高三物理二輪復習 第一篇 專題通關六 物理實驗 14 電學實驗課件.ppt

第14講電學實驗 一 電學儀器的使用與讀數(shù)1 電流表 電壓表 歐姆表的比較 2 使用多用電表的 三注意 1 電流的流向 使用歐姆擋時 多用電表內(nèi)部電池的正極接黑表筆 負極接紅表筆 從電源外部看 電流從紅表筆流入 從黑表筆流出 2 區(qū)分 機械調(diào)零 和 歐姆調(diào)零 機械調(diào)零 在表盤刻度左側(cè) 0 位置 調(diào)整表盤下邊的中間定位螺絲 歐姆調(diào)零 在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度 0 位置 調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕 3 倍率選擇 使用歐姆擋測電阻時 表頭指針過大或過小均有較大誤差 指針偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間讀數(shù)較準確 例如待測電阻約為2k 則應選用 100 擋 3 電學儀器的選擇 1 電源的選擇 一般可以根據(jù)待測電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源 2 電表的選擇 一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表 根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表 選擇的電表的量程應使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大 一般應使指針能達到半偏以上 以減小讀數(shù)的偶然誤差 提高精確度 二 電流表內(nèi)外接法的區(qū)分與選擇 三 分壓式與限流式的區(qū)分與選擇1 控制電路的比較 2 控制電路的選擇 1 從節(jié)能的角度考慮 優(yōu)先選用限流式 2 以下三種情況必須用分壓式 要求待測電路的U I從0開始變化 R0 Rx 選用限流時 Ux Ix過大 超過電流表量程 燒壞電表 電源或用電器等 或Ux Ix過小 最大值不超過電表滿偏量程的 讀數(shù)誤差大 四 電學實驗方法1 等效替代法 在保證某種效果 特性和關系 相同的前提下 將實際的 復雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的 簡單的 易于研究的物理問題和物理過程來進行研究和處理 2 控制變量法 對于多個變量的問題 常常采用控制變量的方法 把多個變量的問題變成單個變量的問題 從而研究這一個變量對事物的影響 分別對各個變量加以研究 最后綜合解決 3 累積法 把某些難以用常規(guī)儀器直接準確測量的物理量用累積的方法 將微小量變?yōu)檩^大的量 不僅便于測量 還可以提高測量的準確程度 從而減小誤差 熱點考向1多用電表的使用 典題1 2015 渝中區(qū)二模 為了較準確地測量某電子元件的電阻 某同學進行了以下實驗 請完成步驟中的填空 1 用多用電表測量該元件的電阻 選用 10 的電阻擋測量時 發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)較小 因此應將多用電表調(diào)到電阻 選填 1 或 100 擋 2 將紅 黑表筆短接 調(diào)節(jié)歐姆表調(diào)零旋鈕 使指針指到 位置 3 將紅 黑表筆分別連接電阻的兩端 多用電表的示數(shù)如圖甲所示 則被測電阻的阻值為 4 為精確測量其電阻 該同學設計了如圖乙所示的電路 圖乙中毫安表的量程為2mA 內(nèi)阻約50 R為電阻箱 9999 9 直流電源E約6V 內(nèi)阻約0 5 則以下關于保護電阻R0的阻值合理的是 A 20 B 200 C 2000 D 20000 5 將S擲到1位置 將R調(diào)為R1 讀出R1的值以及此時毫安表的示數(shù)為I0 然后將R調(diào)到 選填 最大值 或 最小值 6 再將S擲到2位置 調(diào)節(jié)R 使得毫安表的示數(shù)仍為I0 讀出R的值為R2 則Rx 解題探究 1 多用電表的零刻線在 指針偏轉(zhuǎn)角度較小時 電阻 說明選擇的量程 2 換擋后 需進行歐姆調(diào)零 即 3 電阻的大小等于 4 測Rx的原理 最右邊 較大 過小 紅黑表筆短接 使得指針指在歐姆表 的零刻度 表盤的讀數(shù)乘以倍率 根據(jù)電流不變 結(jié)合歐姆定律知總電阻不變 進一步 求出待測電阻的大小 解析 1 選用 10 的電阻擋測量時 發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)較小 知該電阻較大 應選用量程較大的歐姆擋 即選擇 100 擋 2 將紅 黑表筆短接 調(diào)節(jié)歐姆表調(diào)零旋鈕 使指針指到歐姆表的零刻度處 3 歐姆表的讀數(shù)等于表盤讀數(shù)乘以倍率 則R 19 100 1900 4 根據(jù)歐姆定律得 電路中的最小電阻大約為R總 3000 可知保護電阻應選擇C 5 為了保護電路 開關變換位置時 應將電阻箱調(diào)到最大值 6 將S擲到2位置 調(diào)節(jié)R 使得電流表的示數(shù)仍為I0 知電路中的總電阻不變 即R1 Rx R2 解得Rx R2 R1 答案 1 100 2 歐姆表零刻度 3 1900 4 C 5 最大值 6 R2 R1 規(guī)律總結(jié) 多用電表使用 五步 法 1 選倍率 一般要選擇比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級的倍率 如估計值為200 就應該選 10 的倍率 2 進行歐姆調(diào)零 3 將紅 黑表筆接被測電阻兩端進行測量 4 將指針示數(shù)乘以倍率 得測量值 5 測量結(jié)束后 將選擇開關扳到OFF或交流電壓最高擋 特別注意 用歐姆擋測電阻時 如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小 即指針所指的歐姆刻度值太大 應該適當增大倍率重新調(diào)零后再測量 如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大 即指針所指的歐姆刻度值太小 應該適當減小倍率重新調(diào)零后再測量 對點訓練 1 2015 廣東高考 某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性 使用的器材包括電壓表 內(nèi)阻約為3k 電流表 內(nèi)阻約為1 定值電阻等 1 使用多用電表粗測元件X的電阻 選擇 1 歐姆擋測量 示數(shù)如圖a所示 讀數(shù)為 據(jù)此應選擇圖中的 選填 b 或 c 電路進行實驗 2 連接所選電路 閉合S 滑動變阻器的滑片P從左向右滑動 電流表的示數(shù)逐漸 選填 增大 或 減小 依次記錄電流及相應的電壓 將元件X換成元件Y 重復實驗 3 如圖d是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U I圖線 由圖可判斷元件 選填 X 或 Y 是非線性元件 4 該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R 21 的定值電阻 測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r 電路如圖e所示 閉合S1和S2 電壓表讀數(shù)為3 00V 斷開S2 讀數(shù)為1 00V 利用圖d可算得E V r 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 視電壓表為理想電壓表 解析 1 多用電表選擇 1 擋 指針指示 10 故讀數(shù)為10 因電阻10 遠遠小于電壓表內(nèi)阻 故電流表選用外接法 故選b圖進行實驗 2 滑片從左向右滑動 電阻兩端電壓增大 電流表的示數(shù)增大 3 由圖可知U I圖線呈非線性變化的是元件Y 4 由d圖可得線性元件X的電阻為RX 10 閉合S1和S2 由閉合電路的歐姆定律有 E U1 r 斷開S2 有 E U2 r R 代入數(shù)據(jù)計算得E 3 2V r 0 50 答案 1 10b 2 增大 3 Y 4 3 20 50 2 某同學將量程為200 A 內(nèi)阻為500 的表頭改裝成量程為1mA和10mA的雙量程電流表 電路如圖甲所示 定值電阻R1 500 R3 25 S為單刀雙擲開關 回答下列問題 1 表筆A的顏色為 選填 紅 或 黑 色 2 將開關S置于 1 擋時 量程為 mA 3 利用改裝的電流表進行某次測量時 S置于 2 擋 表頭指示如圖乙所示 其示數(shù)為 mA 4 定值電阻的阻值R2 解析 1 根據(jù)電流應從電流表的 極進入 再根據(jù)紅表筆應接 插孔可知 表筆A的顏色應是紅色 2 根據(jù)歐姆定律 當開關置于 1 時 電流表的量程最大 所以量程應是10mA 3 當開關置于 2 時 電流表量程是1mA 其示數(shù)為I mA 0 8mA 4 根據(jù)歐姆定律 當開關置于 1 時應有 10mA 200 10 3mA 解得R2 225 答案 1 紅 2 10 3 0 8 4 225 熱點考向2實驗器材的選擇和實驗電路的設計 典題2 2015 全國卷 圖甲為某同學改裝和校準毫安表的電路圖 其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路 1 已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100 滿偏電流為1mA R1和R2為阻值固定的電阻 若使用a和b兩個接線柱 電表量程為3mA 若使用a和c兩個接線柱 電表量程為10mA 由題給條件和數(shù)據(jù) 可以求出R1 R2 2 現(xiàn)用一量程為3mA 內(nèi)阻為150 的標準電流表對改裝電表的3mA擋進行校準 校準時需選取的刻度為0 5mA 1 0mA 1 5mA 2 0mA 2 5mA 3 0mA 電池的電動勢為1 5V 內(nèi)阻忽略不計 定值電阻R0有兩種規(guī)格 阻值分別為300 和1000 滑動變阻器R有兩種規(guī)格 最大阻值分別為750 和3000 則R0應選用阻值為 的電阻 R應選用最大阻值為 的滑動變阻器 3 若電阻R1和R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大 利用圖乙的電路可以判斷出損壞的電阻 圖乙中的R 為保護電阻 虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖甲虛線框內(nèi)的電路 則圖乙中的d點應和接線柱 選填 b 或 c 相連 判斷依據(jù)是 解題探究 1 利用 去選擇定值電阻和滑動變阻器 2 根據(jù) 判斷電阻的損壞情況 電路中的最大和最小電流 電表示數(shù)的有無 解析 1 根據(jù)電路的串并聯(lián)關系 使用a和b兩個接線柱時有IgRg Iab Ig R1 R2 使用a和c兩個接線柱時有Ig Rg R2 Iac Ig R1 把Rg 100 Ig 1mA Iab 3mA Iac 10mA代入以上兩式解得R1 15 R2 35 2 因為校準時需選取的刻度為0 5mA 1 0mA 1 5mA 2 0mA 2 5mA 3 0mA 取滑動變阻器阻值為零 當電路中電流最大時Imax 3 0mA 代入數(shù)據(jù)解得R0 350 故R0選規(guī)格為300 的 當電路中電流最小時有Imin 0 5mA 代入數(shù)據(jù)解得R 2550 所以滑動變阻器R應選3000 的 3 乙圖中的d點應和接線柱c相連 這樣如果電流表有示數(shù) 說明電阻R1損壞 如果電流表無示數(shù)則說明電阻R2損壞 答案 1 1535 2 3003000 3 c判斷依據(jù)見解析 規(guī)律總結(jié) 選擇實驗儀器的三大原則 1 安全性原則 要能夠根據(jù)實驗要求和客觀條件選用合適的儀器 使實驗切實可行 能達到預期目標 另外還要注意測量儀器的量程 電阻類器件的電流不能超過允許通過的最大電流等 2 精確性原則 根據(jù)實驗的需要 選用精度合適的測量工具 但對某個實驗來講 精確程度達到要求即可 并不是精度越高越好 3 方便性原則 在不違反前兩個原則的前提下 盡量使測量電路簡單好接 測量中的調(diào)節(jié)控制操作方便 用分壓式接法時 滑動變阻器應該選用阻值較小的 而額定電流較大的 用限流式接法時 滑動變阻器應該選用阻值和被測電阻接近的 額定電流應大于被測電阻的額定電流 對點訓練 1 2015 江西六校聯(lián)考 某物理興趣小組要精確測量一只電流表G 量程為1mA 內(nèi)阻約為100 的內(nèi)阻 實驗室中可供選擇的器材有 電流表A1 量程為3mA 內(nèi)阻約為200 電流表A2 量程為0 6A 內(nèi)阻約為0 1 定值電阻R1 阻值為10 定值電阻R2 阻值為60 滑動變阻器R3 最大電阻20 額定電流1 5A 直流電源 電動勢1 5V 內(nèi)阻0 5 開關 導線若干 1 為了精確測量電流表G的內(nèi)阻 你認為該小組同學應選擇的電流表為 定值電阻為 填寫器材的符號 2 在方框中畫出你設計的實驗電路圖 3 按照你設計的電路進行實驗 測得電流表A的示數(shù)為I1 電流表G的示數(shù)為I2 則電流表G的內(nèi)阻的表達式為rg 解析 1 待測電流表G的量程是1mA 因此可以選電流表A1 量程為3mA 內(nèi)阻約為200 當通過電流表A1的電流等于其量程3mA時 電路最小電阻約為R 500 則定值電阻最小應為R定 R RA1 RG 500 200 100 200 為保證電路安全 定值電阻阻值應大一點 定值電阻應選R2 阻值為60 2 待測電流表與定值電阻并聯(lián) 然后由電流表測出并聯(lián)電流 滑動變阻器采用分壓接法 電路圖如圖所示 3 電流表A的示數(shù)為I1 電流表G的示數(shù)為I2 通過定值電阻的電流為I I1 I2 電流表G兩端的電壓U IR2 待測電流表內(nèi)阻rg 答案 1 A1R2 2 電路圖見解析 3 2 2015 合肥一模 在 描繪標有 9V5W 小燈泡伏安特性曲線 的實驗中 要求測量從0V到9 0V的電壓下通過小燈泡的電流 實驗室提供了下列器材A 電流表A1 量程100mA 內(nèi)阻1 B 電流表A2 量程0 6A 內(nèi)阻0 3 C 電壓表V1 量程3 0V 內(nèi)阻3k D 電壓表V2 量程15 0V 內(nèi)阻10k E 滑動變阻器R1 最大阻值為50 F 滑動變阻器R2 最大阻值為500 G 電源E 電動勢15V 內(nèi)阻忽略 H 電鍵 導線若干 1 為了提高測量準確度和有效性 應選擇的器材為 只需填寫器材前面的字母即可 電流表 電壓表 滑動變阻器 2 如圖1下列給出的測量電路中 最合理的是 3 某同學用正確的方法分別測得兩只燈泡L1和L2的伏安特性曲線如圖3中 和 所示 然后又將燈泡L1 L2分別與電池組連成如圖2所示電路 測得通過L1和L2的電流分別為0 30A和0 60A 則電池組的電動勢為 V 內(nèi)阻為 數(shù)值取到小數(shù)點后一位 解析 1 因燈泡的額定電壓為9V 故電壓表應選V2 額定電流為0 56A 故電流表應選A2 滑動變阻器采用分壓式接法 應該選擇最大阻值較小的 有利于數(shù)據(jù)的測量 故選R1 2 要求測量從0V到9 0V的電壓下通過小燈泡的電流 所以應采用分壓式接法 由于燈泡電阻更接近電流表內(nèi)阻 所以采用電流表外接法 故選B 3 由圖可知 燈光L1電流為0 30A時 電壓為8 0V L2電流為0 60A時 電壓為6 0V 因燈泡直接接在電源兩端 故燈泡電壓即為電源輸出電壓 故由閉合電路歐姆定律可知 E 8 0 0 30r E 6 0 0 60r 聯(lián)立兩式解得 r 6 7 E 10 0V 答案 1 BDE 2 B 3 10 06 7 熱點考向3實驗數(shù)據(jù)的處理及實物的連接 典題3 2015 海南高考 某同學利用圖甲所示電路測量電容器充電時兩極板間的電壓隨時間的變化 實驗中使用的器材為 電池E 內(nèi)阻很小 開關S1和S2 電容器C 約100 F 電阻R1 約200k 電阻R2 1k 電壓表 量程6V 秒表 導線若干 1 按圖甲所示的電路原理圖將圖乙中實物圖連線 2 先閉合開關S2 再斷開開關S2 閉合開關S1 同時按下秒表開始計時 若某時刻電壓表的示數(shù)如圖丙所示 電壓表的讀數(shù)為 V 保留2位小數(shù) 3 該同學每隔10s記錄一次電壓表的讀數(shù)U 記錄的數(shù)據(jù)如下表所示 在給出的坐標紙上繪出U t圖線 已知只有一個數(shù)據(jù)點誤差較大 該數(shù)據(jù)點對應的表中的時間是 s 4 電路中C R2和S2構(gòu)成的回路的作用是 解題探究 1 連接實物圖時要 進行 2 電壓表的分度值為0 1V 讀數(shù)時要估讀到 3 繪制圖線時要舍去 的點 按照一定的順序 0 01V 偶然誤差較大 解析 1 實物連線如圖所示 2 電壓表的量程為6V 分度值為0 1V 所以讀數(shù)為3 60V 3 根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點連線如圖所示 由圖像可以看出40s時的數(shù)據(jù)偏離較大 所以40s時的數(shù)據(jù)誤差較大 4 電路中C R2和S2構(gòu)成的回路 可以使充電的電容器很快放電 以便多次測量 答案 1 見解析 2 3 60 3 圖見解析40 4 可以使充電的電容器很快放電 以便多次測量 對點訓練 1 某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中 串聯(lián)了一只2 5 的保護電阻R0 實驗電路如圖所示 1 請按圖甲電路原理圖把圖乙實物電路連接起來 2 該同學順利完成實驗 測定下列數(shù)據(jù) 根據(jù)數(shù)據(jù)在圖丙坐標圖中畫出U I圖 由圖知 電池的電動勢為 內(nèi)阻為 3 考慮電表本身電阻對測量結(jié)果的影響 造成本實驗系統(tǒng)誤差的原因 4 實驗所得的電池的電動勢和內(nèi)阻的測量值與真實值比較 E測 E真 r測 r真 選填 解析 1 對照電路圖連線即可 要注意電表的極性 實物圖連線如圖 2 U I圖線是一條傾斜的直線 描點連線如圖所示 縱軸截距為1 5 所以電動勢 E 1 5V 圖線的斜率 k 3 0 則內(nèi)阻 r 3 0 2 5 0 5 3 電流表所測的電流小于通過電源的電流 因為電壓表內(nèi)阻有分流作用 4 保護電阻等效到電源的內(nèi)部 電壓表測的電壓為外電壓 電流表所測的電流偏小 作出U I圖線的測量圖線和實際圖線 虛線表示實際圖線 從圖線可以看出 電動勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實值 答案 1 見解析圖 2 1 5V0 5 3 電壓表內(nèi)阻分流 4 2 2015 福建高考 某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小 實驗器材如圖甲所示 現(xiàn)已完成部分導線的連接 1 實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中 電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大 請按此要求用筆畫線代替導線在圖甲實物接線圖中完成余下導線的連接 2 某次測量 電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示 則電流表的示數(shù)為 A 3 該小組描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示 根據(jù)圖線判斷 將 只相同的小電珠并聯(lián)后 直接與電動勢為3V 內(nèi)阻為1 的電源組成閉合回路 可使小電珠的總功率最大 其總功率的值約為 W 保留兩位小數(shù) 解析 1 要使電流表示數(shù)從零逐漸增加 滑動變阻器應采用分壓接法 實物接線圖如圖所示 2 由于最小刻度值為0 02A 因此示數(shù)為0 44A 3 電源內(nèi)阻為1 所以當外電路總電阻等于電源內(nèi)阻時 消耗電功率最大 此時外電路電壓等于內(nèi)電壓等于1 5V 由圖丙知當小電珠電壓等于1 5V時電流約為0 38A 此時電阻約為R 3 95 并聯(lián)后的總電阻為1 所以需要4個小電珠 小電珠消耗的總功率約為P W 2 25W 答案 1 見解析 2 0 44 3 42 25