【优质文档】高中物理电学实验综述.pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载 0 1 2 3 V 0 5 10 15 电学实验论述与练习 一、实验仪器的读数 高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑 动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10 分度的，要 求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10 分度的，只要求 读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必 须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所 指位置直接读出的，不再向下

2、估读。 【例 1】下图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V 量程， 那么电压表读数为多少？若当时 使用的是该表的0-15V 量程，那么电压表度数又为多少？ 解： 0-3V 量程最小刻度是0.1V ，是 10 分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估 读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V 之间都算正确） 。0-15V 量程最小刻度为0.5V，不是 10 分度的，因 此只要求读到0.1V 这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V 之间都算正确） 。 【例 2】下图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。 解：电阻箱面板上有6 个旋钮， 每个旋钮上方都标有倍率。

3、将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数） 乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑 点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示，则阻值为 84580.2。 如： （ 04 北京理综） 电阻箱各旋钮的位置如右图所 示 ， 电阻箱 R 的阻值是 _。 解析：电阻箱的读数方法是：每挡指示数字乘以 相 应 倍率后相加的总和，所以86.3。 二、恒定电流实验常规 1伏安法测电阻 0.110 1 1K10K100 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2

4、8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 优秀学习资料欢迎下载 伏安法测电阻有a、b 两种接法， a 叫（安培计）外接法，b 叫（安培计）内接法。外接法的系统误差 是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的 分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。 如果被测电阻阻值为Rx， 伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA， 若 xVA RRR，则采用外接法。若 xVA RR R，则采用内接法。 如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a 点，而将右端第一次 接 b

5、点，第二次接 c 点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻， 应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变 化大，是指相对变化，即I/I 和U/U ） 。 2滑动变阻器的两种接法 滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下 面 a、b 两图表示： a 叫限流接法， b 叫分压接法。采用分压 接法时， 被测电阻RX上的电压调节范围较大。当实验中要求 被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围 尽量大时，应该用分压接法。采用分压接法时，应该选用总 阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和

6、被测电阻接近的滑动变阻器。 3实物图连线方法 无论是分压接法还是限流接法，都应该先把测量电路 （伏安法部分）接好；对限流电路，只需用笔画线当作导 线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法 四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱并选择正 确的量程，滑动变阻器的滑动触头应调到阻值最大处）。 对 分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电 阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的 分布，将伏安法部分接入该两点间。 测定金属 的电阻率 由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量

7、电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实 验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。 V A V A a b V A a b c a b R R RX RX A A V V 优秀学习资料欢迎下载 (b) （a） 本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长，电流也不宜太 大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路，为保护电表和电源，闭合电键开始 实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。 【例 3】在测 定金属 的 电 阻 率 的 实 验中，待测金属导线的长约0.8m，直径小于1mm，

8、电阻在 5左右。实验主要步骤如下：用_测量 金属导线的长度l，测 3 次，求出平均值；在金属导线的3 个不同位置上用_测量直径d， 求出平均值；用伏安法测量该金属导线的电阻R。在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所给的器 材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A 量程，内阻约1；伏特计要求用0-3V 量程，内阻约几k；电 源电动势为6V；滑动变阻器最大阻值20。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。根 据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为= _。 解：米尺；螺旋测微器；测量部分用安培表外接法，电源部分用限流电路或分压电路都可以， 电阻率 LI Ud 4 2 。 把电流表改

9、装为电压表 用图 （a）测定电流表内阻rg，方法是：先 断开 S2，闭合 S1，调节 R，使电流表满偏；然后 闭合 S2，调节 R/， 使电流表达到半满偏。当 R 比 R / 大很多时，可以认为rg=R/。 （当 R 比 R/大很多 时，调节 R/基本上不改变电路的总电阻，可认为总 电流不变，因此当电流表半满偏时，通过R/的电流也是满偏电流的一半，两个分路的电阻相等）。实际上， S2闭合后，总电阻略有减小，总电流略有增大，当电流表半满偏时，通过 R /的 电流比通过电流表的电流 稍大，即R/比 rg稍小，因此此步测量的系统误差，总是使rg的测量值偏小。其中R 不必读数，可以用电 位器， R /

10、需要读数，所以必须用电阻箱。 根据 rg、 Ig和扩大后的量程，计算出需要给电流表串联的电阻R1的值。 用（ b）图把改装的电压表和标准电压表进行校对。校对要每0.5V 校对一次，所以电压要从零开始 逐渐增大， 因此必须选用分压电路。百分误差的计算 ： 如果当改装电压表示数为U 时，标准电压表示数为U / ，则这时的百 分误差为 |U-U / | / U /。 如果校对时发现改装电压表的示数总是偏大，则应该适当增大R1 的阻值（使表头的分压减小一些）， 然后再次重新进行校对。 【例 4】 （04 年科研） 一个电压表VA的内阻 RA1000 ，量程为 1.0V ，现要利用电阻箱扩大它的量程，改

11、装成量程为3.0V的电压表。 改装后，再用一量程为3.0V 的精确的电压表VB对其所有刻度进行校 准。除了这两个电压表VA、VB外，还有下列一些器材 电源E（电动势约为6V，内阻较小） 优秀学习资料欢迎下载 变阻器R（总电阻约10 ） 电阻箱R0（19999） 电键K 导线若干 （1）图是以上器材和两个电压表VA、VB的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校准时的实验 电路。 （2）图中电阻箱的取值等于 （3）用上述电压表VB和改装后并已校准过的电压表（以下称为VC）以及一个电键和一些导线，去 测量一个电动势大约为2V 的电源的内阻r。 写出简要测量步骤，并用测得的量写出r 的公式。 解：答

12、案：如图所示 2000 将电压表Vc 通过电键、导线与电源连接，读出 VC上 的示数 UC；再将电压表Vc 和 VB串联，通过电键、导 线 与 电源连接， 读出 VC上的示数UC和 VB上的示数UB。 r =3000 CC CBC UU UUU （ ） 6用多用电表探索黑箱内的电学元件。 设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接 一 个 元 件；黑箱内所接的元件不超过两个。 测量步骤和判定：用直流电压挡测量，A、B、C 三点间 均无电压；说明箱内无电源。用欧姆挡测量，A、C 间正、反 接阻值不变，说明A、C 间有一个电阻。用欧姆挡测量，黑表笔接A 红表笔接 B 时 测得的阻值较小，反接时测得

13、的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在AB 间，也 可能在 BC 间，如右图中两种可能。用欧姆挡测量，黑表笔接C 红表笔接 B 测得阻值比黑表笔A 红表笔 接 B 时测得的阻值大，说明二极管在AB 间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。 三、练习用多用电表测电阻 使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝 刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。 根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数 时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。（如测量 20mA 左右的直流 电流，应将选择开关对准左边100mA 量程处，在刻度

14、盘上，应该看最 下方的刻度， 即满偏刻度为10 的刻度线， 从刻度盘读出数据后还应再 乘 10，得测量结果。 ） 使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。方法是： 将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。因 1k 100 10 1 OFF 2.5 10 50 250 500 2.5 50 mA 100 10 1 500 10 250 V + V 优秀学习资料欢迎下载 此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值 为 200就应该选 10 的倍率。进行欧姆调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数 乘以倍率，得测量值

15、。将选择开关扳到OFF 或交流电压最高挡。 用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再 测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。 使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。 四、练习题 1. 在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻。测量电路图如下。E 为电源，其电动势 为 E。R1为总阻值较大的滑动变阻器。R2为电阻箱。 A 为被测电流表。用此电路，经以下步骤可近似测得 电流表的内阻RA：闭合K1，断开 K2，调节 R1，使电流表读数等于其量程I0；保持 R1不变，

16、闭合K2， 调节 R2，使电流表读数等于I0/2；读出 R2的值，则 RA=R2。按照电路图在右边实物图所给出的实物图 中画出连接导线。若电源的内阻忽略不计，试分析该实验的系统误差总是使电表内阻的测量值比其真实 值偏大还是偏小？ 2. 如图所示，一只黑箱有A、B、C 三个接线柱，规定每两个接线柱间 最 多 只 能接一个电器元件。并且已知黑箱内的电器元件是一只电阻和一只二极管 。 某 同 学利用多用电表的欧姆挡，用正确的操作方法依次进行了6 次测量， 将每次 红 、 黑 表笔的位置和测得的阻值都填入了下表。 红表笔接A A B B C C 黑表笔接B C A C A B 测得阻值 () 100

17、10k 100 10.1k 90 190 由表中的数据可以判定：电阻接在_两点间，阻值为_。二极管接在_两点 间，其中正极接在_点。二极管的正向阻值为_，反向阻值为_。 A K2 K2 A B C 优秀学习资料欢迎下载 3. 如下图所示， 盒内有导线和几只阻值相同的电阻组成的电路，盒 外四个接线柱为1、2、3、4，已测得接线柱间的电阻关系为： R1，2=1.5 R1，3=3R2，4，而 3、4 两个接线柱间没有明显的电阻， 试画出图中方框内电路结构（要求所用的电阻个数最少） 4 （04 浙江理综）图中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄 板 厚 度时 的示数，此读数应为 5多用电表表头的示意图如右

18、。在正确操作的情况下： 若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是_， 测量结果为 _。 若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是_， 测量结果为 _。 若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是_， 测量结果为 _。 若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指 针 的 偏 转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为： _，_，_。 全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者 _。 无论用多用电表进行何种测量（限于直流） ，电流都应该从色 _表笔经_ 插孔流入电表。 0 5 15 10 1k 100 10 1 OFF 2.5 10 50 250 500 2.5 50 mA 100 10 1 500 10 250 V + V