2020年高考物理電學實驗瀏覽

1、2021高考沖刺(物理學科)材料(四)局部電學實驗瀏覽一、誤差與有效數字1.絕對誤差與相對誤差設某物理量的真實值為A.,測量值為A,那么絕對誤差為AA=|A-Ao|,相對誤差為?=7ZArvAr2.偶然誤差與系統(tǒng)誤差誤差產生原因大小特點減小方法系統(tǒng)誤差實驗儀器不精密實驗原理不完善實驗方法粗糙總是偏大或偏小更新儀器完善實驗原理_3然誤差測量、讀數不準刈忽大忽小回圖象或取平均值二、根本儀器的使用與讀數1.游標卡尺的讀數：游標尺(mm)精度(mm)測量結果(游標尺上第n個刻線與主尺上的某刻度線對正時)(mm)刻度格數刻度總長度每小格與1毫米差1090.10.1主尺上讀的毫米數+0.1n20190.0

2、50.05主尺上讀的毫米數+0.05n50490.020.02主尺上讀的毫米數+0.02n2.螺旋測微器的讀數：測量值=固定刻度整毫米數+半毫米數+可動刻度讀數(含估讀)X0.01mm.3.打點計時器：計時器種類工作電源電壓打點間隔電磁打點計時器交流50Hz,46V0.02s電火花打點計時器交流50Hz,220V0.02s4.電流表、電壓表、歐姆表的比照儀器極性量程選擇讀數電流表后止、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多的位置33V和3A量程估讀到最小分度的J;15V量程估讀到最小分度的;105一八,10.6A量程應估讀到最小分度的-2電壓表歐姆表使指針盡量指在表盤

3、的中間位置左右取兩位有效數字并乘以相應擋位的倍率多用電表表頭的示意圖如下圖,在正確操作的情況下,答復以下問題:(1)為假設選擇開關的位置O如灰箭頭所示,那么測量的物理量是,測量結果(2)為假設選擇開關的位置O如白箭頭所示,那么測量的物理量是,測量結果(3)假設選擇開關的位置如黑箭頭所示,那么測量的物理量是,測量結果為.(4)假設選擇開關的位置如黑箭頭所示,正確操作后發(fā)現指針的偏轉角很小,那么接下來的正確操作步驟應該依次為：；(5)全部測量結束后,應將選擇開關撥到或者.(6)無論用多用電表進行何種測量(限于直流),電流都應該從色表筆經插孔流入電表.【答案】(1)直流電壓1.20V(2)直流電流4

4、7mA(3)電阻1.7k1-1(4)換用X1kC倍率,重新短接調零；將紅黑表筆分別接觸被測電阻的兩根引線,讀出指針所指刻度；再乘以倍率得測量值(5)OFF交流電壓500V擋位置(6)紅、正多用電表的使用“三注意(1)電流的流向：由于使用多用電表時不管測量工程是什么,電流都要從電表的“十插孔(紅表筆)流入,從“一插孔(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)要區(qū)分開“機械零點與“歐姆零點“機械零點在表盤刻度左側“0位置.調整的是表盤下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點在表盤刻度的右側電阻刻度“0位置,調整的是歐姆擋的調零旋鈕.(3)選倍率：測量前應根

5、據估計阻值選用適當的擋位.由于歐姆擋刻度的非線性,使用歐姆擋測電阻時,表.1.頭指針偏轉過大或過小都有較大誤差.通常只使用表盤中間一段刻度范圍,指針偏轉角度在1滿偏到322 滿偏之間為測量的有效范圍.3三、電流表的內外接法選擇1 .兩種接法的比擬比擬工程電流表內接法電流表外接法電路p-0-1誤差原因由于電流表內阻的分壓作用,電壓表測量值偏大1由于電壓表內阻的分流作用,電流表測量值偏大測量結果_U-一一R測=I-ra+Rx>Rx電阻的測量值大于真實值URvR測=.sRx<RxIRv+Rx電阻的測量值小于真實值適用條件Rx?Ra,大電阻Rx?Rv,小電阻2.兩種接法的判斷(1)比值判斷

6、法：假設,Rx為大電阻,內接法誤差小應選用內接法；假設RV>富Rx為小電阻,外接法誤差小RxRaRxRa應選用外接法.(2)臨界值判斷法：當被測電阻R的大小無法直接判定時,先求臨界電阻R0=VRaRv.假設Rx>R0,那么Rx為大電阻,內接法誤差??；假設Rx<Ro,那么Rx為小電阻,外接法誤差??；假設Rx=Ro,內外接法均可.(3)試觸法：當無法估計電阻的阻值,難以比擬RA及整的大小時,可采用電壓表試觸法看電流RxRv表、電壓表變化大小來確定,假設電流表示數較電壓表示數變化明顯,說明外接時電壓表分流作用大,應采用內接法；假設電壓表示數較電流表示數變化明顯,說明內接時電流表的分

7、壓作用大,應采用外接法.四、滑動變阻器連接的限流接法和分壓接法1.兩種接法的比照.E內容限流接法分壓接法比照說明兩種接法電路圖弓1?_1*1串、并聯關系不同負載Rx上電壓調節(jié)范圍REwUWERx+Ro0<U<E分壓電路調節(jié)范圍大負載Rx上電流調節(jié)范圍Rx+RoRx0<I詰x分壓電路調節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都起保護作用額定條件下電路總功率EIE(I+Ip)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那么：一般在滑動變阻器總電阻Ro與Rx相差不大時,既不要求較大范圍調節(jié)電流和電壓,又不要求從零開始讀數,那么優(yōu)先選擇限流式接法.(2)滑動變阻器的

8、分壓式接法選取原那么：滑動變阻器的全值電阻Ro遠小于用電器電阻Rx或電路中串聯的其他電阻的阻值,即Rx?Ro.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.五、電表改裝(1)電壓表的改裝電流表G的電壓量程Ug=igRg,當改裝成量程為U的電壓表時,應串聯一個電阻R,由于串聯電阻有分壓作用,因此叫做分壓電阻,如下圖：電壓擴大量程的倍數Un二一Ug由串聯電路的特點得U二IgRgIgR解得R=U_RIggIgRgU-1RgUgg即電壓擴大量程的倍數為n時,需要串聯的分壓電阻R-n-1Rg電壓表的總電阻RV=R0+R.g(

9、2)電流表的改裝電流表G的量程為Ig,當改裝成量程為I的電流表時,應并聯一個電阻R,由于并聯電阻R可以起到分流作用,因此叫做分流電阻,電流表G滿偏電流為Ig,擴大量程的電流表滿偏電流為I,如下圖.擴大量程的倍數n=1g由并聯電路的特點得IgRg=I.|gR所以R|gRgRg即電流擴大量程的倍數為n時,需并聯的分流電壓為R=JR_-Ig-n-1n-1g電流表的總電阻rRRg.Ra二RRg六、電阻的測量常用方法方法原理電路測量條件可測物理量備注伏安法外接電表內阻未知且RX<<RV或RFAR測Rx=U/IR測<R真電壓表內阻且兩表讀數誤差較小測Rx=U/(I-U/Rv)R且兩表讀數

10、誤差較小Rv=U/(I-U/Rx)伏安法內接一7電表內阻未知且Rx>>Ra或測Rx=U/IR測>R真電流表內阻且兩表讀數誤差較小測Rx=(U/I)-RaRx且兩表讀數誤差較小測Ra=(U/I)-Rx伏安法兩表內阻未知且測電壓的量程接近測Ra=U/I電流表測電壓量程小時串分壓電阻伏安法兩表內阻未知且測電流的量程接近測Rv=U/I電壓表測電流量程小時并分流電阻依法O-®-0兩表測電壓的量程接近且Ai內阻測Ra2=IiRa1/I2伏伏法兩表測電流的量程接近且Vi內阻測Rv=U2/(Ui/Rvi)法0-1-©R且兩電流表讀數誤差較小測Rai=(I2-Ii)R/Ii

11、表A2量程大于表Ai里程Ai內阻Rai且兩電流表讀數誤差較小測R=IiRAi/(I2-Ii)伏伏法Q°R且兩電壓表讀數誤差較小Vi內阻Rvi且兩電壓表讀數誤差較小測Rvi=UiR/(U2-Ui)測R=(U2-Ui)Rvi/Ui表V2量程大丁表V1里程其他常見方法teaG/1-療&SH-©Di替代法半偏法電橋法消除法,七、測量電動勢和內阻實驗根本原理：閉合電路的歐姆定律.UE=U+卜；E=I(R+r)；E=(R+r)R1、伏安法U-I法1用圖象定性分析誤差圖二圖一所示電路測得的電動勢的值是準確的,測得的內電阻是偏大的.用圖二所示電路測得的電動勢和內電阻都是偏小的.2用

12、等效電壓源法來分析誤差對于圖一的電路zT=zr=rRa對于圖二的電路說明：此種方法測得的電動勢和內阻均無系統(tǒng)誤差.4、伏歐法的變式一一雙伏法U-U法其設計電路如下圖.閉合記下V1和V2的示數5和U2；再閉合S2,記下V1的示數5'.,Rvz=zRv+r口V顯而易見：.Rvrr二Rvr3圖像處理數據：U-I圖像r：r注意坐標起點2、歐安法I-R法1如下圖,改變電阻箱根據全電路歐姆定律有：U1L.'U1E=5U21r,E=51rRv1Rv1解方程組得E=U1U25-5拓展：如果電壓表V1的內阻RV1,那么還可測得電源內阻:5+U2-U：U1-U1Rv1R的阻值,多測幾組路端電壓及對

13、應的外電阻阻值.-E=IiRr根據全電路歐姆定律有：,E川2R2r解方程組得:EJI2R-R212-IlLR-I2R2rI2-I12誤差分析：利用以上的三種誤差分析方法可得：Esj=E真,測=真+Ra.11一,3圖像處理數據：R=E1-rR-1圖像II3.伏歐法U-R法1如下圖,改變電阻箱R的阻值,多測幾組路端電壓及對應的外電阻阻值.根據全電路歐姆定律：入U1U2有E=Ui1r,E=U22r,RiR2八、器材選擇1 .器材選取三原那么1平安性原那么：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精確性原那么：根據實驗的需要,選用精度適宜的測量工具,但對某個實驗來講,精確

14、程度合適即可,并不是精度越高越好.3方便性原那么：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那么選擇電表.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

15、變化的,不宜采用.3應根據實驗的根本要求來選擇儀器.對于這種情況,只有熟悉實驗原理,才能做出恰當的選擇.九、高考題樣例【案例1某同學通過實驗測定一個阻值約為5的電阻Rx的阻值.1現有電源4V,內阻可不計、滑動變阻器0-50Q,額定電流2A,開關和導線假設干,以及2誤差分析：利用等效電源法,等效電動勢E'=-RE直,等效內阻rhRvr真Rvr真Rvr真故E測£真、r測真.3圖像處理數據：4如果電壓表內阻1r1111方=+-圖像Rv,還可利用電壓表和電阻箱串聯進行測量.以下電表：A.電流表03A,內阻約0.025QB.電流表00.6A,內阻約0.125QC.電壓表03V,內阻約3

16、kQD.電壓表015V,內阻約15k為減小測量誤差,在實驗中,電流表應選用實驗電路應采用圖1中的選填甲"或乙.i-XV根據全電路歐姆定律有E=U1+匕電+r,E=U2+英2+rRvRv1-LRx甲選填器材前的字母(2)圖2是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了局部導線.請請根據在問中所選的電路圖,【案例2利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻.要求盡量減小實驗誤差.(1)應該選擇的實驗電路是圖1中的(選項甲"或乙).U.某IBB霜瞬SB西雪施i畫ISIK-二一-二：一:=y.!=:!M=:-I-rs-_一里雷二用一垣適"Ens黑am一-IE-B-a-a

17、rBBH-I-rlaB-alaE-aa-n-一-H-3-3-S-_困雷國武曾一,函空一石-H-3-JI-*JaBZ-i-一En一赳金EH阻_EU適一1一一一一-ma,-m宿晅N宿坦空國h-B-CU-B-U-UE-U-7t-H-J->-一一EI-一一E-1-EE一一-3aju-3-一LnEE一："一!4MH補充完成圖2中實物間的連線.圖2的位置,并記錄對應的電流表示數I、電壓表示數Q(保存兩位有效數字).(3)接通開關,改變滑動變阻器畫片PU次電表示數如圖3所示,可得該電阻的測量值0.6(4)假設在問中選用甲電路,產生誤差的主要原因是;假設在問中選用乙電路,產生誤差的主要原因是.

18、(選填選項前的字母)A.電流表測量值小于流經Rx的電流值B.電流表測量值大于流經Rx的電流值C.電壓表測量值小于Rx兩端的電壓值D.電壓表測量值大于Rx兩端的電壓值(5)在不損壞電表的前提下,將滑動變阻器滑片P從一端滑向另一端,隨滑片P移動距離x的增加,被測電阻Rx兩端的電壓U也隨之增加,以下反映U-x關系的示意圖中正確的選項是.(2)現有電流表(0%0.6A)、開關和導線假設干,以及以下器材:a,電壓表(0、15V)b,電壓表(OMJV)c,滑動變阻器(0、50.)d,滑動變阻器(0500(1)實驗中電壓表應選用；滑動變阻器應選用；(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄的6組數據如下表所示,其中5組