（名师导学）2020版高考物理总复习 第八章 第3节 电学实验基础课件 新人教版

第3节电学实验基础1．电流表、电压表的使用和读数(1)用电流表测电流时，要把电流表_______联在被测电路中，让电流从______接线柱流进电流表．从____接线柱流出来．读数：0～3A量程按______估读.0～0.6A量程，按12估读，超过半小格的按半小格读，不足半小格的舍去．都只读到________位．110串＋－百分(2)用电压表测电压时，要把电压表______联在被测电路两端．让“＋”接线柱接在电势较______的一端．“－”接线柱接在电势较_____的一端．读数：0～3V量程，按110估读(估读为110小格的整数倍)，只读到百分位.0～15V，按15估读(15的1倍、2倍、3倍、4倍)，只读到十分位．2．电学实验器材的选用(1)选用器材的原则是：安全、精确、方便并高低①选用电源、电流表、电压表时，要根据实验的要求，根据器材的参数，考虑所测电流，电压的最大值不能超出仪表的量程，以确保不损坏仪器．在实验电路中测量电流、电压时，电流表、电压表指针的偏角不能过小，以减小误差．电流表、电压表的读数为满刻度的13以上时，读数较准确，能接近满刻度更好．②选用滑动变阻器时，先要确保电路中电流不超过变阻器允许通过的最大电流．若用“限流式”一般选阻值适当大一点的，但不是越大越好．因阻值太大时，在实验中，可能只用到其阻值较小的一部分，滑动触头只能在很短的距离内移动，使用起来很不方便．一般是选变阻器总阻值与用电器的阻值比较接近的．若用“分压式”，应选择总阻值适当小一些的滑动变阻器，这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动距离成正比例改变，调节起来比较方便．(2)选用器材的一般步骤：①先找出实验中必须应用的器材；②画出实验电路图；③估算待测电路中I和U的最大值；④考虑能否使电表指针偏转满刻度的13以上；⑤选择合适量程的电压表、电流表，合适的滑动变阻器和电源．3．滑动变阻器的限流接法与分压接法(1)滑动变阻器示意图(2)滑动变阻器的使用①作限流用时，把滑动变阻器串联在被限电流的电路中，可以接同一端的两个接线柱________或______，也可以接对角线上的两接线柱________或________，开始时，应使接入的电阻________．②作分压用时，先把电阻丝串上开关，接到电源两极上，再在电阻丝的一端与滑键之间接上用电器．如下图所示．开始时，应使用电器上的电压为____．A、CB、DA、DB、C最大0(3)两种接法的比较限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R0上电压调节范围R0ER0＋R～E(内阻不计)0～E(内阻不计)分压接法调节范围较大负载R0上电流调节范围ER0＋R～ER0(内阻不计)0～ER0(内阻不计)分压接法调节范围较大4.电流表的内接与外接(1)电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝UI＝Rx＋RARx测量值大于真实值R测＝UI＝RxRVRx＋RVRx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大阻值的电阻小阻值的电阻(2)两种电路的选择方法①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若Rx远小于RV，宜采用电流表外接法；若Rx远大于RA，宜采用电流表内接法．②临界值计算法：Rx＜RVRA时，用电流表外接法．Rx＞RVRA时，用电流表内接法．③实验试探法：按右图接好电路，让电压表接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．考点1电表读数例1图甲所示的电流表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中指针示数是________A；当使用3A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A，图中指针示数为________A．如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中指针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针指示的是________V.【解析】电流表使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，指针的示数为0.44A；当换用3A量程时，每一小格为0.1A，指针示数为2.20A．电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，指针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格为0.5V，指针示数为8.5V.【答案】0.020.440.12.200.11.700.58.5【小结】先看清是什么表，再看接入电路的量程，每小格表示多少，最后读数．1．分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.电表所选量程测量值0～3V__________________0～15V____________0～3A__________________0～0.6A_______________1.90(1.89～1．91均可)V9.5V0.80(0.79～0．81均可)A0.16A【解析】0～3V的最小分度为0.1V，读数为1.90V；0～15V的最小分度为0.5V，读数为9.5V；0～3A的最小分度为0.1A，读数为0.80A；0～0.6A的最小分度为0.02A，读数为0.16A.考点2器材选用与实验电路设计、电路连线例2在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表)的内阻约为2kΩ，电流表)的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或(b)所示，结果由公式Rx＝UI计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图(a)和(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则______(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值．【解析】由于RVRx＝2000200＝10，而RxRA＝20010＝20，可见RxRARVRx，应采用题图(a)电路测量更准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值；由于Rx1＝UI，其中R真＝URIR，而UUR，I＝IR，则Rx1R真，即测量值Rx1大于真实值；又由于Rx2＝UI，R真＝URIR，其中U＝UR，IIR，则Rx2R真，即测量值Rx2小于真实值．【答案】Rx1大于小于例3为了测量一电阻的阻值Rx，现有以下器材：蓄电池E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，电阻箱RP，开关S1、S2，导线若干．某活动小组设计了如图甲所示的电路．实验的主要步骤如下：A．闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合适，记下两表示数分别为I1、U1；B．闭合S2，保持RP阻值不变，记下电流表和电压表示数分别为I2、U2.(1)按电路图在实物图乙上连线．(2)写出被测电阻的表达式Rx＝____________(用两电表的读数表示)．(3)由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻的测量值____________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值．【解析】(1)实物连线如图所示．(2)由欧姆定律，第一次测量的电阻为电压表和RP的并联电阻，即U1I1＝R并；第二次测量的电阻为电压表、Rx和RP的并联电阻，U2I2＝RxR并Rx＋R并，联立解得Rx＝U1U2U1I2－U2I1.(3)由于电流表、电压表内阻不影响被测电阻的测量，故其测量值等于真实值．【答案】(1)见解析(2)U1U2U1I2－U2I1(3)等于【小结】实物图连接的注意事项(1)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件再并联到电路中去．(2)连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉．(3)要注意电表的量程和正、负接线柱，要使电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出．2．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.(1)完成待调节的报警系统电路图的连线．__________________连线如图所示(2)电路中应选用滑动变阻器______(填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_______Ω；滑动变阻器的滑片应置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_________________________________________________________________________．②将开关向____(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至__________________．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．R2650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏c报警器开始报警【解析】(2)在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏，可知外电阻的取值范围是1820×10－3Ω＝900Ω≤R≤1810×10－3Ω＝1800Ω.60℃时热敏电阻的阻值是650.0Ω，所以滑动变阻器阻值的取值范围在250Ω到1150Ω之间，所以滑动变阻器应该选R2.(3)电阻箱代替报警器工作时的热敏电阻，阻值应为650.0Ω，滑动变阻器刚开始应置于b端，若置于另一端，接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏；实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直至报警器开始报警．3．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路．(1)已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω.R1、R2和R3是定值电阻．利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表．若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V．则根据题给条件，定值电阻的阻值应是R1＝______Ω，R2＝____Ω，R3＝_______Ω.1009102000(2)用量程为3V，内阻为2500Ω的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准．所用电池的电动势E为5V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ.为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为____Ω的滑动变阻器．(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_______(填“M”或“N”)端．(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值________(填“大于”或“小于”)900Ω.50M大于【解析】(1)根据题意，R1与表头G构成1mA的电流表，则IgRg＝(I－Ig)R1，整理可得，R1＝IgRgI－Ig＝900×1001000－100Ω＝100Ω；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V，则R2＝Uab－IgRgI＝1－0.091×10－3Ω＝910Ω；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，则R3＝Uab－IgRg－IR2I＝3－0.09－1×10－3×9101×10－3Ω＝2000Ω.(2)电压表与之并联之后，电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50Ω的