高考物理一轮复习 专题 电学实验基础导学案2.doc

电学实验基础知识梳理考点一电流表、电压表的读数及改装1两种电表的读数方法电流表电压表符号参数量程：00.6 a，03 a内阻：小于1 量程：03 v，015 v内阻：3 k，15 k读数方法视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3 a量程估读到最小分度的，0.6 a 量程的估读到最小分度的视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3 v量程估读到最小分度的，15 v 量程的估读到最小分度的2.电表的改装改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联分压并联分流改装后的量程uig(rrg)iig量程扩大的倍数nn接入电阻的阻值rrg(n1)rgr改装后的总内阻rvrgrnrgra校对电路改装成的电流表改装成的电压表对应训练1电压表、电流表和电阻箱的读数(1)图1所示的电流表使用0.6 a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_a，图中表针示数是_a；当使用3 a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_a，图中表针示数为_a。图2所示的电压表使用较小量程时，每小格表示_v，图中指针的示数为_v。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_ v，图中表针指示的是_v。图1图2(2)旋钮式电阻箱如图3所示，电流从接线柱a流入，从b流出，则接入电路的电阻为_。今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是_。若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为_。图3解析(1)电流表使用0.6 a量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 a，指针的示数为0.44 a；当换用3 a量程时，每一小格为0.1 a，指针示数为2.20 a。电压表使用3 v量程时，每小格表示0.1 v，指针示数为1.40 v；使用15 v量程时，每小格为0.5 v，指针示数为7.0 v。(2)电阻为1 987 。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。每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻29 999 19 998 。故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019 998 。答案(1)0.020.440.12.200.11.400.57.0(2)1 987将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0019 998 2电流表、电压表的改装小明在实验室测量某金属丝的电阻率时，经分析需要一个量程为6 v的电压表与一个量程为0.6 a的电流表，但实验室为其提供的器材有两个满偏电流为ig3 ma、内阻为rg120 的电流表，两个最大阻值为9 999.9 的电阻箱。现用以上器材改装成满足上述要求的电压表和电流表，要得到量程为6 v的电压表需将_联的电阻箱调到_，要得到量程为0.6 a的电流表需将_联的电阻箱调到_ 。解析要将提供的电流表改装成量程为6 v的电压表，应串联一个电阻，设应串联电阻的阻值为r1，则ugigrg3103120 v0.36 v，ur1uug6 v0.36 v5.64 v，根据串联电路中的电压分配关系可得r1rg120 1 880 ，即应串联一个1 880 的电阻，故串联的电阻箱应调到1 880 。要将提供的电流表改装成量程为0.6 a的电流表，应并联一个电阻，设应并联电阻的阻值为r2，则ir2iig0.6 a3103 a0.597 a，根据并联电路中的电流分配关系可得r2rg120 0.6 ，即应并联一个0.6 的电阻，故并联的电阻箱应调到0.6 。答案串1 880并0.6考点二测量电路与控制电路的选择与设计1测量电路(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rx，测量值小于真实值适用条件rarxrvrx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻(2)两种电路的选择阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若rx较小，宜采用电流表外接法；若rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大、小外偏小”。 临界值计算法：rx时，用电流表外接法；rx时，用电流表内接法。实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱p先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。2控制电路(1)滑动变阻器的限流式接法和分压式接法方式内容限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载r上电压调节范围ue0ue分压电路调节范围大负载r上电流调节范围i0i分压电路调节范围大闭合s前滑片p位置b端a端都是为了保护电路元件(2)必须选用分压式的“3种情况”若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法。若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法。对应训练1测量电路的选择在伏安法测电阻的实验中，待测电阻rx约为200 ，电压表的内阻约为2 k，电流表的内阻约为10 ，测量电路中电流表的连接方式如图4(a)或(b)所示，结果由公式rx计算得出，式中u与i分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和(b)中电路测得的电阻值分别记为rx1和rx2，则_(填“rx1”或“rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值rx1_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值rx2_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。图4解析由于10，而20，可见，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2控制电路的选择有一个电阻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5。可供选择的器材是：图5 a电动势4.5 v、内阻不计的电源e b量程为15 v、内阻10 k的电压表v1 c量程为3 v、内阻6 k的电压表v2 d量程为300 ma、内阻4 的电流表a1 e量程为5 a、内阻2 的电流表a2 f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r2 h开关和若干根导线。则选用的电路是_(填甲或乙)，选用的器材是_(填器材的字母代号)。解析rx的阻值大约为10 ，与电流表内阻接近，因此用电流表外接法，同时rx的大约值小于滑动变阻器的总阻值，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。答案甲a、c、d、f、h3实验电路的设计为了测量某待测电阻rx的阻值(约为30 )，有以下一些器材可供选择。电流表a1(量程050 ma，内阻约10 )；电流表a2(量程03 a，内阻约0.12 )；电压表v1(量程03 v，内阻很大)；电压表v2(量程015 v，内阻很大)；电源e(电动势约为3 v，内阻约为0.2 )；定值电阻r(20 ，允许最大电流1.0 a)；滑动变阻器r1(010 ，允许最大电流2.0 a)；滑动变阻器r2(01 k，允许最大电流0.5 a)；单刀单掷开关s一个，导线若干。(1)电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_。(填字母代号)(2)请在下面的虚线框内画出测量电阻rx的实验电路图。(要求所测量范围尽可能大)(3)某次测量中，电压表示数为u时，电流表示数为i，则计算待测电阻阻值的表达式为rx_。解析(1)首先选取唯一性器材：电源e(电动势约为3 v，内阻约为0.2 )，定值电阻r(20 允许最大电流1.0 a)，单刀单掷开关s，导线。电源电动势约为3 v，所以电压表选择v1(量程03 v，内阻很大)；待测电阻rx的阻值约为30 ，流过rx的最大电流为0.1 a100 ma，如果电流表选择a2(量程03 a，内阻约0.12 )，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择a1(量程050 ma，内阻约10 )；滑动变阻器r2的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选r1(010 ，允许最大电流2.0 a)。(2)因为实验要求所测量范围尽可能大，所以滑动变阻器应采用分压接法；因为待测电阻rx的阻值远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程，即50 ma，应给待测电阻串联一个定值电阻r，起保护作用。实验原理图如图所示。(3)根据欧姆定律可得rxr。答案(1)a1v1r1(2)见解析图(3)r随堂检测1.如图6所示，其中电流表a的量程为0.6a，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 a；r1的阻值等于电流表内阻的；r2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表a的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是()图6a将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 ab将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 ac将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 ad将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 a1.解析当接线柱1、2接入电路时，r1与电流表并联，由于r1，可知流过r1的电流为流过电流表电流的2倍，所以1、2接线柱间的电流为通过电流表电流的3倍，所以每一小格是原来的3倍，即为0.06 a，所以a、b错误；当接线柱1、3接入电路时，电流表与r1并联，然后再与r2串联，串联电阻对电流无影响，与1、2接入电路的效果一样，所以每一小格表示0.06 a，c正确，d错误。答案c2如图7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_v，若当时使用的是该表的015 v量程，那么电压表读数应为_v；如图乙所示的电阻箱的读数为_。图7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 。答案1.15(1.141.16均可)5.7(5.65.8均可)84 580.23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15 ma，内阻 ra1约为10 )b电流表a2(量程为2 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15 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_(填写器材前的字母编号)。(2)画出实验电路图。(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：_。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。答案(1)abd(2)如解析图所示(3)i1、i2分别为电流表a1、a2的读数4某同学改装和校准电压表的电路图如图8所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。图8(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，定值电阻的阻值应选r1_，r2_，r3_。(2)用量程为3 v，内阻为2 500 的标准电压表对改装表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_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_(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_(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，r