高中物理电学实验专题总结

1、高中物理电学实验专题知识点回顾一、描绘小灯泡的伏安特性曲线：二、电流表和电压表的改装：三、测定电源电动势和内阻：四、测定金属电阻和电阻率：五、器材选择：六、电路纠错：七、示波器的使用：八、用多用电表探索黑箱内的电学元件九、传感器知识点和考点一、描绘小灯泡的伏安特性曲线原理：欧姆定律U =IR处理方法：内接和外接（都有误差）例1、某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑， 先需进一步验证该伏安特性曲线，实 验室备有下列器材:器材（代号）规格电流表（A）量程050mA内阻约为50G电流表（A量程0200mA内阻约为10c电压表（V）量

2、程03V,内阻约为10k C电压表（V量程015V,内阻约为25kC滑动变阻器（R）阻值范围075c，允许最大电流1A滑动变阻器（R）阻值范围 01kC ,允许最大电流直流电源(E)100mA开关(S)输出电压6V,内阻不计导线若吓为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ;电压表应选用 滑动变阻器应选用。(以上均填器材代号)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？ 相同点:,不同点:。二、电压表和电流表(1)电流表原理和主要参数电流表G是根据通电线圈在磁场中

3、受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角 。与电流强度I成正比，即0 =kI,故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻 R:即电流表线圈的电阻；满偏电流Ig：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故Ug= IgRg (2)半偏法测电流表内阻 Rg:方法：合上S1,调整R的阻值，使电转到满流表指针刻度再合上开关S2,调整R'的阻值(不可再改变 R),使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，可以认为 Rg = R'。条件：当R比R'大很多方法：串联一个分压电阻 R,如图所示，若量程扩大(3)电流表改装成电压表

4、倍，即n=,则根据分压原理，需串联的电阻值Ug-Ur -，一，上一 一R=Rg =(n-1)Rg ,故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。Ug（4）电流表改装成电流表方法：并联一个分流电阻 R,如图所示，若量程扩大 n倍,即n= _L,则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值I gL R R= - Rg =-,故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越I Rn -1小。注意：改装后的电压表或电流表， 虽然量程扩大了，但通过电流表的最大电流或加在电 流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流 Ig和满偏电压Ug,只是由于串联电路的分压及 并联电路的分流使表的量程扩大了。三、测量电源电动势和电阻原理：闭

5、合电路欧姆定律：E = U外+ Ir例1、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r ,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999C ,科当标准电阻用） 一只电流表（量程IR=0.6A,内阻rg =0.1C）和若干导线。请根据测定电动势 E内电阻r的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接期4图5起来。接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R,读处与R对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值 R = 2.6。时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时111首先计算出每个电流值I的倒数,；再制作R-坐标图，如图6所小，图中已

6、标注出了（ R,-） III的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。在图6上把描绘出的坐标点练成图线。高中根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=V,内电阻r =例2、(1)某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径mm(2)右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量特测电阻R的阻值(约5000)。图中两个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如 下：调节电阻箱，使它的阻值 R与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端。合上开关S。将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都具有明显偏转。记下两个电压表 和

7、®的读数U和12。多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下®和®的多组读数U和U2o求R的平均值。回答下列问题：(I)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为寸滑动变阻器的符号 T：士ZP 为，其余器材用通用的符号表示。（n）不计电压表内阻的影响，用 U、U和R0表示R的公式为（出）考虑电压表内阻的影响，且 U、U2、R、 。的内阻1、0的内阻2表示R的公式四、电阻的测量电阻的测量有多种方法，主要有伏安法、欧姆表法，除此以外，还有半偏法测电阻、电 桥法测电阻、等效法测电阻等等.（一）、下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择1 .伏安法测电阻的两种电

8、路形式（如图所示）&I-（a）（b）2.实验电路（电流表内外接法）的选择测量未知电阻的原理是 R=,由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量 I未知电阻两端电压 U和通过的电流I时，必然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有 效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，/、什 RxRV(1)若上,RaRx必须依照以下原则：般选电流表的内接法。如图（ a）所示。由于该电路中，电压表的读数U表示被测电阻 Rx与电流表A串联后的总电压，电流表的读数I表示通过本身和 Rx 的电流，所以使用该电路所测电阻 R测= Rx+R,比真实值 R大了 Ra,相对误差a =IR测一 Rx raRx一 R

9、x（2）若 区v 艮，一般选电流表外接法。如图（b）所示。由于该电路中电压表的读 Ra RxUR测=IR测-RxRVa=RxRvRx数U表示Rx两端电压，电流表的读数 I表示通过Rx与Rv并联电路的总电流，所以使用该 电流所测电阻RvRx也比真实值Rx略小些，相对误差RvRx例1、某电流表的内阻在 0.1 0.2 之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A.待测电流表 Ai （量程0.6A）；B.电压表 Vi （量程3V,内阻约2kQ ）C.电压表V2 （量程15V,内阻约10kQ）； D.滑动变阻器 Ri （最大电阻10）E.定值电阻 R2 （阻值5白）F.电源E （电动势4V）G.电键S及

10、导线若干（1）电压表应选用 ;（2）画出实验电路图；（3）如测得电压表的读数为V,电流表的读数为I,则电流表A1内阻的表达式为：Ra =（二）、控制电路的选择：（滑动变阻器分压与限流接法的选择）1、限流接法：如图2甲所示，图2乙注意：在接通电源之前应把接入中路中的电阻最大，电路中的电流最小，以保证安全。 即图中滑片P移到b端。2、分压接法：如图2乙所示。注意：在接通电源之前，滑片 P应移到图中的a端，使负载的电 压和电流均为最小，以保证安全。3、选择方法：在没有特殊指明的情况下，从减小电能损耗和接线方便的角度考虑，变阻器通常选用 限流接法，但在出现下述情况时，则必须选择分压接法。（1）若采用限

11、流电路时，如果电路中的最小电流大于等于被测电阻Rx的额定电流或所给电表的量程时，必须选用分压电路； 例1、用伏安法测量某电阻 Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx （阻值约为100欧）；直流电流表A （010mA, 50Q）;电压表V （0-3V, 5。）；滑动变阻器 R （015Q , 1A）;直流电源（电动势为 3V,内阻不计）；电键、导线若干。根据规格要求，画出测量电路图。（2）滑动变阻器全阻值 R远小于或者远大于被测电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，而实验要求电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压电路；例2、有一个小灯?上标有“ 6V, 0.6W”的字样，现在要

12、用伏安法测量这个灯泡的I U图线。现有实验器材如下：电压表（010V,内阻2062）;电流表（00.3A,内阻1 ）;滑动变阻器（5c,2A）;学生电源（直流 9V）,还有开关、导线。为使实验误差尽量减小，画出实验电路图。(3)实验中要求电压从零开始并连续变化时须采用分压电路；例1、某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为 3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测 微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等。(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金图15属丝上夹上一个小金属夹，金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验

13、 电路，并连接电路实物图 14正确链接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关;读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关， ,合上开关，重复的操作。(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图15的关系图线,其斜率为A-1m-1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了的电阻之和。(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图16所示。金属丝的直径是 。图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝 横截面积的乘积代表的物理量是,其数值和单位为 (保留三位有效数字)。五、实验仪器的选择：1、首先考虑安全因素：所有仪器必须保证安全2、读数误差因素：减小误差3、

14、对滑动变阻器：分压和分流4、仪器选择的一般步骤：（1）首先选择唯一性的器材；（2）草画电路图，（暂不接电流表和电压表）；（3）估算回路中的电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转，但不超过 其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。例1、在“测定金属丝的电阻率”的实验中若估测金属丝的电阻Rx约为3 a ,为减小误差,并尽可能测量多组数据，要求电阻丝的发热功率PV0.75W,备有器材如下：A、6V直流电源；B、直流电流表Ai （00.6A,内阻0.5C）；C、直流电流表A2 （0-3A,内阻0.01C ）;V2 (015V, 5kQ );D、直流电压表 Vi （03V,

15、 1kC）;E、直流电压表F、滑动变阻器R1 （0100Q,最大允许电流1A）;G、滑动变阻器R2 （020Q ,最大允许电流1A）;H、电键、导线若干。（用字母表示）问：（1）上述器材选用（2）画出实验电路图。5中连接实物。（3）在图例2、某同学用图2所示电路，测绘标有“ 3.8 V,0.3 V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：A:（量程100 mA,内阻约2 ）;A:（量程0.6 A,内阻约0.3）;电压表：V1（量程5 V,内阻约5）;V2（量程15 V,内阻约15）；电源：E1（电动势为1.5 V,内阻为0.2 ）;E2（电动势

16、为4 V,内阻约为0.04 ）.为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表 ,电压表滑动变阻器,电源.（填器材的符号）根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图3所示.由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为 ;当所加电压为 3.00 V时，灯丝电阻为 ，灯泡实际消耗的电功率为 W.R/Q根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率 P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下 列图中的.答案： A2 ViRiE2 1.511.50.78A例3、有一电阻R，其阻值大约在 40 至50 之间，需进一步测定其阻值， 现有下列器材： 电池组£ ,电动势为9 V,内阻忽略不计；电压表 V,量程为0至

17、10 V,内阻20KQ ;电流 表A1,量程为0至50mA,内阻约 20Q;电流表 A2,量程为0至300mA,内阻约 4Q ;滑 动变阻器R1,阻值范围为0至100a ,额定电流1A;滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700 Q,额定电流0.3 A,开关S及导线若干。实验电路图如图1所示，实验中要求多测几组电 流、电压值。在实验中应选 电流表和 滑动变阻器。例4、为了测量一节干电池的电动势和内电阻，实验室准备了下列器材供选用：A.待测干电池一节B.直流电流表（量程 0 0.6 3 A, 0.6 A挡内阻为 0.1Q 3 A挡内阻为 0.02 ）C.直流电压表（量程 0 3 15 V , 3 V

18、挡内阻为5 k Q 15 V挡内阻为25 k。D.滑动变阻器（阻值范围为 0 15 口允许最大电流为1A）E.滑动变阻器（阻值范围为 0 1000 口允许最大电流为 0.2 A）F.开关G.导线若干在图（甲）中将所选器材，用铅笔画线代表导线进行实物连线；为尽可能减少实验的误差，其中滑动变阻器选 （填代号）；根据实验记录，画出的 U I图线如图（乙）所示，从中可求出待测干电池的电动势为 V,内电阻为 Q.（甲）六、电路的纠错：例1、如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各点连接。（1）为了检测小灯泡以及 3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的 挡。（2）在开关闭合情况下，若测得 5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明可 能有故障（3）将小灯泡拆离电路，写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。七、多用表的使用:例1、某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：(1)检查多用电表的机械零点。(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程 处。(3)将红、黑表笔 ,进行欧姆调零。(4)测反向电阻时，将 表笔接