2019高考物理一輪復(fù)習(xí)第八章恒定電流第7講設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案

1、第 7 講設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)同時(shí)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(nèi)容其中以設(shè)計(jì)性電路為主，電路中電流表、電壓表的選擇、滑動(dòng)變 阻器的選擇也是?？純?nèi)容.【重難解讀】電學(xué)實(shí)驗(yàn)中主要有以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)(1)電阻的測(cè)量；(2)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量；(3)多用電表的使用.其中測(cè)量電阻的方法和思路是考查的重點(diǎn)，而電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量屬于難點(diǎn).【典題例證】挫創(chuàng).(9分)某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9Q,可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig=0.6 A，內(nèi)阻rg=0.1 Q )和

2、若干導(dǎo)線.(1)請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖甲中器材的連接方式，把它們連接起來(lái).閉合開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R,讀出與R對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄.當(dāng)電阻箱的阻值R=2.6Q時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電流值作R 1坐標(biāo)圖，如圖丙所示，圖中已標(biāo)注出了pR的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖乙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖丙上. 在圖丙上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線.設(shè)計(jì)社電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)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(biāo)為（2,2.6）.（1分）

3、(3)圖線是一條傾斜的直線連線時(shí)不能連成折線；為減小偶然誤差，個(gè)別偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)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(dòng)勢(shì)E的大小，縱軸截距的絕對(duì)值表示(r+rg)E=k=6.0-0辱1.52 V(1.461.54 V范圍內(nèi)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(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題應(yīng)掌握的內(nèi)容(1)明確題目的要求：認(rèn)真審清題意，看清題目的要求.即審題時(shí)要看清題目要求測(cè)定什么物理量，驗(yàn)證、探究什么物理規(guī)律，或者要求設(shè)計(jì)

4、達(dá)到何種標(biāo)準(zhǔn)的電路等.(2)明確實(shí)驗(yàn)原理：解決設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題的關(guān)鍵在于選擇實(shí)驗(yàn)原理如果實(shí)驗(yàn)需要測(cè)定某些電學(xué)量，應(yīng)弄清待測(cè)物理量可通過(guò)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(cè)定相關(guān)量，進(jìn)而得出待求量.(3)明確設(shè)計(jì)電路的原則設(shè)計(jì)電路一般應(yīng)遵循“安全性”原則、“精確性、方便性”原則，兼顧“運(yùn)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(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行.例如通過(guò)電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過(guò)其量程，滑動(dòng)變阻器、被測(cè)電阻不得超過(guò)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(shí)驗(yàn)電路時(shí)要盡可能減小測(cè)量誤差，

5、提高精確度.例1如所用電流表、電壓表的指針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)，一般應(yīng)使指針偏轉(zhuǎn)在滿刻度的？以上，以減小因讀數(shù)引起的偶 然誤差V，內(nèi)電阻r=_Q.（4分）當(dāng)R=2.6Q時(shí)，由題圖乙可知（2分）3“方便”是指實(shí)驗(yàn)中便于調(diào)節(jié)控制，便于讀數(shù).例如應(yīng)根據(jù)電路可能出現(xiàn)的電流、電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器對(duì)大阻值的滑動(dòng)變阻器，如果滑片稍有移動(dòng)就使電路中的電流、電壓有很大變化，則不宜采用對(duì)于滑動(dòng) 變阻器，還要權(quán)衡用分壓式電路還是限流式電路.3運(yùn)用儀器少、耗電少原則：在達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求的前提下，還應(yīng)注意運(yùn)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(diào)節(jié)電路，若這兩種調(diào)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(yīng)選用限流式電路.(4)控制電路的選擇滑動(dòng)變阻器選用限流接法和分壓接法的依據(jù)1負(fù)載電阻電壓要求變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，應(yīng)選分壓電路.2若負(fù)載電阻的阻值RX遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總阻值R應(yīng)選分壓電路.3若負(fù)載電阻的阻值RX小于滑動(dòng)變阻器總阻值R或相差不多，且沒有要求電壓從零可調(diào)，應(yīng)選限流電路.4兩種電路均可時(shí)限流電路優(yōu)先，因?yàn)橄蘖麟娐废牡目偣β市?(5)測(cè)量電路的選擇對(duì)伏安法測(cè)電阻，應(yīng)根據(jù)待測(cè)電阻的大小選擇電流表不同的接法.-Rrh- 41- 11阻值判斷法當(dāng)R? R時(shí)，采用電流表“外接法”；當(dāng)Ft?RA時(shí)，采用電流表“內(nèi)接法”.2倍率比較法R/ Ri-a當(dāng)R

7、=R即,R/R時(shí)，既可選擇電流表“內(nèi)接法”，也可選擇“外接法”R. Rb.當(dāng)RR即RvRTR時(shí)，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(nèi)接法”.(6)實(shí)驗(yàn)器材的選擇安全因素：通過(guò)電源、電表、電阻的電流不能超過(guò)允許的最大電流.c當(dāng)詈R RAR時(shí)，采用電流表“內(nèi)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(shí)，保證電流和電壓均不超過(guò)其量程.使指針有較大偏轉(zhuǎn)5使用歐姆表選擋時(shí)讓指針盡可能在中值刻度附近.3便于操作：選滑動(dòng)變阻器時(shí)，在滿足其他要求的前提下，可選阻值較小的.4關(guān)注實(shí)驗(yàn)的實(shí)際要求.【突破訓(xùn)練】1在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)

8、中，待測(cè)電阻甲的測(cè)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(xué)在“利用DIS實(shí)驗(yàn)的電壓、電流傳感器，描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，采用了圖甲所示電路.（1）圖甲中，E矩形框內(nèi)應(yīng)該接流傳感器”或“小燈泡”）（2）該同學(xué)利用測(cè)量的數(shù)據(jù)，畫出如圖乙的圖線，但該同學(xué)忘記在坐標(biāo)上標(biāo)明橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)所表示的物 理量，請(qǐng)你根據(jù)圖線作出判斷：橫坐標(biāo)表示 _ ，縱坐標(biāo)表示 _ .解析：（1）實(shí)驗(yàn)電路采用的是滑動(dòng)變阻器分壓式接法，圖甲中E矩形框內(nèi)應(yīng)該接電壓傳感器，F(xiàn)矩形框內(nèi)應(yīng)該接小燈泡.（2）根據(jù)小燈泡的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大，可判斷橫坐標(biāo)表示電流，縱坐標(biāo)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(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中：（1）將待測(cè)電池組、滑動(dòng)變阻器、電流傳感器、電壓傳感器、定值電阻、電鍵及若干導(dǎo)線連接成電路如圖甲所示.圖中未接導(dǎo)線的A端應(yīng)接在_點(diǎn)（選填“B“C“D”或“E”）.（2）實(shí)驗(yàn)得到的U- I關(guān)系如圖乙中的直線I所示，則電池組的電動(dòng)勢(shì)為_V,內(nèi)電阻阻值為_Q .V的內(nèi)阻約為2 kQ,電流表A的內(nèi)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(cè)得的電阻值分別記為R和R2，則（填“Ri”或“R2”）更接近待測(cè)電且測(cè)量值Ri（填“大于” “等于”或“小于”）真實(shí)值，測(cè)量值R2（填“大于”“等于”或“小于”）真實(shí)值

10、.解析：根據(jù)題意知RVRRXi更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值. 圖6(3)為了測(cè)量定值電阻的阻值，應(yīng)在圖甲中將“A端重新連接到點(diǎn)(選填“B“C“D或E”)，所得到的UI關(guān)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(cè)的是路端電壓，且開關(guān)打開，電壓傳感器示數(shù)應(yīng)為零， 故導(dǎo)線的A端應(yīng)接在C點(diǎn).由圖乙中的直線I可知U-1關(guān)系圖線的縱截距為2.8 V,即為電池組的電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值為|Q=2Q,即內(nèi)電阻阻值為2Q.(3)為了測(cè)量定值電阻的阻值，應(yīng)將A端接到D點(diǎn)，由圖乙中的直線n可知，斜率的絕對(duì)值為5Q,即內(nèi)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(xué)想用以下器材組裝一只歐姆表，并比較精確地測(cè)量一只幾千歐電阻的阻值.A.電流計(jì)，滿偏電流為1 mA,內(nèi)阻為20 QB.電流計(jì)，滿偏電流為0.6 A，內(nèi)阻為5 QC.電動(dòng)勢(shì)15 V,內(nèi)阻5Q的直流電源D.電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻3Q的直流電源E.最大阻值為5 000Q的滑動(dòng)變阻器F.最大阻值為100 Q的滑動(dòng)變阻器(1)以上器材應(yīng)選用 _(填字母)，并在下面虛線框內(nèi)畫出所組裝的歐姆表的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖.歐姆表調(diào)零后，滑動(dòng)變阻器被接入電路部分的阻值為 _Q .(3)若用此歐姆表測(cè)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(zhǎng)期未用，導(dǎo)致內(nèi)阻增大，電動(dòng)勢(shì)基本不變，且仍然能正常調(diào)零，這將導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果_(選填“偏大” “偏小”或“準(zhǔn)確”).解析:2.81O1 Q=2.87阻值最大時(shí)，電流小于電流表的滿偏電流Ig，綜合考慮應(yīng)選A、D E.歐姆表的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示.(1)選取器材要能夠滿足歐姆表調(diào)零的要求,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的8歐姆表調(diào)零時(shí)，由閉合電路歐姆定律得E=I