2012高考物理电学实验总复习.doc

高考物理电学实验总复习一、实验仪器的读数高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此不再向下估读。0123V051015例：右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少？例：电阻箱示意图如右，试读出当时电阻箱的阻值。0.11011K10K100176543289017654328901765432890176543289017654328908176543290二、电流表、电压表内部结构常用电流表和电压表都是由小量程的电流表G（即表头）改装而成的。电流表头G的电阻Rg叫表头内阻。指针偏转到最大刻度时对应的电流Ig叫满偏电流；与之对应的电压Ug叫满偏电压，Ug=IgRg。将电流表头G改装为电压表，要串联一只大电阻实现分压；将电流表头G改装为电流表，要并联一只小电阻实现分流。GR1R2例现有一只内阻为Rg=25，量程为Ig=3.0mA的电流表。若要把它改装为量程为0.6A和3A的双量程电流表，所需的并联电阻阻值分别是多少？现在只有两只定值电阻R1=0.025和R2=0.10，试用它们完成改造。改装电路图已画好，请标出接线柱上的标志（共用的+接线柱、0.6A和3A）。三、恒定电流实验常规VAVAab1伏安法测电阻伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫（电流计）外接法，b叫（电流表）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。如果被测电阻阻值为Rx，伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA，若，则采用外接法。若，则采用内接法。aVAbc如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即I/I和U/U）。2滑动变阻器的两种接法abRRRXRX滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下面a、b两图表示：a叫限流接法，b叫分压接法。采用分压接法时，被测电阻RX上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。为了便于调节，采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。3实物图连线方法无论是分压接法还是限流接法，都应该先把测量电路（伏安法部分）接好。AAVV对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱并选择正确的量程，滑动变阻器的滑动触头应调到阻值最大处）。V315A30.6V315A30.6对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，根据“外电路沿电流方向电势降低”比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的分布，将伏安法部分接入该两点间。 实物连接图如下。 GGaaRrab三、考试大纲规定的学生实验1.用描迹法画出电场中平面上的等势线实验所用的电流表是零刻度在中央的灵敏电流表，在实验前应先查明电流方向与指针偏转方向的关系。方法是：将电流表、电池、电阻、导线按图a或图b 连接，若R是阻值很大的电阻，就按图a连接；若r是阻值很小的电阻，就按图b连接。然后用导线的a端试触电流表的另一端，观察电流表指针的偏转方向，就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。GAB探针+本实验是用恒定电流的电流场来模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷，与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面，导电纸应放在最上面（涂有导电物质的一面必须向上），复写纸则放在中间。只要电流表示数是零，就表示两根探针针尖对应的点电势相等。把所有与同一个基准点电势相等的点连起来，就是等势线。例用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时，下列哪些模拟实验的设计是合理的M NMNM NM A如图所示圆柱形电极M、N都接电源的正极，模拟等量正点电荷周围的静电场 B如图所示圆柱形电极M接电源正极，圆环形电极N接电源负极，模拟正点电荷周围附近的静电场 C如图所示两个平行的长条形电极M、N分别接电源正、负极，模拟平行板电容器间的静电场 D如图所示圆柱形电极M接电源负极，模拟负点电荷周围的静电场2测定金属的电阻率由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长，电流也不宜太大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路，为保护电表和电源，闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。V315A30.6例在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5左右。实验主要步骤如下：用_测量金属导线的长度l，测3次，求出平均值；在金属导线的3个不同位置上用_测量直径d，求出平均值；用伏安法测量该金属导线的电阻R。在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所给的器材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A量程，内阻约1；伏特计要求用0-3V量程，内阻约几k；电源电动势为6V；滑动变阻器最大阻值20。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。 根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为=_。3描绘小灯泡的伏安特性曲线灯丝的电阻率随温度的升高而增大。灯丝不发光时温度是室温，正常发光时温度很高，其电阻率的变化是很显著的，所以灯丝的阻值随灯泡两端电压的升高而明显增大，其U-I图线不再是过原点的直线。AVabPS用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压，描绘出伏安特性曲线。由于使用的小灯泡是（3.8V，0.3A）的，正常发光时灯丝电阻是13，阻值较小，因此应该用电流表外接法电路；由于要测小灯泡在不同电压下的电流、电压，电压取值范围要尽量大，因此滑动变阻器应该用分压电路。电路图如右。实验中电压表量程可选0-3V，该范围伏安特性已经明显，且读数的有效数字较好。0.30.20.1O1 2 3 4U/VI/A例描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如上图，小电珠的额定电压是3.8V。关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是系统误差主要是由电压表的分流引起的系统误差主要是由电流表的分压引起的系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的系统误差主要是由读数时的估读引起的根据实验数据在坐标系中描点如右图。试在坐标系中画出该小灯泡的伏安曲线，并从图象中求该小灯泡的额定功率。A30.6V315该小灯泡在1V电压下不发光。当时灯丝的实际电阻是多大？该小灯泡在2V电压下开始发出微弱的黄光。当时灯丝的实际电阻又是多大？小灯泡在不同电压下的实际电阻为什么不相同？试将下列实物图连接成实验电路。4把电流表改装为电压表此实验分三大步骤：用半偏法测定电流表头的内阻Rg。根据扩大量程的需要调节跟电流表头串联电阻箱的阻值，并改写表盘刻度，把电流表改装成电压表。将改装的电压表跟标准电压表进行校对，分析误差原因，并进行校准。例把电流表改装为电压表的实验中给出的器材有：电流表（量程0-300A）标准伏特表（量程0-3V）GR2R1K2K1E电阻箱（0-9999） 电位器（0-100k）电源（电动势2V） 电源（电动势6V）滑动变阻器（0-50，额定电流1.5A）电键两只，导线若干。用半偏法测定电流表的内阻。采用右图电路测定电流表G的内阻。要想得到较高的精确度，从以上给出的器材中，可变电阻R1应选用_，可变电阻R2应选用_，电源E应选用_。实验操作的步骤有：A合上K1 B合上K2 C观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调至最大 D调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度 E调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半 F记下R2的阻值。 把以上步骤的字母代号按合理顺序填写在下面横线上空白处：_；_；_；_；_；_。如果在步骤F中所得的R2的阻值为600，则中被测电流表G的内阻Rg的测量值为_。如果要将图中的电流表G改装为量程为0-3V的伏特表，方法是给电流表_联一只电阻箱，并把电阻箱阻值调节为_。 下图所示器材中，一部分是将电流表改装为伏特表所需的，其余是为了把改装成的伏特表跟标准伏特表进行校对所需的。在下面方框中画出改装和校对都包括在内的电路图（要求从0-3V每0.5V刻度进行一次校对）；然后在图中画出连线，将所示器材按以上要求连接成实验电路。本实验第步的系统误差总是使测得的Rg比真实值偏_。由此引起的结果是在校对中，发现改装电压表的示数总是比标准电压表的示数偏_。调整的方法是：将电阻箱的阻值适当_。AV5用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻I/AU/VO0.2 0.4 0.63.02.01.0VARS实验电路如右。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。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。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= |U/I |）。变阻器安培表伏特表电 池电 键V315A30.6例1：在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用的电流表和电压表的内阻分别约为0.1和1k。实验原理图和所需器材的实物图如下。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。U/VI/A0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.701.001.101.201.301.401.50I（A）0.120.200.310.320.500.57U（V）1.371.321.241.181.101.05一位同学在实验中记录的6组数据如上表所示，试根据这些数据在右图中画出U-I图线。根据图线可读出被测电池的电动势E=_V，内电阻r=_。例2：用图示的电路测定未知电阻Rx的值。图中电源电动势未知，电源内阻和电流表的内阻均可忽略不计，R为电阻箱。若要测得Rx的值，R至少需要取_ 个不同的数值。AR Rx若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正比，则在用此电路测Rx时，R至少需取_个不同的数值。若电源内阻不可忽略，能否应用此电路测量Rx？答：_。6用多用电表测探测黑箱内电学元件多用电表的使用。1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+V使用前应查看指针是否指在刻度盘左端零刻线处。如不在，应进行机械调零。方法是用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。（如测量20mA左右的直流电流，应将选择开关对准左边100mA量程处；在刻度盘上，应该看最下一行刻度，即满偏刻度为10的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘10，得测量结果。）1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+V使用欧姆挡时，先选好倍率，再进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：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。进行欧姆调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分（首先是为了安全；其次两手之间的人体电阻将与被测电路并联，改变了电路结构）。不论使用多用电表的哪个挡，电流总是从多用电表的正接线柱（红表笔）进入电表，而从负接线柱（黑表笔流出）。例多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下： 若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：_，_，_。全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者_。无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从色_表笔经_插孔流入电表。用多用电表探索黑箱内的电学元件。例“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：第一步：用电压挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转；abcabcabcabcabcabc0+0+0+0+0+0+红红红红红红黑黑黑黑黑黑123456图1第二步：用电阻100挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图1所示。第一步测量结果表明盒内_。图2示出了图11和图12中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是_；图3示出了图13中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是_。05101520304050100图205101520304050100图3请在图的接线柱间，用电路符号画出盒内的元件及连接情况。abcabc图4图5e f一个小灯泡与3V电池组的连接情况如图5所示。如果把图5中e、f两端用导线直接相连，小灯泡可正常发光。欲将e、f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连，使小灯泡仍可发光。那么，e端应连接到_接线柱，f端应连接到_接线柱。 7练习使用示波器123456897101112131415开Y增益X增益扫描微调扫描范围1010010k100 k1k外x衰减101001000DCACY输入X输入地同步+-1熟悉示波器面板上各旋钮或开关的名称、作用：辉度调节旋钮，用以调节图象亮度。聚焦调节旋钮，用以使电子束会聚成一细束，在屏上出现小亮斑，使图象线条清晰。辅助聚焦调节旋钮，与前者配合使用。电源开关。指示灯。竖直位移旋钮，用来调节图象在竖直方向的位置。水平位移旋钮，用来调节图象在水平方向的位置。Y增益旋钮，用来调节图象在竖直方向的幅度。X增益旋钮，用来调节图象在水平方向的幅度。衰减调节旋钮，使图象在竖直方向上衰减， 挡是由机内自行提供竖直方向的按正弦规律变化的交变电压。扫描范围旋钮，用来改变扫描电压的频率范围。其中“外X”挡机内不提供扫描电压，水平方向电压可从外部输入。扫描微调旋钮，使扫描电压的频率在选定的范围内连续变化。“Y输入”、“X输入”、地，分别是对应方向的信号输入电压的接线柱和公共接地接线柱。交直流选择开关，置于“DC”时，所加信号电压直接输入；置于“AC”时，所加信号是通过电容器后输入的，可隔断直流成分。同步极性选择开关，置于“+”时，正弦曲线从正半周开始，置于“”时，正弦曲线从负半周开始。例某同学发现示波器显示屏上显示的波形如甲图所示。为将这个波形变为乙图所示的波形，可进行如下调节：（填选钮或开关的编号）甲乙调节_使图象变细；调节_与_使图象位于示波器中央；调节_增大曲线竖直方向的幅度；调节_增大曲线水平方向的幅度；调节_使图象从负半周开始。8传感器的简单应用传感器是能将所感受到的物理量（