第13讲电学实验

1、高密四中二轮复习学案 命题：岳晓虹 审核：王洪栋第13讲电学实验网络构建高考概况考什么1测量仪表的读数、仪器选择与电路设计；2电路实物连线与数据处理；3实验方法和技能的迁移应用；4电路故障的排除。怎么考1有关器材选取的选择题或填空题；2涉及实验操作步骤的排序题或填空题；3涉及测量电路和控制电路设计的填空题或选择题；4有关数据处理的作图题或填空题。怎么办1加强实验原理的训练，归纳仪器选择、电路设计中的技巧；2加强电路图或实物连线、图象、图表分析方面的训练。电学量测量仪器1电流表、电压表、欧姆表的对比仪器接线柱量程选择读数电流表有正、负接线柱的电表，电流由电表的正接线柱流入，负接线柱流出。但欧姆表

2、的正接线柱的电势低使指针指示比满偏刻度多的位置若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，的只需要读到最小分度位即可电压表欧姆表使指针尽量指在表盘的中间位置左右取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.欧姆表工作原理(1)电路：欧姆表是多用电表电阻挡的一个挡位，电路如图所示。电流的流向：由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。(2)调零：当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时Ig。(3)测量：当红、

3、黑表笔之间接电阻Rx时，电路中电流I，Rx的一个值对应I的一个值，故将电流刻度标上相应的电阻刻度，即可直接读出待测电阻Rx的阻值。(4)中值电阻：当被测电阻RxRRgr时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为“中值电阻”。中值电阻为欧姆表的内阻。一、电流表的内外接法选择1.两种接法的比较比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大测量结果R测RARxRx电阻的测量值大于真实值R测RxRx电阻的测量值小于真实值适用条件RxRA，大电阻RxRV，小电阻2.两种接法的判断(1)比值判断法若，Rx为小

4、电阻，外接法误差小应选用外接法。 (2)试触：当无法估计电阻的阻值，难以比较及的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定，若电流表示数较电压表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，应采用内接法；若电压表示数较电流表示数变化明显，说明内接时电流表的分压作用大，应采用外接法。二、滑动变阻器连接的限流接法和分压接法1.两种接法的对比方式内容限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载Rx上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载Rx上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端 a端都起保护作用额定条件下电路总功率EI E(IIP)分压电路耗能较多2

5、.两种接法的处理技巧(1)滑动变阻器限流式接法选取原则：一般在滑动变阻器总电阻R0与Rx相差不大时，既不要求较大范围调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法。(2)滑动变阻器的分压式接法选取原则滑动变阻器的全值电阻R0远小于用电器电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，即RxR0。要求用电器Rx的电流或电压从零开始连续变化。采用限流式电路时，电路中的最小电流大于用电器Rx的额定电流，或给定的仪表量程偏小。1 实验仪器使用和读数主要考查欧姆表的原理，使用，读数以及电压表、电流表的读数和使用。例1拓展：用多用电表测电动机中导线线圈的电阻RM时，选择“10 ”欧姆挡，并按正确步骤操作

6、后，指针偏角过大，应怎样准确测出RM，如何操作？1.2015浙江高考图1是一同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。(1)根据图1画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的、所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：_、_、_、_。两组数据得到的电阻分别为_和_。2.2015广东高考某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_。据此应选择图(b)、(c)中的_(填“b”或“

7、c”)电路进行实验。连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。图(d)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图(e)所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V。利用图(d)可算得E_V，r_(结果均保留两位有效数字，电压表为理想电压表)。2 以测电阻为核心的实验主要考查测电阻实验的原理，仪器的选择，以及控制电路中滑动

8、变阻器的接法，测量电路中电流表的接法等。例2.测电阻实验时仪表的选择及接法(1)仪表选择的三个主要原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)。(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)。(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用。(5)

9、定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流。(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多。(7)电流表量程的选择：电压表量程与被测电阻比值相差不多。32015枣庄模拟要测量一根电阻丝的阻值，某同学采用的做法是：(1)先用多用电表的欧姆挡进行粗测，当选择开关旋至“R10”时，指针指在接近刻度盘右端的位置；当选择开关旋至另一位置进行测量时，指针指示的位置接近刻度盘的中央位置，如图所示，则所测电阻的电阻值为_。(2)用以下器材进行较准确的测量，实验室中提供的实验器材如下：电压表V(量程6 V，内阻约3 k)；电流表A1(量程0.6 A，内阻约0.5 )；电流表A2 (量程3 A，内阻约0.1 )

10、；电源E1 (电动势6 V，内阻不计)；电源E2(电动势12 V，内阻不计)；滑动变阻器R(最大阻值10 )；开关S和导线。实验时电源应选_，电流表应选_。(填器材代号)如果要求加在电阻丝上的电压从零开始增加，请在虚线框内帮他设计一个电路图。在你所设计的电路中， 闭合开关前变阻器的滑动触头应移到最_端。实验中受诸多因素的影响会产生误差，请你说出产生误差的两条原因：_，_。调节变阻器的滑动触头，使电压表的读数每次都比上一次增加0.5 V，结果发现电流表的示数每次比上一次增加的数值都不一样，呈越来越小的趋势，且随着电压的增大和实验时间的延长，这种情况越来越明显。试说明产生这一现象的主要原因：_。4

11、2015江西模拟要测量电压表V1的内阻RV1，其量程为2 V，内阻约2 k。实验室提供的器材有：电流表A1，量程0.6 A，内阻约为0.1 ；电压表V2，量程5 V，内阻约为5 k；定值电阻R1，阻值为30 ；定值电阻R2，阻值为3 k；滑动变阻器R3，最大阻值100 ，额定电流1.5 A；电源E，电动势6 V，内阻约0.5 ；开关S一个，导线若干。(1)有人拟将待测电压表V1和题中所给的电流表A1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RV1。该方案实际上不可行，其最主要的原因是_。(2)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RV1的实验电路。要求测量尽

12、量准确，实验必须在同一电路中，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接好)，并标出所选元件的相应字母代号。(3)由上问写出电压表V1内阻RV1的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。3 以测电源电动势和内阻为核心的电学实验主要考查测量电源电动势和内阻的实验原理，方法以及数据的处理。例3测量电源的电动势和内阻(1)三种常用实验方法和原理，伏安法EUIr、伏阻法EU(1r/R)、安阻法EI(Rr)。(2)两种数据处理方法：联立方程求解法和图象处理法，对伏安法利用电源的UI图象求电动势和内阻；对伏阻法和安阻法需对方程EU(1r/R)和EI(Rr)适当变形作线性处理

13、，并利用直线方程的截距和斜率求电动势或内阻等物理量。52015长春质监某实验小组的同学，设计了图甲所示的电路图，既可以用来测量电压表的内阻，也可以用来测量电源的电动势和内阻。实验器材有：电源E，电压表V，电阻箱R1(09999 )，滑动变阻器R2，一个单刀双掷开关S，导线若干。(1)实验首先测量电压表内阻，实验步骤如下：将滑动变阻器R2的滑片滑至最左端，同时将电阻箱R1阻值调至0；将开关接向1，调节R2的滑片，直至电压表满偏；保持R2不变，调节R1阻值，使电压表示数达满偏刻度的，读出此时电阻箱的阻值记为R，则电压表的内阻RV_；通过上述方法得到电压表的内阻测量值_真实值。(选填“大于”或“小于

14、”)(2)接下来测量电源电动势和内阻。为了保护电路，该小组同学又在电路中加上了保护电阻R025 ，如图乙所示，实验步骤如下：将滑动变阻器R2的滑片滑至最左端，不再移动，同时将电阻箱R1阻值调至0；将开关接向2，记下电压表读数为3 V；改变电阻箱R1接入电路的电阻值，读取电压表对应的示数U；根据读取的多组数据，小组同学画出了图丙所示的图象，图中虚线是图中曲线的渐近线；根据该图象及测得数据，可求得该电源的电动势E_V，内阻r_。(保留两位有效数字)62015湖南十三校联考某同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻。(1)他先用多用表电压挡直接接在电源两极，读数如图甲，则电源电

15、动势约为_V。(2)为了更准确的测量电源的电动势和内电阻，他用多用表的“直流100 mA”挡设计了如图乙的测量电路，为了电表安全，请估算开关闭合前电阻箱的最小取值为_。(3)将多用电表的选择开关从“OFF”旋转至“直流100 mA”挡，调节电阻箱到合适的值并记录其读数R，合上开关从多用表上读出相应的示数I。(4)重复(3)获得多组数据，根据数据作出了如图丙所示的R图线。(5)由图线得干电池的电动势E_V(保留三位有效数字)，内阻r_ (取整数)。电学创新型实验的分析技巧例4：2015银川一模半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门，它们是根据“压阻效应”：就是某些固体

16、材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化的现象。现用如图1所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材A电源E(3 V，内阻约为1 )B电流表A1(0.6 A，内阻r15 )C电流表A2(0.6 A，内阻r2约为1 )D开关S，定值电阻R0(1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请根据图1虚线框内电路图的设计，甲表选用_(填A1或A2)，乙表选用_(填A1或A2)。(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx_(用字母表示)。(3)改变力的大小，得

17、到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值，最后绘成的图象如图2所示。当F竖直向下(设竖直向下为正方向)时，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx_。(各物理量单位均为国际单位)(4)定值电阻R0的阻值应该选用_。A1 B5 C10 D20 课后拓展练习12015四川高考用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表A1(量程030 mA)；电流表A2(量程0100 mA)；电压表V(量程06 V)；滑动变阻器R1(阻值05 )；滑动变阻器R2(阻值0300 )；开关S一个，

18、导线若干条。某同学的实验过程如下：.设计如图1所示的电路图，正确连接电路。.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图2所示的图线。 .断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复的步骤，得到另一条UI图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)。回答下列问题：电流表应选用_，滑动变阻器应选用_；由图2的图线，得电源内阻r_；用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx_，代入数值可得Rx；若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围_，电压表示数变化范围_。(选填“相同”或“不同”)32015天津高考用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 )的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A电流表：量程0.6 A，内电阻约1 B电流表：量程3 A，内电阻约0.2 C电压表：量