2-分几个重要的电学实验—2021届高三物理一轮复习讲义

1、第2部分 几个重要的电学实验1、 描绘小灯泡伏安特性曲线及图像处理1. 描绘小灯泡伏安特性曲线电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。分压式：本实验要作出UI图象，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法，闭合开关前，控制电路电压要为0。电流低，温度低,不发光,电阻几乎不变；电流大，温度高，电阻增大，U-I图像为曲线。2.图像处理连线：尽量穿插、左右均分、舍去远点；直线要直，曲线要平滑，反复涂抹不给分；U-I图像过原点。已知小灯泡的U-I曲线，再将小灯泡连接在另外一个电路中，求小灯泡实际电压、电流问题：（1）方程思想；（2）特

2、殊点法。1.2. 某学习小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将_只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为_W(保留两位小数)3. 如图甲所示为某一小灯泡的UI图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4的定值电阻R串联,接在内阻为1、电动势为3V的电源两端,如图乙所示,则( )A. 通过每盏小灯泡的电流强度约为0.2 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 WB. 通过每盏小灯泡的电流强度约为0.3 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 WC. 通过每盏小灯泡的电流强度约

3、为0.2 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.2 WD. 通过每盏小灯泡的电流强度约为0.3 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.4 W4. 要描绘一个标有“3，”小灯泡工作时的完整伏安特性曲线，要求尽可能减小实验误差，备有以下器材：A、直流电源（电动势为，内阻未知） B、电流表G（满偏电流，内阻）C、电流表A（，内阻未知） D、电压表V（，内阻）E、滑动变阻器R（，） F、滑动变阻器（，）G、定值电阻（阻值） H、定值电阻（阻值） K、开关与导线若干（1）为完成本身实验，滑动变阻器应选择 ，电压表应选择 和 改装使用。（填写器材前的序号）（2）为了完成该实

4、验，请在图甲所示虚线框中画出该实验的实验原理图。（3） 在图乙所示的电路中，为三个相同的小灯泡，电源内阻不计。已知小灯泡的电流与电压的关系如图丙所示，则由图估测，流过灯泡a的电流约为 A，灯泡a消耗的功率约为 W。2、 测量电阻率1. 测定金属的电阻率（1）实验原理：（2）注意事项长度测量：应是导线的有效长度:。测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。1. (1)用螺旋测微器测量某一物体厚度时,示数如图甲所示,读数是 。(2)用游标上刻有10个小格的游标卡尺测量一个工件的直径,得到如图乙所示结果,由于遮挡,只能看到游标的后半部分,则工件的直径为 。2. 在“测定金属的

5、电阻率”的实验中，图2(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图2甲所示，则该金属丝的直径为_mm。(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为_V，电流表的读数为_A。(3)用米尺测量金属丝的长度L0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为_ ·m(保留两位有效数字)。3. 某研究小组利用图a所示电路测量某种导电液体的电阻率，水平放置的玻璃管的横截面S=2×10-3m²，管两端接有导电话塞(电阻不计)，右活塞固定，左活塞可在管内自由移动，通过开关K和活塞可以控制管内导电液体的

6、长度，实验器材如下： 电源(电动势为12V，内阻不计)，两只相同的电压表V1、V2(量程为3V，内阻足够大，电阻=400，电阻=1500，电阻箱R(09999.9)，单刀双掷开关S，刻度尺。(1)主要实验步骤如下：向玻璃管内注满导电液体，用刻度尺测量液柱长度如图b所示，其长度L=_cm；连接好电路，把S拨到位置“1”，电压表V1的示数为U1；将S拨到位置“2”，调节电阻箱使电压表V2的示数也为U1，此时电阻箱的阻值R=300；求得管内导电液柱的电阻Rx=_，电阻率=_·m。(电阻率的计算结果保留两位有效数字)(2)在实验步骤中，导电液体未注满玻璃管，则研究小组测得的电阻率的值将 (选

7、填“偏大”“偏小”或“不变”). (3)研究小组仍利用该装置去测量另一种导电液体，通过开关K和左活塞调节管内液柱长度，操作步骤完全确，记录多组数据，绘制出尺一关系图象如右图，则该导电液体的电阻率=_·m。(保留两位有效数字)答案：1. （1）1.193 （2）1.352. (1)2.935(2)2.600.52(3)4.2×1053. 59.95 2000 6.7 偏大 403、 测量电动势内阻及电动势课本实验1.实验步骤移动划片，得到多组（U，I）关系，列关于E的方程E=U+Ir：2.数据处理（1）解析法：读出两组数据，列方程：EU1I1r和EU2I2r求解E，r；（2）

8、图像法：分离变量：；利用多组（U，I）数据描点，画线：利用U-I图像斜率、截距求E，r。纵轴截距等于电源的电动势E，r ；注意坐标轴是否从0开始。3.注意事项（1）实验中电流表和电源不能放到一起；如果有下列情况需要放在一起：电流表内阻不计；准确知道电流表内阻。（2）滑变采用限流式，要求滑变与待测电阻不能相差太大即可。例1.某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为1;电压表(03V,3k)、电流表(00.6A,1.0)、滑动变阻器有R1(10,2A)和R2(100,0.1A)各一只。 (1)实验中滑动变阻器应选用_(填“R1”或“R2”).(2)

9、连接实物图。(3)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图乙所示的UI图线，由图可较准确地求出该电源电动势E=_V；内阻，r_.(1)R1;(2)1.48；0.85.例2. 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A. 干电池E(电动势约为1.5V,内阻小于1.0)B. 电流表A1(满偏电流3mA,内阻r1=10)C. 电流表A2(00.6A,内阻0.1)D. 滑线变阻器R1(020,10A)E. 滑线变阻器R2(0100,10A)F. 定值电阻R3(990)G.开关和导线若干(1)为方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑线变阻器是_.(填字母代号)(2)请在虚线框内画出利用本题

10、提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图。(3)如图为某一同学根据他所设计的实验给出的I1、I2图线(I1为A1的示数,I2为A2的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E=_V，内阻r=_.答案：(1)D;(2)见上图；(3)1.48，0.8.*方法归纳：（1）分离变量，列出I1与I2的函数关系式，注意要转换成国际单位；（2）将纵坐标变换成路端电压图像，再利用已知知识求解。例3. 某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：电压表：V(量程3v,内阻Rv=10k)电流表：G(量程3mA,内阻Rg=100)电流表：A(量程3A,内阻约为0.5

11、)滑动变阻器：R1(阻值范围010,额定电流2A)R2(阻值范围01000,额定电流1A)定值电阻：R3=0.5该同学依据器材画出了如图1所示的原理图，他没有选用电流表A的原因是_.该同学将电流表G与定值电阻R3并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是_A.为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器_(填写器材的符号)该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表G读数为横坐标,以电压表V读数为纵坐标绘出了如图2所示的图线,根据图线可求出电源的电动势E=_V(结果保留三位有效数字),电源的内阻r=_(结果保留两位有效数字).量程与被测电流值相比较差距太大

12、;0.603;R1；1.48；0.84.4、 等效电源法分析误差、其他方法测量电动势1.等效电动势及内阻问题2.误差分析（1）等效电源法 外接法：r测>r真 ,E测=E真 内接法：E测<E真，r测<r真 （2）图像修正法误差来源：电流表分压或电压表分流导致的系统误差；误差分析：路端电压是准确的，但是干路电流不准确，差值干；当U=0时不分流，干路电流就是测量值；U越大，差值越大，作出实际图像，然后再算斜率、截距。3.其他方法测电动势及内阻（1）伏阻法（1）图象法处理数据 分离变量： 误差分析：E测<E真，r测<r真（2）安阻法图象法处理数据： R RE·r

13、误差分析： E测=E真，r测>r真补充：一次函数图像问题，首先要找准那些是变量，那些是不变量；然后变形成一次函数的形式，利用斜率截距求解。例1. 在用如图甲所示的电路测电池的电动势和内电阻时，由于电压表的分流作用造成系统误差。如图乙所示的U-I图象中有两条直线AB和AB，其中一条是根据实测数据画出的图线，另一条是修正电压表的分流作用所引起的误差后得到的图线。由图可知（）A.AB是根据实测数据画出的图线B.AB是根据实测数据画出的图线C.路端电压U越大，通过电压表的电流越大D.由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻测量值都小于真实值例2. 某同学测量自制水果电池的电动势和内阻，现已知电

14、流表内阻为10，为了更准确测量，应选择的电路图为（ ），E,r测量值与真实值相比？例3. 学习了“测量电源的电动势和内阻”后，物理课外活动小组设计了如图甲所示的实验电路，电路中电源电动势用E，内阻用r表示。(1)若闭合电键S1,将单刀双掷电键S2掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U,处理数据得到图象如图乙所示,写出1U1R关系式_。(不考虑电表内阻的影响)(2)若断开S1,将单刀双掷电键S2掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列的电流表的读数I,处理数据得到图象如图丙所示,写出1IR关系式_。(不考虑电表内阻的影响)(3)课外小组的同学们对图象进行了误差分析,发现将两个图象综合起

15、来利用,完全可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差。已知图象乙和丙纵轴截距分别为b1、b2,斜率分别为k1、k2.则电源的电动势E=_，内阻r=_。例4. 利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R（最大阻值为999.9 ），电阻R0（阻值为3.0 ），电阻R1（阻值为3.0 ），电流表（量程为200 mA，内阻为RA6.0 ），开关S。实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；以为纵坐标，R为横坐标，作R图线（用直线拟合）； 求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。回答下列问题：（1）

16、分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为。（2）实验得到的部分数据如下表所示R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1100.1000.0910.0840.077/A16.998.009.0910.011.011.913.0（3）在图乙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k A1·1，截距bA1。（4）根据图线求得电源电动势EV，内阻r。ACD 例1. A 电动势和内阻都为准确值；例2.例3. （1）RRA（rR0）或写成R（5.0r）（3）1.0（或在0.961.04之间）6.0（或在5.96.1之间）（4）3.0（

17、或在2.73.3之间）1.0（或在0.61.4之间）5、 多用电表1. 表盘的认识三个刻度盘的认识；档位认识；两个旋钮；两个接口：正接线柱接的是红表笔。2. 电流、电压档和常规电表一样，使用前调到合适的档位；机械调零；用作电流表串联进电路，用作电压表与被测用电器并联；外电源的电流从正极（红表笔）进和负极（黑表笔）出；电流、电压档，刻度盘是均匀的；会识别内部结构中，那些接线柱对应那些档位，并能计算电阻。3. 欧姆档（1）内部构造：由表头、电源和可变电阻三部分组成，R内 =RRgr。（2）操作步骤机械调零；选择合适档位，欧姆调零；读数，乘以倍率；换挡时，重新欧姆调零；测量完毕，将选择开关置于电压最

18、高档或者”oFF“档，长期不用应取出电池。（3）测量原理：欧姆调零：Ig=E/R内接入外电阻，读数I=E/(R内+RX)从公式可以看出，R内 不变的情况下，I与 Rx是一一对应关系，换当前，欧姆调零的目的就是保证测量时的R内与制表标刻度时R内相等。中值电阻半偏时：Ig /2=E/(R内+RX) 由公式看出，半偏时RX等于R内，又RX可以通过表盘读出，故直接观察表盘就知道内阻大小了；注意：读数时要乘以相应的档位；中值电阻常用来求电源电动势。例：当使用×100档时，中值电阻（电表内阻）是：1500.（4）注意事项注意机械调零与欧姆调零的区别。测量一般的电阻时，正反接都是可以的。根据测量电

19、阻大小选择合适档位；如果不知道电阻大小，应先从小到大换起；指针偏转过大，要采用小量程。例如：160选用10档。被测电阻要与外电路断开。测电阻时手不能接触表笔，否则测出电阻偏小。电源电动势变小，调零后测量值将偏大；推导如下：欧姆调零：Ig=ER内； Ig不变，E变小，R内变小； 再测电阻：I=ER内+RX=IgR内R内+RX=Ig1+RxR内 ；R内变小，导致I偏小，偏角变小，测量值偏大。（6） 二极管的特点及其电阻测量特点：电流从正极流入时电阻较小，从负极流入时电阻较大，即二极管具有单向导电性。测正向电阻：选低倍率欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极；测反向电阻

20、选择高倍率的欧姆挡。4. 接线柱问题（1）多用电表共用一个表头，表头指针只能朝一个方向偏转，即电流从红表笔（正接线柱A）流进，黑表笔（负接线柱B）流出；（2）用作电流和电压表使用时，红表笔（正接线柱）靠近外电源的正极，电势高；黑标笔（负接线柱）靠近外电源的负极，电势低；（3）用作欧姆表时，红表笔（正接线柱）靠近内电源的负极，电势低；黑标笔（负接线柱）靠近内电源的正极，电势高；（4）观察多用电表内部结构中电源正负极，可以判断哪端是红表笔，红进黑出。5. 利用多用电表探究黑箱（1）电源的判断：用多用电表的电压挡试触如有示数，则说明存在电源（多用电表中的电压挡的量程应大于电源电动势）。（2）电阻的判

21、断：欧姆表两表笔正、反接测量，如果示数不变，则为电阻。（3）二极管的判断：欧姆表两表笔正、反接测量，如果示数差别很大，则为二极管。（4）电容器的判断：欧姆表两表笔正、反接测量，如为电容器，则示数均很大。 例：如图所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件（一只定值电阻和一只半导体二极管），每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测：用多用电表欧姆挡进行测量，把红黑表笔分别与接线柱A,B,C连接，测量结果如下表： 红表笔ACCBAB黑表笔CABCBA阻值有阻值阻值同AC测量值很大很小很大接近AC间电阻请画出黑

22、箱内的电路结构图。练习1 （多选）用多用电表测电压和电阻时，若红表笔插入多用电表的正插孔，黑表笔插入多用电表的负插孔，则()A. 测量外电压时，电流从红表笔流入多用电表，红表笔电势高B. 测量外电压时，电流从黑表笔流入多用电表，黑表笔电势高C. 测电阻时，电流从红表笔流出多用电表，红表笔电势高D. 测电阻时，电流从黑表笔流出多用电表，黑表笔电势高2 （多选）用多用电表欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是()A. 每次测量前必须进行欧姆挡调零B. 在测量大电阻时，为使测量更准确，应用两手将表笔和待测电阻两端捏紧C. 测量电路中的电阻时，要将待测电阻与电源断开D. 多用电表使用完毕，应将选择开关旋到

23、“OFF”或直流电压最高挡E、如果用“×100”档时，多用表指针偏角较大，则应用“×10”档，且需要重新欧姆调零F、测阻值约为150的电阻，应选用×100挡3 （多选）关于多用电表的使用，下列操作正确的是A. 测电压时，应按图甲连接方式测量B. 测电流时，应按图乙连接方式测量C. 测电阻时，应按图丙连接方式测量D. 测二极管的正向电阻时，应按图丁连接方式测量4 某同学设计了一个多量程多用电表,其内部结构原理图如图所示。其电流表的量程分别为10mA和250mA,电压表的量程分别为10V和250V,电阻档分别为×10和×100.则下列说法正确的是( )A. 功能选择开关S与“1”相接时，所测物理量和量程分别是直流电流、250mAB. 功能选择开关S与“3”相接时，所测物理量和量程分别是直流电流、10mAC. 功能选择开关S与“5”相接时，所测物理量和量程分别是直流电压、250VD. 作电流表或电压表时电流从红表笔流进黑表笔流出，作欧姆表时电流从红表笔流出黑表笔流进5 某同学把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示。两支表笔直接接触时，电流表的读数为满偏电流Ig；两支表笔与400的电阻相连时，电流表的读数为Ig