2019届高考物理二轮复习电学基本实验学案(全国通用)

2019届二轮复习 电学基本实验 学案（全国通用） 考点一 基本器材的使用与读数 知识梳理 1.电流表、电压表的读数方法

电流表 电压表 符号

参数 量程:0 0.6 A,0 3 A

内阻:小于1 Ω

量程:0 3 V,0 15 V

内阻:3 Ω,15 Ω

(续表) 电流表 电压表

读数方法

视线垂直于刻度盘表面,0 3 A量程估读到最小刻度的,0 0.6 A量程估读到最小刻度的

视线垂直于刻度盘表面,0 3 V量程估读到最小刻度的,0 15 V量程估读到最小刻度的

2.应用多用电表测电阻 (1)机械调零:检查表针是否停在左端的“0”位置; (2)选取适当倍率挡; (3)欧姆调零:两表笔短接,检查表针是否停在右端的“0”位置; (4)把两表笔分别与待测电阻两端相接,欧姆表的读数乘倍率即为被测电阻的阻值; (5)实验结束后,将表笔拔出,并将选择开关旋至OFF挡或交流电压最高挡.

题组演练 1.“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,得到了两组电流表与电压表的示数如图12-1中的①、②、③、④所示,电流表量程为0 0.6 A,电压表量程为0 3 V.图中所示读数为:

① 、② 、③ 、④ .两组数据得到的电阻分别为 和 .

图12-1 2.小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,为了更准确地选取电压表和电流表的量程,决定先用多用电表测量小灯泡的阻值.

(1)在使用前发现电表指针位置如图12-2甲所示,该同学应该调节 (选填“①”或“②”).

(2)小明使用多用电表欧姆挡的“×10”挡测量小灯泡阻值,读数如图乙所示,为了更准确地进行测量,小明应该旋转开关至 (选填“×100”或“×1”)挡,两表笔短接并调节 (选填“①”或“②”).

(3)按正确步骤测量时,指针指在如图丙所示位置,则小灯泡阻值的测量值为 Ω.

图12-2 3.某同学在“测量一只小灯泡电阻”的实验中,连接了如图12-3所示的实物图.闭合开关,发现灯泡不亮,电流表的示数为零. 图12-3 (1)他借助多用电表检查小灯泡.先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“×1”挡,再进行 调零;将红、黑表笔分别接触①、②接线柱,多用电表的表盘如图12-4所示,说明小灯泡正常,此时的电阻为 Ω.

图12-4 (2)他将多用电表选择开关旋于某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触②、③接线柱;闭合开关,发现多用电表的示数约等于电源电动势,说明②、③接线柱间的导线出现了 (选填“断路”或“短路”).

(3)故障排除后,为了使电流表的示数从零开始调节,要在 (选填“①、④”或“③、④”)接线柱间再连接一根导线,并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最 (选填“左”或“右”)端.

归纳 使用多用电表时的注意事项 (1)测量电阻时,待测电阻要与其他电路元件断开,两手不要接触待测电阻两端; (2)选择好倍率挡后要进行欧姆调零,且每换一次倍率挡要“调零”一次; (3)测量电阻时,若指针偏角过小,应换较大倍率挡;若指针偏角过大,应换较小倍率挡; (4)读数=示数×倍率; (5)电流的流向一定是“红进黑出”;

(6)欧姆表的中值电阻为R中=. 考点二 以测电阻为核心的电学实验 知识梳理 1.最常用的测量电阻方法 (1)伏安法:有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”. (2)安安法:电压表不能用或没有电压表的情形下,若知道电流表内阻,可以将电流表当作电压表使用,即选择“安安法”.

(3)伏伏法:电流表不能用或没有电流表的情况下,若知道电压表内阻,可以将电压表当作电流表使用,即选择“伏伏法”.

(4)伏安加R法:在运用伏安法测电阻时,由于电压表或电流表的量程太小或太大,为了满足安全、精确的要求,需加保护电阻,“伏安加R法”又叫作“加保护电阻法”.

注意:电表的“三用”:如果知道电表的内阻,电流表、电压表就既可以测电流,也可以测电压,还可以作为定值电阻来用,即“一表三用”.

2.最为精确的测量电阻方法——等效替代法 (1)电流等效替代

图12-5 (2)电压等效替代

图12-6 3.测量电表内阻最常用的方法——半偏法 (1)用半偏法测电流表内阻,如图12-7所示,电阻箱应和电流表并联,然后与滑动变阻器串联,R测. 图12-7 (2)若测电压表内阻,如图12-8所示,电阻箱应和电压表串联,然后与滑动变阻器并联,且R测>R真.

图12-8 4.最独特的测量方法——电桥法测电阻 在电阻的测量方法中,有一种很独特的测量方法,那就是电桥法.其测量电路如图12-9所示,实验中调节电阻箱R3,当A、B两点的电势相等时,R1和R3两端的电压相等,设为U1,同时R2和Rx

两端的电压也相等,设为U2.

图12-9 根据欧姆定律有=,=,解得R1Rx=R2R3,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值.

题组演练

1.某同学用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值. (1)该同学用电流表内接法和外接法分别进行实验,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,由电流表外接法得到的图线是图12-10甲中的 (选填“a”或“b”). (2)请用图甲中的数据,求出用电流表外接法时Rx的测量值为 ,其测量值与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”).

(3)图乙是用电流表外接法已部分连接好的实物电路,请结合甲图信息补充完整实物接线.

图12-10 2.小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20 Ω.他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有:

电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω); 电流表A1(量程0 100 mA,内阻约5 Ω); 电流表A2(量程0 0.6 A,内阻约0.2 Ω); 电阻箱R(0 999.9 Ω); 开关、导线若干. 小明的实验操作步骤如下: A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径; B.根据所提供的实验器材,按图12-11甲连接好实验电路; C.调节电阻箱使其接入电路中的阻值较大,闭合开关; D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度L;

E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度L;

F.断开开关.

图12-11 (1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示,则该电阻丝直径的测量值d= mm.

(2)实验中电流表应选择 (选填“A1”或“A2”). (3)小明用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图丙所示的R-L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ= (用给定的物理量符号和已知常数表示).

(4)若本实验中的操作、读数及计算均正确无误,那么由于电流表内阻的存在,对电阻率的测量结果是否会产生影响?若有影响,请说明测量结果将偏大还是偏小.(不要求分析过程,只回答出结果即可)

答: . 3.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,选用的小灯泡规格为“3.8 V,0.3 A”. (1)除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择: 电流表A1(量程0 3 A,内阻约0.1 Ω); 电流表A2(量程0 0.6 A,内阻约0.3 Ω); 电压表V(量程0 5 V,内阻约5 Ω); 滑动变阻器R1(阻值范围0 10 Ω); 滑动变阻器R2(阻值范围0 2 Ω); 电源E(电动势为4 V,内阻约为0.04 Ω). 为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 .(填器材的符号)

(2)为尽量精准地描绘小灯泡的伏安特性曲线,应选用的实验电路为图12-12中的 .

图12-12 (3)某同学记录了多组数据,并且将这些数据的对应点标在了图12-13的坐标纸上,请根据这些点在图中画出I-U图线. 图12-13 (4)从图线可知,当灯泡两端电压为2.6 V时,小灯泡的功率等于 W(保留两位有效数字).

图12-14 (5)将实验所用小灯泡接入如图12-14所示的电路中,其中A是电流传感器.在开关S闭合前后,结合以上所作的I-U图线,分析判断通过小灯泡的电流随时间变化的图像应该是图12-15中的 .

图12-15 4.某同学利用如图12-16甲所示电路测量量程为0 2.5 V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值为99 999.9 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为5 Ω),直流电源E(电动势为3 V),开关1个,导线若干.

图12-16

实验步骤如下: ①按电路原理图连接实物图;