电学实验（高一部分）.doc

江苏省海门实验学校高一物理组 8 2012-6-14电学实验（高一部分）一、长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器）游标卡尺10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读某）。其读数准确到0.1mm。20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。0123456789001234567891050分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。要知道主要构造的名称：主尺、游标尺、外测量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉。螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈测微螺杆前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固010 15 定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后必须再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。要知道主要构造的名称：以下的-依次是：测砧、测微螺杆、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮和尺架。0 10 20678cm0 5 103 4 cm例读出下列游标卡尺测量的读数。 012345601234567890cm例读出下列螺旋测微器测量的读数。0 5 1025 30010 15 VAR待图4二、恒定电流实验常规1伏安法测电阻（1）原理：部分电路的欧姆定律。（2）电流表外接法，如图4所示。误差分析：产生误差的原因：电压表V分流。适用于测小阻值电阻，即Rx远小于Rv时。R待AV图5（3）电流表内接法，如图5所示。误差分析：产生误差的原因：电流表A分压。适用于测大阻值电阻，即Rx远大于RA时。（4）内、外接法的选用原则计算临界电阻：若RxR0，待测电阻为大电阻，用内接法若RxR0，待测电阻为小电阻，用外接法即大电阻，内接法；小电阻，外接法。大内小外。（大内偏大、小外偏小）试触法确定内外接法：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）。ARxVS1S2abR例1：某同学欲测一电阻Rx的阻值（约为300）可供选择的仪器有：电流表A1，量程10mA;电流表A2，量程0.6A;电压表V1，量程3V;电压表V2，量程15V；电源电动势为4.5V。请同学们按图接好电路，闭合S1后，把开关S2拨至a时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处；再把开关S2拨至b时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处；该同学在实验中所选电压表的量程为（ ）所选电流表的量程为（ ）Rx的测量值为（ ）。R1Rx2AVS2R0S1例2. （消除电表内阻对测量结果的影响）伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外接都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx的表达式。先将S1闭合。 将S2与1闭合，调节R，读出电压表读数U1，安培表读数I1根据上述测量结果，算出Rx RxPa R bSE r 图22滑动变阻器的两种接法（1）.限流接法 如图2所示。用电器Rx的电压调节范围：电路消耗的总功率为：EI限流接法的选用原则：测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只在小范围内变化，且待测电阻Rx与R接近时。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时。Sa R bE rRxP图3两种方法都满足时优先选用限流接法。（2）.分压接法 如图3所示Rx电压调节范围0UxE。开关闭合前，P应在a端。分压接法的选用原则：测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。待测电阻Rx远大于R，且要求电压变化范围较大时。采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。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。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）。AAVV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。V315A30.6V315A30.6 三、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3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=_。四、描绘小电珠的伏安特性曲线AVabPS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。本实验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。由于使用的小电珠是（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；由于要测小电珠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。0.30.20.1O1 2 3 4U/VI/A例4描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如上图，所用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某次实验记录的数据在坐标系中描点如右图。试在坐标系中画出该小电珠的伏安曲线，并从图象中求出该小电珠的额定功率。A30.6V315该小电珠在1V电压下不发光。当时灯丝的实际电阻是多大？该小电珠在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？小电珠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。基础练习：1要求使用如图所示器材测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方（2）的关系曲线，已知小灯泡标有“6，3”的字样，电源是8的直流电源，滑动变阻器有两种规格，1标有“10，2”，2标有“100，20”测量时要求小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大，并测多组数据（1）滑动变阻器应选用 （填1或2）（2）甲同学把实物连成如图（1）所示的实验电路，闭合电键后小灯泡不亮，经合作者乙同学检查，发现有一根导线接错了，请你圈出这根导线，并用铅笔线加以纠正；（3）当电路连接无误后闭合电键，移动滑动变阻器的滑片，读出如图（2）所示电压表的示数为 （4）改变滑动变阻器滑片的位置，测出多组电压、电流值，可得小灯泡在不同电压下的电功率，并作出相应的2图象则在图（3）中，有可能正确的的图象是 ，其理由是 _-+V051015V0123U2/ V2U2/ V2P/W01224321U2/ V2U2/ V2P/W01224321P/W01224321A B C DP/W012243212某待测电阻Rx的阻值约为20，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A电流表A1（量程150mA，内阻约为10）B电流表A2（量程20mA，内阻r2=30）C定值电阻R0=100D滑动变阻器R，最大阻值约为10E电源E，电动势E=4V（内阻不计）F电键S及导线若干（1）根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的1/3，请你在虚线框内画出测量Rx的一种实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。（2）实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，用已知的和测得的物理量表示Rx=_。（用字母表示）3、为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材： 电源：12V，内阻不计；电流表：00.6A，03A，内阻可忽略； 电压表：03V，015V，内阻很大； 滑动变阻器；阻值范围020，允许最大电流1A； 开关一个，导线若干。 实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V. 请在右框中画出实验电路图.按画出的电路图，在下面图3的实物图上连接.某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。某次测量时，电流表指针位置如图5所示，电流表读数为 A，此时小灯泡的实际功率为 W。4、用伏安法测定一个阻值约1k的电阻，要求测量结果尽量准确（1）下列器材中应选用的是（用字母代号表示）A电池组（6V，内阻很小）B电流表（010mA，内阻10） C电流表（01mA，内阻100）D电压表（03V，内阻5k）E电压表（06V，内阻10k）F滑动变阻器（020，1A）G滑动变阻器（0200，0.3A）H开关、导线（2）在方框中画出实验电路图。（3）将实物连接成实验电路。5、(08年高考江苏卷物理)某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如下图所示，读得直径d= mm (2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：电阻R()121.050.023.910.03.1导线直径d(mm)0.8010.9991.2011.4941.998导线截面积S(mm2)0.5040.7841.1331.7533.135请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由：若不满足，请写出R与S应满足的关系。(3)若导线的电阻率p=5.1107 m,则表中阻值为3.1 的导线长度l= mm (结果保留两位有效数字). 6、在测定金属丝电阻率的实验中：已知金属丝的电阻约为1