2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第7章 加強(qiáng)1講 電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的處理.doc
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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第7章 加強(qiáng)1講 電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的處理 一、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模畬忣}時(shí)要看清題目要求測(cè)定什么物理量,驗(yàn)證、探究什么物理規(guī)律,或者要求設(shè)計(jì)達(dá)到何種標(biāo)準(zhǔn)的電路. 二、測(cè)量電路的選擇 三、控制電路的選擇:控制電路即滑動(dòng)變阻器在電路中的連接,常有兩種不同的形式,圖7-7-3甲為限流式,圖乙為分壓式. 甲 乙 圖7-7-3 在具體實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器是采用分壓式還是限流式,可按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷: 1.負(fù)載電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總電阻R,需用分壓式電路. 2.要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大,且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào),需用分壓式電路. 3.負(fù)載電阻的阻值Rx小于滑動(dòng)變阻器的總電阻R或相差不多,并且電壓、電流表示數(shù)變化不要求從零起調(diào),可采用限流式. 4.兩種電路均可使用的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法,因?yàn)橄蘖魇浇臃ㄏ牡目偣β瘦^?。? 四、實(shí)驗(yàn)器材的選擇 1.安全因素 通過(guò)電源、電表、電阻的電流不能超過(guò)允許的最大電流. 2.誤差因素 選擇電表時(shí),保證電流和電壓均不超過(guò)其量程.使指針有較大偏轉(zhuǎn)(一般取滿偏度的~);使用歐姆表選擋時(shí)讓指針盡可能在中值刻度附近. 3.便于操作 選滑動(dòng)變阻器時(shí),在滿足其他要求的前提下,可選阻值較小的. 4.實(shí)驗(yàn)的實(shí)際要求. 中國(guó)機(jī)器人農(nóng)民發(fā)明家吳玉祿(被譽(yù)為中國(guó)的特斯拉)只有小學(xué)文化,為了給他的機(jī)器人吳老二找一個(gè)可充電電池.他在廢品站找到了一個(gè)像電池一樣有兩個(gè)電極的裝置,上面標(biāo)有“TNT”字樣,他高興地拿回去充電,結(jié)果差點(diǎn)丟了性命.如果你是他的兒女,為了安全起見(jiàn),你能給他提出一些建議或幫助嗎? (1)經(jīng)上網(wǎng)查找這是只工業(yè)電雷管,由電能轉(zhuǎn)化成熱能而引發(fā)爆炸的,利用了電流的熱效應(yīng).給你一個(gè)多用電表你會(huì)選擇________(直流電流、直流電壓、歐姆)擋來(lái)判斷它是否為電池,可保證既安全又方便. (2)經(jīng)核實(shí)該電雷管全電阻阻值為6 Ω,其中電熱絲阻值為5 Ω,引腳線長(zhǎng)2 m,阻值為1 Ω,當(dāng)通以0.45 A電流時(shí)約6 s鐘爆炸,若吳玉祿用5.4 V的電壓給它充電時(shí)理論上約________s鐘爆炸. (3)某興趣小組發(fā)揚(yáng)吳玉祿精神,用伏安法設(shè)計(jì)了一實(shí)驗(yàn)精確測(cè)量上述單只電雷管電阻的電路,準(zhǔn)備了以下實(shí)驗(yàn)器材:待測(cè)電雷管Rx,炸藥桶(保護(hù)作用,防爆破) 電流表A1:量程0.5 A、內(nèi)阻約0.5 Ω 電流表A2:量程30 mA,內(nèi)阻約30 Ω 電壓表V1:量程30 V、內(nèi)阻約10 kΩ 電壓表V2:量程2 V、內(nèi)阻約3 kΩ 滑動(dòng)變阻器R:0~10 Ω 電阻箱R0:0~999.9 Ω,0.1 A 干電池E:電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻r約0.1 Ω 電鍵S及導(dǎo)線若干 ①請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)較合理的電路原理圖,畫(huà)在規(guī)定的虛線框內(nèi),要求通過(guò)電雷管的電流不超過(guò)27 mA,電壓能從零調(diào)節(jié),盡可能減小誤差. ②寫(xiě)出Rx的計(jì)算公式Rx=________;說(shuō)明公式中各物理量的意義:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 【解析】 (1)由直流電壓擋的內(nèi)阻較大,如是電池,能顯示電壓,電流較??;如是TNT,直流電壓擋不會(huì)給它供電,也是安全的;如用歐姆擋測(cè)試,多用電表內(nèi)部電池會(huì)給TNT供電,可能有危險(xiǎn);所以應(yīng)選直流電壓擋. (2)由焦耳定律:IRt1=()2Rt′,解得t′=1.5 s. (3)①由于要求電雷管的電流不超過(guò)27 mA,因此電流表應(yīng)選A2,且應(yīng)給待測(cè)電雷管串聯(lián)電阻箱作限流電阻.電壓表V1量程過(guò)大,應(yīng)選V2,且電流表應(yīng)外接,滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式,電路圖如圖所示. ②由歐姆定律知Rx=-R0,其中,U為電壓表示數(shù),I為電流表示數(shù),R0為電阻箱讀數(shù). 【答案】 (1)直流電壓 (2)1.5 (3)①見(jiàn)解析圖 ②-R0,其中U為電壓表示數(shù),I為電流表示數(shù),R0為電阻箱讀數(shù) 考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理方法的遷移運(yùn)用 一、實(shí)驗(yàn)方法遷移 基本的實(shí)驗(yàn)方法包括:實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計(jì)方法、實(shí)驗(yàn)誤差的控制方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法,將基本的實(shí)驗(yàn)方法和物理原理合理遷移,可設(shè)計(jì)出測(cè)量不同的物理量、可探究不同問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方案.教材中所學(xué)過(guò)的物理規(guī)律、物理公式中只要含有某一物理量,則該規(guī)律、公式就可作為研究或測(cè)定該物理量的原理基礎(chǔ)而進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì).如用伏安法測(cè)電阻,R=,也可遷移到測(cè)電壓表內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻上去. 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的遷移 數(shù)據(jù)探究性實(shí)驗(yàn)的主要功能是通過(guò)實(shí)驗(yàn)提供的數(shù)據(jù)信息,分析各數(shù)據(jù)中的內(nèi)在聯(lián)系,找出數(shù)據(jù)中所包含的物理規(guī)律.常用的數(shù)據(jù)處理方法(如平均值法、圖象法、逐差法、比較法等)和誤差分析方法應(yīng)該掌握. 常用的電流表有內(nèi)阻,現(xiàn)要測(cè)量電流表G1的內(nèi)阻r1,電路如圖7-7-4所示.供選擇的儀器如下: 圖7-7-4 A.待測(cè)電流表G1(0~5 mA,內(nèi)阻約300 Ω) B.電流表G2(0~10 mA,內(nèi)阻約100 Ω) C.定值電阻R1(30 Ω) D.定值電阻R2(300 Ω) E.定值電阻R3(3 kΩ) F.滑動(dòng)變阻器R4(0~20 Ω) G.電源(電動(dòng)勢(shì)6.0 V,內(nèi)阻不計(jì)) H.開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干 (1)電路中與電流表G1并聯(lián)的電阻應(yīng)選________,保護(hù)電阻應(yīng)選用________(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)器材前的字母序號(hào)). (2)根據(jù)電路圖在圖7-7-5中連接實(shí)物圖,要求閉合開(kāi)關(guān)前滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P處于正確位置. 圖7-7-5 圖7-7-6 (3)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟: ①按電路圖連接電路; ②閉合開(kāi)關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P至某一位置,記錄G1、G2的讀數(shù)I1、I2; ③________________________________________________________________________; ④以I1為縱軸,I2為橫軸,作出相應(yīng)圖象如圖7-7-6所示. (4)根據(jù)I1-I2圖線的斜率k及定值電阻,寫(xiě)出電流表G1內(nèi)阻的表達(dá)式r1=________. 【解析】 (1)由于G2的量程為0~10 mA,而G1的量程為0~5 mA,則與G1并聯(lián)的電阻分流大約是0~5 mA,應(yīng)與G1的內(nèi)阻相當(dāng),因此應(yīng)選R2,即D.保護(hù)電阻如過(guò)大,則導(dǎo)致G1、G2示數(shù)很小,或指針不偏轉(zhuǎn),因此應(yīng)選R1,即C. (2) (3)多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭,記錄相應(yīng)的G1、G2讀數(shù)I1、I2. (4)從電路可知:(I2-I1)R2=I1r1,即I1=I2,即=k,所以r1=R2. 【答案】 (1)D C (2)見(jiàn)解析圖 (3)多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭,記錄相應(yīng)的G1、G2讀數(shù)I1、I2 (4)R2 (xx東北三校聯(lián)考)某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測(cè)量某水果電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大,為了提高實(shí)驗(yàn)的精確度,需要測(cè)量電壓表的內(nèi)阻.實(shí)驗(yàn)中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表,該同學(xué)便充分利用這塊電壓表,設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路,既能實(shí)現(xiàn)對(duì)該電壓表的內(nèi)阻的測(cè)量,又能利用該表完成水果電池組電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量.他用到的實(shí)驗(yàn)器材有: 待測(cè)水果電池組(電動(dòng)勢(shì)約4 V,內(nèi)阻約50 Ω)、雙向電壓表(量程為2 V,內(nèi)阻約為2 kΩ)、電阻箱(0~9 999 Ω)、滑動(dòng)變阻器(0~200 Ω),一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)及若干導(dǎo)線. 圖7-7-7 (1)該同學(xué)按如圖所示7-7-7電路圖連線后,首先測(cè)出了電壓表的內(nèi)阻.請(qǐng)完善測(cè)量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟. ①將R1的滑動(dòng)觸片滑至最左端,將S撥向1位置,將電阻箱阻值調(diào)為0; ②調(diào)節(jié)R1的滑動(dòng)觸片,使電壓表示數(shù)達(dá)到滿偏; ③保持________不變,調(diào)節(jié)R2,使電壓表的示數(shù)達(dá)到________; ④讀出電阻箱的阻值,記為R2,則電壓表的內(nèi)阻RV=________. (2)若測(cè)得電壓表內(nèi)阻為2 kΩ,可分析此測(cè)量值應(yīng)________真實(shí)值.(選填“大于”“等于”或“小于”) (3)接下來(lái)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①將開(kāi)關(guān)S撥至________(選填“1”或“2”)位置,將R1的滑動(dòng)觸片移到最________端,不再移動(dòng); ②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表的示數(shù)達(dá)到一個(gè)合適值,記錄下電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值; ③重復(fù)第二步,記錄多組電壓表的示數(shù)及對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值. (4)若將電阻箱與電壓表并聯(lián)后的阻值記錄為R,作出與圖象,則可消除系統(tǒng)誤差,如圖7-7-8所示,其中截距為b,斜率為k,則電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為_(kāi)_______,內(nèi)阻的表達(dá)式為_(kāi)_______. 圖7-7-8 【解析】 (1)由題圖可知,將S撥向1位置,滑動(dòng)變阻器R1在電路中為分壓式接法,利用電壓表的半偏法得:調(diào)節(jié)R1使電壓表滿偏,保持R1不變,R2與電壓表串聯(lián),調(diào)節(jié)R2使電壓表的示數(shù)達(dá)到半偏(或最大值的一半),電壓表的內(nèi)阻RV與電阻箱示數(shù)R2相同. (2)由閉合電路歐姆定律可知,調(diào)節(jié)R2變大使電壓表達(dá)到半偏的過(guò)程中,總電阻值變大,干路總電流變小,由E=Ir+U外得:U外變大,由電路知:U外=U并+U右,變阻器的滑動(dòng)觸片右側(cè)電壓U右=IR右變小,則U并變大,電壓表半偏時(shí),R2上的電壓就會(huì)大于電壓表上的電壓,那么R2的阻值就會(huì)大于電壓表的阻值. (3)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,利用伏阻法,S撥到2,同時(shí)將R1的滑動(dòng)觸片移到最左側(cè). (4)由歐姆定律得E=U+r,變形得=+,=k,=b,得E=,r=. 【答案】 (1)③R1 半偏(或最大值的一半)?、躌2 (2)大于 (3)①2 左 (4)E= r= 1.(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)用量程為1 mA、內(nèi)阻為120 Ω的表頭按圖7-7-9甲所示電路改裝成量程分別為1 V和1 A的多用電表.圖中R1和R2為定值電阻,S為開(kāi)關(guān).回答下列問(wèn)題: 甲 乙 圖7-7-9 (1)根據(jù)圖甲所示的電路,在圖乙所示的實(shí)物圖上連線. (2)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),多用電表用于測(cè)量________(選填“電流”“電壓”或“電阻”);開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),多用電表用于測(cè)量________(選填“電流”“電壓”或“電阻”). (3)表筆A應(yīng)為_(kāi)_______色(填“紅”或“黑”). (4)定值電阻的阻值R1=________Ω,R2=________Ω.(結(jié)果取3位有效數(shù)字) 【解析】 將表頭改裝成電壓表時(shí),需串聯(lián)一電阻進(jìn)行分壓,而改裝成電流表時(shí)則需并聯(lián)一電阻分流,因此閉合開(kāi)關(guān)后,并聯(lián)上R1改裝成一電流表,斷開(kāi)開(kāi)關(guān),表頭與R2串聯(lián)則改裝成一電壓表.多用電表內(nèi)部表頭的正極在右側(cè),即電流應(yīng)從表筆B流入,從表筆A流出,則表筆A為黑色.當(dāng)斷開(kāi)S時(shí),Ig(R2+r)=Um,解得R2=880 Ω.當(dāng)閉合S時(shí),Ig(R2+r)=(I-Ig)R1,解得R1≈1.00 Ω. 【答案】 (1)如圖所示 (2)電流 電壓 (3)黑 (4)1.00 880 2.某同學(xué)將完好的儀器連接成如圖7-7-10所示電路(其中滑動(dòng)變阻器的連線沒(méi)有畫(huà)出),用來(lái)探究小燈泡電阻與電壓的關(guān)系. 圖7-7-10 (1)閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片P,電壓表和電流表的示數(shù)都不為零,但始終沒(méi)有變化.則該同學(xué)把滑動(dòng)變阻器接入電路中的方式可能是________(填寫(xiě)選項(xiàng)代號(hào)). a.G與C相連,F(xiàn)與H相連 b.G與C相連,D與H相連 c.G與E相連,F(xiàn)與H相連 d.G與E相連,D與H相連 (2)在圖中將滑動(dòng)變阻器正確接入電路中,要求:燈泡兩端的電壓可以從零開(kāi)始進(jìn)行調(diào)節(jié). (3)在正確操作下,該同學(xué)得到燈絲兩端電壓U和對(duì)應(yīng)電阻R的數(shù)據(jù)如下表: U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 R/Ω 2.1 3.0 3.8 4.4 5.2 5.6 5.9 6.0 ①根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖7-7-11中描出R-U圖線: 圖7-7-11 ②根據(jù)圖線,可以得到燈絲在未通電時(shí)的阻值約為_(kāi)_______Ω. 【答案】 (1)bc (2)如圖所示 (3)①如圖所示 ②1.0(0.9~1.2均可) 3.某同學(xué)想利用所學(xué)知識(shí)測(cè)量某種圓柱形材料的電阻率,實(shí)驗(yàn)要求必須精確測(cè)出該段材料的阻值.除了導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)外,實(shí)驗(yàn)室還備有以下器材可供選用: 電流表A1,量程1 A,內(nèi)阻r1約0.5 Ω 電流表A2,量程30 mA,內(nèi)阻r2約200 Ω 電壓表V1,量程6 V,內(nèi)阻Rv1等于20 kΩ 電壓表V2,量程10 V,內(nèi)阻Rv2約30 kΩ 滑動(dòng)變阻器R1,0~20 Ω,額定電流2 A 滑動(dòng)變阻器R2,0~2 000 Ω,額定電流1 mA 電源E(電動(dòng)勢(shì)為12 V,內(nèi)阻r約2 Ω) (1)請(qǐng)選擇合適的器材,設(shè)計(jì)出便于精確測(cè)量的電路圖畫(huà)在虛線框中,其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________. (2)若選用其中一組電表的數(shù)據(jù),設(shè)該段圓柱形材料的長(zhǎng)為L(zhǎng),直徑為d,由以上實(shí)驗(yàn)得出這種材料電阻率的表達(dá)式為_(kāi)_______,式中符號(hào)的含義為_(kāi)_______. 【解析】 (1)由于V1的阻值已知,可當(dāng)電流表使用,故可以采用將待測(cè)材料與V1串聯(lián)再與V2并聯(lián),由于滑動(dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻的阻值,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,為調(diào)節(jié)方便選用小阻值的R1,電路圖如圖所示. (2)由電路圖知,Rx=,IV1=,又Rx=ρ,聯(lián)立得ρ=,式中U1表示電壓表V1的示數(shù),U2表示電壓表V2的示數(shù). 【答案】 (1)電路圖見(jiàn)解析圖 R1 (2)ρ= U1表示電壓表V1的示數(shù),U2表示電壓表V2的示數(shù) 4. 圖7-7-12 現(xiàn)有一特殊電池,它的電動(dòng)勢(shì)E約為9 V,內(nèi)阻r約為40 Ω,已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA.為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,某同學(xué)利用如圖7-7-12所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),圖中電流表的內(nèi)阻RA已經(jīng)測(cè)出,阻值為5 Ω,R為電阻箱,阻值范圍為0~999.9 Ω,R0為定值電阻,對(duì)電路起保護(hù)作用. 圖7-7-13 (1)實(shí)驗(yàn)室備有的定值電阻R0共有以下幾種規(guī)格. A.10 Ω B.50 Ω C.150 Ω D.500 Ω 本實(shí)驗(yàn)選用哪一種規(guī)格的定值電阻最好?________. (2)該同學(xué)接入符合要求的R0后,閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)整電阻箱的阻值,讀取電流表的示數(shù),記錄多組數(shù)據(jù),作出了如圖7-7-13所示的圖線,則根據(jù)該同學(xué)作出的圖線可求得該電池的電動(dòng)勢(shì)E=________V,內(nèi)阻r=________Ω. 【解析】 (1)當(dāng)R=0時(shí),應(yīng)該有R0+r+RA≥ Ω,即R0≥135 Ω時(shí),可保證電路中電流不超過(guò)最大允許電流,R0應(yīng)該選擇C. (2)由E=I(r+R0+RA+R),得=(R+R0)+(r+RA),結(jié)合圖象可得(r+RA)=5 A-1,斜率= V-1,解得E=10 V,r=45 Ω. 【答案】 (1)C (2)10 45- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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