【先学后教新思路】2020高考物理一轮复习-基础知识题组-5-电学设计性实验的处理-Word版含解析.docx
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1、电学设计性试验的处理考纲解读1.把握设计创新型试验的一般方法.2.能依据题目给的试验目的、器材,设计出合理的试验方案、试验步骤及数据处理的方法考点一设计性试验的答题思路与方法1明确试验目的审题时要看清题目要求测定什么物理量,验证、探究什么物理规律,或者要求设计达到何种标准的电路2广泛联系、查找原型、确定试验原理3依据试验原理与试验器材,迁移试验方法,确定试验方案4试验电路的选择(1)(2)把握电路的选择:把握电路即滑动变阻器在电路中的连接,常有两种不同的形式,图1甲为限流式,图乙为分压式图1在具体试验中,滑动变阻器是接受分压式还是限流式,可按以下标准进行推断:负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器
2、总电阻R,需用分压式电路要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开头连续可调,需用分压式电路负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多,并且电压、电流表示数变化不要求从零起调,可接受限流式两种电路均可使用的状况下,应优先接受限流式接法,由于限流式接法消耗的的总功率较小例1中国机器人农夫制造家吴玉禄(被誉为中国的特斯拉)只有学校文化,为了给他的机器人吴老二找一个可充电电池,他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置,上面标有“TNT”字样,他兴奋地拿回去充电,结果差点丢了性命假如你是他的儿女,为了平安起见,你能给他提出一些建议或挂念吗?(1)经上网查找这是只工业电雷管,由电能转化成
3、热能而引发爆炸的,利用了电流的热效应给你一个多用电表你会选择_(直流电流、直流电压、电阻)挡来推断它是否为电池,可保证既平安又便利(2)经核实该电雷管全电阻阻值为6 ,其中电热丝阻值为5 ,引脚线长2 m,阻值为1 ,当通以0.45 A电流时约6 s钟爆炸,若吴玉禄用5.4 V的电压给它充电时理论上约_s钟爆炸(3)某爱好小组发扬吴玉禄精神,用伏安法设计了一试验精确测量上述单只电雷管电阻的电路,预备了以下试验器材:待测电雷管Rx,炸药桶(疼惜作用,防爆破)电流表A1:量程0.5 A、内阻约0.5 电流表A2:量程30 mA、内阻约30 电压表V1:量程30 V、内阻约10 k电压表V2:量程2
4、 V、内阻约3 k滑动变阻器R:010 电阻箱R0:0999.9 ,0.1 A干电池E:电动势E1.5 V,内阻r约0.1 电键S及导线若干请设计一个较合理的电路原理图,画在规定的虚线框内,要求通过电雷管的电流不超过27 mA,电压能从零调整,尽可能减小误差写出Rx的计算公式Rx_;说明公式中各物理量的意义:_.解析(1)由直流电压挡的内阻较大,如是电池,能显示电压,电流较小;如是TNT,直流电压挡不会给它供电,也是平安的;如用电阻挡测试,多用电表内部电池会给TNT供电,可能有危急;所以应选直流电压挡(2)由焦耳定律:IRt1()2Rt,解得t1.5 s.(3)由于要求电雷管的电流不超过27
5、mA,因此电流表应选A2,且应给待测电雷管串联电阻箱作限流电阻电压表V1量程过大,应选V2,且电流表应外接,滑动变阻器应用分压式电路图如图所示由欧姆定律知RxR0.其中,U为电压表示数,I为电流表示数,R0为电阻箱读数答案(1)直流电压(2)1.5(3)见解析图R0U为电压表示数,I为电流表示数,R0为电阻箱读数试验设计流程 例2在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的试验中,现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开关外,还有:A直流电源(电动势约为5 V,内阻可不计)B直流电流表(量程03 A,内阻约为0.1 )C直流电流表(量程0600 mA,内阻约为5 )D直流电压表(量程015
6、 V,内阻约为15 k)E直流电压表(量程05 V,内阻约为10 k)F滑动变阻器(最大阻值10 ,允许通过的最大电流为2 A)G滑动变阻器(最大阻值1 k,允许通过的最大电流为0.5 A)试验要求小灯泡两端的电压从零开头变化并能测多组数据(1)试验中电流表应选用_,电压表应选用_,滑动变阻器应选用_(均用序号字母表示)(2)请按要求将图2中所示的器材连成试验电路图2(3)某同学通过试验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图3所示现把试验中使用的小灯泡接到如图4所示的电路中,其中电源电动势E6 V,内阻r1 ,定值电阻R9 ,此时灯泡的实际功率为_W(结果保留两位有效数字)图3图4解析(1)由灯泡
7、标识(5 V,2.5 W)知,I0.5 A,因此电流表选C,电压表选E.由于电路接成分压式,滑动变阻器选F.(2)如图所示(3)把定值电阻作为电源的内阻,则该电源短路时的电流为Imax0.6 A,在题图中的UI图中,作出此电源的UI图线如图中虚线所示两图线交点即表示该灯泡的实际工作点由图知U2.2 V,I0.38 A,所以PUI2.20.38 W0.84 W.答案(1)CEF(2)见解析图(3)0.84(0.810.87)皆可考点二试验方法及数据处理方法的迁移运用1试验方法迁移基本的试验方法包括:试验原理的设计方法、试验误差的把握方法和试验数据的处理方法,将基本的试验方法和物理原理合理迁移,可
8、设计出测量不同的物理量、可探究不同问题的试验方案教材中所学过的物理规律、物理公式中只要含有某一物理量,则该规律、公式就可作为争辩或测定该物理量的原理基础而进行相应的试验方法设计如用伏安法测电阻,R,也可迁移到测电压表内阻和电流表内阻上去2试验数据的迁移数据探究性试验的主要功能是通过试验供应的数据信息,分析各数据中的内在联系,找出数据中所包含的物理规律常用的数据处理方法(如平均值法、图象法、逐差法、比较法等)和误差分析方法应当把握例3常用的电流表有内阻,现要测量电流表G1的内阻r1,电路如图5所示供选择的仪器如下:图5A待测电流表G1(05 mA,内阻约300 )B电流表G2(010 mA,内阻
9、约100 )C定值电阻R1(30 )D定值电阻R2(300 )E定值电阻R3(3 k)F滑动变阻器R4(020 )G电源(电动势6.0 V,内阻不计)H开关S及导线若干(1)电路中与电流表G1并联的电阻应选_,疼惜电阻应选用_(请填写器材前的字母序号)(2)依据电路图在图6中连接实物图,要求闭合开关前滑动变阻器的滑动触头P处于正确位置图6(3)补全试验步骤:图7按电路图连接电路;闭合开关S,移动滑动触头P至某一位置,记录G1、G2的读数I1、I2;_;以I1为纵轴,I2为横轴,作出相应图象如图7所示(4)依据I1I2图线的斜率k及定值电阻,写出电流表G1内阻的表达式r1_.解析(1)由于G2的
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