高考物理 专题六　第二讲　电学实验课件PPT

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2．欧姆表使用的注意点(1)使用多用电表时，电流都是从红表笔进、从黑表笔出，黑表笔必须连负接线柱。(2)为了减小读数误差，指针应指在表盘中央刻度附近。若表头指针偏转角度过大，表示待测电阻较小，应当换低倍率的挡位；若表头指针偏转角度过小，表示待测电阻很大，应当换高倍率的挡位。(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。
[练1]　[电流表、电压表的读数](1)图甲为电压表的刻度盘示意图，若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为________V；若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为________V。(2)图乙为电流表的刻度盘示意图，若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为____________A；若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为________A。答案：(1)1.68(1.67～1.69均正确)　8.4(8.3亦可)　(2)0.46　2.30(2.29～2.31均正确)
(1)对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V；当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V。(2)对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A；当选取0～3 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A。
[练2]　[欧姆表的原理及使用](2021·福建卷)某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00 cm电阻丝的电阻率，该电阻丝的电阻值约为100～200 Ω，材料未知。实验过程如下：
(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为________mm。(2)对多用电表进行机械调零。(3)将多用电表的选择开关旋至__________(“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)倍率的电阻挡。(4)将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡零刻度线。(5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为________Ω。(6)测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到OFF位置。(7)实验测得的该电阻丝电阻率为________ Ω·m(保留3位有效数字)。答案：(1)1.414　(3)×10　(5)160　(7)3.14×10-4
热点2　以测量电阻为核心的实验[例1]　(2022·山东卷)某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材：干电池E(电动势1.5 V，内阻未知)；电流表A1(量程10 mA，内阻为90 Ω)；电流表A2(量程30 mA，内阻为30 Ω)；定值电阻R0(阻值为150 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)；
待测电阻Rx；开关S，导线若干。测量电路如图所示。
► 建模突破　测电阻的几种方法
[练3]　[测电阻率](2023·浙江1月选考)在“测量金属丝的电阻率”实验中：(1)测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图甲所示，图中的导线a端应与________(填“－”“0.6”或“3”)接线柱连接，b端应与________(填“－”“0.6”或“3”)接线柱连接。开关闭合前，图甲中滑动变阻器滑片应置于________(填“左”或“右”)端。
[练4]　[描绘电阻的伏安特性曲线](2022·全国乙卷)一名同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0～5 mA范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V(量程为3 V，内阻很大)，电流表A(量程为1 mA，内阻为300 Ω)，电源E(电动势约为4 V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S，导线若干。(1)要求通过Rx的电流可在0～5 mA范围内连续可调，请将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；
(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为________(填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为________(填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻；(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为________V，流过Rx的电流为________mA，此组数据得到的Rx的阻值为________Ω(保留3位有效数字)。答案：(1)见解析图　(2)10 Ω　75 Ω　(3)2.30　4.20　548
热点3　以测电源电动势和内阻为核心的实验[例2]　(2023·湖北卷)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下：电压表(量程0～3 V，内阻很大)；电流表(量程0～0.6 A)；电阻箱(阻值0～999.9 Ω)；干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线。(2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示，则干电池的电动势为________V(保留3位有效数字)、内阻为________Ω(保留2位有效数字)。
[练5]　[伏阻法测定电源的电动势和内阻](2021·全国乙卷)一个实验小组利用图甲所示的电路测量一个电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)。图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9 Ω；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________(填“5.0”或“15.0”)Ω；
[练6]　[安阻法测定电源的电动势和内阻](2021·湖南卷)某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：(1)将器材按如图甲所示连接；
(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________(填“a”或“b”)端；(3)改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据；(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图乙所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为r0，该电池的电动势和内阻可表示为E＝____________，r＝____________(用R0、RA、k、d、r0表示)；
(5)为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0。利用现有器材设计实验，在图丙虚线框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示)；丙(6)利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻。
热点4　四个其他探究、验证类实验1．“观察电容器的充、放电现象” (1)先使开关S与1接通，待充电完成后，再把开关S与2接通，电容器通过电阻放电。
(2)利用计算机的自动绘图功能绘制“电流—时间”图线。(3)“电流—时间”图线与时间轴所围图形的面积表示电容器的电荷量Q。2．“探究影响感应电流方向的因素”注意事项(1)选用零刻度在中间的灵敏电流计。(2)要明确线圈的绕线方向，确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系。(3)按照控制变量的思想进行实验。3．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”误差分析(1)铁芯：铁芯中有涡流，有磁损耗(漏磁)，即通过原、副线圈的磁通量相等。(2)线圈：原、副线圈有电阻，产生焦耳热的损耗。
4．“利用传感器制作简单的自动控制装置”注意事项(1)在做“热敏特性实验”时，加开水后要等一会儿再测量其阻值，使电阻温度与水的温度相同，同时读出水温。(2)若“光敏特性实验”现象不明显，可制造密闭箱体，将光敏电阻置于其中，通过改变箱体的透光程度达到实验目的。
[例3]　(2021·山东卷)热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧)；电源E(电动势1.5 V，内阻r约为0.5 Ω)；电阻箱R(阻值范围0～9 999.99 Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值2 000 Ω)；
微安表(量程100 μA，内阻等于2 500 Ω)；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路；②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。(2)请用笔画线代替导线，在图乙中将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。
(3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6 000.00 Ω，该温度下热敏电阻的测量值为____________Ω(保留到个位)，该测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。(4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐________(填“增大”或“减小”)。答案：(1)R1　(2)见解析图　(3)3 500　大于　(4)减小
[练7]　[观察电容器的充、放电现象](2023·新课标卷)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、停表、单刀双掷开关以及导线若干。(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的________(填“正极”或“负极”)接触。
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是________。(填正确答案标号)A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为________(填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的________(填“电压”或“电荷量”)。答案：(1)正极　(2)C　(3)R2　电荷量
[练8]　[探究影响感应电流方向的因素](2023·福建厦门期末)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中：(1)为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要________(选填“A”“B”或“C”)；
(2)实验得出，电流由“＋”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转，电流由“－”接线柱流入时指针向左偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，发现指针________(填“向左”“向右”或“不”)偏转；
(3)如图乙所示，将第(2)问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会________(填“变大”“变小”或“不变”)。答案：(1)C　(2)向右　(3)变小
[练9]　[探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系](2023·福建漳州三模)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表：
请回答下列问题：(1)在图乙中，应将A、B分别与__________(填“a、b”或“c、d”)连接。(2)根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于_____________________。
(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可移动铁芯取走，副线圈匝数n＝200，则副线圈两端电压________(填正确答案标号)。A．一定小于4.0 VB．一定等于4.0 VC．一定大于4.0 V答案：(1)c、d　(2)两个线圈的匝数之比　(3)A
电学实验题的常见创新角度1．基于教材实验，在数据处理、探究目的上有变更的创新类。2．在器材、探究目的及原理上有重大创新的实验。
[例4]　(2023·湖南卷)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图(a)所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。
(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图(b)所示，对应的读数是________Ω；(2)适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为________(用R1、R2、R3表示)；(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小)，读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：
根据表中数据在图(c)上描点，绘制U-m关系图线；(4)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为200 mV，则F0大小是________N(重力加速度取9.8 m/s2，保留2位有效数字)；
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为200 mV，则F1________(填“>”“＝”或“<”)F0。
求解电学创新型实验的基本思路
[练10]　[探究目的、数据处理的创新](2022·广东卷)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件。某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：(1)装置安装和电路连接。如图a所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图b所示的电路中。
(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量。①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。③闭合S2，电压表的示数________(填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx＝________(用I1、I2和U表示)。④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。
(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值________(填“有”或“无”)影响。(4)图c是根据部分实验数据描绘的RxL图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为________cm，即为机械臂弯曲后的长度。
[练11]　[探究目的、原理的创新](2022·河北卷)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图甲所示，选用的器材有：限温开关S1(手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103 ℃时自动断开，之后不能自动闭合)；保温开关S2(当锅内温度高于80 ℃时自动断开，温度低于70 ℃时自动闭合)；电饭煲的框架(结构如图乙所示)。自备元件有：加热电阻丝R(阻值为60 Ω，用于加热煮饭)；限流电阻R1和R2(阻值均为1 kΩ)；指示灯L1和L2(2.5 V，0.6 W，当电流低于30 mA时可视为熄灭)；保险丝T。
(1)按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________(多选)。A．按下S1，L1和L2均发光B．当锅内温度高于103 ℃时，S1自动断开，L1和L2均发光C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换D．当锅内温度低于70 ℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭
(2)简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是_____________________(填各步骤前的字母)。A．将选择开关旋转到“×100”位置B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度D．测量指示灯L1两端的阻值E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图丙所示，可判断是________断路损坏；若指针如图丁所示，可判断是________断路损坏。(用电路中的元件符号表示)