2026高考总复习优化设计二轮物理（人教版）课件第17讲　电学实验(含解析)

这是一份2026高考总复习优化设计二轮物理（人教版）课件第17讲　电学实验(含解析)，共79页。PPT课件主要包含了贯通•知识脉络，研学•核心考点，目录索引，替代法，电桥法，3×10-6，考点四电学其他实验，见解析，见解析图，逆时针等内容，欢迎下载使用。
考点一　实验仪器的使用与电表改装
命题角度1常见测量工具的读数1.游标卡尺的读数(1)精确度:10分度——0.1 mm,20分度——0.05 mm,50分度——0.02 mm。(2)游标卡尺不估读,若以mm为单位,10分度游标卡尺,小数点后只有一位。20分度和50分度游标卡尺若以mm为单位,小数点后有两位。(3)测量值=主尺刻度整毫米数+n×精确度(mm),n为游标尺上第n条线与主尺上的某刻度线对齐。
2.螺旋测微器的读数(1)螺旋测微器读数时要准确读到0.01 mm,估读到0.001 mm,若以mm为单位,小数点后必须为三位,同时注意固定刻度上的半刻度是否露出。(2)测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读值)×0.01 mm。
3.电流表和电压表的读数
例1　(1)一同学用一游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一物体的长度。测得的结果如图甲所示,则该物体的长度L=　　　　 mm。 (2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,从图乙中读出金属丝的直径为　　　　 mm。
(3)如图丙所示,一电压表接0~15 V量程,读数为　　　　 V。(4)如图丁所示,一电流表接0~0.6 A量程,读数为　　　　 A。
解析 (1)20分度的游标卡尺精确度为0.05 mm,则物体的长度为L=20 mm+6×0.05 mm=20.30 mm。(2)金属丝的直径为d=0.5 mm+1.0×0.01 mm=0.510 mm。(3)接0~15 V量程时,每小格表示0.5 V,读数为10.8 V。(4)接0~0.6 A量程时,每小格表示0.02 A,读数为0.16 A。
命题角度2电表的改装1.大量程电流表、电压表的改装
例2　某物理课外实验小组用电阻表测某未知电阻R0的阻值。(1)在进行正确机械调零后,将电阻挡的选择开关拨至“×1”挡,先将红、黑表笔短接,让指针指在　　　　(选填“左侧”或“右侧”)零刻度线上。 (2)电阻表指针如图所示,可得未知电阻R0的阻值为　　　　 Ω。(结果保留2位有效数字)
解析 (1)红、黑表笔短接,使电流达到满偏,故指针指在右侧。(2)依题意,读数为36 Ω。
例3　某同学利用一灵敏电流表G(满偏电流Ig=200 μA,内阻Rg=120 Ω)进行电学实验。(1)图甲为该同学设计的电阻表的原理图,其中电源的电动势E=1.5 V,内阻不计,欧姆调零后,当A、B 间接入阻值为Rx的电阻时电流表的指针指在100 μA处,则Rx=　　　　 kΩ。
(3)如图丁所示,用灵敏电流表G1和电阻箱R串联改装成一个电压表,灵敏电流表G1的满偏电流为Ig'=2 mA,内阻为Rg'=300 Ω,电阻箱R接入电路的阻值为R=1 200 Ω,则改装后的电压表的最大测量值为　　　　 V。
考点二　以测电阻为核心的实验
命题角度1测电阻的常用方法1.伏安法(1)电流表内接法与外接法的选择(大内小外)
(2)滑动变阻器分压电路与限流电路的选择①从节能的角度考虑,优先选用限流式。②必须用分压式三种情况:a.要求待测电路的U、I从0变化;b.滑动变阻器阻值太小,不能起到限流的作用;c.选用限流式时,Ux、Ix过大(超过电表量程,烧坏电表、电源或用电器等)。(3)电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大值选择电流表;读数时电表的指针摆动的幅度应较大,一般应使指针能达到半偏以上。
例4　某物理课外实验小组为了测量某未知电阻R0的阻值,制定了三种测量方案。(1)方案一:用伏安法测电阻。如图甲所示的实验电路,电压表的示数为2.80 V,电流表的示数为87.5 mA,则由此可得未知电阻R0的阻值为　　　　 Ω (结果保留2位有效数字),此测量值　　　　 (选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)方案二:用等效替代法测电阻。①如图乙所示,将电阻箱R的阻值调到最大,闭合开关S1和S2,调节电阻箱R,使电流表示数为I0,电阻箱的示数R1=102 Ω;②断开开关S2,闭合开关S1,调节电阻箱R,使电流表示数仍为I0,电阻箱的示数R2=68 Ω;③则未知电阻R0的阻值为　　　　 Ω(结果保留2位有效数字)。
(3)方案三:用电桥法测电阻。如图丙所示的实验电路,AB为一段粗细均匀的直电阻丝。①闭合开关S,调整触头D的位置,使按下触头D时,电流表G的示数为零。已知定值电阻R'的阻值,用刻度尺测量出l1、l2,则电阻R0=　　　　(用R'、l1、l2表示); ②为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差,将图丁中的定值电阻R'换成电阻箱,并且按照①中操作时,电阻箱的读数记为R3;然后将电阻箱与R0交换位置,保持触头D的位置不变,调节电阻箱,重新使电流表G的示数为零,此时电阻箱的读数记为R4,则电阻R0=　　　　(用R3、R4表示)。
命题角度2测金属的电阻率
例5　(2025四川卷)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:待测合金丝样品(长度约1 m)螺旋测微器学生电源E(电动势0.4 V,内阻未知)米尺(量程0~100 cm)滑动变阻器(最大阻值20 Ω)电阻箱(阻值范围0~999.9 Ω)电流表(量程0~30 mA,内阻较小)开关S1、S2导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00 cm和70.00 cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为0.499 mm、0.498 mm和0.503 mm,则该样品横截面直径的平均值为　　　　 mm。 (2)该小组采用限流电路,则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱　　　　(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于　　　　(选填“左”或“右”)端。
(3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0 mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0 mA处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为　　 　　 Ω·m(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。
(4)(多选)为减小误差,可采用的做法有　　　　。 A.换用内阻更小的电源B.换用内阻更小的电流表C.换用阻值范围为0~99.99 Ω的电阻箱D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
考点三　以测电源的电动势和内阻为核心的实验
1.测电源的电动势和内阻的三种常用方法
2.“等效电源法”测电源内阻
例6　(2024黑吉辽卷)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为R0)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的　　　(选填“A”或“B”)端; ②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
提示:该实验题来源于教材,但又高于教材,实验的基本原理和思想方法是考查的核心,题目创新之处有两点:一是实验器材的创新——利用电阻丝拉直固定,结合金属夹代替滑动变阻器;二是结合欧姆定律和电阻定律,建立起电动势、内阻和电阻丝长度的关系——实验原理创新。
例7　(2025湖北卷)某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r,设计了如图(a)所示的电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题:
命题角度1观察电容器的充、放电现象
例8　(2024重庆卷)探究电容器充、放电规律,实验装置如图甲所示,有电源E,定值电阻R0,电容器C,单刀双掷开关S。
(1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I的变化,需在①②处接入测量仪器,位置②应该接入测　　　　(选填“电流”或“电压”)仪器。(2)接通电路并接通开关,当电压表示数最大时,电流表示数为　　　　。 (3)根据测到数据,某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为　　　　(选填“充电”或“放电”)过程。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2 s时R0消耗的功率为　　　 W。
解析 (1)位置②与电容器并联,为测电压仪器。(2)电压表示数最大时,电容器充电完毕,电流表示数为零。(3)电容器放电时电压和电流都减小,图像逆向分析,该过程为电容器放电过程。电容器充电完毕后的电压等于电源电动势,大小为12 V,由题图丙可知t=0.2 s时电容器两端电压为U=8 V,由题图乙可知当U=8 V时,电流I=40 mA,则电阻R0消耗的功率为P=8×40×10-3 W=0.32 W。
命题角度2探究影响感应电流方向的因素
例9　(2025福建厦门三模)小萌同学用不同装置分别进行电磁感应现象的实验探究。(1)用图甲所示的装置探究感应电流方向的影响因素。
在图甲中用笔画线代替导线,将实物电路补充完整;该同学在闭合开关时发现电流表指针向右偏转,则开关闭合状态时,将滑动变阻器滑片_________　　　　(选填“向左”或“向右”)滑动,电流表指针向左偏转。
(2)如图乙所示,在探究感应电流大小的影响因素实验中,该同学将一线圈两端与电流传感器相连,强磁体从长玻璃管上端由静止下落,电流传感器记录了强磁体穿过线圈过程中电流i与时间t的关系图像,如图丙所示,下列说法正确的是　　　　。A.t2时刻的速度大小等于t4时刻的速度大小B.在t1~t3时间内,强磁体的加速度小于重力加速度C.强磁体穿过线圈的过程中,受到线圈的作用力先向上后向下D.在t1~t5的时间内,强磁体重力势能的减少量等于其动能的增加量
解析 (1)将实物电路补充完整如图所示。闭合开关时穿过线圈B的磁通量增大,电流表指针向右偏转,则开关闭合时,要使电流表指针向左偏转,穿过线圈B的磁通量应减小,线圈A中的电流应减小,滑动变阻器连入电路的阻值应增大,应将滑动变阻器滑片向右滑。
(2)t1~t5时间内,强磁体均向下做加速运动,只不过加速度大小发生变化,所以线圈t2时刻的速度大小小于t4时刻的速度大小,故A错误;线圈中只要有感应电流,感应电流的磁场就阻碍强磁体与线圈之间的相对运动,即强磁体所受线圈的作用力向上,根据牛顿第二定律有mg-F安=ma,可得a