第10章 专题突破十四 电学实验基础(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习（粤教版2019）

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第十章 电路及其应用 专题突破十四　电学实验基础 1.掌握游标卡尺、螺旋测微器的使用和读数。2.掌握电流表、电压表的使用和读数方法。3.掌握伏安法测电阻的两种电路接法,会分析其误差。4.掌握滑动变阻器的两种接法,知道如何选择。5.掌握实验中实验仪器的选取和实物图连线。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 题型1　常用仪器的使用和读数 一、游标卡尺和螺旋测微器的读数 1.游标卡尺的读数。 若用x表示从主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出的与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数,则记录结果表示为(x+K×精确度) mm。 2.螺旋测微器读数。 L=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×分度值。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 注意:(1)以毫米为单位时,小数点后面要有3位有效数字,特别是最后一位估读数字为零时,不能省略。 (2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出。 二、电压表、电流表的读数 1.首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值。 2.根据表盘总的刻度数确定精确度,即每一小格表示的值,同时确定读数有效数字所在的位数。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.按照指针的实际位置进行读数。 4.(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A,读到0.1的下一位,即读到小数点后面两位。 (2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V。 (3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　游标卡尺、螺旋测微器的读数 【典例1】　(1)如图甲所示的三把游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分,它们的读数依次为________mm,________mm,________mm。 (2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图乙所示,则金属丝的直径是________mm。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)最上面图读数:整毫米是17,不足1毫米数是7×0.1 mm= 0.7 mm,最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 中间图读数:整毫米是23,不足1毫米数是17×0.05 mm=0.85 mm,最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。 最下面图读数:整毫米是3,不足1毫米数是9×0.02 mm=0.18 mm,最后结果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。 (2)固定刻度示数为1.0 mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0,最后的读数为1.0 mm+15.0×0.01 mm=1.150 mm。 答案　(1)17.7　23.85　3.18　(2)1.150 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　电压表、电流表的读数 【典例2】　(1)图甲使用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表________A,图中表针示数是________A;当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表________A,图中表针示数为________A。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)图乙使用较小量程时,每小格表示________V,图中表针示数为________V。若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示________V,图中表针示数为________V。 解析　(1)使用0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用3 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A。 (2)电压表使用3 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用 15 V量程时,每小格为0.5 V,表针示数为8.5 V。 答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20 (2)0.1　1.70　0.5　8.5 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 题型2　测量电路与控制电路的选择 考向1　电流表的内、外接法 1.电流表内、外接法的比较。   内接法 外接法 电路图     专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 误差原因 电流表分压 U测=Ux+UA 电压表分流 I测=Ix+IV 电阻测量值 R测==Rx+RA>Rx 测量值大于真z实值 R测==<Rx 测量值小于真实值 适用条件 Rx> Rx< 适用于测量 大电阻 小电阻 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.两种电表接法的选择。 (1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。 (2)比值比较法。 ①若>(或Rx<),则用电流表外接法。 ②若<(或Rx>),则用电流表内接法。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)试触法:如图所示,将电压表分别接在a、c和b、c两点间时,若电流表示数变化较大,说明电压表分流较大,应选用电流表内接法;若电压表示数变化较大,说明电流表分压较大,则选用电流表外接法。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例3】　(2023·全国甲卷)某同学用伏安法测绘一额定电压为 6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为6 kΩ,电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图甲和图乙两个电路图供选择。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图丙所示,该同学选择的电路图是图________(填“甲”或“乙”)。 (2)若选择另一个电路图进行实验,在图丙上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。 解析　(1)小灯泡的电阻RL==12 Ω,由题图丙知当电压为6 V时,灯泡的电阻约为R=≈ Ω=12 Ω,说明测量误差较小。因电压表内阻比小灯泡电阻大得多,采用电流表外接法测量误差小,即选择的电路应为 甲。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)若用图乙所示的电路进行实验,即采用电流表内接法,同一电流下对应电压表的示数偏大,则曲线示意图如图所示。 答案　(1)甲　(2)见解析图 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　滑动变阻器两种接法的选择 1.滑动变阻器两种接法的比较。   限流接法 分压接法 对比说明 两种接法电路图(忽略电源内阻)     串、并联关系不同 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 负载R上电压调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围大 负载R上电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤ 分压电路调节范围大 闭合S前触头位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况。 (1)要求电压表能从零开始读数,或要求电压(或电流)变化范围足够 大。 (2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时。 (3)若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表等元件的允许电流。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例4】　在描绘一个标有“6.3 V　0.3 A”的小灯泡的伏安特性曲线的实验中,要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到6.3 V,并便于操作。已选用的器材: 学生电源(电动势为9 V,内阻约1 Ω); 电流表(量程为0~0.6 A,内阻约0.2 Ω;量程为0~3 A,内阻约0.04 Ω); 电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ;量程为0~15 V,内阻约15 kΩ); 开关一个、导线若干。 (1)实验中还需要选择一个滑动变阻器,现有以下两个滑动变阻器,则应选其中的________(填选项字母)。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.滑动变阻器(最大阻值10 Ω,最大允许电流1 A) B.滑动变阻器(最大阻值1 500 Ω,最大允许电流0.3 A) (2)实验电路图应选用图________(填“甲”或“乙”)。 甲 乙 丙 丁 戊 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)请根据(2)中所选的电路图,补充完成图丙中实物电路的连线。 (4)闭合开关,改变滑动变阻器滑动端的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次测量中电流表选择0~0.6 A量程,电压表选择0~15 V量程,电流表、电压表示数如图丁所示,可知该状态下小灯泡电阻的测量值Rx==________Ω(保留2位有效数字)。 (5)根据实验数据,画出的小灯泡I-U图线如图戊所示。由此可知,当小灯泡两端的电压增大时,小灯泡的电阻值将________(填“变大”或“变小”)。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到6.3 V,则滑动变阻器应采用分压接法,所以要选择最大值比较小的滑动变阻器,故选A。 (2)灯泡正常发光时的电阻为R== Ω=21 Ω,该电阻值相对于电压表属于小电阻,所以电流表应采用外接法,又由(1)得滑动变阻器采用分压接法,因此实验电路应选题图乙。 (3)根据实验电路图连接实物电路图,如图所示。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (4)电流表的量程为0~0.6 A,每一小格的读数为0.02 A,所以电流表的读数为0.22 A。电压表的量程为0~15 V,每一小格的读数为0.5 V,所以电压表读数为8×0.5 V=4.0 V。由欧姆定律得Rx== Ω≈18 Ω。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (5)在I-U图像中,各个点与坐标原点的连线的斜率表示电阻的倒数,由图可知,随电压增大,各点与坐标原点的连线的斜率减小,所以可知小灯泡的电阻值变大。 答案　(1)A　(2)乙　(3)见解析图　(4)18　(5)变大 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 题型3　实验器材的选取与实物图连线 1.电学实验仪器的选取。 选取电学实验器材主要是选取电表、滑动变阻器、电源等,一般要考虑四方面因素。 (1)安全因素:通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)误差因素:选用电表应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时,其指针应偏转到满偏刻度的以上;使用欧姆表时应选择合适的倍率挡,使指针尽可能在中间刻度附近。 (3)便于操作:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节。在调节滑动变阻器时,应使其大部分电阻线都被用到。 (4)实验实际:除以上三个因素外,还应注重实验实际,如所用的电源与用电器的匹配问题等。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 在选取电表时,在保证安全性的前提下,准确性优先,例如当遇到某一待测电阻不要求一定达到某一电压或电流的情况时,即使电源电动势较大,待测电阻的最大电流或最大电压也较大,超过了比较小的电表的量程,但用较大量程的电表,读数又会小于量程,则在滑动变阻器控制电压或电流保证安全的情况下,还是要选取较小量程的电表进行测量以便减小误差。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.实物图连接的注意事项。 (1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来;然后将需要并联的元件再并联到电路中去。 (2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。 (3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例5】　某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为12 kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用: A.电压表(量程0~3 V,内阻约为10 kΩ) B.电压表(量程0~10 V,内阻约为100 kΩ) C.电流表(0~1 mA,内阻约为30 Ω) D.电流表(0~0.6 A,内阻约为0.05 Ω) E.电源(电动势36 V,额定电流2 A,内阻约为3 Ω) F.滑动变阻器R0(阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A) 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 G.定值电阻R1(阻值约为50 Ω) H.定值电阻R2(阻值约为100 Ω) (1)为使测量尽量准确,电压表选用________,电流表选用________,由于电源电动势较大,为便于操作,还需选用定值电阻________。(均填写仪器前的字母) (2)在如图所示的虚线框中画出测量Rx阻值的实验电路图。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)如选用量程为3 V的电压表,则电压表满偏时,待测电阻Rx的电流约为=0.25 mA,两个电流表均不太适合。若选用量程为10 V的电压表,则电压表满偏时,待测电阻Rx的电流约为=0.83 mA,此时可选用1 mA的电流表。滑动变阻器的最大阻值只有20 Ω,远小于待测电阻的12 kΩ,因此采用变阻器的分压接法,易于操作。但电源电动势36 V相对所选用的电表量程,都较大,因此在实验时,滑动变阻器不能大幅度移动,操作不方便,因此需选用一个电阻起分压保护作用。这个保 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 护电阻的阻值相对待测电阻的12 kΩ较小,只能串联在干路上分压,据分压关系易得,定值电阻应选50 Ω 的定值电阻。 (2)因待测电阻阻值较大,为了准确测量,电流表采用内接法,电路图如图所示。 答案　(1)B　C　G　(2)图见解析 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例6】　在研究小灯泡的伏安特性的实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,额定功率为0.5 W,实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择: A.直流电源3 V(内阻不计) B.直流电流表0~300 mA(内阻约为5 Ω) C.直流电流表0~3 A(内阻约为0.025 Ω) D.直流电压表0~3 V(内阻约为3.0 kΩ) E.滑动变阻器100 Ω,0.5 A F.滑动变阻器10 Ω,2 A 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。 (1)实验中电流表应选用________,滑动变阻器应选用________。(均填写仪器前的字母) 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)根据所提供器材,在方框中画出实验电路图。 (3)如图甲是此实验的器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据在(2)问中所画的电路图,补充完成图中实物间的连线。 (4)开关S闭合之前,图甲中滑动变阻器的滑片应该置于________(填“左端”“右端”或“正中间”)。 (5)由于电路故障,电压表和电流表均有读数,但调节滑动变阻器,它们的读数不能为零。其故障的原因是________和________之间的导线发生断路(填图甲中导线两端的编号)。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (6)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,图中所描绘不是直线,某同学分析实验结论时对出现曲线的原因给出以下理由,其中正确的是________(填选项字母)。 A.实验时操作错误,从而使读数错误 B.小灯泡灯丝电阻不是恒值,随温度升高会发生变化 C.电路中的连接点有接触不良的现象 D.改描I-U曲线可能变为直线 (7)根据实验数据,画出小灯泡I-U图线如图乙所示。由此可知,当电压为0.75 V时,小灯泡的灯丝电阻是________Ω(保留3位有效数字)。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)小灯泡的额定电流为I===0.2 A=200 mA,故选电流表B;为了使通过灯泡的电流从0开始,且方便调节,滑动变阻器应用分压式接法,所以滑动变阻器选择阻值较小的F。 (2)电流表内阻和小灯泡的内阻相接近,故采用电流表外接法,要求小灯泡两端的电压从零开始,所以采用滑动变阻器的分压接法,电路图如图(a)所示。 (3)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图(b)所示。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (4)为了保护小灯泡不被烧坏,开关S闭合之前,应使得小灯泡两端的电压为零,所以滑动变阻器的滑片应置于最左端。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (5)调节滑动变阻器,两个电表的读数不能为零。其故障的原因是滑动变阻器接成了限流形式,即5和13之间的导线发生断路。 (6)图线出现曲线的原因是小灯泡灯丝电阻不是恒值,随温度升高会发生变化,故选B。 (7)由题图乙所示图像可知,当小灯泡两端的电压为0.75 V时,小灯泡中的电流为0.125 A,所以根据欧姆定律可得此时小灯泡的电阻R== Ω=6.00 Ω。 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 答案　(1)B　F　(2)见解析图(a)　(3)见解析图(b)(只要原理正确其他解法也可)　(4)左端　(5)5　13(只要原理正确其他解法也可)　(6)B　(7)6.00 专题突破十四　电学实验基础 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$