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2021届高考物理二轮复习 专题八 第2讲 2 电学实验学案

2021届高考物理二轮复习 专题八 第2讲 2 电学实验学案

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姓名：

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电学实验
1．熟知常规电学量的测量
物理量
测量工具、使用方法或测量方法
电压
①电压表(会选用、会接线、会读数)；②电压传感器；③多用电表电压挡；④灵敏电流计与大电阻串联
电流
①电流表(会选用、会接线、会读数)；②电流传感器；③多用电表电流挡；④灵敏电流计与小电阻并联
电阻
①多用电表电阻挡(估测)；②伏安法(外接法、内接法)；③等效替代法测电阻；④电阻箱(接线、读数)；⑤滑动变阻器(选用、接线)
电动势
①伏安法；②伏阻法；③安阻法等

2．洞悉重要电学实验的考点
(1)测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
电路图

实验原理
①测Rx：Rx＝(伏安法)；②算ρ：Rx＝ρ，ρ＝
考查热点
①考读数：U、I、L及d(待测金属丝的直径)；②考电路：电路设计或选择，实物连线或改错，器材选择；③考运算：U­I图像求Rx，求电阻率ρ

(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线
电路图

实验原理
①电路：伏安法外接，滑动变阻器分压式；②图象：U­I图像为曲线(温度升高，灯丝电阻增大)
考查热点
①考电路：电路设计或选择，实物连线或改错，器材选择；②考作图：描点、连线画U­I图像；③考运算：由U­I图像求电阻、电功率
(3)测定电源的电动势与内阻
电路图

实验原理
①伏安法：E＝U＋Ir；②安阻法：E＝I(R＋r)；③伏阻法：E＝U＋r
考查热点
①考电路：电路设计或选择，实物连线或改错，器材选择；②考作图：描点连线画U­I图像；③考运算：由U­I或­R或­图像，求E、r
(4)练习使用多用电表
装置图

实验原理
①V、A挡：相当于电压表、电流表；②Ω挡：闭合电路欧姆定律；③调零：机械调零、欧姆调零；④电流方向：红表笔进，黑表笔出
考查热点
①考读数：电压、电流、电阻挡的读数；②考使用：欧姆表选挡、调零、规范操作等；③考黑箱：多用电表探测黑箱内的元件
(5)传感器的简单应用
装置图

实验原理
传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)
考查热点
①考热敏：热敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)；②考光敏：光敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)
[临考必练]
1．(1)如图所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为________ mm、________ mm、________ mm。

(2)用螺旋测微器测量两根不同的电阻丝直径，则金属丝a的直径如图甲所示为________ mm，金属丝b的直径如图乙所示为________ mm。

解析：(1)左边图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1 mm＝0.7 mm，最后结果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm。中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm。右边图读数：整毫米是3，不足1毫米数是7×0.02 mm＝0.14 mm，最后结果是3 mm＋0.14 mm＝3.14 mm。
(2)甲图固定刻度示数为1.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数为1.0 mm＋15.0×0.01 mm＝1.150 mm。图乙固定刻度示数为4.5 mm，可动刻度示数为20.0，乘以精确度0.01 mm，最终读数4.5 mm＋20.0×0.01 mm ＝4.700 mm。
答案：(1)17.7　23.85　3.14　(2)1.150(1.149或1.151均可)　4.700(4.699或4.701均可)
2．图甲为多用电表的示意图。

(1)同学甲用该多用电表测量一个阻值约为20 Ω的电阻，其测量步骤如下：
①调节________，使指针停在刻度盘________(选填“左端”或“右端”)的“0”位置。
②将选择开关旋转到欧姆挡的________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)挡位。
③将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使指针对准刻度盘________(选填“左端”或“右端”)的“0”位置。
④将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________。
⑤测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”挡位置。
(2)同学乙选用“100 mA”直流电流挡测量电路中的电流，若指针偏转情况如图乙所示，则电路中的电流为________；同学丙选用“50 V”直流电压挡测量某两点间电压，若指针偏转情况如图乙所示，则该电压为________。
解析：(1)使用多用电表时，应先进行机械调零，即调节指针定位螺丝，使指针停在刻度盘左端的“0”位置；测量阻值约为20 Ω的电阻时，要使用欧姆挡“×1”挡位，然后进行欧姆调零，即将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针停在刻度盘右端的“0”位置；根据题图乙可知，被测电阻的阻值为19 Ω。
(2)用“100 mA”的直流电流挡测电流时，读数为44 mA，用“50 V”直流电压挡测量某两点间电压时，读数应为22.0 V。
答案：(1)①指针定位螺丝　左端　②×1　③欧姆调零旋钮　右端　④19 Ω　(2)44 mA　22.0 V
3．在描绘标有“6 V　3 W”的小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求小灯泡两端的电压由零逐渐增加到6.0 V，并便于操作。实验室提供的器材有：
A．学生电源(电动势为9 V，内阻约1 Ω)
B．电流表(量程为0～0.6 A，内阻约0.2 Ω；量程为0～3 A，内阻约0.04 Ω)
C．电压表(量程为0～6 V，内阻约3 kΩ；量程为0～15 V，内阻约15 kΩ)
D．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，最大允许电流1 A)
E．滑动变阻器(最大阻值1 500 Ω，最大允许电流0.3 A)
F．开关一个，导线若干
(1)为了完成实验，应选用的滑动变阻器是________(选填“D”或“E”)，选用的实验电路图应为图中的________(选填“甲”或“乙”)。

(2)请根据(1)中所选的电路图，补充完成图中实物图的连线。

解析：(1)因要求小灯泡两端的电压由零逐渐增加到6.0 V，所以滑动变阻器采用分压式接法，为了操作方便，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即选用D，实验电路图选用乙。
(2)实物图连线如图所示。

答案：(1)D　乙　(2)图见解析
4．在“测定金属的电阻率”的实验中，被测金属丝的电阻大约为6 Ω，先测出金属丝的长度l以及金属丝的直径d，接着用伏安法测出金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，计算出它的电阻，再根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的金属丝外，还有如下供选择的实验器材：
直流电源E：电动势约为4.5 V，内阻很小；
电流表A1：量程0～0.6 A，内阻为0.125 Ω；
电流表A2：量程0～3 A，内阻为0.025 Ω；
电压表V1：量程0～3 V，内阻为3 kΩ；
电压表V2：量程0～15 V，内阻为15 kΩ；
滑动变阻器R1：最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为0.2 A；
滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流为1.0 A；
开关，导线若干。
要求有较高的测量精度，并能测得多组数据。
(1)在可供选择的器材中，应该选用的电流表是________，应该选用的电压表是________，应该选用的滑动变阻器是________。(填器材符号)
(2)根据所选的器材，在如图所示虚线框中画出实验电路图。

(3)用测得的物理量表示电阻率的表达式为ρ＝________(用字母表示)。
解析：(1)电源电动势约为4.5 V，被测金属丝电阻约为6 Ω，干路中的最大电流约为0.75 A，故电流表选A1，电压表选V1；滑动变阻器R1的最大允许电流0.2 A太小，影响测量的范围，所以滑动变阻器选R2。

(2)待测金属丝电阻较小，电流表应采用外接法，要求能测得多组数据，故滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示。
(3)由R＝、R＝ρ及S＝π()2＝，得ρ＝＝＝。
答案：(1)A1　V1　R2　(2)图见解析　(3)
5．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0～0.6 A，内阻RA＝0.3 Ω
C．电流表2：量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω
D．电压表1：量程0～3 V，内阻未知
E．电压表2：量程0～15 V，内阻未知
F．滑动变阻器1：0～10 Ω，2 A
G．滑动变阻器2：0～100 Ω，1 A
H．开关、导线若干
在用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________。
(2)实验电路图应选择下图中的________(选填“甲”或“乙”)。
(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图像，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＝________Ω。

解析：(1)因为一节干电池的电动势为1.5 V左右，故电压表选择D；通过电源的电流不超过0.6 A，因电流表1的内阻已知，故电流表选择B；电路采用限流式接法，滑动变阻器选择F。
(2)因电流表内阻已知，故可以采用相对电源的内接法进行测量，实验电路图应选择图中的甲。
(3)电池的电动势E＝1.5 V，内电阻r＝||－RA＝(－0.3)Ω＝0.7 Ω。
答案：(1)B　D　F　(2)甲　(3)1.5 　0.7
6．某实验小组要求用“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验测定小灯泡的功率，实验室给出了以下器材。
A．待测小灯泡(额定电压1.5 V，额定功率约0.5 W)
B．电流表A1(量程0～3 A，内阻约1 Ω)
C．电流表A2(量程0～300 mA，内阻约5 Ω)
D．电压表V(量程0～3 V，内阻很大)
E．滑动变阻器R1(总阻值25 Ω)
F．滑动变阻器R2(总阻值1 kΩ)
G．标准定值电阻R3(阻值5.00 Ω，阻值随温度的变化可忽略)
H．电源(电动势E＝4.5 V，内阻不计)，导线若干，开关S一只
(1)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图(a)所示电路，其中电流表应该选用________(选填“B”或“C”)，滑动变阻器R应选用________(选填“E”或“F”)；

(2)实验中测得多组电流表示数I和电压表示数U，在I­U坐标系中作图，得到如图(b)所示图像，由图像可知，小灯泡在额定电压下，其阻值为________Ω，额定功率为________W；
(3)当定值电阻R3两端电压为1.00 V时，由图(b)求出此时小灯泡电阻为________Ω(计算结果保留三位有效数字)，由图像可知，灯丝电阻率随通过电流的增大而________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
解析：(1)小灯泡的额定电流约为IL＝≈0.33 A＝330 mA，由图(a)电路图分析可知电流表应选择量程为300 mA的，故选C；为了方便调节，应选择阻值较小的滑动变阻器，选E。
(2)当电流表示数为0.30 A时，定值电阻两端电压为U3＝IR3＝1.50 V，由图(b)可知在此时电压表示数为3.00 V，则小灯泡两端电压UL＝3.00 V－U3＝1.50 V＝U额，所以小灯泡电阻RL＝＝ Ω＝5 Ω；额定功率P额＝U额I额＝1.50×0.30 W＝0.45 W。
(3)当定值电阻R3两端电压为1.00 V时，其电流I＝＝ A＝0.20 A，由图(b)可知此时电压表示数为1.25 V，则小灯泡两端电压为1.25 V－1.00 V＝0.25 V，电阻RL′＝ Ω＝1.25 Ω。由此可见，通过小灯泡的电流较小时其阻值小，通过电流较大时其阻值大，因此灯丝电阻率随通过电流的增大而增大。
答案：(1)C　E　(2)5　0.45　(3)1.25　增大