高中物理電學實驗專題總結

1、高中物理電學實驗專題知識點回顧一、描繪小燈泡的伏安特性曲線：二、電流表和電壓表的改裝：三、測定電源電動勢和內阻：四、測定金屬電阻和電阻率：五、器材選擇：六、電路糾錯：七、示波器的使用：八、用多用電表探索黑箱內的電學元件九、傳感器知識點和考點一、描繪小燈泡的伏安特性曲線原理：歐姆定律U =IR處理方法：內接和外接（都有誤差）例1、某研究性學習小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件。圖為該電器元件的伏安特性曲線，有同學對其提出質疑， 先需進一步驗證該伏安特性曲線，實 驗室備有下列器材:器材（代號）規(guī)格電流表（A）量程050mA內阻約為50G電流表（A量程0200mA內阻約為10c電壓表（V）量

2、程03V,內阻約為10k C電壓表（V量程015V,內阻約為25kC滑動變阻器（R）阻值范圍075c，允許最大電流1A滑動變阻器（R）阻值范圍 01kC ,允許最大電流直流電源(E)100mA開關(S)輸出電壓6V,內阻不計導線若嚇為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用 ;電壓表應選用 滑動變阻器應選用。(以上均填器材代號)為達到上述目的，請在虛線框內畫出正確的實驗電路原理圖，并標明所用器材的代號。若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點？ 相同點:,不同點:。二、電壓表和電流表(1)電流表原理和主要參數(shù)電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場中

3、受磁力矩作用發(fā)生偏轉的原理制成的，且指什偏角 。與電流強度I成正比，即0 =kI,故表的刻度是均勻的。電流表的主要參數(shù)有，表頭內阻 R:即電流表線圈的電阻；滿偏電流Ig：即電流表允許通過的最大電流值，此時指針達到滿偏；滿偏電壓U：即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故Ug= IgRg (2)半偏法測電流表內阻 Rg:方法：合上S1,調整R的阻值，使電轉到滿流表指針刻度再合上開關S2,調整R'的阻值(不可再改變 R),使電流表指針偏轉到正好是滿刻度的一半，可以認為 Rg = R'。條件：當R比R'大很多方法：串聯(lián)一個分壓電阻 R,如圖所示，若量程擴大(3)電流表改裝成電壓表

4、倍，即n=,則根據(jù)分壓原理，需串聯(lián)的電阻值Ug-Ur -，一，上一 一R=Rg =(n-1)Rg ,故量程擴大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大。Ug（4）電流表改裝成電流表方法：并聯(lián)一個分流電阻 R,如圖所示，若量程擴大 n倍,即n= _L,則根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，需要并聯(lián)的電阻值I gL R R= - Rg =-,故量程擴大的倍數(shù)越高，并聯(lián)的電阻值越I Rn -1小。注意：改裝后的電壓表或電流表， 雖然量程擴大了，但通過電流表的最大電流或加在電 流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流 Ig和滿偏電壓Ug,只是由于串聯(lián)電路的分壓及 并聯(lián)電路的分流使表的量程擴大了。三、測量電源電動勢和電阻原理：閉

5、合電路歐姆定律：E = U外+ Ir例1、某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池。該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內電阻r ,但是從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱（最大阻值為9.999C ,科當標準電阻用） 一只電流表（量程IR=0.6A,內阻rg =0.1C）和若干導線。請根據(jù)測定電動勢 E內電阻r的要求，設計圖4中器件的連接方式，畫線把它們連接期4圖5起來。接通開關，逐次改變電阻箱的阻值R,讀處與R對應的電流表的示數(shù)I,并作記錄當電阻箱的阻值 R = 2.6。時，其對應的電流表的示數(shù)如圖5所示。處理實驗數(shù)據(jù)時111首先計算出每個電流值I的倒數(shù),；再制作R-坐標圖，如圖6所小，圖中已

6、標注出了（ R,-） III的幾個與測量對應的坐標點，請你將與圖5實驗數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖6中上。在圖6上把描繪出的坐標點練成圖線。高中根據(jù)圖6描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E=V,內電阻r =例2、(1)某同學用螺旋測微器測量一銅絲的直徑，測微器的示數(shù)如圖所示，該銅絲的直徑mm(2)右圖為一電學實驗的實物連線圖。該實驗可用來測量特測電阻R的阻值(約5000)。圖中兩個電壓表量程相同，內阻都很大。實驗步驟如 下：調節(jié)電阻箱，使它的阻值 R與待測電阻的阻值接近；將滑動變阻器的滑動頭調到最右端。合上開關S。將滑動變阻器的滑動頭向左端滑動，使兩個電壓表指針都具有明顯偏轉。記下兩個電壓表 和

7、®的讀數(shù)U和12。多次改變滑動變阻器滑動頭的位置，記下®和®的多組讀數(shù)U和U2o求R的平均值?；卮鹣铝袉栴}：(I)根據(jù)實物連線圖在虛線框內畫出實驗的電路原理圖，其中電阻箱的符號為寸滑動變阻器的符號 T：士ZP 為，其余器材用通用的符號表示。（n）不計電壓表內阻的影響，用 U、U和R0表示R的公式為（出）考慮電壓表內阻的影響，且 U、U2、R、 。的內阻1、0的內阻2表示R的公式四、電阻的測量電阻的測量有多種方法，主要有伏安法、歐姆表法，除此以外，還有半偏法測電阻、電 橋法測電阻、等效法測電阻等等.（一）、下面主要介紹伏安法測電阻的電路選擇1 .伏安法測電阻的兩種電

8、路形式（如圖所示）&I-（a）（b）2.實驗電路（電流表內外接法）的選擇測量未知電阻的原理是 R=,由于測量所需的電表實際上是非理想的，所以在測量 I未知電阻兩端電壓 U和通過的電流I時，必然存在誤差，即系統(tǒng)誤差，要在實際測量中有 效地減少這種由于電表測量所引起的系統(tǒng)誤差，/、什 RxRV(1)若上,RaRx必須依照以下原則：般選電流表的內接法。如圖（ a）所示。由于該電路中，電壓表的讀數(shù)U表示被測電阻 Rx與電流表A串聯(lián)后的總電壓，電流表的讀數(shù)I表示通過本身和 Rx 的電流，所以使用該電路所測電阻 R測= Rx+R,比真實值 R大了 Ra,相對誤差a =IR測一 Rx raRx一 R

9、x（2）若 區(qū)v 艮，一般選電流表外接法。如圖（b）所示。由于該電路中電壓表的讀 Ra RxUR測=IR測-RxRVa=RxRvRx數(shù)U表示Rx兩端電壓，電流表的讀數(shù) I表示通過Rx與Rv并聯(lián)電路的總電流，所以使用該 電流所測電阻RvRx也比真實值Rx略小些，相對誤差RvRx例1、某電流表的內阻在 0.1 0.2 之間，現(xiàn)要測量其內阻，可選用的器材如下：A.待測電流表 Ai （量程0.6A）；B.電壓表 Vi （量程3V,內阻約2kQ ）C.電壓表V2 （量程15V,內阻約10kQ）； D.滑動變阻器 Ri （最大電阻10）E.定值電阻 R2 （阻值5白）F.電源E （電動勢4V）G.電鍵S及

10、導線若干（1）電壓表應選用 ;（2）畫出實驗電路圖；（3）如測得電壓表的讀數(shù)為V,電流表的讀數(shù)為I,則電流表A1內阻的表達式為：Ra =（二）、控制電路的選擇：（滑動變阻器分壓與限流接法的選擇）1、限流接法：如圖2甲所示，圖2乙注意：在接通電源之前應把接入中路中的電阻最大，電路中的電流最小，以保證安全。 即圖中滑片P移到b端。2、分壓接法：如圖2乙所示。注意：在接通電源之前，滑片 P應移到圖中的a端，使負載的電 壓和電流均為最小，以保證安全。3、選擇方法：在沒有特殊指明的情況下，從減小電能損耗和接線方便的角度考慮，變阻器通常選用 限流接法，但在出現(xiàn)下述情況時，則必須選擇分壓接法。（1）若采用限

11、流電路時，如果電路中的最小電流大于等于被測電阻Rx的額定電流或所給電表的量程時，必須選用分壓電路； 例1、用伏安法測量某電阻 Rx阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：待測電阻Rx （阻值約為100歐）；直流電流表A （010mA, 50Q）;電壓表V （0-3V, 5。）；滑動變阻器 R （015Q , 1A）;直流電源（電動勢為 3V,內阻不計）；電鍵、導線若干。根據(jù)規(guī)格要求，畫出測量電路圖。（2）滑動變阻器全阻值 R遠小于或者遠大于被測電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，而實驗要求電壓變化范圍較大（或要求測量多組數(shù)據(jù)）時，必須采用分壓電路；例2、有一個小燈?上標有“ 6V, 0.6W”的字樣，現(xiàn)在要

12、用伏安法測量這個燈泡的I U圖線?，F(xiàn)有實驗器材如下：電壓表（010V,內阻2062）;電流表（00.3A,內阻1 ）;滑動變阻器（5c,2A）;學生電源（直流 9V）,還有開關、導線。為使實驗誤差盡量減小，畫出實驗電路圖。(3)實驗中要求電壓從零開始并連續(xù)變化時須采用分壓電路；例1、某實驗小組利用實驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率。所用的器材包括：輸出為 3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測金屬絲、螺旋測 微器(千分尺)、米尺、電阻箱、開關和導線等。(1)他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金圖15屬絲上夾上一個小金屬夾，金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動。請根據(jù)現(xiàn)有器材，設計實驗

13、 電路，并連接電路實物圖 14正確鏈接電路，設定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關;讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；斷開開關， ,合上開關，重復的操作。(3)該小組測得電流與金屬絲接入長度關系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖15的關系圖線,其斜率為A-1m-1(保留三位有效數(shù)字);圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了的電阻之和。(4)他們使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖16所示。金屬絲的直徑是 。圖15中圖線的斜率、電源電動勢和金屬絲 橫截面積的乘積代表的物理量是,其數(shù)值和單位為 (保留三位有效數(shù)字)。五、實驗儀器的選擇：1、首先考慮安全因素：所有儀器必須保證安全2、讀數(shù)誤差因素：減小誤差3、

14、對滑動變阻器：分壓和分流4、儀器選擇的一般步驟：（1）首先選擇唯一性的器材；（2）草畫電路圖，（暫不接電流表和電壓表）；（3）估算回路中的電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉，但不超過 其量程的情況下，結合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材。例1、在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中若估測金屬絲的電阻Rx約為3 a ,為減小誤差,并盡可能測量多組數(shù)據(jù)，要求電阻絲的發(fā)熱功率PV0.75W,備有器材如下：A、6V直流電源；B、直流電流表Ai （00.6A,內阻0.5C）；C、直流電流表A2 （0-3A,內阻0.01C ）;V2 (015V, 5kQ );D、直流電壓表 Vi （03V,

15、 1kC）;E、直流電壓表F、滑動變阻器R1 （0100Q,最大允許電流1A）;G、滑動變阻器R2 （020Q ,最大允許電流1A）;H、電鍵、導線若干。（用字母表示）問：（1）上述器材選用（2）畫出實驗電路圖。5中連接實物。（3）在圖例2、某同學用圖2所示電路，測繪標有“ 3.8 V,0.3 V”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象.除了導線和開關外，有以下一些器材可供選擇：電流表：A:（量程100 mA,內阻約2 ）;A:（量程0.6 A,內阻約0.3）;電壓表：V1（量程5 V,內阻約5）;V2（量程15 V,內阻約15）；電源：E1（電動勢為1.5 V,內阻為0.2 ）;E2（電動勢

16、為4 V,內阻約為0.04 ）.為了調節(jié)方便，測量準確，實驗中應選用電流表 ,電壓表滑動變阻器,電源.（填器材的符號）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出R-U的圖象如圖3所示.由圖象可知，此燈泡在不不作時，燈絲電阻為 ;當所加電壓為 3.00 V時，燈絲電阻為 ，燈泡實際消耗的電功率為 W.R/Q根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率 P與外加電壓U的關系.符合該關系的示意圖是下 列圖中的.答案： A2 ViRiE2 1.511.50.78A例3、有一電阻R，其阻值大約在 40 至50 之間，需進一步測定其阻值， 現(xiàn)有下列器材： 電池組£ ,電動勢為9 V,內阻忽略不計；電壓表 V,量程為0至

17、10 V,內阻20KQ ;電流 表A1,量程為0至50mA,內阻約 20Q;電流表 A2,量程為0至300mA,內阻約 4Q ;滑 動變阻器R1,阻值范圍為0至100a ,額定電流1A;滑動變阻器R2,阻值范圍為0至1700 Q,額定電流0.3 A,開關S及導線若干。實驗電路圖如圖1所示，實驗中要求多測幾組電 流、電壓值。在實驗中應選 電流表和 滑動變阻器。例4、為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內電阻，實驗室準備了下列器材供選用：A.待測干電池一節(jié)B.直流電流表（量程 0 0.6 3 A, 0.6 A擋內阻為 0.1Q 3 A擋內阻為 0.02 ）C.直流電壓表（量程 0 3 15 V , 3 V

18、擋內阻為5 k Q 15 V擋內阻為25 k。D.滑動變阻器（阻值范圍為 0 15 口允許最大電流為1A）E.滑動變阻器（阻值范圍為 0 1000 口允許最大電流為 0.2 A）F.開關G.導線若干在圖（甲）中將所選器材，用鉛筆畫線代表導線進行實物連線；為盡可能減少實驗的誤差，其中滑動變阻器選 （填代號）；根據(jù)實驗記錄，畫出的 U I圖線如圖（乙）所示，從中可求出待測干電池的電動勢為 V,內電阻為 Q.（甲）六、電路的糾錯：例1、如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點的標號。在開關閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關、小燈泡、3根導線以及電路中的各點連接。（1）為了檢測小燈泡以及 3根導線，在連接點1、2已接好的情況下，應當選用多用電表的擋。在連接點1、2同時斷開的情況下，應當選用多用電表的 擋。（2）在開關閉合情況下，若測得 5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明可 能有故障（3）將小燈泡拆離電路，寫出用多用表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟。七、多用表的使用:例1、某同學利用多用電表測量二極管的反向電阻。完成下列測量步驟：(1)檢查多用電表的機械零點。(2)將紅、黑表筆分別插入正、負表筆插孔，將選擇開關拔至電阻測量擋適當?shù)牧砍?處。(3)將紅、黑表筆 ,進行歐姆調零。(4)測反向電阻時，將 表筆接