2025屆高考物理二輪總復(fù)習(xí)第一編專題7物理實(shí)驗(yàn)第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)課件

第二講電學(xué)實(shí)驗(yàn)通覽知識明要點(diǎn)研學(xué)考點(diǎn)提能力目錄索引0102突破熱點(diǎn)聚素養(yǎng)03通覽知識明要點(diǎn)研學(xué)考點(diǎn)提能力考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)儀器的使用與電表改裝高考風(fēng)向標(biāo)考點(diǎn)考題明細(xì)考查頻度實(shí)驗(yàn)儀器的使用與電表改裝2024安徽卷,12;2023海南卷,15;2022海南卷,15;2022湖南卷,12;2022遼寧卷,11;2022浙江1月選考,18地方卷:3年6考1.游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)①弄清精確度:10分度——0.1mm,20分度——0.05mm,50分度——0.02mm。②讀出測量結(jié)果:測量值=主尺刻度整毫米數(shù)+n×精確度(mm)。

游標(biāo)尺上第n條線與主尺上的某刻度線對齊(2)螺旋測微器的讀數(shù)測量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動刻度讀數(shù)(含估讀值)×0.01mm溫馨提示

游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)的“三點(diǎn)注意”(1)螺旋測微器讀數(shù)時要準(zhǔn)確讀到0.01

mm,估讀到0.001

mm,若以mm為單位,小數(shù)點(diǎn)后必須為三位,同時注意固定刻度上的半刻度是否露出。(2)游標(biāo)卡尺不估讀,若以mm為單位,10分度游標(biāo)卡尺,小數(shù)點(diǎn)后只有一位。20分度和50分度游標(biāo)卡尺若以mm為單位,小數(shù)點(diǎn)后有兩位。(3)注意題目要求的單位是否為mm,若不是則要先以mm為單位讀數(shù),然后再換算為題目要求的單位。2.電流表和電壓表的讀數(shù)

3.多用電表的使用問題在弄清其基本原理的基礎(chǔ)上,會選擇測量項(xiàng)目及量程、擋位,能區(qū)分機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零,掌握測量電阻的步驟。4.三種電表改裝方法

例1(2023海南卷)用如圖所示的電路測量一個量程為100μA,內(nèi)阻約為2000Ω的微安表頭的內(nèi)阻,所用電源的電動勢約為12V,有兩個電阻箱可選,R1(0~9999.9Ω),R2(0~99999.9Ω)甲(1)RM應(yīng)選

,RN應(yīng)選

。

R1R2(2)根據(jù)電路圖甲,請把實(shí)物圖乙連線補(bǔ)充完整。

乙(3)下列操作順序合理排列的是

。

①將滑動變阻器滑片P移至最左端,將RN調(diào)至最大值;②閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)RM,使微安表半偏,并讀出RM阻值;③斷開S2,閉合S1,調(diào)節(jié)滑片P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿偏;④斷開S1、S2,拆除導(dǎo)線,整理好器材。(4)如圖丙是RM調(diào)節(jié)后面板,則待測表頭的內(nèi)阻為

,該測量值

(選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值。

丙①③②④1998.0Ω小于(5)將該微安表改裝成量程為2V的電壓表后,某次測量指針指在圖丁所示位置,則待測電壓為

V(保留3位有效數(shù)字)。

丁(6)某次半偏法測量表頭內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,S2斷開,電表滿偏時讀出RN值,在滑片P不變的情況下,S2閉合后調(diào)節(jié)電阻箱RM,使電表半偏時讀出RM,若認(rèn)為O、P間電壓不變,則微安表內(nèi)阻為

(用RM、RN表示)。

1.28解析

(1)根據(jù)半偏法的測量原理可知,當(dāng)閉合S2之后,與滑動變阻器并聯(lián)部分的電流應(yīng)基本不變,就需要RN較大,對分壓電路影響較小。故RM應(yīng)選R1,RN應(yīng)選R2。(2)根據(jù)電路圖,連線如圖所示。(3)半偏法測電阻的實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)為:①將滑動變阻器滑片P移至最左端,將RN調(diào)至最大值;③斷開S2,閉合S1,調(diào)節(jié)滑片P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿偏;②閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)RM,使微安表半偏,并讀出RM阻值;④斷開S1、S2,拆除導(dǎo)線,整理好器材。(4)根據(jù)半偏法可知,RM的讀數(shù)即為待測表頭的內(nèi)阻,即為1

998.0

Ω;與滑動變阻器并聯(lián)部分的電阻變小,通過RN的電流大于Ig,通過微安表的電流為

時,電阻箱RM的電流大于

,則電阻箱RM的阻值小于微安表的阻值,故待測表頭的內(nèi)阻的測量值小于真實(shí)值。(5)將該微安表改裝成量程為2

V的電壓表,則需要串聯(lián)一個電阻R0,則有U=Ig(Rg+R0),此時的電壓表讀數(shù)有U'=I'(Rg+R0),其中U=2

V,Ig=100

μA,I'=64

μA,聯(lián)立解得U'=1.28

V。拓展衍生1.(1)一同學(xué)用一游標(biāo)尺上標(biāo)有20等分刻度的游標(biāo)卡尺測一物體的長度。測得的結(jié)果如圖甲所示,則該物體的長度L=

mm。

(2)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,從圖乙中讀出金屬絲的直徑為

mm。

20.300.510(3)如圖丙,一電壓表接0~15V量程,讀數(shù)為

V。

(4)如圖丁,一電流表接0~0.6A量程,讀數(shù)為

A。

10.7(或10.8)0.16解析

(1)20分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.05

mm,則物體的長度為L=20

mm+6×0.05

mm=20.30

mm。(2)金屬絲的直徑為d=0.5

mm+1.0×0.01

mm=0.510

mm。(3)接0~15

V量程時,每小格表示0.5

V,讀數(shù)為10.7

V。(4)接0~0.6

A量程時,每小格表示0.02

A,讀數(shù)為0.16

A。2.(2022湖南卷)小夢同學(xué)自制了一個兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,R0為調(diào)零電阻(最大阻值為R0m),Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs+R0m<Rm<Rn),電流表G的內(nèi)阻為RG(Rs?RG)。用此歐姆表測量一待測電阻的阻值,回答下列問題:(1)短接①②,將單刀雙擲開關(guān)S與m接通,電流表G示數(shù)為Im;保持電阻R0滑片位置不變,將單刀雙擲開關(guān)S與n接通,電流表G示數(shù)變?yōu)镮n,則Im

(選填“大于”或“小于”)In。

(2)將單刀雙擲開關(guān)S與n接通,此時歐姆表的擋位為

(選填“×1”或“×10”)。

(3)若從“×1”擋位換成“×10”擋位,調(diào)整歐姆零點(diǎn)(歐姆零點(diǎn)在電流表G滿偏刻度處)時,調(diào)零電阻R0的滑片應(yīng)該

(選填“向上”或“向下”)調(diào)節(jié)。大于×10向上400解析

(1)由Rm<Rn得開關(guān)撥向m時電路的總電阻小于開關(guān)撥向n時電路的總電阻,電源電動勢不變,(2)S與n接通時,歐姆表內(nèi)阻大,歐姆表的擋位倍率大,即為“×10”擋。(3)從“×1”擋位換為“×10”擋位,即開關(guān)S從m撥向n,電路總電阻增大,干路電流減小,①②短接時,為了使電流表滿偏,則需要增大通過電流表所在支路的電流,所以需要將R0的滑片向上調(diào)節(jié)。(4)設(shè)“×10”擋位時歐姆表內(nèi)阻為R內(nèi),電流表滿偏電流為Ig,電路簡化結(jié)構(gòu)如圖所示考點(diǎn)二以測電阻為核心的實(shí)驗(yàn)高考風(fēng)向標(biāo)考點(diǎn)考題明細(xì)考查頻度以測電阻為核心的實(shí)驗(yàn)2024新課標(biāo)卷,23;2024山東卷,14;2024湖南卷,11;2024廣東卷,12;2024江蘇卷,12;2024全國甲卷,23;2024江西卷,12;2024浙江1月選考,16-Ⅲ;2023全國乙卷,23;2023浙江6月選考,16-Ⅱ;2023湖北卷,12;2023遼寧卷,12;2022全國乙卷,23;2022湖北卷,13;2022山東卷,14全國卷:3年4考地方卷:3年11考命題角度1測電阻的常用方法(1)最直接的——用多用電表的歐姆擋測量;(2)最常用的——伏安法;(3)最靈活的——伏伏法或安安法;(4)最精確的——等效替代法;(5)最專一的——半偏法(測量電壓表或電流表的內(nèi)阻);(6)最獨(dú)特的——電橋法。深化拓展1.明確三個“選擇”(1)實(shí)驗(yàn)器材的選擇

要遵循安全性原則和準(zhǔn)確性原則(盡量減小誤差)①電源的選擇:一般根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合要求的直流電源。②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;根據(jù)待測電流的最大值選擇電流表;讀數(shù)時電表的指針擺動的幅度應(yīng)較大,一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏。(2)電流表內(nèi)接法與外接法的選擇

大內(nèi)小外

(3)分壓電路與限流電路的選擇①從節(jié)能的角度考慮,優(yōu)先選用限流式。特例:有時根據(jù)題目中給的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇②以下三種情況必須用分壓式:a.要求待測電路的U、I從0變化;b.R滑?Rx;c.選用限流式時,Ux、Ix過大(超過電表量程,燒壞電表、電源或用電器等)。2.數(shù)據(jù)處理和誤差分析(1)線性圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一般方法和步驟:先根據(jù)物理規(guī)律寫出物理方程,再把物理方程轉(zhuǎn)換成線性方程的數(shù)學(xué)函數(shù)式,最后把數(shù)學(xué)函數(shù)式與線性圖像相結(jié)合,在圖中提取斜率、截距、面積等信息。(2)判斷實(shí)驗(yàn)誤差導(dǎo)致測量值偏大或偏小,要從實(shí)驗(yàn)原理和方法上去尋找根源,所以要弄清實(shí)驗(yàn)原理和方法,然后依據(jù)物理規(guī)律做適當(dāng)推理,最后寫出測量值的表達(dá)式。例2

某物理課外實(shí)驗(yàn)小組為了測量某未知電阻R0的阻值,制定了四種測量方案。(1)方案一:用電阻表測電阻①在進(jìn)行正確機(jī)械調(diào)零后,將電阻擋的選擇開關(guān)撥至“×1”擋,先將紅、黑表筆短接,讓指針指在

(選填“左側(cè)”或“右側(cè)”)零刻度線上。

②電阻表指針如圖甲所示,可得未知電阻R0的阻值為

Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

甲右側(cè)36(2)方案二:用伏安法測電阻如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路,電壓表的示數(shù)為2.80V,電流表的示數(shù)為87.5mA,則由此可得未知電阻R0的阻值為

Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),此測量值

(選填“大于”或“小于”)真實(shí)值。

乙32小于(3)方案三:用等效替代法測電阻①如圖丙所示,將電阻箱R的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān)S1和S2,調(diào)節(jié)電阻箱R,使電流表示數(shù)為I0,電阻箱的示數(shù)R1=102Ω;②斷開開關(guān)S2,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)電阻箱R,使電流表示數(shù)仍為I0,電阻箱的示數(shù)R2=68Ω;③則未知電阻R0的阻值為

Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

丙34(4)方案四:用惠斯通電橋法測電阻如圖丁所示的實(shí)驗(yàn)電路,AB為一段粗細(xì)均勻的直電阻絲。①閉合開關(guān)S,調(diào)整觸頭D的位置,使按下觸頭D時,電流表G的示數(shù)為零。已知定值電阻R的阻值,用刻度尺測量出l1、l2,則電阻R0=

(用R、l1、l2表示)。

②為消除因電阻絲的粗細(xì)不均勻而帶來的誤差,將圖丁中的定值電阻R換成電阻箱,并且按照①中操作時,電阻箱的讀數(shù)記為R3;然后將電阻箱與R0交換位置,保持觸頭D的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱,重新使電流表G的示數(shù)為零,此時電阻箱的讀數(shù)記為R4,則電阻R0=

。(用R3、R4表示)

解析

(1)紅黑表筆短接,使電流達(dá)到滿偏,故指針指在右側(cè);依題意,讀數(shù)為36

Ω。電路采用外接法,電流表讀數(shù)偏大,故電阻測量值小于真實(shí)值。(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E=(102+r)I0,E=(68+r+R0)I0,聯(lián)立解得R0=34

Ω。命題角度2測金屬的電阻率

例3(2023全國乙卷)一學(xué)生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材:螺旋測微器、刻度尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。圖甲是學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。完成下列填空:(1)實(shí)驗(yàn)時,先將滑動變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大,閉合S。(2)將K與1端相連,適當(dāng)減小滑動變阻器R接入電路的電阻,此時電壓表讀數(shù)記為U1,然后將K與2端相連,此時電壓表讀數(shù)記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I=

,金屬絲的電阻r=

。(結(jié)果均用R0、U1、U2表示)

(3)繼續(xù)微調(diào)R,重復(fù)(2)的測量過程,得到多組測量數(shù)據(jù),如下表所示:U1/mV0.570.710.851.141.43U2/mV0.971.211.451.942.43(4)利用上述數(shù)據(jù),得到金屬絲的電阻r=14.2Ω。

(5)用刻度尺測得金屬絲長度l=50.00cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑,某次測量的示數(shù)如圖乙所示,該讀數(shù)為d=

mm。多次測量后,得到直徑的平均值恰與d相等。

(6)由以上數(shù)據(jù)可得,待測金屬絲所用材料的電阻率ρ=

×10-7

Ω·m。(保留2位有效數(shù)字)

0.1505.0解析

(2)K與1端相連,此時電壓表測量的是金屬絲兩端的電壓U1,K與2端相連,電壓表測量的是金屬絲和定值電阻二者的電壓之和U2;因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻非常大,可視為理想電壓表,所以K與1端相連和K與2端相連不改變電路中的電流,(5)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d,該讀數(shù)為d=15.0×0.01

mm=0.150

mm。拓展衍生3.(2024山東卷)某學(xué)習(xí)小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)器材如下:學(xué)生電源(輸出電壓0~16V);滑動變阻器(最大阻值10Ω,額定電流2A);電壓表V(量程3V,內(nèi)阻未知);電流表A(量程3A,內(nèi)阻未知);待測鉛筆芯R(X型號、Y型號);游標(biāo)卡尺、螺旋測微器,開關(guān)S、單刀雙擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干?；卮鹨韵聠栴}:(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑,某次測量結(jié)果如圖甲所示,該讀數(shù)為

mm;

甲2.450(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路,閉合開關(guān)S后,將滑動變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置,將單刀雙擲開關(guān)K分別擲到1、2端,觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯,則測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到

(選填“1”或“2”)端;

乙1(3)正確連接電路,得到Y(jié)型號鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示,求得電阻RY=

Ω(保留3位有效數(shù)字);采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70Ω;

丙1.91(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68mm、60.78mm。使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等,則X型號鉛筆芯的電阻率

(選填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。

大于解析

(1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知,示數(shù)為2.450

mm。(2)因?yàn)殡妷罕碜x數(shù)變化明顯,說明電流表分壓影響較大,應(yīng)擲到“1”端,用外接法。4.(2024新課標(biāo)卷)學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻RV。可選用的器材有:多用電表,電源E(電動勢5V),電壓表V1(量程5V,內(nèi)阻約3kΩ),定值電阻R0(阻值為800Ω),滑動變阻器R1(最大阻值50Ω),滑動變阻器R2(最大阻值5kΩ),開關(guān)S,導(dǎo)線若干。完成下列填空:(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)

(把下列實(shí)驗(yàn)步驟前的字母按正確操作順序排列)。

A.將紅、黑表筆短接B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆C.將多用電表選擇開關(guān)置于電阻擋“×10”位置CAB再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的

(選填“正極、負(fù)極”或“負(fù)極、正極”)相連,歐姆表的指針位置如圖甲中虛線Ⅰ所示。為了減少測量誤差,應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋

(選填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新調(diào)節(jié)后,測量得到指針位置如圖甲中實(shí)線Ⅱ所示,則粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為

kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù))。

甲負(fù)極、正極×1001.6(2)為了提高測量精度,他們設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路,其中滑動變阻器應(yīng)選

(選填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于

(選填“a”或“b”)端。

(3)閉合開關(guān)S,滑動變阻器滑片滑到某一位置時,電壓表V1和待測電壓表的示數(shù)分別為U1、U,則待測電壓表內(nèi)阻RV=

(用U1、U和R0表示)。

(4)測量得到U1=4.20V,U=2.78V,則待測電壓表內(nèi)阻RV=

kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

乙R1a1.57解析

(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)選擇電阻擋,接著將紅、黑表筆短接,再調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆,故操作順序?yàn)镃AB。由“紅進(jìn)黑出”可知,多用電表的紅、黑表筆應(yīng)該分別與待測電壓表的“負(fù)極、正極”相連。由題圖甲中虛線Ⅰ可知,其偏轉(zhuǎn)角度較小,即倍率選擇過小,為了減少測量誤差,應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋倍率較大處,而“×1k”倍率又過大,故應(yīng)選擇電阻擋“×100”的位置。由題圖甲中實(shí)線Ⅱ可知,粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為R=16.0×100

Ω=1.6

kΩ。(2)題圖甲所示電路圖為分壓式接法,應(yīng)選阻值小的滑動變阻器,故應(yīng)選R1,為保證安全,閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于a端?？键c(diǎn)三以測電源的電動勢和內(nèi)阻為核心的實(shí)驗(yàn)高考風(fēng)向標(biāo)考點(diǎn)考題明細(xì)考查頻度以測電源的電動勢和內(nèi)阻為核心的實(shí)驗(yàn)2024北京卷,17;2024黑吉遼卷,11;2024甘肅卷,12;2023湖南卷,12;2023江蘇卷,12;2023湖北卷,12;2023浙江6月選考,16-Ⅱ;2022河北卷,12;2022廣東卷,12;2022浙江1月選考,18地方卷:3年9考命題角度1

用多用電表測量電學(xué)中的物理量

例4(2024山東淄博二模)某同學(xué)為了研究歐姆表的改裝原理和練習(xí)使用歐姆表,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。利用一個滿偏電流為100μA的電流表改裝成倍率可調(diào)為“×1”或“×10”的歐姆表,其電路原理圖如圖甲所示。(1)請根據(jù)圖甲中的電路原理圖,在圖乙中連接實(shí)物圖,并正確連接紅、黑表筆。使用時進(jìn)行歐姆調(diào)零發(fā)現(xiàn)電流表指針指在如圖丙所示位置,此時應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向

(選填“上”或“下”)移動;

上(2)將單刀雙擲開關(guān)S與2接通后,先短接,再歐姆調(diào)零。兩表筆再與一電阻R0連接,表針指向表盤中央圖丁中的a位置處,然后用另一電阻Rx代替R0,結(jié)果發(fā)現(xiàn)表針指在b位置,則Rx=

(結(jié)果用R0表示);

(3)該同學(xué)進(jìn)一步探測黑箱問題。黑箱面板上有三個接線柱1、2和3,黑箱內(nèi)有一個由三個阻值相同的電阻構(gòu)成的電路。用電阻表測得1、2之間的電阻為5Ω,2、3之間的電阻為10Ω,1、3之間的電阻為15Ω,在圖戊所示虛線框中畫出黑箱中的電阻可能的連接方式(一種即可)。戊解析

(1)由多用電表紅黑表筆的特點(diǎn),紅、黑表筆的電流“紅進(jìn)黑出”,B點(diǎn)接紅表筆,A點(diǎn)接黑表筆,按照電路圖連接實(shí)物圖如下;(2)由電阻表的特點(diǎn)及閉合電路的歐姆定律得,當(dāng)紅、黑表筆短接時E=IgR內(nèi),當(dāng)電流表處于a、b兩位置時E=Ia(R內(nèi)+R0),E=Ib(R內(nèi)+Rx),將Ig=100

μA、Ia=50.0

μA、Ib=80.0

μA代入以上三式解得Rx=R0。(3)由題意可得1、3之間的電阻可為1、2和2、3之間電阻的串聯(lián)值,第一種情況:1、2之間接一個5

Ω電阻,2、3之間接兩個5

Ω電阻串聯(lián)。第二種情況:1、2之間接兩個10

Ω電阻并聯(lián),2、3之間接一個10

Ω電阻。命題角度2測量電源的電動勢和內(nèi)阻

深化拓展1.測電源電動勢和內(nèi)阻的三種方法對比2.等效電源法測電源內(nèi)阻當(dāng)電源內(nèi)阻r過小時,如果直接測量,測出電源的內(nèi)阻誤差較大,可以用等效電源法來測量。如圖所示,用一個適當(dāng)?shù)亩ㄖ惦娮鑂0與電源串聯(lián),并把它們看成一個等效電源,這個等效電源的內(nèi)阻r0=R0+r,其中r是被測電源的內(nèi)阻。測出這個等效電源的內(nèi)阻r0,則被測電源的內(nèi)阻r=r0-R0。說明:也可以用等效電源法分析測電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)誤差。例5(2023湖北卷)某實(shí)驗(yàn)小組為測量干電池的電動勢和內(nèi)阻,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,所用器材如下:電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻很大);電流表(量程0~0.6A);電阻箱(阻值0~999.9Ω);干電池一節(jié)、開關(guān)一個和導(dǎo)線若干。(1)根據(jù)圖甲,完成圖乙中的實(shí)物圖連線。(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值,閉合開關(guān)。逐次改變電阻箱的電阻,記錄其阻值R、相應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U-I圖像如圖丙所示,則干電池的電動勢為

V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為

Ω(保留2位有效數(shù)字)。

丙1.580.64(3)該小組根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)一步探究,作出-R圖像,如圖丁所示。利用圖丁中圖像的縱軸截距,結(jié)合第(2)問得到的電動勢與內(nèi)阻,還可以求出電流表內(nèi)阻為

Ω(保留2位有效數(shù)字)。

丁2.5(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大,本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測量值

(選填“偏大”或“偏小”)。

偏小解析

(1)實(shí)物連線如答案圖所示。(2)由電路結(jié)合閉合電路的歐姆定律可得U=E-Ir由題圖丙可知E=1.58

V解得RA=2.5

Ω。(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大,則實(shí)驗(yàn)測得的是電壓表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻的并聯(lián)值,即實(shí)驗(yàn)中測得的電池內(nèi)阻偏小。拓展衍生5.(2024山東泰安一模)如圖甲為某物理實(shí)驗(yàn)興趣小組組裝的多用電表的電路示意簡圖。其中E是電源,不計(jì)內(nèi)阻。R1、R2、R4、R5是四個定值電阻,R3是滑動變阻器。表頭G的滿偏電流為500μA,內(nèi)阻為200Ω。虛線框內(nèi)為五個換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表5個擋位分別為:直流電壓2.5V擋和10V擋,直流電流1mA擋和100mA擋,電阻×100擋。圖乙為改裝過程中的多用電表表盤,其電阻擋的中值刻度為15。甲乙(1)根據(jù)題給條件可得R1+R2=

,R4=

;

(2)在進(jìn)行歐姆調(diào)零時,滑動變阻器R阻值應(yīng)調(diào)整為

Ω;

(3)圖乙中電阻擋刻度尚未標(biāo)識完整,圖中多用電表指針位置應(yīng)該標(biāo)識的刻度為

。

200Ω2400Ω140060考點(diǎn)四電學(xué)其他實(shí)驗(yàn)高考風(fēng)向標(biāo)考點(diǎn)考題明細(xì)考查頻度電學(xué)其他實(shí)驗(yàn)2024廣西卷,12;2024北京卷,16;2024浙江1月選考,16Ⅱ;2024海南卷,16;2023新課標(biāo)卷,22;2023山東卷,14;2023浙江6月選考,16Ⅲ;2022北京卷,9全國卷:3年1考地方卷:3年7考命題角度1

觀察電容器的充、放電現(xiàn)象

裝置圖操作要點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

1.按實(shí)驗(yàn)裝置圖連接好電路2.開關(guān)S接1或2,仔細(xì)觀察電壓表、電流表示數(shù)的變化特點(diǎn)1.總結(jié)充、放電電流的變化規(guī)律2.繪制充、放電的I-t圖像,放電過程的I-t圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示電容器減少的電荷量例6(2023山東卷)電容儲能已經(jīng)在電動汽車,風(fēng)、光發(fā)電,脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用。某同學(xué)設(shè)計(jì)圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過程,器材如下:電容器C(額定電壓10V,電容標(biāo)識不清);電源E(電動勢12V,內(nèi)阻不計(jì));電阻箱R1(阻值0~99999.9Ω);滑動變阻器R2(最大阻值20Ω,額定電流2A);電壓表V(量程15V,內(nèi)阻很大);發(fā)光二極管D1、D2,開關(guān)S1、S2,電流傳感器,計(jì)算機(jī),導(dǎo)線若干?；卮鹨韵聠栴}:(1)按照圖甲連接電路,閉合開關(guān)S1,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器滑片應(yīng)向

(選填“a”或“b”)端滑動。

(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表表盤如圖乙所示,示數(shù)為

V(保留1位小數(shù))。

甲乙b6.5(3)繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表示數(shù)為8.0V時,開關(guān)S2擲向1,得到電容器充電過程的I-t圖像,如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法,根據(jù)圖像可估算出充電結(jié)束后,電容器存儲的電荷量為

C(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(4)本電路中所使用電容器的電容約為

F(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(5)電容器充電后,將開關(guān)S2擲向2,發(fā)光二極管

(選填“D1”或“D2”)閃光。丙3.9×10-34.9×10-4D1解析

(1)按照題圖甲連接電路,閉合開關(guān)S1,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器滑片應(yīng)向b端滑動。(2)根據(jù)讀數(shù)規(guī)則,電壓表的示數(shù)為6.5

V。(3)圖像和坐標(biāo)軸所圍格數(shù)為39,故電容器存儲的電荷量為Q=39×0.2×10-3×0.5

C=3.9×10-3

C。(5)電容器充電后,將開關(guān)S2擲向2,電容器放電,電容器左側(cè)帶正電,根據(jù)二極管單向?qū)щ娦?發(fā)光二極管D1發(fā)光。命題角度2

探究影響感應(yīng)電流方向的因素

裝置圖操作要點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

1.按裝置連接電路2.觀察線圈繞向、電流方向3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析感應(yīng)電流的磁場方向1.分析指針偏轉(zhuǎn)方向2.分析多種實(shí)驗(yàn)電路及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3.結(jié)論的靈活運(yùn)用例7

某同學(xué)在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中,首先按圖甲連接電路,用來查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系,然后再依次按圖乙將電流表與線圈A連成一個閉合回路,按圖丙將電流表與導(dǎo)體棒ab連成閉合回路。在圖甲中,當(dāng)閉合S時,觀察到電流表指針向左偏(不通電時指針停在正中央),則:(1)在圖乙中,磁體N極插入線圈A過程中,電流表的指針將

偏轉(zhuǎn);磁體放在A中不動時,電流表的指針將

偏轉(zhuǎn)。(均選填“向左”“向右”或“不發(fā)生”)

(2)在圖丙中,導(dǎo)體棒ab向左移動過程中,電流表的指針將

偏轉(zhuǎn);導(dǎo)體棒ab向上移動過程中,電流表的指針將

偏轉(zhuǎn)。(均選填“向左”“向右”或“不發(fā)生”)

向左不發(fā)生向右不發(fā)生解析

(1)圖甲中,當(dāng)閉合S時,觀察到電流表指針向左偏,說明電流從負(fù)接線柱流入時,電流表指針向左偏。磁體N極插入線圈A過程中,線圈A中磁通量向下增大,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入,則此時電流表的指針向左偏轉(zhuǎn);磁體放在A中不動時,A中磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)在圖丙中,導(dǎo)體棒ab向左移動過程中,根據(jù)右手定則可知感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入,則此時電流表的指針向右偏轉(zhuǎn);導(dǎo)體棒ab向上移動過程中,不切割磁感線,感應(yīng)電流為零,電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。命題角度3

探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

裝置圖操作要點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

1.估測電壓的大致范圍2.先用交流電壓最大量程擋試測,再選用適當(dāng)量程測量3.改變電壓或線圈匝數(shù)前要先斷開開關(guān)4.電壓不能超過12V,不能用手接觸裸露部件變壓器的鐵芯漏磁使得能量損耗,從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別例8(2024福建福州三模)某同學(xué)要進(jìn)行“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),實(shí)物圖如圖所示。(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是

。

A.為確保實(shí)驗(yàn)安全,實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)B.為了確保人身安全,只能使用低于12V的電源C.通電情況下不可以用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱BC(2)為了探究n1=400匝、n2=200匝的變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系,請用筆畫線代替連線,將圖中的實(shí)物連接補(bǔ)充完整。(3)在實(shí)驗(yàn)中,兩個電壓表的讀數(shù)記錄如下

電壓次數(shù)12345U1/V2.54.57.09.010.5U2/V1.22.23.44.45.2該同學(xué)多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)原、副線圈的電壓之比總是

(選填“稍大于”“等于”或“稍小于”)原、副線圈的匝數(shù)之比,試分析其原因:

。

稍大于變壓器不是理想變壓器或漏磁或鐵芯發(fā)熱或?qū)Ь€發(fā)熱等解析

(1)為確保實(shí)驗(yàn)安全,實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù),A錯誤;變壓器的工作原理是電磁感應(yīng),原線圈兩端應(yīng)接交流電,為了人身安全,只能使用低壓交流電源,所用電壓應(yīng)不超過12

V,B正確;連接好電路后,要先檢查電路是否正確,然后再接通電源,通電時,若用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱,這樣無形之中,將人體并聯(lián)在電路中,導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,也不符合安全用電規(guī)范,C正確。(2)連接實(shí)物圖如下圖所示。

(3)原副線圈的匝數(shù)比為

,通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)原、副線圈的電壓比總是稍大于原、副線圈匝數(shù)比,即說明副線圈的電壓偏低,導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因是實(shí)際變壓器有漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等能量損耗,使副線圈兩端電壓偏低。拓展衍生6.(2023新課標(biāo)卷)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,所用器材如下:電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時,紅表筆應(yīng)該與電池的

(選填“正極”或“負(fù)極”)接觸。

正極(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1,將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接,記錄電流隨時間的變化。電容器充電完成后,開關(guān)S再與“2”端相接,相接后小燈泡亮度變化情況可能是

。(填正確答案標(biāo)號)

甲A.迅速變亮,然后亮度趨于穩(wěn)定B.亮度逐漸增大,然后趨于穩(wěn)定C.迅速變亮,然后亮度逐漸減小至熄滅C(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1),再次將開關(guān)S與“1”端相接,再次記錄電流隨時間的變化情況。兩次得到的電流I隨時間t變化如圖乙中曲線所示,其中實(shí)線是電阻箱阻值為

(選填“R1”或“R2”)時的結(jié)果,曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的

(選填“電壓”或“電荷量”)。

乙R2電荷量解析

(1)電流從紅表筆流入多用電表,故紅表筆與電源的正極相連。(2)開關(guān)S與“2”端相接,電容器放電,放電電流先很大,后逐漸變小,直至為0,故小燈泡迅速變亮,然后亮度逐漸減小至熄滅。(3)電阻較大時,開始充電電流較小,故實(shí)線是電阻箱阻值為R2時的結(jié)果,根據(jù)i=可知,曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量。突破熱點(diǎn)聚素養(yǎng)知識精要創(chuàng)新實(shí)驗(yàn):電學(xué)創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)歸納分析1.對于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新,應(yīng)注意的2個問題(1)在解決設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)時,要注意條件的充分利用,如對于給定確切阻值的電壓表和電流表,電壓表可當(dāng)作電流表使用,電流表也可當(dāng)作電壓表使用,利用這一特點(diǎn),可以拓展伏安法測電阻的方法,如伏伏法、安安法等。(2)對一些特殊電阻的測量,如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量,電路設(shè)計(jì)有其特殊性,即首先要注意到其自身量程對電路的影響,其次要充分利用其“自報電流或自報電壓”的功能,因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表測電壓,測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表測電流。2.解決電學(xué)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)常用的3種方法(1)轉(zhuǎn)換法:將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成可以(或易于)測量的物理量進(jìn)行測量,然后再反求待測物理量的值,這種方法叫轉(zhuǎn)換測量法(簡稱轉(zhuǎn)換法)。如在測量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,雖然無法直接測量金屬絲電阻率,但可通過測量金屬絲的長度和直徑,并將金屬絲接入電路測出其電阻,進(jìn)而計(jì)算出它的電阻率。(2)替代法:用一個標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測量,通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量,使整個測量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài),則被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量。(3)控制變量法:研究一個物理量與其他幾個物理量的關(guān)系時,每次只改變其中的一個物理量,而控制其余幾個物理量不變,從而研究被改變的這個物理量與要研究的那個物理量的關(guān)系,分別加以研究后再歸納總結(jié),如探究電阻的決定因素實(shí)驗(yàn)?？枷蚍治鐾W(xué)實(shí)驗(yàn)一樣,高考對電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查,大都是創(chuàng)新類電學(xué)實(shí)驗(yàn)題。這類問題,要通過審題,弄清屬于什么類型的創(chuàng)新,然后再結(jié)合已有的電學(xué)知識(如串并聯(lián)關(guān)系、閉合電路歐姆定律等)和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行推理,找到突破方向。案例探究典例(2024山東青島一模)PT100型鉑熱電阻溫度傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測溫的一種傳感器,鉑熱電阻傳感器廣泛用于測量-200℃~+850℃范圍內(nèi)的溫度。如圖甲為某學(xué)校數(shù)字實(shí)驗(yàn)室里的一款PT100型鉑熱電阻傳感器,鉑熱電阻封裝在傳感器的探頭內(nèi),其阻值隨溫度的變化關(guān)系圖像如圖乙所示。該校課外實(shí)驗(yàn)探究小組要利用該款鉑熱電阻傳感器及其他實(shí)驗(yàn)器材制作一個溫度計(jì),通過把電流表的示數(shù)改刻為相應(yīng)的溫度示數(shù)來直接顯示測量溫度。實(shí)驗(yàn)器材如下:PT100型鉑熱電阻傳感器;干電池(電動勢為1.5V,內(nèi)阻不計(jì));靈敏電流表(量程為10mA,內(nèi)阻為20Ω);電阻箱(0~9999.9Ω);開關(guān)、導(dǎo)線若干。請回答下列問題:(1)該小組同學(xué)先嘗試直接將干電池、開關(guān)、靈敏電流表、鉑熱電阻傳感器串聯(lián)成一個電路作為溫度計(jì),則該溫度計(jì)測溫起點(diǎn)溫度為

℃(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(2)該小組同學(xué)為了使制作的溫度計(jì)能從-20℃開始測量,利用現(xiàn)有器材進(jìn)一步設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路,其中Rt為鉑熱電阻溫度傳感器,R為電阻箱?，F(xiàn)進(jìn)行如下調(diào)試:將傳感器的探頭放入設(shè)定制冷溫度為-20℃的冰箱中,經(jīng)過足夠長時間后,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R,使電流表指針滿偏,此時電阻箱阻值R=

Ω。

丙78.937.6(3)為了把圖丙中電流表的電流值準(zhǔn)確地改刻為相應(yīng)的溫度值,改刻時應(yīng)遵循的電流表的電流值I(mA)與相應(yīng)溫度t(℃)間的關(guān)系式為I=

。

(4)若干電池內(nèi)阻不能忽略,仍依照圖丙按(2)中過程制作溫度計(jì),使用該溫度計(jì)測量的結(jié)果和真實(shí)值相比會

(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

不變解析

(1)由題意知電流表量程為10

mA,所以鉑熱電阻傳感器的阻值為Rt=Rmin-RA=150

Ω-20

Ω=130

Ω,由Rt-t圖像可知Rt=100+0.38t,解得t=78.9

℃。(2)將傳感器的探頭放入設(shè)定制冷溫度為-20

℃的冰箱中。由圖像可得,此時的鉑熱電阻傳感器的阻值為Rt=92.4

Ω,過一段時間后閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱R1,使毫安表指針滿偏,此時R=Rmin-RA-Rt=150

Ω-20

Ω-92.4

Ω=37.6

Ω。(3)由題意可得毫安表的電流值I(A)和溫度t(℃)的關(guān)系式為

(4)因?yàn)樵诓僮?2)步驟時,要調(diào)節(jié)電阻箱使電流表滿偏,當(dāng)電源內(nèi)阻增大時,會將電阻箱的電阻調(diào)小,但總和不變,所以對結(jié)果無影響。角度拓展1.(2024廣東卷)某科技小組模仿太陽能發(fā)電中的太陽光自動跟蹤系統(tǒng),制作光源跟蹤演示裝置。實(shí)現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整,使電池板正對光源。圖甲是光照方向檢測電路,所用器材有電源E(電動勢3V)、電壓表V1和V2(量程均有3V和15V、內(nèi)阻均可視為無窮大)、滑動變阻器R、兩個相同的光敏電阻RG1和RG2、開關(guān)S、手電筒、導(dǎo)線若干。圖乙是實(shí)物圖,圖中電池板上垂直安裝有半透明隔板,隔板兩側(cè)裝有光敏電阻,電池板固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上,控制單元與檢測電路的連接未畫出?？刂茊卧獙庹辗较驒z測電路無影響。請完成下列實(shí)驗(yàn)操作和判斷。(1)電路連接。圖乙中已正確連接了部分電路。請完成虛線框中滑動變阻器R、電源E