高考物理總復習第九章電路及其應用章末核心素養(yǎng)提升

電學實驗設計能力的培養(yǎng)實驗設計的基本思路eq\x(明確目的)→eq\x(選擇方案)→eq\x(選定器材)→eq\x(擬定步驟)→eq\x(數據處理)→eq\x(誤差分析)在近年的電學實驗中，電阻的測量(包括變形如電表內阻的測量)、測電源的電動勢與內電阻是考查頻率較高的實驗。所用到的原理公式為R＝eq\f(U,I)，E＝U＋Ir。由此可見，對于電路中電壓U及電流I的測量是實驗的關鍵所在，但這兩個量的直接測量和間接測量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點之處。因此復習中應熟練掌握基本實驗知識及方法，做到以不變應萬變。1．電路設計原則：正確地選擇儀器和設計電路的問題，應掌握和遵循一些基本原則；即“安全性”“方便性”“精確性”原則，兼顧“誤差小”“儀器少”“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運用。2．電學實驗儀器的選擇(1)根據不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務必使指針較大角度偏轉(一般要大于滿偏度的1/3)，以減少測讀誤差。(2)根據電路中可能出現的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它的額定值，對大阻值的變阻器，如果是滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用?！菊骖}示例1(2019·海南卷，11)用實驗室提供的器材設計一個測量電流表內阻的電路。實驗室提供的器材為：待測電流表A(量程10mA，內阻約為50Ω)，滑動變阻器R1，電阻箱R，電源E(電動勢約為6V，內阻可忽略)，開關S1和S2，導線若干。圖1(1)根據實驗室提供的器材，在圖1(a)所示虛線框內將電路原理圖補充完整，要求滑動變阻器起限流作用；(2)將圖(b)中的實物按設計的原理圖連線；(3)若實驗室提供的滑動變阻器有兩種規(guī)格①10Ω，額定電流2A②1500Ω，額定電流0.5A實驗中應該取________(填“①”或“②”)。解析(1)電路原理圖如圖甲所示。甲(2)實物連線如圖乙所示。乙(3)待測電流表兩端允許的最大電壓為UA＝0.01×50V＝0.5V，當S2斷開，電流表滿偏時，滑動變阻器的阻值R＝eq\f(E－UA,Ig)＝eq\f(6－0.5,0.01)Ω＝550Ω，故滑動變阻器應選擇②。答案(1)見解析圖甲(2)見解析圖乙(3)②【例2(2021·東北三省三校聯(lián)考)用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為150Ω)，實驗室提供如下器材：電源E：電動勢為3V，內阻不計；電流表A1：量程0～15mA，內阻約為50Ω；電流表A2：量程0～300μA，內阻為800Ω；滑動變阻器R1：阻值范圍0～10Ω，額定電流2A；電阻箱R2：阻值范圍0～9999Ω，額定電流1A；開關S、導線若干。要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下列問題：(1)為了測量待測電阻Rx兩端的電壓，可以將電流表________(填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調到________Ω，這樣可以改裝成一個量程為3.0V的電壓表。(2)請結合所選器材在方框中設計電路圖，并標出所選器材的相應符號，然后根據電路圖連接實物圖。圖2(3)調節(jié)滑動變阻器R1，兩電流表的示數如圖3所示，可讀出電流表A1的示數為________mA，電流表A2的示數為________μA，測得待測電阻Rx的較準確值為________Ω(計算結果保留3位有效數字)。圖3解析(1)用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值，必須測電流與電壓，由于流過待測電阻Rx的最大電流約為Ix＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,150)A＝20mA。所以電流表應該選用A1來測量流過待測電阻Rx的電流，則為了測量待測電阻Rx兩端的電壓，可以將電流表A2改裝成一個量程為3.0V的電壓表。根據串并聯(lián)電阻的規(guī)律，改裝成一個量程為3.0V的電壓表應串聯(lián)的電阻為R＝eq\f(U,Ig)－Rg＝eq\f(3,300×10－6)Ω－800Ω＝9200Ω。(2)由于待測電阻Rx的阻值較小，根據大內小外規(guī)律則采用電流表外接法，而滑動變阻器的阻值較小，所以采用分壓式控制電路，實驗電路圖與實物圖連接如圖所示。(3)電流表A1的示數為12.5mA。電流表A2的示數為180μA。待測電阻Rx的較準確值為Rx＝eq\f(I2（R＋R