RAR時，采用電流表“內接法”試觸法普與平大小比較:般取滿偏度的4誤差因素：選擇電表時，保證電流和電壓均不超過其量程.使指針有較大偏轉5使用歐姆表選擋時讓指針盡可能在中值刻度附近.3便于操作：選滑動變阻器時，在滿足其他要求的前提下，可選阻值較小的.4關注實驗的實際要求.【突破訓練】1在伏安法測電阻的實驗

8、中，待測電阻甲的測量值是R與甩串聯(lián)的電阻阻值，故答案：RM大于小于2某同學在“利用DIS實驗的電壓、電流傳感器，描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，采用了圖甲所示電路.（1）圖甲中，E矩形框內應該接流傳感器”或“小燈泡”）（2）該同學利用測量的數(shù)據(jù)，畫出如圖乙的圖線，但該同學忘記在坐標上標明橫坐標和縱坐標所表示的物 理量，請你根據(jù)圖線作出判斷：橫坐標表示 _ ，縱坐標表示 _ .解析：（1）實驗電路采用的是滑動變阻器分壓式接法，圖甲中E矩形框內應該接電壓傳感器，F(xiàn)矩形框內應該接小燈泡.（2）根據(jù)小燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大，可判斷橫坐標表示電流，縱坐標表示電壓.答案：（1）電壓傳感器小燈泡

9、（2）電流電壓3在“用DIS測電源的電動勢和內阻”的實驗中：（1）將待測電池組、滑動變阻器、電流傳感器、電壓傳感器、定值電阻、電鍵及若干導線連接成電路如圖甲所示.圖中未接導線的A端應接在_點（選填“B“C“D”或“E”）.（2）實驗得到的U- I關系如圖乙中的直線I所示，則電池組的電動勢為_V,內電阻阻值為_Q .V的內阻約為2 kQ,電流表A的內阻約RX=*十算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù).若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為R和R2，則（填“Ri”或“R2”）更接近待測電且測量值Ri（填“大于” “等于”或“小于”）真實值，測量值R2（填“大于”“等于”或“小于”）真實值

10、.解析：根據(jù)題意知RVRRXi更接近待測電阻的真實值. 圖6(3)為了測量定值電阻的阻值，應在圖甲中將“A端重新連接到點(選填“B“C“D或E”)，所得到的UI關系如圖乙中的直線n所示，則定值電阻的阻值為 _Q.解析：(1)電壓傳感器測的是路端電壓，且開關打開，電壓傳感器示數(shù)應為零， 故導線的A端應接在C點.由圖乙中的直線I可知U-1關系圖線的縱截距為2.8 V,即為電池組的電動勢，斜率的絕對值為|Q=2Q,即內電阻阻值為2Q.(3)為了測量定值電阻的阻值，應將A端接到D點，由圖乙中的直線n可知，斜率的絕對值為5Q,即內電阻阻值與定值電阻阻值之和為5Q,所以定值電阻的阻值為5Q-2Q=3Q.答

11、案：C(2)2.82(3)D34某同學想用以下器材組裝一只歐姆表，并比較精確地測量一只幾千歐電阻的阻值.A.電流計，滿偏電流為1 mA,內阻為20 QB.電流計，滿偏電流為0.6 A，內阻為5 QC.電動勢15 V,內阻5Q的直流電源D.電動勢3 V,內阻3Q的直流電源E.最大阻值為5 000Q的滑動變阻器F.最大阻值為100 Q的滑動變阻器(1)以上器材應選用 _(填字母)，并在下面虛線框內畫出所組裝的歐姆表的內部電路結構圖.歐姆表調零后，滑動變阻器被接入電路部分的阻值為 _Q .(3)若用此歐姆表測量電阻，發(fā)現(xiàn)指針指在滿偏電流的三分之一處，則此電阻的阻值約為_Q.(4)如果電池長期未用，導致內阻增大，電動勢基本不變，且仍然能正常調零，這將導致測量的結果_(選填“偏大” “偏小”或“準確”).解析:2.81O1 Q=2.87阻值最大時，電流小于電流表的滿偏電流Ig，綜合考慮應選A、D E.歐姆表的內部電路結構圖如圖所示.(1)選取器材要能夠滿足歐姆表調零的要求,當滑動變阻器的8歐姆表調零時，由閉合電路歐姆定律得E=I