1、第四讲电学创新实验诊断卷（十七）电学创新实验 点击链接 考点一 实验原理的拓展与创新该类实验的特点是题目来源于教材，但又高于教材，实验的基本原理和思想方法是考查的核心，要解决此类实验问题，应摈弃简单的背诵实验而向分析理解实验转变。一、学会正确连接实物图1连接实物图的方法是先串后并，即先按电流流向将电源与其中一支路连成串联电路，而后将其他支路的元件并联在相应的两点间，电路连接时应注意：(1)顺序：电源正极开关用电器电源负极。(2)量程：估算电路中最大电压、电流值，确定电压表、电流表的量程。(3)正负：保证电流从正接线柱流进，从负接线柱流出。(4)开关：一般紧靠电源，控制干路。2分压式电路的实物连
2、接方法在进行实物图连线时要按电路图的顺序去连，线要接在接线柱上，且线不能交叉；滑动变阻器分压式接法接入电路时有三个接线柱，与电阻等元件并联的一定是一上、一下两个接线柱，和电源相连的一定是两个下接线柱；电表连接时要注意正、负极和量程，电压表连接时要注意电流表的内、外接法。二、准确理解实验创新点1理解好诊断卷第 1 题中“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”这句话是解决本题的关键，第(3)问还会用到串、并联，分压电路的知识。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、3 000)，电阻箱 R0(最大阻值为 99 999.9)，滑动变阻器 R1(最大阻值 100，额定电流 2 A)，电源 E(电动势 6 V，内阻不计)，开关两个，导线若干。(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_。2在解决诊断卷第 2 题时，应明确该实验的目的及原理方法前提下进行分析求解。尤其在求解第(4)问时应从分析电路结构入手，理解原理方能解答。某同学利用图所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池 E(内阻很小)、开关 S1 和S2，电容器 C(约 100 F)、电阻 R
4、1(约 200 k)、电阻 R2(1 k)、电压表(量程 6 V)、秒表、导线若干。(4)电 路 中 C、R2 和 S2 构 成 的 回 路 的 作 用 是_。增分强化练1(2015山东高考)如图 5-4-1 甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流 I0，R 为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器 RL 消耗的电功率。改变 RL 的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的 U-I 关系图线。图 5-4-1回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数_(填“增大”或“减小”)。(2)I0_A。(3)RL 消耗的最大功率为_W(保留一位有效数字
5、)。解析：(1)滑动触头向下移动，RL 变小，RL 与 R 并联后的总电阻 R 总变小，由于电路连接恒流源，根据 UIR 总可得电压表示数减小。(2)由(1)问中两式可得 U(I0I)R，从题图乙知，电压 U0 时，I0I1.0 A；I0 时，RUI020。(3)PLUI20(1.0I)I520(I0.5)2，所以当 I0.5 A时，RL 消耗的功率最大，为 5 W。答案：(1)减小(2)1.00(0.98、0.99、1.01 均正确)(3)52(2015四川高考)用实验测一电池的内阻 r 和一待测电阻的阻值 Rx。已知电池的电动势约 6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材
6、有：电流表 A1(量程 030 mA)；电流表 A2(量程 0100 mA)；电压表 V(量程 06 V)；滑动变阻器 R1(阻值 05)；滑动变阻器 R2(阻值 0300)；开关 S 一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：.设计如图 5-4-2 所示的电路图，正确连接电路。图 5-4-2.将 R 的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小 R 的阻值，测出多组 U 和 I 的值，并记录。以 U 为纵轴，I 为横轴，得到如图 5-4-3 所示的图线。图 5-4-3.断开开关，将 Rx 改接在 B、C 之间，A 与 B 直接相连，其他部分保持不变。重复的步骤，得到另一条 U-I 图线，图线与横轴 I
7、的交点坐标为(I0,0)，与纵轴 U 的交点坐标为(0，U0)。回答下列问题：电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。由图 4 的图线，得电源内阻 r_。用 I0、U0 和 r 表示待测电阻的关系式 Rx_，代入数值可得 Rx。若电表为理想电表，Rx 接在 B、C 之间与接在 A、B 之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围_，电压表示数变化范围_。(选填“相同”或“不同”)解析：由题 U-I 图线可知电流表量程应为 0100 mA，故选 A2。路端电压大于 5.5 V，而电源电动势 E6 V，故R 外r，则滑动变阻器选 R2。由题图得：rUI 25。R
8、xrU0I0，RxU0I0 r。电流 IERrRx，rRx一定，R 从 300 变到某同一阻值，电流变化范围相同。Rx 接 AB 间时，UERRxr(RRx)，Rx 接 BC 间时，UERRxrR，故两种情况下电压变化不同。答案：A2 R2 25 U0I0 r 相同 不同考点二 实验器材的等效与替换试题的创新点，有时是改变实验器材或者选用一个“全新”的元件引入实验中进行应用或探究，注重考查考生的知识迁移能力和解决实际问题的能力。解决此类问题要有“以不变应万变”的策略。常见的考查模式高考对电学创新实验的考查主要有两大类：一类是不变目的，变装置；二类是不变装置，变目的。诊断卷第 3、4 两题中实验
9、器材均发生了变化。无论创新实验的考查方式如何变化，其根本还是考查考生对物理知识与规律的理解与应用的能力。常考查点有以下三个：1对闭合(或部分)电路欧姆定律的考查：如诊断卷第 3题(4)问，某实验小组研究两个未知元件 X 和Y 的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为 3 k)、电流表(内阻约为 1)、定值电阻等。(4)该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值 R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势 E 和内阻 r，电路如图 7(b)所示，闭合 S1 和 S2，电压表读数为 3.00 V；断开 S2，读数为1.00 V。利用图(a)可算得 E_V，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为
10、理想电压表)。2对图像的考查：如诊断卷第 3 题(3)问，3.(3)图 7(a)是根据实验数据作出的 U-I 图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。诊断卷第 4 题(2)问。同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与 Rx 相当，电压表可视为理想电压表。(2)测得电阻丝的 U-I 图如图所示，则 Rx 为_(保留两位有效数字)。3对串并联电路的考查：如诊断卷第 3 题(2)问，3.(2)连接所选电路，闭合 S，滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件 X 换成元件 Y，重复实验。诊断卷第 4 题(3
11、)问。4.(3)实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化，他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10 V 的条件下，得到电阻丝的电阻 Rx 随风速 v(用风速计测)的变化关系如图所示。由图可知当风速增加时，Rx 会_(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为 10 V，需要将滑动变阻器 RW 的滑片向_端调节(选填“M”或“N”)。增分强化练1(2015泰安一模)如图 5-4-4 乙，用伏安法测定电阻约 5 均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池。每节电池的电动势约为 1.5 V。(1)如图甲所示，用螺旋测微器测电
12、阻丝的直径时，先转动_使 F 与 A 间距稍大于被测物，放入被测物，再转动_到夹住被测物。直到棘轮发出声音为止，拨动 G 使 F 固定后读数。(填仪器部件字母符号)(2)根据原理图连接图丙的实物图。图 5-4-4(3)闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变线夹 P 的位置，得到几组电压、电流和对应的OP 段的长度 L，计算出相应的电阻后作出 R-L 图线如图5-4-5。取图线上适当的两点计算电阻率。这两点间的电阻之差为 R。对应的长度变化为 L，若电阻丝直径为d，则电阻率 _。图 5-4-5解析：(1)在用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮，使测微螺杆 F 接近被测电
13、阻丝，再转动微调旋钮夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮使F 固定后读数。(2)根据电路图，连接实物图见答案。(3)据电阻定律 RLS，得：RLS，而 Sd24，代入得：d2R4L。答案：(1)D H(2)(3)d2R4L2(2015揭阳一模)某学习小组要探究导电溶液的电阻在体积相同时，电阻值与长度的关系。选取一根乳胶管，里面灌满了稀盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的圆柱形盐水柱。进行了如下实验：图 5-4-6(1)用多用电表粗测盐水的电阻：该小组首先选用“100”欧姆挡，其阻值如图甲中指针 a 所示，为了减小多用电表的读数误差，多用电表的选择开关应换用_(选填“10”或“1
14、 000”)欧姆挡；改换选择开关后，若测得阻 值 如 图 甲 中 指 针 b 所 示，则 Rx 的 阻 值 大 约 是_。(2)现采用伏安法测盐水柱 Rx 的电阻，有如下实验器材：A锂电池(电动势值为 3.7 V)B电压表 V(量程 4 V，RV 约为 4.0 k)C电流表 A1(量程 100 mA，RA1 约为 5)D电流表 A2(量程 2 mA，RA2 约为 50)E滑动变阻器 R1(040，额定电流为 1 A)F开关 S 一只，导线若干为了测定盐水柱 Rx 的阻值，该小组同学实验时电流表应该选择_(填“A1”或“A2”)。(3)为探究导电溶液的电阻在体积 V 相同时，电阻值 R 与长度
15、L 的关系。该小组同学通过握住乳胶管两端把它均匀拉长改变长度，多次实验测得稀盐水柱长度 L 和电阻 R的数据。为了定量研究电阻 R 与长度 L 的关系，该小组用纵坐标表示电阻 R，作出了如图乙所示的图线，你认为横坐标表示的物理量是_。(选填“L”“1L”“L2”或“1L2”)解析：(1)由图可知，欧姆表的指针偏左，为了减小多用电表的读数误差，多用电表的选择开关应换用1 000 挡；Rx的阻值大约是 61 000 6 000；(2)实验中可能出现的最大电流为：3.76 000 A0.61 mA，故实验时电流表应该选择 A2；(3)根据 RLSLVLL2V，故用纵坐标表示电阻 R，横坐标表示的物理量是 L2。答案：(1)1 000 6 000(2)A2(3)L2THANKS!谢谢观看
