【最新文档】2021届高考物理江苏专版一轮复习课件：第七章实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线

试验基础学问一、电流表与电压表的改装 1．改装方案改装为电压表 改装为大量程的电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U ＝I g (R g ＋R )故R ＝UI g －R gI g R g ＝(I －I g )R 故R ＝I g R gI －I g改装后电表内阻R V ＝R g ＋R >R gR A ＝RR gR ＋R g <R g2.校正(1)电压表的校正电路如图1所示，电流表的校正电路如图2所示．图1 图2(2)校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零渐渐增大到量程值，每移动一次登记改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正． 二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)1．构造：如图3所示，欧姆表由电流表G 、电池、调零电阻R 和红、黑表笔组成．图3欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联．外部：接被测电阻R x .全电路电阻R 总＝R g ＋R ＋r ＋R x .2．工作原理：闭合电路欧姆定律I ＝ER g ＋R ＋r ＋R x.3．刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻R x ＝0)时，调整调零电阻R ，使I ＝I g ，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零．(1)当I ＝I g 时，R x ＝0，在满偏电流I g 处标为“0”．(图甲) (2)当I ＝0时，R x →∞，在I ＝0处标为“∞”．(图乙)(3)当I ＝I g2时，R x ＝R g ＋R ＋r ，此电阻值等于欧姆表的内阻值，R x 叫中值电阻．三、多用电表1．多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．2．外形如图4所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．图43．多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)． 四、二极管的单向导电性1．晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图5甲所示．图52．晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)．当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示．3．将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可推断出二极管的正、负极．基本试验要求1．试验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个．2．试验步骤(1)观看：观看多用电表的外形，生疏选择开关的测量项目及量程．(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零．(3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔．(4)测量小灯泡的电压和电流．①按如图6甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压．图6 ②按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．(5)测量定值电阻①依据被测电阻的估量阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观看指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调整欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；④测量完毕，将选择开关置于沟通电压最高挡或“OFF”挡．规律方法总结1．多用电表使用留意事项(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，留意电流的实际方向应为“红入”，“黑出”．(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮．(3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时留意乘以相应挡位的倍率．(4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特殊是在测电阻时，更应留意不要用手接触表笔的金属杆．(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表．(6)测电阻时每换一挡必需重新欧姆调零．(7)使用完毕，选择开关要置于沟通电压最高挡或“OFF”挡．长期不用，应把表内电池取出．2．多用电表对电路故障的检测(1)断路故障的检测方法①将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用．a．将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏．b．在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联．若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点．②将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用，将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路．③用欧姆挡检测将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路．不能用欧姆表检测电源的状况．(2)短路故障的检测方法①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路．②用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路．考点一多用电表的原理及使用1．[多用电表的使用]现有两相同的某型号多用电表，一同学在争辩性学习过程中想获得10 V量程直流电压挡的内阻和×1 k欧姆挡的内部电源的电动势，已知×1 k欧姆挡中心刻度线对应的数据为15.为完成试验，进行了如下操作：(1)将甲多用电表挡位旋钮拨到10 V电压挡，将乙多用电表挡位旋钮拨到×1 k欧姆挡；(2)应将甲多用电表的红表笔与乙多用电表的________(填“红”或“黑”)表笔连接，再将另外两表笔连接；(3)在连接两多用电表表笔之前应对乙多用电表进行的操作为________________；(4)两多用电表连接后，两表读数分别为6 V和30 kΩ，可知10 V量程直流电压挡的内阻为________ kΩ，×1 k欧姆挡的内部电源的电动势为________ V.答案(2)黑(3)两表笔短接调零(4)309解析(2)甲多用电表选择电压挡，应将甲多用电表的红表笔与乙多用电表的黑表笔连接，再将另外两表笔连接．(3)乙多用电表挡位旋钮拨到×1 k欧姆挡后，应先将两表笔短接调零．(4)×1 k欧姆挡中心刻度线对应的数据为15，则其中值电阻为15 kΩ，欧姆表中值电阻等于其内阻，则欧姆表内阻为15 kΩ；两多用电表连接后，两表读数分别为6 V和30 kΩ.可知10 V量程直流电压挡的内阻为30 kΩ，欧姆表内阻为15 kΩ、电压表内阻为30 kΩ，电压表示数为6 V，则欧姆表两端电压为3 V，×1 k欧姆挡的内部电源的电动势为E＝6 V＋3 V＝9 V. 2．[多用电表的原理]某同学用以下器材连接成如图7所示的电路，并将原微安表盘改画成如图8所示，成功地改装成一个简易的“R×1 k”的欧姆表，使用中发觉这个欧姆表用来测量阻值在10～20 kΩ范围内的电阻时精确度令人满足，表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一半处．所供器材如下：A．I g＝100 μA的微安表一个；B．电动势E＝1.5 V，电阻可忽视不计的电池；C．阻值调至14 kΩ电阻箱R一个；D．红、黑表笔和导线若干．图7图8 (1)原微安表的内阻R g＝____________ Ω.(2)在图7电路的基础上，不换微安表和电池，图8的刻度也不转变，仅增加1个电阻，就能改装成“R×1”的欧姆表．要增加的电阻应接在________(选填“a、b”“b、c”或“a、c”)之间，规格为________．(保留两位有效数字)(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图．答案(1)1 k(2)a、c15 Ω(3)电路图如图所示解析(1)依据“使用中发觉这个欧姆表用来测量阻值在10～20 kΩ范围内的电阻时精确度令人满足”，说明在测阻值在10～20 kΩ范围内的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中间四周，由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻，即表内总电阻为R总＝15 kΩ(相当于欧姆表选择量程于×1 k挡)．当表笔短接时，电流满偏，依据闭合电路欧姆定律有：I g＝ER＋R g，代入E、R、I g的值，解得：R g＝1 kΩ.(2)要把原表改装成“R×1”的欧姆表，就要削减表的内阻，依题意，明显只有在a、c之间并联一个小电阻R′. 才能使表内总电阻等于中值电阻R中＝15 Ω.依据R中＝R′(R＋R g)R′＋R＋R g，代入R以及R g的数值计算可得R′≈15 Ω.(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图如图所示．3．[多用电表的原理及使用](2021·新课标Ⅱ·23)某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图9(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 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：图9(1)依据图(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__________(选填“电流”“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量__________(选填“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＝________ Ω，R2＝________ Ω.(结果保留三位有效数字)答案(1)如图所示(2)电流电压(3)黑(4)1.00880解析(2)开关闭合时，多用电表的内阻较小，为等效电流表；开关断开时，多用电表的内阻较大，为等效电压表．(3)电流由红表笔流入，由题图(a)可看出表头右端为“＋”，故表笔A为黑表笔．(4)设表头的内阻为r，满偏电流为I g，由欧姆定律可知I g(R2＋r)＝1 V，I g(R2＋r)＝(1 A－I g)R1，解得R1＝1.00 Ω，R2＝880 Ω.考点二多用电表的读数4．[多用电表的读数]如图10所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：图10(1)所测电阻的阻值为_____Ω；假如要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是_____(选填“×10”、“×100”或“×1 k”)．(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；当选用量程为250 mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.(3)当选用量程为10 V的直流电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V.答案(1)1.5×103×1 k(2)30.8(30.7～30.9都正确)154(3)6.2解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测阻值为2.0×104Ω的电阻时应选“×1 k”倍率的欧姆挡．(2)选50 mA的直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为110估读)，指针对应的读数为30.8 mA；选择量程为250 mA的直流电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，测量的精确度为5 mA，应估读到1 mA(此时为15估读)，指针对应的读数为154 mA.(3)选择10 V的直流电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V(此时应为12估读)，指针对应的读数为6.2 V.5．[多用电表的读数]多用电表表头的示意图如图11所示．在正确操作的状况下：图11(1)若选择开关的位置如a箭头所示，则测量的物理量是_______，测量结果为_______．(2)若选择开关的位置如b箭头所示，则测量的物理量是_______，测量结果为_______．(3)若选择开关的位置如c箭头所示，则测量的物理量是_______，测量结果为_______．(4)若选择开关的位置如c箭头所示，正确操作后发觉指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应当依次为：____________，____________，_____________.(5)全部测量结束后，应把选择开关拨到______或者______．(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应当从______色表笔经______插孔流入电表．答案(1)直流电压 1.20 V(2)直流电流48 mA(3)电阻 1.6 kΩ(4)改用“×1 k”倍率重新欧姆调零测量、读数(5)OFF挡沟通电压最高挡(6)红正6．[多用电表的使用和读数](2021·新课标Ⅰ·23)某同学试验小组利用如图12所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：图12多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；导线若干．回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调欧姆零点．(2)将图12中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图13甲所示，这时电压表的示数如图乙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________ V.图13(4)调整滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12 kΩ和4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________ kΩ.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个抱负电流表和一个电阻串联而成的电路，如图14所示．依据前面的试验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________ kΩ.图14答案(1)短接(2)1(3)15 3.60(4)12 (5)9.0015解析(1)使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接．(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”．(3)从题图甲可以看出多用电表中的指针指向表盘最上行刻度15位置，电阻挡为“×1 k”，故读数为15 kΩ；由于电压表量程为5 V，电压表中的指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V.(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12 kΩ.(5)设多用电表内电池的电动势为E，内阻为R，由(3)、(4)问可知ER＋15 kΩ＝3.60 V12 kΩ，ER＋12 kΩ＝4.00 V12 kΩ，两式联立解得：E＝9.00 V，R＝15 kΩ .欧姆表刻度盘特点及多用电表读数技巧1．欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘(1)左∞右0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合．(2)刻度不均匀：左密右疏．(3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率．电流、电压挡是量程范围挡．在不知道待测电阻的估量值时，应先从小倍率开头，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(由于欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)．2．读数技巧(1)欧姆表的读数a．为了减小读数误差，指针应指在表盘13到23的部分，即中心刻度四周．b．除非指针所在刻度盘处每个小格表示1 Ω时，要估读到下一位，其余状况都不用估读．c．电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积．(2)测电压、电流时的读数，要留意其量程，依据量程确定精确度，精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位，精确度是2、0.02、5、0.5时，不用估读到下一位．考点三用多用电表检查电路故障7．[用欧姆表检查电路故障](1)某同学按如图15所示的电路图连接元件后，闭合开关S，发觉A、B灯都不亮，该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障，检查前，应将开关S________.(填“闭合”或“断开”)图15(2)若(1)中同学检查结果如下表所示，由此可以确定()测试点b、f b、e b、d d、e多用电表示数无穷大无穷大500 Ω无穷大A.灯A断路B．灯B断路C．灯A、B都断路D．d、e间导线断路答案(1)断开(2)D解析(1)用多用电表的欧姆挡检查电路的故障需将电路断开．(2)b、f之间电阻无穷大说明b、f间有断路，b、e之间电阻无穷大说明b、e间有断路，d、e之间电阻无穷大说明d、e间有断路，b、d之间电阻有肯定的数值，说b、d之间没有断路，所以断路在d、e之间．8．[用电压挡检测故障](1)(2022·重庆理综·6(1))某照明电路消灭故障，其电路如图16所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好．修理人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．图16图17①断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图17所示，读数为________ V，说明________(选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”)正常．②红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍旧和图17相同，可推断发生故障的器件是________．(选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”)(2)如图18所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号．在开关闭合后，发觉小灯泡不亮．现用多用电表检查电路故障，需要检测的有电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点．图18①为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的状况下，应当选用多用电表的________挡．在连接点1、2同时断开的状况下，应当选用多用电表的________挡．②在开关闭合状况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明____________(只填一处)可能有故障．答案(1)①11.5(11.2～11.8均可)蓄电池②小灯(2)①电压欧姆②开关(或连接点5、6)解析(1)①因用直流50 V挡检测，故满偏时电压为50 V，刻度均匀，在图示位置时，读数为11.5(11.2～11.8之间均可)V，说明蓄电池正常．②红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用电表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯．(2)①用多用电表欧姆挡测电阻时必需将其从电路中断开，在连接点1和2已接好的状况下，应选用多用电表的电压挡测量各器材两端的电压；连接点1和2同时断开时，可以用欧姆挡进行测量．②在开关闭合时，若测得5、6两点间电压接近电源的电动势，说明开关(或连接点5、6)消灭故障．9．[用多用电表检测故障]在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的试验中，某同学连接了如图19甲所示的实物电路图．闭合开关，发觉小灯泡不亮，电流表的示数为零．图19(1)他借助多用电表检查小灯泡，先断开开关，把多用电表的选择开关旋到“×1 Ω”挡，再进行____________调零；又将红、黑表笔分别接触①②接线柱，多用电表的表盘如图乙所示，说明小灯泡正常，此时灯丝的电阻为____________ Ω.(2)他将多用电表的选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触②③接线柱，闭合开关，发觉电压表的示数约等于电源的电动势，说明②③接线柱间的导线消灭了________(选填“断路”或“短路”)．(3)故障排解后，为了使电流表的示数从零开头，要在________(选填“①④”或“③④”)接线柱间再连接一根导线，并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________(选填“左”或“右”)端．答案(1)欧姆6(2)断路(3)③④左解析(1)多用电表测电阻时应先进行欧姆调零；多用电表的表盘的读数为6 Ω.(2)电压表的示数约等于电源电动势，说明电压表直接接在开路的电源上，②③接线柱间的导线消灭了断路．(3)为了使电流表的示数从零开头，滑动变阻器要接受分压式接法，要在③④接线柱间再连接一根导线；初始时刻输出的电压最小，滑片应置于最左端．考点四用多用电表探测黑箱内的电学元件10．[多用电表的读数及对黑箱的探究]如图20所示为一黑箱装置，盒内有由两节干电池和几个电阻等元件组成的电路，a、b为黑箱的两个输出端，a端连接盒内电池的正极．图20(1)为了探测黑箱，某同学预备进行以下几步测量：①用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻．②用多用电表的直流电压挡测量a、b间的输出电压．③用多用电表的直流电流挡测量a、b间的输出电流．你认为以上测量中不妥的有________(填序号)，理由是__________________________________________________________________________________________________.(2)若他用多用电表测其电阻，已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位，发觉指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的“____________”(选填“×100”或“×1”)倍率的挡位；调零后测量，其表盘及指针所指位置如图21所示，则此段电阻丝的电阻为________Ω.图21答案(1)①、③①用欧姆挡不能直接测量带电源电路的电阻，③用直流电流挡直接测量可能会造成电源短路(2)×11211．[用多用电表探究黑箱中的元件]如图22所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测．图22(1)在使用多用电表前，发觉指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图23中多用电表的________(选填“A”、“B”或“C”)．图23(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱内a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观看指针偏转状况．(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调整好多用电表，测量各接点间的阻值．测量中发觉，每对接点间正、反向阻值均相等，测量记录如下表．两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图16所示．请将记录表补充完整，并画出一种可能的电路.两表笔接的接点多用电表的示数a、b ________Ωa、c 10 Ωb、c 15 Ω答案(1)A(2)短暂(3)5见解析图解析(1)多用电表使用前应进行机械调零，机械调零部件为A.(2)使用多用电表测量电压时，为保证电表不被损坏往往要进行试触，即让两表笔进行短暂接触，观看指针偏转状况，若持续接触则有可能损坏电表．(3)黑箱中无电源且每对接点间正、反阻值相等，由多用电表读数可知所缺数据为5 Ω，由a、b间电阻阻值为5 Ω，a、c间为10 Ω，b、c间为15 Ω知，电路为a、b间阻值为5 Ω的电阻与a、c间阻值为10 Ω的电阻串联而成，故可能的电路图如图所示．推断黑箱内元件的基本思路1．首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源．2．假如有电源，则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压，依据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系，从而分析出黑箱内各元件的连接状况．3．假如没有电源，则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值，依据所测量的电阻值，分析任意两点间各是什么元件及其连接状况．。