电学实验专题复习.doc

电学实验一、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。学生练习：0123051015V00.20.40.60123A1按照有效数字规则读出下列电表的测量值 图13-2图13-1接03V量程时读数为_V 接03A量程时读数为_A接015V量程时读数为_V 接00.6A量程时读数 A2.游标卡尺、螺旋测微计6780 10 20cm3 4 cm 0 5 10 012345601234567890cm010 150 5 1025 30 3多用电表表头的示意图如上图。在正确操作的情况下： 若选择开关的位置如“100 mA”所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如“100”所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置“250V”所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如“100”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_。测电流、电压电流都应该从色_表笔到_表笔，测电阻电阻、电流应该从色_表笔到_ _表笔1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+V多用电表使用注意事项(1)多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流的零刻度若有偏差，应调整机械零点(2)合理选择电流、电压挡的量程，使指针尽可能指在表盘中央附近(3)测电阻时，待测电阻要与别的元件断开，切忌不要用手接触表笔(4)合理选择欧姆挡的量程，使指针尽可能指在表盘中央附近(5)换用欧姆挡的量程时，一定要重新调整欧姆零点(6)要用欧姆挡读数时，注意乘以选择开关所指的倍数(7)实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡长期不用，应将多用电表中的电池取出例1、某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，由于第一次选择的欧姆挡不合适，又改换另一欧姆挡测量，两次测量时电表指针所指的位置如图 中的虚线所示，下面列出这两次测量中的有关操作：A将两根表笔短接，并调零B将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置C记下电阻值D将多用电表面板上旋钮旋到“100”挡E将多用电表面板上旋钮旋到“10”挡F将多用电表面板上旋钮旋到交流 500 V 挡(1)根据上述有关操作，将两次的合理实验步骤按顺序写出(用字母表示，字母可以重复使用)_(2)该电阻的阻值是_例2下图为一正在测量中的多用电表表盘(1)如果是用10挡测量电阻，则读数为_.(2)如果是用直流10mA挡测量电流，则读数为_mA.(3)如果是用直流5V挡测量电压，则读数为_V.3用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十k的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮，正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上a将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔b将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔c旋转S使其尖端对准欧姆挡1k d旋转S使其尖端对准欧姆挡100e旋转S使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔_根据下图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_ _.二、实验器材选取原则：1准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的/3，读数误差较大。2安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。3便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。三、电路选取：伏安法测电阻1.用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R 即2.伏安法测电阻的两种电路 （1）电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” 因为电压表有分流作用,因测量电阻有误差电压表示数：电流表示数： 测量值偏小，适于测量小阻值电阻 ，.说明：误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小所以该电路适合测量小电阻，即 或 ( 口诀：“小外偏小)（2）电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” 因为电流表有分压作用,因此有误差电压表示数电流表示数测量值偏大,适于测量大阻值电阻.说明：误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小所以该电路适合测量大电阻，即或(口诀：“大内偏大”)3. 伏安法测电阻电路选择:（）、直接比较法：当xv时，采用外接法 当xv时，采用内接法 （）、比值法 当 时，选用电流表内接法 当 时，选用电流表外接法（）、实验试探法：若伏特表示数有明显变化，即 宜外接若安培表示数有明显变化，即 宜内接二、滑动变阻器限流和分压电路的选取 (1).限流式 图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围限流式电路的特点:a电压不能从零开始调节,调节范围较小,但电路结构较为简单.b电能损耗较小.2.分压式a. 图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围 分压式电路的特点:b电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂.电能损耗较大.方式内容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前触头位置b端a端都是为了保护电路元件说明：限流电路和分压电路选择负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流式接法总功率较小。若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即滑动变阻器阻值调至最大时，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，则必须选择分压式。 限流式适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小）。分压式适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以至在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路。 若实验中要求电压调节从0开始连续可调，能够测出多组数据，则必须采用分压式电路。当电路对限流和分压没有明确要求时，采用限流接法比分压接法节能 。分压接法和限流接法的选择滑动变阻器分压接法和限流接法都能调节负载的电流（电压），但在相同条件下的调节效果不同，实际应用要根据情况恰当地选择适当的方法。通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，因此，优先考虑以限流接法为主1在下面三种情况下必须选择分压接法：a要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路）b如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路c伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（电压），应选择滑动变阻器的分压接法。2以下情况可选用限流接法：a测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R0，采用滑动变阻器限流接法。b电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求，应采用滑动变阻器限流接法。 c没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节能因素采用滑动变阻器限流接法。说明：U为电源端电压，R为滑动变阻器最大电阻，Rx为待测电阻阻值。（）判断方法负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流式接法总功率较小。学生练习：1.有一个未知电阻Rx某同学用图( 1 )和( 2)两种电路分别对它各进行一次测量用图(1)电路测得读数为3V, 3mA；用图(2)电路测得读数为3V, 4mA可见用图_所示电路对这个电阻测量的阻值误差较小测得Rx=_测量值比真实值大还是小?_2.电流表的内阻为Rg，满偏电流为Ig，把它改装成nIg的电流表，所需_联的电阻R1=_Rg，如果把它改装成nUg的电压表所需_联的电阻R2=_Rg3.用如图电路测电阻R时，电压表V示数为5V，电流表A示数为50mA，若电流表的内阻RA5，则电阻R的测量值为_，它的真实值为_，测量的百分误差为_四、常规实验电路：（一）测电阻电路（或描绘伏安特性曲线电路，或测量功率电路，或测量电阻率电路）原理：R=U/I测电阻电路，共有四种电路（1）图1为分压式，外接法（2）图2为限流式，外接法（3）将图1改为分压式，内接法（4）将图2改为限流式，内接法实物连线：（分别按图1和图2实物连线）（二）测电动势和内阻电路（1）测量电路如图（2）测量方法1：第一、计算方法测两组端电压U和电流I值，然后通过以下式子求解。EU1I1rEU2I2r第二、作UI图象方法通过调节滑动变阻器，取得多组（U，I）值，然后在坐标中描点，连成直线用图象处理问题，须注意以下几点：连直线的方法：让尽可能多的点在直线上，直线两则分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。纵轴截距的含义：电动势E横轴截距的含义：短路电流I0斜率的含义：电阻。求解方法：r=或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。测量方法2：E=I（R+r），要用电阻箱、电流表设计电路图。（略，教师说明） 测量方法3：E=U+Ur/R，要用电压表、电阻箱设计电路图。（略，教师说明）（三）电流表、电压表改装（1）把电流表改装电压表电路若改装电流表的量程为I，内阻为Rv，改装后的电压表量程为U，则串联电阻Rx_（2）电压表改装电流表电路若改装电压表量程为U，内阻为Rv，改装后的电流表的量程为I，则并联电阻Rx_学生练习：1有一小灯泡上标有“v，.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的IU图像，已知所用器材有：A电流表：00.3A，内阻1 B电压表：015V，内阻20kC滑动变阻器：030，额定电流2A D学生电源（直流9V）E开关一只，导线若干为使实验误差尽量减小，试画出合理的实验电路图2在“测定金属的电阻率”实验中，若粗估金属丝的电阻Rx约为3，为减小误差，要求金属丝发热功率P0.75W，备有的部分器材有：A6V的电池组 B、电流表（00.6A，内阻0.5）C电流表（03A，内阻0.01） D、电压表（03V，内阻1k）E电压表（015V，内阻5k） F、滑动变阻器（0100，额定电流1A）G滑动变阻器（020，额定电流1A）（1）上述器材应选用的是_。（用字母代替）（2）画出实验电路图3一个未知电阻Rx，阻值大约为10kW20kW.为了较为准确的测定其电阻值，实验室中有如下器材：电压表V（量程3V、内阻约为3kW) (量程15V、内阻约为15 kW) 电流表A1 (量程200mA、内阻约为100W) 电流表A2 (量程5mA、内阻约为10W) 电流表A3 (量程0.6A、内阻约为1W) 电源 电动势为V 滑动变阻器R的最大阻值为200W 开关Sa.在实验中电压表量程应选， 电流表应选。b.为了尽可能减少误差，请你在虚线框中画出本实验的电路图。c、根据实验的需要用笔滑线代替导线，将图7所需的实物连接起来。+-A2V+-A1图7+-A3123456U/V1.421.361.081.211.141.07I/A0.040.080.120.160.200.240.200 1.00U/VI/A1.504在测定电源电动势和内阻的实验中某同学所用电路图和测得的数据如下：实验误差分系统误差和偶然误差两种该实验的系统误差主要是由_引起的用画U-I图线求电动势和内阻的优点在于可以尽量减小实验的_误差在右面给出的U-I坐标系中用给出的数据画出U-I图线（横、纵坐标的起点已经规定好），从图象中可以发现该同学记录的第_组数据有误求得电动势E= _V，内阻r= _ _（均保留2位有效数字）实验：测定金属电阻率金属的电阻率=RS/L=d2R/4L实验器材：金属丝、千分尺、安培表、伏特表、（3伏）电源、（20）滑动变阻器、电键一个、导线几根VRASE图1【实验注意】求出平均值L。滑动变阻器的阻值调到最大。即先接干路，后接支路。【注意事项】（1）测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。（2）金属导线的电阻和电流表的内阻相差不很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大。练习：1 运用R=U/I和R=L/S的实验原理测定金属丝的电阻率，某同学总结如下几点，你认为正确的是 A选定金属丝接入电路的长度越长，金属丝上的电压降越大。B金属丝两端的电压越高，其电阻越大。C金属丝电阻随温度改变而改变。D选定金属丝长度一经固定，这段长度的电阻就为定值。2 在“用伏安法测电阻的实验”中，所用电压表的内阻约为20K,电流表的内阻约为10,选择能够尽量减小误差的电路图进行了实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图10-5-7所示。（1）根据各点表示的数据描出I-U图线，由此求得该电阻的阻值Rx= 。（保留两位有效数字）（2）画出此实验的电路原理图。4. 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10-5-8所示，则该金属丝的直径为 mm。（2）已知电阻丝的电阻约为10，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00.6A，内阻是0.5的电流表B、量程是03A，内阻是0.1的电流表C、量程是03V，内阻是6K的电压表D、量程是015V，内阻是30K的电压表E、阻值为01K,额定电流为0.5A的滑动变阻器F、阻值为020,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路图。【例】 (2011山东卷，23(2)某同学利用图743甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系(图743乙)上画出UI图象.U/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55根据所画UI图象，可求得电流I0.20 A时电源的输出功率为_W(保留两位有效数字)实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图743甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计在图744所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是_(Rx阻值未知)1(2012深圳调研)有一个额定电压为2.8 V，功率约为0.8 W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，有下列器材供选用：A电压表(03 V，内阻6 k)B电压表(015 V，内阻30 k)C电流表(03 A，内阻0.1 )D电流表(00.6 A，内阻0.5 )E滑动变阻器(10 ，5 A)F滑动变阻器(200 ，0.5 A)G蓄电池(电动势6 V，内阻不计) (1)用如图所示的电路进行测量，电压表应选用_，电流表应选用_滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图746所示由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为_.图746(3) 若将此灯泡与电动势6 V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为_的电阻2一个标有“3.8 V、0.3 A”字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：器材名称代号参数电池组E电动势9 V，内阻0.5 电压表V1量程05 V，内阻2.0 k电压表V2量程015 V，内阻3.0 k电流表A1量程00.3 A，内阻2.0 电流表A2量程06 A，内阻0.4 滑动变阻器R1010 ，额定电流2 A滑动变阻器R20100 ，额定电流0.5 A固定电阻R05 ，额定电流5 A开关S一个导线M若干实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确(1)现在有图749所示的a、b、c、d四个电路，其中可选用的电路有_(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表_，电流表_，滑动变阻器_(填器材名称代号)(3) 该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的IU图线，如图7410所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为_、_.3 (2011广东卷，34(2)在“描绘小电珠的伏安特曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干数据点abcdefU