高三专题复习-高中物理电学实验基础总结

1高中物理电学实验基础一、电表、电表的改装1.灵敏电流表G（1）三个主要参数①内阻Rg:电流表线圈的电阻，大约几十欧到几百欧。②满偏电流Ig:指针批转到昀大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。③满偏电压Ug:电流表通过Ig时两端的电压，大约零点几伏。（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知Ug=IgRg注意：电表就是电阻。2.电压表（1）电压表的改装电流表G的电压量程Ug=IgRg，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R分去多余的电压U-Ug，电阻R叫分压电阻。（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R3.电流表的改装电流表G的电压量程Ug=IgRg，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R分去多余的电流I-Ig，电阻R叫分流电阻。（2）电流表的内阻：RA=Rg×R/(R+Rg)4.电流表改装成欧姆表①原理：闭合电路的欧姆定律②如图1所示，当红、黑表笔短接时，调节R，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：③当两表笔间接入电阻Rx时，电流表的电流为：()ggggggUUUIRRUURRUg据串联电路的特点得：解得：GRIUgUGRIU-UgR()gggggggUIRIIRIRRII据并联电路的特点得：解得：UGRIggEIRRrxgxEIRRrRG+－REr红表笔黑表笔RxG+－REr红表笔黑表笔图12当Rx改变时，Ix随着改变，将电流表表盘上Ix处表上对应的Rx值，就构成了欧姆表。④中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻R中＝R内＝R+Rg+r因Ix与Rx不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。二、滑动变阻器的两种接法1.限流接法如图2所示。用电器Rx的电压调节范围：电路消耗的总功率为：EI限流接法的选用原则：①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只在小范围内变化，且待测电阻Rx与R接近时。②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。③两种方法都满足时优先选用限流接法。2.分压接法如图3所示①Rx电压调节范围0≤Ux≤E。②开关闭合前，P应在a端。分压接法的选用原则：①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。②待测电阻Rx远大于R，且要求电压变化范围较大时。③采用限流接法时，电路中实际电压或电流的昀小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。三、电阻的测量1.伏安法测电阻（1）原理：部分电路的欧姆定律。（2）电流表外接法，如图4所示。误差分析：产生误差的原因：电压表V分流。适用于测小阻值电阻，即Rx远小于Rv时。（3）电流表内接法，如图5所示。误差分析：产生误差的原因：电流表A分压。适用于测大阻值电阻，即Rx远大于RA时。（4）内、外接法的选用原则①计算临界电阻：若RxR0，待测电阻为大电阻，用内接法若RxR0，待测电阻为小电阻，用外接法即大电阻，内接法；小电阻，外接法。大内小外。②试触法确定内外接法：在不知道RV、RA、RX的大致值时，可用试触法，如图6所示触头分别接触a、b两点：若V变化大，说明A分压大，应用外接法；若A变化大说明V分流大，应用内接法。例1：某同学欲测一电阻Rx的阻值（约为300Ω）可供选择的仪器有：电流表A1，量程10mA;电流表A2，量程0.6A;电压表V1，量程3V;电压表V2，量程15V；电源电动势为4.5V。请同(0)xERxUErRxRVVXVAVXAVURRURRIRRII测真＝＝VVAXAAAUUURRRRII测真＝＝RPaSE图2SaRERxP图3VAR图R待AV图50AVRRRARxVS1S2abRaVAR待b图63学们按图接好电路，闭合S1后，把开关S2拨至a时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处；再把开关S2拨至b时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处；该同学在实验中所选电压表的量程为（）所选电流表的量程为（）Rx的测量值为（）。2.安安法测电阻若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用.（1）如图7所示，当两电表所能测得的昀大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2=I1R1/I2.（2）如图8所示，当两电表的满偏UA2》UA1时，A1串联一电阻R1，同样则可测得R2的内阻R2=I1（R1+R0)/I2.例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材如下：电流表A1（量程250mA，内阻r1=5Ω);标准电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω);待测电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（昀大阻值为10Ω）；电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Ω）；开关S，导线若干。（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并表明代号。（2）实验中，需要直接测量的物理量是（）用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是（）3.伏伏法测电阻若电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。（1）如图9所示，当两电表的满偏电流接近时，如果已知V1的内阻R1，则可测得V2的内阻R2=U2R1/U1.（2）如图10所示，当两电表的满偏电流IV2》IV1时，V1并联一电阻R0，同样则可测得R2的内阻为例3.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：电源E（电动势约为9V，有一定内阻）；电压表V1（量程1.5V，内阻r1=750Ω);电压表V2（量程5V，内阻r2约为2500Ω);滑动变阻器R（昀大阻值为100Ω）；开关S，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于量程的1/3，试画出实验中测量电阻Rx的几种原理图。（2）若电压表V1的读数为U1，V2的读数为U2，则用已知量和测的量表示待测电阻Rx的阻值的计算公式是：4.电阻箱或定值电阻当电表用（1）电阻箱作电压表用，如图11所示：可测得电流表A2的内阻R2＝（I1-I2)R/I2图中电阻箱R可测得电压为（I1-I2)R（2）电阻箱作电流表用如图12所示，若已知R及RV,则测得干路电流为：5.比较法测电阻如图13所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，可得Rx=I2R1/I1.若考虑电表内阻的影响，则：I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)6.替代法测电阻如图14所示，①S接1，调节R2，读出电流表示数为I；221110URUURRA1A2图7A2A1R0图8V2V1图9V1V2R图10VUUIRR图15SGRR0A2A1R图11IRRVV图12RxA2A1UR1图13RRSR12图144②S接2，保持R2不变，调节电阻箱R1，使电流表示数也为I。由上可得：RX=R1该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。7.半偏法测电阻（1）半偏法测电流表内阻方法一：如图15所示，测电流表G的内阻：①将电阻箱R的电阻调到0；②闭合S调节R0，使电流表G达到满偏电流I0；③保持R0不变，调节R使电流表G示数为I0/2；④由上可得RG=R注意：当RG》R0时，测量误差小，此方法适合测大阻值电流表内阻，且测量值偏大。方法二：如图16所示测量电流表A的内阻①断开S2，闭合S1，调节R0，使A表满偏为I0;②保持R0不变，闭合S2，调节R，使电流表读数为I0③由上得RA=R注意：当R0》RA时，测量误差小，此方法适合测小阻值电流表内阻，且测量值偏小。电源电动势宜大一些。（2）半偏法测电压表内阻方法一：如图17所示，测电压表V的内阻：①闭合S,将电阻箱R的电阻调到R1时，测得电压表示数为U1；②调节电阻箱阻值为R2，使电压表V的示数为U1/2；由上可得RV=R2-2R1方法二：如图18所示，测电压表V的内阻：①将滑动变阻器的画片P滑到昀右端，电阻箱R的阻值调到昀大；②闭合S1、S2，调节R0，使电压表示数指到满刻度；③打开S2，保持R0不变，调节R，使电压表示数指到满刻度的一半；④由上可得RV=R8.欧姆表测电阻，如图19所示：①机械调零②选档③欧姆调零④测电阻Rx.⑤改换档位⑥重新欧姆调零⑦测电阻注意：待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的1/3～2/3的部分，否则需换挡，换挡后需重新欧姆调零。9.消除电表内阻对测量结果的影响例4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是外借都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx的表达式。①先将S1闭合。②将S2与1闭合，调节R，读出电压表读数U1，安培表读数I1③————————————————————④根据上述测量结果，算出Rx＝———————四、实物图连线RAS1SR图16VREr=0S图17S1R0RS2V图18G+－REr红表笔黑表笔欧姆调零G+－REr红表笔黑表笔Rx测电阻图19R1Rx2AVS2R0S15要求：导线不能有交叉、分支，导线必须接在接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接错。例5.为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12V，内阻不计；电流表：0~0.6A，0~3A，内阻可忽略；电压表：0~3V，0~15V，内阻很大；滑动变阻器；阻值范围0~20Ω，允许昀大电流1A；一个开关及导线实验时要求加在灯泡两端的电压可从0调到12V.①请在右框中画出实验电路图.②按画出的电路图，在下面图3的实物图上连接.③某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。某次测量时，电流表指针位置如图5所示，电流表读数为A，此时小灯泡的实际功率为W。练习：1.现有器材：电压表（量程3V，内阻约几千欧），电压表（量程15V，内阻约几十千欧），定值电阻（3.0kW），滑动变阻器R（0～1750W），直流电源（约6V，内阻不计），开关、导线若干，要求利用这些器材测量电压表的电阻值．（1）在方框中画出实验电路图（2）用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达式为r＝________．式中各直接测得量的意义是：2.用伏安法测定一个阻值约1kΩ的电阻，要求测量结果尽量准确．（1）下列器材中应选用的是＿＿＿＿＿＿＿＿．（用字母代号表示）A．电池组（6V，内阻很小）B．电流表（0—10mA，内阻10Ω）C．电流表（0—1mA，内阻100Ω）D．电压表（0—3V，内阻5kΩ）E．电压表（0—6V，内阻10kΩ）F．滑动变阻器（0—20Ω，1A）G．滑动变阻器（0—200Ω，0.3A）H．开关、导线（2）在方框中画出实验电路图。（3）将实物连接成实验电路。练习1图63.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，采用的仪器有：电源E（电动势6V，内阻不计）；额定电压4.0V的小灯泡L；电流表A（量程0.6A，内阻约2Ω）；电压表表V（量程5V，内阻约15kΩ）；滑动变阻器R（昀大阻值15Ω）；开关S，导线若干。实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调。I．在做实验时，连成的实物电路图如下：请你指出上述实验电路图中的错误之处：①——————②—————请你在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图。如图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I—U图象。图象是一条曲线而不是直线的原因是；从图象中可求得小灯泡正常发光时的电阻是Ω。4．使用万用电表欧姆挡测电阻时：①测量前应检查指针是否停在“”刻度线的“∞”处；②每一次换档位，都要重新进行一次“欧姆调零”；③在外电路，电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的。④测量时，若指针偏转很小(靠近∞附近)，应换倍率较大的档位再测。以上做法正确的是（）A．①③④B．①②③C．①②③④D．②④5.测量电流表内阻的电路图如图所示，实验的操作步骤如下：①将电阻箱R的电阻调到零；②闭合开关，调节滑动变阻器R1的滑片，使得电流表达到满偏电流I0；③保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的电阻，使得电流表的示数为I0/2；④读出电阻箱的电阻值Rx，可以认为电流表的内阻r＝Rx。关于此实验的操作方面：（1）请用铅笔线代表导线，将示意图中的实物连成测量电路。