内容正文:
阶段提升课
01
02
思维脉图·构建体系
核心考点·整合贯通
内容概览
01
思维脉图·构建体系
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【答案速填】
①I= ②I=neSv ③I1=I2=I3=… ④U1+U2+U3+… ⑤I1+I2+I3+…
⑥+… ⑦ ⑧ρ ⑨高 ⑩低
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02
核心考点·整合贯通
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考点 电学实验设计(科学思维——科学推理)
1.仪器的选择一般应考虑三方面的因素
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2.选择仪器的一般步骤
(1)选定电源,选择电压表和电流表以及所用的量程。
(2)根据实验要求设计合理的实验电路,合理选择电流表与滑动变阻器的接法。
(3)根据电路选择滑动变阻器。
3.控制电路(分压和限流)的选用原则
(1)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R,滑动变阻器采用分压式接法。
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(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,采用分压式接法。
(3)负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总电阻R或相差不多,且电压、电流变化不要求从零开始调节时,可采取限流式接法。
(4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法简单且耗能小。
(5)特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲,选择能减小误差且满足实验要求的连接方式。
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4.连接实物图的基本方法
(1)分析各元件的连接方式,明确电表量程。
(2)画出实验电路图。
(3)画线连接各元件,一般先从电源正极(或负极)开始,到开关,再到滑动变阻器等,按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来;其次将要并联的元件并联到电路中去。
(4)连接完毕,应进行检查,检查电路也应按照连线的方法和顺序进行。同时,要注意滑动变阻器滑片的位置是否正确。
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【典题突破】
[典例](2025·成都高二检测)某同学设计实验测定金属的电阻率,要求电压从零开始调节。用米尺测量金属丝的长度为L=0.640 m,用螺旋测微器和游标卡尺分别测量金属丝的直径时如图甲、乙所示。
金属丝的电阻大约为4 Ω,在用伏安法对金属丝进行进一步测定时,有如下实验器材供选择:
直流电源:电源电压4 V,内阻可不计:
电流表A1:量程0~0.6 A,内阻0.125 Ω;
电流表A2:量程0~3.0 A,内阻0.025 Ω;
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电压表V:量程0~3 V,内阻3 kΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值20 Ω;
滑动变阻器R2:最大阻值100 Ω;
开关、导线等。
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(1)从图甲中读出金属丝的直径D= mm,从图乙中读出金属丝的直径D= mm;
(2)在所给的器材中,应选的电流表是 ,应选的滑动变阻器是 ;(均填写仪器的字母代号)
(3)根据题目要求,设计出本实验所需要的电路图。
(4)实验测出的电流表读数为I,电压表读数为U。根据测量数据,计算出这种金属材料的电阻率为 (用题中所给字母表示)。
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【解析】(1)螺旋测微器的分度值为0.01 mm,从甲中读出金属丝的直径D=0.5 mm+33.0×0.01 mm=0.830 mm。10分度游标卡尺的分度值为0.1 mm,
从乙中读出金属丝的直径D=0 mm+8×0.1 mm=0.8 mm。
(2)电路中的最大电流约为I==1 A,应选的电流表是A1,电压从零开始调节,滑动变阻器采用分压式接法,选用最大阻值与待测电阻相近的R1。
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(3)由于>,则电流表应采用外接法,要求电压从零开始调节,滑动变阻器应采用分压式接法,电路图如图所示。
(4)根据电阻定律有R=ρ,由欧姆定律有R=,联立解得ρ=。
答案:(1)0.830 0.8 (2)A1 R1 (3)见解析 (4)
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【对点训练】
有一只灵敏电流表G,刻度盘上共有N格刻度而无具体示数,已知该电流表的满偏电流Ig约为几百微安,内阻Rg约为几百欧。现在要求尽可能精确而简捷地测出此表的Ig、Rg。除G表外可以提供的器材有:
①电流表A(量程0~30 mA,内阻约为几十欧);
②电压表V(量程0~3 V,内阻为15 kΩ);
③滑动变阻器R1(0~200 Ω,0.5 A);
④滑动变阻器R2(0~20 Ω,2 A);
⑤电阻箱R(0~9 999.9 Ω);
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⑥定值电阻R0(50 Ω,0.1 A);
⑦电池组(E=12 V,r≈0.5 Ω);
⑧开关、导线
实验要求:
(1)设计出测量方案,画出电路图。
(2)除灵敏电流表G外所需器材还有 (填数字代号)。
(3)说明需要测定的物理量,列出计算方程并推导出计算Ig、Rg的表达式。
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【解析】方案一:
(1)为了确保灵敏电流表G的安全,采用如图甲所示的分
压式电路来测定灵敏电流表G的每格刻度值I0和内阻Rg。
(2)实验应选择的器材是:②④⑤⑦⑧。
(3)调节滑动变阻器R2和电阻箱R,读出电压表的示数U1、电阻箱R的阻值R1、灵敏电流表G指针偏转刻度数n1;再次调节R2和R,读出相应的U2、R2和n2。
由欧姆定律有n1I0(Rg+R1)=U1
n2I0(Rg+R2)=U2
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联立求得I0=
此电流表的内阻为Rg=
此电流表的满偏电流为Ig=NI0=。
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方案二:
(1)为了确保灵敏电流表G的安全,采用如图乙所示的分压式电路来测定G表的每格刻度值I0。再采用方案一中的实验电路来测灵敏电流表G的内阻Rg。
(2)应选择的器材同方案一。
(3)调节滑动变阻器R2,读出电压表的示数U和灵敏电流表G指针偏转的刻度数n,由欧姆定律得灵敏电流表G的读数nI0=
解得I0=,则Ig=NI0=
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再采用方案一中的实验电路来测灵敏电流表G的内阻Rg。
调节电阻箱R和滑动变阻器R2,读出电压表的示数U'、电阻箱的阻值R和灵敏电流表G指针偏转的刻度数n',则I=n'I0,由欧姆定律有
U'=I(Rg+R),联立求得Rg=-R=RV-R。
答案:(1)(2)(3)见解析
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