高三物理二轮复习 第一篇 专题攻略 专题七 物理实验 第16讲 电学实验课件.ppt

第16讲电学实验 一 电学仪器的使用与读数1 电流表 电压表 欧姆表的比较 2 使用多用电表的 三注意 1 电流的流向 使用欧姆挡时 多用电表内部电池的正极接黑表笔 负极接红表笔 从电源外部看 电流从红表笔流入 从黑表笔流出 2 区分 机械调零 和 欧姆调零 机械调零 在表盘刻度左侧 0 位置 调整表盘下边的中间定位螺丝 欧姆调零 在表盘刻度的右侧电阻刻度 0 位置 调整欧姆调零旋钮 3 倍率选择 使用欧姆挡测电阻时 表头指针过大或过小均有较大误差 指针偏转角度在满偏到满偏之间读数较准确 例 待测电阻约为2k 应选用 100 挡 3 电学仪器的选择 电学元件的选择原则是安全 准确 方便 1 电源的选择 一般可以根据待测元件的额定电流或额定电压选择符合需要的电源 2 电表的选择 一般根据电源电动势或待测元件的额定电压选择电压表 再估算待测电流的最大值选择电流表 注意测量时要使电表的指针偏转角度较大 3 变阻器的选择 在安全条件下 分压式选最大阻值较小 额定电流较大的 限流式选最大值与待测电阻差不多的 二 电流表内 外接法的区分与选择 三 分压式与限流式的区分与选择1 控制电路的比较 2 控制电路的选择 1 从节能的角度考虑 优先选用限流式 2 以下三种情况必须用分压式 要求待测电路的u i从0变化 r滑 rx 选用限流式时 ux ix过大 超过电表量程 烧坏电表 电源或用电器等 或ux ix过小 最大值不超过电表满偏量程的 读数误差大 考向1多用电表的原理及使用 典例1 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3k 电流表 内阻约为1 定值电阻等 1 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 据此应选择图中的 选填 b 或 c 电路进行实验 2 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 选填 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 3 如图d是根据实验数据作出的u i图线 由图可判断元件 选填 x 或 y 是非线性元件 4 该小组还借助x和y中的线性元件和阻值r 21 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 00v 断开s2 读数为1 00v 利用图d可算得e v r 结果均保留两位有效数字 视电压表为理想电压表 解题探究 1 多用电表的欧姆挡的零刻线在 边 指针偏转角度较小时 电阻 说明选择的量程 2 换挡后 需进行欧姆调零 即 3 电阻的大小等于 最右 较大 过小 红黑表笔短接 使得指 针指在欧姆表的零刻度 表盘的读数乘以倍率 解析 1 多用电表选择 1 挡 指针指示 10 故读数为10 因电阻10 远远小于电压表内阻 故电流表选用外接法 故选b图进行实验 2 滑片从左向右滑动 电阻两端电压增大 电流表的示数增大 3 由图可知u i图线呈非线性变化的是元件y 4 由d图可得线性元件x的电阻为rx 10 闭合s1和s2 由闭合电路的欧姆定律有 e u1 r 断开s2 有 e u2 r r 代入数据计算得e 3 2v r 0 50 答案 1 10b 2 增大 3 y 4 3 20 50 规律总结 多用电表使用 五步 法 1 选倍率 一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率 如估计值为200 就应该选 10 的倍率 2 进行欧姆调零 3 将红 黑表笔接被测电阻两端进行测量 4 将指针示数乘以倍率 得测量值 5 测量结束后 将选择开关扳到off或交流电压最高挡 特别注意 用欧姆挡测电阻时 如果指针偏转角度太小 即指针所指的欧姆刻度值太大 应该适当增大倍率重新调零后再测量 如果指针偏转角度太大 即指针所指的欧姆刻度值太小 应该适当减小倍率重新调零后再测量 对点训练 1 某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表电路 通过控制开关s和调节电阻箱 可使欧姆表具有 10和 100两种倍率 a 干电池 电动势e 1 5v 内阻r 0 5 b 电流表ma 满偏电流ig 1ma 内阻rg 150 c 定值电阻r1 1200 d 电阻箱r2 0 999 99 e 电阻箱r3 0 999 99 f 电阻箱r4 0 9999 g 开关一个 红 黑表笔各1支 导线若干 1 实验小组正确连接好电路后 将s断开时使红 黑表笔短接 调节电阻箱r2 使电流表达到满偏电流 此时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻 其数值为 欧姆表的倍率是 2 闭合s 调节电阻箱r2和r3 当r2 r3 时 将红 黑表笔短接 电流表再次达到满偏电流 此时在红 黑表笔间接入电阻箱r4 当电流表指针指向乙图所示的位置时 对应欧姆表的刻度值为 解析 1 由闭合电路欧姆定律可知内阻 r 1500 故中值电阻应为1500 根据多用电表的刻度设置可知 表盘上只有两种挡位 若为 10 则中值电阻太大 不符合实际 故欧姆表倍率应为 100 2 为了得到 10 倍率 应让满偏时对应的电阻为150 电流为i1 a 0 01a此时表头中电流为0 001a 则与之并联电阻r3电流应为0 01a 0 001a 0 009a并联电阻 r3 150 r2 r 15 故有r2 15 0 5 14 5 图示电流为0 75ma干路电流为10 0 75ma 7 5ma则总电阻为r总 200 故待测电阻为r测 200 150 50 故对应的刻度应为50 答案 1 1500 100 2 14 515050 2 2016 永安二模 某研究性学习小组欲利用伏安法测两节串联干电池的电动势e和内阻r 由于电表内阻的影响 不论电流表内接还是外接都存在系统误差 为消除系统误差 于是 该小组同学 1 先通过一个多用表中的欧姆挡 直接去粗测所用的直流电压表v 内阻约1k 2k 量程0 3v 的内阻 先从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15 欧姆挡的选择开关应拨至倍率 挡 再将红 黑表笔短接调零后 选用图中 方式连接进行测量 在正确选择欧姆挡倍率及各项操作后 欧姆挡的示数如图c所示 读数为 即表示所用电压表内阻的大约值 这时电压表的示数如图d所示 读数为 v 由此可推知该欧姆挡内部所用电池的电动势为 v 2 之后 他们又设计了如图e所示的实验电路 已知电流表内阻与电源内阻相差不大 连接好实验电路 开始测量之前 滑动变阻器r的滑片p应调到 选填 a 或 b 端 闭合开关s1 s2接位置1 改变滑片p的位置 记录多组电压表 电流表示数 开关s1保持闭合 s2改接位置2 改变滑片p的位置 记录多组电压表 电流表示数 建立u i坐标系 在同一坐标系中分别描点作出s2接位置1 2时图象如图f所示 a s2接位置1时的u i图线是图f中的 选填 a 或 b 线 b 每次测量操作都正确 读数都准确 由于s2接位置1 电压表的分流作用 s2接位置2 电流表的分压作用 分别测得的电动势和内阻与真实值不相等 则由图f中的a和b图线 可得电动势和内阻的真实值 e v r 据此可知所用电流表内阻ra 解析 1 电压表内阻约1k 2k 用欧姆表测其内阻时 应尽量使指针指在中间值15附近 所以应选 100挡 多用电表内部 黑表笔与电源的正极相连 故在测量电压表内阻时 应将黑表笔接在电压表的正接线柱 故选b 指针示数为15 故读数为15 100 1500 电压表量程为0 3v 最小分度为0 1v 故读数为2 20v 因内外电阻相等 故电压表示数为电动势的一半 故电源的电动势为4 40v 2 为保护电流表 实验开始前 应将滑片p置于电阻最大的a端 a 当s2接位置1时 可把电压表与电源看作一个等效电源 根据闭合电路欧姆定律e u断可知 电动势和内阻的测量值均小于真实值 所以作出的u i图线应是b线 测出的电池电动势e和内阻r存在系统误差 原因是电压表的分流 b 当s2接位置2时 可把电流表与电源看作一个等效电源 根据闭合电路欧姆定律e u断可知电动势测量值等于真实值 u i图线应是a线 即e真 ua 3 00v 由于s2接位置1时 u i图线的b线对应的短路电流为i短 ib 所以r真 5 0 由串并联电路规律可知 电流表内阻为5 0 答案 1 100b 15002 204 40 2 a b3 005 05 0 考向2实验器材的选择和实验电路的设计 典例2 2016 全国卷 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18v ic约为10ma 流过报警器的电流超过20ma时 报警器可能损坏 该热敏电阻的阻值随温度升高而减小 在60 时阻值为650 0 1 完成待调节的报警系统原理电路图的连线 2 电路中应选用滑动变阻器 选填 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 滑动变阻器的滑片应置于 选填 a 或 b 端附近 不能置于另一端的原因是 将开关向 选填 c 或 d 端闭合 缓慢移动滑动变阻器的滑片 直至 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 解题探究 1 据临界电流ic值 恰当选择滑动变阻器 2 利用 进行电路的调试 估算滑动变阻器接入电路的阻值 状态的等效 解析 1 电路连接如图所示 2 据r rt 1800 650 1150 可知电路中应选用滑动变阻器r2 3 调试时将电阻箱调到热敏电阻在60 时的阻值 即650 0 滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处 即b端附近 若置于另一端 则流过报警器的电流超过20ma 报警器可能损坏 开关向c端闭合 缓慢移动滑动变阻器的滑片 直至报警器开始报警 调试完成 答案 1 见解析 2 r2 3 650 0b若置于另一端则流过报警器的电流超过20ma 报警器可能损坏 c报警器开始报警 规律总结 选择实验仪器的三大原则 1 安全性原则 要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器 使实验切实可行 能达到预期目标 另外还要注意待测量不能超过仪器的量程 电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等 2 精确性原则 根据实验的需要 选用精度合适的测量工具 但对某个实验来讲 精确程度达到要求即可 并不是精度越高越好 3 方便性原则 在不违反前两个原则的前提下 尽量使测量电路简单好接 测量中的调节控制操作方便 用分压式接法时 滑动变阻器应该选用总阻值较小的 而额定电流较大的 用限流式接法时 滑动变阻器应该选用总阻值和被测电阻接近的 额定电流应大于被测电阻的额定电流 对点训练 1 2016 成都二模 某研究小组在做完测量电池组的电动势e和内阻r与描绘小灯泡的伏安特性曲线后 想用下列器材组装成一个电路 既能测量出电池组的电动势e和内阻r 又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线 a 电压表v1 量程6v 内阻约5000 b 电压表v2 量程3v 内阻约3000 c 电流表a 量程3a 内阻约0 5 d 滑动变阻器r 最大阻值10 额定电流4a e 小灯泡 2a 5w f 电池组 电动势e 内阻r g 开关一只 导线若干 实验电路如甲图所示时 调节滑动变阻器的阻值 经多次测量 得到多组对应的电流表 电压表示数 并在u i坐标系中描绘出两条图线 如乙图所示 则 1 电池组的电动势e v 内阻r 结果保留两位有效数字 2 在u i坐标中两条图线在p点相交 此时滑动变阻器连入电路的阻值应为 3 将三个这样的灯泡并联后再接到该电源上 则每个灯泡的实际功率为 w 解析 1 电源的u i图象是一条倾斜的直线 由图象可知 电源电动势e 4 5v 电源内阻r 1 0 2 由图乙所示图象可知 两图象的交点坐标即灯泡电压ul 2 5v 此时电路电流i 2 0a 电源电动势e ir ul ir滑 即4 5v 2 0a 1 2 5v 2 0a r滑 则r滑 0 3 设流过每个灯泡的电流为i 三个灯泡并联接在电源上 在闭合电路中 路端电压u e 3ir 4 5 3 1 i 4 5 3i 即u 4 5 3i 在图乙所示坐标系中作出图象如图所示 由图示图象可知 灯泡两端电压为1v时 流过灯泡的电流为1 2a 灯泡实际功率p ui 1 1 2w 1 2w 答案 1 4 51 0 2 0 3 1 2 2 2016 四川高考 用如图所示电路测量电源的电动势和内阻 实验器材 待测电源 电动势约3v 内阻约2 保护电阻r1 阻值10 和r2 阻值5 滑动变阻器r 电流表a 电压表v 开关s 导线若干 实验主要步骤 将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大 闭合开关 逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值 记下电压表的示数u和相应电流表的示数i 以u为纵坐标 i为横坐标 作u i图线 u i都用国际单位 求出u i图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a 回答下列问题 1 电压表最好选用 电流表最好选用 a 电压表 0 3v 内阻约15k b 电压表 0 3v 内阻约3k c 电流表 0 200ma 内阻约2 d 电流表 0 30ma 内阻约2 2 滑动变阻器的滑片从左向右滑动 发现电压表示数增大 两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是 a 两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱b 两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱 c 一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱 另一条导线接在电阻丝左端接线柱d 一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱 另一条导线接在电阻丝右端接线柱 3 选用k a r1和r2表示待测电源的电动势e和内阻r的表达式e r 代入数值可得e和r的测量值 解析 1 本实验误差在于电压表的分流 内阻越大越好 故选a 电路中能达到的最大电流i 180ma 电流表最好选c 2 滑动变阻器的滑片从左向右滑动 发现电压表示数增大 说明外电路的电阻变大 滑动变阻器的电阻变大 则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱 另一条导线接在电阻丝左端接线柱 选c 3 在u i图象中纵截距等于电源的电动势 则e ka 斜率等于内阻与r2的和 故r k r2 答案 1 ac 2 c 3 kak r2 考向3实验数据的处理及实物的连接 典例3 2016 全国卷 某同学利用图甲所示电路测量量程为2 5v的电压表的内阻 内阻为数千欧姆 可供选择的器材有 电阻箱r 最大阻值99999 9 滑动变阻器r1 最大阻值50 滑动变阻器r2 最大阻值5k 直流电源e 电动势3v 开关1个 导线若干 实验步骤如下 按电路原理图甲连接线路 将电阻箱阻值调节为0 将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置 闭合开关s 调节滑动变阻器 使电压表满偏 保持滑动变阻器的滑片位置不变 调节电阻箱阻值 使电压表的示数为2 00v 记下电阻箱的阻值 回答下列问题 1 实验中应选择滑动变阻器 选填 r1 或 r2 2 根据图甲所示电路将图乙中实物图连线 3 实验步骤 中记录的电阻箱阻值为630 0 若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变 计算可得电压表的内阻为 结果保留到个位 4 如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的 可推断该表头的满刻度电流为 填正确答案标号 a 100 ab 250 ac 500 ad 1ma 解题探究 1 当电压与电流从零开始变化时 2 连接实物时要 进行 3 计算电压表的内阻的思路 近似认为 滑动变阻器应采用 分压接法 按照一定的顺序 电压表所在电 路的总电压不变 根据串联电路中分压规律求解 解析 1 由于电压表的总电阻较大 根据并联电路电压分配特点 只有当滑动变阻器电阻较小时 调节变阻箱电阻 才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路总电压不变化 即滑动变阻器应选阻值小的 即选r1 2 实物图连线如图所示 3 近似认为电压表所在电路的总电压不变 根据串联电路中分压规律 则rv 4r 2520 4 由欧姆定律可知 i满 1ma 故选d 答案 1 r1 2 见解析图 3 2520 4 d 对点训练 1 2016 浙江高考 某同学用伏安法测量导体的电阻 现有量程为3v 内阻约为3k 的电压表和量程为0 6a 内阻约为0 1 的电流表 采用分压电路接线 图甲是实物的部分连线图 待测电阻为图乙中的r1 其阻值约为5 1 测r1阻值的最优连接方式为导线 连接 选填 a 或 b 导线 连接 选填 c 或 d 2 正确接线测得实验数据如表 用作图法求得r1的阻值为 3 已知图乙中r2与r1是材料相同 厚度相等 表面为正方形的两导体 r2