第2讲 电学实验与创新

︱高中总复习︱二轮·物理
(2)为了减小实验误差,需进一步测其电阻,除待测金属丝R外,实验室还备有的
实验器材如下:
A.电压表V(量程3 V,内阻约为15 kΩ;量程15 V,内阻约为75 kΩ)
B.电流表A(量程0.6 A,内阻约为1 Ω;量程3 A,内阻约为0.2 Ω)
C.滑动变阻器R1(0～5 Ω,0.6 A) D.滑动变阻器R2(0～2 000 Ω,0.1 A) E.1.5 V的干电池两节,内阻不计
︱高中总复习︱二轮·物理
【典例1】 (2017·安徽合肥模拟)为了精密测量一金属丝的电阻率:
(1)如图(甲)所示,先用多用表×1 Ω挡粗测其电阻为
Ω,然后用螺旋
测微器测其直径为
mm,游标卡尺测其长度为
cm.
解析:(1)由图示多用电表可知,待测电阻阻值是8.0×1 Ω=8.0 Ω; 由图示螺旋测微器可知,其读数为 2 mm+9.5×0.01 mm=2.095 mm, 由图示游标卡尺可知,其示数为63 mm+6×0.05 mm=63.30 mm=6.330 cm; 答案:(1)8.0 2.095 6.330
0.1 0.05 0.02
主尺上读的毫米数+0.1n 主尺上读的毫米数+0.05n 主尺上读的毫米数+ 0.02n
︱高中总复习︱二轮·物理
2.螺旋测微器的读数 测量值=固定刻度读数+可动刻度读数(含估读值)×0.01 mm. 3.电压表、电流表、多用电表的读数
(1)对电表读数问题,要先弄清楚电表的精确度,即每小格的数值,再确定估读的 方法,是 1 , 1 还是 1 估读,明确读数的小数位数.
︱高中总复习︱二轮·物理
实验步骤如下:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×100”挡,再将红表笔和黑表笔短接,调零点.
(2)将图(甲)中多用电表的黑表笔和 (选填“1”或“2”)端相连,红表笔
连接另一端.
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使这时毫安表的示数为3 mA,多用电
表的示数如图(乙)所示,多用电表的示数为
Ω.
︱高中总复习︱二轮·物理
解析:多用电表外接线柱为红正黑负,电流从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表;
电流从毫安表正接线柱流入,故红表笔接 2,黑表笔接 1;欧姆表读数=倍率×表盘读
数=100×15.0 Ω=1 500 Ω;欧姆表的中值电阻等于内电阻,由图可知,中Hale Waihona Puke Baidu电阻为
R 中=1 500 Ω;故欧姆表 100 挡位的内电阻为 1 500 Ω;根据闭合电路欧姆定律可知,
2 5 10
(2)欧姆表的刻度是不均匀的,读数时应乘以倍率. 4.多用电表使用的几个注意事项 (1)电流的流向:由于使用多用电表时不管测量什么,电流都要从电表的“+” 插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,所以使用欧姆挡时,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.
︱高中总复习︱二轮·物理
F.电阻箱
G.开关S,导线若干
为了测多组实验数据,则上述器材中的滑动变阻器应选用
(填“R1”或
“R2”).
请在图(乙)的虚线框内设计最合理的电路图并完成实物图(丙)的连线.
︱高中总复习︱二轮·物理
解析:(2)为保证电路安全,方便实验操作,滑动变阻器应选R1,为测多组实 验数据,滑动变阻器应采用分压接法,由于被测电阻阻值较小,则电流表应采 用外接法,实验电路图如图1所示,根据实验电路图连接实物电路图,如图2 所示.
︱高中总复习︱二轮·物理
(2)电流表内接法与外接法的选择
比较 项目
电流表内接法
电流表外接法
电路
误差 原因
测量 结果
适用 条件
由于电流表内阻的分压作用,电压 表测量值偏大 R 测= U =RA+Rx>Rx
I 电阻的测量值大于真实值
Rx≫ RA,大电阻
由于电压表内阻的分流作用,电流表 测量值偏大 R 测= U = RV Rx<Rx 电阻的测量值
由图像可知,两图像交点坐标值为U=2 V,I=0.3 A,此时通过电流表的电流 值IA=2I=0.6 A,每个灯泡的实际功率P=UI=2×0.3 W=0.6 W,两个小灯 泡的总功率为1.2 W. 答案:(3)0.6 1.2
︱高中总复习︱二轮·物理
【预测练习2】 (2017·四川成都模拟)用如图1所示电路测量电源的电动势和内 阻.实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和 R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.
I RV Rx 小于真实值
Rx≪ RV,小电阻
︱高中总复习︱二轮·物理
(3)分压电路与限流电路的选择 以小控大用分压,相差无几用限流.即当滑动变阻器的阻值较小时,常采用分 压电路;当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时,常采用限流电路.另外,必须 采用分压电路的情况有三种:①要求电压从零开始变化;②滑动变阻器太小, 不能起到限流的作用;③限流电路不能获取有区分度的多组数据.若两种电路 均可,则采用限流式,因为限流式损耗功率小.
解析:(2)根据所选原理图可得出对应的实物图,如图(甲)所示.
答案:(2)见解析
︱高中总复习︱二轮·物理
(3)利用实验得到了8组数据,在如图2所示的I-U坐标系中,通过描点连线得到
了小灯泡的伏安特性曲线.将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与R=10
Ω的定值电阻串联,接在电动势为8 V、内阻不计的电源上,如图3所示.闭合
电压表V(量程5 V,内阻约为5 kΩ)
直流电源E(电动势4.5 V,内阻不计)
电流表A1(量程350 mA,内阻约为1 Ω)
电流表A2(量程150 mA,内阻约为2 Ω)
滑动变阻器R1(阻值0～200 Ω)
滑动变阻器R2(阻值0～10 Ω)
实验中电流表应选
,滑动变阻器应选
(均填写器材代号);以下的
Ω.
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时毫安表的示数为
3.75 mA.从测量数据可知,毫安表的内阻为
Ω.
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流
表和一个电阻串联而成的电路,如图(丙)所示.根据前面的实验数据计算可得,
此多用电表内电池的电动势为 V,电阻“×100”挡内部电路的总电阻为
3 mA=
E
,3.75 mA= E ,又 R+Rg=R 中,联立解得,Rg=900 Ω,E=9 V.
R中 R Rg
R中 Rg
答案:(2)1 (3)1 500 (4)900 (5)9 1 500
︱高中总复习︱二轮·物理
热点考向二 以伏安法测电阻为核心的实验 【核心提炼】
1.明确三个“选择”,电学实验难离它 (1)实验器材的选择 ①电源的选择:一般根据待测电阻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;电表的指针摆动的幅度较大,一般应 使指针能达到半偏左右.
四个电路中应选用
进行实验.
︱高中总复习︱二轮·物理
解析:(1)小灯泡的额定电流 I= P = 1.2 A= 1 A,电流表选择 A1,滑动变阻器采用 U 3.6 3
分压接法,为方便实验操作,滑动变阻器应选 R2.实验应采用图 A 所示电路图.
答案:(1)A1 R2 A
︱高中总复习︱二轮·物理
(2)根据所选电路图,请在图1中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的 实验电路.
答案:(2)C
︱高中总复习︱二轮·物理
(3)选用k,a,R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=
,
r=
,代入数值可得E和r的测量值.
解析:(3)由闭合电路欧姆定律可知,U=E-I(r+R2),对比 U-I 图线可知,图像的斜率 为 k=r+R2,则内阻 r=k-R2;令 U=0,有 I= E = E ,由题意可知,图像与横轴截距为
︱高中总复习︱二轮·物理
2.测电源电动势和内阻的三种方法
方法
用电压表、电流表和可 变电阻(如滑动变阻器) 测量
原理图
用电流表、电阻箱测量
用电压表、电阻箱测量
数据处理
测 出 两 组 U,I 值 , 根 据 E=U+Ir,通过计算或利用 图像法处理数据
测 出 两 组 I,R 值 , 根 据 E=I(R+r) 通过计算或利 用图像法处理数据
测 出 两 组 U,R 值 , 极 据
E=U+
U R
r, 通 过 计 算 或 利
用图像法处理数据
︱高中总复习︱二轮·物理
【典例2】 (2017·湖南湘潭模拟)某学习小组探究电学元件的伏安特性曲线.
(1)甲同学要描绘一个标有“3.6 V,1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线,除了导
线和开关外,还有下列器材可供选择:
C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱
解析:(2)分析电路可知,滑片右移电压表示数变大,则说明滑动变阻器接入电路部分 电阻增大.A项中两导线均接在金属杆的两端上,接入电阻为零;B项中两导线接在电 阻丝两端,接入电阻最大并保持不变;C项中一导线接在金属杆左端,另一导线接在电 阻丝左端,可以保证滑片右移时,接入电阻增大;D项中导线分别接右边上下接线柱,滑 片右移时,接入电阻减小.故选C.
时通过电流表电流大小约为 I= E = 3
mA≈176 mA,电流表选择 C.
R1 R2 r 10 5 2
答案:(1)A C
︱高中总复习︱二轮·物理
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大.两导线与滑动变阻器接线
柱连接情况是
.
A.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱
B.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱
回答下列问题:
(1)电压表最好选用
;电流表最好选用
.
A.电压表(0～3 V,内阻约15 kΩ)
B.电压表(0～3 V,内阻约3 kΩ)
C.电流表(0～200 mA,内阻约2 Ω)
D.电流表(0～30 mA,内阻约2 Ω)
解析:(1)电压表并联在电路中,故电压表内阻越大,分流越小,误差也就越小,因此
应选内阻较大的 A 电压表;当滑动变阻器接入电阻最小时,通过电流表电流最大,此
实验主要步骤: (ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关; (ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表 的示数I; (ⅲ)在图2中,以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U,I都用国际单位); (ⅳ)求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.
︱高中总复习︱二轮·物理
答案:(2)R1 见解析图
︱高中总复习︱二轮·物理
【预测练习1】 (2017·安徽芜湖模拟)某学生实验小组利用图(甲)所示电路, 测量多用电表内电池的电动势和“×100 Ω”挡内部电路的总电阻.使用的器 材有: A.多用电表; B.毫安表:量程6 mA; C.滑动变阻器:最大阻值2 kΩ; D.导线若干.
︱高中总复习︱二轮·物理
第2讲 电学实验与创新
︱高中总复习︱二轮·物理
突破 实战
︱高中总复习︱二轮·物理
突破 热点考向聚焦
热点考向一 基本器材的原理及使用 【核心提炼】
1.游标卡尺的读数
游标尺
刻度 格数
刻度总长 度(mm)
10
9
20
19
50
49
每小格与 1 mm
差(mm)
0.1
0.05
0.02
精确度 测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺 (mm) 上的某刻度线对齐时)(mm)
开关S后,电流表的示数为
A,两个小灯泡的总功率为
W.
︱高中总复习︱二轮·物理
解析:(3)由题图3所示电路图可知,两灯泡并联,可以把电源与定值电阻等 效为电源,设每个灯泡加上的实际电压和实际电流分别为U和I.在这个闭合 电路中,E=U+2IR,代入数据并整理得,U=8-20I,在图2所示坐标系中作出 U=8-20I的图像如图(乙)所示,
(2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0” 位置,用表盘下边中间的指针定位螺丝调整;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧 电阻刻度“0”位置,用欧姆调零旋钮调整. (3)测电阻时每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零. (4)选倍率:测量前应根据估计阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡的刻度不均 匀,使用欧姆挡测电阻时,指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表 盘中间的一段刻度范围. (5)测电阻时要将电阻与其他元件断开.测电阻时不要用手接触多用电表的表 笔金属头. (6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡.