高考实验复习-人教版

实验复习(实验一至实验五)

实验一用描迹法画出电场中平面上的等势线

1.实验目的

用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

2.实验原理

利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的静电场，当在场中与导电纸接触的两探针尖端

的电势差为零时，与探针相连的灵敏电流表中电流强度为零，从而可以通过探针找出电流场

中的等势点，并依据等势点描出等势线。

3.实验器材

学生用低压电源或电池组、灵敏电流表、电键、导电纸、白纸、复写纸、圆柱形金属电

极两个、探针两支、图钉、导线若干、木板。

4.实验步骤

(1)安装置：在平整的木板上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸有导电

物质的一面向上，再用图钉把它们一起固定在木板上，如下图所示。在导电纸上放两个跟它

接触良好的圆柱形电极，两极间距离约为10cm,电压约为6V。再从一个灵敏电流表的两个

接线柱引出两个探针。

(2)选基准点：在导电纸平面两极的连线上，选取间距大致相等的五个点作为基准点,

并用探针把它们的位置复印在白纸上。

(3)探测等势点：将两个探针分别拿在左、右手中，用左手中的探针跟导电纸上的某

一基准点接触，然后在导电纸平面两极连线的一侧，距此基准点约1cm处再选一个点，在

此点将右手拿着的探针跟导电纸接触，这时一般会看到电流表的指针有偏转，左右移动探针

的位置，直至找到一点，使电流表的指针没有偏转为止，说明这个点跟基准点的电势相等。

用探针把这个点的位置复印在白纸上。照上述方法，在这个基准点的两侧，各探测出五个等

势点，每个等势点大约相距1cm。用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。

(4)画等势线：取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是等势线，

如下图。

5.重要注意事项

(1)在木板上铺纸的先后顺序是白纸、复写纸、导电纸，并且导电纸有导电物质的一

面(黑色)朝上，且两个电极和三层纸的相对位置不变。

(2)电极与导电纸的接触应该良好，否则会影响实验正常进行。

(3)在探测与某一基准点电势相等的其它各点时，与该基准点相接触的探针要固定不

动。

(4)绝不允许将两探针分别同时触到电极，以防烧坏电流表。

(5)鉴于导电纸边缘处的等势线会变形，探测等势点不要靠近导电纸的边缘。

(6)描绘的等势线必须是平滑曲线，不应画成折线。

6.实验误差的来源与分析

(1)所使用的电流表的精度是本实验产生误差的主要因素之一，因此，在条件允许的

情况下，要尽可能使用精度较高的电流表。

(2)电极与导电纸是否接触良好也是木实验产生误差的主要因素之一，对此，安装电

极时要加以注意，可以在木板上垫3〜5张白纸。

(3)导电纸是否符合要求也是本实验产生误差的主要因素之一，导电纸的电阻率应远

大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体;导电涂层要均匀，纸上导电性才能一致,

否则会使测绘出的等势线产生畸变。

(4)圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差。圆柱形电极应选一样大的直径为1cm

的磨平铜柱两只。

实验二描绘小电珠的伏安特性曲线

1.实验目的

A.了解实验原理，知道伏安特性曲线的描绘方法。

B.了解小灯泡伏安特性曲线不为直线的原因，掌握根据I—U曲线求电阻的方法。

2.实验原理

在纯电阻电路里，根据部分电路欧姆定律1=£可知：当电阻阻值恒定时,

通过电阻的电流I和电阻两端的电压U呈线性关系,也就是I-U曲线是一条过原点的直线。

我们在电阻定律中会知道，导体的电阻会随着温度的变化而发生变化，如果温度变化不大，

一般导体电阻改变很小，我们可以认为导体的电阻是没有改变的。但是，在本实验中，小灯

泡由暗逐渐变到正常发光，温度发生了很大的变化，所以灯丝电阻也就发生了较大的变化。

这样，在灯泡两端电压山小变化到额定电压时，描绘出的伏安特性曲线就不是一条直线，而

是一条曲线。

为了使曲线画得较准确，实验中必须读取12组左右不同的电压值和电流值，同时要求

可在小灯泡两端的电压变化范围尽可能大••些，所以滑动变阻器必须如下图所示连接成分压

电路。

由于小灯泡的电阻和安培表的内阻都比较小，伏特表的内阻却较大，所以伏特表应当如

图所示直接并联在小灯泡两端。否则，实验将产生很大的误差。

I-U曲线画出后，我们可以读出曲线上任一点的横坐标U和纵坐标I的数值，然后

根据R=；,计算出该点的电阻值R。

3.实验器材

小灯泡，4V—6V学生电源，滑动变阻器，伏特表，安培表，开关，导线若干。

4.实验步骤

(1)按上图连接好电路，把滑动变阻器的滑动臂C调节到靠近A端处。

(2)闭合电键S,把滑动臂C调节到某个合适的位置，然后读出此时伏特表的示数Ui

和安培表的示数I,,并把它们记录到下面表格中。

实验次数123456789101112

电压值U

电流值I

(3)把滑动臂C从近A端逐渐往B端调节，重复步骤(2),读出并记录下12组左右

不同的电压值和电流值。

(4)断开电键S,拆除电路。

(5)以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，选取适当的标度，在坐标平面内依次描

出12组数据所表示的点，然后用平滑曲线连接这些点，此曲线就是小灯泡的伏安特性曲线。

5.注意事项

(1)为了保护元件不被损坏，在连接电路前必须把电键S断开；连好电路后闭合电键

前，应先把滑动臂C调节到近A端处；在把滑动臂往B端调节的过程中，要注意不能让加

在灯泡两端的电压超过灯泡的额定电压。

(2)为了减小误差，在作图时，所选分度比例要恰当，应使12个点在坐标平面内分布

在一个尽量大的范围内，且疏密程度尽量均匀些。

实验三测定金属的电阻率

1.实验目的

学会使用各种常用电学仪器以及正确读数；学会使用螺旋测微器以及正确读数；学会用

伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率。

2.实验原理

欧姆定律和电阻定律。用毫米刻度尺测一段金属导线的长度L,用螺旋测微器测导线

的直径d,用伏安法测导线的电阻R,由R=p工得P=空=里耍。

SL4L

3.实验器材

被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、电键、滑动变阻器、导

线若干。

4.实验步骤

(1)用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径d的平均值。

(2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用带毫米刻度的米尺测量接入电路的金

属丝长度L(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值L。

(3)依照下图所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。

(4)电路经检查无误后，闭合电键S,改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应

的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S,求出电阻R的平均值。

(5)将测得的R,L,d的值代入电阻率计算公式0=型=还中，计算

L4L

出金属导线的电阻率。

(6)拆去实验线路，整理好实验器材。

5.重要注意事项

(1)为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径。为了准确，应测量拉直悬空的

连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取其平均值。

(2)测量电路应选用电流表外接线路，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太

长。

(3)为准确求出R平均值，应采用U—I图像法求电阻。

6.实验误差的来源与分析

误差来源：(1)测量金属丝直径时出现误差；(2)测量金属丝长度时出现误差；(3)测

量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；(4)通过电流太大、时间太长，致使电阻丝发

热，电阻率随之变化。

由于本实验采用电流表外接法，所以R测＜R真

因夕=~~,所以。测＜X7真

实验四把电流表改装为电压表

1.实验目的

A.知道把电流表改装为电压表的方法，会用“半偏法”测电流表的内阻。

B.理解“半偏法”测电流表内阻的原理，能正确选择实验器材，分析产生误差的原因。

2.实验原理

(1)用“半偏法”测量电流表内阻的原理

将电流表改装为伏特表，必须知道电流表的内阻与。测定电流表内阻的方法很多，本

实验采用“半偏法”，使电流表©指针偏转到满刻度，根据全电路欧姆定律可

得：

E=I（R+rg+r）……①（r为电源内阻）

再合上开关调节电阻箱R，，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，这时有

同时有gigq=（i_Jg）R'……③

解以上三个方程可得：%=R+rR，

gR+r-R'

分析上式可知：当R+r〉〉R，时，rg=R，，即电流表的内阻等于此时电阻箱

的电阻值。

（2）电流表改装为伏特表的原理

电流表的满偏电流为（，内阻为q,根据部分电路欧姆定律，满偏电压

Ug=Igrg0将电流表的表盘刻度改变为相应的标度，则电流表就变为一个可以

直接读出电压数值的电压表。由于电流表的满偏电压很小，所以这样改成的电压表的测量范

围不大。如果要扩大它的测量范围（即量程），可以在电流表上串联一个分压电阻方法来实

现。如下图所示，设改装好的伏特表量程为U,与电流表串联的电阻为R,则

U=Ig（rg+R）,解之可得R=U-rg,即给电流表串联一个阻值为R=翌一%的

【g1g

电阻，就可以将电流表改装成量程为U的伏特表。

R

3.实验器材的选择

根据半偏法测表头内阻的原理，电位器的电阻R应远大于电阻箱的电阻R',而R，=rg。

由于一般电流表的内阻约几百欧〜几千欧，所以电阻箱可选用最大电阻为10kQ的高精度电

阻箱，电位器则应选最大值为几百kQ的电位器。又因为电位器两端的电压远大于电流表的

满偏电压Ug,所以选用的电源的电动势E也应远大于Ug。

4.误差分析

(1)在用半偏法测表头内阻的过程中，当闭合开关Si后，由于R，与电流表并联，

R并〈修所以电路中的总电流比，闭合前要大一些，即此时总电流I>Ig,导致流过电阻

箱的电流因为工IgRg=IJRL所以RV%,即表头内阻的

88888

k2722

测量值小于真实值。

(2)根据电流表改装为伏特表的原理，与电流表串联的分压电阻阻值

R=p-rg,由于内阻％的测量值小于真实值，使R的计算值偏大，所以改装后

的伏特表的量程U也偏大一些。

5.注意事项

(1)测定电流表内阻过程中，调节电位器R,使表头指针偏转到满刻度以后，在后面

的操作过程中，不能再调节R,否则会使电路中的总电流发生较大的变化，使实验造成很大

误差。

(2)在核对伏特表时，合上开关S以前，滑动变阻器的滑片应置于电源输出电压最小

位置，在测表头内阻时，合上开关S,以前，滑动变阻器的滑片应置于电阻最大的一端，以

防损坏电表。

实验五测定电源电动势和内阻

1.实验目的

测定电池的电动势和内电阻。

2.实验原理

根据闭合电路的欧姆定律，其方法有：

(1)如下图(甲)所示，改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U和I

值，由1；=£_11•可得二LU」,r=U-U,；

LiLf

(2)为减小误差，至少测出6组U和I值，且变化范围要大些，然后在U-I图中

描点作图，由图线纵截距和斜率找出£,rjr="U=tga=如下图(乙)

VAIInJ

所示。

被测电池(干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线等。

4.实验步骤

(I)确定电流表、电压表的量程，按上图(甲)所示电路把器材连接好，如下图所示。

(2)把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。

(3)闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数,

用同样方法测量并记录几组I和U值。

(4)断开电键，整理好器材;

(5)数据处理：用原理中的方法计算或从U-I图中找出e和r。

5.重要注意事项

(1)应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次

读完U和1的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得e

和r明显变化。

(2)在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点对称分布在直线的两

侧，而不要顾及个别离开较远的点，以减小偶然误差。

(3)干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图(甲)所

示的状况，即下部大面积空间得不到利用。为此，可使坐标不从零开始，如图(乙)所示,

把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些。此时图线与横轴交点不表示短路电流。

AU

另外，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用「=计算出电池的

AI

6.实验误差的来源与分析

(1)每次读完电表示数没有立即断开电源，造成e和r变化。

(2)测量电路存在系统误差，I真=1测+K中未考虑电压表的分流。

(3)用图像法求e和r时，由于作图不准确造成的偶然误差。

本实验结果:£测＜/真,r测＜r真。

【典型例题】

实验一用描迹法画出电场中平面上的等势线

例1.在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该选

用的是(用器材前的字母表示)。

A.6V的交流电源

B.6V的直流电源

C.100V的直流电源

D,量程0〜0.5V、零刻度在刻度盘中央的电压表

E.量程。〜300M、零刻度在刻度盘中央的电流表。

(1)在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序(自上而

下)是：、、0

(2)在实验中，按下电键，接通电路。若一个探针与基准点0接触，另一个探针已分

别在基准点0的两侧找到了实验所需要的两点a和b,如下图所示，则当此探针与a点接触

时，电表的指针应(填“左偏”、“指零”或“右偏”)：当此探针与b点接触时，

电表的指针应(填“左偏”、“指零”或“右偏”)。

解析：答案为：B、Eo(1)导电纸、复写纸、白纸。(2)指零：指零。

因为直接描绘静电场中的等势线是很困难的，但由于静电场和恒定电流的电场(恒定电

场)遵循的规律相似，所以本实验是用在导电纸上形成的恒定电场模拟静电场来做的，所以

应选6V左右的直流电源。另外，木实验是通过检测两点间是否有电流来判断两点电势是否

相等的，所以应选电流表。

必须把导电纸放在最上面，并使它与电源两极接触良好，这样才能构成闭合回路。另外,

要把探针测得的点复印在白纸上，所以第二层放复写纸，白纸放在最下面。

由于a和b是基准点0两侧已找到的实验所需的点，说明a和b与0点是等电势的，

等电势的两点间是没有电流通过的，所以电流表的指针不会发生偏转而应指零。

例2.描绘电场中的等势线的实验装置如下图所示，如果以a和b两个电极的连线为x轴,

以a和b连线的中垂线为y轴，并将•个探针固定置于y轴上的某一点，合上开关S,则将

另一探针由b电极处沿x轴正方向移到a电极的过程中，灵敏电流表G的指针与零刻度夹

角的变化情况是：（）

A.逐渐增大B.逐渐减小

C.先变大后变小D.先变小后变大

解析：由题意知，b电极相当于负电荷，a电极相当于正电荷，x轴即为等量异号电荷

连线，y轴即为其连线的中垂线。灵敏电流表指针偏角表征的是两探针所在位置处两点间的

电势差。当另一探针沿x轴从b电极处向右移动到a电极处的过程中，两探针间电势差经历

先由大到小，再由小到大的变化，故答案为D。

实验三测定金属的电阻率

例1.有一待测电阻R、,无法估计其粗略值。某同学应用伏安法进行测量，按下图所示（甲）、

（乙）两种电路各测一次，用（甲）图测得的数据是2.9V,4.0mA；用（乙）图测得的数据

是3.0V,3.0mA。由此可知，应用图测量的值误差较小，测量值Rx=。

—1----------©—

RxRx

（甲）（乙）

解析：应用（乙）图进行测量，Rx=Ikflo由题可知，

TT70V

采用（甲）图时，R,.=-=-J—=725C<R〃

'I4x10-3A

采用（乙）图时，R.w=-==1000Q>Rfl

I3x10-3真

即大致范围为：725Q<RS<1000Q

学生用电压表3V挡内阻约为3000Q左右，电流表（毫安表）内阻在零点几欧到零点

零几欧左右，与待测电阻大致范围比较可知：Rv»R待不成立，RA«R待成

立，因此，应采用（乙）图电流表内接法测量，测量值为1000Q。

实验五测定电源电动势和内阻

例1.用电流表和电压表测定电池的电动势e和内电阻r,所用的电路如下图所示，•位

同学测得的六组数据如表中所示。

R3

---------（X）

------1'------—

组别I/AU/V

10.121.37

20.201.32

30.311.24

40.321.18

50.501.10

60.571.05

（1）试根据这些数据在下图作出U-1图线。

（2）根据图线得出电池的电动势e=V,根据图线得出的电池内阻r=

__________Qo

（3）若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，可利用公式£=U|+hr和e=

Uz+br算出e和r,这样做可能得出误差很大的结果。选用第组和第组的

数据，求得的e和r的误差最大。

解析：（1）图线答案如下图所示。

(2)e=1.46V,r=0.72Q

(3)第3组和第4组数据

【模拟试题】

实验一用描迹法画出电场中平面上的等势线

1.在电场中，等势线的描绘实验中所用灵敏电流表的指针偏转的方向与电流的关系是：

当电流从正接线柱流入电表D时，指针偏向正接线柱一侧。某同学用这个电表探测基准点2

两侧的等势点时，把接电表正接线柱的E|接触在基准点2匕把接负接线柱的E?接触在纸

上某一点，如图所示，若发现电表的指针发生了偏转，该同学移动打的方向正确的是（）

A.若电表的指针偏向正接线柱一侧，马向右移动

B.若电表的指针偏向正接线柱一侧，巳向左移动

C.若电表的指针偏向负接线柱一侧，多向右移动

D.若电表的指针偏向负接线柱一侧，心向左移动

2.“电场中等势线的描绘”的实验装置如图所示。

（1）在图中a,b,c,d,e五个基准点中，电势最高的点是点。

（2）若电流表的两表笔分别接触图中d和f两点（f与d连线和A与B连线垂直）时

表针反偏（电流从红表笔流进时，表针正偏），则电流表的红表笔接在点。要使表

针仍指在零刻线，应将接f的探针（即表笔）向（填“左”或“右”）移动。

实验二描绘小电珠的伏安特性曲线

1.下图为Ri和R2两个电阻的i-u图线，从图中可知RiQ，

R2=Q。

2.下图为某个小灯泡的I—U图线，当灯泡两端所加电压为IV时，灯丝的电阻

RA=Q；当灯泡两端电压为3V时，灯丝电阻RB=C。

3.已知某个元件的电阻值随着加在元件两端的电压的增大而减小，则在下图所示的三个

图中，图可能是此元件的I-U图线。

4.在测定小灯泡的I—U曲线的实验中，小灯泡的额定电压为2.8V,额定电流为0.25A,

请在下图中按实验要求连接好电路。在闭合电键以前，滑动变阻器的滑动臂应先移到

___________iWo

5.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6V,3W”，其它供选

择的器材有：

电压表Y（量程6V,内阻20k。）

电流表A1（量程3A,内阻0.2。）

电流表人2（量程0.6A,内阻1。）

变阻器心（°〜1°°°。，°5A）

变阻器“2（0~2A）

学生电源E（6〜8V）

开关S及导线若干

实验中要求在电压表0〜6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电

流值I,以便作出伏安特性曲线，则在上述器材中，电流表应选,变阻器应

选O

在下边方框中画出此实验的原理图。

实验三测定金属的电阻率

1.如图所示，同一未知电阻R、用（甲）、（乙）两种电路测量，图（甲）中两表的读数分

别为3V,4mA,图（乙）中两表的读数分别为4V,3.9mA,则可推知R、的真实值：

…RxRx

—@-r-C=ZH

—

（甲）（乙）

A.比1000Q略小B.比750Q略小

C.比1000Q略大D.比750Q略大

2.如图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下:

A.待测电阻Rx（约100Q）；

B.直流毫安表（量程0〜10mA,内阻50Q）；

C.直流电压表（量程0〜3V,内阻5kQ）；

D.直流电源（输出电压4V,内阻不计）；

E.滑动变阻器（阻值范围。〜15Q,允许最大电流1A）；

F.电键1个，导线若干条。

根据器材的规格和实验要求，要本题的实物图上连线。

3.在“测量金属丝的电阻率”的实验中：

（1）用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，则该金属丝的直径为mm。

（2）C知电阻丝的电阻约为10Q,现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应

选用的器材有（只填代号）。

A.量程是0.6A,内阻是0.5Q的电流表；

B.量程是3A,内阻是0.1Q的电流表；

C.量程是3V,内阻是6kQ的电压表；

D.量程是15V,内阻是30kQ的电压表；

E.阻值为0〜IkQ,额定电流为0.5A的滑动变阻器；

F.阻值为0〜20Q,额定电流为2A的滑动变阻器：

G蓄电池（6V）；

H.开关一个，导线若干。

（3）画出用伏安法测上述电阻丝的电阻电路图。

实验四把电流表改装为电压表

1.测电流表内阻的实验中备有以下器材：

A.电流表（量程〜100〃A）

B.标准伏特表（量程0〜5V）

C.电阻箱（阻值0〜9999Q）

D.电阻箱（阻值0〜99999Q）

E.电源（电动势2V,有内阻）

F.电源（电动势6V,有内阻）

G滑动变阻器（阻值范围0〜50Q,额定电流1.5A）

H.若干开关和导线

为测定电流表的内阻，在以上材料中，可变电阻R应选用，可变电阻R'应

选用，电源E应选用o

2.在测定电流表的内阻的实验中要进行的步骤有：

A.合上Si

B.合上S2

C.将R的阻值调到最大

D.调节R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度

E.调节R'的阻值，使电流表的指针偏到满刻度的一半

F.记下R'的阻值

把以上步骤合理顺序填在以下横线空白处。

3.某电流表内阻q=600。，满偏电流L=100〃A,把它改装为量程是o〜6V的伏特

表，应给它串联一个阻值为Q的电阻。

4.一量程为10°〃A的电流表，其内阻为500。，今给此电流表串联一个阻值为电流表内

阻3倍的电阻，则改装好的伏特表的量程为V.

5.半偏法测电流表©的内阻％,当滑动变阻器的电阻R大于电阻箱内阻R'的情况下，

测出的值比实际的值（填大、小或相等）。

6.一电压表由电流表G与电阻R串联而成，如图所示。若在使用中发现此电压表的计数

总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进？

r-（2>—On

A.在R上串联•个比R小得多的电阻

B.在R上串联一个比R大得多的电阻

C.在R