2022年高中物理电学实验基础.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆高中物理电学试验基础大田五中 施生邑一、电表、电表的改装1.灵敏电流表 G （1）三个主要参数内阻 Rg:电流表线圈的电阻,大约几欧到几十欧；满偏电流 Ig:指针偏转到最大刻度时的电流,大约几十微安到几毫安；满偏电压 Ug: 电流表通过 Ig 时两端的电压,大约零点几伏；（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知 Ug=IgRg 留意：电表就是电阻；2.电压表（1）电压表的改装电流表 G 的电压量程 Ug=IgRg ,当改装成量程为 U 的电压表时,应串联一个电阻 R 分去余外的电压 U-Ug ,电阻 R 叫分压电阻；据串联电路的特点得：IgUgUUgR gR gR解得：R UUgUgRv=Rg+R （2）电压表的内阻：3.电流表的改装电流表 G 的电压量程Ug=IgRg ,当改装成量程为I 的电流表时,应并联一个电阻R 分去多余的电流 I-Ig ,电阻 R叫分流电阻；据并联电路的特点得：UgIgR gIIgR解得：RIgR gIIgRA=R g× R/R+R g （2）电流表的内阻：4.电流表改装成欧姆表原理：闭合电路的欧姆定律如下列图,当红、黑表笔短接时,调剂R,使电流表的指针达到满偏电流,此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零；这时有：名师归纳总结 IgRErRx 时,电流表的电第 1 页,共 10 页R g当两表笔间接入电阻- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆流为：IgRR gErR x当 Rx 转变时, Ix 随着转变, 将电流表表盘上 Ix 处标上 对应的 Rx 值,就构成了欧姆表；中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻R 中R内R+Rg+r 因 Ix 与 Rx 不是线性关系,欧姆表表盘刻度不匀称；二、滑动变阻器的两种接法1.限流接法 如下列图；用电器 Rx 的电压调剂范畴：ER xUxEr0 P 应在 a 端；RR x开关闭合前,变阻器连入的电阻应调至最大,图中电路消耗的总功率为：EI 限流接法的选用原就：测量时电路中的电流或电压没有要求从零开头连续调剂,只在小范畴内变化,且待测电阻Rx 与 R 接近时；电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满意分压接法的要求时；两种方法都满意时优先选用限流接法；2.分压接法 如下列图 Rx 电压调剂范畴 0Ux E；开关闭合前,P 应在 a 端；电路消耗的总功率为：EI （I 为 Rx中的电流）分压接法的选用原就：测量时要求电流或电压从零开头连续调剂时；待测电阻 Rx 远大于 R,且要求电压变化范畴较大时；采纳限流接法时,电路中实际电压或电流的最小值仍超过三、电阻的测量1.伏安法测电阻（1）原理：部分电路的欧姆定律；（2）电流表外接法,如下列图；误差分析：Rx 的额定值或电表量程时；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆R 测UVR VR XR 真IUVVIAR VR XAI产生误差的缘由：电压表 V 分流；适用于测小阻值电阻,即 Rx 远小于 Rv 时；（3）电流表内接法,如下列图；误差分析：R 测UVR XR AR 真UVIUAIAA产生误差的缘由：电流表 适用于测大阻值电阻,即A 分压；Rx 远大于 RA 时；（4）内、外接法的选用原就运算临界电阻：R0R AR V如 Rx>R 0,待测电阻为大电阻,用内接法,测量值大于真实值；如 Rx<R 0,待测电阻为小电阻,用外接法,测量值小于真实值；即大电阻,内接法,测量值偏大；小电阻,外接法,测量值偏小；可记为：“ 大内大、小外小”；试触法确定内外接法：在不知道 RV、 RA 、RX 的大致值时,可用试触法,如下列图：触头分别接触a、b 两点,并利用比较U 与 UII 大A 分压大,应用外接法；小来判定哪个电表示数变化明显；如电压表V 示数变化大,说明如电流表 A 示数变化大,说明V 分流大,应用内接法；直接扣除电表内阻分压或分流造成的系统误差；如电压表内阻RV 已知,就选用外接法,RXIUIVIUR V；如电流表内阻RA 已知,就选用外接法,RXUIUAURA；IU如电压表内阻RV 和电流表内阻RA 均已知,为了减小读数误差,就应考虑哪种接法能使两表的示数同时调至较大或接近满偏,就选用那种接法；例 1：某同学欲测一电阻Rx 的阻值（约为300 ）可供挑选的仪器有：电流表A 1,量程 10mA; 电流表 A 2,量程 0.6A;电压表 V 1,量程 3V;电压表 V 2,量程 15V ；电源电动势为4.5V；请同学们按图接好电路,闭合S1后,把开关 S2 拨至 a 时,发觉两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5 处；再把开关S2 拨至 b 时,发觉其中一个电表的指针偏转几乎不变,另一个电表的指针偏转的角度在满偏的 3/4 处；该同学在试验中所选电压表的量程为（3V）所选电流表的量程为（10mA ）Rx 的测量值为（ 320 ）2.安安法测电阻如电流表内阻已知,就可当作电流表、电压表及定值电阻来使用 . （1）如右图所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,假如已名师归纳总结 知 A 1 的内阻 R1,就可测得A 2的内阻 R2=I 1R1/I 2. 第 3 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（2）如右图所示,当两电表的满偏UA2UA1 时, A 1 串联一电阻 R0,同样就可测得 R2 的内阻 R2=I 1（R1+R 0/I 2. 例 2.用以下器材测量一待测电阻的阻值,器材如下：电流表 A 1（量程 250mA ,内阻 r1=5 ; 标准电流表 A 2（量程 300mA ,内阻 r2 约为 5 ; 待测电阻 R1（阻值约为 100 ）；滑动变阻器 R2（最大阻值为 10 ）；电源 E（电动势约为 10V ,内阻 r 约为 1 ）；开关 S,导线如干；（1）要求方法简捷,并能测多组数据,画出试验电路原理图,并说明代号；（2）试验中,需要直接测量的物理量是（）R1 阻值的运算公式为：用测的量表示待测电阻R1的阻值的运算公式是（答案：（1）原理图如下列图.R 1I2I1I1r 1（2）设两电流表A 1 和 A 2 的读数为 I 1、I 2,待测电阻3.伏伏法测电阻 如电压表内阻已知,就可当作电流表、电压表及定值电阻来使用；（1）如下列图, 当两电表的满偏电流接近时,就可测得 V 2 的内阻 R2=U 2R1/U 1. 假如已知 V 1的内阻 R1,（2）如右图所示,当两电表的满偏电流IV2I V1 时, V 1 并联9V,有一一电阻 R0,同样就可测得V2 的内阻R 2UU2R 1R 01R 0R 1例 3.用以下器材测量一待测电阻Rx 的阻值（ 900 1000 ）：电源 E（电动势约为定内阻）；电压表 V 1（量程 1.5V,内阻 r1=750 ;电压表 V 2（量程 5V ,内阻 r2 约为 2500 ;滑动变阻器 R（最大阻值为 100 ）；开关 S,导线如干；（1）测量中要求电压表的读数不小于量程的 1/3,试画出试验中测量电阻 Rx 的电路原理图；（2）如电压表 V 1 的读数为 U1,V 2 的读数为 U 2,就用已知量和测的量表示待测电阻 Rx 的阻值的运算公式是（20XX 年全国）答案：（1）原理图如下列图. RXU2U1r 1（2）待测电阻RX 阻值的运算公式为：1U变式训练：（2022 福建）如下列图是一些预备用来测量待测电阻 及其规格列表如下R x阻值的试验器材,器材名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆为了能正常进行测量并尽可能削减测量误差,试验要求测量时电表的读数大于其量程的一半, 而且调剂滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化；请用实线代表导线,在所给的实验器材图中挑选如干合适的器材,连成满意要求的测量 R x阻值的电路；本小题属于难题,要精确答题就需要对试验原理（伏安法、变阻器接法）、误差分析有深刻懂得；由于待测电阻约 1000 ,要使电表读数发生明显变化,滑动变阻器必需使用分压式接法；当电源电动势全部加在待测电阻上时,流过的电流约为IE9A9mA.30A,明显不能用电流表来测电流,R X1000而应当把其中一个电压表当电流表来使用；由于两电压表的满偏电流均为 2mA ,考虑到试验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,如使用外接法,就无论电压表 V 1 或 V 2 当电流表来使用,均不能满意题设要求；如使用内接法,就只有电压表 V 1当电流表来使用,才能满意题设要求,如下列图；4.电阻箱或定值电阻当电表用（1）电阻箱作电压表用,如下列图：可测得电流表 A 2 的内阻 R2（ I 1-I 2R/I 2图中电阻箱R 可测得电压为（I 1-I 2R R 及 RV,就测得干（2）电阻箱作电流表用如下列图,如已知路电流为：IUURR V5.比较法测电阻如下列图,测得电阻箱 R1 的阻值及 A 1 表、 A 2 表的示数 I1、I2,可得 Rx=I 2R1/I1. 如考虑电表内阻的影响,就 I 1Rx+R A1=I 2R1+R A2 6.替代法测电阻如下列图, S 接 1,调剂 R2,读出电流表示数为 I；S 接 2,保持 R2 不变,调剂电阻箱 R1,使电流表示数也为 I；由上可得： RX=R 1该方法的优点是排除了电表内阻对测量结果的影响缺点是电阻箱内阻不行以连续调剂；7.半偏法测电阻（1）半偏法测电流表内阻名师归纳总结 方法一：如下列图,测电流表G 的内阻：I 0；第 5 页,共 10 页将电阻箱R 的电阻调到0；闭合 S 调剂 R0,使电流表G 达到满偏电流- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆保持 R 0不变,调剂 R 使电流表 G 示数为 I 0/2；由上可得 RG=R 留意：当 RGR 0时,测量误差小,此方法适合测大阻值电流表内阻,且测量值偏大方法二：如下列图测量电流表 A 的内阻断开 S2,闭合 S1,调剂 R0,使 A 表满偏为 I 0; 保持 R 0不变,闭合 S2,调剂 R,使电流表读数为 I 0/2；由上得 RA=R 留意：当 R0 RA 时,测量误差小,此方法适合测小阻值电流表内阻,且测量值偏小；电源电动势宜大一些；（2）半偏法测电压表内阻方法一：如下列图,测电压表 V 的内阻：闭合 S,将电阻箱 R 的电阻调到 R 1时,测得电压表 V 示数为 U 1；调剂电阻箱阻值为 R2,使电压表 V 的示数为 U 1/2；由上可得 RV =R2-2R 1方法二： 如下列图,测电压表 V 的内阻：将滑动变阻器的画片 P 滑到最右端,电阻箱 R 的阻值调到最大；闭合 S1、S2,调剂 R 0,使电压表示数指到满刻度；打开 S2,保持 R0 不变,调剂 的一半；由上可得 RV =R 8.欧姆表测电阻 机械调零 选档 欧姆调零 测电阻 Rx. 改换档位 重新欧姆调零 测电阻 留意：待测电阻的读数应为表盘R,使电压表示数指到满刻度读数乘以倍数,指针应指在表盘刻度的 1/32/3 的部分,否 就需换挡,换挡后需重新欧姆调零；9.排除电表内阻对测量结果的影响 例 4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响,不论电表内接仍 是外接都存在系统误差,为排除系统误差而设计的补偿电路如 图所示,完成以下试验步骤并写出待测电阻 Rx 的表达式；先将 S1 闭合；将 S2 与 1 闭合,调剂R,读出电压表读数U1,安培表读数I 1依据上述测量结果,算出 Rx 答案：将 S2 与 2 闭合,调剂 R,读出电压表读数 U2,电流表 读数 I 2名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆R XU1U2I1I2V变式训练： 伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响,不论电表内接仍是外接都存在系统误差,为排除系统误差而设计的补偿电路如下列图,完成以下试验步骤并写出待测电阻Rx 的表达式；先将 S2 断开、 S1 闭合；调剂 R、R 0,使两表均有较大示数,读出电压表读数U 1,安培表读数I 1依据上述测量结果,算出Rx I 2答案：将S2 闭合,调剂R,读出电压表读数U 2,电流表读数RXU1U1 U22I1I2U四、实物图连线 要求：导线不能有交叉、分支,导线必需接在接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接错；例 5.为了测量一个 “ 12V 、5W ”的小灯泡的不同电压下 的功率,给定了以下器材：电源： 12V ,内阻不计；电流表： 00.6A, 03A,内阻可忽视；电压表： 03V, 015V,内阻很大；滑动变阻器；阻值范畴020 ,答应最大电流1A；开关一个,导线如干；试验时要求加在灯泡两端的电压可从 0V 调到 12V. 请在右框中画出试验电路图 . 按画出的电路图,在下面图 3 的 实物图上连接 . 某位同学测得小灯泡的伏安特性名师归纳总结 曲线如图4 所示；某次测量时,电第 7 页,共 10 页流表指针位置如图5 所示,电流表读数为A,此时小灯泡的实际功率为W ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆答案：电路图如右图所示电流表选0.6A 量程,电压表选15V 量程；实物图连接如下图所示： 0.40 2.4练习：1.现有器材： 电压表（量 程 3V,内阻约几千欧） ,电压表（量程 15V ,内阻约几十 千欧）,定值电阻（3.0k）,滑动变阻器 R（0 1750）,直流电源（约 6V ,内阻不计）,开关、导线如干,要求利用这些器材测量电压表的电阻值（1）在方框中画出试验电路图（2）用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表 达式为 r _式中各直接测得量的意义是：_【答案】rUU11R 1U 1 为电压表 V 1 的示数, U 2 为电压表V22U的示数2.用伏安法测定一个阻值约1k 的电阻,要求测量结果尽量精确（1）以下器材中应选用的是（用字母代号表示）A电池组（ 6V,内阻很小）B电流表（ 0 10mA,内阻约 10 ）C电流表（ 0 1mA,内阻约 100 ）D电压表（ 0 3V,内阻约 5k ）E电压表（ 0 6V,内阻约 10k ）F滑动变阻器（020 ,1A）0200 ,0.3A） H开关、导线 G滑动变阻器（2）在方框中画出试验电路图；（3）将实物连接成试验电路；【答案】（1）ABEFH （2）电路图留意：分压式和外接法（3）如下列图名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆3.在做 “ 描画小灯泡的伏安特性曲线” 的试验中,采纳的仪器有：电源E（电动势6V,内阻不计）；额定电压 4.0V 的小灯泡 L ；电流表 A（量程 0.6A,内阻约 2 ）；电压表表 V（量程 5V,内阻约 15k ）；滑动变阻器 R（最大阻值 15 ）；开关 S,导线如干；试验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调；I 在做试验时,连成的实物电路图如下：请你指出上述试验电路图中的错误之处： 请你在虚线方框中画出试验所用的正确电路原理图；如下列图为某同学依据正确的试验电路图所测的几组数据画出的IU 图象； 图象是一条曲线而不是直线的缘由是；从图象中可求得小灯泡正常发光时的电阻是 ；【答案】 I电流表没有接成外接电路滑动变阻器没有接成分压电路；见下图灯丝电阻随温度而转变（灯丝电阻随 I 或随 U 转变亦可）10 （9.5 到 10.5 之间都给分）4使用万用电表欧姆挡测电阻时：测量前应检查指针是否停在“” 刻度线的 “ ” 处；每一次换档位,都要重新进行一次“欧姆调零 ”；在外电路,电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的；测量时, 如指针偏转很小 靠近邻近 ,应换倍率 较大的档位再测；以上做法正确选项（C）A B C D5.测量电流表内阻的电路图如下列图,试验的操 作步骤如下：名师归纳总结 将电阻箱R 的电阻调到零；第 9 页,共 10 页闭合开关, 调剂滑动变阻器R 1 的滑片, 使得电流表达到满偏电流I 0； 保持滑动变阻器的滑片位置不变,调剂电阻箱的- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆电阻,使得电流表的示数为 I 0/2； 读出电阻箱的电阻值Rx,可以认为电流表的内阻rRx；关于此试验的操作方面：（1）请用铅笔线代表导线,将示意图中的实物连成测量电路；（2）已知电流表的量程是 2mA,内阻约是 40 ；电池的电动势约为 6V ；可供挑选的滑动变阻器有（A）阻值 010 ,额定电流 2A（B）阻值 050 ,额定电流 1.5A；可供挑选的电阻箱有（C）阻值 099.9（D）阻值 0999 ；为了比较精确地测量出电流表的内阻,应选用的滑动变阻器 R1 是；电阻箱 R是；（填仪器前的字母代号）（3）本试验中电流表的测量值 r 测与电流表内阻的真实值 r 真相比,有 A r 测 r 真 B r 测 r 真C r 测 r 真 D r 测可能大于,也可能小于 r 真（4）假如提高电池的电动势,用此电路测出的电流表的内阻的误差将；（填 “ 增大” 、“ 减小 ” 或“ 不变 ” ）名师归纳总结 【答案】（1）如下列图（2）A；C（3）A（4）减小第 10 页,共 10 页- - - - - - -