2019年高考专题复习：电学实验中仪器的选择及电路设计问题精品教育 doc

电学实验中仪器的选择及电路设计问题

一、内容概述：

1.主要题型：填空题、连线题、画图题 2.命题特点

(1）分析近几年的高考，考查的方向基本不变，主要体现在：①基本仪器的使用及读 致.②电表的改装、仪器的选择。②以测量电阻、电源电动势为核心的电学实验.①实验 原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计方面。

(2）基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点，同时注重对实验操作过程的考查和 创新设计实验的考查。 3.思想方法

常用方法：等效替代法、控制变量法、累积法。 滑动变阻器的接法：分压式、限流式。 电流表的接法：内接法、外接法。 题型一： 多用电表的使用： 核心知识 1.多用表的电流 多用表的电压和电流 2.“机械零点”与“欧姆零点”

“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概丝；“欧姆 零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零放钮。 3. 欧姆表刻度不均匀的原因

当红黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0（即欧姆调零），使灵敏电流计满偏，Ig?E

Rg?R0?r,此时中值电阻当两表笔接入电阻Rx时，电阻Rx与电路中的电

流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀。

规律方法：

“使用多用电表测电阻”的步骤

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步骤一：机械调零。

步骤二：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200Ω就应该选×10的倍率，使指针的偏转角度在满偏的

步骤三：进行欧姆调零。

步骤四：将红黑表笔接在被测电阻的两端进行测量，将指针示数乘以倍率得测量值。

步骤五：测量结束后，将选择开关旋至OFF或交流电压最高挡。

特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针编转角度太小（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；如果指计偏转角度太大（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。

典例1、(1)①图甲用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，表针的示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.

②图乙使用较小量程时，每一小格表示________V，图中指针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针指示的是________V.

(2)旋钮式电阻箱如图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为__________Ω.今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是____________________________．若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为________．

典例2．某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示.

t/℃ Rt/Ω 30.0 199.5 40.0 145.4 50.0 108.1 60.0 81.8 70.0 62.9 80.0 49.1 12?之间 33(1)提供的实验器材有：电源E1(3V，内阻不计)、电源E2(6V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干．

为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(填“R1”或“R2”)．

(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至________(填“A”“B”“C”或“D”)．

(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查．在图甲中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________(填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(填“偏转”或“不偏转”)．

(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)

①将热敏电阻接入电路

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②观察到继电器的衔铁被吸合 ③断开开关，将电阻箱从电路中移除 ④合上开关，调节滑动变阻器的阻值

⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω 题型二、以测电阻为核心的电学实验 1、电流表内接法与外接法的判断方法 （1）比值判断法 若

，应选用内接法；若

，应选用外接法。

（2）临界值判断法 若

（3）试触法

若电流表示数较电压表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，应采用内接法： 若电压表示数校电流表示数变化明显，说明内接时电流表的分压作用大，应采用外按法。 2.滑动变阳器限流接法与分压接法的选取原则 1）限流式接法选取原则

一般在滑动变阻器总电阻R0与用电器电阻Rx相差不大时，若既不要求较大范围内调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法。

（2）分压式接法选取原则

①滑动变阻器的总电阻R0运小于用电器电阻Rx，或电路中串联的其他电阻的阻值，即②要求用电器Rx的电流或电压从零开始连续变化：.

③采用限流式接法时，电路中的最小电流大于用电器Rx的额定电流，或给定的仪表 量程偏小。

三条中满足一条，采用分压接法。

典例1．在把电流表改装成电压表的实验中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，其主要操作步骤如下：

①接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度； ②再接通S2，调节R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半； ③读出R2的阻值，即可认为电流表的内阻rg＝R2. 现备有如下器材：

A．电流表(量程0～100 μA，内阻约为100 Ω)

，应选用内接法；若

，应选用外接法：若

，内外接法都可以。

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B．电阻箱(范围0～9.9 Ω) C．电阻箱(范围0～999.9 Ω) D．电阻箱(范围0～99 999 Ω) E．电源(电动势3 V，内阻不计) F．电源(电动势6 V，内阻不计) G．开关和若干导线

(1)电路图中R1应选________，R2应选________，电源应选________．(填入所选器材的字母代号) (2)实验中读得R2的阻值为100 Ω，若将此电流表改装成量程为3 V的电压表，应________联一个阻值为________Ω的电阻．

(3)若用此改装表去测量一稳恒电压，则测量值和真实值相比________．(填“偏大”或“偏小”)

典例2．电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：

待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干．

(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整． (2)根据设计的电路，写出实验步骤：_____________________________________________.

(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“>”“＝”或“<”)，主要理由是_______________________________．

典例3．某校高二(3)班同学正在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，所有同学使用的小灯泡为同一型号，额定电压为2.5 V，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后，一些同学的实验电路出现了如下故障，请你分析出可能存在的问题(图甲中导线分别用a、b、c、d、e、f、g和h表示)．

(1)若电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为________． (2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线为________．

(3)若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为________．

(4)某位同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，小灯泡电阻随温度的升高而________(填“变大”“变小”或“不变”)．

(5)该同学把3个这样的小灯泡接入如图丙所示的电路，发现A灯泡恰好正常发光．已知电源电动势为4.5 V，则该电源内阻r＝________Ω(保留3位有效数字)．

题型三、以测电动势为核心的电学实验

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测电源电动势 和内阻实验的数据处理方法 （1）联立方程求解法 （2）图像处理法

对于不同的电路设计，在作图像时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图像中的倾斜与截距求解。

（3）注意：当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量。

典例1．一直流电压表，量程为1 V，内阻为1 000 Ω，现将一阻值为5 000～7 000 Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源(电动势E为6～7 V，内阻可忽略不计)，一阻值R2＝2 000 Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线．

(1)为达到上述目的，将电路图5连成一个完整的实验电路图．

(2)连接完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为________V，电源电动势为________V.

典例2：用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．

实验主要步骤：

(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；

(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I； (ⅲ)以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线(U、I都用国际单位)； (ⅳ)求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a. 回答下列问题：

(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________． A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ) B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω) D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω)

(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．

A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱 B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱

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