1、届高考物理艺考生大二轮总复习上篇专题六物理实验第2讲电学实验教学案第2讲电学实验三年考情分析高考命题规律三年考题考查内容核心素养电学实验通常从实验的基本原理出发，侧重考查数据处理分析的能力和实验设计能力，考查的原理基于两个基本的实验原理，即：部分电路欧姆定律R，如电阻的测量、电表内阻的测量、电表的改装；闭合电路欧姆定律EU内U外及它的演变形式EU外Ir、EI(Rr)、E(Rr)，并结合函数图像进行考查，如测电源电动势和内阻.2019卷23T电表改装科学态度卷23T研究二极管科学态度、交流卷23T电表改装科学态度2018卷23T测热敏电阻温度特性科学态度、交流卷22T组装多用电表科学态度卷23T
2、测电阻科学态度、交流2017卷23T研究小灯泡的伏安特性科学态度卷23T测电表内阻科学态度卷23T练习使用多用电表科学态度考向一电表改装、多用电表原理和使用知识必备提核心通技法1电流表、电压表、欧姆表的对比仪器极性量程选择读数电流表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出使指针指在满偏刻度的位置若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，只需要读到最小分度位即可电压表欧姆表使指针尽量指在表盘的中间位置左右取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连
3、，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig，此时中值电阻R中RgR0r，当两表笔接入电阻Rx时I，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀3欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡典题例析析典题学通法例1(2019课标，23)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆
4、表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 k)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 )，滑动变阻器R2(最大阻值500 )，电阻箱(099 999.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为_；滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)图(a)(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_、_.图(b)(3)校准
5、红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_. 解析本题考查了欧姆表的改装及电阻箱的读数，考查了学生的实验能力，体现了科学思维中的科学推理素养要素，渗透了实践的价值观念(1)由题意知改装的欧姆表的中值电阻即内阻为15 k，即R0rgrR15 k，故R15 k14 k98.5 1.5 900 .由于滑动变阻器接入电路中的阻值大于R2的最大阻值，故只能选用R1.(2)由闭合电路的欧姆定律有：15 V25 A(Ra15 k)，
6、1.5 V75 A(Rb15 k)，解得Ra45 k，Rb5 k.(3)红、黑表笔短接，进行欧姆调零由图得电阻箱的读数为310 k51 k0100 010 01 00.1 35 000.0 .答案(1)连线如图900R1(2)455(3)035 000.0跟进题组练考题提能力1某同学用量程为01 mA、内阻为120 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为01 V和01 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：(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线(2)开关S闭合时，多用电表用于测量_(填“电流”、“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量_(
7、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)解析：(1)见答案(2)开关S闭合时，表头和R2串联后与R1并联，为电流表，因此用于测量电流；当开关S断开时，R2与表头串联，为电压表，因此用于测电压(3)电流应从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表，因此表笔A应为黑色(4)开关S断开时为电压表，UIg(RgR2)，解得R2880 ；开关S闭合时为电流表，R11.00 .答案：(1)连线如图所示(2)电流电压(3)黑(4)1.008802图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 的电阻，测量步骤如下：(1
8、)调节_，使电表指针对准_(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线(2)将选择开关旋转到“”挡的_位置(填“1”“10”“100”或“1 k”)(3)将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，并将两表笔短接，调节_，使电表指针对准_(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为_.(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置解析：(1)将选择开关拨到欧姆挡前，先要进行机械调零方法是调节机械定位螺丝，使电表指针指在电流等于零的刻线位置(2)用多用电表测20 的电阻时，要把选择开关旋转到“”挡“1”的位置(3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调
9、零调节调零旋钮，使指针指在“”挡的零刻线上(4)由乙图读出该电阻的阻值为19 .答案：(1)定位螺丝电流(2)1(3)调零旋钮电阻(4)19规律方法知规律握方法多用电表使用“五步”法(1)选倍率：一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 ，就应该选“10”的倍率(2)进行欧姆调零(3)将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量(4)将指针示数乘以倍率，得测量值(5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应
10、该适当减小倍率重新调零后再测量考向二以测电阻为核心的实验知识必备提核心通技法1电流表内接法与外接法的判断方法(1)比值判断法若，应选用外接法(2)临界值判断法若Rx，应选用内接法；若Rx ，应选用外接法；若RxR0，内外接法均可(3)试触法若电流表示数较电压表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，应采用内接法；若电压表示数较电流表示数变化明显，说明内接时电流表的分压作用大，应采用外接法2滑动变阻器限流接法与分压接法的选取原则(1)限流式接法选取原则一般在滑动变阻器总电阻R0与用电器电阻Rx相差不大时，若既不要求较大范围内调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法(2)分压式
11、接法选取原则滑动变阻器的总电阻R0远小于用电器电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，即RxR0；要求用电器Rx的电流或电压从零开始连续变化；采用限流式接法时，电路中的最小电流大于用电器Rx的额定电流，或给定的仪表量程偏小三条中满足一条，采用分压接法典题例析析典题学通法例2(2018全国卷，23T)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R020.0 )；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器，采用如下步骤完成实验(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；
12、(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；(4)待测电阻阻值的表达式Rx_(用R0、U1、U2表示)(5)重复步骤(3)，得到如下数据：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx_.(保留1位小数)审题指导本题属于计算型实验题，结合题设条件，利用欧姆定律列方程求解；本题中还有一点也应注意，可视为理想电压表，其对电路无影响解析(1)根据原理图进行实物连线，注意滑动变阻
13、器的接法，如图所示(4)I，UxU2U1，Rx联立得：Rx(6)的平均值为3.41RxR0(3.411)20.0 48.2 .答案(1)见解析图(4)(6)48.2跟进题组练考题提能力1(2019山东省青岛市二模)某实验探究小组利用半偏法测量电压表内阻，实验室提供了下列实验器材：A待测电压表V(量程为3 V，内阻约为3 000 )B电阻箱R1(最大阻值为9 999.9 )C滑动变阻器R2(最大阻值为10 ，额定电流为2 A)D电源E(电动势为6 V，内阻不计)E开关两个，导线若干(1)如图虚线框内为探究小组设计的部分测量电路，请你补画完整；(2)根据设计的电路图，连接好实验电路，进行实验操作，
14、请你补充完善下面操作步骤首先闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表达到满偏；保持_不变，断开开关_(选填“S1”或“S2”)，调节_的阻值，使电压表示数达到半偏，读取并记录此时电阻箱的阻值R0；(3)实验测出的电压表内阻R测_，它与电压表内阻的真实值RV相比，R测_RV(选填“”“”或“”)解析：(1)根据半偏法测电压表内阻的原理，滑动变阻器应接成分压式电路，所以电路如图所示(2)闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表达到满偏；保持R2的滑片位置不变，使R2左半部分的电压不变，断开开关“S2”，使电压表和电阻箱串联，调节电阻箱接入电路的阻值，使电压表示数达到半偏
15、，读取并记录此时电阻箱的阻值R0；(3)依据上述操作，被测电压表和电阻箱分得电压相等，即电压表内阻和此时电阻箱接入电路部分电阻相等，可通过读取电阻箱接入电路部分电阻，得到被测电压表内阻，R测R0；因为，断开开关“S2”后总电阻增大，使R2左半部分得电压增大，即R0两端电压大于被测电压表两端电压，R0的阻值大于被测电压表的内阻，则R测RV.答案：(1)如图所示(2)R2的滑片位置S2R1(3)R02(2020广东省广州市模拟)为测量某金属丝的电阻率，某同学设计了如图(a)所示的实验电路请完成下列实验相关内容：(1)为粗测金属丝的总电阻值，该同学用如图(b)所示的多用电表在连接好的电路上进行测量：
16、机械调零后将选择开关拨到“1 ”挡；将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使_；_，将红表笔接在P，黑表笔接在Q，多用电表指针指示如图(c)，则金属丝总电阻值R0_ .(2)用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图(d)所示，则金属丝直径d_ mm.(3)闭合开关S，保持电流表示数不变，改变并记录电阻箱的阻值R和对应接入电路中电阻丝长度L的数据在RL图线上描点连线，作出RL的图线如图(e)(4)根据测得金属丝的直径d及RL图线，求得金属丝的电阻率_.(计算结果保留三位有效数字)解析：(1)将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 处(或指针指在右端零刻度处、指针指在电流满偏的位置)；断开开关S
17、，取下线夹，将红表笔接在P，黑表笔接在Q，多用电表指针指示如题图(c)，则金属丝总电阻值R05 .(2)用螺旋测微器测金属丝直径，则金属丝直径d001 mm36.00.360 mm.(4)电流表的示数不变，则电路中总电阻为定值，设为k，则Rk，解得RkL，由图像可得：10，解得1.02106 m.答案：(1)指针指在0 处(或指针指在右端零刻度处、指针指在电流满偏的位置)断开开关S，取下线夹(或断开开关S，将线夹夹到Q端)5(2)0.360(0.3580.362均可)(4)1.02106 m规律方法知规律握方法测电阻实验时仪表的选择及接法(1)仪表选择的三个主要原则：安全性(量程不能太小)、准
18、确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多(7)电流表量程的选择：电压表量程与被测电阻比值
19、相差不多考向三以测电源电动势和内阻为核心的电学实验知识必备提核心通技法1测电源电动势和内阻的三种方法方法原理图数据处理用电压表、电流表和可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两组U、I值，根据EUIr，通过计算或利用图像法处理数据用电流表、电阻箱测量测出两组I、R值，根据EI(Rr)通过计算或利用图像处理数据用电压表、电阻箱测量测出两组U、R值，根据EUr，通过计算或利用图像法处理数据2.“测电源电动势和内阻”实验数据处理方法本实验在利用图像处理数据时，要明确：(1)如图所示图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，UE Ir.(2)电阻的伏安特性曲
20、线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化(3)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电源电动势E，横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值等于短路电流.(4)图线斜率的绝对值表示电源内阻，由于r一般很小，故得到的图线斜率的绝对值就较小为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得典题例析析典题学通法例3(2018江苏卷，10T)一同学测量某干电池的电动势和内阻(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路请指出图中在器材操作上存
21、在的两个不妥之处(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8根据表中数据，在相应的方格纸上作出R 关系图像由图像可计算出该干电池的电动势为_V；内阻为_.(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_V；内阻应为_.审题指导本题是在课本实验基础上拓展出来的计算型实验题，需要利用闭合电路欧姆定律列方程求解解析
22、(1)连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源(2)将数据描点连线，做出一条倾斜的直线根据闭合电路欧姆定律EI(Rr)得REr，所以图线的斜率表示电源电动势E V1.37 V，截距绝对值表示r0.43.0 1.20 .(3)用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻RA0.20 ，考虑电表内阻对实验的影响，则EI(RRAr)，得RE(RAr)，所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37 V，图线的截距表示(RAr)，所以内阻精确值为r(1.200.20)1.00 .答案(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)如图所示：14(1
23、.301.44都算对)1.2(1.01.4都算对)(3)1.4(结果与(2)问第一个空格一致)1.0(结果比(2)问第二个空格小0.2)跟进题组练考题提能力1.(2020河南省濮阳市第三次模拟)现有一种特殊的电池，它的电动势E为9 V左右，内阻r大约为40 ，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图所示的电路进行实验，图中电压表的量程为6 V，内阻为20 k，R1为电阻箱，阻值范围0999 ，R0为定值电阻(1)实验室备有以下四种规格的定值电阻A100 B1 000 C2 000 D20 000 为使实验能顺利进行，R0应选_(填字母序号)(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调
24、整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，记录多组数据，作出了如图所示的图线根据图线可求得该电池电动势E为_ V，内阻r为_ .解析：(2)定值电阻阻值与电压表内阻相等，则电压表与定值电阻串联电压是电压表示数的两倍，在闭合电路中，EU外Ir2Ur，则，由图像可知，图像截距b0.2，斜率k8.33，则电源电动势E10 V，r41.7 .答案：(1)D(2)1041.72(2019广东省七校联合体第三次联考)在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材(1)甲同学按图甲中的实线连接电路进行实验，其中定值电阻的作用是_由电压表读数U和电流表读数I，画出UI图线如图乙所示，可得电源的电动势E_
25、 V，内电阻r_ .(结果保留2位有效数字)(2)乙同学因为粗心，多连接了一根导线，如图甲中的虚线所示由电压表的读数U和电流表的读数I，画出UI图线如图丙所示乙同学分析了图像出现异常的原因后，认为由图丙也可以达到实验目的，则由图丙可得电源的电动势E_ V，内电阻r_ .(结果保留2位有效数字)解析：(1)定值电阻在电路中主要起到保护电路的作用；根据UEIr可知，图像与纵轴的交点表示电源电动势，故E2.8 V，图像的斜率表示内电阻：r 0.60 .(2)由乙同学的电路接法可知，滑动变阻器的左右两部分并联后与定值电阻串联，则可知，在滑片移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻先增大后减小，则路端电压先
26、增大后减小，所以出现题图丙所示的图像，则由图像可知，当电压为2.5 V时，电流为0.5 A，此时两部分电阻相等，则总电流为I11 A；而当电压为2.4 V时，电流分别对应0.33 A和0.87 A，则说明当电压为2.4 V时，干路电流为I2(0.330.87 A)1.2 A；则根据闭合电路欧姆定律可得：2.5Er,2.4E1.2r解得：E3.0 V，r0.50 .答案：(1)保护电路2.80.60(2)3.00.50规律方法知规律握方法测量电源的电动势和内阻的方法(1)三种常用实验方法和原理，伏安法EUIr、伏阻法EU(1r/R)、安阻法EI(Rr)(2)两种数据处理方法：联立方程求解法和图像
27、处理法，对伏安法利用电源的U I图像求电动势和内阻；对伏阻法和安阻法需对方程EU(1r/R)和EI(Rr)适当变形作线性处理，并利用直线方程的截距和斜率求电动势或内阻等物理量考向四电学创新实验知识必备提核心通技法解决这类题主要抓住两点一是选择好合适的实验原理，求解电学设计型实验考题的关键是在弄清原理的基础上将基本方法灵活迁移，从方法迁移中寻找问题的突破口二是设计合理的电路，应先依据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的接法，再选择控制电路并画出实验电路图典题例析析典题学通法例4(2019课标，23)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 )；S为开关，E为电源实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出图(b)是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管Ut关系曲线回答下列问题：(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 A，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1_mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_(填
