2014屆高考物理二輪復習專題講義：專題七--物理實驗--第2講-電學實驗

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2014屆高考物理二輪復習專題講義：專題七 物理實驗 第2講 電學實驗一、電學量測量儀器1電流表、電壓表、歐姆表的對比儀器極性量程選擇讀數電流表有正、負極的電表，電流由電表的正極流入，負極流出使指針指示比滿偏刻度eq f(1,3)多的位置若最小分度為1、0.1、0.01等，需要估讀到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等的只需要讀到最小分度位即可電壓表使指針盡量指在表盤的中間位置左右取兩位有效數字并乘以相應擋位的倍率歐姆表2實驗原理(1)電路：歐姆表是

2、多用電表電阻擋的一個擋位，電路如圖721所示。圖721電流的流向：由于使用多用電表時不管測量項目是什么，電流都要從電表的“”插孔(紅表筆)流入，從“”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時，多用電表內部電池的正極接的是黑表筆，負極接的是紅表筆。(2)調零：當紅、黑表筆短接時，表頭電流表指針滿偏，此時Igeq f(E,RRgr)。(3)測量：當紅、黑表筆之間接電阻Rx時，電路中電流Ieq f(E,RRgrRx)，Rx的一個值對應I的一個值，故將電流刻度標上相應的電阻刻度，即可直接讀出待測電阻Rx的阻值。(4)中值電阻：當被測電阻RxRRgr時，電流變?yōu)闈M偏電流的一半，歐姆表指針指向刻度正中央，稱為

3、“中值電阻”。二、電流表的內外接法選擇1兩種接法的比較比較項目電流表內接法電流表外接法電路誤差原因由于電流表內阻的分壓作用，電壓表測量值偏大由于電壓表內阻的分流作用，電流表測量值偏大測量結果R測eq f(U,I)RARxRx電阻的測量值大于真實值R測eq f(U,I)eq f(RV,RVRx)RxRx電阻的測量值小于真實值適用條件RxRA，大電阻RxRV，小電阻2兩種接法的判斷(1)比值判斷法：若eq f(RV,Rx)eq f(Rx,RA)，Rx為大電阻，內接法誤差小應選用內接法；若eq f(RV,Rx)eq f(Rx,RA)，Rx為小電阻，外接法誤差小應選用外接法。(2)臨界值判斷法：當被測

4、電阻Rx的大小無法直接判定時，先求臨界電阻R0eq r(RARV)。若RxR0，則Rx為大電阻，內接法誤差小；若Rxeq f(R,RA)，所以應采用電流表外接法，故采用圖甲。(2)電路連接如圖所示。(3)由題圖中可讀出電流表的讀數為0.50 A，電壓表的讀數為2.6 V，故Rxeq f(U,I)5.2 。(4)甲圖中引起誤差的原因主要是電壓表的分流作用，即電流表的測量值大于流經Rx的電流值，選項B正確。乙圖中引起誤差的原因主要是電流表的分壓作用，即電壓表的測量值大于Rx兩端的電壓值，選項D正確。答案(1)BC甲(2)見解析(3)5.2(4)BD一、方法技巧要用好1器材選取三原則(1)安全性原則

5、：要能夠根據實驗要求和客觀條件選用合適的儀器，使實驗切實可行，能達到預期目標。另外還要注意測量儀器的量程，電器元件的電流不能超過其允許通過的最大電流等。(2)精確性原則：根據實驗的需要，選用精度合適的測量工具，但對某個實驗來講，精確程度合適即可，并不是精度越高越好。(3)方便性原則：實驗時需考慮調節(jié)方便，便于操作，如滑動變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，在二者都能滿足實驗要求的情況下，還要考慮阻值大小對實驗操作是否調節(jié)方便的問題。2器材選取三要求(1)根據不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇

6、量程。務必使指針有較大偏轉(一般取滿偏的1/32/3左右)，以減少測量和讀數的誤差。(2)根據電路中可能出現的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不能超過它的額定值。對高阻值的變阻器，如果滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。(3)應根據實驗的基本要求來選擇儀器。對于這種情況，只有熟悉實驗原理，才能做出恰當的選擇。 3器材選取的一般步驟(1)找出唯一且必需的器材；(2)畫出電路圖(暫不把電表接入)；(3)估算最大值(在限流電路中把滑動變阻器觸頭推向最小值)或估算最小值(在限流電路中把滑動變阻器觸頭推向最大值)；(4)考慮能否使電壓表、電流表都達到滿偏的1/3以上

7、。二、易錯易混要明了選擇電流表、電壓表時首先要考慮量程是否合適，在量程符合要求的情況下，再考慮電表的內阻對實驗結果的影響。(2013湛江模擬)現要用伏安法描繪一只標值為“2.5 V，0.6 W”小燈泡的IU圖線，有下列器材供選用：A電壓表(03 V，內阻3 k；015 V，內阻10 k)B電流表(00.6 A，內阻0.5 ；03 A，內阻0.1 )C滑動變阻器(10 ，2 A)D滑動變阻器(100 ，1.0 A)E蓄電池(電動勢6 V，內阻不計)圖729(1)用如圖729甲所示的電路進行測量，滑動變阻器應選用_(用序號字母表示)。開關S閉合之前，滑動變阻器的滑片應該置于_端(選填“A”“B”或

8、“AB正中間”)。(2)按圖729甲所示電路，用筆畫線代替導線在圖乙中將實物連接成實驗所需電路圖。(3)通過實驗測得此燈泡的伏安特性曲線如圖7210所示。由圖線可求得此燈泡在正常工作時的電阻為_ 。圖7210解析：(1)因描繪小燈泡的IU圖線采用滑動變阻器分壓式連接，滑動變阻器應選用小電阻值的，故應選用變阻器C，開關閉合前，為了保護電表和小燈泡，使測量電路部分的電壓為零，應將滑片置于A端。(2)實物連接如圖所示。(3)圖IU圖可以讀出，當小燈泡的電壓為2.5 V時，其電流I0.25 A，由Req f(U,I)可得，小燈泡正常發(fā)光時的電阻R10 。答案：(1)CA(2)見解析圖(3)10典例(2

9、013淄博模擬)在一次實驗技能比賽中，一同學設計了如圖7211甲所示電路來測電源的電動勢和內阻。該同學選好器材后，用導線將各器材連接成如圖乙所示實物連線電路(圖甲是其電路原理圖)，其中R0是保護電阻。圖7211(1)該同學在閉合電鍵后，發(fā)現電壓表無示數，電流表有示數，在選用器材時，除了導線外，其他器材經檢測都是完好的，則出現故障的原因是_(請用接線柱處的字母去表達)。(2)該同學測量時記錄了6組數據，并根據這些數據畫出了UI圖線如圖7212所示。根據圖線求出電池的電動勢E_V，內阻r_ 。圖7212(3)若保護電阻R0的阻值未知，該電源的電動勢E、內電阻r已經測出，在圖乙的電路中只需改動一條線

10、就可測量出R0的阻值。該條線是_，需改接為_。改接好后，調節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表的示數為U、電流表示數為I，電源的電動勢用E表示，內電阻用r表示，則R0_。解析(1)電流表有示數，說明電源與電流表構成的閉合回路中各段導線均完好，電壓表無示數，只能是jd部分斷路造成的。(2)圖UI圖線可以讀出：E1.48 V，req f(|U|,|I|)eq f(1.481.20,0.560) 0.50 。(3)要測出R0的阻值，只需將jd線改接為je或jf即可，由閉合電路歐姆定律可得：EUI(rR0)，故R0eq f(EU,I)r。答案(1)jd部分斷路(2)1.480.50(3)jdje(或jf)eq f

11、(EU,I)r一、方法技巧要用好1測電源電動勢和內阻的三種方法(1)用電壓表、電流表和可變電阻(如滑動變阻器)測量，如圖7213所示，測出兩組U、I值，根據EUIr，通過計算或利用圖像就能求出電源的電動勢和內阻。 圖7213圖7214(2)用電流表、電阻箱測量，如圖7214所示，測出兩組I、R值，根據EI(Rr)通過計算或利用圖像就能求出電源的電動勢和內阻。(3)用電壓表、電阻箱測量，如圖5215所示，測出兩組U、R值，根據EUeq f(U,R)r，通過計算或利用圖像，就能求出電源的電動勢和內阻。圖72152數據處理本實驗在利用圖像處理數據時，要明確：(1)圖線的縱坐標是路端電壓，它反映的是：

12、當電流I增大時，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關系，UEIr。(2)電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的UI圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。(3)將圖線兩側延長，縱軸截距點意味著斷路情況，它的數值就等于電源電動勢E，橫軸截距點(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數值等于短路電流eq f(E,r)。(4)圖線斜率的絕對值表示電源內阻，由于r一般很小，故得到的圖線斜率的絕對值就較小。為了使測量結果準確，可以將縱軸的坐標不從零開始，計算r時選取直線上相距較遠的兩點求得。二、易錯易混要明了在連實物圖時應注意以下幾點：(1)各導線都應接在接

13、線柱上。(2)不應在導線中間出現分叉、導線不能交叉、跨過儀器。(3)連接電表應注意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯。(4)開關要控制所在電路。(2013吉林省實驗中學模擬)在如圖7216所示的電路中，A、B、C為三節(jié)干電池，實驗中理想電壓表和理想電流表的讀數如下表所示。圖7216電鍵位置電壓U(V)電流I(A)燈泡電阻R()燈泡功率P(W)K11.400.207.000.28K22.700.300.81K32.550.298.79(1)根據表中實驗數據，計算出表中空格處小燈泡的電阻和功率：_，_(保留兩位小數)；(2)如果干電池A和B具有相同的電動勢和內阻，根據表中實驗數據，可計算出干電池A

14、的電動勢為_ V，內阻為_ (保留兩位小數)；(3)當電鍵K與“接線柱3”連接，串聯電池組的總電動勢增加，電流表的示數反而減小，究其原因可能是_。解析：(1)燈泡的電阻Req f(U,I)eq f(2.70,0.30) 9.00 。燈泡的功率PUI2.550.29 W0.74 W。(2)由閉合電路歐姆定律得：E0.2(r7)2E0.30(2r9)可解得：E1.50 V，r0.50 。(3)電鍵K接“接線柱3”時，總電動勢增加，總電流減小，一定是干電池C的電動勢較小，而內阻較大。答案：(1)9.000.74(2)1.500.50(2)干電池C的電動勢較小，內阻較大典例(2013重慶高考)某同學對

15、有故障的電熱毯進行探究。圖7217甲是電熱毯的電路示意圖，其中電熱線和導線通過金屬接線片連接。圖乙為測試電路實物圖，A、B為測試表筆，電壓表內阻很大，可視為理想電表。圖7217(1)請在虛線框內畫出與圖乙對應的電路圖。(2)斷開K1，用上述測試電路在1和1之間檢測得知電熱線無故障，然后測得電熱線的UI曲線如圖丙所示。已知電熱線材料的電阻率為2.8107m，電熱線的直徑為0.200 mm?？汕蟮么穗姛峋€的電阻為_k，總長度為_m。(結果均保留兩位有效數字)(3)為了進一步檢查故障，該同學閉合開關K1和K2，用表筆A和B分別對圖乙中所示的各點進行測試，部分測試結果如下表所示。由此測試結果可判斷出電

16、路有斷路，位置在_之間(在“1和2”“1和2”“2和3”“2和3”中選填一項)。測試點3和31和11和31和22和3電表指針電壓表有有無有無有無偏轉電流表無有有無有解析(1)電路圖如圖所示。(2)由UI圖像可得電熱線的電阻為Req f(U,I)eq f(2.5,4.3103) 5.8102 0.58 k，由電阻定律得Req f(L,S)eq f(L,blc(rc)(avs4alco1(f(d,2)2)，所以Leq f(blc(rc)(avs4alco1(f(d,2)2R,)，代入已知數據得L65 m。(3)根據測試結果判斷出斷路位置在1和2之間。答案(1)圖見解析(2)0.58(0.57到0.

17、59均可)65(64到66均可)(3)1和2方法技巧要用好1解決電學設計型實驗常用的方法(1)轉換法：將不易測量的物理量轉換成可以(或易于)測量的物理量進行測量，然后再反求待測物理量的量值，這種方法叫轉換測量法(簡稱轉換法)，如在測量金屬電阻率的實驗中，雖然無法直接測量電阻率，但通過測金屬絲的長度和直徑，并將金屬絲接入電路測出其電阻，然后再計算出它的電阻率。(2)替代法：用一個標準的已知量替代被測量， 通過調整標準量，使整個測量系統(tǒng)恢復到替代前的狀態(tài)，則被測量等于標準量。(3)控制變量法：研究一個物理量與其他幾個物理量的關系時， 要使其中的一個或幾個物理量不變， 分別研究這個物理量與其他各物理

18、量的關系，然后再歸納總結，如探究電阻的決定因素實驗。2應注意的問題(1)在解決設計型實驗時，要注意條件的充分利用，如對于給定確切阻值的電壓表和電流表，電壓表可當作電流表使用，電流表也可當作電壓表使用，利用這一特點，可以拓展伏安法測電阻的方法，如伏伏法， 安安法等。(2)對一些特殊電阻的測量，如電流表或電壓表內阻的測量，電路設計有其特殊性即首先要注意到其自身量程對電路的影響，其次要充分利用其“自報電流或自報電壓”的功能，因此在測電壓表內阻時無需另并聯電壓表，測電流表內阻時無需再串聯電流表。(2013溫州八校聯考)某興趣小組欲通過測定工業(yè)污水(含多種重金屬離子)的電阻率來判斷某工廠廢水是否達到排放

19、標準(一般工業(yè)廢水電阻率的達標值為200 m)。如圖7218所示為該同學所用盛水容器，其左、右兩側面為金屬薄板(電阻極小)，其余四面由絕緣材料制成，左右兩側帶有接線柱。容器內表面長a40 cm，寬b20 cm，高c10 cm。將水樣注滿容器后，進行以下操作：圖7218(1)分別用多用電表歐姆擋的“1 k”“100”兩擋粗測水樣的電阻值時，表盤上指針如圖7219所示，則所測水樣的電阻約為_ 。圖7219(2)為更精確地測量所取水樣的電阻，該小組從實驗室中找到如下實驗器材：A電流表(量程3 mA，電阻RA為5 )B電壓表(量程6 V，電阻RV約為10 k)C滑動變阻器(020 ，額定電流1 A)D

20、電源(6 V，內阻約1 )E開關一只，導線若干請在圖7220的實物圖中完成電路連接。圖7220(3)正確連接電路后，閉合開關，測得一組U、I數據；再調節(jié)滑動變阻器，重復上述測量步驟，得出一系列數據如表所示，請作出UI關系圖線。U/V1.11.83.03.84.7I/mA0.500.821.361.732.13(4)由以上測量數據可以求出待測水樣的電阻率為_ m。據此可知，所測水樣在電阻率這一指標上_。(選填“達標”或“不達標”)解析：(1)根據多用電表測量電阻時要盡可能使指針指在中間附近，所以按照左圖讀數，讀數為17.5100 1 750 。(2)因為要精確測量電阻值，需要電路中電壓有較大的變

21、化范圍，而滑動變阻器阻值又遠小于待測電阻，所以連線時滑動變阻器要用分壓接法；又因為電流表內阻已知，則采用電流表內接法，電路連接如圖(a)所示。(3)讓絕大多數的點在直線上，其余各點均勻地分布在直線兩側，如圖(b)所示。(4)由圖線斜率可知，總電阻為2 2005 (理論上RR總RA2 195 ，但由于實驗的偶然誤差可能比5 還要大，因此，電流表電阻可以忽略)，根據電阻定律Req f(L,S)，代入數據得110.00.3 m，由于200 m，因此，不達標。答案：(1)1 750(2)電路連接如圖(a)所示(3)如圖(b)所示(4)110.0(0.3均可以)不達標1.(2013廣州模擬)在“測定電源

22、電動勢和內阻”的實驗中，提供了如圖1甲、乙、丙所示的三組器材。(1)請把能完成實驗的器材都連成電路。圖1(2)某同學根據他的實驗數據作出了如圖2所示的圖像，由此可知該同學選用的是_組器材進行實驗(請?zhí)顚憽凹住薄耙摇被颉氨?。根據圖像可算出電源的電動勢E_ V，內阻r_ 。(忽略電表內阻的影響，結果保留兩位有效數字)圖2解析：(1)連接電路圖如圖所示。(2)該同學能作出Req f(1,I)圖線，其阻值R必是能直接讀出的，故該同學選用的是丙圖，由EI(rR)可得：Req f(1,I)Er，對應Req f(1,I)圖線可得：r1.0 ，Eeq f(131,10) V1.4 V。答案：(1)圖見解析

23、(2)丙1.41.02(2013石家莊模擬)在實驗室中欲測量一阻值約為5 的電阻精確阻值，備有以下器材。要求有盡可能高的測量精度，并盡可能測得多組數據。待測電阻Rx阻值約5 電流表A1 量程0.6 A，內阻r1約為1 電流表A2 量程600 A，內阻r210 電壓表V 量程15 V，內阻r3約為15 k電阻箱R1 最大阻值9 999 滑動變阻器R2 最大阻值5 ，最大電流2 A電源E 電動勢3.0 V，內阻不計開關S、導線若干(1)在虛線框中畫出電路圖，標明所用器材的代號。(2)若選取測量數據中的一組來計算Rx，則所用的表達式Rx_，式中各符號的意義是_。解析：(1)電壓表V量程太大，不可直接

24、測量待測電阻兩端的電壓，電流表A2內阻已知，可與電阻箱R1結合，改裝為一個電壓表，由于Rx為小電阻，因此電流表 eq oac(,A1)應外接，由于滑動變阻器R2阻值與待測電阻阻值相差不大，因此滑動變阻器采用分壓式接法。電路圖如圖所示：(2)由(I1I2)RxI2(R1r2)可得：Rxeq f(I2R1r2,I1I2)。答案：(1)見解析(2)eq f(I2R1r2,I1I2)I1為電流表A1的讀數，I2為電流表A2的讀數，R1為電阻箱的讀數，r2為電流表A2的內阻3(2013淄博模擬)在研究規(guī)格為“6 V,3 W”的小燈泡的伏安特性曲線的實驗中，要求小燈泡兩端的電壓從0開始逐漸增大。實驗提供的

25、電流表量程為0.6 A、內阻約為1 ，電壓表量程為10 V、內阻約為20 k。(1)下列實驗電路圖，最合理的是_；圖3(2)小燈泡接入電路前，某同學使用如圖4甲所示的多用電表歐姆擋直接測量小燈泡的電阻，應將選擇開關旋至_擋(填“1”或“10”)。圖4(3)某同學描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖4乙所示，則小燈泡的電阻值隨溫度的升高而_(填“增大”“減小”或“不變”)。實驗過程中，小燈泡消耗的功率為0.6 W時，小燈泡兩端的電壓是_ V。解析：(1)由RVR燈，要求小燈泡兩端的電壓從0開始增大，故應采用電流表外接法，滑動變阻器分壓式連接，最合理的電路圖為甲。(2)因R燈eq f(U2,P)12 ，

26、故用多用電表歐姆擋直接測量小燈泡接入前的電阻應將選擇開關旋至1擋。(3)由圖可以看出小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。當P0.6 WUI時，對應圖線可知，此時小燈泡兩端的電壓為2.0 V。答案：(1)甲(2)1(3)增大2.04(2013湖北重點中學聯考)如圖5所示，是用半偏法測量電壓表內阻的電路圖。以下是備用儀器：圖5A待測電壓表(3 V，內阻1 500 左右)B電源E(4 V,2 A，內阻很小)C電阻箱(0999.9 )D電阻箱(09 999.9 )E滑動變阻器(020 ，3 A)F滑動變阻器(02 000 ，2 A)G單刀開關兩個，導線若干(1)為保證測量精度，電阻箱應選_；滑動變阻器應選

27、用_。(填代號)(2)完善下列實驗步驟：(a)閉合電鍵K2并將滑動變阻器的滑片調至_，然后閉合電鍵K1；(b)調節(jié)滑動變阻器使電壓表恰好滿偏；(c)_，使電壓表的指針恰好指在中間刻度(半偏)，此時電阻箱的示數為R。那么，該電壓表內阻的測量值為_。測量值和真實值比較數值_(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。解析：(1)在半偏法測電阻的實驗中，電阻箱的阻值應與待測電壓表的阻值基本相等，故電阻箱應選D，而滑動變阻器采用分壓式接法，為了調節(jié)方便，故滑動變阻器選用較小阻值的E。(2)在測量數據時，電壓要從較小數值開始變化，因而滑動變阻器開始時應在最左端。由于采用半偏法測量，因而斷開電鍵K2，調節(jié)電阻箱的

28、阻值，使電壓表的指針恰好在中間刻度，即半偏，由串聯電路知識可知，電壓相等，電流相等，因而電壓表的內阻的測量值為R。但電鍵K2斷開，電阻增大，分壓增大，而電壓表示數為原來的一半時，電阻箱分壓要略大于一半，故電阻箱的阻值比電壓表的內阻要略大。答案：(1)DE(2)(a)最左端(c)斷開電鍵K2，調節(jié)電阻箱的阻值R偏大5(2013揭陽模擬)為測量某一玩具電動機 eq oac(,M) 中導線圈的電阻率，某實驗小組的部分實驗方案如下：(1)用螺旋測微器測得導線圈同種規(guī)格導線直徑d，如圖6甲所示，則d_ mm；(2)用多用電表測量電動機中導線圈的電阻Rx，選擇“1 ”歐姆擋，并按正確步驟操作后，指針的位置如圖乙所示(此過程電動機不轉動)，則Rx_ 。圖6 (3)為提高精度，他又用以下儀器再次測量導線圈的電阻Rx：電流表A1(03 A、內阻約5 )；圖7電流表A2(030 mA、內阻約10 )；滑動變阻器R1(1 k)；滑動變阻器R2(50 )；定值電阻R060 ；電源(4 V、內阻約1 )及開關等，導線若干。實驗小組為使測量過程中電動機不轉動而采用了如圖7所