專題：電學(xué)實驗綜合應(yīng)用

1、2022-2-24電學(xué)實驗是高考必考內(nèi)容，考查的重點包括儀器的選擇、電學(xué)實驗是高考必考內(nèi)容，考查的重點包括儀器的選擇、讀數(shù)、實驗器材的連接、實驗數(shù)據(jù)處理、誤差分析，以及多讀數(shù)、實驗器材的連接、實驗數(shù)據(jù)處理、誤差分析，以及多用電表的使用、測電阻的方法、滑動變阻器的使用、電流表用電表的使用、測電阻的方法、滑動變阻器的使用、電流表和電壓表的使用等。和電壓表的使用等。高考電學(xué)實驗考查的重點是測量性實驗和探究性實驗，而實高考電學(xué)實驗考查的重點是測量性實驗和探究性實驗，而實驗的創(chuàng)新與設(shè)計是當(dāng)前高考對實驗考查的一項核心能力。驗的創(chuàng)新與設(shè)計是當(dāng)前高考對實驗考查的一項核心能力。2022-2-24二、控制電路的確

2、定方法二、控制電路的確定方法 滑動變阻器控制電路的方式有分壓和限流兩種，下列幾種情況滑動變阻器控制電路的方式有分壓和限流兩種，下列幾種情況必須選用分壓接法：必須選用分壓接法： (1)(1)要求被控制電路的電流要求被控制電路的電流( (或電壓或電壓) )從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時( (如：如：測定導(dǎo)體的伏安特性電路測定導(dǎo)體的伏安特性電路) )； (2)(2)被控制電路的電阻被控制電路的電阻RxRx遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值R R0 0時；時； (3)(3)實驗要求的電壓變化范圍較大實驗要求的電壓變化范圍較大( (或要求測量多組數(shù)據(jù)或要求測量多組數(shù)據(jù)) )時；時

3、； (4)(4)若采用限流接法，電路中實際電壓若采用限流接法，電路中實際電壓( (或電流或電流) )的最小值仍超的最小值仍超過電表或電器的額定值時。過電表或電器的額定值時。2022-2-24 電學(xué)實驗器材和電路選擇的原則是安全、精確和方便。具體電學(xué)實驗器材和電路選擇的原則是安全、精確和方便。具體如下：如下： (1)(1)電源的選擇電源的選擇 一般可以根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要一般可以根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源。的直流電源。 (2)(2)電表的選擇電表的選擇 一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表；一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定

4、電壓選擇電壓表；根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表；選擇的電表的量程應(yīng)使電根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表；選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針擺動的幅度較大，一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏以上，以減表的指針擺動的幅度較大，一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏以上，以減小讀數(shù)的偶然誤差，提高精確度。小讀數(shù)的偶然誤差，提高精確度。三、電學(xué)儀器的選擇三、電學(xué)儀器的選擇2022-2-24 (3) (3)變阻器的選擇變阻器的選擇 所選用的變阻器的額定電流應(yīng)大于電路中通過變阻所選用的變阻器的額定電流應(yīng)大于電路中通過變阻器的最大電流，以確保變阻器的安全；為滿足實驗中電器的最大電流，以確保變阻器的安全；為滿足實驗中電流變化的需要和調(diào)節(jié)的

5、方便，在分壓式接法中，應(yīng)選用流變化的需要和調(diào)節(jié)的方便，在分壓式接法中，應(yīng)選用電阻較小而額定電流較大的變阻器，在限流式接法中，電阻較小而額定電流較大的變阻器，在限流式接法中，變阻器的阻值不能太小。變阻器的阻值不能太小。2022-2-24 探究一測量性實驗探究一測量性實驗 電學(xué)測量性實驗的核心是電阻的測量，其基本原理是歐姆電學(xué)測量性實驗的核心是電阻的測量，其基本原理是歐姆定律。具體問題中涉及純電阻阻值的測量、電表內(nèi)阻的測量、定律。具體問題中涉及純電阻阻值的測量、電表內(nèi)阻的測量、電源內(nèi)阻的測量，其主要方法是伏安法、替換法等。電源內(nèi)阻的測量，其主要方法是伏安法、替換法等。2022-2-242022-2

6、-242022-2-24 【點撥】【點撥】(1)(1)電流表可以顯示其電流情況，只要能測得其電流表可以顯示其電流情況，只要能測得其兩端電壓即可得到電流表內(nèi)阻，但本題電流表兩端的電壓很小，兩端電壓即可得到電流表內(nèi)阻，但本題電流表兩端的電壓很小，電壓表量程較大，如何解決這一問題呢？電壓表量程較大，如何解決這一問題呢？(2)(2)電流表、電壓表的電流表、電壓表的示數(shù)能從零開始調(diào)節(jié)，這對滑動變阻器的連接有什么要求呢？示數(shù)能從零開始調(diào)節(jié)，這對滑動變阻器的連接有什么要求呢？2022-2-242022-2-242022-2-242022-2-242022-2-242022-2-242022-2-24 探究點

7、二驗證性實驗探究點二驗證性實驗 電學(xué)實驗中涉及的驗證性實驗一般是通過電壓、電等電學(xué)參電學(xué)實驗中涉及的驗證性實驗一般是通過電壓、電等電學(xué)參量的直接測量達(dá)到相應(yīng)的驗證目的。量的直接測量達(dá)到相應(yīng)的驗證目的。2022-2-24 例例2 2 發(fā)光二極管是目前很多用電器的指示燈的電子元件，發(fā)光二極管是目前很多用電器的指示燈的電子元件，二極管的特性是只有電流從標(biāo)有二極管的特性是只有電流從標(biāo)有“” ” 號的一端流入，從標(biāo)號的一端流入，從標(biāo)有有“”號的一端流出時，它才能發(fā)光，這時可將它視為一號的一端流出時，它才能發(fā)光，這時可將它視為一個純電阻?，F(xiàn)有某廠家提供的某種型號的發(fā)光二極管的伏安個純電阻?，F(xiàn)有某廠家提供的

8、某種型號的發(fā)光二極管的伏安特性曲線，如圖特性曲線，如圖5 512122 2所示。所示。 (1)(1)已知該型號的發(fā)光二極管的正常工已知該型號的發(fā)光二極管的正常工作電壓為作電壓為4.0 V4.0 V。若用電動勢為。若用電動勢為9 V 9 V ，內(nèi)，內(nèi)阻可以忽略不計的直流電源供電，為使該阻可以忽略不計的直流電源供電，為使該二極管正常工作，需要在電源和二極管之二極管正常工作，需要在電源和二極管之間串聯(lián)一只阻值為間串聯(lián)一只阻值為_的定值電阻的定值電阻( (計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) )。2022-2-242022-2-24 【點撥】【點撥】(1)(1)由圖象可以得到什么信息？由

9、圖象可以得到什么信息？(2)(2)如何選取電壓如何選取電壓表和電流表？依據(jù)是什么？表和電流表？依據(jù)是什么？【答案】【答案】 (1)71(1)71(2)V2(2)V2 A2A2(3)(3)如圖所示如圖所示2022-2-24 【點評】描繪某種元件的伏安特性曲線，方法的實質(zhì)是伏安法【點評】描繪某種元件的伏安特性曲線，方法的實質(zhì)是伏安法測電阻，所以關(guān)于電流表內(nèi)外接的確定方法與伏安法測電阻相同。測電阻，所以關(guān)于電流表內(nèi)外接的確定方法與伏安法測電阻相同。2022-2-24 探究點三探究點三 探究性實驗探究性實驗 某實驗小組探究一種熱敏元件的電阻隨溫度變化的特性。某實驗小組探究一種熱敏元件的電阻隨溫度變化的

10、特性?，F(xiàn)有器材：直流恒流電源現(xiàn)有器材：直流恒流電源( (在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定并且可讀出其大小定并且可讀出其大小) )、電壓表、待測元件、保溫容器、溫、電壓表、待測元件、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導(dǎo)線等。度計、開關(guān)和導(dǎo)線等。2022-2-24 2022-2-24 (1) (1)若用上述器材測量該元件的阻值隨溫度變化的特性，若用上述器材測量該元件的阻值隨溫度變化的特性，請你用筆連線畫出實物連接圖。請你用筆連線畫出實物連接圖。 (2)(2)實驗的主要步驟：實驗的主要步驟： a a正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接

11、通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值；電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； b b在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，記錄開關(guān)，記錄_和和_，斷開開關(guān)；，斷開開關(guān)；c c重復(fù)第重復(fù)第b b步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)。步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)。2022-2-242022-2-24 【點撥】注意本題中電源的特性【點撥】注意本題中電源的特性能顯示電流。能顯示電流。 【答案】【答案】 (1)(1)如圖所示如圖所示 (2)(2)電壓表示數(shù)溫度計示數(shù)電壓表示數(shù)溫度計示數(shù) (3)100(3)1001.6t(1.6t(其中其中1001001,1.61,1

12、.60.10.1均可均可) ) (4)(4)小小 (5)B(5)B2022-2-24 【點評】本題是一道電學(xué)探究性實驗題目，測量方法相當(dāng)【點評】本題是一道電學(xué)探究性實驗題目，測量方法相當(dāng)于伏安法測電阻。于伏安法測電阻。2022-2-24 探究點四探究點四 實驗的創(chuàng)新與設(shè)計實驗的創(chuàng)新與設(shè)計 2022-2-242022-2-24 (1)(1)請對照電路圖連接實物請對照電路圖連接實物( (導(dǎo)線不得交叉導(dǎo)線不得交叉) ) (2) (2)請推導(dǎo)被測電阻請推導(dǎo)被測電阻RxRx的表達(dá)式的表達(dá)式( (用物理符號表示用物理符號表示) )。2022-2-24 【點撥】根據(jù)題意，本題中不能把電壓表視為理想電表?！军c

13、撥】根據(jù)題意，本題中不能把電壓表視為理想電表。2022-2-24 【點評】本實驗電路設(shè)計的成功之處就是巧妙地消去了電【點評】本實驗電路設(shè)計的成功之處就是巧妙地消去了電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響，避免了實驗原理上的誤差，所以凡壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響，避免了實驗原理上的誤差，所以凡是沒有考慮電壓表內(nèi)阻的推導(dǎo)過程不可。是沒有考慮電壓表內(nèi)阻的推導(dǎo)過程不可。2022-2-242022-2-242022-2-24 其主要實驗步驟如下：其主要實驗步驟如下： A A選取器材選取器材，按圖，按圖5 512126 6連接電路連接電路 B B用伏安法測定電阻絲的阻值用伏安法測定電阻絲的阻值R R； C C用刻度尺測

14、出電阻絲的長度用刻度尺測出電阻絲的長度L L； D D依次減小電阻絲的長度，依次減小電阻絲的長度，保持電路其他部分不變保持電路其他部分不變，重復(fù)，重復(fù)步驟步驟B B、C C； E E處理數(shù)據(jù)，根據(jù)下列測量結(jié)果，找出電阻絲值與長度的處理數(shù)據(jù)，根據(jù)下列測量結(jié)果，找出電阻絲值與長度的關(guān)系。關(guān)系。2022-2-242022-2-242022-2-24 探究點五探究點五 常見的測量電阻的方法常見的測量電阻的方法測量電阻的實驗題經(jīng)常在高考題中出現(xiàn)，下表供參考。測量電阻的實驗題經(jīng)常在高考題中出現(xiàn)，下表供參考。2022-2-242022-2-242022-2-242022-2-24【答案】【答案】 (1)(1

15、)電路圖如圖所示電路圖如圖所示2022-2-24 【點評】【點評】分析題意可知需測量電流表分析題意可知需測量電流表A A1 1的內(nèi)阻，的內(nèi)阻，按常規(guī)方法應(yīng)用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端，按常規(guī)方法應(yīng)用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端，但經(jīng)分析可知即使該電流表滿偏，其兩端的電壓也僅為但經(jīng)分析可知即使該電流表滿偏，其兩端的電壓也僅為0.4 0.4 V V，遠(yuǎn)小于量程，遠(yuǎn)小于量程10 V10 V。這恰恰就是本題設(shè)計考核學(xué)生應(yīng)變能。這恰恰就是本題設(shè)計考核學(xué)生應(yīng)變能力的力的“陷阱陷阱”。此題也可理解為此題也可理解為“將已知內(nèi)阻的電流表將已知內(nèi)阻的電流表 當(dāng)成電壓表使當(dāng)成電壓表使用用”，這實際也是伏安法的一種推廣形式。，這實際也是伏安法的一種推廣形式。2022-2-242022-2-242022-2-242022-2-242022-2-242022-2-24 回答下列問題：回答下列問題： (1)(1)根據(jù)圖根據(jù)圖1 1所示的電路，在圖所示的電路，在圖2 2所示的實