专题五第2讲电学实验

E(电动势Ewk.baidu.com4 V，内阻不计)
H．电键S及导线若干
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专题五 物理实验
(1)为了使电表调节范围增大，测量尽量精确，请从所给的器 ABDEGH 均用器材前对应的序 材中选择合适的实验器材 ___________( 号字母填写)； (2)根据你选择的实验器材，请你画出测量Rx的最佳实验电路 图并标明器材符号； 如解析图 ，式中各符号的物 (3) 待测电阻的表达式为 Rx ＝ ___________ 见解析 理意义为_______________ ．
接法的口诀：“以小控大用分压”( 因为：并联总电阻主要
由小电阻决定 ,并联总电流主要由电阻小的支路决定 ,故并联 电路对小电阻的变化更敏感 ,即小电阻“控制”着大电阻)； ④电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使 用，已知内阻的电流表可当电压表使用；⑤定值电阻的常见 用途：保护电路、分压或分流．
上，以减小读数的偶然误差，提高精确度．
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二、电流表内外接法的比较与选择 比较项目 电流表内接法 电流表外接法
电路
误差来源 测量结果 偏小适用条件 电流表的分压
U R 测＝ >Rx，偏大 I
电压表的分流
U R 测 ＝ <Rx，偏小 I
Rx≫RA(测大电阻) RV≫Rx (测小电阻)
(4)由乙图读出该电阻的阻值为19 Ω.
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专题五 物理实验
多用电表使用“五步”法 (1) 选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级 的倍率，如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率； (2)进行欧姆调零； (3)将红黑表笔接被测电阻两端进行测量； (4)将指针示数乘以倍率，得测量值； (5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡． 特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小 ( 即 指针所指的欧姆刻度值太大),应该适当增大倍率重新调零后
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第2讲
电学实验
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专题五 物理实验
一、电学测量仪器的使用与读数 1．电流表、电压表、欧姆表的比较
仪器 极性 直流电 流表 有正、负极的 电表，电流由 直流电 电表的正极流 入，负极流出 压表
电流从红表 欧姆表 笔流入，黑 表笔流出
量程选择
读数
3 V 和 3 A 量程估读到最小分
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热点三
以测电源电动势和内阻为核心的电学 实验
命题规律：测电源电动势和内阻可以有效地考查闭合电路欧姆 定律的知识以及数据分析处理能力，故也成为高考电学实验的 热点．除了基本的伏安法测电源电动势和内阻外，其他创新拓 展方法(如：安阻法、伏阻法、伏伏法、安安法等)也是热点．
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(2013· 高考浙江卷)采用如图所示的电路“测定电池的 电动势和内阻”．
A (1)除了选用照片中的部分器材外，________( 填选项)； A．还需要电压表 B．还需要电流表
C．还需要学生电源
D．不再需要其他器材
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(2)测量所得数据如下： 测量次数 物理量 R/Ω 1 1.2 2 1.0 3 0.8 4 0.6 5 0.4 6 0.2
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(2)因为改装的电压表内阻已知，所以可以通过电流表A2的读 数知道流过其中的电流，进而计算出与它们并联的电阻两端 的电压，所以应采用如图所示的电路图．
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(3)读出电流表 A1、A2 的读数 I1、I2，则流过待测电阻的电 流为 I1－ I2；待测电阻两端的电压为 I2(R0＋r2)，由欧姆定律 I2（R0＋r2） 得，待测电阻的阻值 Rx＝ ，其中 I1、 I2 分别为 I1－I2 电流表 A1、 A2 的示数， R0、r2 分别为定值电阻和电流表 A2 内阻的阻值．
1 ；15 V 量程估读到最 10 1 小分度的 ； 0.6 A 量程估读到 5 1 最小分度的 2 度的
使指针指示超 过满偏刻度的 1 的位置 3
使指针尽量指 在表盘的中间 位置左右
表盘读数乘以相 应挡位的倍率
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2.多用电表的使用“三注意”
(1)电流的流向
使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负 极接的是红表笔，从电表外部看，电流从红表笔流入，从黑
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专题五 物理实验
①仪表选择的三个主要原则：安全性 (量程不能太小)、准确 性(量程不能太大 )、方便性 (滑动变阻器要方便调节 )；②选
择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”( 因为：越接近
理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合 电流表内接法，测量值比实际值偏大 )；③选择滑动变阻器
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专题五 物理实验
【解析】 (1)照片中已有电流表、 电阻箱和干电池， 还缺少电压表． (2)作出 U－ I 图象，由图象斜率可求得 r＝ (0.75±0.10) Ω.
U U (3)由欧姆定律得： R＋ RA＝ ，得 RA＝ － R＝ 0.22 Ω. I I
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测量电源的电动势和内阻：①三种常用实验方法和原理，伏 安法E＝U＋Ir、伏阻法E＝U(1＋r/R)、安阻法E＝I(R＋r)； ②两种数据处理方法：联立方程求解法和图象处理法，对伏
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【解析】 线位置．
(1)将选择开关拨到欧姆挡前，先进行机械调零，
方法是调节机械定位螺丝，使电表指针指在电流等于零的刻
(2)用多用电表测20 Ω的电阻时，要把选择开关旋转到“Ω”
挡“×1”的位置． (3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零．调节欧姆调零旋钮，
使指针指在“Ω”挡的零刻线上．
的实验方法，问题设置结合科技、生产、生活的实际；因此，
理解实验原理，掌握实验方法，是解决电学实验的关键．
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范例
(2013· 东北三校联考)某同学要用电阻箱和电压表测量
某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较 大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻．实验 中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利 用这块电压表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该 电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势 和内阻的测量．他用到的实验器材有： 待测水果电池组(电动势约4 V，内阻约50 Ω)、双向电压表( 量程为2 V，内阻约为2 kΩ)、电阻箱(0～9 999 Ω)、滑动变
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热点一
实验仪器的读数与使用
命题规律：电流表、电压表、多用电表、电阻箱等仪器是电 学实验中的常用仪器，高考中要求正确使用仪器，会进行正 确读数，高考对此知识点的考查频率较高，是高三复习的重 要知识点．
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(2013· 济南一模)如图甲为多用电表的示意图，现用它 测量一个阻值约为20 Ω的电阻，测量步骤如下：
表笔流出．
(2)要区分开“机械零点”与“欧姆零点” “机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置．调整的是表盘下边中
间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”
位置，调整的是欧姆调零旋钮．
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(3)选倍率 使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误 1 2 差．指针偏转角度在 满偏到 满偏之间读数较准确．如当待测 3 3 电阻约为 2 kΩ 时，应采用“× 100”挡．
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3．电学仪器的选择
(1)电源的选择
一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要 的直流电源．
(2)电表的选择
一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表; 根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应
使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以
I/A U/V
0.60 0.90
0.70 0.78
0.80 0.74
0.89 0.67
1.00 0.62
1.20 0.43
(0.75±0.10) Ω ； 用作图法求得电池的内阻r＝________________ (3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA＝ 0.22 Ω ________.
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【解析】 (1)电源电动势 E＝ 4 V，而电压表 V 的量程 15 V 太 大，所以不能用．电流表 A2 的内阻已知，可以将其与定值电阻 R0 串联改装成一个电压表；两个滑动变阻器的最大阻值相等， 远小于待测电阻 Rx 的阻值，所以滑动变阻器应采用分压式接 E 4 法，其中通过的电流 I＝ ＝ A＝ 0.8 A，所以应选用滑动变阻 R 5 器 R1；电流表 A1 用于测电流．所以选择的实验器材的对应序 号字母为 ABDEGH.
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如 19 Ω. 图乙所示，该电阻的阻值为________
(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置．
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专题五 物理实验
【解题指导】
解答此题应注意以下两个方面：
(1)多用电表的机械调零和欧姆调零不同，机械调零和其他电
表的调零相同，而欧姆调零是多用电表欧姆挡特有的步骤． (2)使用多用电表测电阻要选择合适的倍率，测量时使指针指 在中值电阻的附近，误差较小．
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专题五 物理实验
待测电阻Rx的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验 室提供器材如下： A．电流表A1(量程为150 mA，内阻约为10 Ω) B．电流表A2(量程为20 mA，内阻r2＝30 Ω) C．电压表V(量程为15 V，内阻约为3 000 Ω)
D．定值电阻R0＝100 Ω
E．滑动变阻器R1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 A F．滑动变阻器R2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 AG．电源
安法利用电源的U－I图象求电动势和内阻；对伏阻法和安阻
法需对闭合电路欧姆定律方程E＝U(1＋r/R)和E＝I(R＋r)适 当变形作线性处理，并利用直线方程的截距和斜率求电动势
或内阻等物理量．
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专题五 物理实验
通过对近几年的高考实验试题的研究发现，高考电学实验试题
有两个显著的特点：第一，基于教材中的电学实验，着重考查 实验原理的改进、实验步骤、误差分析；第二，重视电学实验
再测量；如果指针偏转角度太大 ( 即指针所指的欧姆刻度值
太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．
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热点二
以测电阻为核心的电学实验
命题规律：很多电学实验都与测电阻有关，如描绘小灯泡的
伏安特性曲线、测定金属的电阻率、测小灯泡的电功率、以 测量电阻为核心命题点的电学实验以考查电路设计(包括仪表 选择、电路原理图的分析、实物图连接等)为主，能较好地甄 别考生的综合分析和迁移创新能力，是历年高考的热点．
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专题五 物理实验
三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择 1．控制电路的比较 比较项目 限流式接法 分压式接法
电路
电压调 节的范围 电能损耗
R E→ E R＋ R0
0→ E
节能
耗能
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2.控制电路的选择 从节能的角度考虑，优先选用限流式． 以下情况考虑分压式： (1)要求待测电路的 U、 I 从 0 变化； (2)R 滑≪ Rx； (3)选用限流式时，Ux、Ix 过大 (超过电表量程，烧坏电表、电源 1 或用电器等 )或 Ux、Ix 过小 (最大值不超过电表满量程的 ，读数 3 误差大 )．
阻器(0～200 Ω)，一个单刀双掷开关及若干导线．
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专题五 物理实验
(1)该同学按如图所示的电路图连线后，首先测出了电压表的内
阻．请完善测量电压表内阻的实验步骤；
①将R1的滑动触片滑至最左端，将S拨向1位置，将电阻箱阻值 调为0； ②调节R1的滑动触片，使电压表示数达到满偏； R1 ③保持_______ 不变，调节R ，使电压表的示数达到
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定位螺丝 ，使电表指针对准 ________ 电流 的 “0” 刻线 ( 选 (1) 调节 __________ 填“电阻”或“电流”)． ×1 位置(选填“×1” (2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________ “×10”“×100”或“×1k”)． (3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短 电阻 调零旋钮 使电表指针对准________( 接，调节__________, 选填“电阻” 或“电流”)的“0”刻线．