1、高考必考题突破讲座(八)电学设计实验的思想方法及解题策略题型特点考情分析命题趋势电学实验是高考每年必考内容，其中电学的设计性实验又成为近几年高考的热点主要体现在运用新的实验方法或新的数据处理方法处理新情景下的物理实验问题，考查学生实验的创新和原理迁移能力2016全国卷，232016全国卷，222016四川卷，8()2019年高考命题主要侧重以下几个方面考查：(1)实验原理的理解；(2)实验电路的设计(实验电路的补充连线)；实验数据的处理(尤其是结合解析或分析图象)；(4)实验误差分析1电阻的常规测量流程图2涉及问题(1)若Rx时，用电流表内接法，Rx测量值偏大(2)限流式接法适合控制阻值较小的
2、电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压(3)若要求工作电路部分的电压从0开始增大，则采取分压式接法(4)安全性：电流、电压不允许超过电流表、电压表的最大量程(5)精确性：电表指针偏转的角度应不小于满偏角度的.解题方法1电流表内接、外接法的选择(1)比值法当时，用电流表外接法；当时，用电流表内接法(2)实验试触法按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与A、B处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法2仪器选择的一般步骤(1)首先选择唯一性的器材(2)粗画电路图
3、(暂不接电流表和电压表)(3)估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但又不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材测量电阻的方法很多，常用的有三种：第一种用多用电表欧姆挡直接测量电阻，优点是简捷方便，缺点是测量误差较大；第二种是用伏安法测量电阻，优点是测量误差较小，精度比第一种高很多，缺点是间接测量，需计算修正；第三种是电桥法测量电阻，优点是测量精度最高，缺点是不简便，实验步骤较复杂设计测量电阻的实验，能考查学生的物理基础知识和基本技能，有很好选择功能受到命题者的青睐该类试题有如下几个命题角度角度1等效替代法测电表内阻如图甲所示，先将S2拨至a，闭合S
4、1，调节变阻器R2，使电流表A2指示某一值I0.再将S2拨至b，保持R2不变，调节电阻箱R1，使A2恢复到原来的值I0，则被测电流表A1的内阻等于电阻箱R1的值同理将电流表A1换为电压表V就可测量电压表的内阻，如图乙所示角度2附加电阻法测电阻如图所示，R1为一阻值较大的固定电阻，Rx为待测电阻(1)S2断开，闭合S1，调节变阻器R，使电流表、电压表都有一个适当读数，记下两表读数I1、U1.(2)保持变阻器R不变，再闭合S2，记下两表的读数I2、U2.(3)待测电阻Rx.例1为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路图中A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分
5、别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池完成下列实验步骤中的填空：(1)将S拨向接点1，接通S1，调节_R0_，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_标准电流表A0_的读数I.(2)然后将S拨向接点2，调节_RN_，使_标准电流表A0的读数仍为I_，记下此时RN的读数(3)多次重复上述过程，计算RN读数的_平均值_，此即为待测微安表头内阻的测量值解析本题为用替代法测未知电流表的内阻，其实验步骤为：(1)将S拨向接点1，接通S1，调节R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时标准电流表A0的读数I；(2)然后将S拨向点2，调节RN，使标准电流表A0的读数仍为I，记下此时RN的读数；(3)多次重复
6、上述过程，计算RN读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值1(2018河北石家庄模拟)如图为测量电阻Rx的电路原理图，R为电阻箱，R为起保护作用的滑动变阻器，电源E的电动势约为6 V，S为单刀双掷开关，电流表量程为0.6 A(1)以下四种规格的滑动变阻器，最适合本实验的是_B_.A1 B10 C100 D1 000 (2)请在图中以笔画线代替导线按实验原理图将实物图补充完整(3)请简述测量待测电阻Rx的实验步骤(4)一同学想利用本实验电路测电源电动势，需将开关掷于_b_位置该电路滑动变阻器R接入电路部分的电阻未知，能否测出电源的内阻r？并简单说明原因解析(1)由实验电路可知，滑动变阻器在电
7、路中起限流作用，因为电源E的电动势约为6 V，电流表量程为0.6 A，要想滑动变阻器起到保护作用，合适的应该是10 的滑动变阻器(2)根据电路图可将实物图补充完整，如图所示(3)在测量Rx时，先将开关掷于a，记下电流表示数I；再将开关掷于b，调节电阻箱R，使电流表示数达到I，电阻箱读数即为Rx阻值(4)要测电源电动势，需将开关掷于b位置，调节电阻箱取不同阻值，记录不同阻值及对应电流值，可求得电源电动势，而如果不知道滑动变阻器的电阻，就只能求出电源内阻和滑动变阻器接入电路的电阻之和，无法测出电源的内阻2(2018湖北黄冈模拟)现有一个阻值为10.0 的定值电阻、一个开关、若干导线和一个电压表(该
8、电压表盘面上有刻度但无刻度值)，要求用以上器材设计一个能测定某电源内阻的实验方案(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧姆)(1)在右面的方框中画出实验电路图(2)简要写出完成接线后的实验步骤(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式rR.解析电压表指针偏转角度与通过电压表的电流，或者与加在电压表两端的电压成正比，因此电压表盘面无刻度值也可以用格数的多少表示电压的大小当断开开关时，电压表偏转格数N1表示电源电动势的大小；当开关闭合时，N2表示R两端的电压；根据闭合电路欧姆定律，得rR.答案(1)如答图所示(2)断开开关，记下电压表偏转格数N1；合上开关，记下电压表偏转格数
9、N2.3(2017河北衡水一模)某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各装一个电极(接触电阻不计)，两电极相距L0.700 m，其间充满待测的导电溶液用如下器材进行测量：电压表(量程15 V，内阻约30 k)、电流表(量程300 A，内阻约50 )、滑动变阻器(100 ，1 A)、电池组(电动势E12 V，内阻r6 )、单刀单掷开关一个、导线若干下表是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图乙所示.U/V01.03.05.07.09.011.0I/A02265109155175240根据以上所述请回答下面的问
10、题；(1)玻璃管内径d的测量值为_3.065_cm.(2)根据表中数据在图丙的坐标中的已描点，请作出UI图象，根据图象求出电阻R_4.6104(4.41044.8104均正确)_.(保留两位有效数字)(3)计算导电溶液的电阻率表达式_(用R、d、L表示)，测量值为_49(4553均正确)_m.(保留两位有效数字)(4)请在虚线框内画出测量导电溶液电阻的电路图，并在图甲中补画出未连接的导线解析(1)玻璃管内径d30 mm0.05mm1330.65 mm3.065cm.(2)根据描点，连线如图甲所示，由图可求出电阻R4.6104 .(3)由R和Sd2可得，代入数据可求得49 m.(4)因为，所以电
11、流表应选内接法；由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测阻值，故滑动变阻器应用分压式接法，电路图及实物图分别如图乙、丙所示答案(2)见解析图甲(4)见解析图乙、丙4(2017河北衡水模拟)为测量电阻Rx(约600 )的阻值，实验室可供选择的器材有：A电流表 (03 mA，内阻Rg100 )B电流表 (010 mA，内阻未知)C定值电阻R1(300 )D定值电阻R2(30 )E滑动变阻器R(020 )F直流电源(E3 V，内阻不计)G开关S及导线若干某同学用图甲的电路进行测量，回答下列问题：(1)定值电阻应选择_R1_.(选填“R1”或“R2”)(2)按图甲的电路将图乙的实物连成实验电路(图中已画出部
12、分电路)(3)实验中，正确接入定值电阻后，闭合开关S，多次移动滑动触头，分别记录电流表、电流表的示数I1、I2如下表I1/mA0.921.261.752.122.522.98I2/mA3.004.025.606.808.049.60在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k_3.2_ .(保留两位有效数字)(4)根据图线求得Rx_5.6102_.(保留两位有效数字)解析(1)由图甲可知，代入数据可得R定300 ，因此定值电阻应选择R1；(2)连接电路实物图时注意电流由电流表正接线柱流入，负接线柱流出电流表A的负接线柱连接滑动变阻器的滑动端接线柱；(3)根据表格中数据在坐标系中描点，然后用直线拟合各数据点，在图线中找出两点，计算出斜率k3.2；(4)由串并联规律可知I2I1，由(3)得13.2Rx560 .答案(2)如图乙所示(3)如图丙所示
