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1、2017年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题19电学实验（含解析）专题19 电学实验第一部分 名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。考纲要求1、掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法；掌握多用表的使用方法。2、掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法，会用伏安法测电阻。3、能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。命题规律1、与电阻测量有关的电学实验仍是2015年高考命题的热点，同进伴随对基本仪器的读数能力的考查。2、命
2、题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等。3、重视对实验操作能力的考查；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择。第二部分 知识背一背（1）电学测量仪器的使用与读数仪器极性量程选择读数电流表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出使指针指示比满偏刻度的多的位置3 V和3 A量程估读到最小分度的；15 V 量程估读到最小分度的；0.6 A量程应估读到最小分度的电压表欧姆表使指针尽量指在表盘中间位置取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率（2）多用电表使用“四注意”：极性：从电表外部看，电流应从红表笔（“+”极）流入电表，从黑表笔（“-”极）流出电表。功能：利
3、用多用电表测电压和电流时，选择开关对应的是电表的量程;而测电阻时，选择开关对应的是倍率。调零：测量电阻时，要进行两次调零：机械调零和欧姆调零。“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。保护：测电阻时，应把被测电阻从电路中拆下测量;多用电表长期不用时，必须取出表内的电池。（3）控制电路（滑动变阻器的接法）的比较与选择控制电路的比较比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围EE0E电能损耗节能耗能电路连接简便复杂控制电路的选择：优先选用限流式以下情况考虑分压式：（1）要求待测电路的U、I从0变化；
4、（2）R滑Rx；（3）选用限流式时，Ux、Ix过大（超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等）或Ux、Ix过小（最大值不超过电表满量程的，读数误差大）.（4）伏安测电阻实验中电流表的内、外接法比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大比较项目电流表内接法电流表外接法测量结果电阻的测量值大于真实值电阻的测量值小于真实值适用条件RxRA，大电阻RxRV，小电阻特别提醒：在RV、RA均不知的情况下，可采用试触法.如下图所示，分别将a端与b、c接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采
5、用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法.（5）选择实验仪器的三大原则安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度达到要求即可，并不是精度越高越好。方便性原则：在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便。（a）用分压式接法时，滑动变阻器应该选用阻值较小的，而额定电流较大的。（b）用限流式接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被
6、测电阻接近的，额定电流应大于被测电阻的额定电流第三部分 技能+方法一、多用电表测电阻使用“五步”法选档：选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200就应该选10的倍率;调零：进行欧姆调零;测量：将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量;读数：将指针示数乘以倍率，得测量值;整理：测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小（即指针所指的欧姆刻度值太大），应该适当增大倍率重新调零后再测量;如果指针偏转角度太大（即指针所指的欧姆刻度值太小），应该适当减小倍率重新调零后再测量。二、控制电路的设计技巧滑动变阻器控制电路的方式有分
7、压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：（a）要求被控制电路的电流（或电压）从零开始可连续调节时（如：测绘导体的伏安特性曲线等实验）；（b）被控制电路的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0时；（c）实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时；（d）若采用限流式接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过电表或电器的额定值时若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻RL与滑动变阻器的最大值R0接近或RL略小于R0，则应该采用限流式接法测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法三、电学仪器的选择：电源的选择：一般可以根据待测电路的额定电流
8、或额定电压选择符合需要的直流电源。电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选择电流表;选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度四、实物图连接注意一般先从电源正极开始，须看电流的方向，将干路元件依次连线；最后并接电压表；连线时要注意电表的正、负接线柱，要使电流从正接线柱流入，负接线柱流出.五、器材选择的一般步骤是：找出唯一性的器材；草画电路图（暂不把电表接入）；估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上，且不超过电表的量程【例1】电源的
9、效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、b。由图可知a、b的值分别为ABCD【答案】D【解析】【名师点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律、测定电源的电动势和内阻。属于中等难度的题目。解决本题的关键知道电源的效率也等于外电压与电动势之比，以及会正确理解U-I图象，并从中读出电源电动势和外电压【例2】甲同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。提供的器材：电压表（03V）、电流表（00.6A）及滑动变阻器R、电键S、导线。实验电路如图甲所示。（1
10、）连好电路后，当该同学闭合电键S，发现电流表示数为0，电压表示数不为0。检查各接线柱均未接错，接触良好，且电路未发生短路；他用多用电表的电压档检查电路，把两表笔分别接bc和、de时，示数均为0，把两表笔接cd 时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是：_。（2）排除故障后，该同学顺利完成实验数据的测量，如下表所示。并根据数据在空白的坐标纸上，作出图所示的UI图线，该图存在多处不妥之处，请指出。（指出两处不妥之处）。, 。I/A0.100.200.300.400.500.60U/V2.932.872.852.772.752.70（3）为了在实验中保护电流表和调节电阻时电压表、电流表的示数变化均
11、明显，乙同学对甲同学的实验进行改进，设计了如图丙所示的电路，丙电路中电阻R0应该选取下列备选电阻的哪一个? 。A1 B5 C10 D20【答案】（1）滑动变阻器断路；（2）U的坐标选择不当，U、I的坐标上没有标明单位；（3）B【解析】（3）保护电阻R0应大约为=5，所以B选项正确；【名师点睛】本题主要考查了测定电源的电动势和内阻。属于中等难度的题目。本题考查测定电动势和内电阻的图象和数据处理，要明确该实验的原理和步骤用电压表测电路时，若示数为零，则说明所接部分没有断路；若有示数则说明所接部分内出现了断路。【例3】材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻现象”，利用这种效应可以测量压力大小，
12、若图1为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值，为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值，请按要求完成下列实验。（1）设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图2的虚线框内画出实验电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为，不考虑压力对电路其它部分的影响）要求误差较小提供的器材如下：A、压敏电阻，无压力时阻值B、滑动变阻器R，全电阻约C、电流表A，量程，内阻约D、电压表V，量程，内阻约E、直流电源E，电动势，内阻很小F、开关S，导线若干（2）正确连线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是，电压表的示数如图3所示
13、，则电压表的读数为 V。（3）此时压敏电阻的阻值为 ；结合图1可知待测压力的大小F= N。（计算结果均保留两位有效数字）【答案】（1）如图所示：（2）（3），【解析】（1）采用伏安法测量电阻，由于待测电阻较大，采用电流表内接法，滑动变阻器采用分压式接法，如下图所示：【名师点睛】本题关键是用伏安法测量出压敏电阻的阻值，然后根据某压敏电阻在室温下的电阻-压力的特性曲线查出压力，同时要能读懂各个图象的物理意义，变化规律。【例4】某实验小组为了测量某电池组的电动势和内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图甲中电流表G的满偏电流，内阻，是阻值为的定值电阻，是最大阻值为的滑动变阻器，电压表内阻很大。（结果均保
14、留3位有效数字）（1）由于电流表G的量程太小，故该学习小组欲将电流表G量程扩大为，则需要并联的定值电阻的阻值 。（2）该学习小组利用测得的电压表的示数U和电流表G的示数I，作出了如图乙所示的图像，则该电池组的电动势 ，内阻 。（3）实验中，随着移动变阻器的滑片，电源的输出功率P会随着电流表G的示数I的变化而发生变化，则能正确表示该变化关系的图像是 。【答案】（1）；（2），；（3）C【解析】（3）电压表测量路端电压，其示数随滑动变阻器的阻值增大而增大；而当内阻和外阻相等时，输出功率最大；此时输出电压为电动势的一半，外电路断开时，路端电压等于电源的电动势，此时输出功率为零；故符合条件的图象应为C。【名师点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，知道应用图象处理数据的方法，能正确根据电表的改装原理进行改装。【例5】（1）图11为一多用电表的刻度盘，为两次测量中指针的位置，其中a为用直流电压时指针的位置，此时电表读数为 V；b为直流电流时指针的位置，此时电表读数为 。（2）用这个电表正确测量了一个的电阻后，继续测量一个阻值大概为的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下操作步骤中必须的有哪些？请选择其中有用的，按操作顺序写出：
