2022年高中物理电学实验复习大全 .pdf

关于高中物理总复习之电学实验设计一理论基础：1串联电路特点：a 串联电路电压的分配与电阻成正比U1： U2：U=R1 ：R2： （R1+R2） 。b 串联电路的总电阻R=R1+R2 。C若 R1?R2，则 U1U，U20；RR1。例如电流表测量电流时，因电流表内阻远小于与其相串联的电阻，而将电流表内阻及分压勿略不计；滑动变阻器作为限流器使用时，其阻值须与所调节的电路阻值相当。2并联电路特点：a 并联电路电流的分配与电阻成反比I1：I2：I=11R：21R：R1b 并联电路的总电阻R=2121RRRRc若 R1?R2，则 I10，I2I；RR2。例如电压表测电压时，因电压表内阻远大于与其相并联的电阻，而将电压表内阻及分流勿略不计；滑动变阻器作为分压器使用时，其阻值须明显小于被调电路的阻值。3闭合电路欧姆定律：aE=U+U E=U+Ir E=I （R+r）b测电源电动势及内阻必用公式。二常用实验器材的作用1电源：供电，电源电动势E 须大于工作电路电压。2电键及导线：电流通路，可方便控制电路通断。3定值电阻：a作为保护电阻使用。如与电流表串联，限制通过电流表的电流。b扩大电表量程：与电表串联，可增大电压量程；与电表并联，可增大电流量程。C增大小电阻阻值：如测电源内阻时，可串联一只定值电阻，以增大内阻阻值，减少测量误差。4电阻箱：可调的定值电阻，常用在“替代法”和“半偏法”测电阻实验中。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 15 页5滑动变阻器：调压调电流作用。a限流作用：将滑动变阻器串联在电路中。此接法电路较简单，常用在测量导体电阻的实验上。为增大调节范围，变阻器阻值可数倍于工作电路的电阻。b分压作用：工作电压取自于变阻器上的可动和固定两端。此接法电路优点是电压调节范围大，常用在 “描绘伏安特性曲线”实验及如果采用限流将无法把电压调到位的其它实验中。为方便调节，在不超过其安全电流的情况下，阻值选较小为好。6电流、电压表：a题目不提电表内阻，此电表视为理想电表。b题目已知电表量程，内阻大约值：量程大小反映电表的精确度，内阻可用来判断对测量误差的影响程度；量程不能扩大；不能代用，即电流表只测电流，电压表只测电压； 计算时不计电表内阻。C电表量程、内阻都是已知：量程大小反映电表的精确度；量程能扩大；能替代，即电流表也能测电压，电压表也能测电流；计算时将电表内阻计入，也因此电表不同接法都不会对测量的误差产生影响。d电表量程越小精确度越高。三常见实验电路：（一）测定电池的电动势和内阻：1利用一只电压表和一只定值电阻测E、r。此法因电压表的分流作用而产生较大的误差，因此只有在仪器不足的情况下采此法。误差结果：测量值E 偏小， r 偏小。2利用一只电压表和二只定值电阻测E、r。此法误差产生原因同上，误差结果同上。3 利用一只电流表和二只定值电阻测E、r。此法误差产生原因是电流表的分压作用，若电池内阻较小，测定的内阻误差会很大，因此只有电流表内阻已知的条件下方采用此法。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 15 页4利用一只电表和一只电阻箱测E、r。此法与方法2、 3 相比，仅用电阻箱替代二只定值电阻。4 利用一只电压表、一只电流表和一只滑动变阻器测E、r。此法可结合作UI 图象以减小误差。（二）测导体电阻：1伏安法：需用两只电表和一只滑动变阻器来完成。两只电表中：一只测量电压，一只测量电流。选择电表时要注意每只电表的满偏电流Ig 和满偏电压Ug，题目中若有定值电阻，通常要从扩大电表量程的角度来思考问题。串联考虑满偏电流，并联考虑满偏电压。（有关细节请看二6 点）滑动变阻器：有关细节请看二5 点。下图中列出两种调节电源和常见的多种工作电路，测电阻电路就由调节电源和工作电路组成因电压表的分流作用将导致误差。实验结果： E 测量值偏小，r 测量值偏小。电池内阻通常较小，因此常用此法。因电流表的分压作用将导致误差。 实验结果： E测量值较准确，r 测量值偏大。只有当电流表内阻远小于电池内阻时 （如水果电池） ，方用此法。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 15 页2替代法：需一只电表和一只电阻箱（三）测电表内阻：1伏安法：需一只测量电表和一只滑动变阻器来完成。待测电压（电流）表能测定自身的电压（电流），只需用另一只电表来测量它的电流（电压），根据欧姆定律就能求出待测电表电阻。若量程不匹配，可与题定的定值电阻搭配来完成。滑动变阻器起调节作用，接法与前同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 15 页2半偏法：不需测量电表，利用一只电阻箱和电源、电键、电线、调节用的变阻器来完成实验。（现高考已经不作要求，故只介绍工作原理。）（待测电表电阻较小采此法。要求滑动变阻器（待测电表电阻较大采此法。要求阻值远大于电表内阻，电源E 要大些）滑动变阻器阻值远小于电表内阻，* 电源 E 要大些）（四）描绘伏安特性曲线：工作电路部分与伏安法测电阻一样，而调节电路部分必须由分压器（有较大的调节范围）来完成。四实例：1.青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0：照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、 2 两接线柱之间是励精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 15 页磁线圈， 3、 4 两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50mA 时，电磁铁吸 合铁片，弹簧片和触点分离，3、4 断开；电流小于50mA 时， 3、 4 接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。（1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。光敏电阻1R,符号灯泡 L，额定功率40W，额定电压36V，符号保护电阻2R,符号电磁开关，符号蓄电池 E，电压 36V，内阻很小；开关S，导线若干。（2）回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为200， 励磁线圈允许加的最大电压为V， 保护电阻2R的阻值范围为。在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4 之间从断开变为接通。为此， 电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。答：。任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。答：。解析： （ 1）电路原理如图所示（ 2） 20 160520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时， 3、 4 之间接通；不吸合时，3、 4 之间断开电磁起重机2.有一根圆台状均匀质合金棒如图甲所示，某同学R2R1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 15 页猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率、长度 L 和两底面直径d、D 有关。他进行了如下实验：（1）测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示（相关器材的参数已在图中标出）。该合金棒的电阻约为几个欧姆。图中有一处连接不当的导线是_.（用标注在导线旁的数字表示）（2） 改正电路后， 通过实验测得合金棒的电阻R=6.72.根据电阻定律计算电阻率为、长为 L、直径分别为d 和 D 的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3 、RD=3.3 8 . 他发现：在误差允许范围内，电阻R满足 R2=RdRD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R=_.（用、 L、d、D表述）、3.某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，科当标准电阻用）一只电流表（量程RI=0.6A, 内阻0.1gr）和若干导线。请根据测定电动势E 内电阻r的要求， 设计图 4 中器件的连接方式，画线把它们连接起来。接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R, 读处与R对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值2.6R时，其对应的电流表的示数如图5 所示。处理实验数据时首先计算出每个电流值I 的倒数1I;再制作 R-1I坐标图，如图6 所示，图中已标注出了（1,RI）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5 实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 15 页在图 6 上把描绘出的坐标点练成图线。根据图 6 描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内电阻r4.用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b 的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和 b 的相应读数是多少？请填在表格中。用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小， 为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a）电流表（量程0.6A、3A） ；(b) 电压表（量程3V、15V）(c) 定值电阻（阻值1、额定功率5W）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 15 页(d) 定值电阻（阻值10，额定功率10W ）(e) 滑动变阻器（阴值范围0-10、额定电流2A）(f) 滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择V，电流表的量程应选择A；R0应选择的定值电阻，R 应选择阻值范围是的滑动变阻器。（2）引起该实验系统误差的主要原因是。答案： I 指针位置选择开关所处的档位读数a直流电流100mA 23.0mA 直流电压2.5V 0.57V b电阻 100 320围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010 能很好地控制电路中的电流和电压，若取 0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性， 总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测E真，r测r真。5.图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的偏电流RI=300A,内阻 Rg=100 ，可变电阻 R 的最大阻值为10 k，电池的电动势E=1.5 V,内阻 r=0.5 ， 图中与接线柱A 相连的表笔颜色应是色，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 15 页接正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则 Rx= k.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较（填“变大” 、 “变小”或“不变” ） 。6.某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材（代号）规格精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 15 页电流表（ A1）电流表（ A2）电压表（ V1）电压表（ V2）滑动变阻器 （R1）滑动变阻器 （R2）直流电源（ E）开关（ S）导线若干量程 050mA ，内阻约为50量程 0200mA ，内阻约为10量程 03V，内阻约为10k量程 015V，内阻约为25k阻值范围015， 允许最大电流1A 阻值范围01k，允许最大电流100mA 输出电压6V，内阻不计为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。 （以上均填器材代号） 为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：。相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系，该元件的电阻随电压的增大而减小，而笑电珠的电阻值随电压的升高而增大。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 15 页7.如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6 为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3 根导线以及电路中的各点连接。（1）为了检测小灯泡以及3 根导线，在连接点1、2 已接好的情况下，应当选用多用电表的挡。在连接点1、2 同时断开的情况下，应当选用多用电表的挡。（2） 在开关闭合情况下， 若测得 5、 6 两点间的电压接近电源的电动势，则表明 _ 可能有故障（3）将小灯 泡拆离电路，写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。答案（ 1）电压；欧姆（2）开关或连接点5、 6 （3）调到欧姆档将红、黑表笔相接, 检查欧姆档能否正常工作测量小灯泡的电阻, 如电阻无穷大 , 表明小灯泡有故障. 解析： (1) 在 1、2 两点接好的情况下, 应当选用多用电表的电压档, 在 1、2 同时断开的情况下 , 应选用欧姆档(2) 表明 5、 6 两点可能有故障. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 15 页(3) 调到欧姆档将红黑表笔相接, 检查欧姆档能否正常工作测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大, 表明小灯泡有故障. 8.某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：（1）检查多用电表的机械零点。（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程处。（3）将红、黑表笔_，进行欧姆调零。（4）测反向电阻时， 将_表笔接二极管正极，将 _表笔接二极管负极，读出电表示数。（5） 为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘_ _ （填“左侧”、“右侧”或“中央” ） ；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3） 、 （4） 。（6）测量完成后，将选择开关拔向_位置。9.（1）如图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 15 页（2）某同学从标称为“220 V 25 W” 、 “220 V 500 W ”的 3 只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示。该灯泡的阻值是_，标称的额定功率为_W答案（ 1）如图；（2） 150， “220V 300W”解析：本题考查多用电表和电路设计(1) 如图所示。实验要求电压从零开始调整，滑动变阻器采用分压式接法。（2）1510=150， P=320WRU2标称 300W的灯泡10.硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用题22 图 2 所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流 I 的关系。图中R为已知定值电阻。电压表视为理想电压表。请根据题22 图 2，用笔画线代替导线将题22 图 3 中的实验器材连接成实验电路。若电压表2V的读数为0U，则 I= 实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I 曲线 a。见题 22 图 4，由此可知电池内阻（填“是”或“不是” ）常数，短路电流为 mA ，电动势为 V. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 15 页实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I 曲线 b，见题 22 图 4. 当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V。刚实验二中外电路消耗的电功率为 mW（计算结果保留两位有效数字）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 15 页