高考物理總復(fù)習(xí)第九章電路及其應(yīng)用章末核心素養(yǎng)提升

電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路eq\x(明確目的)→eq\x(選擇方案)→eq\x(選定器材)→eq\x(擬定步驟)→eq\x(數(shù)據(jù)處理)→eq\x(誤差分析)在近年的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電阻的測(cè)量(包括變形如電表內(nèi)阻的測(cè)量)、測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻是考查頻率較高的實(shí)驗(yàn)。所用到的原理公式為R＝eq\f(U,I)，E＝U＋I(xiàn)r。由此可見，對(duì)于電路中電壓U及電流I的測(cè)量是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在，但這兩個(gè)量的直接測(cè)量和間接測(cè)量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點(diǎn)之處。因此復(fù)習(xí)中應(yīng)熟練掌握基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)及方法，做到以不變應(yīng)萬變。1．電路設(shè)計(jì)原則：正確地選擇儀器和設(shè)計(jì)電路的問題，應(yīng)掌握和遵循一些基本原則；即“安全性”“方便性”“精確性”原則，兼顧“誤差小”“儀器少”“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運(yùn)用。2．電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇(1)根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針較大角度偏轉(zhuǎn)(一般要大于滿偏度的1/3)，以減少測(cè)讀誤差。(2)根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過滑動(dòng)變阻器的電流不超過它的額定值，對(duì)大阻值的變阻器，如果是滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。【真題示例1(2019·海南卷，11)用實(shí)驗(yàn)室提供的器材設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電流表內(nèi)阻的電路。實(shí)驗(yàn)室提供的器材為：待測(cè)電流表A(量程10mA，內(nèi)阻約為50Ω)，滑動(dòng)變阻器R1，電阻箱R，電源E(電動(dòng)勢(shì)約為6V，內(nèi)阻可忽略)，開關(guān)S1和S2，導(dǎo)線若干。圖1(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的器材，在圖1(a)所示虛線框內(nèi)將電路原理圖補(bǔ)充完整，要求滑動(dòng)變阻器起限流作用；(2)將圖(b)中的實(shí)物按設(shè)計(jì)的原理圖連線；(3)若實(shí)驗(yàn)室提供的滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格①10Ω，額定電流2A②1500Ω，額定電流0.5A實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該取________(填“①”或“②”)。解析(1)電路原理圖如圖甲所示。甲(2)實(shí)物連線如圖乙所示。乙(3)待測(cè)電流表兩端允許的最大電壓為UA＝0.01×50V＝0.5V，當(dāng)S2斷開，電流表滿偏時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值R＝eq\f(E－UA,Ig)＝eq\f(6－0.5,0.01)Ω＝550Ω，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇②。答案(1)見解析圖甲(2)見解析圖乙(3)②【例2(2021·東北三省三校聯(lián)考)用伏安法測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻Rx的阻值(阻值約為150Ω)，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：電源E：電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)；電流表A1：量程0～15mA，內(nèi)阻約為50Ω；電流表A2：量程0～300μA，內(nèi)阻為800Ω；滑動(dòng)變阻器R1：阻值范圍0～10Ω，額定電流2A；電阻箱R2：阻值范圍0～9999Ω，額定電流1A；開關(guān)S、導(dǎo)線若干。要求實(shí)驗(yàn)中盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量Rx的阻值，請(qǐng)回答下列問題：(1)為了測(cè)量待測(cè)電阻Rx兩端的電壓，可以將電流表________(填寫器材代號(hào))與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到________Ω，這樣可以改裝成一個(gè)量程為3.0V的電壓表。(2)請(qǐng)結(jié)合所選器材在方框中設(shè)計(jì)電路圖，并標(biāo)出所選器材的相應(yīng)符號(hào)，然后根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖。圖2(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1，兩電流表的示數(shù)如圖3所示，可讀出電流表A1的示數(shù)為________mA，電流表A2的示數(shù)為________μA，測(cè)得待測(cè)電阻Rx的較準(zhǔn)確值為________Ω(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。圖3解析(1)用伏安法測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻Rx的阻值，必須測(cè)電流與電壓，由于流過待測(cè)電阻Rx的最大電流約為Ix＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,150)A＝20mA。所以電流表應(yīng)該選用A1來測(cè)量流過待測(cè)電阻Rx的電流，則為了測(cè)量待測(cè)電阻Rx兩端的電壓，可以將電流表A2改裝成一個(gè)量程為3.0V的電壓表。根據(jù)串并聯(lián)電阻的規(guī)律，改裝成一個(gè)量程為3.0V的電壓表應(yīng)串聯(lián)的電阻為R＝eq\f(U,Ig)－Rg＝eq\f(3,300×10－6)Ω－800Ω＝9200Ω。(2)由于待測(cè)電阻Rx的阻值較小，根據(jù)大內(nèi)小外規(guī)律則采用電流表外接法，而滑動(dòng)變阻器的阻值較小，所以采用分壓式控制電路，實(shí)驗(yàn)電路圖與實(shí)物圖連接如圖所示。(3)電流表A1的示數(shù)為12.5mA。電流表A2的示數(shù)為180μA。待測(cè)電阻Rx的較準(zhǔn)確值為Rx＝eq\f(I2（R＋R