2020高考物理电学实验专题讲解和练习

。

专题四 电学实验

电学实验是高考实验考查的重点、热点内容。试题注重联系实

验操作的考查，如测量仪器的读数问题、实验线路的连线问题、电

表和其他用电器的选择问题都是实验操作的仿真模拟，需要考生具 备良好的动手实践经验。试题还注重实验数据的处理分析，如根据 实验数据画出图线，根据图线分析得出结论。“设计和完成实验的能 力”在理科综合《考试说明》中指出的五个考试目标之一。是近几年 高考物理实验题的命题趋向。

完整的设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般

不会考查全部环节，而是只考查其中的几个环节，有的题目给出条

件和实验器材，要求阐述实验原理；有的给出实验电路图，要求领 会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则要求考生根据操 作步骤及测定的物理量判断出实验原理……虽然考查方式不尽相 同，但目前高考中几乎所有的设计型实验题都有一个共同点，都以 不同方式或多或少的对实验原理作一定的提示，在给出实验器材的 前提下进行考查。

由于考查环节和要求的不同，题型也不尽相同，但较多的是选择、 填空、作图题。

在复习过程中，应对所学电学实验逐个理解实验原理、实验方

法，比较不同实验的异同（如电路图、滑动变阻器和电表的连接） 不断充实自己的经验和方法，逐步达到能灵活运用已学知识解答新 的问题。对于设计型实验题目要明确实验设计的关键在于实验原理

的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）

哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤。而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件。

（一）电学实验中所用到的基本知识

在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用

到的原理公式为：R=U,E=U+Ir。由此可见，对于电路中电压U

I

及电流I的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。

⑴正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。

⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。

⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。

⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。

2．电学实验仪器的选择：

⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流

过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。

⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。

⑶应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。

3．测量电路的选择

⑴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方法进行：

方法一：设电流表、电压表内阻分别为R、R，被测电阻为R，

A V x 则

当R

x A V

当R>R R时，电流表分压作用小，应选用内接法

x A V

当R=R R时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，x A V

两种方法均可。

方法二：在R、R均不知的情况下，可采用试触法。如图所

V A

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，说明电压表分流作用大，应采用内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法。

a

b c

⑵滑动变阻器的分压、限流

接法：

为了改变测量电路（待

甲乙

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，R为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻

X

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：

ER

X R R

X ~E(R是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内X

阻)。如图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。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：0~E（不计电源内阻时）。

选取接法的原则：

①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。

②负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。

③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，应采用变阻器的分压式接法。

④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，可用限流式接法。

⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。

滑动变阻器的粗调和微调作用：

①在限流电路中，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用。

②在分压电路中，全电阻较小的变阻器起粗调作用，全电阻较大的变阻器起微调作用。

4．实物图的连接：实物图连线应掌握基本方法和注意事项。

⑴注意事项：

①连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。