2017届电学实验设计专题.docx

PAGE28 / NUMPAGES28 电学实验设计专题边鹏亮 高考大纲的实验能力要求：五能三会 “能够独立完成“物理知识表”中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论；能灵活运用已学过的物理结论、实验方法和实验仪器去处理问题。 ”（五能三会） 1．进行实验设计的总体原则 （1）精确性：在实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案． （2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对器材造成损害，且成功率高． （3）可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理． 实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤．而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件． Ⅰ．伏安法 伏安法 1、测电阻阻值（或电阻率） 2、绘伏安特性曲线 3、测功率 4、测电源的电动势和内阻 （逆向应用、变形应用） 常规测量 有电压表、电流表 非常规测量 无电压表或电流表，或量程不满足实验要求 伏安法基本电路： 测量电路选择 控制电路选择 电源的选择 测量电路的系统误差控制 控制电路的安全性、可行性 测量结果的表示 处理实验数据 1、常规测量方式：用电流表、电压表（常规法） 常规测量以教材实验为基础，以伏安法基本原理为主线，主要考查对测量电路内、外接法的理解应用，控制电路限流式和分压式的理解应用。还涉及到电源选择继而涉及到电表量程选择等。 [典型高考试题、模拟题] １．【2011·天津卷】某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材： A．电流表（量程100 μA，内阻约为 2 kΩ）； B．电流表（量程500 μA，内阻约为300 Ω）； C．电压表（量程15 V，内阻约为100 kΩ）； D．电流表（量程50 V，内阻约为500 kΩ）； E．直流电源（20 V，允许最大电流1 A）； F．滑动变阻器（最大阻值1 kΩ，额定功率1 W）； G．电键和导线若干。 电流表应选 ，电压表应选 。（填字母代号） 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题： ①_______________________________②_______________________________ 【答案】BC ①电流表应采用内接的方法；②滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。 2．【2012··山东卷】在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5A）； 电压表：V（量程3V，内阻约3kΩ）； 电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；A2（量程3A，内阻约0.05Ω）； 电源：E1（电动势3V，内阻不计）； E2（电动势12V，内阻不计） 滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω） 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。 （2）若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 （均填器材代号），在虚线框中（问答题卡）完成电路原理图。 【答案】（1）（均正确）；（2）A1，E1，电路如图所示 【考点定位】电学实验：多用电表的使用、半偏法测电表内阻 3【2014·海南卷】用伏安法测量一电池的内阻。已知该待测电池的电动势E约为9V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50mA。可选用的实验器材有： 电压表（量程5V）；电压表（量程10V）； 电流表（量程50mA）；电流表（量程100mA）； 滑动变阻器R（最大阻值300）； 定值电阻R1（阻值为200，额定功率为W）； 定值电阻R2（阻值为200，额定功率为1W）； 开关S；导线若干。 测量数据如坐标纸上U-I图线所示。 （1）在答题卡相应的虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号。 （2）在设计的电路中，选择定值电阻的根据是_____________。 （3）由U-I图线求得待测电池的内阻为_________. （4）在你设计的实验电路中，产生系统误差的主要原因是___________。 【答案】（1）如图所示 （2）定值电阻在电路中的功率会超过W，R2的功率满足要求； （3）51.0（49.0～53.0范围内的均给分） （4）忽略了电压表的分流 4．【2012·北京卷】在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm． （1）用螺旋测微器测