高考物理一轮复习:电路重点难点易错点高频考点经典题目——电学实验.doc
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1、简单认识 深入理解 总结提升实验一:伏安法测电阻及测定金属丝的电阻率一、安培表内接与外接的判断1、如图,用伏安法测电阻,当被测电阻阻值不能估计时,可采用试接法让伏特表一端接在电路的a点上,另一端先后接在b点和c点,注意观察两个电表的示数若安培表的示数有显著变化,则待测电阻的阻值跟 表内阻可以比拟,伏特表应接在a、 两点,并且测量结果 .a 图b图2、有一个未知电阻Rx,用图10中(a)和(b)两种电路分别对它进行测量,用(a)图电路测量时,两表读数分别为6V,6mA,用(b)图电路测量时,两表读数分别为5.9V,10mA,则用_图所示电路测该电阻的阻值误差较小,测量值Rx=_ ,测量值比真实值
2、偏_(填:“大”或“小”)。3、3、如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路。以下分析正确的是( )A此接法的测量值大于真实值B此接法的测量值小于真实值C此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端小结:abc方法一:在、均不知的情况下,可采用试触法。如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明_表分流作用大,应采用_法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明_分压作用大,应采用_法。电流表的内、外接问题:(甲)所示电路为电流表外接电路(简称外接法);(乙)所示电路为电流表内接电路(简称内接法)。两种接法的选择可按下列
3、方法进行:方法二:设电流表、电压表内阻分别为、,被测电阻为,则当<时,电压表分流作用_,应选用_接法当>时,电流表分压作用_,应选用_接法当=时,电流表分压作用和电压表分流作用相差不大,两种方法均可。二、滑动变阻器限流与分压的选取甲乙为了改变测量电路(待测电阻)两端的电压(或通过测量电路的电流),常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路,滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式:如图(甲)为滑动变阻器的限流式接法,为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是:_ (是待测电阻,R是滑动变阻器的总电阻,不计电源内阻)。如图(乙)是滑动变阻器
4、的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路,而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联,该接法对待测电阻供电电压的调节范围是:_(不计电源内阻时)。选取接法的原则:要求负载上电压或电流变化范围大,且从零开始连续可调,须用_式接法。负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时,须用_式接法,此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 采用限流电路时,电路中的最小电流(电压)仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流(电压)时,应采用变阻器的_式接法。负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大,并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调,可用_式接法。两种电路均可使用时应优先用_式接
5、法,因为限流电路结构简单,总功率较小。三、实验器材的选取【例题1】有一电阻Rx,其阻值在100200之间,额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有:安培表A1,量程为50mA,RA1=100安培表A2,量程为1A,RA2=20电压表V1,量程为5V,RV1=10k电压表V2,量程为15V, RV2=30k 变阻器R1,变阻范围020 ,2A变阻器R2,变阻范围01000,1A9V电源,电键,导线。实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是: 。 画出所用实验电路图。四、螺旋测微器、游标卡尺及电流表、电压表的读数方法1需要估读的仪器:在常用的测量仪器中,刻度尺、螺旋测微器
6、、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。因为最终的读数要以有效数字的形式给出,而有效数字的最后一位数字为估计数字,应和误差所在位置一致,在实际操作中,究竟估读到哪一位数字,应由测量仪器的精度(即最小分度值)和实验误差要求两个因素共同决定。根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法,一般:最小分度是2的,(包括0.2、0.02等),采用1/2估读,如安培表00.6A档;最小分度是5的,(包括0.5、0.05等),采用1/5估读,如安培表015V档;最小分度是1的,(包括0.1、0.01等),采用1/10估读,如刻度尺、螺旋测微器、安培表03A档、电压表03V档等,
7、当测量精度要求不高或仪器精度不够高时,也可采用1/2估读。2不需要估读的测量仪器:游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读;欧姆表刻度不均匀,可以不估读或按半刻度估读。游标卡尺的读数:游标卡尺的读数部分由主尺(最小分度为1mm),和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分为三种:(a)10分游标,其精度为0.1mm;(b)20分游标,其精度为0.05mm;(c)50分游标,精度为0.02mm。游标卡尺的读数方法是:以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L1,再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐,由游标上读出毫米以下的小数L2,则总的读数为:L1+ L2。机械秒表的读数:机械秒表的长针是秒
8、针,转一周是30s。因为机械表采用的齿轮传动,指针不可能停留在两小格之间;所以不能估读出比0.1 s更短的时间。位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针,表针走一周是15 min,每小格为0.5 min。秒表的读数方法是:短针读数(t1)+长针读数(t2)。电阻箱:能表示出接入电阻值大小的变阻器;读数方法是:各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数,它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。使用电阻箱时要特别注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。【例题2】读出下列50分度游标卡尺的示数。【例题3】试读出下列螺旋测微器的读数(工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同)【例题4
9、】按照有效数字规则读出下列电表的测量值。0123051015V00.20.40.60123A 接03V量程时读数为_V。 接03A量程时读数为_A。 接015V量程时读数为_V。 接00.6A量程时读数为_A。五、实验原理的理解(一)定值电阻的测量方法1欧姆表测量:最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测,为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。2替代法:替代法的测量思路是等效的思想,可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高,不需要计算,方法简单,但必须有可调的标准电阻(一般给定的仪器中要有电阻箱)。【例题5】在某校开展的科技活动中,
10、为了要测出一个未知电阻的阻值Rx,现有如下器材:读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。写出主要的实验操作步骤。3伏安法:伏安法的测量依据是欧姆定律(包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律),需要的基本测量仪器是电压表和电流表,当只有一个电表(或给定的电表不能满足要求时),可以用标准电阻(电阻箱或一个定值电阻)代替;当电表的内阻已知时,根据欧姆定律I=U/R电压表同时可以当电流表使用,同样电流表也可以当电压表用。4伏安法拓展:某些问题中,因实验器材不具备(缺电流表或电压表),或因
11、实验条件限制,或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理,用“伏安法”的替代形式“比较法”来设计实验方案。利用已知内阻的电压表:利用“伏伏”法测定值电阻的阻值【例题6】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001000):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表V1,量程为1.5V,内阻r1750;电压表V2,量程为5V,内阻r22500;滑动变阻器R,最大阻值约为100;单刀单掷开关K,导线若干。测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。【例题7】用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材(代号)与规
12、格如下:电流表A1(量程250mA,内阻r1为5);标准电流表A2(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10);电源E(电动势约为10V,内阻r 约为1);单刀单掷开关S,导线若干。要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号.需要直接测量的物理量是_,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1_。电压表、电流表混合用【例题8】有一电阻Rx,其阻值在100200之间,额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有:安培表A1,量程为50mA,RA1=100安培表A2,量程为1A,RA2=20电压表V
13、1,量程为5V,RV1=10k电压表V2,量程为15V, RV2=30k 变阻器R1,变阻范围020 ,2A变阻器R2,变阻范围01000,1A9V电源,电键,导线。实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是: 。 画出所用实验电路图。(三)电表内阻的测量方法1互测法:电流表、电压表各一只,可以测量它们的内阻:VAVAV1V2A2A1两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测另一只的内阻:两只同种电表内阻都未知,则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻:V2V1RRA1A22替代法:R21SV1VR21SA1 AS(R1«R2)VR2R1S1AR2S2R1(R1»R2)3半偏法:
14、SRV21 4.闭合电路欧姆定律计算法:(不计电源内阻)【例题9】从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。在虚线方框中画出电路图,标明所用器材的代号。器材(代号)规 格电流表(A1)量程10mA,内阻r1待测(约40)电流表(A2)量程500A,内阻r2=750电压表(V)量程10V,内阻r3=10电阻(R1)阻值约100,作保护电阻用滑动变阻器(R)总阻值约50电池(E)电动势1.5V,内阻很小导线若干,电键K若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1=_,式中各符号的意义是_。六、测定金属丝的电阻率【
15、例题10】测定阻值约为4的金属丝的电阻率,先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料常温下的电阻率(1)在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测电阻丝外,还有如下实验器材供选择:A直流电源:电动势约4.5V,内阻很小B电流表A1:量程00.6A,内阻约为0.125C电流表A2:量程03.0A,内阻约为0.025D电压表V1:量程03V,内阻约为3kE电压表V2:量程015V,内阻约为15kF滑动变阻器R1:最大阻值20G滑动变阻器R2:最大阻值500H开关、导线若干(2)为了提高实验的测量精度和仪器操作的方便,在可供选择的器材中,应该选用的电流表是 ,电压表是 ,滑动变阻器是 (
16、填仪器的字母代号)(3)根据所选的器材,要求电压可以从零开始变化,用铅笔在上图所示的虚线方框中画出完整的实验电路图(4)实验需要测量的物理量是_,用测量的量表示电阻率的计算公式=_.随堂练习1.如右图所示,螺旋测微器的读数为_mm.2某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度,读出下图中的示数,游标卡尺所示的金属圆片的直径的测量值为_cm,螺旋测微器所示的金属圆片的厚度的测量值为_mm.3某同学做“测定金属电阻率”的实验(1)需要通过实验直接测量的物理量有:_(写出名称和符号)(2)这位同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如图所示由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的
17、电阻为_.4有一待测电阻R,其阻值在1 0001 100 之间,实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有:电压表V(量程015 V,内电阻约20 k)电流表A1(量程030 mA,内电阻约20 )电流表A2(量程0300 mA,内电阻约40 )滑动变阻器R1(最大阻值为20 ,额定电流为1 A)滑动变阻器R2(最大阻值为300 ,额定电流为0.1 A)直流电源E(电动势为9 V、内电阻约为0.5 )开关及导线若干实验要求电表读数从零开始变化,并能多测几组电流、电压值,以便画出电流电压的关系图线,为了实验能正常进行,减少测量误差,还要求滑动变阻器便于调节,则()(1)电流表应选用_(填实验器材的代
18、号)(2)滑动变阻器应选用_(填实验器材的代号)(3)甲、乙、丙、丁四个电路图中符合要求的电路图是_图5某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,通过粗测电阻丝的电阻约为5 ,为了使测量结果尽量准确,从实验室找到以下供选择的器材:A电池组(3 V,内阻约1 )B电流表A1(03 A,内阻0.012 5 )C电流表A2(00.6 A,内阻约0.125 )D电压表V1(03 V,内阻4 k)E电压表V2(015 V,内阻15 k)F滑动变阻器R1(020 ,允许最大电流1 A)G滑动变阻器R2(02 000 ,允许最大电流0.3 A)H开关、导线若干(1)实验时应从上述器材中选用_(填写仪器前
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