3高考物理一轮复习专题16 电学完美版 

2013高考物理一轮复习

专题16 电学

历届高考在实验方面的命题重点为:基本仪器的使用、基本物理量的测定、物理规律的验证和物理现象的研究、实验数据的处理。预测2013高考中物理实验题类型大体有:

⑴强调基本技能,熟识各种器材的特性。像读数类:游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等;选器材类:像选取什么量程的电表和滑动变阻器等。

⑵重视实验原理,巧妙变换拓展。像探究匀变速直线运动的变形和测量电阻的再造等。源于课本不拘泥课本一直是高考命题与课标理念所倡导的,所以熟悉课本实验、抓住实验的灵魂---原理是我们复习的重中之重。

⑶提倡分析讨论,讲究实验的品质,像近年高考中的数据处理、误差分析、改良方案,甚至开放性实验等于课标的一标多本思路是交汇的。

⑷知识创新型实验。像设计型、开放型、探讨型实验等都是不同程度的创新,比如利用所学可以设计出很多测量重力加速度的方案。

一、实验仪器的读数

高考要求会正确使用的电学仪器有:电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外,其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是:凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读。电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读。

例1. 右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程,那么电压表读数为多少?若当时使用的是该表的0-15V量程,那么电压表度数又为多少?

解:0-3V量程最小刻度是0.1V,是10分度的,因此要向下估读一位,读1.15V(由于最后一位是估读的,有偶然误差,读成1.14V-1.17V之间都算正确)。0-15V量程最小刻度为0.5V,不是10分度的,因此只要求读到0.1V这一位,所以读5.7V(5.6V-5.8V之间都算正确)。 例2. 右图是电阻箱示意图,试读出当时电阻箱的阻值。

解:电阻箱面板上有6个旋钮,每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率,从最高位到低位依次读出来,就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示,则阻值为84580.2Ω。 二、恒定电流实验常规 1.伏安法测电阻

伏安法测电阻有a、b两种接法,a叫(安培计)外接法,b叫(安培计)内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的,测量值总小于真实值,小电阻应采用外接法;内接法的系统误差是由电流表的分压引起的,测量值总大于真实值,大电阻应采用内接法。 如果被测电阻阻值为Rx,伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA,若外接法。若

,则采用内接法。

,则采用

如果无法估计被测电阻的阻值大小,可以利用试触法:如图将电压表的左端接a点,而将右端第一次接b点,第二次接c点,观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大,说明被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;若电压表读数变化大,说明被测电阻是小电阻,应该用外接法测量。(这里所说的变化大,是指相对变化,即ΔI/I和ΔU/U)。 2.滑动变阻器的两种接法

滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种,分别用下面a、b两图表示:a叫限流接法,b叫分压接法。采用分压接法时,被测电阻RX上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大,或要求电压调节范围尽量大时,应该用分压接法。采用分压接法时,应该选用总阻值较小的滑动变阻器;采用限流接法时,应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。 3.实物图连线方法

⑴无论是分压接法还是限流接法,都应该先把测量电路(伏安法部分)接好;⑵对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次

串联起来即可(注意电表的正负接线柱并选择正确的

量程,滑动变阻器的滑动触头应调到阻值最大处)。⑶对分压电路,应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动触头两点的电势高低,根据伏安法部分电表正负接线柱的分布,将伏安法部分接入该两点间。

三、考试大纲规定的学生实验

1.用描迹法画出电场中平面上的等势线

实验所用的电流表是零刻度在中央的灵敏电流表,在实验前应先查明电流方向与指针偏转方向的关系。方法是:将电流表、电池、电阻、导线按图a或图b连接,若R是阻值很大的电阻,就按图a连接;若r是阻值很小的电阻,就按图b连接。然后用导线的a端试触电流表的另一端,观察电流表指针的偏转方向,就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。

本实验是用恒定电流的电流场来模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷,与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面,导电纸应放在最上面(涂有导电物质的一面必须向上),复写纸则放在中间。

只要电流表示数是零,就表示两根探针针尖对应的点电势相等。把所有与同一个基准点电势相等的点连起来,就是等势线。

例3. 用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时,下列哪些模拟实验的设计是合理的

⑴ ⑵ ⑶ ⑷

A.如图⑴所示圆柱形电极M、N都接电源的正极,模拟等量正点电荷周围的静电场

B.如图⑵所示圆柱形电极M接电源正极,圆环形电极N接电源负极,模拟正点电荷周围附近的静电场

C.如图⑶所示两个平行的长条形电极M、N分别接电源正、负极,模拟平行板电容器间的静电场

D.如图⑷所示圆柱形电极M接电源负极,模拟负点电荷周围的静电场

解:用电流场模拟静电场,在导电纸上必须形成电流。由于⑴、⑷两个方案在导电纸上不会形成电流,因此设计不合理。⑵、⑶两个设计是合理的。选BC。 2.测定金属的电阻率

由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小,所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接

法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求,被测电阻又较小,因此供电电路可以选用限流电路。

本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大,因此实验中通电时间不能太长,电流也不宜太大,以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路,为保护电表和电源,闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置,使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。

例4. 在测定金属的电阻率的实验中,待测金属导线的长约0.8m,直径小于1mm,电阻在5Ω左右。实验主要步骤如下:⑴用______测量金属导线的长度l,测3次,求出平均值;⑵在金属导线的3个不同位置上用______________测量直径d,求出平均值;⑶用伏安法测量该金属导线的电阻R。在左边方框中画出实验电路图,并把右图中所给的器材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A量程,内阻约1Ω;伏特计要求用0-3V量程,内阻约几kΩ;电源电动势为6V;滑动变阻器最大阻值20Ω。在闭合电键前,滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。 根据以上测量值,得到该种金属电阻率的表达式为ρ=__________。

解:⑴米尺;⑵螺旋测微器;⑶测量部分用安培表外接法,电源部分用限流电路或分压电路

都可以,电阻率 。

3.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻

实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律:E=U+Ir,本实验电路中电压表的示数是准确的,而电流表的示数比通过电源的实际电流小,所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差, 滑动变阻器R的阻值应该小一些,所选用的电压表的内阻应该大一些。

为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I图象处理实验数据。将点描好后,用直尺画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小。这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E(对应的I=0),斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。(特

别要注意:有时纵坐标的起始点不是0,求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI |)。

例5. 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用的电流表和电压表的内阻分别约为0.1Ω和1kΩ。右边为实验原理图,下边为所需器材的实物图。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。



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