回歸教材重難點17-電學(xué)實驗關(guān)(原卷版)

回歸教材重難點17電學(xué)實驗近年高考中電學(xué)實驗題依然以課本中的實驗電阻的測量、電源的電動勢和內(nèi)阻的測量、多用電表的使用、有關(guān)熱敏電阻或者光敏電阻等傳感器的有關(guān)實驗為基礎(chǔ)，結(jié)合基本實驗技能、實驗原理、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等進(jìn)行重新融合創(chuàng)新，來考查學(xué)生的實驗?zāi)芰涂茖W(xué)探究能力。在備考策略上，雖然高考實驗題很少有與教材一模一樣的實驗，但高考實驗涉及的實驗原理、處理數(shù)據(jù)的方法、實驗技能和教材展現(xiàn)的基礎(chǔ)知識和基本技能是相同的。因此復(fù)習(xí)備考必須立足教材實驗的拓展與創(chuàng)新，掌握常規(guī)實驗應(yīng)該怎么做，還能怎么做、還能做什么，是否真正做，關(guān)注同一實驗的不同設(shè)計方法，關(guān)注同一儀器的多種用途，并能靈活運用所學(xué)實驗理論和方法解決實驗中遇到的新問題。知識點一兩種電表的讀數(shù)方法電表讀數(shù)先確定量程,再確定分度值(分度值=最小刻度=量程總格數(shù)(1)電流表:視線垂直于刻度盤表面,一般都需估讀,0~3A量程估讀到分度值的110即0.01A,0-0.6A量程估讀到分度值的12即0(2)電壓表:視線垂直于刻度盤表面,一般都需估讀,0-3V量程估讀到分度值的110即0.01V,0-15V量程估讀到分度值的15即0知識點二電流表的內(nèi)接法和外接法1.兩種接法的比較項目內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓,U測=Ux+UA電壓表分流,I測=Ix+IV電阻測量值R測=U測I測=Rx+RA>R測=U測I測=Rx適用條件RA?RxRV?Rx適用于測量大電阻小電阻2.兩種接法的選擇(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大,小外偏小”。(2)臨界值計算法Rx<RVRA時Rx>RVRA(3)實驗試探法:按圖所示接好電路,讓電壓表一根接頭P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法。知識點三滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法1.兩種接法的比較項目限流式接法分壓式接法對比說明電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍RER+R0≤0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍ER+R0≤0≤I≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前滑片P的位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件由表可看出:滑動變阻器的分壓式接法中,電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大,限流式接法較節(jié)能。2.必須選用分壓式接法的三種情況(1)若采用限流式接法不能控制電流(或電壓)滿足實驗要求,即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時,待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程,或超過待測電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式接法。(2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時,待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時應(yīng)改用分壓式電路。(3)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié),或要求調(diào)節(jié)范圍盡量大一些,則必須采用分壓式電路。知識點四實驗器材的選取和實物圖連接1.電學(xué)實驗器材的選取選取電學(xué)實驗器材主要是選取電表、滑動變阻器、電源等器材,一般要考慮以下四個方面的因素:(1)安全因素:通過電源、電阻和電表的電流均不能超過其允許的最大電流。(2)誤差因素:選用不同量程的電表應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差,電壓表、電流表在使用時,其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的13(3)便于操作:選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求,又便于調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)滑動變阻器時,應(yīng)使其大部分電阻線都可以被用到。(4)實驗實際:除以上三個因素外,還應(yīng)注重實驗實際,如所用的電源與元件的匹配問題等。2.實物圖連接的注意事項(1)畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,按照電路原理圖依次到開關(guān)、滑動變阻器,按順序?qū)⒅麟娐分写?lián)的元件依次連接起來;再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中去。(2)連線時要將導(dǎo)線接在接線柱上,兩條導(dǎo)線不能交叉。(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱,要使電流從電表選用量程所對應(yīng)的正接線柱流入,從負(fù)接線柱流出。知識點五基本實驗實驗裝置圖歸納總結(jié)考查熱點練習(xí)使用多用電表①測電壓、電流擋：相當(dāng)于電壓表、電流表②測歐姆擋：閉合電路歐姆定律③調(diào)零：機械調(diào)零、歐姆調(diào)零④電流方向：紅表筆進(jìn)，黑表筆出①考讀數(shù)：電壓、電流、電阻擋的讀數(shù)②考使用：歐姆表選擋、調(diào)零、規(guī)范操作等③考黑箱：多用電表探測黑箱內(nèi)的元件④電表改裝：所需電阻或改后量程的計算測定金屬的電阻率①測Rx：Rx＝eq\f(U,I)(伏安法)②算ρ：Rx＝ρeq\f(L,S)，ρ＝eq\f(SRx,L)①考讀數(shù)：U、I、L及d②考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線，器材選擇③考運算：由U－I圖像求Rx、ρ測定電源的電動勢和內(nèi)阻①伏安法：E＝U＋I(xiàn)r②安阻法：E＝I(R＋r)③伏阻法：E＝U＋eq\f(U,R)r①考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯，器材選擇②考作圖：描點連線畫圖線③考運算：由U－I或eq\f(1,I)－R或eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖像，求E、r觀察電容器的充、放電現(xiàn)象①安裝：按實驗裝置圖連接好電路②觀察：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①考現(xiàn)象：充、放電時電路中的電流情況②考圖像：描繪I－t曲線③考計算：由I－t曲線下的面積求電荷量探究影響感應(yīng)電流方向的因素①安裝：按裝置連接電路②操作：觀察線圈繞向、電流方向③記錄：實驗現(xiàn)象④分析：感應(yīng)電流磁場方向①考連線：正確連接電路②考現(xiàn)象：分析指針偏轉(zhuǎn)方向③考分析：分析多種實驗電路及實驗現(xiàn)象④考運用：結(jié)論的運用探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系①估計：被測電壓的大致范圍②選擇：交流電壓擋適當(dāng)量程③組裝：把兩個線圈穿在可拆變壓器鐵芯上，閉合鐵芯④測量：輸入、輸出電壓①考操作：改變電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關(guān)②考注意：電壓不能超過12V，不能用手接觸裸露部件③考選擋：先用最大量程擋試測，再選用適當(dāng)量程測量1.（2021·河北卷）某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，實驗室提供的器材有；小燈泡（，），直流電源（），滑動變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關(guān)和導(dǎo)線若干，設(shè)計的電路如圖1所示。

（1）根據(jù)圖1，完成圖2中的實物連線______；（2）按照圖1連線后，閉合開關(guān)，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察發(fā)現(xiàn)燈絲被燒斷，原因可能是______（單項選擇，填正確答案標(biāo)號）；A．電流表短路B．滑動變阻器的滑片接觸不良C．滑動變阻器滑片的初始位置在b端（3）更換小燈泡后，該同學(xué)正確完成了實驗操作，將實驗數(shù)據(jù)描點作圖，得到圖像，其中一部分如圖3所示，根據(jù)圖像計算出P點對應(yīng)狀態(tài)下小燈泡的電阻為______（保留三位有效數(shù)字）。2.（2021·廣東卷）某小組研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律。根據(jù)實驗需要已選用了規(guī)格和量程合適的器材。（1）先用多用電表預(yù)判熱敏電阻阻值隨溫度的變化趨勢。選擇適當(dāng)倍率的歐姆擋，將兩表筆______，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向右邊“”處。測量時觀察到熱敏電阻溫度越高，相同倍率下多用電表指針向右偏轉(zhuǎn)角度越大，由此可判斷熱敏電阻阻值隨溫度的升高而__________。（2）再按圖連接好電路進(jìn)行測量。

①閉合開關(guān)S前，將滑動變阻器的滑片滑到_______端（選填“a”或“b”）。將溫控室的溫度設(shè)置為T，電阻箱調(diào)為某一阻值。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到某一位置。記錄此時電壓表和電流表的示數(shù)、T和。斷開開關(guān)S。再將電壓表與熱敏電阻C端間的導(dǎo)線改接到D端，閉合開關(guān)S。反復(fù)調(diào)節(jié)和，使電壓表和電流表的示數(shù)與上述記錄的示數(shù)相同。記錄此時電阻箱的阻值。斷開開關(guān)S。②實驗中記錄的阻值_____（選填“大于”、“小于”或“等于”）。此時熱敏電阻阻值_____。3.（2021·山東卷）熱敏電阻是傳感器中經(jīng)常使用的元件，某學(xué)習(xí)小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律?？晒┻x擇的器材有：

待測熱敏電阻（實驗溫度范圍內(nèi)，阻值約幾百歐到幾千歐）；電源E（電動勢，內(nèi)阻r約為）；電阻箱R（阻值范圍）；滑動變阻器（最大阻值）；滑動變阻器（最大阻值）；微安表（量程，內(nèi)阻等于）；開關(guān)兩個，溫控裝置一套，導(dǎo)線若干。同學(xué)們設(shè)計了如圖甲所示的測量電路，主要實驗步驟如下：①按圖示連接電路；②閉合、，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P的位置，使微安表指針滿偏；③保持滑動變阻器滑片P的位置不變，斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，使微安表指針半偏；④記錄此時的溫度和電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉栴}：（1）為了更準(zhǔn)確地測量熱敏電阻的阻值，滑動變阻器應(yīng)選用___________（填“”或“”）。（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物圖（不含溫控裝置）連接成完整電路__________。

（3）某溫度下微安表半偏時，電阻箱的讀數(shù)為，該溫度下熱敏電阻的測量值為___________（結(jié)果保留到個位），該測量值___________（填“大于”或“小于”）真實值。（4）多次實驗后，學(xué)習(xí)小組繪制了如圖乙所示的圖像。由圖像可知。該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸___________（填“增大”或“減小”）。

4.（2021·全國乙卷）一實驗小組利用圖（a）所示的電路測量一電池的電動勢E（約）和內(nèi)阻r（小于）。圖中電壓表量程為，內(nèi)阻：定值電阻；電阻箱R，最大阻值為；S為開關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空：（1）為保護(hù)電壓表，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選___________（填“5.0”或“15.0”）；（2）閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；（3）根據(jù)圖（a）所示電路，用R、、、E和r表示，得___________；（4）利用測量數(shù)據(jù)，做圖線，如圖（b）所示：（5）通過圖（b）可得___________V（保留2位小數(shù)），___________（保留1位小數(shù)）；（6）若將圖（a）中的電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電源電動勢為，由此產(chǎn)生的誤差為___________%。5.（2021·遼寧卷）.某同學(xué)將一量程為250的微安表改裝成量程為1.5V的電壓表。先將電阻箱R1與該微安表串聯(lián)進(jìn)行改裝，然后選用合適的電源E、滑動變阻器R2、定值電阻R3、開關(guān)S和標(biāo)準(zhǔn)電壓表對改裝后的電表進(jìn)行檢測，設(shè)計電路如圖所示。

（1）微安表銘牌標(biāo)示內(nèi)阻為0.8k，據(jù)此計算R1的阻值應(yīng)為___________k。按照電路圖連接電路，并將R1調(diào)為該阻值。（2）開關(guān)閉合前，R2的滑片應(yīng)移動到___________端。（3）開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，微安表有示數(shù)，但變化不顯著，故障原因可能是___________。（填選項前的字母）A．1、2間斷路B．3、4間斷路C．3、5間短路（4）排除故障后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)為0.60V時，微安表的示數(shù)為98，此時需要___________（填“增大”或“減小”）R1的阻值，以使改裝電表的量程達(dá)到預(yù)期值。5.（2021·天津卷）隨著智能手機的廣泛應(yīng)用，充電寶成為手機及時充電的一種重要選擇。充電寶可以視為與電池一樣的直流電源。一充電寶的電動勢約為，內(nèi)阻很小，最大放電電流為，某實驗小組測定它的電動勢和內(nèi)阻。他們剝開充電寶連接線的外絕緣層，里而有四根導(dǎo)線，紅導(dǎo)線為充電寶的正極，黑導(dǎo)線為充電寶的負(fù)極，其余兩根導(dǎo)線空置不用，另有滑動變阻器R用于改變電路中的電流，定值電阻，兩只數(shù)字多用電表M、N，兩表均為理想電表，并與開關(guān)S連成如圖所示電路。

①圖中測量電流的電表是___________，測量電壓的電表是___________。（均填寫字母“M”或“N”）②調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組I、U數(shù)據(jù)，記錄如下表，其中只有一個數(shù)據(jù)記錄有誤，審視記錄的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)表中第___________次的記錄數(shù)據(jù)有誤。（填測量次數(shù)的序號）次數(shù)1234567電流0.2990.4770.68408771.0651.2811.516電壓4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848③電路中接入可以達(dá)到下列哪個效果。___________（填選項前的字母）A．使測電流的電表讀數(shù)變化明顯B．為了更準(zhǔn)確地測量充電寶內(nèi)阻C．避免使充電寶的放電電流過大D．減小測量電壓的電表分流作用6．（2021·山東濟(jì)南市高三一模）某興趣小組用如圖甲所示的電路測量待測電阻Rx的阻值（約為400Ω），圖中G（Rg=100Ω）為量程10mA的靈敏電流計，R0為定值電阻（R0=100Ω），R為滑動變阻器（阻值范圍0~10Ω）。(1)按照圖甲所示的電路圖，在答題紙上將圖乙中的器材實物連線補充完整；______(2)將滑動變阻器置于適當(dāng)位置后，閉合開關(guān)S1。將單刀雙擲開關(guān)S2接1端，改變滑動變阻器滑片位置，記錄此時電流計的示數(shù)I1；保持滑動變阻器滑片不動，將S2接2端，記錄此時電流計的示數(shù)I2。忽路電路中M、N兩點間的電壓變化，則待測電阻Rx的阻值的表達(dá)式為Rx=______；（用I1、I2、R0、Rx表示）(3)改變滑動變阻器滑片位置，重復(fù)上述步驟，得到下表中4組數(shù)據(jù)：1234I1/mA6.505.504.403.30I2/mA5.284.563.662.741.231.211.201.20利用表中數(shù)據(jù)，可以求得Rx=______Ω；（保留3位有效數(shù)字）(4)若考慮電阻變化對電路的影響，Rx的測量值______（填“大于”、“小于”或“等于”）真實值。7．（2021·北京朝陽區(qū)高三一模）（1）通過實驗測量某金屬絲的電阻率。①用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，測量示數(shù)如圖1所示，可得金屬絲直徑的測量值d=_____________mm。

②將該金屬絲繞在陶瓷管上，電阻值約為25Ω。除了開關(guān)、若干導(dǎo)線之外還提供了如表1所示的器材：表1器材名稱規(guī)格電壓表量程0~3V（內(nèi)阻約為3kΩ）0~15V（內(nèi)阻約為15kΩ）電流表量程0~0.6A（內(nèi)阻約為0.1Ω）0~3A（內(nèi)阻約為0.02Ω）滑動變阻器總電阻為10Ω直流電源電動勢6V和12V

為較準(zhǔn)確測量該金屬絲的阻值，某同學(xué)用所給器材組成實驗電路，如圖2所示。圖中某個器材的連接有不當(dāng)之處，該器材是___________，理由是_________________________。③若測得金屬絲的長度為L，直徑為d，電阻為R，則金屬絲的電阻率ρ=_____________。（2）家庭裝修時需要根據(jù)用電功率的不同選擇相應(yīng)粗細(xì)的導(dǎo)線，表2是不同橫截面積的銅導(dǎo)線常溫下允許的負(fù)載電流范圍。小明家正在裝修，配備電器如表3所示，請你幫助他在安全、經(jīng)濟(jì)的原則下選擇粗細(xì)合適的總干路導(dǎo)線，其序號為_______________，寫出選擇依據(jù)：__________。表2導(dǎo)線序號橫截面積（mm2）允許長期負(fù)載電流（A）A1.06~8B1.58~15C2.516~25D4.025~32E6.032~40F10.050~65G16.070~90表3電器名稱電功率