2020版高考物理总复习第八章第3节电学实验基础教学案新人教版.docx

第3节电学实验基础夯实基础【p136】1电流表、电压表的使用和读数(1)用电流表测电流时，要把电流表_串_联在被测电路中，让电流从_接线柱流进电流表从_接线柱流出来读数：03 A量程按_估读.00.6 A量程，按估读，超过半小格的按半小格读，不足半小格的舍去都只读到_百分_位(2)用电压表测电压时，要把电压表_并_联在被测电路两端让“”接线柱接在电势较_高_的一端“”接线柱接在电势较_低_的一端读数：03 V量程，按估读(估读为小格的整数倍)，只读到百分位.015 V，按估读(的1倍、2倍、3倍、4倍)，只读到十分位2电学实验器材的选用(1)选用器材的原则是：安全、精确、方便选用电源、电流表、电压表时，要根据实验的要求，根据器材的参数，考虑所测电流，电压的最大值不能超出仪表的量程，以确保不损坏仪器在实验电路中测量电流、电压时，电流表、电压表指针的偏角不能过小，以减小误差电流表、电压表的读数为满刻度的以上时，读数较准确，能接近满刻度更好选用滑动变阻器时，先要确保电路中电流不超过变阻器允许通过的最大电流若用“限流式”一般选阻值适当大一点的，但不是越大越好因阻值太大时，在实验中，可能只用到其阻值较小的一部分，滑动触头只能在很短的距离内移动，使用起来很不方便一般是选变阻器总阻值与用电器的阻值比较接近的若用“分压式”，应选择总阻值适当小一些的滑动变阻器，这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动距离成正比例改变，调节起来比较方便(2)选用器材的一般步骤：先找出实验中必须应用的器材；画出实验电路图；估算待测电路中I和U的最大值；考虑能否使电表指针偏转满刻度的以上；选择合适量程的电压表、电流表，合适的滑动变阻器和电源3滑动变阻器的限流接法与分压接法(1)滑动变阻器示意图(2)滑动变阻器的使用作限流用时，把滑动变阻器串联在被限电流的电路中，可以接同一端的两个接线柱_A、C_或_B、D_，也可以接对角线上的两接线柱_A、D_或_B、C_，开始时，应使接入的电阻_最大_作分压用时，先把电阻丝串上开关，接到电源两极上，再在电阻丝的一端与滑键之间接上用电器如下图所示开始时，应使用电器上的电压为_0_(3)两种接法的比较限流接法 分压接法 对比说明 两种接法电路图 串、并联关系不同 负载R0上电压调节范围 E(内阻不计)0E(内阻不计)分压接法调节范围较大负载R0上电流调节范围 (内阻不计)0(内阻不计)分压接法调节范围较大 4.电流表的内接与外接(1)电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值R测，应采用题图(a)电路测量更准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值；由于Rx1，其中R真，而UUR，IIR，则Rx1R真，即测量值Rx1大于真实值；又由于Rx2，R真，其中UUR，IIR，则Rx2R真，即测量值Rx2小于真实值【答案】Rx1大于小于例3为了测量一电阻的阻值Rx，现有以下器材：蓄电池E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，电阻箱RP，开关S1、S2，导线若干某活动小组设计了如图甲所示的电路实验的主要步骤如下：A闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合适，记下两表示数分别为I1、U1；B闭合S2，保持RP阻值不变，记下电流表和电压表示数分别为I2、U2.(1)按电路图在实物图乙上连线(2)写出被测电阻的表达式Rx_(用两电表的读数表示)(3)由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻的测量值_(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值【解析】(1)实物连线如图所示(2)由欧姆定律，第一次测量的电阻为电压表和RP的并联电阻，即R并；第二次测量的电阻为电压表、Rx和RP的并联电阻，联立解得Rx.(3)由于电流表、电压表内阻不影响被测电阻的测量，故其测量值等于真实值【答案】(1)见解析(2)(3)等于【小结】实物图连接的注意事项(1)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件再并联到电路中去(2)连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉(3)要注意电表的量程和正、负接线柱，要使电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出针对训练2现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2000 )，单刀双掷开关一个，导线若干在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60 时阻值为650.0 .(1)完成待调节的报警系统电路图的连线_连线如图所示_(2)电路中应选用滑动变阻器_R2_(填“R1”或“R2”)(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_650.0_ ；滑动变阻器的滑片应置于_b_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_接通电源后，流过报警器的电流会超过20_mA，报警器可能损坏_将开关向_c_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_报警器开始报警_(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用【解析】(2)在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏，可知外电阻的取值范围是 900 R 1800 .60 时热敏电阻的阻值是650.0 ，所以滑动变阻器阻值的取值范围在250 到1150 之间，所以滑动变阻器应该选R2.(3)电阻箱代替报警器工作时的热敏电阻，阻值应为650.0 ，滑动变阻器刚开始应置于b端，若置于另一端，接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏；实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直至报警器开始报警3某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路(1)已知表头G满偏电流为100 A，表头上标记的内阻值为900 .R1、R2和R3是定值电阻利用R1和表头构成1 mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V则根据题给条件，定值电阻的阻值应是R1_100_ ，R2_910_ ，R3_2_000_ .(2)用量程为3 V，内阻为2 500 的标准电压表,V)对改装表3 V挡的不同刻度进行校准所用电池的电动势E为5 V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50 和5 k.为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为_50_ 的滑动变阻器(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_M_(填“M”或“N”)端(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值_大于_(填“大于”或“小于”)900 .【解析】(1)根据题意，R1与表头G构成1 mA的电流表，则IgRg(IIg)R1，整理可得，R1 100 ；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V，则R2 910 ；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V，则R3 2 000 .(2)电压表与之并联之后，电阻小于2 500 ，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50 的电阻(3)在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，这样使分压电路输出的电压为零，起到一种保护作用(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则其实际电阻偏大，故其实际阻值大于900 .考 点 集 训【p314】1在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20 k，电流表的内阻约为10 ，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示(1)根据各点表示的数据描出IU图线，由此求得该电阻的阻值Rx_2.4103_(2.31032.5103_)_(保留两位有效数字)(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图_见解析图_【解析】(1)图线如图所示Rx2.4103 (2.31032.5103 )(2)因满足，故采用电流表内接法2有一个电阻Rx，其阻值大约是10 ，请选择适当的器材，以便测量其阻值可供选择的电路如图可供选择的器材是：A电动势4.5 V、内阻不计的电源EB量程为015 V、内阻10 k的电压表V1C量程为03 V、内阻6 k的电压表V2D量程为0300 mA、内阻4 的电流表A1E量程为05 A、内阻2 的电流表A2F最大阻值20 、额定电流1.5 A的滑动变阻器R1G最大阻值500 、额定电流0.5 A的滑动变阻器R2H开关和若干根导线则选用的电路是_甲_(填“甲”或“乙”)，选用的器材是_A、C、D、F、H_(填器材的字母代号)【解析】甲、乙两种接法都可以，但限流法较节能，因而采用限流接法，故选用甲电路；电源电动势E4.5 V，EIm(RxRA)，Im A0.321 A321 mA或Im A0.375 A375 mA，电流表选D.UImRx0.32110 V3.21 V，因而电压表选C，变阻器R2最大值为500 ，与Rx偏差太大，因此变阻器选F.3如图甲所示为某次测量时电压表的刻度盘的情形，若当时使用的是该表的03 V量程，那么电压表读数为_1.15(1.141.16均可)_V，若当时使用的是该表的015 V量程，那么电压表读数应为_5.7(5.65.8均可)_V；如图乙所示的电阻箱的读数为_84_580.2_ .【解析】03 V量程最小刻度是0.1 V，要向下估读一位，读1.15 V(由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.141.16 V都算正确).015 V量程最小刻度为0.5 V，只要求读到0.1 V这一位，所以读5.7 V(5.65.8 V都算正确)图乙中的电阻箱有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到电阻箱的读数为84 580.2 .4某实验小组要精确测定一个额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300 ，电学符号与小灯泡电学符号相同实验室提供的器材有：A电流表A1(量程为015 mA，内阻RA1约为10 )B电流表A2(量程为02 mA，内阻RA220 )C定值电阻R110 D定值电阻R21 980 E滑动变阻器R(020 )一个F电压表V(量程为015 V，内阻RV约为3 k)G蓄电池E(电动势为4 V，内阻很小)H开关S一个(1)要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有_ABD_(填写器材前的字母编号)(2)画出实验电路图如图所示(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx_，说明式中题目未给出的各物理量的意义：_I1、I2分别为电流表A1、A2的读数_【解析】(1)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表V的量程偏大，测量误差较大，不能用电压表V测量LED灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻R2串联改装为电压表测量电压；LED灯正常工作时的电流在10 mA左右，可以用电流表A1和改装后的电压表测量通过LED灯的电流(2)因为滑动变阻器阻值远小于LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法电路图如图所示(3)根据闭合电路欧姆定律知，LED灯两端的电压UI2(R2RA2)，通过LED灯的电流II1I2，所以LED灯正常工作时的电阻Rx.I1、I2分别为电流表A1、A2的读数5旋钮式电阻箱如图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_1_987_ .今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是_将“1_k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0_若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为_019_998_【解析】电阻为1 987 ，最简单的操作方法是先将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是29 999 19 998 .故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为019 998 .6右图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻(10 )，R1是电阻箱(099.9 )，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势10 V，内阻很小)在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大实验具体步骤如下：()连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；()闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I10.15 A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；()重复步骤()，再测量6组R1和I2值；()将实验测得的7组数据在坐标纸上描点根据实验回答以下问题：现有四只供选用的电流表：A电流表(03 mA，内阻为2.0 )B电流表(03 mA，内阻未知)C电流表(00.3 A，内阻为5.0 )D电流表(00.3 A，内阻未知)A1应选用_D_，A2应选用_C_.测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数保持I10.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值_变大_(选填“不变”“变大”或“变小”)在坐标纸上画出R1与I2的关系图根据以上实验得出Rx_31_.【解析】该实验测Rx电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即(Rxr2)I2(R0R1r1)I1，其中r1、r2分别为A1、A2两表的内阻又因为Rx的阻值约几十欧，与R0R1在同一数量级，A1示数为I10.15 A，表示电流表A1只能从C、D中选择，A2电流数量级与A1相同由测量原理可知：(Rxr2)I2(R0R1