高二物理电学实验专题复习

高二物理电学实验专题复习-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中电学实验专题复习一、常见电路1．测电阻电路（或描绘伏安特性曲线电路，或测量功率电路，或测量电阻率电路）（1）图1为分压式，外接法（2）图2为限流式，外接法（3）将图1改为分压式，内接法（4）将图2改为限流式，内接法测电阻电路，共有四种电路2．测电动势和内阻电路（1）测量电路如图（2）测量方法第一、计算方法测两组端电压U 和电流I 值，然后通过以下式子求解。

E ＝U 1＋I 1rE ＝U 2＋I 2r第二、作U ——I 图象方法通过调节滑动变阻器，取得多组（U ，I ）值，然后在坐标中描点，连成直线 用图象处理问题，须注意以下几点：①连直线的方法：让尽可能多的点在直线上，直线两则分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。

②纵轴截距的含义：电动势E③横轴截距的含义：短路电流I 0④斜率的含义：电阻。

求解方法：r=I E 或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。

3．电流表、电压表改装电路（1）把电流表改装电压表电路①用半偏法测电流表的内阻r g。

先将R调到最左端，闭合S1，断开S2，调节R使电流表满偏，然后使R不变，闭合S２调节R’使电流表指到满刻度的一半，此时电阻箱R’的读数即为电流表的内阻r g。

注：此处R’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较大，以减小因闭合S2而引起总电流的变化，从而减小误差。

②改装电路R x＝U/I g－r g其中U为改装后的满偏电压③核对电路调节R，改变电压，比较改装表和标准表V的读数，并计算百分误差00U UU×100% 其中U是改装表的读数，U０是标准表的读数注：改装电压表和标准电压表并联进行核对④电流表内阻误差分析在半偏法测内阻电路中，当闭合S２时，引起总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R’的电流比电流表电流多，R’的电阻比电流表的电阻小，但我们就把R’的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。

（2）电压表改装电流表电路①用半偏法测电压表的内阻先将R调到最左端，闭合S1和 S2，调节R使电压表满偏，然后使R不变，断开S２调节R’使电压表指到满刻度的一半，此时电阻箱R’的读数即为电流表的内阻r g。

注：此处R’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合S2而引起总电压的变化，从而减小误差。

②改装电路若改装电压表量程为U，内阻为Rv，改装后的电流表的量程为I，则并联电阻Rx＝____________③核对电路要求标准表A和改装表串联才能进行核对，其百分误差的计算方法为00I II×100%注意：将改装电流表和标准电流表串联进行核对④电压表内阻误差分析在半偏法测电压表内阻电路中，在断开S２时，引起总电阻增大，滑动变阻器两端分得电压将超过原电压表的满偏电压，调节R’使电压表半偏时，R’上的电压将比电压表半偏电压大，故R’的电阻比电压表的内阻大，所以测得电压表内阻偏大。

二、器材选取原则1．准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的１/3，读数误差较大。

2．安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。

3．便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。

三、电路选取1．电流表内外接法选取（１）基本电路（２）电路的对比 连接方式误差来源 测量值与真实值关系 适用范围 外接法 电压表分流 电流表的读数大于流过待测的电流，故：R 测<R真测小电阻 内接法电流表分压 电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：R 测<R真 测大电阻（３）判断方法 ①直接比较法：当待测电阻Rx 较小且远小于电压表内阻Rv 时，应选用外接法；当待测电阻Rx 较大且远大于电流表内阻R A 时，应选用内接法。

②临界值法：当待测电阻R x <V A R R 时，视Rx 为小电阻，应选用外接法；当R x >V A R R 时，视Rx 为大电阻，应选用内接法；当R x ＝V A R R 时，两种接法均可。

2．滑动变阻器分压式、限流于接法选取（１）基本电路（２）电路的对比说明：U为电源端电压，R为滑动变阻器最大电阻，Rx为待测电阻阻值。

（３）判断方法①负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R，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。

②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。

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，因为限流式接法总功率较小。

例1．有一小灯泡上标有“６v，０.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图像，已知所用器材有：A．电流表：0—0.3A，内阻1Ω B．电压表：0—15V，内阻20kΩC．滑动变阻器：0—30Ω，额定电流2A D．学生电源（直流9V）E．开关一只，导线若干为使实验误差尽量减小，试画出合理的实验电路图例2．在“测定金属的电阻率”实验中，若粗估金属丝的电阻Rx约为3Ω，为减小误差，要求金属丝发热功率P<0.75W，备有的部分器材有：A．6V的电池组 B、电流表（0—0.6A，内阻0.5Ω）C．电流表（0—3A，内阻0.01Ω） D、电压表（0—3V，内阻1kΩ）E．电压表（0—15V，内阻5kΩ） F、滑动变阻器（0—100Ω，额定电流1A）G．滑动变阻器（0—20Ω，额定电流1A）（1）上述器材应选用的是________________________。

（用字母代替）（2）画出实验电路图例3．一个未知电阻R x，阻值大约为10kΩ—20kΩ.为了较为准确的测定其电阻值，实验室中有如下器材：电压表V（量程3V、内阻约为3kΩ)(量程15V、内阻约为15 kΩ)电流表A1 (量程200μA、内阻约为100Ω)电流表A2 (量程5mA、内阻约为10Ω)电流表A3 (量程0.6A、内阻约为1Ω)电源电动势为３V滑动变阻器R的最大阻值为200Ω开关Sa.在实验中电压表量程应选，电流表应选。

b.为了尽可能减少误差，请你在虚线框中画出本实验的电路图。

c、根据实验的需要用笔滑线代替导线，将图7所需的实物连接起来。

四、伏安法测电阻及电路的延伸设计1、伏安法如：例22、比例法受一些特殊的实验条件限制，比如：电流（或电压表）表面上虽有刻度，但无刻度值（或刻度值模糊），这时我们不能直接读出电流或电压，但可根据电流或电压表刻度均匀的特点，通过测量其指针偏转格数用比例法完成测量。

例4：现有一阻值为10.0Ω的定值电阻，一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值。

要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案，（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧），要求：（1）画出实验电路图（2）简要写出完成接线后的实验步骤（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_____________。

解析：（1）电路图如右图所示。

（2）①断开开关，记下电压表偏转格数N1；②合上开关，记下电压表格数N2。

（3）设电压表每偏转1格表示U0，当K断开时，由闭合电路欧姆定律得：E＝U1＝N1U0当K 闭合后，有：E ＝U 2＋r R U 2，即E ＝N2U0＋r RU N 02，联立两式解得：r ＝R 221N N N 。

3、替换法 用“伏安法”测电阻一般有电流表外接与电流表内接两种线路，因为电流表及电压表本身并非理想电表，这两种线路都存在误差；另一种情况是实验只提供一只电流表或电流表本身读数不准，这时我们可以考虑在保证电表读数不变的前提下，用一定值电阻（电阻箱）替换待测电阻，完成实验并提高测量准确性：例5：在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R ，现有如下器材：读数不准的电流表A 、定值电R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。

（1）画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。

（2）写出主要的实验操作步骤解析：（1）实验电路如右图所示。

（2）①将S 2与Rx 相接，记下电流表指针所指位置②将S 2与R 1相接，保持R 2不变，调节R 1的阻值，使电流表的指针在原位置上，记下R 1的值，则Rx ＝R 1。

4、伏安法的推广对一些特殊电阻，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计也有其特殊性：一是要注意到其自身量程对电路的影响，二是要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。

例6：某电压表的内阻在20k Ω~50k Ω之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可供选用的器材：待测电压表V （量程3V ）、电流表A 1（量程200uA ）、电流表A 2（量程5mA ）、电流表A 3（量程0.6A）、滑动变阻器R（最大值1kΩ、电源E（电动势4V），开关S。

（1）所提供的电流表中，应选用________________。

（2）为了减少误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图。

解析：因为通过电压表的电流必须由电流表测定，所以电流表与电压表应串联，这实际上就是一种特殊的伏安法，电压表成了一个“可自报电压的大电阻”，由于电压表内阻在20 kΩ~50kΩ之间，电流表内阻与电压表内阻相比可忽略不计，而滑动变阻器R的阻值远小于电压表内阻，且实验要求测多组数据，因此实验电路中变阻器应接成分压式，这样电压表的电流在80uA～200uA之间，故电流表应选A1。

根据电流表、电压表示数，可求得电压表内阻Rv U＝I5、比较法某些问题中，因实验器材不具备（缺电流表或电压表），或因实验条件限制，或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。

这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理，用“伏安法”的替代形式——“比较法”来设计实验方案。

例7．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。

要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

器材代号规格电流表（A1）量程100mA，内阻r1待测（约40Ω）电流表（A2）量程500uA，内阻r2＝750Ω电压表（V）量程10V，内阻r3=10kΩ电阻（R1）阻值约100Ω，作保护电阻用滑动变阻器（R2）总阻值约50Ω电池（E）电动势1.5V，内阻很小开关（K）导线若干（1）画出电路图，标明利用器材的代号。