[高考物理必杀技]人教版高三二轮复习实验专题——电学实验仪器的选择和电路的连接方法
文档属性
| 名称 | [高考物理必杀技]人教版高三二轮复习实验专题——电学实验仪器的选择和电路的连接方法 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 157.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-05-01 08:53:12 | ||
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文档简介
[高考必杀技]人教新课标版高三二轮复习
实验专题——电学实验仪器的选择和电路的连接方法
考点趋势预测：
电学实验是高考的必考点，而仪器的选择和电路图的连接方法是突破实验问题最重要的一环，同时也是高频高点。对于仪器的选择和电路图的连接方法，在2012年高考中仍有较大几率出现。
知识梳理：
实验器材的选取步骤：先选出唯一性器材，再画出电路图草图（暂不接入电流表和电压表，滑动变阻器暂时接成限流电路），最后估算电流和电压的最大值，根据选取原则，结合已知实验器材的规格，确定实验仪器和实验电路。
电流表的内、外接法：当待测电阻的阻值较大，即或时，电流表要内接，待测电阻的测量值偏大，总结为口诀“大内偏大”；当待测电阻的阻值较小，即或时，电流表要外接，测量结果偏小，总结为口诀“小外偏小”。
滑动变阻器的限流和分压接法：当被测阻值较小（比滑动变阻器的全值电阻小或差不多），且实验要求的电压变化范围不太大时，可选用限流接法；如果实验要求被测部分电压或电流变化范围尽可能大，以及要求电压或电流从0调起时；或者被测阻值较大（远大于滑动变阻器电阻）时；或者若采用限流接法，可能会烧坏电表或用电器时，必须采用限压接法。此外，还要注意分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路变阻器选择大阻值。[来源:
最新考题：
例1 （江苏省苏州市2012届高三调研测试）一个小灯泡的额定电压为2.0V，额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线。
A.电源E：电动势为3.0V，内阻不计；
B.电压表V1：量程为0~3V，内阻约为1
C.电压表V2：量程为0~15V，内阻约为4
D.电流表A1：量程为0~3A，内阻约为0.1；
E.电流表A2：量程为0~0.6A，内阻约为0.6；
F.滑动变阻器R1：最大阻值为l0Ω，额定电流为0.6A；
G.滑动变阻器R2：最大阻值为l5Ω，额定电流为1.0A；
H.滑动变阻器R3：最大阻值为l50Ω，额定电流为1.0A；
I.开关S，导线若干．
实验得到如下数据（I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压）：
I/A 0.00 0.1221世纪教育网 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2．00
（1）实验中电压表应选用 ；电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 （请填写选项前对应的字母）．
（2）请你不要改动已连接导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上；闭实际功率约为 （保留两位有效数字）．
解析：（1）电源电压为3V，所以电压表选取量程为0~3V的电压表V1，即选项B；小灯泡的额定电流约为0.5A，所以电流表应选取量程为0~0.6A的电流表A2，即选项E；由于使灯泡两端电压由0到2.0V连续变化，所以滑动变阻器采用分压电路，其阻值不宜太大，应选择选项G。
（2）滑动变阻器采用分压接法，即将下面两个接线柱接入电源正负极，然后在上面两个接线柱中任选一个接线柱与灯泡、电流表串联起来接到电源上，注意电表的正确接法，即要“+”入“-”出。完整的实物连接图如上图甲所示；因为闭合开关后，灯泡两端的电压要从0调起，所以在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最左端。
滑动变阻器也可按照上图乙所示的方法连接，此时在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最右端。
（3）按表中测量数据描点，并将所描各点用平滑的曲线连接起来，如答案图所示。
（4）若将本题中的小灯泡接在电池两端，灯泡两端的电压就是路端电压，而灯泡中的电流等于总电流；根据U=E-Ir，若作出路端电压U与总电流I的关系图象应该是一条直线，该直线与小灯泡的U-I图象只有一个交点，该交点就表示小灯泡工作时的实际电流和实际电压；如答案图中红线所示，根据交点坐标可知，工作电流约为0.41A，工作电压约为1.1V，所以小灯泡的实际功率约为1.1V×0.41A=0.45W。
答案：（1）B；E；G （2）连接如图甲所示；左（或者如图连接如图乙所示；右） （3）如上图所示 （4）0.4-0.5W均可
考点：本题综合考查了实验仪器的选取、滑动变阻器的连接方法、小灯泡的曲线的画法、电源的曲线和小灯泡功率的计算等知识点。
规律方法：电流表或电压表的量程不能小于待测电流或电压的最大值；当题目要求被测部分的电压或电流的变化范围尽可能大时，以及要求从零调起时，滑动变阻器应采用分压接法；从便于操作方面来考虑，滑动变阻器采用限流接法时要选用与待测电阻相近的变阻器，采用分压接法时要选用小阻值的变阻器；
答题技巧：第（4）问中，要作出路端电压U与总电流I的关系图象，可先根据数学知识求出函数表达式为U=1.5-I，进而再确定该直线上的两个点，如该直线肯定经过（0，1.5）和（0.5，1.0）.
例2 （（山西省忻州一中等四校2012届高三联考理综卷）某同学测绘标有“4.8V，0.3A”字样的小灯泡的电功率P随电压U的变化的图像，要使小灯泡两端的电压从0V到4.8V连续变化，为了使测量尽可能准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：[来源:学_科_
A．电流表（量程为0.6A，内阻约为1Ω） B．电流表（量程为3A，内阻约为0.2Ω）C．电压表（量程为6V，内阻约为2kΩ） D．电压表（量程为15V，内阻约为4.5kΩ）
E．滑动变阻器（阻值范围为0--20Ω，额定电流为2A）
F．滑动变阻器（阻值范围为0—2kΩ，额定电流为0. 5A）
G．电池组（电动势为6V，内阻约为1Ω）
（1）选用的器材代号为_______________________。
（2）在图甲所示的虚线框中画出实验电路图。
（3）根据实验测量的数据描出P-U图像，如图乙所示，小灯泡在1.5V电压下的阻值
（2）小灯泡正常发光时的电阻为R=U/I=4.8V/0.3A=16Ω，该阻值远小于电压表内阻，所以电流表要外接；实验电路图如下图所示。
（3）由P-U图像可知，小灯泡在1.5V电压下的功率P=0.1W，所以此时小灯泡的阻值为R=U2/P=22.5Ω。
答案：（1）ACEG （2）如上图所示 （3）22.5Ω
考点：本题考查电表的选取、电流表接入方法的判断、滑动变阻器的选取和接法以及有关小灯泡功率功率公式的计算问题。通过本题，需要考生掌握电表的选取规律、电流表内、外接
规律方法：
采用限流接法时，把下面两个接线柱中的任何一个和上面两个接线柱中的任何一个接入电路，与用电器串联起来，简记为“一上一下”；
采用分压接法时，先把下面两个接线柱分别与电源的两极相连接，再把用电器的一端与上面两个接线柱中的任何一个连接，另一端与下面两个接线柱中的任何一个相连接，可见，分压接法的基本思路是“先把全值电阻接在电源两极，再把用电器与滑动变阻器一上一下连接”。例3 （安徽省合肥市2012届高三第一次教学质量检测）有一种新材料做成的电阻丝，横截面积为10mm2，电阻率约为lΩ·m。为了准确测定它的电阻率，截取了一段电阻丝，测得它的长度为86.50mm。实验中用伏安法测量导线的电阻，并要多次测量求其平均值。供选用的器材有：
电源E（电动势为4V）；开关、导线若干；
电流表A1（量程为0.5mA，内阻约为lΩ）；
电流表A2（量程为0.6A，内阻约为10Ω）；
电压表V（量程为3V，内阻约为2kΩ）；
滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）。
根据你所设计的电路，电流表应选___ _，在图中将选用的器材连成符合要求的实验电路（不得改动图中已画出的部分连线）。
解析：根据题中数据可估算出，待测电阻丝的阻值约为R=，而电源电压为4V，所以电路中的最大电流约为0.46mA，电流表应选A1；因为滑动变阻器的全值电阻太小，所以只能采用分压接法；待测电阻丝阻值太大，电流表应内接。完整的实验电路连接图如下图所示。
答案：A1；实验电路连接图如上图所示
规律方法：本题考查电流表的选取和实物图的连接问题。一般情况下，需要首先估算待测电流的最大值，然后再选取量程合适的电流表或者选取电流表的合适量程；连接实物图前，最好根据已知器材画出实验原理草图，再按照“先串后并，由正到负”的原则连接实物图，即从电源的正极出发（负极也可以）选取一条包含电路元件最多的通路，依此将各元件连接起来，直到负极，然后再把其他元件和电压表并联在电路中。
一试身手：
（广西区柳铁一中2012届高三第三次月考理综卷）为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω）。有以下一些器材可供选择：
电流表：A1（量程0～50mA，内阻约10Ω） A2（量程0～3A，内阻约0.12Ω）
电压表：V1（量程0～3V，内阻很大） V2（量程0～15V，内阻很大）
电源：E（电动势为约为3V，内阻约为0.2Ω) 定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A）
滑动变阻器R1（0～10Ω、允许最大电流2.0A） 滑动变阻器R2（0～1kΩ、允许最大电流0.5A）
单刀单掷开关S一个，导线若干
（1）电流表应选_______，电压表应选_______，滑动变阻器应选________（填字母代号）。
（2）请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图（要求所测量值范围尽可能大）
（3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx=____。
解析：（1）首先，选取唯一性器材：电源E（电动势为约为3V、内阻约为0.2Ω），定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A），单刀单掷开关S一个，导线若干。
电源电动势约为3V，所以电压表选择V1（量程0～3V，内阻很大）；待测电阻Rx的阻值约为30Ω，流过Rx最大电流为3V/30Ω=0.1A=100mA，如果电流表选择A2（量程0～3A，内阻约0.12Ω），指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A1（量程0～50mA，内阻约10Ω）；滑动变阻器R2的全值电阻太大，操作不变，所以滑动变阻器应选R1（0～10Ω、允许最大电流2.0A）。[ （2）因为实验要求所测量值范围尽可能大，所以滑动变阻器R1要采用分压接法；因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻，所以电流表要外接；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程即50mA，应与待测电阻串联一个定值电阻R起保护电路。实验原理图如图所示。
（3）根据欧姆定律可求得，Rx=。
答案：（1）A1；V1；R1 （2）实验电路图如上图所示 （3）
考点：本题全面考查了实验器材的选取，实物图的连接和欧姆法求电阻的计算问题
实验专题——电学实验仪器的选择和电路的连接方法
考点趋势预测：
电学实验是高考的必考点，而仪器的选择和电路图的连接方法是突破实验问题最重要的一环，同时也是高频高点。对于仪器的选择和电路图的连接方法，在2012年高考中仍有较大几率出现。
知识梳理：
实验器材的选取步骤：先选出唯一性器材，再画出电路图草图（暂不接入电流表和电压表，滑动变阻器暂时接成限流电路），最后估算电流和电压的最大值，根据选取原则，结合已知实验器材的规格，确定实验仪器和实验电路。
电流表的内、外接法：当待测电阻的阻值较大，即或时，电流表要内接，待测电阻的测量值偏大，总结为口诀“大内偏大”；当待测电阻的阻值较小，即或时，电流表要外接，测量结果偏小，总结为口诀“小外偏小”。
滑动变阻器的限流和分压接法：当被测阻值较小（比滑动变阻器的全值电阻小或差不多），且实验要求的电压变化范围不太大时，可选用限流接法；如果实验要求被测部分电压或电流变化范围尽可能大，以及要求电压或电流从0调起时；或者被测阻值较大（远大于滑动变阻器电阻）时；或者若采用限流接法，可能会烧坏电表或用电器时，必须采用限压接法。此外，还要注意分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路变阻器选择大阻值。[来源:
最新考题：
例1 （江苏省苏州市2012届高三调研测试）一个小灯泡的额定电压为2.0V，额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线。
A.电源E：电动势为3.0V，内阻不计；
B.电压表V1：量程为0~3V，内阻约为1
C.电压表V2：量程为0~15V，内阻约为4
D.电流表A1：量程为0~3A，内阻约为0.1；
E.电流表A2：量程为0~0.6A，内阻约为0.6；
F.滑动变阻器R1：最大阻值为l0Ω，额定电流为0.6A；
G.滑动变阻器R2：最大阻值为l5Ω，额定电流为1.0A；
H.滑动变阻器R3：最大阻值为l50Ω，额定电流为1.0A；
I.开关S，导线若干．
实验得到如下数据（I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压）：
I/A 0.00 0.1221世纪教育网 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2．00
（1）实验中电压表应选用 ；电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 （请填写选项前对应的字母）．
（2）请你不要改动已连接导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上；闭实际功率约为 （保留两位有效数字）．
解析：（1）电源电压为3V，所以电压表选取量程为0~3V的电压表V1，即选项B；小灯泡的额定电流约为0.5A，所以电流表应选取量程为0~0.6A的电流表A2，即选项E；由于使灯泡两端电压由0到2.0V连续变化，所以滑动变阻器采用分压电路，其阻值不宜太大，应选择选项G。
（2）滑动变阻器采用分压接法，即将下面两个接线柱接入电源正负极，然后在上面两个接线柱中任选一个接线柱与灯泡、电流表串联起来接到电源上，注意电表的正确接法，即要“+”入“-”出。完整的实物连接图如上图甲所示；因为闭合开关后，灯泡两端的电压要从0调起，所以在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最左端。
滑动变阻器也可按照上图乙所示的方法连接，此时在闭合开关前，应使变阻器滑片放在最右端。
（3）按表中测量数据描点，并将所描各点用平滑的曲线连接起来，如答案图所示。
（4）若将本题中的小灯泡接在电池两端，灯泡两端的电压就是路端电压，而灯泡中的电流等于总电流；根据U=E-Ir，若作出路端电压U与总电流I的关系图象应该是一条直线，该直线与小灯泡的U-I图象只有一个交点，该交点就表示小灯泡工作时的实际电流和实际电压；如答案图中红线所示，根据交点坐标可知，工作电流约为0.41A，工作电压约为1.1V，所以小灯泡的实际功率约为1.1V×0.41A=0.45W。
答案：（1）B；E；G （2）连接如图甲所示；左（或者如图连接如图乙所示；右） （3）如上图所示 （4）0.4-0.5W均可
考点：本题综合考查了实验仪器的选取、滑动变阻器的连接方法、小灯泡的曲线的画法、电源的曲线和小灯泡功率的计算等知识点。
规律方法：电流表或电压表的量程不能小于待测电流或电压的最大值；当题目要求被测部分的电压或电流的变化范围尽可能大时，以及要求从零调起时，滑动变阻器应采用分压接法；从便于操作方面来考虑，滑动变阻器采用限流接法时要选用与待测电阻相近的变阻器，采用分压接法时要选用小阻值的变阻器；
答题技巧：第（4）问中，要作出路端电压U与总电流I的关系图象，可先根据数学知识求出函数表达式为U=1.5-I，进而再确定该直线上的两个点，如该直线肯定经过（0，1.5）和（0.5，1.0）.
例2 （（山西省忻州一中等四校2012届高三联考理综卷）某同学测绘标有“4.8V，0.3A”字样的小灯泡的电功率P随电压U的变化的图像，要使小灯泡两端的电压从0V到4.8V连续变化，为了使测量尽可能准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：[来源:学_科_
A．电流表（量程为0.6A，内阻约为1Ω） B．电流表（量程为3A，内阻约为0.2Ω）C．电压表（量程为6V，内阻约为2kΩ） D．电压表（量程为15V，内阻约为4.5kΩ）
E．滑动变阻器（阻值范围为0--20Ω，额定电流为2A）
F．滑动变阻器（阻值范围为0—2kΩ，额定电流为0. 5A）
G．电池组（电动势为6V，内阻约为1Ω）
（1）选用的器材代号为_______________________。
（2）在图甲所示的虚线框中画出实验电路图。
（3）根据实验测量的数据描出P-U图像，如图乙所示，小灯泡在1.5V电压下的阻值
（2）小灯泡正常发光时的电阻为R=U/I=4.8V/0.3A=16Ω，该阻值远小于电压表内阻，所以电流表要外接；实验电路图如下图所示。
（3）由P-U图像可知，小灯泡在1.5V电压下的功率P=0.1W，所以此时小灯泡的阻值为R=U2/P=22.5Ω。
答案：（1）ACEG （2）如上图所示 （3）22.5Ω
考点：本题考查电表的选取、电流表接入方法的判断、滑动变阻器的选取和接法以及有关小灯泡功率功率公式的计算问题。通过本题，需要考生掌握电表的选取规律、电流表内、外接
规律方法：
采用限流接法时，把下面两个接线柱中的任何一个和上面两个接线柱中的任何一个接入电路，与用电器串联起来，简记为“一上一下”；
采用分压接法时，先把下面两个接线柱分别与电源的两极相连接，再把用电器的一端与上面两个接线柱中的任何一个连接，另一端与下面两个接线柱中的任何一个相连接，可见，分压接法的基本思路是“先把全值电阻接在电源两极，再把用电器与滑动变阻器一上一下连接”。例3 （安徽省合肥市2012届高三第一次教学质量检测）有一种新材料做成的电阻丝，横截面积为10mm2，电阻率约为lΩ·m。为了准确测定它的电阻率，截取了一段电阻丝，测得它的长度为86.50mm。实验中用伏安法测量导线的电阻，并要多次测量求其平均值。供选用的器材有：
电源E（电动势为4V）；开关、导线若干；
电流表A1（量程为0.5mA，内阻约为lΩ）；
电流表A2（量程为0.6A，内阻约为10Ω）；
电压表V（量程为3V，内阻约为2kΩ）；
滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）。
根据你所设计的电路，电流表应选___ _，在图中将选用的器材连成符合要求的实验电路（不得改动图中已画出的部分连线）。
解析：根据题中数据可估算出，待测电阻丝的阻值约为R=，而电源电压为4V，所以电路中的最大电流约为0.46mA，电流表应选A1；因为滑动变阻器的全值电阻太小，所以只能采用分压接法；待测电阻丝阻值太大，电流表应内接。完整的实验电路连接图如下图所示。
答案：A1；实验电路连接图如上图所示
规律方法：本题考查电流表的选取和实物图的连接问题。一般情况下，需要首先估算待测电流的最大值，然后再选取量程合适的电流表或者选取电流表的合适量程；连接实物图前，最好根据已知器材画出实验原理草图，再按照“先串后并，由正到负”的原则连接实物图，即从电源的正极出发（负极也可以）选取一条包含电路元件最多的通路，依此将各元件连接起来，直到负极，然后再把其他元件和电压表并联在电路中。
一试身手：
（广西区柳铁一中2012届高三第三次月考理综卷）为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω）。有以下一些器材可供选择：
电流表：A1（量程0～50mA，内阻约10Ω） A2（量程0～3A，内阻约0.12Ω）
电压表：V1（量程0～3V，内阻很大） V2（量程0～15V，内阻很大）
电源：E（电动势为约为3V，内阻约为0.2Ω) 定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A）
滑动变阻器R1（0～10Ω、允许最大电流2.0A） 滑动变阻器R2（0～1kΩ、允许最大电流0.5A）
单刀单掷开关S一个，导线若干
（1）电流表应选_______，电压表应选_______，滑动变阻器应选________（填字母代号）。
（2）请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图（要求所测量值范围尽可能大）
（3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx=____。
解析：（1）首先，选取唯一性器材：电源E（电动势为约为3V、内阻约为0.2Ω），定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A），单刀单掷开关S一个，导线若干。
电源电动势约为3V，所以电压表选择V1（量程0～3V，内阻很大）；待测电阻Rx的阻值约为30Ω，流过Rx最大电流为3V/30Ω=0.1A=100mA，如果电流表选择A2（量程0～3A，内阻约0.12Ω），指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A1（量程0～50mA，内阻约10Ω）；滑动变阻器R2的全值电阻太大，操作不变，所以滑动变阻器应选R1（0～10Ω、允许最大电流2.0A）。[ （2）因为实验要求所测量值范围尽可能大，所以滑动变阻器R1要采用分压接法；因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻，所以电流表要外接；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程即50mA，应与待测电阻串联一个定值电阻R起保护电路。实验原理图如图所示。
（3）根据欧姆定律可求得，Rx=。
答案：（1）A1；V1；R1 （2）实验电路图如上图所示 （3）
考点：本题全面考查了实验器材的选取，实物图的连接和欧姆法求电阻的计算问题
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