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1、学辅教育 成功就是每天进步一点点电学实验【框架结构】【专题分析】近几年全国卷高考物理实验试题遵循一力(或者游标卡尺、多用电表的读数)一电，将力学和电学的实验进行考点的轮考和组合考模式。一般就是常见实验的改编，主要考查考生是否真正具备实验探究能力，是否注意实验步骤的细节(包括实验仪器的使用及读数)，是否能做好实验数据的处理，是否能分析实验的误差，等等。需要考生有较强的电路分析能力和计算能力。两道试题其中一个考查基本实验知识和能力，另一个考查新情境下的实验探究能力，第二道实验题不局限于考试大纲中所列举的11个实验，或基本不会出现与考纲中完全一样的实验。试题注重以下几个方面的考查：1.基本仪器的使用
2、。近几年实验题中主要考查的是多用电表、游标卡尺、电压表、电流表、打点计时器等。2.实验操作及设计能力。实验操作能力包括对实验原理和方法的理解、仪器的选择、实验步骤顺序排列、找错纠错、补漏填空、电路连接等。3.实验数据的分析与处理能力，对实验数据进行正确的分析与处理，从而得出正确的实验结果或结论，是实验的重要目的。数据处理的方法一般有列表法和作图法，其中作图法由于处理数据直观、误差小、易发现错误数据和求某些物理量，已成为高考最常见的考查手段。4.分析误差能力，学会分析误差的来源，尽量减小误差是做好实验的关键，也是学生以后进行科学研究所必须具备的一种素养。【考点分析】例1. 某学习小组探究一小电珠
3、在不同电压下的电功率大小，实验器材如图丁所示，现已完成部分导线的连接。实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图丁实物接线图中完成余下导线的连接。某次测量，电流表指针偏转如图戊所示，则电流表的示数为A。该小组描绘出的伏安特性曲线如图己所示，根据图线判断，将只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为W(保留两位小数)。【疑惑】(1)电流表的读数规则是什么?(2)探究一小电珠在不同电压下的电功率的实验原理是什么?实验中电压的调控有什么要求?(3)在什么情况下电珠的总
4、功率最大?【解析】电流表示数要从零开始逐渐增大，滑动变阻器要用分压接法，如图庚所示。 电流表示数为0.44 A。当外电路的总电阻与电源内阻相等时，电源有最大的输出功率，即小电珠的总功率最大，此时R外=r=1，I=ER外+r=32A=1.5 A，U外=E2=1.5 V，即每只小电珠两端的电压为1.5 V，通过图象可知每只小电珠的电流为I0=0.38A，n=I/I04(只)；通过每只小电珠的电流为I0，两端电压为U，根据闭合电路欧姆定律得：U+nI0r=E，而U+4I0=3 V，U=-4I0+3 V，如图辛所示，图线的交点纵、横坐标分别为U1.5 V，I00.38 A，P=UI0=0.57 W，P
5、总=nP=0.574 W=2.28 W。【答案】如图庚所示0.4442.28例2. 电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表 (量程3 V，内阻约为3000 )，电阻箱R0(最大阻值为99999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关两个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。 (2)根据设计的电路，写出实验步骤：。(3)将用这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV R
6、V(选填“”“=”或“RV(其他合理说法同样给分)例3. 图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。(1)已知毫安表表头的内阻为100 ，满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA。由题给条件和数据，可以求出R1=，R2=。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，
7、阻值分别为300 和1000 ；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750 和3000 。则R0应选用阻值为的电阻，R应选用最大阻值为的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻。图乙中的R为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图甲虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱(选填“b”或“c”)相连。判断依据是： 。【疑惑】(1)由表头改装为双量程的电流表,改装原理是什么?(2)电流表的校准,最大电流和最小电流分别是多少，此时对应的电阻分别是多少?(3)对电阻是否损坏的判断，对应的电表读数有何不同?【解析】(1)设使用a和b两接线柱时，电表
8、量程为I1，使用a和c两接线柱时，电表量程为I2，则使用a和b时：IgRgR1+R2+Ig=I1，使用a和c时：Ig(Rg+R2)R1+Ig=I2。综合两式得R1=15 ，R2=35 。(2)校准时电路中的总电阻的最小值R小=1.53.010-3 =500 ，总电阻的最大值为R大=1.50.510-3 =3000 ，故R0选300 的,R选用最大阻值为3000 的滑动变阻器。(3)d接b时,R1和R2串联，不论是R1还是R2损坏，电表都有示数且示数相同，故应将d接c。根据d接c时的电路连接情况可知：闭合开关,若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2。【答案】(1)
9、1535(2)3003 000(3)c闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2例4. 某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图甲所示，读数为，据此应选择图中的(填“乙”或“丙”)电路进行实验。甲(2)连接所选电路，闭合S，将滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y,重复实验。(3)图丁是根据实验数据作出的U-I图线，由图可判断元件(
10、填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图乙所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V。利用图丁可算得E=V，r=(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。【疑惑】(1)多用电表的欧姆挡怎样读数?伏安法测电阻，电流表的内外接法选择的依据是什么?(2)分压式连接的滑动变阻器，其滑片P从左向右滑动，输出电压、电流有何变化?非线性元件的U-I图有何特点?(3)测定电源电动势和内阻的原理是什么，需要几组数据?【解析】(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值=示数倍率，
11、故X的读数为10 1=10 ，由于RXRARVRX，或RXRV，故用伏安法测元件X的电阻时，电流表应外接,故选乙图中的电路进行实验。(2)滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。(3)由U-I图可知Y是非线性元件。(4)由丁图中的U-I图象，可知线性元件的电阻RX=10 ，当S1、S2都闭合时，回路中的电流I1=U1RX=0.3 A，当S1闭合,S2断开时，回路中的电流I2=U2RX=0.1 A，根据闭合电路欧姆定律，得E=I1(RX+r)，E=I2(RX+R+r)，联立两式并代入数据解得E3.2 V，r=0.50 。【答案】(1)10乙(2)增
12、大(3)Y(4)3.20.50【失误分析】1. 没有熟练掌握电流表、电压表以及多用电表的读数方法，对有效数字含义的理解模糊不清。2. 对伏安法描绘小灯泡特性曲线的实验原理理解不清，缺乏用伏安法测电阻的知识。3. 对电表的改装和电表量程的选取都模糊不清，不能合理选择电表。4. 对处理数据的方法缺乏全面掌握。5. 缺乏变通能力，不能将数学知识应用于物理。如伏安法测电源电动势和内电阻，截距代表电动势，斜率代表内阻，但用不同的数学表达式表示，斜率和截距的含义可以发生变化。6. 缺乏规范作图能力，不能用平滑曲线进行描点连线，作图缺乏规范性，徒手作图缺乏准确性。【知识整合】一、 考纲中要求的电学实验二、
13、电学实验的考查类型及处理思路考纲中列举的电学实验有5个，即“测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)”、“描绘小电珠的伏安特性曲线”、“测定电源的电动势和内阻”、“练习使用多用电表”和“传感器的简单使用”。纵观近几年高考，电学实验部分考查了仪表的读数、仪器和电路的选择、实物图的连接、实验电路的设计、步骤的安排、实验数据的处理方法、误差分析，真正考查了考生对电学实验的实际操作能力、探究能力和对实验原理、方法的理解和迁移能力。1. 电学实验的基本思想方法(1)等效法：如在电表的改装中，通过并联分流电阻来等效为电流表的内阻，串联分压电阻来等效为电压表的内阻，还有用替换法测电阻，等等，都是等效法的应
14、用。(2)转换法：将某些不易显示、不易直接测量的物理量转化为易于显示、易于测量的物理量的方法称为转换法(间接测量法)。转换法是物理实验常用的方法。例如，电流表是利用电流在磁场中受力，把电流转化为指针的偏转角。(3)累积法：在缺乏高精密度的测量仪器的情况下测细金属丝的直径，常把细金属丝紧密缠绕在圆柱体上测若干匝的总长度，然后除以匝数就可求出细金属丝的直径；测一张薄纸的厚度时，常先测出若干页纸的总厚度，再除以被测页数，即所求每页纸的厚度，等等。2. 实验数据的处理方法(1)列表法：在记录和处理数据时，常常将数据列成表格。数据列表可以简单而又明确地表示出有关物理量之间的关系，有助于找出物理量之间联系的规律性。(2)公式法：把数据代入物理公式计算出结果的方法。这种方法一般在处理实验结果时带来较大的误差。如：在测量电源电动
