届高三一轮电学实验复习课件

高考物理电学实验复习高考物理电学实验复习一、电流表的构造和工作原理1.构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成θ∝IUg

GIgRg2.电路图：（1）满偏电流:电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig（2）电流表的内阻:表头G的电阻Rg（3）满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压UgUg=IgRg一、电流表的构造和工作原理UgGIgRg23.把灵敏电流计改为电压表GIgRgUgURRVIgURV

电压表的内阻：Rv=Rg+R3.把灵敏电流计改为电压表GIgRgUgURRVIgURV4.把灵敏电流计G改为电流表AGIgRgIRRAUIRA电流表的内阻：RA=Rg×R/(R+Rg)4.把灵敏电流计G改为电流表AGIgRgIRRAUIRA电流1.限流式：2.分压式：AVRXRLAVRLRX二、滑动变阻器的两种接法优点：电路简单，省电不足：电压不能从零开始优点：电压能从零开始不足：电路复杂，费电1.限流式：2.分压式：AVRXRLAVRLRX二、滑动变阻3.选择方法(1)限流接法(2)分压接法

（通常情况）

电流、电压能达到要求的调节范围；不超过测量仪表的量程，不超过各元件允许的最大电流。（三种特殊条件）

a.要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。b.采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。c.用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。3.选择方法（通常情况）电流、电压能达到要求的调节范围比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围电流调节的范围电能损耗电路连接4.滑动变阻器的接法比较

EIR电源负担轻

E（IR+Iap）电源负担重简便复杂比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围电流调节的范围三、电学仪器的选择和读数1.安全性原则要保证所用仪器的安全，电源最大允许通过的电流、电压表和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流、用电器的额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。2.精确性原则尽量减小实验误差。选择电表时，在保证电流和电压均不超过使用量程的前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3），电表达不到满偏的1/3是不允许的。三、电学仪器的选择和读数1.安全性原则要保证所用仪器3.操作性原则：如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，当其阻值大于用电器的阻值时用限流电路调节电路的电压(电流)比较方便；当其阻值小于用电器的电阻时用分压电路调节电路的电压(电流)比较方便．4.选择的一般步骤①根据实验要求设计合理的实验电路；②找出唯一性的器材；③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程；④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.3.操作性原则：如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电量程为0.6A的电流表，满刻度绝对误差最大为±0.015A，最小分格为0.02A，指针偏转不够一个分格的部分用半格估读法，读数为两位小数。如图，电流表读数为0.15A.00.20.4A0.65.电表的读数量程为0.6A的电流表，满刻度绝对误差最大为±0.量程为3A的电流表，满刻度绝对误差最大为±0.075A，最小分格为0.1A，指针偏转不够一个分格的部分用1/10格估读法，读数为两位小数。如图，电流表读数为0.74A.012A3量程为3A的电流表，满刻度绝对误差最大为±0.07量程为3V的电压表，满刻度绝对误差最大为±0.075V，最小分格为0.1V，指针偏转不够一个分格的部分用1/10格估读法，读数为两位小数。如图，电压表读数为2.38V.012V3量程为3V的电压表，满刻度绝对误差最大为±0.07量程为15V的电压表，满刻度绝对误差最大为±0.375V，最小分格为0.5V，指针偏转不够一个分格的部分用1/5格估读法，读数为一位小数。如图，电压表读数为11.7V.0510V15量程为15V的电压表，满刻度绝对误差最大为±0.3如图7－3－1甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“＋”和“－0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是________A，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A；当使用电流表的“＋”和“－3”两接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.如图7－3－1甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用用电压表测电压用电流表测电流外接法？内接法？为减小误差，多测几组数据，求平均值滑动变阻器限流式？分压式？AVAV1.原理URI实验一伏安法测电阻“同一性”用电压表测电压用电流表测电流外接法？为减小误差，多测几组数据2.电路限流器电路，安培表内接法RXAV··限流器电路，安培表外接法RXAV分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表外接法RXAVRXVA2.电路限流器电路，安培表内接法RXAV··限流器电路，安培由于电流表分压引起的。误差产生的原因:若>>时，采用电流表内接法由于电压表分流引起的。误差产生的原因：内接法RXVA··RXAV··外接法若

>>

时，采用电流表外接法。3.误差分析由于电流表分压引起的。误差产生的原因:若>>1.采用电流表内接法的条件：Rx>>RA采用电流表外接法的条件：Rv>>Rx4.电流表内、外接判断方法用试触法进行判断当时用内接法2.当不满足Rx>>RA和Rv>>Rx关系时当时用外接法当时用内、外接法均可3.当Rx、RA、Rv的阻值未知时1.采用电流表内接法的条件：Rx>>RA4.电流表内、外接判试触法b.选择方法：将电压表分别接a、b两点结论：两次接触，那个表示数变化明显,Rx就与那个表“近接”a.条件：未给出RX的估计阻值RXVA··Pab如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满足RX<<RV,不适应用电流表的外接法．应用电流表的内接法．安培表和伏特表示数变化显著（明显）的标志是它们的示数的变化量（绝对误差）占原来值的百分比大(相对误差）从另一个角度来看，电压表的示数没有显著变化，说明电流表的分压作用很弱，满足RX>>RA,应选用内接法．P应接在b处。试触法b.选择方法：将电压表分别接a、b两点结论：两次接A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．5.伏安法测电阻之发散思维(2)“安安法”条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用．(1)“伏安法”测电压表的电阻VA．．．没有系统误差没有系统误差没有系统误差A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．5.伏安法测电阻之发替代比较法测电阻(3)替代法测量电阻RxRA(4)比较法测量电阻I1ARRxARRxI2∵I2R=I1Rx∴Rx=I2R/I1（不计电源内阻）替代比较法测电阻(3)替代法测量电阻RxRA(4)比较法测量例1.用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1Ω，伏特表的量程为3V，内阻为5KΩ;电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0—20Ω。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：+-RXAV··++例1.用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成例2：有一个电阻Rx，其阻值大约是25kΩ，可供选择的器材是：电流表A1(0----100μA,2kΩ)电流表A2(0----500μA,300Ω)电压表V1(0----10V,100kΩ）电压表V2(0----50V,500KΩ）直流稳压电源E（15V，1A）滑动变阻器R(1kΩ,1W)电键K和若干根导线．试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。解：（1）电压表、电流表的选择由于滑动变阻器的电阻明显小于待测电阻，因此滑动变阻器必须用分压器接法。若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。例2：有一个电阻Rx，其阻值大约是25kΩ，可供选择的器材+－（2）电流表内接法和外接法的选择实验电路图E=15V25KΩ1KΩ

RXA2V1因为RX=25KΩ＞＞RA=300Ω，所以采用电流表内接法由于用分压器接法时，电阻RX

中的最大电流为Imax=10V/25KΩ=0.4mA=400μA所以电流表选A2（500μA）+－（2）电流表内接法和外接法的选择实验电路图E=15例（2006年全国Ⅰ、Ⅲ）现要测量某一电压表的内阻。给定的器材有：待测电压表（量程2V，内阻约4kΩ）；电流表（量程1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。⑴试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）⑵电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV=_________。VVA

【命题意图】本题考查了电压表内阻的测量，实验中真正的难点在于如何获得电压表中流过的电流大小，此时可以用电流表与定值电阻配合完成电流表的功能。原理还是部分电路的欧姆定律，关键是灵活的运用。R1SE

AV例（2006年全国Ⅰ、Ⅲ）现要测量某一电压表（1）电路应采用电流表外接法（为什么？）（2）滑线变阻器应采用分压式接法。实验二描绘小电珠的伏安特性曲线（1）电路应采用电流表外接法（为什么？）（2）滑线变阻器应届高三一轮电学实验复习课件（3）应使滑动变阻器的阻值由小向大(A---B)逐渐改变,在电压表0～U（V）范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和电流值I。在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，画出U--I曲线，分析曲线变化的规律.曲线不为直线的原因是

（3）应使滑动变阻器的阻值由小向大(A---B)逐渐改变

例

（04上海）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在左下框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0—10Ω电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小煤泡的U—I曲线.（3）如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是2.0Ω.问:将本题中的灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少?（简要写出求解过程;若需作图,可直接画在第（2）小题的方格图中）例（04上海）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.解：（1）见下图;（2）见下图（3）作出U=E—Ir图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦解：（1）见下图;（2）见下图三、测电阻率ba图4152051002025301510三、测电阻率ba图4152051002025301510例有一根固定在直尺上的均匀电阻丝（总阻值小于5Ω），两端各有一个固定的接线柱a和b，直尺的之间有一个可沿直尺滑动的触头c，c的上端为接线柱，触头c与电阻丝通常不接触，当用手按下时，才与电阻丝接触，且可在直尺上读出触点的位置，现给你如下器材，要求测量该电阻丝的电阻率ρbac保护电阻图210404505图1例有一根固定在直尺上的均匀电阻丝（总阻值小于5Ω），A．电压表0－3V内电阻约30KΩB．电流表0－0.6A内电阻约0.5KΩC．电池组：电动势3V内电阻很小D．保护电阻R0E．电键F．螺旋测微器 （1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径，其刻度位置如图1所示，读数为________mm。 （2）试将图2中提供的器材连成实验电路，要求：①避免由于电流的热效应而使电阻丝的电阻率随电流的变化而发生变化能进行多次测量

①

根据图3所示的数据点描绘出图线。②

根据描绘出的图线结合有关数据计算出该电阻丝的电阻率_______Ω.m(保留两位有效数字)（3）通过改变滑动触头c的位置，分别测量出了五组与长度L对应的电压U的数据（电流表示数保持在0.5A不变），并已描在坐标纸上，如图3所示L/mU/VG．连接用导线若干10404505图1（3）通过改变滑动触头c的位置，分别测量出了五组L/mU分析：（1）螺旋测微器的读数方法是：读数＝固定刻度数（包括半毫米刻度）＋可动刻度数×精度由图1可得，电阻丝的直径d＝1.980mm(2)由电阻定律可得，测量电阻丝的电阻率的原理式子为为了避免由于电流的热效应而使电阻丝的电阻率随电流的变化而变化，本实验中采用了控制度量法，即保持电流I不变，这样实验中只需改变滑动触头的位置，测量多组U、L值，利用U-L图像就可以计算电阻率ρ。bac保护电阻图4满足实验要求的实验电路实物接线图如图4所示。152051002025301510分析：bac保护电阻图4满足实验要求的实验电路实物接线图如图（3）①由实验原理可知ρ∝,由此，理论上U-L图线应该是一条过原点的直线，但是由于实验的偶然误差，描出的点并不在一条直线上，在描图线时，应通过尽可能多的点画一条直线，0.50.40.30.20.100.60.80.70.51.01.52.0U/VL/m图5并使不在直线上的各点分布在直线两侧的点的数目大致相同。这样，才能使各次实验的偶然误差得到部分的抵消，提高实验的精确度，描绘的图线如图5所示②在图线上选一点，如（0.5m,1.0v），求出的值，然后根据原理式计算电阻率ρ。（3）①由实验原理可知ρ∝,由此，理论上U-L图线应该例

电桥法测电阻。利用给出的电路图和器材（G为灵敏电流表，R0为阻值均匀的电阻丝，R为已知阻值的定值电阻，Rx为被测电阻）。要求利用这些器材测未知电阻Rx。⑴实验中还需要什么测量仪器？⑵将实物连成电路图。⑶写出测量Rx的实验步骤，并写出利用测量数据表示Rx的表达式。

GRxR0RL1

L2RXRR0P解：⑴还需要米尺（测量左右两部分电阻丝的长度L1、L2）。⑶按图接好电路后，移动滑动触头P，使电流表指针指在中央零刻度处。用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度L1、L2；由RX∶R=L1∶L2

例电桥法测电阻。利用给出的电路图和器材（G为灵敏电流实验四测定电源的电动势和内阻AVR图aErS实验四测定电源的电动势和内阻AVR图aErS测定电动势内阻电路vAU1=E-I1r

U2=E-I2rA

E=I1(R1+r)

E=I2(R2+r)v

E=U1+U1r/R1

E=U2+U2r/R2测定电动势内阻电路vAU1=E-I1rAE=I1(用电流表和电压表测E、r实验电路如下。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。RVAS为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I图象处理实验数据.将点描好后,用直尺画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.I/AU/V00.20.40.63.02.01.0这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E(对应的I=0),斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI|。用电流表和电压表测E、r实验电路如下。根据闭合上法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：VA1.安培表内接在并联电路之内的电路:解：作U=E-Ir

图线如图实线示：UIE测UIA式中的U是路端电压,

I

应是通过电源的电流，I实=IA+IV

=(IA+U/RV)可见U越大，差值(I实-IA

)就越大，

U=0时，差值(I实-IA

)也为0，实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大E真I实∴E测<E真r测<r真该电路适用于滑动变阻器阻值小

(电源内阻很小)的情况.上法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：VA1.安培表内若将电流表的内阻并入电池中，则U路和I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了,测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。U路=E-I(RA+r)=E-Ir'上法测E、r实验中测量值和真实值的比较2：A

V

2.安培表外接在并联电路之外的电路:解：作U=E-Ir

图线如图实线示：IEIUVU式中的I

是通过电源的电流，

U应是路端电压,U路=UA+UV=(I

RA+UV)可见I

越大，差值I

RA就越大，I=0时差值为0实际的U-I图线如图虚线示：U路E真∴E测

=E真r测

>r真该电路适用于滑动变阻器阻值大

(电源内阻很大)的情况.若将电流表的内阻并入电池中，则U路和上法测E、r实验中测王红同学到实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时，发现实验桌上还有一个定值电阻R0。他设计了如图所示的电路来测量R0的阻值，实验时用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数，并将滑动变阻器的滑片P移动到不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值。（1）他在同一坐标纸上分别作出U1－I、U2－I图线，则所作的直线斜率较大的是

.

U2－IAV1R0RESrPV2解：U1－I图线的斜率等于电源内阻r

，U2－I图线的斜率等于电源内阻r与电阻R0之和，王红同学到实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时，发现实验（2）定值电阻R0的计算表达式是：

R0=

(用测得的物理量表示)，若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得R0值

（填“大于”、“等于”或“小于”）实际值。（3）张超同学说：“在王红同学所用的实验器材中，如果知道电流表的内阻rA，就能少用一个电压表测出电动势、内阻以及R0的值。请你在虚线框中画出张超同学设想的电路图，并写出简单实验步骤和E、r、R0三个物理量的计算式。大于（2）定值电阻R0的计算表达式是：R0=（3）解：电路图如图示：AVVRESrrAP实验步骤：①按电路图连接好电路；②闭合开关S，移动滑片P使滑动变阻器短路，测得两电表读数为U1、I1；③移动滑片P使滑动变阻器不短路，测得两电表读数为U2、I2；④整理器材，数据处理。由闭合电路欧姆定律E=U1+I1r,

E=U2+I2r由部分电路欧姆定律U1=I1(R0+rA),解得计算公式为：（3）解：电路图如图示：AVVRESrrAP实验步骤：①按电1.表面结构实验五多用电表测内阻(１)表盘分清三条刻度线所测量的物理量最下面的一条刻度线分布不均匀（开始阶段较密集），是用来测交流电压的．最上面的刻度线右端标有“0”，从右向左，刻度线依次变密，是用来测电阻的；中间的刻度线共50个小格，分布均匀，是用于测电流和直流电压的；1.表面结构实验五多用电表测内阻(１)表盘分清三(2)选择开关多用电表的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程．将多用电表的选择开关转到电流（压）档，多用电表相当于一个电流（压）表，其使用方法和读数与电流（压）表相同．当选择开关旋转到电阻档，就可以测电阻了．电流（压）档上标示为量程，欧姆档上标示为倍率．(2)选择开关多用电表的下半部分为选择开关，周围标有2.测量电路R1．．G．．．R21mA10mA12R1．．G．R26．．R3R4．52.5V10VR1．．G．R24．3．．RR×1×10电流档电路欧姆档电路电压档电路2.测量电路R1．．G．．．R21mA10mA12R1．．G(1)使用电流档和电压档时，都不用内电源，必须要