第13講電學(xué)實驗

1、高密四中二輪復(fù)習(xí)學(xué)案 命題：岳曉虹 審核：王洪棟第13講電學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建高考概況考什么1測量儀表的讀數(shù)、儀器選擇與電路設(shè)計；2電路實物連線與數(shù)據(jù)處理；3實驗方法和技能的遷移應(yīng)用；4電路故障的排除。怎么考1有關(guān)器材選取的選擇題或填空題；2涉及實驗操作步驟的排序題或填空題；3涉及測量電路和控制電路設(shè)計的填空題或選擇題；4有關(guān)數(shù)據(jù)處理的作圖題或填空題。怎么辦1加強(qiáng)實驗原理的訓(xùn)練，歸納儀器選擇、電路設(shè)計中的技巧；2加強(qiáng)電路圖或?qū)嵨镞B線、圖象、圖表分析方面的訓(xùn)練。電學(xué)量測量儀器1電流表、電壓表、歐姆表的對比儀器接線柱量程選擇讀數(shù)電流表有正、負(fù)接線柱的電表，電流由電表的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出。但歐姆表

2、的正接線柱的電勢低使指針指示比滿偏刻度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歐姆表使指針盡量指在表盤的中間位置左右取兩位有效數(shù)字并乘以相應(yīng)擋位的倍率2.歐姆表工作原理(1)電路：歐姆表是多用電表電阻擋的一個擋位，電路如圖所示。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(nèi)部電池的正極接的是黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆。(2)調(diào)零：當(dāng)紅、黑表筆短接時，表頭電流表指針滿偏，此時Ig。(3)測量：當(dāng)紅、

3、黑表筆之間接電阻Rx時，電路中電流I，Rx的一個值對應(yīng)I的一個值，故將電流刻度標(biāo)上相應(yīng)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(dāng)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“中值電阻”。中值電阻為歐姆表的內(nèi)阻。一、電流表的內(nèi)外接法選擇1.兩種接法的比較比較項目電流表內(nèi)接法電流表外接法電路誤差原因由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，電壓表測量值偏大由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，電流表測量值偏大測量結(jié)果R測RARx>Rx電阻的測量值大于真實值R測Rx<Rx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

4、斷法若<，Rx為大電阻，內(nèi)接法誤差小應(yīng)選用內(nèi)接法；若>，Rx為小電阻，外接法誤差小應(yīng)選用外接法。 (2)試觸：當(dāng)無法估計電阻的阻值，難以比較及的大小時，可采用電壓表試觸法看電流表、電壓表變化大小來確定，若電流表示數(shù)較電壓表示數(shù)變化明顯，說明外接時電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法；若電壓表示數(shù)較電流表示數(shù)變化明顯，說明內(nèi)接時電流表的分壓作用大，應(yīng)采用外接法。二、滑動變阻器連接的限流接法和分壓接法1.兩種接法的對比方式內(nèi)容限流接法分壓接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載Rx上電壓調(diào)節(jié)范圍UE0UE分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載Rx上電流調(diào)節(jié)范圍I0I分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b

5、端 a端都起保護(hù)作用額定條件下電路總功率EI E(IIP)分壓電路耗能較多2.兩種接法的處理技巧(1)滑動變阻器限流式接法選取原則：一般在滑動變阻器總電阻R0與Rx相差不大時，既不要求較大范圍調(diào)節(jié)電流和電壓，又不要求從零開始讀數(shù)，則優(yōu)先選擇限流式接法。(2)滑動變阻器的分壓式接法選取原則滑動變阻器的全值電阻R0遠(yuǎn)小于用電器電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，即RxR0。要求用電器Rx的電流或電壓從零開始連續(xù)變化。采用限流式電路時，電路中的最小電流大于用電器Rx的額定電流，或給定的儀表量程偏小。1 實驗儀器使用和讀數(shù)主要考查歐姆表的原理，使用，讀數(shù)以及電壓表、電流表的讀數(shù)和使用。例1拓展：用多

6、用電表測電動機(jī)中導(dǎo)線線圈的電阻RM時，選擇“×10 ”歐姆擋，并按正確步驟操作后，指針偏角過大，應(yīng)怎樣準(zhǔn)確測出RM，如何操作？1.2015·浙江高考圖1是一同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖。(1)根據(jù)圖1畫出實驗電路圖；(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖2中的、所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為3 V。所示讀數(shù)為：_、_、_、_。兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為_和_。2.2015·廣東高考某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 k)、電流表(內(nèi)阻約為1 )、定值電阻等。使用多用電表粗測

7、元件X的電阻。選擇“×1”歐姆擋測量，示數(shù)如圖(a)所示，讀數(shù)為_。據(jù)此應(yīng)選擇圖(b)、(c)中的_(填“b”或“c”)電路進(jìn)行實驗。連接所選電路，閉合S；滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數(shù)逐漸_(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復(fù)實驗。圖(d)是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U­I圖線，由圖可判斷元件_(填“X”或“Y”)是非線性元件。該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R21 的定值電阻，測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r，電路如圖(e)所示。閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00 V；斷開S2，讀數(shù)為1.00 V。利用圖(d)可算得E_

8、V，r_(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，電壓表為理想電壓表)。2 以測電阻為核心的實驗主要考查測電阻實驗的原理，儀器的選擇，以及控制電路中滑動變阻器的接法，測量電路中電流表的接法等。例2.測電阻實驗時儀表的選擇及接法(1)儀表選擇的三個主要原則：安全性(量程不能太小)、準(zhǔn)確性(量程不能太大)、方便性(滑動變阻器要方便調(diào)節(jié))。(2)選擇電流表內(nèi)外接法的口訣：“好表要內(nèi)接”(越接近理想電流表，其分壓的影響越小)或“內(nèi)大大”(大電阻適合電流表內(nèi)接法，測量值比實際值偏大)。(3)選擇滑動變阻器接法的口訣：“以小控大用分壓”(并聯(lián)總電阻主要由小電阻決定，并聯(lián)總電流主要由電阻小的支路決定，故并聯(lián)電路對小電阻的變

9、化更敏感，即小電阻“控制”著大電阻)。(4)電表有時可反常規(guī)使用：已知內(nèi)阻的電壓表可當(dāng)電流表使用，已知內(nèi)阻的電流表可當(dāng)電壓表使用。(5)定值電阻的常見用途：保護(hù)電路、分壓或分流。(6)電壓表量程的選擇：比電源電動勢略大或相差不多。(7)電流表量程的選擇：電壓表量程與被測電阻比值相差不多。32015·棗莊模擬要測量一根電阻絲的阻值，某同學(xué)采用的做法是：(1)先用多用電表的歐姆擋進(jìn)行粗測，當(dāng)選擇開關(guān)旋至“R×10”時，指針指在接近刻度盤右端的位置；當(dāng)選擇開關(guān)旋至另一位置進(jìn)行測量時，指針指示的位置接近刻度盤的中央位置，如圖所示，則所測電阻的電阻值為_。(2)用以下器材進(jìn)行較準(zhǔn)確的

10、測量，實驗室中提供的實驗器材如下：電壓表V(量程6 V，內(nèi)阻約3 k)；電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.5 )；電流表A2 (量程3 A，內(nèi)阻約0.1 )；電源E1 (電動勢6 V，內(nèi)阻不計)；電源E2(電動勢12 V，內(nèi)阻不計)；滑動變阻器R(最大阻值10 )；開關(guān)S和導(dǎo)線。實驗時電源應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_。(填器材代號)如果要求加在電阻絲上的電壓從零開始增加，請在虛線框內(nèi)幫他設(shè)計一個電路圖。在你所設(shè)計的電路中， 閉合開關(guān)前變阻器的滑動觸頭應(yīng)移到最_端。實驗中受諸多因素的影響會產(chǎn)生誤差，請你說出產(chǎn)生誤差的兩條原因：_，_。調(diào)節(jié)變阻器的滑動觸頭，使電壓表的讀數(shù)每次都比上一次增加0.5 V，

11、結(jié)果發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)每次比上一次增加的數(shù)值都不一樣，呈越來越小的趨勢，且隨著電壓的增大和實驗時間的延長，這種情況越來越明顯。試說明產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因：_。42015·江西模擬要測量電壓表V1的內(nèi)阻RV1，其量程為2 V，內(nèi)阻約2 k。實驗室提供的器材有：電流表A1，量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 ；電壓表V2，量程5 V，內(nèi)阻約為5 k；定值電阻R1，阻值為30 ；定值電阻R2，阻值為3 k；滑動變阻器R3，最大阻值100 ，額定電流1.5 A；電源E，電動勢6 V，內(nèi)阻約0.5 ；開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。(1)有人擬將待測電壓表V1和題中所給的電流表A1串聯(lián)接入電壓合適的測量電路

12、中，測出V1的電壓和電流，再計算出RV1。該方案實際上不可行，其最主要的原因是_。(2)請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V1內(nèi)阻RV1的實驗電路。要求測量盡量準(zhǔn)確，實驗必須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實驗電路圖(圖中電源與開關(guān)已連接好)，并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號。(3)由上問寫出電壓表V1內(nèi)阻RV1的表達(dá)方式，說明式中各測量量的物理意義。3 以測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實驗主要考查測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理，方法以及數(shù)據(jù)的處理。例3測量電源的電動勢和內(nèi)阻(1)三種常用實驗方法和原理，伏安法EUIr、伏阻法EU(1r/R)、安阻法EI(R

13、r)。(2)兩種數(shù)據(jù)處理方法：聯(lián)立方程求解法和圖象處理法，對伏安法利用電源的U­I圖象求電動勢和內(nèi)阻；對伏阻法和安阻法需對方程EU(1r/R)和EI(Rr)適當(dāng)變形作線性處理，并利用直線方程的截距和斜率求電動勢或內(nèi)阻等物理量。52015·長春質(zhì)監(jiān)某實驗小組的同學(xué)，設(shè)計了圖甲所示的電路圖，既可以用來測量電壓表的內(nèi)阻，也可以用來測量電源的電動勢和內(nèi)阻。實驗器材有：電源E，電壓表V，電阻箱R1(09999 )，滑動變阻器R2，一個單刀雙擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。(1)實驗首先測量電壓表內(nèi)阻，實驗步驟如下：將滑動變阻器R2的滑片滑至最左端，同時將電阻箱R1阻值調(diào)至0；將開關(guān)接向1，調(diào)節(jié)R

14、2的滑片，直至電壓表滿偏；保持R2不變，調(diào)節(jié)R1阻值，使電壓表示數(shù)達(dá)滿偏刻度的，讀出此時電阻箱的阻值記為R，則電壓表的內(nèi)阻RV_；通過上述方法得到電壓表的內(nèi)阻測量值_真實值。(選填“大于”或“小于”)(2)接下來測量電源電動勢和內(nèi)阻。為了保護(hù)電路，該小組同學(xué)又在電路中加上了保護(hù)電阻R025 ，如圖乙所示，實驗步驟如下：將滑動變阻器R2的滑片滑至最左端，不再移動，同時將電阻箱R1阻值調(diào)至0；將開關(guān)接向2，記下電壓表讀數(shù)為3 V；改變電阻箱R1接入電路的電阻值，讀取電壓表對應(yīng)的示數(shù)U；根據(jù)讀取的多組數(shù)據(jù)，小組同學(xué)畫出了圖丙所示的圖象，圖中虛線是圖中曲線的漸近線；根據(jù)該圖象及測得數(shù)據(jù)，可求得該電源的

15、電動勢E_V，內(nèi)阻r_。(保留兩位有效數(shù)字)62015·湖南十三校聯(lián)考某同學(xué)用電阻箱、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線測一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)他先用多用表電壓擋直接接在電源兩極，讀數(shù)如圖甲，則電源電動勢約為_V。(2)為了更準(zhǔn)確的測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，他用多用表的“直流100 mA”擋設(shè)計了如圖乙的測量電路，為了電表安全，請估算開關(guān)閉合前電阻箱的最小取值為_。(3)將多用電表的選擇開關(guān)從“OFF”旋轉(zhuǎn)至“直流100 mA”擋，調(diào)節(jié)電阻箱到合適的值并記錄其讀數(shù)R，合上開關(guān)從多用表上讀出相應(yīng)的示數(shù)I。(4)重復(fù)(3)獲得多組數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的R­圖線。(5)由

16、圖線得干電池的電動勢E_V(保留三位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r_ (取整數(shù))。電學(xué)創(chuàng)新型實驗的分析技巧例4：2015·銀川一模半導(dǎo)體壓阻傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、化工、航海、動力和醫(yī)療等部門，它們是根據(jù)“壓阻效應(yīng)”：就是某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變化的現(xiàn)象?，F(xiàn)用如圖1所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材A電源E(3 V，內(nèi)阻約為1 )B電流表A1(0.6 A，內(nèi)阻r15 )C電流表A2(0.6 A，內(nèi)阻r2約為1 )D開關(guān)S，定值電阻R0(1)為了比較準(zhǔn)確地測量電阻Rx的阻值，請根據(jù)圖1虛線框內(nèi)電路圖的

17、設(shè)計，甲表選用_(填A(yù)1或A2)，乙表選用_(填A(yù)1或A2)。(2)在電阻Rx上加一個豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx_(用字母表示)。(3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成的圖象如圖2所示。當(dāng)F豎直向下(設(shè)豎直向下為正方向)時，可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx_。(各物理量單位均為國際單位)(4)定值電阻R0的阻值應(yīng)該選用_。A1 B5 C10 D20 課后拓展練習(xí)12015·四川高考用實驗測一電池的內(nèi)阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知

18、電池的電動勢約6 V，電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實驗器材有：電流表A1(量程030 mA)；電流表A2(量程0100 mA)；電壓表V(量程06 V)；滑動變阻器R1(阻值05 )；滑動變阻器R2(阻值0300 )；開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干條。某同學(xué)的實驗過程如下：.設(shè)計如圖1所示的電路圖，正確連接電路。.將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)小R的阻值，測出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖2所示的圖線。 .斷開開關(guān)，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復(fù)的步驟，得到另一條U­I圖線，圖線與橫軸I的交點坐標(biāo)為(I0,0)，與縱軸

19、U的交點坐標(biāo)為(0，U0)?；卮鹣铝袉栴}：電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_；由圖2的圖線，得電源內(nèi)阻r_；用I0、U0和r表示待測電阻的關(guān)系式Rx_，代入數(shù)值可得Rx；若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍_，電壓表示數(shù)變化范圍_。(選填“相同”或“不同”)32015·天津高考用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約4.5 V，內(nèi)電阻約1 )的電動勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A電流表：量程0.6 A，內(nèi)電阻約1 B電流表：量程3 A，內(nèi)電阻約0.2 C電壓表：