2019高考物理二輪復習 第17講 電學實驗與創(chuàng)新課件.ppt

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第17講電學實驗與創(chuàng)新,總綱目錄,考點1多用電表的原理及使用,1.“機械零點”與“歐姆零點”“機械零點”在表盤刻度左側“0”位置,調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲;“歐姆零點”在表盤刻度的右側電阻刻度“0”位置,調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。2.電流的流向電流從電表的“+”插孔(紅表筆)流入,從“-”插孔(黑表筆)流出,即“紅進、黑出”。,3.歐姆擋刻度不均勻的原因當紅、黑表筆短接時,調(diào)節(jié)滑動變阻器R0(即歐姆調(diào)零),使靈敏電流計滿偏,Ig=,此時中值電阻R中=Rg+R0+r,當兩表筆接入電阻Rx時I=,電阻Rx與電路中的電流相對應,但不是線性關系,故歐姆擋刻度不均勻。,4.電壓表、電流表、多用電表的讀數(shù)技巧(1)對電表讀數(shù)問題,要先弄清楚電表的精確度,即每小格的數(shù)值,再確定估讀的方法,是估讀、估讀還是估讀,明確讀數(shù)的小數(shù)位數(shù)。,(2)多用電表的使用問題,在弄清其基本原理的基礎上,會選擇測量項目及量程、擋位,能區(qū)分機械調(diào)零和歐姆調(diào)零的區(qū)別,掌握測量電阻的步驟,此外,會看多用電表表盤,最上排不均勻刻度為測電阻時讀數(shù)刻度,讀出表盤刻度后應乘擋位倍率;中間刻度是均勻的,為測量電壓和電流的讀數(shù)刻度,下面三排數(shù)字均為方便讀數(shù)所標注;最下排刻度專為測量2.5V以下交流電壓所用,一般較少使用。,1.小明同學在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,為了更準確選取電壓表和電流表的合適量程,決定先用多用電表測量小燈泡的阻值。(1)在使用前發(fā)現(xiàn)電表指針位置如圖甲所示,該同學應該調(diào)節(jié)哪個位置(選“①”或者“②”)。(2)小明使用多用電表歐姆擋的“10”擋測量小燈泡電阻阻值,讀數(shù)如圖乙所示,為了更準確地進行測量,小明應該旋轉開關至歐姆擋(填“100”或“1”),兩表筆短接并調(diào)節(jié)(選“①”或者“②”)。(3)按正確步驟測量時,指針指在如圖丙位置,則小燈泡阻值的測量值為Ω。,,答案(1)①(2)1②(3)28,解析(1)由題圖甲可知,電表指針沒有指在左側零刻度處,故應進行機械調(diào)零,故應用螺絲刀調(diào)節(jié)旋鈕①。(2)由題圖乙可知,測量電阻時指針偏轉較大,表盤上示數(shù)偏小,則說明所選擋位太大,故應換用小擋位,故選:1;同時每次換擋后均應進行歐姆調(diào)零,故將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕②使指針指到右側零刻度處。(3)由題圖可知,電阻R=281Ω=28Ω。,2.如圖1所示的黑箱中有三只完全相同的電學元件,小明使用多用電表對其進行探測。,(1)在使用多用電表前,發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處,應先調(diào)整圖2中多用電表的(選填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用電表的直流電壓擋探測黑箱a、b接點間是否存在電源時,一表筆接a,另一表筆應(選填“短暫”或“持續(xù)”)接b,同時觀察指針偏轉情況。(3)在判定黑箱中無電源后,將選擇開關旋至“1”擋,調(diào)節(jié)好多用電表,測量各接點間的阻值。測量中發(fā)現(xiàn),每對接點間正反向阻值均相等,測量記錄如表。兩表筆分別接a、b時,多用電表的示數(shù)如圖2所示。請將記錄表補充完整,并在圖1的黑箱圖中畫出一種可能的電路。,答案(1)A(2)短暫(3)5如圖所示,,解析(1)A是機械調(diào)零,B是歐姆調(diào)零,C是功能選擇開關,故選填A。(2)為防止a、b間存在高壓電源在持續(xù)接通時燒壞電表,應采用“點觸”方式。(3)正反向阻值相等說明兩接點間無二極管。由題圖2可以讀出a、b間阻值為5Ω。因黑箱內(nèi)只有三只阻值相等的電阻,由表內(nèi)數(shù)據(jù)知b、c間電阻等于a、b間電阻與a、c間電阻之和,故可推測a、b間電阻與a、c間電阻相串聯(lián)。又因a、c間阻值是a、b間阻值的2倍,故a、b間有一只電阻時a、c間兩只電阻串聯(lián);a、c間有一只電阻時a、b間兩只電阻并聯(lián)。,3.某同學在測量一只小燈泡電阻的實驗中,連接了如圖甲所示的實物電路圖。閉合開關,發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,電流表的示數(shù)為零。,(1)他借助多用電表檢查小燈泡。先斷開開關,把多用電表的選擇開關旋到“1”擋,再進行調(diào)零;又將紅、黑表筆分別接觸①、②接線柱,多用電表的表盤恰好如圖乙所示,說明小燈泡正常,此時的電阻為Ω。,(2)他將多用電表選擇開關旋至某直流電壓擋,將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱;閉合開關,發(fā)現(xiàn)多用電表的示數(shù)約等于電源電動勢,說明②、③接線柱間的導線出現(xiàn)了(選填“斷路”或“短路”)。(3)故障排除后,為了使電流表的示數(shù)從零開始,要在(選填“①、④”或“③、④”)接線柱間再連接一根導線,并在閉合開關前把滑動變阻器的滑片置于最(選填“左”和“右”)端。,答案(1)歐姆6(2)斷路(3)③、④左,解析(1)根據(jù)歐姆表的使用方法可知,每次選完擋后應重新進行歐姆調(diào)零;歐姆表的讀數(shù)為R=61Ω=6Ω;(2)將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱,閉合開關,發(fā)現(xiàn)多用電表的示數(shù)約等于電源電動勢,說明②、③接線柱間的導線出現(xiàn)了斷路;(3)為使電流表的示數(shù)從零開始,變阻器應采用分壓式接法,所以應在③、④接線柱間再連接一根導線;閉合開關前應將滑片置于輸出電壓最小的最左端。,4.在物理課外活動中,劉聰同學制作了一個簡單的多用電表,圖甲為電表的電路原理圖。已知選用的電流表內(nèi)阻Rg=10Ω、滿偏電流Ig=10mA,當選擇開關接3時為量程250V的電壓表。該多用電表表盤如圖乙所示,下排刻度均勻,C為上排刻度線的中間刻度,由于粗心上排刻度線對應數(shù)值沒有標出。,(1)若指針指在圖乙所示位置,選擇開關接1時其讀數(shù)為;選擇開關接3時其讀數(shù)為。(2)為了測該多用電表歐姆擋的電阻和表內(nèi)電源的電動勢,劉聰同學在實驗室找到了一個電阻箱,設計了如下實驗:①將選擇開關接2,紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏。②將多用電表紅、黑表筆與電阻箱相連,調(diào)節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處,此時電阻箱如圖丙所示,則C處刻度應為Ω。③計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為V。(保留2位有效數(shù)字)(3)調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連,若指針指在圖乙所示位置,則待測電阻的阻值為Ω。(保留2位有效數(shù)字),答案(1)7.0mA175V(2)②150③1.5(3)64,解析(1)選擇開關接1時測電流,多用電表為量程是0~10mA的電流表,其分度值為0.2mA,示數(shù)為7.0mA;選擇開關接3時測電壓,多用電表為量程0~250V的電壓表,其分度值為5V,其示數(shù)為175V。(2)②由圖丙所示電阻箱可知,電阻箱示數(shù)為01000Ω+1100Ω+510Ω+01Ω=150Ω;③指針指在C處時,電流表示數(shù)為5mA=0.005A,C處電阻為中值電阻,則電表內(nèi)阻為150Ω,電源電動勢E=I2R=0.0052150V=1.5V;,(3)根據(jù)第(1)問可知,調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連,電路中的電流值為7.0mA,而表內(nèi)電池的電動勢為E=1.5V,表內(nèi)總電阻為150Ω,所以待測電阻的阻值為64Ω。,方法技巧多用電表歐姆擋使用六注意(1)選擋接著調(diào)零;(2)換擋重新調(diào)零;(3)待測電阻與電路、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)之后要乘倍率得阻值;(6)用完后,選擇開關要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。,考點2實驗器材選取與電路連接問題,1.選擇實驗器材的三大原則(1)安全性原則:要能夠根據(jù)實驗要求和客觀條件選用合適的器材,使實驗切實可行,能達到預期目標。另外還要注意測量器材的量程,電阻類器件的電流不能超過允許通過的最大電流等。(2)精確性原則:根據(jù)實驗的需要,選用精度合適的測量工具,但對某個實驗來講,精確程度達到要求即可,并不是精度越高越好。,(3)方便性原則:在不違反前兩個原則的前提下,盡量使測量電路簡單好接,測量中的調(diào)節(jié)控制操作方便。①用分壓式接法時,滑動變阻器應該選用阻值較小的,而額定電流較大的。②用限流式接法時,滑動變阻器應該選用阻值和被測電阻接近的,額定電流應大于被測電阻的額定電流。2.實物圖連線的基本原則對限流式電路,一般是從電源的正極開始,把電源、開關、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可。對分壓式電路,應先將電源、開關和滑動變阻器的全部電阻用導線連接起來,然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個,依據(jù)電路中電流的流向?qū)y量電路部分連接起來即可。,1.同學測量電阻Rx的阻值(阻值約為25kΩ),現(xiàn)備有下列器材:A.電流表(量程為0~100μA,內(nèi)阻約2kΩ);B.電流表(量程為0~500μA,內(nèi)阻約300Ω);C.電壓表(量程為0~15V,內(nèi)阻約100kΩ);D.電壓表(量程為0~50V,內(nèi)阻約500kΩ);E.直流電源(20V,允許最大電流1A);F.滑動變阻器(最大阻值1kΩ,額定功率1W);G.開關和導線若干。,電流表應選,電壓表應選。(填字母代號)該同學正確選擇儀器后連接了以下電路,為保證實驗順利進行,并使測量誤差盡量減小,實驗前請你檢查該電路,指出電路在接線上存在的問題:(1);(2)。,2.某同學想要描繪標有“3.8V,0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線,要求測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整。可供該同學選用的器材除開關、導線外,還有:電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻等于3kΩ)電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻等于15kΩ)電流表A1(量程0~200mA,內(nèi)阻等于10Ω)電流表A2(量程0~3A,內(nèi)阻等于0.1Ω)滑動變阻器R1(0~10Ω,額定電流2A)滑動變阻器R2(0~1kΩ,額定電流0.5A),定值電阻R3(阻值等于1Ω)定值電阻R4(阻值等于10Ω)定值電阻R5(阻值等于1kΩ)電源E(E=6V,內(nèi)阻不計)①請畫出實驗電路圖,并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁。②該同學描繪出的I-U圖像應是下圖中的。,答案①如圖所示②B,解析①首先考慮測量電路:由于小燈泡的規(guī)格為“3.8V,0.3A”,可知電表V2、A2量程太大而不能選用;電表V1、A1則需要改裝才能獲得小燈泡完整的伏安特性曲線。A1與R4并聯(lián)可得量程為0~0.4A的電流表,V1與R5串聯(lián)可得量程為0~4V的電壓表,因小燈泡電阻值較小,測量電路應采用電流表外接的方式。再考慮控制電路:首先由調(diào)節(jié)的方便性可知滑動變阻器應選用R1,再由“繪制曲線完整”可知測量電壓與電流應從零開始變化,故連接方法應選用分壓式接法。②在I-U圖像中,圖線上某點與原點連線的斜率表示該狀態(tài)下電阻的倒數(shù)。由于小燈泡燈絲的阻值是隨溫度升高而增大的,故只有B正確。,3.(2018江蘇宿遷模擬)小明利用如圖甲所示的電路測定舊電池組的電動勢與內(nèi)電阻。(1)根據(jù)圖甲將圖乙中的實物連線補充完整。(2)由圖丙可知:該電池組的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω(保留兩位有效數(shù)字)。,(3)小明又利用上述實驗方案測定了同規(guī)格新電池組的電動勢與內(nèi)電阻。通過實驗發(fā)現(xiàn)舊電池組與新電池組相比,電動勢幾乎沒有變化,但它們的輸出功率P隨外電阻R變化的關系圖線有較大差異,如圖丁所示。可知圖線(選填“A”或“B”)對應的是新電池組,試說出判斷的理由:。,4.某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小,實驗器材如圖甲所示,現(xiàn)已完成部分導線的連接。,丙(1)實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中,電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大,請按此要求用筆畫線代替導線在圖甲實物接線圖中完成余下導線,的連接;(2)某次測量,電流表指針偏轉如圖乙所示,則電流表的示數(shù)為A;(3)該小組描繪出的U-I圖線如圖丙所示,根據(jù)圖線判斷,將只相同的小電珠并聯(lián)后,直接與電動勢為3V、內(nèi)阻為1Ω的電源組成閉合回路,可使小電珠的總功率最大,其總功率的值約為W(保留兩位小數(shù))。,答案(1)連線如圖(2)0.44(4)42.25(2.22~2.28),解析(1)利用分壓法連接電路,注意使電流從電表的正接線柱流入,從負接線柱流出。,方法技巧器材的選擇方法(1)電流表和電壓表的選擇①根據(jù)電路中的最大電流(或最大電壓)進行選擇。②根據(jù)用電器的額定電流(或額定電壓)進行選擇。③根據(jù)電源的參數(shù)進行選擇。(2)滑動變阻器的選擇①當采用分壓式接法時,一般應選用最大阻值較小、而額定電流較大的滑動變阻器。②當采用限流式接法時,一般應選用最大阻值比待測電阻稍大或差不多的滑動變阻器。,考點3電路的設計與實驗數(shù)據(jù)的處理,1.測量電路電流表的內(nèi)接法和外接法的比較,2.控制電路滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法(不計電源內(nèi)阻),3.數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理的方法有三種:(1)公式法根據(jù)實驗原理,結合物理公式,計算所研究的物理量。通常計算多組數(shù)據(jù),最后采用取平均值的方法,減小實驗偶然誤差。(2)列表法:把被測物理量分類列表表示出來,表中對各物理量的排列習慣上是先記錄原始數(shù)據(jù),后計算結果,列表法可大體反映某些因素對結果的影響,常用作其他數(shù)據(jù)處理方法的一種輔助手段。(3)圖像法:把實驗測得的量按自變量和因變量的函數(shù)關系用圖像直觀地顯示,出來。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標紙上畫出圖像。若是反比關系一般改畫成正比圖像,同時注意圖像斜率、圖像截距的物理意義。值得注意的是,創(chuàng)新實驗的落腳點幾乎都是圖像,故備考時一定要將圖像法處理數(shù)據(jù)作為重中之重。,1.某同學現(xiàn)利用圖甲所示的電路來測量一電阻Rx的阻值。甲,(1)完成下列實驗步驟中的填空:①閉合開關S1,斷開開關S2,調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動變阻器R,使電流表指針指向一個適當?shù)奈恢?。記下此時和電阻箱的阻值R1,此時電阻箱的讀數(shù)如圖乙所示;②閉合開關S2,保持滑動變阻器的滑片位置不變,然后,使,記下此時電阻箱的讀數(shù)R2,此時電阻箱的讀數(shù)如圖丙所示;(2)在步驟①中電阻箱的讀數(shù)為R1=Ω;在步驟②中電阻箱的讀數(shù)為R2=Ω。(3)電阻Rx的阻值為Rx=Ω。,,答案(1)①電流表的示數(shù)I②調(diào)節(jié)電阻箱R的電阻電流表的讀數(shù)仍然為I(2)60.080.0(3)20.0,,解析(2)由圖乙和圖丙可知R1=60.0Ω,R2=80.0Ω。(3)由于R1加上Rx在電路中所起的作用與R2相同(電流表指針指示同一位置),則有R1+Rx=R2,故有Rx=R2-R1=80.0Ω-60.0Ω=20.0Ω。,2.在“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中,備有下列器材:A.待測的干電池一節(jié)B.電流表A1(量程0~3mA,內(nèi)阻Rg1=10Ω)C.電流表A2(量程0~0.6A,內(nèi)阻Rg2=0.1Ω)D.滑動變阻器R1(0~20Ω,1.0A)E.電阻箱R0(0~9999.9Ω)F.開關和若干導線(1)某同學發(fā)現(xiàn)上述器材中沒有電壓表,他想利用其中的一只電流表和電阻箱改裝成一只電壓表,其量程為0~3V,并設計了圖甲所示的a、b兩個參考實驗,電路(虛線框內(nèi)為改裝電壓表的電路),其中合理的是(選填“a”或“b”)電路;此時R0的阻值應取Ω。甲(2)圖乙為該同學根據(jù)合理電路所繪出的I1-I2圖像(I1為電流表A1的示數(shù),I2為電,流表A2的示數(shù))。根據(jù)該圖線可得被測電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω。乙,3.在探究小燈泡的伏安特性時,所用小燈泡上標有“2.5V、0.6W”字樣,實驗室提供的器材有:A.電流表A1(內(nèi)阻約為5Ω、量程為0~25mA)B.電流表A2(內(nèi)阻約為1Ω、量程為0~300mA)C.電壓表V1(內(nèi)阻約為5kΩ、量程為0~3V)D.電壓表V2(內(nèi)阻約為15kΩ、量程為0~15V)E.滑動變阻器R1(最大阻值為10Ω、額定電流為0.6A)F.滑動變阻器R2(最大阻值為1000Ω、額定電流為0.2A)G.穩(wěn)壓電源E(電動勢為9.0V、內(nèi)阻可忽略),H.開關一個、定值電阻若干、導線若干由以上信息回答下列問題:(1)實驗前設計的電路圖如圖1所示。為了減小實驗誤差,該實驗所用的電流表、電壓表、滑動變阻器分別為(選填器材前的字母)。為保護滑動變阻器和燈泡,應在電路中串聯(lián)的定值電阻R0合適的電阻值應為(選填“1Ω”“10Ω”“30Ω”或“100Ω”)。(2)請確定測量電路中電壓表右側導線的正確位置后,在圖2中用筆畫線代表導線,將實物完整連接起來。,圖2(3)連接好電路后,通過改變滑動變阻器的滑片位置,并通過計算機描繪了該小燈泡的伏安特性曲線如圖3所示。若將兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后直接接在,電動勢E=3V、內(nèi)電阻r=5Ω的電源上,每個小燈泡所消耗的實際功率為W。(結果保留兩位有效數(shù)字)圖3,答案(1)B、C、E10Ω(2)如圖所示(3)0.22(0.21~0.23),解析(1)由額定值可知小燈泡的額定電流為I==0.24A=240mA,故電壓表選用量程為0~3V的C、電流表選用量程為0~300mA的B。為調(diào)節(jié)方便,滑動變阻器選用總阻值較小的E。因滑動變阻器額定電流為0.6A,則要求電路中阻值至少為R==15Ω才滿足安全性要求。而滑動變阻器最大阻值為10Ω,故定值電阻R0選用10Ω的合適。(2)燈泡電壓要從0開始變化,變阻器采用分壓接法,燈泡電阻RL==10.4Ω<,電流表采用外接法。所接實物圖見答案。(3)設此時每個燈泡兩端電壓為U、通過的電流為I,則由閉合電路歐姆,定律有E=U+2Ir,即I=-,在小燈泡的I-U圖中作出此圖線如圖所示,兩圖線交點坐標為(1.2V,0.18A),故每個燈泡的實際功率為P=IU=0.22W。,方法技巧兩種電路的選擇①阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。②臨界值計算法:Rx時,用電流表內(nèi)接法。,③實驗試探法:按圖接好電路,讓電壓表一根接線P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化(電流表的分壓作用明顯),而電流表的示數(shù)變化不大(電壓表分流作用不大),則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法。,考點4電學創(chuàng)新實驗,創(chuàng)新性實驗是根據(jù)已知的實驗方法設計一個新的實驗方案,設計實驗原理是創(chuàng)新性實驗設計的根本依據(jù)和關鍵。應根據(jù)問題的要求和條件,確定實驗原理,再通過分析與計算,找出待測量與已知量之間的函數(shù)表達式,最后設計合適的實驗步驟。1.創(chuàng)新性實驗的基本思路:明確目的→選擇方案→選定器材→實驗操作→數(shù)據(jù)處理→得出結論,2.解決電學設計型實驗常用的方法(1)轉換法:將不易測量的物理量轉換成易于測量的物理量進行測量,然后再求待測物理量的值,這種方法叫轉換測量法(簡稱轉換法)。如在測量金屬絲電阻率的實驗中,雖然無法直接測量電阻率,但可通過測量金屬絲的長度和直徑,并將金屬絲接入電路測出其電阻,然后再計算出它的電阻率。(2)替代法:用一個標準的已知量替代被測量,通過調(diào)整標準量,使整個測量系統(tǒng)恢復到替代前的狀態(tài),則被測量等于標準量。(3)控制變量法:研究一個物理量與其他幾個物理量的關系時,要使其中的一個或幾個物理量不變,分別研究這個物理量與其他各物理量的關系,然后再歸納總結,如探究電阻的決定因素實驗。,考向1實驗原理的拓展與創(chuàng)新,1.某同學用圖中所給器材進行與安培力有關的實驗。兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導軌的正上方,S極位于兩導軌的正下方,一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直。,(1)在圖中畫出連線,完成實驗電路。要求滑動變阻器以限流方式接入電路,且在開關閉合后,金屬棒沿箭頭所示的方向移動。(2)為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度,有人提出以下建議:A.適當增加兩導軌間的距離B.換一根更長的金屬棒C.適當增大金屬棒中的電流其中正確的是(填入正確選項前的標號)。,答案(1)如圖所示(2)AC,解析(1)根據(jù)左手定則得金屬棒中電流為從a流向a1。要求滑動變阻器以限流方式接入電路中,故滑動變阻器接線柱上下各用一個。(2)為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度,應使它所受安培力F=BIL增大,所以適當增加兩導軌間的距離時有效長度L增大,F變大,A項正確;只換更長的金屬棒時有效長度L不變,B項錯;增大電流,F也增大,C項正確。,考向2實驗器材的等效與替換,2.某興趣小組欲通過測定工業(yè)污水(含多種重金屬離子)的電阻率來判斷某工廠廢水是否達到排放標準(一般工業(yè)廢水電阻率的達標值ρ≥200Ωm)。如圖甲所示為該同學所用盛水容器,其左、右兩側面為金屬薄板(電阻極小),其余四面由絕緣材料制成,左、右兩側帶有接線柱,容器內(nèi)表面長a=40cm,寬b=20cm,高c=10cm,將水樣注滿容器后,用多用電表粗測水樣電阻約為2750Ω。,(1)為精確地測量所取水樣的電阻,該小組從實驗室中找到如下實驗器材:A.電流表(量程0~5mA,電阻RA為50Ω)B.電壓表(量程0~15V,電阻RV約為10kΩ)C.滑動變阻器(0~20Ω,額定電流1A)D.電源(12V,內(nèi)阻約10Ω)E.開關一只、導線若干請在圖乙實物圖中完成電路連接。,(2)正確連接電路后,閉合開關,測得一組U、I數(shù)據(jù);再調(diào)節(jié)滑動變阻器,測出一系列數(shù)據(jù)如表所示,請在圖丙所示的坐標紙中作出U-I關系圖線。,(3)由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率約為Ωm。據(jù)此可知,所得水樣(選填“達標”或“不達標”)。,答案(1)(2)見解析圖(3)134(130~140均可)不達標,,解析(1)因為要精確測量電阻值,需要電路中電壓有較大的變化范圍,而滑動變阻器阻值比待測電阻小得多,所以連線時滑動變阻器要用分壓式接法;又電流表內(nèi)阻已知,則采用電流表內(nèi)接法,電路連接如圖1所示。(2)描點、連線,U-I圖線如圖2所示。,(3)由圖2所作圖線斜率可知,總電阻為2727Ω,則R=R總-RA=2677Ω,根據(jù)電阻定律R=ρ,代入數(shù)據(jù)得ρ≈134Ωm<200Ωm,故所得水樣不達標。,考向3為消除系統(tǒng)誤差進行的實驗創(chuàng)新,3.(2018江蘇清江中學考前沖刺)采用伏安法測量電源電動勢E和內(nèi)阻r時,由于電表因素造成實驗的系統(tǒng)誤差,某研究性學習小組對此進行探究實驗,設計出如圖所示的測量電源電動勢E和內(nèi)電阻r的電路,E是輔助電源,A、B兩點間有一靈敏電流計G。,(1)請你補充實驗步驟:①閉合開關S1、S2,調(diào)節(jié)R和R使得靈敏電流計G的示數(shù)為零,這時,A、B兩點的電勢φA、φB的關系是φAφB(選填“遠大于”“遠小于”或“等于”),讀出電流表和電壓表的示數(shù)I1和U1,其中I1(選填“遠大于”,“遠小于”或“等于”)通過電源E的電流。②改變滑動變阻器R、R的阻值,重新使得,讀出。(2)由上述步驟中測出的物理量,可以得出電動勢E表達式為、內(nèi)電阻r的表達式。,(3)該實驗中E測E真(選填“遠大于”“遠小于”或“等于”),r測r真(選填“遠大于”“遠小于”或“等于”)。,答案(1)①等于等于②靈敏電流計示數(shù)為零電流表和電壓表的示數(shù)I2和U2(2)E=U1+r=(3)等于等于,,解析(1)①閉合開關S1、S2,調(diào)節(jié)R和R使得靈敏電流計G的示數(shù)為零,這時,A、B兩點的電勢φA、φB的關系是φA等于φB,讀出電流表和電壓表的示數(shù)I1和U1,電流表測量的是干路上的電流,其中I1等于通過電源E的電流。②改變滑動變阻器R、R的阻值,重新使得靈敏電流計示數(shù)為零,讀出電流表和電壓表的示數(shù)I2和U2。(2)根據(jù)閉合回路歐姆定律得:E=I1r+U1,E=I2r+U2解得:E=U1+,r=。(3)兩次測量,調(diào)節(jié)R和R‘使得靈敏電流計G的示數(shù)為零,使得A、B之間的等效電阻為零,利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差,所以E測等于E真,r測等于r真。,考向4和新型材料傳感器結合的實驗創(chuàng)新,4.(2018福建廈門一中模擬)材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為“壓阻現(xiàn)象”,利用這種效應可以測量壓力大小,若圖1為某壓敏電阻在室溫下的電阻-壓力特性曲線,其中RF、R0分別表示有、無壓力時壓敏電阻的阻值,為了測量壓力F,需先測量壓敏電阻處于壓力中的電阻值RF,請按要求完成下列實驗。,(1)設計一個可以測量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路,在圖2的虛線框內(nèi)畫出實驗電路原理圖(壓敏電阻及所受壓力已給出,待測壓力大小約為0.4102~0.8102N,不考慮壓力對電路其他部分的影響)。要求誤差較小。提供的器材如下:A.壓敏電阻,無壓力時阻值R0=6000ΩB.滑動變阻器R,全電阻約200ΩC.電流表A,量程0~2.5mA,內(nèi)阻約30ΩD.電壓表V,量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩE.直流電源E,電動勢3V,內(nèi)阻很小,答案(1)如圖所示(2)2.00(3)1.51030.60102,解析(1)采用伏安法測量電阻,由于待測電阻較大,電流表采用內(nèi)接法,滑動變阻器采用分壓式接法,如下圖所示:,方法技巧對于電學實驗的創(chuàng)新,要注意以下問題:(1)在解決設計型實驗時,要注意條件的充分利用,如對于給定確切阻值的電壓表和電流表,電壓表可當作電流表使用,電流表也可當作電壓表使用,利用這一特點,可以拓展伏安法測電阻的方法,如伏伏法、安安法等。(2)對一些特殊電阻的測量,如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量,電路設計有其特殊性,即首先要注意到其自身量程對電路的影響,其次要充分利用其“自報電流或電壓”的功能,因此在測電壓表內(nèi)阻時無須另并聯(lián)電壓表,測電流表內(nèi)阻時無須再串聯(lián)電流表。,1.(2018課標Ⅰ,23,10分)某實驗小組利用如圖(a)所示的電路探究在25℃~80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標稱值(25℃時的阻值)為900.0Ω;電源E(6V,內(nèi)阻可忽略);電壓表(量程150mV);定值電阻R0(阻值20.0Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω);電阻箱R2(阻值范圍0~999.9Ω);單刀開關S1,單刀雙擲開關S2。,圖(a)實驗時,先按圖(a)連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0℃。將S2與1端接通,閉合S1,調(diào)節(jié)R1的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0;保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開S1,記下,此時R2的讀數(shù)。逐步降低溫控室的溫度t,得到相應溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0℃。實驗得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表。,回答下列問題:(1)在閉合S1前,圖(a)中R1的滑片應移動到(填“a”或“b”)端;(2)在圖(b)的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點,并做出R2-t曲線;,(3)由圖(b)可得到RT在25℃~80℃范圍內(nèi)的溫度特性。當t=44.0℃時,可得RT=Ω;(4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖(c)所示,該讀數(shù)為Ω,則手心溫度為℃。,答案(1)b(2)如圖所示(3)450(4)620.033.0,解析(1)滑動變阻器是限流式接法,S1閉合前,滑片應置于使滑動變阻器連入電路的阻值最大的位置,即b端。(2)由題給數(shù)據(jù)描完點后,觀察這些點的分布規(guī)律,應畫一條平滑曲線,讓盡可能多的點落在線上,不在線上的點要均勻分布在線的兩側。(3)由R2-t圖線知,當t=44.0℃時,RT=450Ω。(4)電阻箱的讀數(shù)為(6100+210+01+00.1)Ω=620.0Ω,由R2-t圖像知,當R2=620.0Ω時,t=33.0℃。,2.(2018課標Ⅱ,22,6分)某同學組裝一個多用電表。可選用的器材有:微安表頭(量程100μA,內(nèi)阻900Ω);電阻箱R1(阻值范圍0~999.9Ω);電阻箱R2(阻值范圍0~99999.9Ω);導線若干。要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表,在此基礎上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋。回答下列問題:(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標出R1和R2,其中*為公共接線柱,a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。,(2)電阻箱的阻值應取R1=Ω,R2=Ω。(保留到個位),答案(1)如圖所示(2)1002910,,解析將量程為100μA的微安表頭改裝成量程為1mA的直流電流表,應并聯(lián)一個分流電阻,分流電阻的阻值為=100Ω,選用R1;再串聯(lián)一分壓電阻可改裝成量程為3V的電壓表,分壓電阻的阻值為=Ω=2910Ω,選用R2。,3.(2018課標Ⅲ,23,9分)一課外實驗小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值,圖中R0為標準定值電阻(R0=20.0Ω);可視為理想電壓表;S1為單刀開關,S2為單刀雙擲開關;E為電源;R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗:(1)按照實驗原理線路圖(a),將圖(b)中實物連線;圖(a),圖(b)(2)將滑動變阻器滑動端置于適當?shù)奈恢?閉合S1;(3)將開關S2擲于1端,改變滑動變阻器滑動端的位置,記下此時電壓表的示,4.(2017課標Ⅲ,23,9分)圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻;表頭的滿偏電流為250μA,內(nèi)阻為480Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關,A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位,5個擋位為:直流電壓1V擋和5V擋,直流電流1mA擋和2.5mA擋,歐姆100Ω擋。,(1)圖(a)中的A端與(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。(2)關于R6的使用,下列說法正確的是(填正確答案標號)。A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B.使用歐姆擋時,先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C.使用電流擋時,調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1+R2=Ω,R4=Ω。(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為;若此時B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為;若此時B端是與“5”相連的,則讀數(shù)為。(結果均保留3位有效數(shù)字),答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA1.10103Ω2.95V,解析(1)為了確保電表“紅”進“黑”出,A端應與“黑”色表筆相連接。(2)R6應是歐姆擋的歐姆調(diào)零電阻,故B項正確。(3)當換擋開關接2時,為直流電流1mA擋,滿足IgRg=(I-Ig)(R1+R2),得R1+R2=160Ω。當換擋開關接4時,為直流電壓1V擋,則滿足U=I(R并+R4),R并=120Ω,得R4=880Ω。(4)若B端與“1”相連,則為直流電流2.5mA擋,由1/5估讀法可得讀數(shù)為1.47mA。若B端與“3”相連,則為歐姆100Ω擋,可得讀數(shù)為1.10103Ω。若B端與“5”相連,則為直流電壓5V擋,可得讀數(shù)為2.95V。,5.(2017課標Ⅰ,23,10分)某同學研究小燈泡的伏安特性。所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8V,額定電流0.32A);電壓表(量程3V,內(nèi)阻3kΩ);電流表(量程0.5A,內(nèi)阻0.5Ω);固定電阻R0(阻值1000Ω);滑動變阻器R(阻值0~9.0Ω);電源E(電動勢5V,內(nèi)阻不計);開關S;導線若干。(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗電路原理圖。(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。,由實驗曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻(填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率(填“增大”“不變”或“減小”)。(3)用另一電源E0(電動勢4V,內(nèi)阻1.00Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為W,最大功率為W。(結果均保留2位小數(shù)),答案(1)實驗電路原理圖如圖所示(2)增大增大(3)0.391.17,解析本題考查電路設計及伏安特性曲線的應用。(1)先考慮測量電路,由于小燈泡的額定電壓為3.8V,而電壓表的量程只有3V,但其內(nèi)阻已知,由給定器材規(guī)格可知,可串聯(lián)固定電阻R0將其改裝為量程4V的電壓表。因小燈泡的電阻較小,采用電流表外接法。再考慮控制電路,由于實驗中電壓需從0開始變化,故控制電路需采用分壓式。(2)由R=知I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù),故隨著電流的增加小燈泡電阻逐漸增大。再由R=ρ可知,在L、S不變的情況下,R增大的原因只能是電阻率ρ增大。,(3)當R全部電阻接入電路時,通過燈泡的電流最小,燈泡實際消耗的功率最小。設此時燈泡兩端電壓為U、通過的電流為I,由閉合電路歐姆定律得E=U+I(R+r),代入數(shù)據(jù)得I=0.4-0.1U,在燈泡的伏安特性曲線坐標系中作出I=0.4-0.1U的圖線,兩圖線的交點坐標即此時燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流,有U=1.75V、I=225mA,故最小功率為Pmin=IU=0.39W。當R接入電路中的阻值等于0時,電路中電流最大、燈泡實際消耗的功率最大。同理可得Pmax=1.17W。,6.(2017課標Ⅱ,23,9分)某同學利用如圖(a)所示的電路測量一微安表(量程為100μA,內(nèi)阻大約為2500Ω)的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠?兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20Ω,另一個阻值為2000Ω);電阻箱Rz(最大阻值為99999.9Ω);電源E(電動勢約為1.5V);單刀開關S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。,(1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線。,(2)完成下列填空:①R1的阻值為Ω(填“20”或“2000”)。②為了保護微安表,開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的端(填“左”或“右”)對應的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近。③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω,接通S1。將R1的滑片置于適當位置,再反復調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前B與D所在位置的電勢(填“相等”或“不相等”)。,④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2601.0Ω時,在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為Ω(結果保留到個位)。(3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議:。,答案(1)如圖所示(2)①20②左③相等④2550(3)調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程,解析本題考查實物連接、電阻的測量、器材的選取。(2)①R1為分壓電阻,為了有效控制測量電路,故選20Ω的小電阻;②為了保護微安表,開始R1的滑片C應滑到左端,使微安表示數(shù)為零;③當B與D的電勢相等時,IDB=0,S2閉合前后電路的電阻不變,導致微安表的示數(shù)不變;④設R2中電流為I1,Rz中電流為I2,當φB=φD時URz1=UR2左,URg=UR2右即I2Rz1=I1R2左,I2Rg=I1R2右,得=當Rz與微安表對調(diào)時,有=故有=Rg==Ω=2550Ω,7.(2016課標Ⅱ,23,9分)某同學利用圖(a)所示電路測量量程為2.5V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆),可供選擇的器材有:電阻箱R(最大阻值99999.9Ω),滑動變阻器R1(最大阻值50Ω),滑動變阻器R2(最大阻值5kΩ),直流電源E(電動勢3V),開關1個,導線若干。實驗步驟如下:①按電路原理圖(a)連接線路;②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應的位置,閉合開關S;③調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表滿偏;,④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00V,記下電阻箱的阻值。圖(a)回答下列問題:(1)實驗中應選擇滑動變阻器(填“R1”或“R2”)。,(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線。圖(b),(3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω,若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變,計算可得電壓表的內(nèi)阻為Ω(結果保留到個位)。(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構成的,可推斷該表頭的滿刻度電流為(填正確答案標號)。A.100μAB.250μAC.500μAD.1mA,答案(1)R1(2)如圖所示(3)2520(4)D,