2022年高考物理电学实验专题 2.pdf

高考物理电学实验专题知识点要求实验名称要求 1. 用描迹法画出电场中平面上的等势面用恒定电流场模拟 2. 描绘小电球的伏安特性曲线使用电流表、电压表、滑动变阻器，要求分析非线性特性的原因 3. 测定金属丝的电阻率使用刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器，会合理地选择仪器，用伏安法测电阻 4. 把电流表改装为电压表使用电流表、变阻器、电阻箱、标准电压表等 5. 测定电源电动势和内阻使用电流表、电压表、滑动变阻器，要求作出 U I 图象，由图象得出电动势和内阻。 6. 练习使用万用表测电阻知识要点概述 1. 实验类型与重点、难点：类型名称重点、难点探索性实验用描迹法画出电场中平面上的等势面。重点： （1）实验原理的明确；（2）三张纸摆放顺序。难点：寻找等势点的方法。测量1. 测定金属的电阻率重点： （1）直径测量千分尺的应用； （2）实物连接方法。难点： （1）电路的选择； （2）电学仪器的选择。性实验2. 测干电池的电动势和内电阻重点： （1）实验电路与电路的连接方法； （2）测量数据图象处理。难点： （1）实验电路的选择；（2）测量误差分析； （3）实物图连接。练习性实验练习使用多用表测电阻重点： （1）欧姆档调零；（2）读数。难点： （1）选档依据； （2）用后开关应放位置。 2. 实验复习方法简述：做好电学实验的第一步是明白实验原理，只有在深刻理解实验原理的基础上，才能很好地完成电学实验的考点：即电路的选择，电学仪器的选择及正确使用方法。电学中的实验，抓住三块电表：安培表、伏特表、灵敏电流表，就可以把五个实验串联起来。例如下表所列：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 伏安法A + V 测定金属的电阻率USIL/测电池的电动势内电阻UI rUI r1122灵敏电流表G 用描迹法画出电场中平面上等势线练习用万用表测电阻（万用表内部结构） 3. 主要电学仪器使用方法及注意事项：量具项目安培表伏特表欧姆表测量参量电流强度 I 电压 U 电阻 R 使用方法1. ，接线柱2. 串联使用3. 注意量程1. 接线柱2. 并联使用3. 注意量程1. 调倍率档2. 调零3. 双手勿触表笔金属备注03A 精度 0.1A 00.6A 精度 0.02A 03V 015V 微安表改装成各种表：关健在于原理首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。(1)改为 V 表：串联电阻分压原理gggggg1)R-(nR)uu-u(RRu-uRu(n 为量程的扩大倍数 ) (2)改为 A 表：串联电阻分流原理gggggggR1-n1RI-IIR)RI-I (RI(n 为量程的扩大倍数 ) (3)改为欧姆表的原理两表笔短接后，调节Ro使电表指针满偏，得IgE/(r+Rg+Ro) 接入被测电阻 Rx后通过电表的电流为IxE/(r+Rg+Ro+Rx) E/(R中+Rx) 由于 Ix与 Rx对应，因此可指示被测电阻大小测电动势和内阻(1) 直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压U 为电动势 E ;U=E (2) 通用方法：AV 法测要考虑表本身的电阻， 有内外接法；单一组数据计算，误差较大应该测出多组 (u，I)值，最后算出平均值作图法处理数据， (u，I)值列表，在 u-I 图中描点，最后由u-I 图线求出较精确的E 和 r。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - (3) 特殊方法（一）即计算法：画出各种电路图r)(RIEr)(RIE2211122121I-I)R-(RIIE122211I-IRI-RIr( 一个电流表和两个定值电阻) rIuErIuE2211211221I-IuI-uIE2112I-Iu-ur( 一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器) rRuuErRuuE22211121122121Ru-Ru)R-(RuuE21122121Ru-RuR)Ru-(ur( 一个电压表和两个定值电阻 ) （二）测电源电动势 和内阻 r 有甲、乙两种接法，如图甲法中所测得 和 r 都比真实值小， /r 测=测/r 真；乙法中， 测=真，且 r 测= r+rA。（三）电源电动势 也可用两阻值不同的电压表A、B 测定，单独使用A 表时，读数是 UA，单独使用 B 表时，读数是 UB，用 A、B 两表测量时，读数是U，则=UAUB/（UAU） 。电阻的测量AV 法：要考虑表本身的电阻，有内外接法；多组(u，I)值，列表由 u-I 图线求。怎样用作图法处理数据欧姆表测：测量原理两表笔短接后，调节Ro使电表指针满偏，得IgE/(r+Rg+Ro)， 接入被测电阻 Rx后通过电表的电流为IxE/(r+Rg+Ro+Rx) E/(R中+Rx) 由于 Ix与 Rx对应，因此可指示被测电阻大小使用方法 :机械调零、 选择量程 ( 大到小 ) 、欧姆调零、 测量读数时注意挡位 ( 即倍率) 、拨 off 挡。注意:测量电阻时， 要与原电路断开， 选择量程使指针在中央附近，每次换挡要重新短接欧姆调零。电桥法：XRRRR321132RRRR半偏法测表电阻：断 s2，调 R1使表满偏 ; 闭 s2，调 R2使表半偏 .则 R表=R2；G R2 S2 R1 S1 R1 SV R2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - A V RA V R电路设计思路：一、测量电路 ( 内、外接法 ) 记忆决调“内”字里面有一个“大”字类型电路图R测与 R真比较条件计算比较法己知 Rv、RA及 Rx大致值时内R测=IUUAR=RX+RA RXAvxRRR适 于 测 大 电阻Rx vARR外R测=vxvxRvRRRRIIURxvAxRRR适 于 测 小 电阻RX n 倍的 Rx通电前调到最大调压0E0 xRE电 压 变 化 范 围大；要求电压从 0 开始变化Rx比较大、 R滑比较小R滑全Rx/2 通电前调到最小以“供电电路”来控制“测量电路” ：采用以小控大的原则电路由测量电路和供电电路两部分组成，其组合以减小误差，调整处理数据两方便R滑唯一：比较 R滑与 Rx确定控制电路RxR滑10 Rx限流方式x10RRRX滑分压接法R滑Rx两种均可，从节能角度选限流R滑不唯一：实难要求确定控制电路R滑实难要求：负载两端电压变化范围大。负载两端电压要求从0开始变化。电表量程较小而电源电动势较大。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 有以上 3 种要求都采用调压供电。无特殊要求都采用限流供电三、选实验器材 (仪表)和电路，按题设实验要求组装电路，画出电路图，能把实物接成实验电路，精心按排操作步骤，过程中需要测 ?物理量，结果表达式中各符号的含义. (1)选量程的原则：测u I，指针超过 1/2，测电阻刻度应在中心附近. (2)方法 : 先画电路图，各元件的连接方式(先串再并的连线顺序 ) 明确表的量程，画线连接各元件，铅笔先画，查实无误后，用钢笔填，先画主电路，正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联，后把并联无件并上。(3)注意事项：表的量程选对，正负极不能接错；导线应接在接线柱上，且不能分叉；不能用铅笔画用伏安法测小电珠的伏安特性曲线：测量电路用外接法，供电电路用调压供电。(4)实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；即：先接好主电路(供电电路 ). 对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。实物连线的总思路分压（滑动变阻器的下两个接线柱一定连在电源和电键的两端）画出电路图连滑动变阻器限流（一般连上一接线柱和下一接线柱）（两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位电表的正负接线柱连接总回路：总开关一定接在干路中导线不能交叉【例题分析】例 1. 有一个小灯泡上标有“6V 0.6W ”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I U 图线。下列器材可供选用： A. 电压表（ 05V，内阻10K）B. 电压表（ 010V，内阻 20K） C. 电流表（ 00.3A ，内阻 1）D. 电流表（ 00.6A ，内阻 0.4） E. 滑动变阻器（302，A）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - F. 学生电源（直流9V） ，还有开关、导线（1）实验中所用电压表应选_，电流表应选用_（用序号字母表示）（2）为使实验误差尽量减小，画出实验电路图。讲析： I. 电压表、电流表的选择由小灯泡的标示可知其额定电压UV额6，额定电流IPUA额额额06601.，在额定电压下的电阻R60。为了在实验中安全测量，小灯泡两端所加电压不能超过6 伏（通过小灯泡的电流不能超过0.1 安） 。因要测 I U图线，测量数据中要包含额定电压值。因此电压表应选择B，电流表应选择C。 II. 电流表内、外接法的选择由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起误差。为了减小误差，当被测电阻 R较小时一般采用外接法，被测电阻R较大时应采用内接法；但如何确定R值是较大还是较小呢？我们可以计算两种接法的相对误差，当满足条件：电流表内阻RA远小于电压表内阻RV时，若两种接法的相对误差相等，此时的被测电阻近似为RRRAV0，我们称R0为临界电阻。即当被测电阻RR0时，认为电阻较小，外接法误差小；当RR0时认为电阻较大，内接法误差小。计算RRRAV0200001141，大于灯泡的最大电阻值60，因此选择电流表外接法。在具体的实验中若RRAV、均不知的情况时， 可用试触法判定， 即通过改变电表的连接方式看电流表、电压表变化大小来确定。 III. 控制电路的选择为改变被测电阻两端的电压（或被测电阻中的电流强度）常用滑动变阻器与电源接成不同的形式，如图 10-18 所示； （1）为限流接法；（2）为分压接法。两种接法区别之一是，当变阻器滑动头P由ab移动过程中，被测电阻R 上的电压调节范围不同，（忽略电源内阻） （1）为RRR0； （2）为0 ；另外从电能损耗上（1）要比（ 2）小； （1）中变阻器全阻值R1大于被测电阻R， （2）中变阻器全阻值小于被测电阻R。从减小电能损耗的角度考虑，通常选用变阻器的限流接法，但是从前面所说“原则”综合分析时，若出现下述情况，则必须选择分压接法。若采用限流电路时，如果电路中的最小电流大于等于被测电阻R的额定电流时， 必须选用分压电路；若实验要求电压变化范围较大（或要求测量多组数据），但滑动变阻器全阻值R1远小于被测电阻R，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 不能满足实验要求时，必须采用分压电路；实验中要求电压从零开始并连续变化时需采用分压电路；本问题若采用限流电路，电路中的最小电流为：IRRAmin.19603001Imin等于小灯泡额定电流，变阻器P无法进行对电流进行调节，故必须采用分压电路。实验电路如图10-19 所示。例 2. 用伏安法测量某电阻Rx阻值，现有实验器材如下： A. 待测电阻Rx（阻值大约为5 欧，额定功率为1W ） B. 电流表A1（量程 00.6A ，内阻02 .） C. 电流表A2（量程 03A，内阻005.） D. 电压表V1（量程 03V，内阻3k） E. 电压表V2（量程 015V，内阻15k） F. 滑动变阻器R0（050） G. 蓄电池（电动势为6V） H. 电键、导线为了较准确测量Rx阻值，保证器材的安全，以及操作方便，安培表、伏特表应选择_并画出实验电路图。讲析： 1. 确定电流表、电压表测量、被测电阻Rx的额定电压、额定电流分别为UPRVIPRAxx额额1 552215045.则电流表选用A1，电压表选用V1 2. 确定电流表内外接计算临界电阻RRRAV023000245.RRx则安培表必须外接。 3. 确定控制电路因滑动变阻器的全阻值R0大于被测电阻值Rx，故首先考虑变阻器的限流接法。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 限流接法：Rx上的电流取值范围为最小IRRAxmin.06550011最大IIAmax.额0 45那么变阻器的阻值（滑动头移动时）不得小于RIRx.max08 3。Rx的电压变化范围0.55V2.25V，安全可行。若采用变阻器的分压接法，因RRx0，会使操作不方便。因此应选择变阻器的限流接法。电路如图10-20 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -