高三物理二轮复习 第一篇 专题通关六 物理实验 14 电学实验课件.ppt

第14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 例如待测电阻约为2k 则应选用 100 挡 3 电学仪器的选择 1 电源的选择 一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源 2 电表的选择 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表 根据待测电流的最大电流选择电流表 选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大 一般应使指针能达到半偏以上 以减小读数的偶然误差 提高精确度 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开始变化 r0 rx 选用限流时 ux ix过大 超过电流表量程 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 四 电学实验方法1 等效替代法 在保证某种效果 特性和关系 相同的前提下 将实际的 复杂的物理问题和物理过程转化为等效的 简单的 易于研究的物理问题和物理过程来进行研究和处理 2 控制变量法 对于多个变量的问题 常常采用控制变量的方法 把多个变量的问题变成单个变量的问题 从而研究这一个变量对事物的影响 分别对各个变量加以研究 最后综合解决 3 累积法 把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法 将微小量变为较大的量 不仅便于测量 还可以提高测量的准确程度 从而减小误差 热点考向1多用电表的使用 典题1 2015 渝中区二模 为了较准确地测量某电子元件的电阻 某同学进行了以下实验 请完成步骤中的填空 1 用多用电表测量该元件的电阻 选用 10 的电阻挡测量时 发现指针偏转较小 因此应将多用电表调到电阻 选填 1 或 100 挡 2 将红 黑表笔短接 调节欧姆表调零旋钮 使指针指到 位置 3 将红 黑表笔分别连接电阻的两端 多用电表的示数如图甲所示 则被测电阻的阻值为 4 为精确测量其电阻 该同学设计了如图乙所示的电路 图乙中毫安表的量程为2ma 内阻约50 r为电阻箱 9999 9 直流电源e约6v 内阻约0 5 则以下关于保护电阻r0的阻值合理的是 a 20 b 200 c 2000 d 20000 5 将s掷到1位置 将r调为r1 读出r1的值以及此时毫安表的示数为i0 然后将r调到 选填 最大值 或 最小值 6 再将s掷到2位置 调节r 使得毫安表的示数仍为i0 读出r的值为r2 则rx 解题探究 1 多用电表的零刻线在 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 4 测rx的原理 最右边 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 根据电流不变 结合欧姆定律知总电阻不变 进一步 求出待测电阻的大小 解析 1 选用 10 的电阻挡测量时 发现指针偏转较小 知该电阻较大 应选用量程较大的欧姆挡 即选择 100 挡 2 将红 黑表笔短接 调节欧姆表调零旋钮 使指针指到欧姆表的零刻度处 3 欧姆表的读数等于表盘读数乘以倍率 则r 19 100 1900 4 根据欧姆定律得 电路中的最小电阻大约为r总 3000 可知保护电阻应选择c 5 为了保护电路 开关变换位置时 应将电阻箱调到最大值 6 将s掷到2位置 调节r 使得电流表的示数仍为i0 知电路中的总电阻不变 即r1 rx r2 解得rx r2 r1 答案 1 100 2 欧姆表零刻度 3 1900 4 c 5 最大值 6 r2 r1 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 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 2 某同学将量程为200 a 内阻为500 的表头改装成量程为1ma和10ma的双量程电流表 电路如图甲所示 定值电阻r1 500 r3 25 s为单刀双掷开关 回答下列问题 1 表笔a的颜色为 选填 红 或 黑 色 2 将开关s置于 1 挡时 量程为 ma 3 利用改装的电流表进行某次测量时 s置于 2 挡 表头指示如图乙所示 其示数为 ma 4 定值电阻的阻值r2 解析 1 根据电流应从电流表的 极进入 再根据红表笔应接 插孔可知 表笔a的颜色应是红色 2 根据欧姆定律 当开关置于 1 时 电流表的量程最大 所以量程应是10ma 3 当开关置于 2 时 电流表量程是1ma 其示数为i ma 0 8ma 4 根据欧姆定律 当开关置于 1 时应有 10ma 200 10 3ma 解得r2 225 答案 1 红 2 10 3 0 8 4 225 热点考向2实验器材的选择和实验电路的设计 典题2 2015 全国卷 图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图 其中虚线框内是毫安表的改装电路 1 已知毫安表表头的内阻为100 满偏电流为1ma r1和r2为阻值固定的电阻 若使用a和b两个接线柱 电表量程为3ma 若使用a和c两个接线柱 电表量程为10ma 由题给条件和数据 可以求出r1 r2 2 现用一量程为3ma 内阻为150 的标准电流表对改装电表的3ma挡进行校准 校准时需选取的刻度为0 5ma 1 0ma 1 5ma 2 0ma 2 5ma 3 0ma 电池的电动势为1 5v 内阻忽略不计 定值电阻r0有两种规格 阻值分别为300 和1000 滑动变阻器r有两种规格 最大阻值分别为750 和3000 则r0应选用阻值为 的电阻 r应选用最大阻值为 的滑动变阻器 3 若电阻r1和r2中有一个因损坏而阻值变为无穷大 利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻 图乙中的r 为保护电阻 虚线框内未画出的电路即为图甲虚线框内的电路 则图乙中的d点应和接线柱 选填 b 或 c 相连 判断依据是 解题探究 1 利用 去选择定值电阻和滑动变阻器 2 根据 判断电阻的损坏情况 电路中的最大和最小电流 电表示数的有无 解析 1 根据电路的串并联关系 使用a和b两个接线柱时有igrg iab ig r1 r2 使用a和c两个接线柱时有ig rg r2 iac ig r1 把rg 100 ig 1ma iab 3ma iac 10ma代入以上两式解得r1 15 r2 35 2 因为校准时需选取的刻度为0 5ma 1 0ma 1 5ma 2 0ma 2 5ma 3 0ma 取滑动变阻器阻值为零 当电路中电流最大时imax 3 0ma 代入数据解得r0 350 故r0选规格为300 的 当电路中电流最小时有imin 0 5ma 代入数据解得r 2550 所以滑动变阻器r应选3000 的 3 乙图中的d点应和接线柱c相连 这样如果电流表有示数 说明电阻r1损坏 如果电流表无示数则说明电阻r2损坏 答案 1 1535 2 3003000 3 c判断依据见解析 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 另外还要注意测量仪器的量程 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 2015 江西六校联考 某物理兴趣小组要精确测量一只电流表g 量程为1ma 内阻约为100 的内阻 实验室中可供选择的器材有 电流表a1 量程为3ma 内阻约为200 电流表a2 量程为0 6a 内阻约为0 1 定值电阻r1 阻值为10 定值电阻r2 阻值为60 滑动变阻器r3 最大电阻20 额定电流1 5a 直流电源 电动势1 5v 内阻0 5 开关 导线若干 1 为了精确测量电流表g的内阻 你认为该小组同学应选择的电流表为 定值电阻为 填写器材的符号 2 在方框中画出你设计的实验电路图 3 按照你设计的电路进行实验 测得电流表a的示数为i1 电流表g的示数为i2 则电流表g的内阻的表达式为rg 解析 1 待测电流表g的量程是1ma 因此可以选电流表a1 量程为3ma 内阻约为200 当通过电流表a1的电流等于其量程3ma时 电路最小电阻约为r 500 则定值电阻最小应为r定 r ra1 rg 500 200 100 200 为保证电路安全 定值电阻阻值应大一点 定值电阻应选r2 阻值为60 2 待测电流表与定值电阻并联 然后由电流表测出并联电流 滑动变阻器采用分压接法 电路图如图所示 3 电流表a的示数为i1 电流表g的示数为i2 通过定值电阻的电流为i i1 i2 电流表g两端的电压u ir2 待测电流表内阻rg 答案 1 a1r2 2 电路图见解析 3 2 2015 合肥一模 在 描绘标有 9v5w 小灯泡伏安特性曲线 的实验中 要求测量从0v到9 0v的电压下通过小灯泡的电流 实验室提供了下列器材a 电流表a1 量程100ma 内阻1 b 电流表a2 量程0 6a 内阻0 3 c 电压表v1 量程3 0v 内阻3k d 电压表v2 量程15 0v 内阻10k e 滑动变阻器r1 最大阻值为50 f 滑动变阻器r2 最大阻值为500 g 电源e 电动势15v 内阻忽略 h 电键 导线若干 1 为了提高测量准确度和有效性 应选择的器材为 只需填写器材前面的字母即可 电流表 电压表 滑动变阻器 2 如图1下列给出的测量电路中 最合理的是 3 某同学用正确的方法分别测得两只灯泡l1和l2的伏安特性曲线如图3中 和 所示 然后又将灯泡l1 l2分别与电池组连成如图2所示电路 测得通过l1和l2的电流分别为0 30a和0 60a 则电池组的电动势为 v 内阻为 数值取到小数点后一位 解析 1 因灯泡的额定电压为9v 故电压表应选v2 额定电流为0 56a 故电流表应选a2 滑动变阻器采用分压式接法 应该选择最大阻值较小的 有利于数据的测量 故选r1 2 要求测量从0v到9 0v的电压下通过小灯泡的电流 所以应采用分压式接法 由于灯泡电阻更接近电流表内阻 所以采用电流表外接法 故选b 3 由图可知 灯光l1电流为0 30a时 电压为8 0v l2电流为0 60a时 电压为6 0v 因灯泡直接接在电源两端 故灯泡电压即为电源输出电压 故由闭合电路欧姆定律可知 e 8 0 0 30r e 6 0 0 60r 联立两式解得 r 6 7 e 10 0v 答案 1 bde 2 b 3 10 06 7 热点考向3实验数据的处理及实物的连接 典题3 2015 海南高考 某同学利用图甲所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化 实验中使用的器材为 电池e 内阻很小 开关s1和s2 电容器c 约100 f 电阻r1 约200k 电阻r2 1k 电压表 量程6v 秒表 导线若干 1 按图甲所示的电路原理图将图乙中实物图连线 2 先闭合开关s2 再断开开关s2 闭合开关s1 同时按下秒表开始计时 若某时刻电压表的示数如图丙所示 电压表的读数为 v 保留2位小数 3 该同学每隔10s记录一次电压表的读数u 记录的数据如下表所示 在给出的坐标纸上绘出u t图线 已知只有一个数据点误差较大 该数据点对应的表中的时间是 s 4 电路中c r2和s2构成的回路的作用是 解题探究 1 连接实物图时要 进行 2 电压表的分度值为0 1v 读数时要估读到 3 绘制图线时要舍去 的点 按照一定的顺序 0 01v 偶然误差较大 解析 1 实物连线如图所示 2 电压表的量程为6v 分度值为0 1v 所以读数为3 60v 3 根据表格中数据描点连线如图所示 由图像可以看出40s时的数据偏离较大 所以40s时的数据误差较大 4 电路中c r2和s2构成的回路 可以使充电的电容器很快放电 以便多次测量 答案 1 见解析 2 3 60 3 图见解析40 4 可以使充电的电容器很快放电 以便多次测量 对点训练 1 某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中 串联了一只2 5 的保护电阻r0 实验电路如图所示 1 请按图甲电路原理图把图乙实物电路连接起来 2 该同学顺利完成实验 测定下列数据 根据数据在图丙坐标图中画出u i图 由图知 电池的电动势为 内阻为 3 考虑电表本身电阻对测量结果的影响 造成本实验系统误差的原因 4 实验所得的电池的电动势和内阻的测量值与真实值比较 e测 e真 r测 r真 选填 解析 1 对照电路图连线即可 要注意电表的极性 实物图连线如图 2 u i图线是一条倾斜的直线