高考物理一轮复习 第八章 恒定电流核心素养提升学案 粤教版-粤教版高三全册物理学案

第八章 恒定电流科学探究(“3 步”攻克电学设计实验)电学设计实验的难点是电路的设计思路，其突破方法为第 1 步―→明确实验目的第 2 步―→通过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理第 3 步―→画出可能实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图典例 现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为 6 V，内阻不计)，电压表 V1(量程 0～2.5 V，内阻约为 2.5 kΩ)，电压表 V2(量程 0～3 V，内阻约为 10 kΩ)，电阻箱 R0(最大阻值为 9 999.9 Ω)，滑动变阻器 R1(最大阻值为 3 kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为 500 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。(1)在图 a 中完成实验电路原理图的连线；(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)；(3)按照下列步骤进行实验：① 闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；② 闭合开关，将电阻箱调到 6 kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表 V1的示数为1.60 V，电压表 V2的示数为 2.40 V；③ 保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到 2 kΩ，此时电压表 V1的示数如图b 所示，其示数为____________V，电压表 V2的示数为 1.40 V。(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表 V1的内阻为________kΩ，电压表 V2的内阻为________kΩ。[设计思路]第 1 步：明确实验目的―→可知本题的实验目的是测电压表的内阻和电源的电动势第 2 步：选择合适的实验原理―→根据题目的实验仪器可知本题可用电压表和电阻箱测电源的电动势第 3 步：画原理图解析 (1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻。如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表 V1、电压表 V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表 V1的最大电流约为 1 mA，通过电压表 V2的最大电流约为 0.3 mA，故设计的电路应该选择图乙。(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表 V1的内阻，故滑动变阻器应该选择 R1。(3)题图 b 所示的电压表的最小刻度为 0.1 V，故估读到 0.01 V，其读数为 2.10 V。(4)对图乙，设电压表 V1和电压表 V2的内阻分别为 r1、r2，示数分别为 U1、U2，滑动变阻器...