1、专题16 电学实验,实验专题,网络构建,考题二 伏安法测电阻,考题三 测定电源的电动势和内阻,栏目索引,考题一 多用电表的原理、使用及读数问题,考题四 电学创新拓展实验,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.,知识精讲,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
2、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2.5 V以下交流电压所用，一般较少使用.,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
3、电压最高挡.,答案,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：,典例剖析,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_ ；若选择开关拨至“50 mA”挡，则测量结果为_ mA.,图1,18,22.6(22.422.8),解析,解析 所测的电阻R181 18 .选择开关拨至“50 mA”挡，电流为I22.6 mA.,解析答案,(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_；,解析 根据闭合电路欧
4、姆定律得：,(3)下列根据图丙中IRx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Rx0时电路中的电流IIg 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,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.,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.步骤如下：
5、 (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；解析 游标卡尺的读数为L50 mm30.05 mm50.15 mm；,解析答案,变式训练,1,2,图2,50.15,(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径 为_ mm； 解析 螺旋测微器的读数为 D4 mm0.5 mm20.00.01 mm4.700 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_ . 解析 欧姆表的读数为R2210 220 .,1,2,4.700,220,解析答案,2.已知G表的内阻Rg为990 ，满偏电流Ig100
6、 A.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. (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,1,2,图3,解析,1,2,解析 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
7、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.,1,2,返回,(2)图中电源电动势均为3.5 V，当把选择开关S旋到位置4，在AB之间接3 500 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_ ，R2_ .,答案,解析,11,99,1,2,返回,解析 由题知，在AB之间接3 500 电阻时，表头G刚好半偏，即改装后电流表的总内阻R内3 500 ，当转换开关S在2时(如图a)，电流表量程为I2g1 mA.由题知，转换开关S在1(如图b)时，电流表的量程为I1g10
8、 mA，由串并联电路特点得：IgI2g， IgI1g ， 联立解得R111 ，R299 .,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.,考题二 伏安法测电阻,知识精讲,2.电路的选择 (1)测量电路的选择,(2)控制电路的选择： 从节能的角度考虑，优先选用限流式. 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
9、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
10、，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.,典例剖析,图4,(1)实验室提供的器材如下： A.电压表(量程03 V，内阻约10 k) B.电压表(量程015 V，内阻约25 k) C.电流表(量程050 mA，内阻约50 ) D.电流表(量程00.6 A，内阻约1 ) E.滑动变阻器(阻值范围010 ，允许最大电流3 A) F.电源(电动势6 V，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) 解析 由表中数据可知：最大电压为2.8 V，
11、电压表选A； 最大电流为30 mA，电流表选C；,解析答案,A,C,(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,解析答案,解析 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.答案 见解析图甲,(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”).,解析 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；,解析答案,左,(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IU图线.,解析答案,解析 根据表中数据，在图上描出各点，用光滑的曲线
12、连接起来，如图乙.,答案 见解析图乙,(5)由IU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”),解析 由图线可知，二极管的电阻值随电压的增大而减小；,减小,解析答案,(6)若此发光二极管的最佳工作电流为10 mA，现将此发光二极管与电动势为3 V、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 根据UI图线，当二极管的工作电压为 1.9 V时，工作电流约为10 mA，串联电阻上分 到电压应为1.1 V，故应串联的电阻为： R 110 .,110 ,解析答案,3.使用理想电压表、理想电流表、滑动变阻器、直流
13、电源等仪器，研究一只小灯泡完整的伏安特性，测得IU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30 cm，变阻器的最大阻值为22.5 ，电源电动势为6 V，内阻不计. (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.,3,4,变式训练,图6,解析答案,3,4,解析 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.,答案 电路图如图所示,3,4,(2)根据IU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_
14、.解析 由IU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RRBRA 5 .,解析答案,增大,5,3,4,(3)在获得AB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,解析,10,3,4,4.某待测电阻Rx的阻值在80100 之间，现要测量其阻值，实验室提供如下器材： A.电流表A1(量程30 mA，内阻r110 ) B.电流表A2(量程150 mA，内阻r2约为30 ) C.电压表V(量程15 V，内阻约为10 k) D.定值电阻R020 E.滑动变阻器R(最大电阻约10 ) F.电源E(电动势为4 V) G.开关S和导线若干,3,4,图
15、7,(1)如果用图7甲来测量Rx，测得的电阻将_真实值(填“大于”“小于”或“等于”)；解析 因待测电阻Rx是小电阻，如果用图甲来测量Rx，由于电压表的分流作用，故测得的电阻将小于真实值.,小于,图7,解析答案,3,4,(2)如果用图乙来测量Rx，测量电流表A1和A2的读数分别为I1和I2，则Rx_； 解析 如果用乙图来测量Rx，根据欧姆定律有， 并联部分电压为：U(I2I1)R0；,乙,(3)根据提供的器材要完成此实验，甲、乙两同学分别设计了如图甲、乙两种电路，你认为图_更合适.,解析答案,返回,3,4,考题三 测定电源的电动势和内阻,方法指导,测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆
16、定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种： 1.伏安法利用电压表和电流表.闭合电路方程为EUIr，利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出UI图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻.,典例剖析,例3 某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A.被测干电池一节 B.电流表1：量程00.6 A，内阻r0.3 C.电流表2：量程00.6 A，内阻约为0.1 D.电压表1：量程03 V，内阻未知 E.电压表2：量程015 V，内阻未知 F.滑动变阻器1：010 ，2 A G.滑动变阻器2：0100 ，1 A H.开关、导线若干,解析答案
17、,伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻. (1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母)：电流表选择_，电压表选择_，滑动变阻器选择_. 解析 一节干电池的电动势约为1.5 V，电压表选D； 电流表的量程为00.6 A，且明确电流表内阻，电流表选B； 滑动变阻器阻值较小利于电表的数值变化，滑动变阻器选F.,B,D,F,解析答案,(2)实验电路图应选择图8中的_(填“甲”或“乙”)；,图8,解析 因电流表B的内阻已知，可将电流表内阻等效为电源内阻，求出等效电阻后，再求出实际电源内阻，
18、故选用甲图；,甲,解析答案,(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的UI图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E_ V，内电阻r_ .解析 由UI图可知，电源的电动势E1.5 V；等效内电阻r 1 ；则干电池内阻为r1 0.3 0.7 .,1.5,0.7,5.某同学设计了如图9甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为3 V，内阻很大)，电阻箱R(099.99 )，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干.,5,6,变式训练,图9,(1)先测电阻R1的阻值.请将该同学的操作补充
19、完整： A.闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1. B.保持电阻箱示数不变，_，读出电压表的示数U2.C.则电阻R1的表达式为R1_.,解析答案,将S2切换到b,5,6,(2)该同学已经测得电阻R13.2 ，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值，其做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的 图线，则电源电动势E_ V，电阻R2_ .,2,0.8,答案,解析,5,6,5,6,6.甲同学利用如图10所示的电路测定电源的电动势和内阻，提供的器材有： A.干电池两节，每节电动势约为1.
20、5 V，内阻未知 B.直流电压表V1、V2，内阻很大 C.直流电流表A，内阻可忽略不计 D.定值电阻R0，阻值未知，但不小于5 E.滑动变阻器 F.导线和开关 (1)请根据所给电路图，以笔画线代表导线， 在图11的实物图上将所缺导线画上.,解析答案,图10,图11,5,6,解析 根据电路图，在给出的实物图上画出所缺的导线，如图甲所示；,答案 见解析图,5,6,(2)甲同学利用该电路完成实验时，由于某根导线发生断路故障，导致一只电压表始终没有读数，因此只记录了一只电压表和电流表的示数，如下表所示：,解析答案,利用表格中的数据在图12中作出UI图象.,解析 将(I，U)作为坐标值将各点描出，并用直
21、线将各点相连，作图象如图乙所示；,答案 见解析图,图12,5,6,(3)由图象可知，两节干电池总电动势为_ V，总内阻为_ .由计算得到的数据可以判断，能够示数的电压表应为表_(选填“V1”或“V2”).,解析答案,返回,2.90,3.50,V1,5,6,考题四 电学创新拓展实验,知识精讲,高考中电学实验要拿到满分，考生应注意以下“三”个方面： 第一：认真完成课本上的每一个实验.知道每一个实验的目的，掌握每一个实验的原理，熟悉每一个实验步骤，领会每一个实验步骤的作用，学会每一个实验仪器的使用，学会每一个实验的处理方法，弄清每一个实验误差的来源等. 第二：对于给出实验电路图的创新性实验，要注意从
22、原理出发，理解实验方法，找出图象中两个物理量之间的关系，理想图象中图线的斜率和截距的物理意义.,第三：对于设计性实验，要注意从原理出发找方法，选器材，定方案.高考中，对设计性实验的考查，一般不直接采用课本上的设计方案，但是其设计理念均取材于课本中的必考实验，因此考生要对课本上的每一个实验做到心中有数.,典例剖析,例4 某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表(待改装)，学生电源(电动势为E，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻Rt(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rtakt，a0，k0).设计
23、电路如图13所示，并按如下步骤进行操作： (1)按电路图连接好实验器材； (2)将滑动变阻器滑片P滑到a端，单刀双掷开关S 掷于c端，调节滑片P使电流表满偏，并在以后的 操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻 为R，断开电路；,图13,解析答案,(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准电流表的示数下降5 ，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关，请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I_(用题目中给定的符号)；,(4)根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表，根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温
24、刻度在_侧(填“左”或“右”)，刻度线分布是否均匀？_(填“是”或“否”). 解析 由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，则低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的.,右,否,解析答案,7.图14甲图是乙图所示多用电表欧姆1 k挡的工作电池，外壳上印着标称电动势9 V，但A、B两极极性没有标示.,变式训练,图14,(1)实验小组甲同学选择多用电表的直流电压挡对电池测量：将()()表笔分别与A、B相连时电表指针反偏；对调连接，电表有了正常示数；再在A、B两极间接入一只200 电阻，电表示数减小(如电表刻度盘所示).由以上测量可以确定电池的正极是_(填
25、“A”或“B”). 解析 电压表接入电路中时，正极应与电源正极相连，将()()表笔分别与A、B相连时电表指针反偏；对调连接，电表有了正常示数，说明B极为正极；,解析答案,B,(2)接着要测量这个电池的电动势E和内电阻r.乙同学说至少还需要电流表、电压表、滑动变阻器；丙同学说至少还需要电阻箱；丁同学说不再需要什么，利用甲的实验数据就可以了.显然丁同学设计的方案不再需要实验操作，他能得到电池的电动势和内电阻么？若能，写出结论；若不能，简述理由_.,答案,解析,E7.0 V r80 ,解析 电池外壳上印着标称电动势9 V，则直流电压表的量程取10 V，直接接在电源两端时，测量电源电动势，由图乙可知E7.0 V，在A、B两极间接入一只200 电阻时，由图乙可知，电压表示数为5.0 V，根据闭合电路欧姆定律得：U ，代入数据得：,(3)最后按图丙所示电路对该电池进行放电实验.实验中通过适时调整滑动变阻器，保持电流表示数为10 mA不变，每分钟记录一次电压表示数，实验历时20分钟.将各组电压时间数据在坐标纸上描点作图，经拟合，可认为电压由6.2 V均匀下降到5.8 V.则这次放电过程中通过电流表的电量是_ C，电流表和变阻器消耗的电能是_J.,12,72,返回,解析答案,
