2020年高考物理总复习：电学实验基础

第3节电学实验基础夯实基础【P136】1.电流表、电压表的使用和读数(1)用电流表测电流时，要把电流表串联在被测电路中，让电流从+—接线柱流进电流表.从—二—接线柱流出来.读数：。〜3A量程按__；1估读.0〜0.6A量程，按1估读，超过半小格的按半小格读，10 2不足半小格的舍去.都只读到一百分一位.(2)用电压表测电压时，要把电压表_并_联在被测电路两端.让“+”接线柱接在电势较高的一端.“―”接线柱接在电势较 低的一端.读数：0〜3V量程，按工估读(估读为三小格的整数倍)，只读到百分位.0〜15V,按T估10 10 5读(1的1倍、2倍、3倍、4倍)，只读到十分位.52.电学实验器材的选用(1)选用器材的原则是：安全、精确、方便①选用电源、电流表、电压表时，要根据实验的要求，根据器材的参数，考虑所测电流，电压的最大值不能超出仪表的量程，以确保不损坏仪器.在实验电路中测量电流、 电压时，电流表、电压表指针的偏角不能过小，以减小误差.电流表、电压表的读数为满刻度的 1以上时，读数较准确，能接近满刻度更好.3②选用滑动变阻器时，先要确保电路中电流不超过变阻器允许通过的最大电流.若用“限流式”一般选阻值适当大一点的，但不是越大越好.因阻值太大时，在实验中，可能只用到其阻值较小的一部分，滑动触头只能在很短的距离内移动，使用起来很不方便.一般是选变阻器总阻值与用电器的阻值比较接近的.若用“分压式”，应选择总阻值适当小一些的滑动变阻器 ，这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动距离成正比例改变，调节起来比较方便.(2)选用器材的一般步骤：①先找出实验中必须应用的器材；②画出实验电路图；③估算待测电路中I和U的最大值；1④考虑能否使电表指针偏转满刻度的 1以上；3⑤选择合适量程的电压表、电流表，合适的滑动变阻器和电源.3.滑动变阻器的限流接法与分压接法(1)滑动变阻器示意图

c/WWVWW(2)滑动变阻器的使用①作限流用时，把滑动变阻器串联在被限电流的电路中 ，可以接同一端的两个接线柱A、C或B、D、也可以接对角线上的两接线柱 A、D或B、C,开始时，应使接入的电阻最大.②作分压用时，先把电阻丝串上开关，接到电源两极上，再在电阻丝的一端与滑键之间接上用电器.如下图所示.开始时，应使用电器上的电压为_0__.(3)两种接法的比较限流接法分压接法对比说明两种接法电路图凡——~同*，串、并联关系/、同负级R上电压调节范围R0E匚— 〜eRo+R（内阻不计）0〜E(内阻不计)分压接法调节范围较大负级山上电流调节范围-E-〜ERo+RRo（内阻不计）E。〜》(内阻不计)分压接法调节范围较大4.电流表的内接与外接(1)电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻测量值_ Uc，c_R测=I=Rx+Ra>Rx测量值大于真实值U_RxRvR-I=Rx+Rv<Rx测量值小于真实值适用条件Ra RxRv Rx适用于测量大阻值的电阻小阻值的电阻(2)两种电路的选择方法①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较 ，若Rx远小于Rv,宜采用电流表外接法；若Rx远大于Ra,宜采用电流表内接法.②临界值计算法：

电表所选量程测量值0/150〜3V__1.90（1.89〜1.91均可）_V__0〜15V__9.5_V_0.2,0.4。\a 31.分别读出下表中的电压表和电流表的示数,并填在表格中.RxV>/RvRa时Rx>RRvRa时用电流表外接法.用电流表内接法.③实验试探法:按右图接好电路/P1I—। ',让电压表接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;则可采用电流表内接法.如果电流表考点1考点突破【P137例1RxV>/RvRa时Rx>RRvRa时用电流表外接法.用电流表内接法.③实验试探法:按右图接好电路/P1I—। ',让电压表接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;则可采用电流表内接法.如果电流表考点1考点突破【P137例1图甲所示的电流表使用 0.6A量程时中指针示数是中指针示数为中指针的示数为图中表针指示的是A;当使用3A量程时对应刻度盘上每一小格代表

对应刻度盘中每一小格代表A.如图乙所示的电表使用较小量程时V,若使用的是较大量程【解析】电流表使用0.6A量程时，A;当换用3A量程时，每一小格为0.1,每小格表示则这时表盘刻度每小格表示乙刻度盘上的每一小格为 0.02A,指针的示数为0.44指针示数为2.20A.电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V,指针示数为1.70V；使用15V量程时,每小格为0.5V,指针示数为8.5V.【答案】0.020.440.12.200.11.700.58.5【小结】先看清是什么表，再看接入电路的量程每小格表示多少，最后读数.针对训练0〜3A0.80（0.79〜0.81均可）A_0〜0.6A_0.16__A_【解析】0〜3V的最小分度为0.1V,读数为1.90V;0〜15V的最小分度为0.5V,读数为9.5V;0〜3A的最小分度为0.1A,读数为0.80A;0〜0.6A的最小分度为0.02A,读数为0.16A.考点2器材选用与实验电路设计、电路连线[考点2器材选用与实验电路设计、电路连线[P137]考点突破例2在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 电压表。，V）的内阻约为2kQ,电流表O,A）的内阻约为10Q,测量电路中电流表的连接方式如图（a）或（b）所示，结果由公式Rx=¥计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图（a）和（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则（填“跖”或“”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1（填“大于”“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2（填“大于”“等于”或“小于”）真实值.ih）ih）【解析】由于詈:2000：10,而詈=200=20,可见Rx>RV,应采用题图（a）电路测量更Rx 200 Ra 10 IRARx准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值；由于 Rx1=U,其中R真=器，而U>Ur,I=Ir,则I IRRx1>R真，即测量值Rx1大于真实值；又由于Rx2=，，R真=彳^，其中U=Ur,I>Ir,则Rx2<R真，即测量值Rx2小于真实值.【答案】Rx1大于小于例3为了测量一电阻的阻值Rx,现有以下器材：蓄电池E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,电阻箱Rp,开关S「S2,导线若干.某活动小组设计了如图甲所示的电路.验的主要步骤如下：

A.闭合Si,A.闭合Si,为Ii、Ui；B.闭合S2,断开S2,调节R和Rp,使电流表和电压表示数合适 ，记下两表示数分别保持Rp阻值不变，记下电流表和电压表示数分别为 12、U2(1)按电路图在实物图乙上连线.(2)写出被测电阻的表达式Rx=(用两电表的读数表示).(3)由于电流表、电压表都不是理想电表 ，则被测电阻的测量值(选填“大于”“小于”或“等于")真实值.【解析】(1)实物连线如图所示.(2)由欧姆定律，第一次测量的电阻为电压表和 Rp的并联电阻，即U1=R并；第二次测u2RxR U1U2量的电阻为电压表、Rx和Rp的并联电阻，U2= ,联立解得Rx=12Rx+R并 U1I2—U2I1⑶由于电流表、电压表内阻不影响被测电阻的测量 ，故其测量值等于真实值.UiI2—U2I1UiI2—U2I1【小结】实物图连接的注意事项(1)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关 ，再到滑动变阻器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来； 其次将要并联的元件再并联到电路中去.(2)连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉.(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入从负接线柱流出.针对训练针对训练2.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60C时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Q）,直流电源（输出电压为U,内阻不计），滑动变阻器Ri（最大阻值为1000Q）,滑动变阻器R2（最大阻值为2000Q）,单刀双掷开关一个，导线若干.在室温下对系统进行调节，已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 ，在60C时阻值为650.0Q.⑴完成待调节的报警系统电路图的连线.朵帆电阻朵帆电阻一连线如图所示（2）电路中应选用滑动变阻器_&__（填或“V）.（3）按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值 ，根据实验要求,这一阻值为 650.0滑动变阻器的滑片应置于__b__（填"殴"b）’端附近，不能置于另一端的原因是 接通电源后，流过报警器的电流会超过 20mA,报警器可能损坏__.②将开关向__c__（填"峨"d）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至—报警器开始报警—.（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.【解析】（2）【解析】（2）在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA的电流超过20mA时，报警器可能损坏，可知外电阻的取值范围是18320X10◎=900Q<R一18< 3Q=1800Q.10X1060C时热敏电阻的阻值是 650.0Q所以滑动变阻器阻值的取值范围在 60C时热敏电阻的阻值是 650.0Q◎之间，所以滑动变阻器应该选 R2.(3)电阻箱代替报警器工作时的热敏电阻 ，阻值应为650.0Q,滑动变阻器刚开始应置于b端，若置于另一端，接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏；实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直至报警器开始报警.3.某同学改装和校准电压表的电路图如图所示 ，图中虚线框内是电压表的改装电路.© (1)已知表头G满偏电流为100 A,表头上标记的内阻值为900Q.Ri、R2和R3是定值电阻.利用Ri和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表.若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V;若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V.则根据题给条件，定值电阻的阻值应是R1=100Q,R2=910Q,R3=_2000Q.(2)用量程为3V,内阻为2500◎的标准电压表。，V)对改装表3V挡的不同刻度进行校准.所用电池的电动势E为5V;滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50◎和5k◎.为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为50◎的滑动变阻器.(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_M__(填"M或"N)端.(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值—大工__(填“大于”或“小于” )900Q.【解析】(1)根据题意，R1与表头G构成1mA的电流表，则IgRg=(I—Ig)R1,整理可得，IqRq 900X100R1=J= Q=100Q;若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V,则R2Ig1000-100Uab-IgRg1—0.09= - = 3a=910◎；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V,则R31X10Uab-IgRg-IR23-0.09-1X10X910. = 3 Q=2000Q.I 1X10(2)电压表与之并联之后，电阻小于2500Q,对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50◎的电阻.⑶在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端 P应靠近M端，这样使分压电路输出的电压为零，起到一种保护作用.

,说明通过表头G的电流偏小,说明通过表头G的电流偏小则其实际电阻偏大，故其实际阻值大于900Q.，考点集训【，考点集训【P314】1.在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kQ,电流表的内阻约为10Q,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验 ，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示.IOL03.CV/V* (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=2.4X103 Q(2.3X103〜2.5X103Q).(保留两位有效数字)(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图.见解析图【解析】(1)图线如图所示Rx=-=2.4X103

AI◎(2.3X10Rx=-=2.4X103

AI◎(2.3X103〜2.5X103Q)(2)因满足Rx〉,，故采用电流表内接法.2.有一个电阻Rx,2.有一个电阻Rx,其阻值大约是10Q,请选择适当的器材，以便测量其阻值.可供选择的电路如图.可供选择的器材是:甲 乙甲 乙A.电动势4.5V、内阻不计的电源EB.量程为0〜15V、内阻10kQ的电压表ViC.量程为0〜3V、内阻6kQ的电压表V2D.量程为0〜300mA、内阻4◎的电流表AiE.量程为0〜5A、内阻2◎的电流表A2F.最大阻值20◎、额定电流1.5A的滑动变阻器RiG.最大阻值500◎、额定电流0.5A的滑动变阻器R2H.开关和若干根导线.则选用的电路是―史__（填“甲”或“乙”），选用的器材是__A、C、D、F、H__（填器材的字母代号）.【解析】甲、乙两种接法都可以，但限流法较节能，因而采用限流接法，故选用甲电路；4.5 4.5电源电动势E=4.5V,E=Im（Rx+RA）,Im=y4A=0.321A=321mA或Im=^2A=0.375A=375mA,电流表选D.U=ImRx=0.321X10V=3.21V,因而电压表选C,变阻器R2最大值为500Q,与Rx偏差太大，因此变阻器选F..如图甲所示为某次测量时电压表的刻度盘的情形 ，若当时使用的是该表的 0〜3V量程，那么电压表读数为 1.15（1.14〜1.16均可）V,若当时使用的是该表的 0〜15V量程，那么电压表读数应为 5.7（5.6〜5.8均可）V;如图乙所示的电阻箱的读数为 84580.2Q.甲 L【解析】0〜3V量程最小刻度是0.1V,要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14〜1.16V都算正确）.0〜15V量程最小刻度为0.5V,只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6〜5.8V都算正确）.图乙中的电阻箱有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到电阻箱的读数为84580.2Q..某实验小组要精确测定一个额定电压为 3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300Q,电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有：A.电流表A1（量程为0〜15mA,内阻RA1约为10◎）B.电流表A2（量程为0〜2mA,内阻RA2=20Q）C.定值电阻R1=10◎D.定值电阻R2=1980◎E.滑动变阻器R(0〜20◎)一个F.电压表V(量程为0〜15V,内阻Rv约为3kQ)G.蓄电池E(电动势为4V,内阻很小)H.开关S一个(1)要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外 ，还需选择的器材有ABD(填写器材前的字母编号).(2)画出实验电路图.如图所示I2(R2+RA2)(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式 Rx=__ .I? __,说明式中题目未给出的各物理量的意义： __Il^l2分别为电流表A「A2_的读数.【解析】(1)要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表V的量程偏大，测量误差较大，不能用电压表V测量LED灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻R2串联改装为电压表测量电压；LED灯正常工作时的电流在10mA左右，可以用电流表Ai和改装后的电压表测量通过 LED灯的电流.(2)因为滑动变阻器阻值远小于 LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法.电路图如图所示.K⑶根据闭合电路欧姆定律知，LED灯两端的电压U=l2(R2+RA2),通过LED灯的电流Ul2(R2+RA2)I=IlI2,所以LED灯正常工作时的电阻Rx=：= 1—1 小、I2分别为电流表AnA2的读数.

5.旋钮式电阻箱如图所示电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为15.旋钮式电阻箱如图所示电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为1987 ◎.今欲将接入电路的电阻改为 2087Q,最简单的操作方法是 将“X1k旋钮调到2,再将“X100”旋钮调到0_.若用两个这样的电阻箱则可得到的电阻值范围为__0〜19998Q【解析】电阻为1987◎，最简单的操作方法是先将“X1k”旋钮调到2,再将“X100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是 9999◎，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2X9999Q=19998◎.故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为 0〜19998Q.二口£6.右图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R。是保护电阻（10Q）,R1是电阻箱（0〜99.9Q）,R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源（电动势10V,内阻很小）.在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大.实验具体步骤如下：（i）连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；（ii）闭合S,从最大值开始调节电阻箱 R1,先调R1为适当值，再调节滑动变阻器 R,使A1示数1尸0.15A,记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；（iii）重复步骤（ii）,再测量6组R1和I2值;（iv）将实验测得的7组数据在坐标纸上描点.根据实验回答以下问题：①现有四只供选用的电流表：A.电流表（0〜3mA,内阻为2.0Q）B.电流表（0〜3mA,内阻未知）C.电流表（0〜0.3A,内阻为5.0Q）D.电流表（0〜0.3A,内阻未知）A1应选用D,A2应选用 C.②测得一组R和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数彳W寺110.15A,应让滑动变阻器R接入电路的阻值 变大（选填“不变”“变大”或“变小” ）.③在坐标纸上画出R1与I2的关系图.

:■?』工,;二>>二T'*!::■?』工,;二>>二T'*!:④根据以上实验得出Rx=__31__Q.,即（Rx+「2）l2=,即（Rx+「2）l2=（Ro+Ri+ri)Ii,其中ri、「2分别为Ai、A2两表的内阻.又因为Rx的阻值约几十欧，与R0+Ri在同一数量级，Ai示数为Ii=0.i5A,表示电流表Ai只能从C、D中选择，A2电流数量级与Ai相同.由测量原理可知：(Rx+r2)l2=(Ro+Ri+ri)li,因Rx未知，故「2阻值应已知，故Ai选D,A2