高三理科物理电学实验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,要 点,知 识,整 合,菜 单,热 点,典 例,精 析,隐 藏,山东金太阳书业有限公司,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高 效,知 能,演 练,2014,新课标高考总复习,物理,要 点,知 识,整 合,菜 单,热 点,典 例,精 析,隐 藏,山东金太阳书业有限公司,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高 效,知 能,演 练,2014,新课标高考总复习,物理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电学实验专题复习,.电路,限流器电路，安培表内接法,R,X,A,V,限流器电路，安培表外接法,R,X,A,V,分压器电路，安培表内接法,分压器电路，安培表外接法,R,X,A,V,R,X,V,A,1、滑动变阻器的结构如图所示，A、B是绕在绝缘桶上的两个端点，C、D是金属杆的两个端点。电阻丝上能够与滑片P接触的地方，绝缘漆已被刮去，使滑片P能把金属杆与电阻丝连接起来。,A,B,D,C,P,2、把A和C接线柱接入电路中，当滑片P由B向A移动时，接入电路的电阻将由大变小。这是为什么？,3、你是否可以设计出另外几种连接方案，使滑片P移动时，接入电路的电阻由大变小？,滑动变阻器,限流和分压电路的选取-,对,滑动变阻器而言,1.在限流式电路和分压式电路中待测电阻的电压的变化范围如何？,3.在限流式电路和分压式电路中，滑动变阻器的阻值与待测电阻相比大一些调节方便还是小一些调节方便？,4.什么情况下滑动变阻器采用限流式电路？什么情况下采用分压式电路？,2.在限流式电路和分压式电路中，在合上开关以前，滑动变阻器的触头应处于什么位置？,伏安法测电阻之限流分压,R,X,分压式电路,R,X,限流式电路,限流和分压电路的选取,1.限流式,E,s,R,A,B,P,R,x,限流式电路的特点:,1.电压不能从零开始调节,调节范围较小.,但电路结构较为简单.,2.电能损耗较小.,图中变阻器起限流作用,待测电阻Rx的电压可调范围,待测电阻Rx的电流可调范围,负载R,X,的电压调节范围,可见滑动变阻器的总阻值,R,越大，电阻R,X,两端电压的变化范围越大。变阻器总阻值R 是R,x,的2-5倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大,.,(1) 限流电路,在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大,R,X,P,a,b,E,R,r=0,如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调，也没有要求多测几组数据，而且滑动变阻器的阻值比待测电阻的阻值大，并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待测电阻正常工作，这时应从节省电能（）和电路简单考虑，选用限流电路。,2.分压式,分压式电路的特点:,1.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂.,2.电能损耗较大.,E,s,P,R,x,R,A,B,限流和分压电路的选取,图中变阻器起分压作用,待测电阻Rx的电压可调范围,待测电阻Rx的电流可调范围,(2) 分压电路,R,X,P,a,b,E,R,r=0,负载R,X,的电压调节范围0-E,在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于a端以使负载上的电压和电流最小（均为零）,滑动变阻器的总阻值R越小，越便于调节用电器两端电压 一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻, 在0.10.5倍之间为好。,要求测量结果尽量准确，需要多测几组数据；要求待测电阻两端电压变化范围较大；或要求从零开始连读可调，应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多，为了能使待测电阻两端电压有较大变化，应选分压电路。如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电流表的量程，应选分压电路,限流式,分压式,电压可调范围,电能损耗,限流和分压电路的选取,较小,较大,电流可调范围,E,s,R,A,B,R,x,E,s,R,x,R,A,B,串、并联关系不同,分压电路调节范围大,分压电路调节范围大,限流和分压电路的选取,限流式,分压式,E,s,R,A,B,R,x,E,s,R,x,R,A,B,电路,说明,1、限流电路耗能小，电路简单，在安全前提下应优先考虑。,2、三种情况下必须采用分压接法：,（1）要求电压从零开始连续变化；,（2）电路允许的最大电流很小；,（3）滑动变阻器的电阻远小于待测电阻。,电流表,接在电压表两接线柱,外,侧，通常叫“,外接法,”,电流表,接在电压表两接线柱,内,侧，通常叫“,内接法,”,A,V,R,A,V,R,因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻,都有误差,电流表的内外接法-对电流表而言,误差分析,电流表外接法,电压表示数,电流表示数,测量值偏小，适于测量小阻值电阻,说明：,误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小所以该电路,适合测量小电阻,，即,误差分析,A表分压,，,V表不准,。,伏安法测电阻,大内小,外,外接法,内接法,误差来源,测量条件,适合测量大电阻,适合测量小电阻,A,V,R,A,V,R,A表分压,，,V表不准,电路图,两种电路,3 V时改用15 V量程,（5）画I-U时纵轴和横轴的标度要适中，使所描图线占据整个坐标为宜，不要画成折线，用平滑曲线连接时，如果有个别偏离较远的点应该舍弃,（6）所画I-U图线为曲线的原因是金属的电阻率随温度的升高而增大,在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，提供的实验器材有：,A.小灯泡（额定电压为3.8V，额定电流约0.3A）,B.直流电流表A（00.6A，内阻约0.5）,C.直流电压表V（06V，内阻约5 k）,D.滑动变阻器,R,1,（010，2A）,E.滑动变阻器,R,2,（0100，0.2A）,F.电源（6V，内阻不计）,G.开关S及导线若干,例1,(1)实验中滑动变阻器应选用,(选填R,1,或R,2,),(2)某同学设计了实验测量电路,通过改变变阻器的滑片位置,使电表读数从零开始变化,记录多组电压表的读数U和电流表的读数I,请在图甲中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整.,选择的原则:,便于调节,额定电流,R,1,连接实物图时注意连图的原则, 0.6, 6,2,3,1,1,2,3,直流电源,-,+,分级连接,导线不交叉,注意量程,注意极性,(3)该同学在实验中测出8组对应的数据(见下表),则小灯泡的额定功率为,W,该测量值,(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值.请在图乙坐标中,描点作出UI图线.由图象可知,随着电流的增大,小灯泡的电阻,(选填“增大”、“减小”或“不变”),1.25,大于,增大,I,/A,O,0.1,0.2,0.3,0.4,1.0,2.0,3.0,4.0,U,/V,若将这个灯泡与一个阻值为10欧姆的定值电阻相连接到电源上,则灯泡的电功率为多大?,试验：,描绘小灯泡的伏安特性曲线,例2、某学生用如下图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，小灯泡标有 “3.8 V，1 W”的字样，电池组电动势为4.5 V（内阻不计），滑动变阻器有两种规格：R,1,标有“10 ，2 A”，R,2,标有“100 ，20 mA”测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据,(1)滑动变阻器应选用,【考题举例】,描绘小灯泡的伏安特性曲线实验举例,(2)开始实验前他的实物接线如下图甲所示，请指出该学生实物接线中的错误有哪些？,a,；,b,；,c,；,d,请就此在下图乙中进行正确的连接,试验：,描绘小灯泡的伏安特性曲线,解析,：,（,1）根据小灯泡的额定功率和额定电压，可得其额定电流I=P/U0.26 A，故滑阻应选R,1,（2）a滑动变阻器采取限流接法；,b导线接在变阻器的滑动触头上；,c电压表采取串联接入；,d电流表选择量程太大,正确连接如下图所示,答案,：见解析,点评,：本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验电路、实验器材的选取，考查学生的分析能力和实验电路的设计能力,实验原理,1,实验依据：闭合电路欧姆定律,2,实验电路：如图甲所示,(三)测定电源的电动势和内阻,4,作图法数据处理：如图乙所示,(1),图线与纵轴交点为电动势,E,.,三、实验器材,电池,(,被测电源,),、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔,四、实验步骤,1,电流表用,0.6 A,量程，电压表用,3 V,量程，按图甲所示连接好电路,2,把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端,3,闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据,(,U,1,，,I,1,),用同样方法测量几组,I,、,U,值填入表格中,4,断开开关，拆除电路，整理好器材,五、数据处理,本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法,.,方法一取六组对应的,U,、,I,数据，数据满足关系式,U,1,E,I,1,r,、,U,2,E,I,2,r,、,U,3,E,I,3,r,让第,1,式和第,4,式联立方程，第,2,式和第,5,式联立方程，第,3,式和第,6,式联立方程，这样解得三组,E,、,r,，取其平均值作为电池的电动势,E,和内阻,r,的大小,六、误差分析,1,由读数和电表线性不良引起误差,2,用图象法求,E,和,r,时，由于作图不准确造成误差,3,本实验采用的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流,I,V,引起的，使电流表的示数,I,测,小于电池的输出电流,I,真,因为,I,真,I,测,I,V,，而,I,V,U,/,R,V,，,U,越大，,I,V,越大，,U,趋近于零时,I,V,也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如右图所示，显然，,E,、,r,的测量值都比真实值偏小，,r,测,r,真,、,E,测,E,真,4,若采用如图甲所示电路，电流是准确的，当,I,很小时，电流表的分压很小，但随电流,I,增大，电流表的分压作用也逐渐增大此种情况的,UI,图线如图乙所示，所以,E,测,E,真,、,r,测,r,真,七、注意事项,1,为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些,(,选用已使用过一段时间的干电池,),2,在实验中不要将,I,调得过大，每次读完,U,和,I,的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得,E,和,r,明显变化,3,测出不少于,6,组,I,和,U,的数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的,U,、,I,数据中第,1,和第,4,组为一组，第,2,和第,5,组为一组，第,3,和第,6,组为一组，分别解出,E,、,r,值再求平均,4,在画,UI,图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差,5,干电池内阻较小时，,U,的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始,(,横坐标,I,必须从零开始,),，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势要在直线上任取两个相距较远的点，用,r,| |,计算出电池的内阻,r,.,（,4,）,伏安法测电池的电动势和内电阻,例,：,在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用器材如图所示，,试在如下方框中画出实验电路图，并按电路图把图示器材接成实验电路,；,A,V,(2)一位学生在实验中记录的6组数据如下，试根据这些数据画出,U,I,图线，,并从图线上求出电池的电动势,E,V，内电阻,r,_。,U,/V,I,/A,0.1,0,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.45V；0.69,0.42,(3)为完成这个实验，图中滑动变阻器最好应选如下的,哪一个?,（,）,A阻值范围010,B阻值范围0100,C阻值范围01700,(4)这个实验中，产生实验误差是由于,；,所测出的电动势和内电阻与被测的电动势和内电阻的,真实值相比：,E,测,E,；,r,测,r,。（填、或）,电压表的分流作用,A,8,V,S,返回,R,0,E r,R,S,v,05年苏锡常镇一模12、,(1)实验室备有的定值电阻R,0,有以下几种规格:,10 , 2.5W B. 100 , 1.0W,C. 200 ,1.0W D. 2000, 5.0W,本实验应选哪一种规格?,答: ( ),现有一种特殊的电池,它的电动势为E,约为9V,内阻约为50,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0-9999 ,R,0,是定值电阻,起保护电路的作用,C,1/(,R,0,+R,),/10,-2,-1,1/U,/,V,-1,0,6,12,0.2,0.4,0.1,0.3,0.6,0.5,0.7,4,2,8,10,(2)该同学接入符合要求的,R,0,后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电压表的示数U,再改变电阻箱的阻值,取得多组数据,作出了如图(b)所示的图线,(已知该直线的截距为0.1V,-1,),则根据该同学所作出的图线,可求得电池的电动势E为,V,内阻r为,.,解:,化简得,可见图线的截距为1/E,E=10V,图线的斜率为,r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6,r=46 ,10V,46,注：原题图中数据有问题。,R,0,E r,R,S,v,要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻r（约几欧）,提供下列器材：电压表V,1,（量程3V，内阻1k）,电压表V,2,（量程15V,内阻2k）,电阻箱（09999）,电键,导线若干。,某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：,（l）合上电键S，将电阻箱R阻值调到,1,10，读得电压表的读数为U,1,（2）将电阻箱R阻值调到R,2,20，读得电压表的读数为U,2,，由方程组U,1,EU,1,r/R,1,、U,2,EU,2,/R,2,解出E、r，为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？。,2001年上海卷16、,v,R,E、r,S,解:,应选用量程为,3V,的电压表,改变电阻箱阻值R，读取若干个U的值，由 IU/R 计算出电流的值，然后作出UI图线，得到E、r,05年南通质量检测一12、,某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1，电压表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R,1,(10 2A)和 R,2,(100 0.1A)各一只;,(1)实验中滑动变阻器应选用,(选填R,1,或R,2,).,(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.,(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E=,V;,内阻r=,.,1.5,0 0.1 0.2 0.3 0.4,0.9,1.1,1.3,1.2,1.0,0.8,1.4,I/A,U/V,V,A,图甲,图乙,R,1,1.50,图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-R,A,=0.85 ,0.85,（8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约3040的电流表一个，定值电阻R,1,=150，定值电阻R,2,=100 ，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。,（1）按要求在实物图上连线。,（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为=,，式中各直接测得量的意义是：,.,2002年河南卷12、,R,1,R,2,R,1,R,2,（1）连图：左图只用R,1,接入电路；右图用R,1,和R,2,串联接入电路。,（2） I,1,是外电阻为R,1,时的电流，,I,2,是外电阻为R,1,和R,2,串联时的电流.,测量原理,：,m,A,R,1,m,A,R,2,R,1,E=I,1,（R,1,+ R,g,+ r） ,E=I,2,（ R,1,+ R,2,+ R,g,+ r） ,联立 解得,注意,：若只用R,2,接在电路中，则电流将超过电,流表的量程，所以用 R,1,和R,2,串联接入电路。,解答,：,05年扬州质量检测二12、,已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA，为了精确测出它的电动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有：,A. 电流表, 量程5mA，内阻约10,B. 电流表, 量程20mA，内阻约40,C. 电压表, 量程5.0V，内阻约5k,D. 电压表, 量程15V，内阻约15k,E. 滑动变阻器电阻4 k,F. 滑动变阻器电阻40 k,(1) 为使实验尽可能方便、准确 ，应选用上述仪器中的,（用所给器材的代号填写）.,(2) 在虚线框内画出电路图.,(3)该电路测得的电源电动势和真实值相比较,。测得的内电阻和真实值相比较,。(填偏大、偏小或相等),A C E,A,V,相等,偏大,某同学在实验室先后完成下面二个实验：,测定一节干电池的电动势和内电阻；,描绘小灯泡的伏安特性曲线,(1)用实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线,实验所测干电池的,电动势为,V,内电阻为,.,05年徐州市第二次质量检测12、,0,0.5 1.0 1.5 2.0 2.5,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,I/A,U/V,a,1.50,0.75,(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是,滑动变阻器应选取,E总阻值15，最大允许电流2A的滑动变阻器,F总阻值200，最大允许电流2A的滑动变阻器,G总阻值1000，最大允许电流1A的滑动变阻器,S,V,A,R,L,E r,V,A,E r,S,V,A,E r,S,V,A,R,L,E r,S,A,B,C,D,C,E,上页,下页,(3)将实验中得到的数据在实验中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为,，,若将两节与实验中相同的干电池串联后与该小,灯泡组成闭合回路，,则此时小灯泡的,电压为,，,实际功率为,.,0,0.5 1.0 1.5 2.0 2.5,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,I/A,U/V,a,b,解：,P,1,=0.601.20=0.72W,0.720.02W,画出这时的U-I图线如图c示,c,0.850.88V,P,2,=0.881.40=1.23W,1.21.3W,题目,上页,2004年广东卷12、,(12分)图中R为已知电阻， R,x,为待测电阻，S,1,为单刀单掷开关， S,2,为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势及电阻R,x,（1）写出操作步骤： （2）由R及测得的量,可测得E,，R,x,=,.,S,2,S,1,R,x,R,V,a,b,E,画出电路图如图示：,E r,V,R,R,x,a,b,S,1,S,2,E r,V,R,R,x,a,b,S,1,S,2,解：S,1,断开，S,2,接到,a,端，记下电压表的读数U,1,；由于电压表内阻极大，所以,E=U,1, S,2,仍接到,a,端,闭合S,1,记下电压表的读数U,2,如图a示,U,2,E r,V,R,R,x,图a, S,1,仍闭合,S,2,接到b端,记下电压表的读数U,3,.如图b示,R,R,x,E r,V,U,3,图b,如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是 ( )A .由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；B. 由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；C. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；D. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；,v,A,解：,E = U + Ir ， I=(I,A,+U/R,V,) ，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U,1,，测得的电流I,A,小于总电流I,1,，U越大，I,A,跟I,1,相差越大， 画出的图线应为虚线所示：,U,I,U,1,I,A,I,1,所以内电阻的测量值小于真实值。,C,例1,、,2005年全国卷 22 (2)、,（2）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5）。,器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A,（具有一定内阻），固定电阻R=4，滑线变阻器R，电键K，导线若干。,画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。,实验中，当电流表读数为I,1,时，电压表读数为U,1,；当电流表读数为I,2,时，电压表读数为U,2,。则可以求出,（用I,1,，I,2,，U,1,，U,2,及R表示）,E=,，,r=,。,实验电路原理图如右图示。,V,A,B,K,R,R,2006年江苏卷13、,13（12分）现要按图所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20），可供选择的器材如下：,电流表A,1,、A,2,（量程0500A，内阻约为500）、滑动变阻器R（阻值0100、额定电流1.0A），定值电阻R,1,（阻值约为100），电阻R,2,、R,3,（阻值0999.9），开关、导线若干。由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图所示的电路进行测量。,电阻箱,电流表,E，r,图,S,（1）测量电流表A,2,的内阻,按图电路测量A,2,的内阻，以下给出了实验中必要的操作：,A 断开S,1,B闭合S,1,、S,2,C按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左,端，R,2,调至最大,D调节R,2,，使A,1,的示数为I,1,，记录R,2,的值,E断开S,2,，闭合S,3,F调节滑动变阻器R，使A,1,、A,2,的,指针偏转适中，记录A,1,的示数I,1,请按合理的顺序排列实验步骤,（填序号）：,。,图,A,1,S,1,S,2,S,3,R,R,1,E,A,2,C B F E D A,上页,下页,题目,（2）将电流表A,2,（较小量程）改装成电流表A（较大量程）,如果（1）中测出A,2,的内阻为468.0，现用R,2,将A,2,改装成量程为20mA的电流表A，应把R,2,调为,与A,2,并联，改装后电流表A的内阻R,A,为,。,（3）利用电流表A、电阻箱R,3,测电池的电动势和内阻,用电流表A、电阻箱R,3,及开关S接图所示的电路测电池的电动势和内阻,实验时,改变R,3,的值,记录下电流表A的示数I，得到若干组R,3,、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象,求得电池电动势E和内阻r。,a.请写出与你所作线性图象对应的函数关系式,.,b请在虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示）。,c图中,表示E，图中,表示r。,12,11.7,见下页,上页,下页,题目,(3),答案一,0,R,3,+ R,A,1/I,b.,a,. R,3,+R,A,=E/I - r,c 直线斜率,表示E,纵轴截距的绝对值,表示r,答案二,0,R,3,+ R,A,1/I,b.,c 直线斜率的倒数,表示E,纵轴截距除以斜率,表示r,答案三,0,R,3,1/I,b.,c直线的斜率,表示E,纵轴截距的绝对值与,R,A,的差,表示r,题目,上页,