专题五电学实验

1、考纲要求（命题趋势）近几年，高考实验题考查分为两题，第一个力学实验，较简单，一般以课本实验为原型来考查或稍做变化考查，学生主要熟悉课本实验即可得到分。第二个电学实验，它尽管来之于课本，但往往发生了明显的变化，要求有一定的设计能力，学生要对课本的电学实验完全理解并能迁移应用。在考试说明中，明确地把“设计和完成实验的能力”作为五个考试目标中的一个目标。考点一 表的读法内容说明1研究匀速直线运动2探究弹力和弹簧伸长的关系3验证力的平行四边形定则4研究牛顿第二定律5.探究动能定律6验证机械能守恒定律7测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）8描绘小电珠的伏安特性曲线9测定电源的电动势和内阻10练习使

2、用多用电表11传感器的简单应用1要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计点器、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等2要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差3要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果间接测量的有效数字运算不作要求1、安培表和伏特表例、右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数

3、又为多少？解析：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.16V之间都算正确）。0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。练习：读出下列电表的测量值0123051015V00.20.40.60123A 图1-7-25图1-7-24接03V量程时读数为_V 接03A量程时读数为_A接015V量程时读数为_V 接00.6A量程时读数 A答案： 2.16V 10.5V 0.79A 0.16A用各种测量仪器测量有关物理量，读

4、数时首先要弄清测量仪器的精度以螺旋测微器为例：精度为mm=0.01mm，其读数方法是：读数=固定刻度数(含半毫米刻度)可动刻度数（含估读刻度数）×精度 2、处理实验数据的常用方法为了减小由于实验数据而引起的偶然误差，常需要采用以下方法进行处理（1）多次测量求平均值；（2）图象法（3）图表法3实验误差的分析中学物理中只要求初步了解系统误差和偶然误差、绝对误差和相对误差的概念；能定性分析某些实验中产生误差的主要原因；知道用平均值法、图象法减小偶然误差；但不要求计算误差（1）系统误差和偶然误差：测量值总是有规律的朝着某一方向偏离真值（总是偏大或总是偏小）的误差，称为系统误差系统误差的主要来

5、源是仪器本身不够精确，或实验原理、方法不够完善由于偶然因素的影响，造成测量值的无规则起伏称为偶然误差偶然误差是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器，被测物理量的影响而产生的，多次测量偏大和偏小的机会相同，因此，多次测量求平均值可减小偶然误差考点二、电阻的测量一、伏安法 ：电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻例1：（2011天津卷）某同学测量阻值约为25k的电阻RX ,现备有下列器材： A电流表（量程100A, 内阻约2k）； B电流表（量程500A, 内阻约300）； C电流表（量程15V, 内阻约100k）； D电流表（量程50, 内阻约500k）；E直流电源（20V, 允许最大电流1A）

6、；F滑动变阻器（最大阻值1k，额定功率1W）； G电键和导线若干。电流表应选_电压表应_（填字母代号）该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：_答案：B C电流表应采用内接的方法滑动变阻器应采用分压器方式的接法练习：1、(2011·北京海淀模拟)有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大约为6，横截面如图1所示(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图2所示，金属管线的外径为_mm；现有如下器材A电流表(量程0.6A，内阻约0.1) B电流表(量程3A，内阻约0.03)C电压表(量

7、程3V，内阻约3k) D滑动变阻器(1750，0.3A)E滑动变阻器(15，3A) F蓄电池(6V，内阻很小)G开关一个，带夹子的导线若干(2)要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_，滑动变阻器应选_(只填代号字母)(3)请将图3所示的实际测量电路补充完整(4)已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是_计算中空部分截面积的表达式为S_. 答案(1)1.125±0.001(2)AE(3)如图所示2.（2012北京高考卷）（18分） 在“测定

8、金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为_mm（该值接近多次测量的平均值） （2）用伏安法测金属丝的电阻Rx实验所用器材为：电池组(电动势为3V，内阻约1)、电流表(内阻 约0.1)、电压表(内阻约3k)、滑动变阻器R(020，额定电流2A)、开关、导线若干 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.52

9、0 由以上数据可知，他们测量Rx是采用图2中的_图(选填“甲”或“乙”)VARSRxRS图2乙甲VARx （3）图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端0 I/A 图4U/V 0.5 1.5 2.5 2.0 1.0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 请根据图(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表 不至于被烧坏PRx图3 （4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了测量数据对应的4个坐标点请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点，并描绘出UI图线由图

10、线得到金属丝的阻值Rx=_(保留两位有效数字) （5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为_(填选项前的符号) A1×10-2m B1×10-3m C1×10-6m D1×10-8m （6）任何实验测量都存在误差本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是_(有多个正确选项) A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D用UI图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案：（1）（0.3950.399） （

11、2）甲 （3）如答图30 I/A 答图4U/V 0.5 1.5 2.5 2.0 1.0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 PRx答图3 （4）如答图3 （4.34.7） （5）C （6）CD解析：（1）固定刻度读数为0，可动刻度读数为39.7，所测长度为0+39.7×0.01=0.397mm.(0.3950.399)。（2）由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5。则有，比较Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小。由（3）知是用伏安特性曲线来测量电阻的，就要求电压电流从接近0开始调节，所以应该采用分压接法（甲）。（3）注意连图时连线起点和终点在接线柱上并

12、且不能交叉，结合（2）可知应该连接成外接分压接法（甲）那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0。先连外接法（线1）再连分压法（线2和3），此时滑片P必须置于变阻器的左端。（4）描绘出第2、4、6三个点后可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后作出U-I图线。其中第4次测量数据的坐标点在描绘出的U-I图线上，有(4.34.7)。（5）根据电阻定律有·m，估算出的金属丝电阻率是C。（6）用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差；由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差。答案C D。3、（2012四川卷） (2)某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可

13、供选用的器材如下： 小灯泡L，规格“4.0V0.7A”； 电流表A1，量程3A，内阻约为0.1; 电流表A2，量程0.6A，内阻r2=0.2; 电压表V，量程3V，内阻rV=9k； 标准电阻R1，阻值1； 标准电阻R2，阻值3 k; 滑动变阻器R，阻值范围O 10, 学生电源E，电动势6V，内阻不计； 开关S及导线若干。 甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为_。 乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_V。 学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路

14、。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。22(2)5（3分）；4（3分）；说明：画出答图1给4分，只画出答图2给2分。【分析点拨】先分析图1、图3的弊端，在扩充量程的同时，还要尽可能做到排除电流表的分压以及电压表的分流。【解析】：电压表示数2.3V，。V。准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要将电流电压调节达到小灯泡的额定值。测量准确3A电流表不能使用，3V电压表和0.6A电流表量程不够必须改装；将电压表和串联，刚好满足4 V量程（小灯泡额定）；电流的与并联即可将电流量程扩至0.72 A（额定为0.7 A）。两表改装完毕之后，再考虑内

15、、外接的问题。由于改装后的电压表量程刚好等于小灯泡额定电压，也就不适于将改装后的安培表内接了，否则电压表会超量程的。这里最好采用外接法，即答图1。4、（2012海南）图示电路可用来测量电阻的阻值。其中E为电源，R为已知电阻，Rx为待测电阻，可视为理想电压表，S0为单刀单掷开关，S1、S2为单刀双掷开关。（1）当S0闭合时，若S1、S2均向左闭合，电压表读数为U1；若S1、S2均向右闭合，电压表读数为U2。由此可求出Rx_。（2）若电源电动势E1.5V，内阻可忽略；电压表量程为1V，R100。此电路可测量的Rx的最大值为_二、“AA”法，即用两只电流表测电阻例2、（2010全国卷1）一电流表的量

16、程标定不准确，某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程。所用器材有：量程不准的电流表，内阻=10.0，量程标称为5.0mA；标准电流表，内阻=45.0，量程1.0mA；标准电阻，阻值10.0；滑动变阻器R，总电阻为300.0；电源E，电动势3. 0V，内阻不计；保护电阻；开关S；导线。回答下列问题：（1）在答题卡上（图2所示）的实物图上画出连线。（2）开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至 端。（3）开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表满偏；若此时电流表的读数为，则的量程= 。（4）若测量时，未调到满偏，两电流表的示数如图3所示，从图中读出的示数 = ，的示数 = ；由读出的

17、数据计算得= 。（保留3位有效数字）（5）写出一条提高测量准确度的建议： 。【答案】连线如图阻值最大6.05mA【解析】连线如图在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏，流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有得待测表未满偏有，将A2的示数0.66mA和其他已知条件代入有Ma但图中A1的示数3.0mA量程为5.0mA，根据电流表的刻度是均匀的，则准确量程为6.05mA（2012海南卷）.图1是改装并校准电流表的电路图，已知表头a的量程为Ig=600内阻为Rg，A是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA。完成下列填空。（1）

18、图1中分流电阻Rp的阻值为_。（2）在电表改装成后的某次校准测量中，a表的示数如图所是，由此读出流过a电流表的电流为_mA。此时流过分流电阻R跑的电流为_mA（保留一位小数）答案(1) (2)49.5、 49.0三、“VV”法，即用两个电压表测量电阻例3、（10天津理综）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2k。实验室提供的器材有：电流表A，量程0.6A，内阻约0.1；电压表V2，量程5V，内阻约5k；定值电阻R1，阻值30；定值电阻R2，阻值3k；滑动变阻器R3，最大阻值100，额定电流1.5A；电源E，电动势6 V，内阻约0.5；开关S一个，导线若干。有人拟将待测电压表V1和电

19、流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是；请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连好），并标出所选元件的相应字母代号；由上问写出V1内阻RV的表达式，说明式中各测量量的物理意义。解析：本题以测量电压表电阻为背景，考查评判设计方案优劣及依据要求设计实验的能力。将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，电压表电阻较大，电路中的电流太小，约为 ，电流表读数误差太大。所以，这种设

20、计方案不可行。测电阻实验设计的基本思路仍是“伏安法”。本题中，滑动变阻器电阻较小，因此采用分压式接法，可借助定值电阻与量程较小电压表串联，将其改造成电流表“反串”使用，考虑到V1量程，选R2与之串联。故设计电路如图 所示。由并联电路特点及欧姆定律有： ，解得： 四、等效替代法例4：（2011陕西高考卷）为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。完成下列实验步骤中的填空：（1）将S拨向接点1，接通S1，调节_,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数I；（2）然后将S拨向

21、接点2，调节_,使_,记下此时RN的读数；（3）多次重复上述过程，计算RN读数的_,此即为待测微安表头内阻的测量值。解析：（1）R0、标准电流表A0；（2）RN，标准电流表A0的示数为I；（3）平均值练习：（2012广东卷）某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图15（a）和图15（b）所示，长度为_cm，直径为_mm。按图15（c）链接电路后，实验操作如下：（a）将滑动变阻器R1的阻值置于最_处（填“大”或“小”）；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；（b）将电阻箱R2的阻值调至最_

22、（填“大”或“小”）；将S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280； 由此可知，圆柱体的电阻为_。答案： （1）5.01 5.315 （a）大 （b）大 1280五.闭合电路的欧姆定律法 例5：（10海南物理-13）图1为测量电压表V内阻r的电路原理图。图中两个固定电阻的阻值均为R，S1、S2是开关，E是电源（内阻可忽略）（1）按电路原理图将图2中的实物图连线；（2）开关S1保持断开，合上开关S2，此时电压表的读数为U1；再合上开关S1，电压表的读数变为U2，电压表内阻r= （用U1、U2和R表示）。解析：本题以测量电压表电阻实验为背景，主要考查依据电

23、路图连接实物电路的能力，由实验数据得出结论的能力。 （1）由电路图可连接实物如 图所示。（2）断开S1合上S2时，由闭合电路欧姆有： 。同时合上S1、S2时，由于电源内阻不计，由闭合电路欧姆定律有： 。解两式得： 。六、半偏法例6.（2012天津卷）某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻，他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示，已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，该同学顺利完成了这个实验。实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为 （填步骤的字母代号）A合上开关S2B分别将R1和R2的阻

24、值调至最大C记下R2的最终读数D反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终读数为rE合上开关S1F调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数仍为I1，记下此时G1的示数仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出须在G2上并联的分流电阻Rs的表达式，Rs= （3）解析：在组装实验时正确操作是将所有开关断开，将滑动变阻器和电阻箱的电阻调到最大，然后闭合电源控制开关S1，就可以校对待测表G2，由于标准表和待测表串联流过的电流相等，这时就可以调节R1由小到大改变电流对待测表的刻度逐个校对，直到待测表满偏。校对完成后闭合开关S2构成半偏法测量表头G2内阻的电路，在没有G1的情况下只调节R2使待测表半偏，则表头内阻等于R2此时的读数，这种做法会造成G1的示数增大（原理上是不变），误差大。由于有G1可以方便观察干路电流的变化，所以操作为闭合开关S2反复调节R1和R2使标准表达到待测表满偏时的电流值，同时使待测表半偏，则表头内阻等于R2此时的读数。正确顺序为B、E、F、A、D