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1、“追踪溯源”智取创新实验学会迁移考法学法在历年高考实验题中，第2个实验题一般为电学实验(偶尔也会考查力学实验)，难度较大，且多数情况下不直接考查电学基本实验，而是考查实验的创新设计，因为设计型实验既考查学生的基本实验能力，又考查学生对物理规律的灵活应用能力。复习本讲内容时，要注意以下几点：熟悉各种实验器材的原理和使用方法；熟知基础实验，能在基础实验的基础上创新实验过程；熟悉物理规律，能根据现有的器材设计实验，达到实验目的。创新点(一)创新实验原理，消除实验误差高考试题中出现的电学创新实验，大多数是在教科书中常规实验的基础上，进行重组、包装、拓展、创新，它们源于教科书，但高于教科书，解决这类创新
2、实验时，应注意以下三点：1无论哪个电学实验，也不管怎么创新都离不开电路，离不开实验仪器的选取，电流表内、外接法的判断，滑动变阻器的分压电路与限流电路的分析。2在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等。3对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。因此，在测电压表内阻时，无须另并联电压表；测电流表内阻时，无须再串联电流表。命题角度1巧设电路，
3、消除并联分压造成的系统误差例1利用如图所示电路可以较为准确地测量电源的电动势。图中a为标准电源，其电动势为Es，b为待测电源；E为恒压电源，R为滑动变阻器，G为零刻度在中央的灵敏电流计，AB为一根粗细均匀的金属丝，滑动片C可在金属丝上移动，AC之间的长度L可用刻度尺量出。实验步骤如下：(1)按图连接好电路。(2)调整滑动变阻器的滑片至合适位置，闭合开关S1。(3)将S2接1，调节滑动片C使电流计示数为零，记下_。(4)将S2接2，重新调整滑动片C的位置，使_，并记下_。(5)断开S1、S2，计算待测电源的电动势的表达式为Ex_(用实验记录及已知物理量字母表示)。解析(3)由(1)、(2)可知金
4、属丝AB中的电流保持不变，使电流计指向零刻度，则加在AC两端的电压等于金属丝上的分压，即电源电动势等于金属丝上的分压，根据分压关系可知，分压之比等于金属丝长度之比，故记录金属丝AC段的长度即可求得电压之比，故要记下AC间的长度L1。(4)测量待测电源的电动势，电流方向不变，使电流计指针指向零，再记下AC间的长度L2。(5)电流计G中电流为零，则AC段的电压恰好等于接入电源的电动势，设AB上单位长度的电阻为r，则有：I0L1rEs；I0L2rEx，解得：ExEs。答案(3)AC间的长度L1(4)电流计示数为零AC间的长度L2(5)Es命题角度2消元法消除电表内阻造成的系统误差例2采用伏安法测量电
5、源电动势E和内阻r时，由于电表因素造成实验的系统误差，某研究性学习小组对此进行探究实验，设计出如图所示的测量电源电动势E和内阻r的电路，E是辅助电源，A、B两点间有一灵敏电流计G。(1)请你补充完整实验步骤：闭合开关S1、S2，调节R和R使得灵敏电流计的示数为零，这时，A、B两点的电势A、B的关系是A_B(选填“大于”“小于”或“等于”)，读出电流表和电压表的示数I1和U1，其中I1_(选填“大于”“小于”或“等于”)通过电源E的电流；改变滑动变阻器R、R的阻值，重新使得_，读出_。(2)由上述步骤中测出的物理量，可以得出电动势E的表达式为_、内阻r的表达式为_。(3)该实验中E测_E真，r测
6、_r真(均选填“大于”“小于”或“等于”)。解析(1)闭合开关S1、S2，调节R和R使得灵敏电流计的示数为零，这时，A、B两点的电势A、B的关系是A等于B，读出电流表和电压表的示数I1和U1，电流表测量的是干路上的电流，即I1等于通过电源E的电流。改变滑动变阻器R、R的阻值，重新使得灵敏电流计示数为零，读出电流表和电压表的示数I2和U2。(2)根据闭合电路欧姆定律得：EI1rU1，EI2rU2，解得：EU1，r。(3)两次测量，调节R和R使得灵敏电流计的示数为零，使得AB之间的等效电阻为零，利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差，所以E测等于E真，r测等于r真。答案(1)等于等于灵敏电流计示数
7、为零电流表和电压表的示数I2和U2(2)EU1r(3)等于等于创新点(二)实验器材的等效与替换命题角度1测量导电液体的电阻率例1某兴趣小组欲通过测量工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值200 m)。如图甲所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，左、右两侧带有接线柱，容器内表面长a40 cm，宽b20 cm，高c10 cm，将水样注满容器后，用多用电表粗测水样电阻约为2 750 。(1)为精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：A电流表(量程5 mA，电阻RA为50 )
8、B电压表(量程15 V，电阻RV约为10 k)C滑动变阻器(020 ，额定电流1 A)D电源(12 V，内阻约10 )E开关一只、导线若干请在图乙实物图中完成电路连接。(2)正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，测出一系列数据如表所示，请在如图丙所示的坐标纸中作出UI关系图线。U/V2.03.86.88.010.211.6I/mA0.731.362.202.893.664.15(3)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率约为_m(计算结果保留到个位)。据此可知，所得水样_(填“达标”或“不达标”)。解析(1)因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动
9、变阻器阻值比待测电阻小得多，所以连线时滑动变阻器要用分压接法；又电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图1所示。(2)UI图线如图2所示。(3)由图2所作图线斜率可知，总电阻为2 727 ，又RR总RA2 677 ，根据电阻定律R，代入数据得134 m200 m，故不达标。答案(1)见解析图1(2)见解析图2(3)134(130140均可)不达标命题角度2描绘二极管的伏安特性曲线例2(2019届高三合肥四校联考)某同学发现很多教辅用书中提到的二极管正接电阻均是某一定值，而他又注意到人教版高中物理教材中写到“二极管是非线性元件，它的电阻与通过电流的大小有关”。他为了探求真知，找来一个LE
10、D蓝光二极管：(1)他首先利用多用电表对它的正向电阻进行粗略测量，如图甲所示，下面说法中正确的是()A欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端B双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大C若采用“100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“10”倍率，且要重新进行欧姆调零D若采用“10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175 (2)为了正确描绘出该二极管正向的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：直流电源E(电动势为3 V，内阻不计)电流传感器(量程10 mA10 mA，相当于理想电流表，能较为精确地测出通过二极管的电流)电压表(量程1 V，内阻为1 k)定值电阻R
11、0(阻值为2 k)滑动变阻器R1(010 )滑动变阻器R2(01 000 k)开关、导线若干实验中滑动变阻器应选_(选填“R1”或“R2”)；请在图乙方框中画出实验电路原理图；实验记录的8组数据如表所示，其中7组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出IU图像；I(mA)00.100.310.610.781.203.105.00U(V)00.610.961.522.032.352.642.75由所绘制图像可知，他选用的LED蓝光二极管是_(选填“线性”或“非线性”)电学元件。解析(1)由于欧姆表的A表笔内部接电源的正极，故欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端
12、，选项A正确；由于人体是导体，双手捏住两表笔金属杆相当于二极管与人并联，测量值将偏小，选项B错误；若采用“100”倍率测量时，发现指针偏角过大，说明二极管的阻值较小，为使指针指中央刻度附近，则应换“10”倍率，且要重新进行欧姆调零，选项C正确；欧姆表刻度是左密右疏，选择“10”倍率测量时发现指针位于15与20正中间，则测量值小于175 ，选项D错误。(2)实验中滑动变阻器应选阻值较小的R1；电路图如图1所示；图线用平滑曲线连接各点如图2所示；由所绘制图像可知，他选用的LED蓝光二极管是非线性电学元件。答案(1)AC(2)R1见解析图1见解析图2非线性命题角度3新型电池电动势和内阻的测量例3某物
13、理学习小组为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻，设计了如图1所示的电路，在一定光照条件下进行实验。(1)请根据图1完成图2中实物的连线。(2)该小组成员将测量出来的数据记录在表格中，请在图3中作出该硅光电池组的UI图线。12345678U/V1.781.751.701.651.541.271.000.50I/A1230486068768086(3)由所作的UI图线可知该硅光电池组的电动势E_V，电池组的内阻随输出电流的变化而改变，在电流为80 A时，该电池组的内阻r_(结果均保留两位有效数字)。解析(1)实物连接图如图甲所示。(2)根据表格中数据描点后用平滑曲线连接，UI图线如图乙所示。(3)由所作的UI图线可知该硅光电池组的电动势E1.8 V，在电流为80 A时，路端电压U1.00 V，由闭合电路欧姆定律知电源内电压为UEU0.80 V，所以电池组的内阻r1.0104 。答案(1)见解析图甲(2)见解析图乙(3)1.81.0104创新点(三)与新型材料、传感器结合的实验创新命题角度1灵敏电流计改装成温度计例1某同学尝试把一个灵敏电流计改装成温度计，他所选用的器材有：灵敏电流计(待改装)，学生电源(电动势为E，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水绝缘材料，标准温度计，PTC热敏电阻Rt(阻值与摄氏温度t的关系为Rtakt，a0)。设计电路图如图
