高考物理二轮复习 专题十 物理实验的创新和设计 第二讲 电学实验的创新和设计课件.ppt

第二讲电学实验的创新和设计,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,1.(2015山东理综,22)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表.某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率.改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U-I关系图线.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,回答下列问题:(1)滑片向下移动时,电压表示数(选填“增大”或“减小”).(2)I0=A.(3)RL消耗的最大功率为W(保留一位有效数字).,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,解析:(1)当滑片向下移动时,RL阻值减小,则总电阻减小,干路电流I0不变,则电压表读数U=I0R总减小;(2)当RL=0时,电流表读数增大至I0,此时电压表读数为0,则由甲图可知I0=1.0A;(3)RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2(W),则当I=0.5A时,功率的最大值为Pmax=5W.答案:(1)减小(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确)(3)5,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,2.(2013北京理综,21)某同学通过实验测定一个阻值约为5的电阻Rx的阻值.(1)现有电源(4V,内阻可不计)、滑动变阻器(050,额定电流2A)、开关和导线若干,以及下列电表:A.电流表(03A,内阻约0.025)B.电流表(00.6A,内阻约0.125)C.电压表(03V,内阻约3k)D.电压表(015V,内阻约15k)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用,电压表应选用(选填器材前的字母);实验电路应采用图1中的(选填“甲”或“乙”).,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图2中实物间的连线.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值=(保留两位有效数字).,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是.(均选填选项前的字母)A.电流表测量值小于流经Rx的电流值B.电流表测量值大于流经Rx的电流值C.电压表测量值小于Rx两端的电压值D.电压表测量值大于Rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中正确的是.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,解析:(1)电源电压为4V,为减小测量误差,电压表应选C,通过电阻的最大电流A=0.6A,因此电流表选B.因待测电阻远小于电压表内阻,故电流表采用外接法,实验电路选甲.(2)连线如图所示.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,3.(2013安徽理综,21)根据闭合电路欧姆定律,用图1所示电路可以测定电池的电动势和内电阻.图中R0是定值电阻,通过改变R的阻值,测出R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在坐标系中描出坐标点,如图2所示.已知R0=150,请完成以下数据分析和处理.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(1)图2中电阻为的数据点应剔除;(2)在坐标纸上画出关系图线;(3)图线的斜率是V-1-1,由此可得电池电动势Ex=V.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,解析:(1)图中偏离图线较远的点要舍去,所以电阻为80.0的数据点应剔除;(2)在坐标纸画一条直线,让较多的点分布在直线上或者均匀分布直线两侧,如图所示.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,真题模拟体验,名师诠释高考,高考对电学实验的考查,主要涉及以下问题类型:一、基本仪器的使用,尤其是电表、多用电表的欧姆挡的使用和读数.二、以课本原实验为情景,考查电学实验中器材、电路的选择,电路图和实物图的互相转换,实验数据的处理、结论的得出、误差的分析等.三、对课本原实验进行改编、拓展和延伸,如器材、装置、目的、数据处理方法的变化等,考查对原理的深层次理解和迁移应用基本实验方法的能力.在电学实验中多围绕电动势、电阻的测量、用图象处理实验数据等进行拓展延伸.四、给定器材下设计和探究性实验或对新情景实验的理解和探究.,考点二,考点三,考点一,在新课标高考中,共有5个必考的电学实验.其中电阻的测量是整个电学实验的基础,包含定值电阻、电表的内阻、电源的内阻、热(光)敏电阻的测量等,其他的如测金属的电阻率、描绘灯丝的I-U线、传感器的应用等都是它的拓展和变化.主要有用多用表粗测和通过测量电路准确地测量两种途径.一、电流表的内接法和外接法,考点二,考点三,考点一,二、滑动变阻器的两种接法1.用电器两端电压要求变化范围较大,或从零开始连续可调,应选分压电路.2.如果采用限流电路时,电路中最小电流等于或大于用电器的额定电流,应选分压电路.3.如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多,为了能使用电器两端电压有较大变化,应选分压电路.4.如果滑动变阻器的全阻值与用电器的阻值相差不多,两种电路都可以对用电器的电压(电流)进行有效方便地控制,从节省电能和电路简单考虑,应选限流电路.,三、电学实验器材的选择1.根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提.仪器选择一般应考虑三方面的因素(1)安全因素.如通过电源和电阻的电流不超过其允许的最大电流;(2)误差因素.如选用电表量程应考虑尽可能减小相对误差,电压表、电流表要尽可能使指针接近满刻度的量程,其指针应偏转到满刻度的左右;使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位;(3)便于操作.如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节,滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线,否则不便于调节.2.对器材选择的一般步骤先找出实验中唯一性器材;画出实验原理图;估算待测电路中的I、U的最大值;考虑能否使电流表和电压表有较大角度的偏转;选择合适量程的电压表和电流表,合适阻值的滑动变阻器,电动势合适的电源.,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,四、实物连图注意事项1.按一定顺序连接,一般从电源的正极开始,先串联后并联.2.各导线都应接在接线柱上,不能将导线接在滑动变阻器的滑片上.3.不应在导线中间出现分叉、导线不能跨过仪器.4.连接电表应注意选择合适量程,正负接线柱不能接错.5.开关要控制整个电路,通常与电源串联在一起.,考点一,考点二,考点三,测量电阻主要有测量定值电阻、电表内阻、电池内阻等.测量方法以伏安法为主,还有其他一些方法,例如用替代法、电桥法、欧姆表法测量定值电阻的阻值;用“安安法”(两电流表并联)、“伏伏法”(两电压表并联)、半偏法测电流表或电压表的内阻等.,考点一,考点二,考点三,(2015湖南十校模拟)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻约为500,电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有:A.电流表A1(量程为050mA,内阻RA1约为3)B.电流表A2(量程为03mA,内阻RA2约为15)C.定值电阻R1=697D.定值电阻R2=1985E.滑动变阻器R(020)一只F.电压表V(量程为012V,内阻RV=1k)G.蓄电池E(电动势为12V,内阻很小)H.开关S一只,考点一,考点二,考点三,(1)如图所示,请选择合适的器材,电表1为,电表2为,定值电阻为.(填写器材前的字母编号)(2)将采用的电路图补充完整.(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx=(填字母),当表达式中的(填字母)达到,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为LED灯正常工作时电阻.,考点一,考点二,考点三,思路点拨:滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法.LED灯的额定电压为3V,题目所给的电压表量程太大,测量不准确,需通过电流表和定值电阻改装一个电压表,因为通过LED的电流较小,可以用题目中的电压表当电流表使用.根据闭合电路欧姆定律求出LED正常工作时的电阻,根据欧姆定律得出LED电压为3V时,得到LED的电阻.,考点一,考点二,考点三,解析:(1)(2)要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流,由于电压表的量程较大,测量误差较大,不能用已知的电压表测量LED两端的电压,可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压;,考点一,考点二,考点三,因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法,电路图如图所示.由以上分析可知,电表1为F,电表2为B,定值电阻为D.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(2014安徽理综,21()某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻,进行了如下实验.(1)他先用多用表进行了正确的测量,测量时指针位置如图1所示,得出电压表的内阻为3.00103,此时电压表的指针也偏转了.已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为1.5V,则电压表的示数应为V(结果保留两位有效数字).,考点一,考点二,考点三,(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV,该同学设计了图2所示的电路图,实验步骤如下:A.断开开关S,按图2连接好电路;B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端;C.将电阻箱R0的阻值调到零;D.闭合开关S;E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置,使电压表的指针指到3V位置;F.保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置,读出此时电阻箱R0的阻值,此值即为电压表内阻RV的测量值;G.断开开关S,考点一,考点二,考点三,实验中可供选择的实验器材有:a.待测电压表b.滑动变阻器:最大阻值2000c.滑动变阻器:最大阻值10d.电阻箱:最大阻值9999.9,阻值最小改变量为0.1e.电阻箱:最大阻值999.9,阻值最小改变量为0.1f.电池组:电动势约6V,内阻可忽略g.开关,导线若干,考点一,考点二,考点三,按照这位同学设计的实验方法,回答下列问题:要使测量更精确,除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的滑动变阻器中选用(选填“b”或“c”),电阻箱中选用(选填“d”或