1、菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理第 3 节 电学设计性实验菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理考点一设计性实验的答题思路与方法1.设计型实验的一般原则科学性设计的方案有科学的依据和正确的方法，符合物理学的基本原理可行性按设计方案实施时，应安全可靠，不会对人身、器材造成损害；所需装置和器材要易于置备，且成功率高精确性在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的方案简便、直观性设计方案应便于操作、读数，便于进行数据处理，便于实验者直观、明显地观察菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理2.测量电路的选择(
2、1)伏安法测电阻Rx较小或RxRV或Rx RARV电流表内接菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理3控制电路的选择控制电路即滑动变阻器在电路中的连接，常有两种不同的形式，图甲为限流式，图乙为分压式 甲 乙菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理在具体实验中，滑动变阻器是采用分压式还是限流式，可按以下标准进行判断：(1)负载电阻的阻值 Rx 远大于滑动变阻器总电阻 R，需用分压式电路(2)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，需用分压式电路菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三
3、总复习 物理(3)负载电阻的阻值 Rx 小于滑动变阻器的总电阻 R 或相差不多，并且电压、电流表示数变化不要求从零起调，可采用限流式(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法消耗的总功率较小菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理4实验器材的选择(1)安全因素通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流(2)误差因素选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程使指针有较大偏转(一般取满偏度的1323)；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(3)便于操作选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提
4、下，可选阻值较小的(4)实验的实际要求菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【例 1】(2014海南高考)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 9 V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为 50 mA.可选用的实验器材有：电压表(量程 5 V)；电压表(量程 10 V)电流表(量程 50 mA);电流表(量程 100 mA)滑动变阻器 R(最大电阻 300)；定值电阻 R1(阻值为 200，额定功率为18 W)；定值电阻 R2(阻值为 200，额定功率为 1 W)；菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理开关 S；导线若干测量数据如坐标纸
5、上 U-图线所示图 7-3-1菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(1)在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菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(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_菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】(1)由于题目中电流表和电压表的电阻未知，所以电路设计为图甲或图乙均可 甲 乙菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(2)由于电池允许通过的最大电流为 50 mA，
6、所以电路中需串联定值电阻 R1 或 R2 作为保护电阻，且最大功率应满足 PI2R0.052200 W0.5 W，故定值电阻应选 R2.(3)U-I 图象的斜率即为电池的内阻(4)图甲中电压表会造成分流而引起误差；图乙中电流表会造成分压而引起误差菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【答案】(1)见解析(2)定值电阻在电路中消耗的功率会超过18W，R2 的功率满足实验要求(3)51.0(49.053.0 均可)(4)见解析菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【反思总结】设计实验的思维流程菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理考点二实
7、验方法及数据处理方法的迁移运用1实验方法迁移基本的实验方法包括：实验原理的设计方法、实验误差的控制方法和实验数据的处理方法，将基本的实验方法和物理原理合理迁移，可设计出测量不同的物理量、可探究不同问题的实验方案教材中所学过的物理规律、物理公式中只要含有某一物理量，则该规律、公式就可作为研究或测定该物理量的原理而进行相应的实验方法设计如用伏安法测电阻，RUI，也可迁移到测电压表内阻和电流表内阻菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理2实验数据的迁移数据探究性实验的主要功能是通过实验提供的数据信息，分析各数据中的内在联系，找出数据中所包含的物理规律常用的数据处理方法(如平均值法、
8、图象法、逐差法、比较法等)和误差分析方法都应该掌握菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【例 2】(2015潍坊模拟)一同学要测量某电池的电动势 E 和内阻 r，实验器材如下：A电压表 V1(量程 3 V，内阻约为 3 k)B电压表 V2(量程 1.5 V，内阻约为 2 k)C定值电阻 R0，阻值为 5 D滑动变阻器 R，最大阻值 10 E导线和开关菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(1)根据图 7-3-2 甲所示实验电路，在图 7-3-2 乙中完成实物电路的连接 甲 乙图 7-3-2菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理丙图 7
9、-3-2(2)实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表 V1 和 V2 的多组数据 U1、U2，绘出 U1-U2 图象如图 7-3-2 丙所示，则电源的电动势 E_V，内阻 r_.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】(1)连接实物电路图时，注意电流的流向先将 R0 与滑动变阻器串联起来，再将电压表 V1 并联在电源和开关两端，电压表 V2 并联在 R0 两端(2)电压表 V1 测量电源的端电压，电压表 V2 的示数与 R0 阻值之比为通过电源的电流，由闭合电路欧姆定律可知，U1EU2R0r，所以图线的纵截距为电源的电动势，故 E3.0 V；斜率为 rR032，所以电源
10、的内阻 r7.5.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【答案】(1)如图所示(2)3.0 7.5菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【例 3】常用的电流表有内阻，现要测量电流表 G1 的内阻 r1，电路如图 7-3-3 所示供选择的仪器如下：图 7-3-3菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理A待测电流表 G1(05 mA，内阻约 300)B电流表 G2(010 mA，内阻约 100)C定值电阻 R1(30)D定值电阻 R2(300)E定值电阻 R3(3 k)F滑动变阻器 R4(020)G电源(电动势 6.0 V，内阻不计)H开关
11、 S 及导线若干菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(1)电路中与电流表 G1 并联的电阻应选_，保护电阻应选用_(请填写器材前的字母序号)(2)根据电路图在图 7-3-4 中连接实物图，要求闭合开关前滑动变阻器的滑动触头 P 处于正确位置菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理图 7-3-4菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理 图 7-3-5菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(3)补全实验步骤：按电路图连接电路；闭合开关 S，移动滑动触头 P 至某一位置，记录 G1、G2 的读数 I1、I2；_；以 I1
12、为纵轴，I2 为横轴，作出相应图象如图 7-3-5 所示(4)根据 I1-I2 图线的斜率 k 及定值电阻，写出电流表 G1内阻的表达式 r1_.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】(1)由于 G2 的量程为 010 mA，而 G1 的量程为 05 mA，则与 G1 并联的电阻分流大约是 05 mA，应与 G1 的内阻相当，因此应选 R2，即 D.保护电阻如过大，则导致 G1、G2 示数很小，或指针不偏转，因此应选 R1，即 C.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(2)菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(3)多次移动
13、滑动触头，记录相应的 G1、G2 读数 I1、I2.(4)从电路可知：(I2I1)R2I1r1，即 I1R2R2r1I2，即R2R2r1k，所以 r11kk R2.【答案】(1)D C(2)见解析图(3)多次移动滑动触头，记录相应的 G1、G2 读数 I1、I2(4)1kk R2菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理1(2013新课标全国卷)某同学用量程为 1 mA、内阻为 120 的表头按图 7-3-6 甲所示电路改装成量程分别为 1 V和 1 A 的多用电表图中 R1 和 R2 为定值电阻，S 为开关回答下列问题：菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物
14、理甲 乙 图 7-3-6菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(1)根据图 7-3-6 甲所示的电路，在图 7-3-6 乙所示的实物图上连线(2)开关 S 闭合时，多用电表用于测量_(选填“电流”“电压”或“电阻”)；开关 S 断开时，多用电表用于测量_(选填“电流”“电压”或“电阻”)(3)表笔 A 应为_色(填“红”或“黑”)(4)定值电阻的阻值 R1_，R2_.(结果取 3 位有效数字)菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】将表头改装成电压表时，需串联一电阻进行分压，而改装成电流表时则需并联一电阻分流，因此闭合开关后，并联上 R1 改装成一
15、电流表，断开开关，表头与 R2 串联则改装成一电压表多用电表内部表头的正极在右侧，即电流应从表笔 B 流入，从表笔 A 流出，则表笔 A 为黑色当断开 S 时，Ig(R2r)Um，解得 R2880.当闭合 S 时，Ig(R2r)(IIg)R1，解得 R11.00.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【答案】(1)如图所示(2)电流 电压(3)黑(4)1.00 880菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理2某同学想利用所学知识测量某种圆柱形材料的电阻率，实验要求必须精确测出该段材料的阻值除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：电流表 A1，量程
16、1 A，内阻 r1 约 0.5 电流表 A2，量程 30 mA，内阻 r2 约 200 电压表 V1，量程 6 V，内阻 Rv1 等于 20 k电压表 V2，量程 10 V，内阻 Rv2 约 30 k滑动变阻器 R1,020，额定电流 2 A滑动变阻器 R2,02 000，额定电流 1 mA电源 E(电动势为 12 V，内阻 r 约 2)菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(1)请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中，其中滑动变阻器应选_菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(2)若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为 L，
17、直径为 d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为_，式中符号的含义为_菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】(1)由于 V1 的阻值已知，可当电流表使用，故可以采用将待测材料与 V1 串联再与 V2 并联，由于滑动变阻器阻值远小于待测电阻的阻值，故滑动变阻器应采用分压式接法，为调节方便选用小阻值的 R1，电路图如图所示菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(2)由电路图知，RxU2U1IV1，IV1 U1RV1，又 RxLS，联立得 d2U2U1RV14U1L，式中 U1 表示电压表 V1 的示数，U2表示电压表 V2 的示数【答 案】(1)电
18、 路 图 见 解 析 图 R1 (2)d2U2U1RV14U1L U1 表示电压表 V1 的示数，U2 表示电压表V2 的示数菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理3.现有一特殊电池，它的电动势 E 约为 9 V，内阻 r 约为40，已知该电池允许输出的最大电流为 50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图 7-3-7 所示的电路进行实验，图中电流表的内阻 RA 已经测出，阻值为 5，R为电阻箱，阻值范围为 0999.9，R0 为定值电阻，对电路起保护作用菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理图 7-3-7菜单切脉搏核心突破重落实深化学习
19、课时提升练高三总复习 物理图 7-7-13菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(1)实验室备有的定值电阻 R0 共有以下几种规格A10 B50 C150 D500 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好？_.(2)该同学接入符合要求的 R0 后，闭合开关 S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图7-7-13 所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势 E_V，内阻 r_.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】(1)当 R0 时，应该有 R0rRA95102，即 R0135 时，可保证电路中电流不超过最大允许电流，
20、R0 应该选择 C.(2)由 EI(rR0RAR)，得1I1E(RR0)1E(rRA)，结合图象可得1E(rRA)5 A1，斜率1E 4515400100 V1，解得 E10 V，r45.【答案】(1)C(2)10 45菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理4(2013西安一中模拟)某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻实验中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块电压表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测
21、量他用到的实验器材有：菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理待测水果电池组(电动势约 4 V，内阻约 50)、双向电压表(量程为 2 V，内阻约为 2 k)、电阻箱(09 999)、滑动变阻器(0200)，一个单刀双掷开关及若干导线图 7-3-8菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(1)该同学按如图所示 7-3-8 电路图连线后，首先测出了电压表的内阻请完善测量电压表内阻的实验步骤将 R1 的滑动触片滑至最左端，将 S 拨向 1 位置，将电阻箱阻值调为 0；调节 R1 的滑动触片，使电压表示数达到满偏；保持_不变，调节 R2，使电压表的示数达到_；读出
22、电阻箱的阻值，记为 R2，则电压表的内阻 RV_.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(2)若测得电压表内阻为 2 k，可分析此测量值应_真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)(3)接下来测量电源电动势和内阻，实验步骤如下：将开关 S 拨至_(选填“1”或“2”)位置，将 R1 的滑动触片移到最_端，不再移动；调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一个合适值，记录下电压表的示数和电阻箱的阻值；重复第二步，记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为 R，作出1U与1R图象，则可
23、消除系统误差，如图 7-3-9 所示，其中截距为b，斜率为 k，则电动势的表达式为_，内阻的表达式为_图 7-3-9菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】(1)由题图可知，将 S 拨向 1 位置，滑动变阻器 R1 在电路中为分压式接法，利用电压表的半偏法得调节R1 使电压表满偏，保持 R1 不变，R2 与电压表串联，调节 R2使电压表的示数达到半偏(或最大值的一半)，电压表的内阻RV 与电阻箱示数 R2 相同菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(2)由闭合电路欧姆定律可知，调节 R2 变大使电压表达到半偏的过程中，总电阻值变大，干路总电流变小，
24、由 EIrU 外得 U 外变大，由电路知 U 外U 并U 右，变阻器的滑动触片右侧电压 U 右IR 右变小，则 U 并变大，电压表半偏时，R2 上的电压就会大于电压表上的电压，那么 R2 的阻值就会大于电压表的阻值菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(3)测电源的电动势和内阻，利用伏阻法，S 拨到 2，同时将 R1 的滑动触片移到最左侧(4)由欧姆定律得 EUURr，变形得1UrE1R1E，rEk，1Eb，得 E1b，rkb.【答案】(1)R1 半偏(或最大值的一半)R2(2)大于(3)2 左(4)E1b rkb菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理5
25、(2014四川高考)如图 7-3-10 是测量阻值约几十欧的未知电阻 Rx 的原理图，图中 R0 是保护电阻(10)，R1 是电阻箱(099.9)，R 是滑动变阻器，A1 和 A2 是电流表，E 是电源(电动势 10 V，内阻很小)图 7-3-10菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大实验具体步骤如下：(1)连接好电路，将滑动变阻器 R 调到最大；(2)闭合 S，从最大值开始调节电阻箱 R1，先调 R1 为适当值，再调节滑动变阻器 R，使 A1 示数 I10.15 A，记下此时电阻箱的阻值 R1 和 A2 的示数 I2；(3)
26、重复步骤(2)，再测量 6 组 R1 和 I2 值；菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理(4)将实验测得的 7 组数据在坐标纸上描点根据实验回答以下问题：现有四只供选用的电流表：A电流表(03 mA，内阻为 2.0)B电流表(03 mA，内阻未知)C电流表(00.3 A，内阻为 5.0)D电流表(00.3 A，内阻未知)A1 应选用_，A2 应选用_菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理测得一组 R1 和 I2 值后，调整电阻箱 R1，使其阻值变小，要使 A1 示数 I10.15 A，应让滑动变阻器 R 接入电路的阻值_(选填“不变”、“变大”或“变小
27、”)菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理在坐标纸上画出 R1 与 I2 的关系图图 7-3-11菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理根据以上实验得出 Rx_.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【解析】该实验测 Rx 电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即(Rxr2)I2(R0R1r1)I1，其中 r1、r2 分别为A1、A2 两表的内阻又因为 Rx 的阻值约几十欧，与 R0R1在同一数量级，A1 示数为 I10.15 A，表示电流表 A1 只能从C、D 中选择，A2 电流数量级与 A1 相同由测量原理：(Rxr2)I2(R0R
28、1r1)I1，因 Rx 未知，故 r2 阻值应已知，故A1 选 D，A2 选 C.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理因 A1 示数 I10.15 A 不变，R1 变小，(R0R1r1)I1变小，滑动变阻器所分电压变大，R 应变大该图线为一条直线，离直线较远的一组数据为错误数据，应舍去，其他点应对称分布在直线两侧由实验原理得：(R0R1r1)I1(Rxr2)I2其中 R010，r25，I10.15 A，从图线上选择两组 R1、I2 代入不同数值可解得 Rx 约为 31.菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理【答案】D C 变大 关系图线如图所示 31菜单切脉搏核心突破重落实深化学习课时提升练高三总复习 物理课时提升练(7-3)点击图标进入
