(完整word版)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題總結(jié),推薦文檔

1、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題知識(shí)點(diǎn)回顧一、描繪小燈泡的伏安特性曲線：二、電流表和電壓表的改裝：三、測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻：四、測(cè)定金屬電阻和電阻率：五、器材選擇：六、電路糾錯(cuò)：七、示波器的使用：八、用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件九、傳感器知識(shí)點(diǎn)和考點(diǎn)一、描繪小燈泡的伏安特性曲線原理：歐姆定律U IR處理方法：內(nèi)接和外接（都有誤差）例1、某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件。圖為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對(duì)其提出質(zhì)疑， 先需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：器材（代號(hào)）規(guī)格電流表（Ai）量程050mA內(nèi)阻約為50電流表（A2）量程0200mA內(nèi)阻約為10電壓表（Vi）量

2、程03V，內(nèi)阻約為10k電壓表（V2）量程015V,內(nèi)阻約為25k滑動(dòng)變阻器（Ri）阻值范圍015，允許最大電流1A滑動(dòng)變阻器（R2）阻值范圍01k，允許最大電流直流電源(E)100mA開關(guān)(S)輸出電壓6V,內(nèi)阻不計(jì)導(dǎo)線若干 為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用 ;電壓表應(yīng)選用 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用。(以上均填器材代號(hào)) 為達(dá)到上述目的，請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原 理圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。 若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合， 請(qǐng)說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同 點(diǎn)？相同點(diǎn):不同點(diǎn):二、電壓表和電流表(1 )電流表原理和主要參數(shù)電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)

3、中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指什偏角B與電流強(qiáng)度I成正比，即9 = kI，故表的刻度是均勻的。電流表的主要參數(shù)有，表頭內(nèi)阻Rg：即電流表線圈的電阻；滿偏電流lg：即電流表允許通過的最大電流值，此時(shí)指針達(dá)到滿偏；滿偏電壓U :即指針滿偏時(shí)，加在表頭兩端的電壓，故Ug= IgRg(2) 半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻 Rg :方法：合上S1，調(diào)整R的阻值，使電轉(zhuǎn)到滿流表指針刻度再合上開關(guān)S2,調(diào)整R'的阻值(不可再改變 R),使電流表指針偏轉(zhuǎn)到正好是滿刻度的一半，可以認(rèn)為 Rg = R '。 條件：當(dāng)R比R '大很多(3) 電流表改裝成電壓表方法：串聯(lián)一個(gè)分壓電阻R,如圖所示

4、，若量程擴(kuò)大倍，即n =，則根據(jù)分壓原理，需串聯(lián)的電阻值Ug土RgUg g(n 1)Rg，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大。(4) 電流表改裝成電流表，則根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，需要并聯(lián)的電阻值Ig方法：并聯(lián)一個(gè)分流電阻 R，如圖所示，若量程擴(kuò)大 n倍,IRR - R1，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，并聯(lián)的電阻值越Irn 1小。注意：改裝后的電壓表或電流表， 雖然量程擴(kuò)大了，但通過電流表的最大電流或加在電 流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流 Ig和滿偏電壓Ug，只是由于串聯(lián)電路的分壓及 并聯(lián)電路的分流使表的量程擴(kuò)大了。三、測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和電阻原理：閉合電路歐姆定律：E U外Ir例1、某同學(xué)通

5、過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為9.999 ，科當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用) 一只電流表(量程Ir=0.6A,內(nèi)阻rg 0.1 )和若干導(dǎo)線。 請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì) E內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖4中器件的連接方式，畫線把它們連接git起來。 接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R,讀處與R對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作記錄當(dāng)電阻箱的阻值R 2.6時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖5所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)1 1 1首先計(jì)算出每個(gè)電流值1的倒數(shù)嚴(yán)制作R-嚴(yán)標(biāo)圖，如圖6所示，圖中已標(biāo)注出了 ( r,t )的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖5

6、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖 6中上。 在圖6上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)練成圖線。 根據(jù)圖6描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì) E=V,內(nèi)電阻r 例2、（1）某同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量一銅絲的直徑，測(cè)微器的示數(shù)如圖所示，該銅絲的直徑為mm（2）右圖為一電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連線圖。該實(shí)驗(yàn)可用來測(cè)量特測(cè)電阻RX的阻值（約500 Q） o圖中兩個(gè)電壓表量程相同，內(nèi)阻都很大。實(shí)驗(yàn)步驟如 下： 調(diào)節(jié)電阻箱，使它的阻值R）與待測(cè)電阻的阻值接近； 將滑動(dòng)變阻器 的滑動(dòng)頭調(diào)到最右端。 合上開關(guān)S。 將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向左端滑動(dòng)，使兩個(gè)電壓表指針都具有明顯偏轉(zhuǎn)。 記下兩個(gè)電壓表和的讀數(shù)U和Lb。 多次改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的位

7、置，記下禾的多組讀數(shù)L和Lbo 求RX的平均值?；卮鹣铝袉栴}：（I）根據(jù)實(shí)物連線圖在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，其中電阻箱的符號(hào)為滑動(dòng)變阻器的符號(hào) -二匕 為，其余器材用通用的符號(hào)表示。（n）不計(jì)電壓表內(nèi)阻的影響，用U、U2和R0表示Rx的公式為（川）考慮電壓表內(nèi)阻的影響，且U、U、R）、二的內(nèi)阻ri、二的內(nèi)阻2表示Rx的公式四、電阻的測(cè)量電阻的測(cè)量有多種方法，主要有伏安法、歐姆表法，除此以外，還有半偏法測(cè)電阻、電橋法測(cè)電阻、等效法測(cè)電阻等等 （一）、下面主要介紹伏安法測(cè)電阻的電路選擇1 伏安法測(cè)電阻的兩種電路形式（如圖所示）2. 實(shí)驗(yàn)電路（電流表內(nèi)外接法）的選擇測(cè)量未知電阻的原理是 R=

8、U，由于測(cè)量所需的電表實(shí)際上是非理想的，所以在測(cè)量I未知電阻兩端電壓 U和通過的電流I時(shí)，必然存在誤差，即系統(tǒng)誤差，要在實(shí)際測(cè)量中有效地減少這種由于電表測(cè)量所引起的系統(tǒng)誤差，必須依照以下原則：（1）若 電 > 匹，一般選電流表的內(nèi)接法。如圖（a）所示。由于該電路中，電壓表Ra Rx的讀數(shù)U表示被測(cè)電阻 Rx與電流表A串聯(lián)后的總電壓，電流表的讀數(shù)I表示通過本身和 Rx 的電流，所以使用該電路所測(cè)電阻 R測(cè)=U = Rx+ Ra，比真實(shí)值Rx大了 Ra，相對(duì)誤差a =IR 測(cè) Rx raRxRx（2）若 理 v 生，一般選電流表外接法。如圖（b）所示。由于該電路中電壓表的讀Ra RxRvRv

9、Rx數(shù)U表示Rx兩端電壓，電流表的讀數(shù) I表示通過 巳與RV并聯(lián)電路的總電流，所以使用該 電流所測(cè)電阻URv RxRs RxR測(cè)=一 也比真實(shí)值 Rx略小些，相對(duì)誤差 a=IRv RxRx例1、某電流表的內(nèi)阻在0.1 Q0.2 Q之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，可選用的器材如下:A .待測(cè)電流表 Ai （量程0.6A）;B .電壓表V1 （量程3V，內(nèi)阻約2k Q）C.電壓表V2 （量程15V，內(nèi)阻約10kQ） ; D.滑動(dòng)變阻器 Ri （最大電阻10Q）E.定值電阻 R2 （阻值5Q）F.電源E （電動(dòng)勢(shì)4V）G.電鍵S及導(dǎo)線若干（1） 電壓表應(yīng)選用 ;（2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；（3） 如測(cè)得電壓表的讀數(shù)

10、為 V，電流表的讀數(shù)為I，則電流表A1內(nèi)阻的表達(dá)式為：Ra =（二八 控制電路的選擇：（滑動(dòng)變阻器分壓與限流接法的選擇）1、限流接法：如圖2甲所示，圖2乙注意：在接通電源之前應(yīng)把接入中路中的電阻最大，電路中的電流最小，以保證安全。 即圖中滑片P移到b端。2、分壓接法：如圖2乙所示。注意：在接通電源之前，滑片 P應(yīng)移到圖中的a端，使負(fù)載的電 壓和電流均為最小，以保證安全。3、選擇方法：在沒有特殊指明的情況下，從減小電能損耗和接線方便的角度考慮，變阻器通常選用限流接法，但在出現(xiàn)下述情況時(shí)，則必須選擇分壓接法。（1）若采用限流電路時(shí)，如果電路中的最小電流大于等于被測(cè)電阻Rx的額定電流或所給電表的量程

11、時(shí)，必須選用分壓電路；例1、用伏安法測(cè)量某電阻 Rx阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：待測(cè)電阻 Rx （阻值約為100 歐）; 直流電流表 A （010mA, 50Q）;電壓表V （ 03V , 5k ）；滑動(dòng)變阻器 R （015,1A）;直流電源（電動(dòng)勢(shì)為 3V,內(nèi)阻不計(jì)）；電鍵、導(dǎo)線若干。根據(jù)規(guī)格要求，畫出測(cè)量電路圖。（2）滑動(dòng)變阻器全阻值 R遠(yuǎn)小于或者遠(yuǎn)大于被測(cè)電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，而實(shí)驗(yàn)要求電壓變化范圍較大（或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)）時(shí)，必須采用分壓電路； 例2、有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“ 6V, 0.6W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)燈泡的I U圖線?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：電壓表（010V，

12、內(nèi)阻20 k ）；電流表（00.3A，內(nèi)阻1 ）；滑動(dòng)變阻器（5 ,2A）;學(xué)生電源（直流 9V），還有開關(guān)、導(dǎo)線。為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（3）實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始并連續(xù)變化時(shí)須采用分壓電路；例1、某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率。所用 的器材包括：輸出為 3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè) 微器（千分尺）、米尺、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線等。（1）他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金圖4屬絲上夾上一個(gè)小金屬夾，金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)。請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)FT!0_|_01圖14（2）實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下:電路，并連接電路實(shí)

13、物圖14 正確鏈接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關(guān); 讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置; 斷開開關(guān)， ，合上開關(guān)，重復(fù)的操作。（3） 該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖15的關(guān)系圖線,其斜率為 A-1 m1（保留三位有效數(shù)字）；圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了<01 11=勿I151圖16的電阻之和。（4） 他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖16所示。金屬絲的直徑是 。圖15中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是,其數(shù)值和單位為 （保留三位有效數(shù)字） 。五、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇：1、首先考慮安全因素：所有儀器必須保證安全2、

14、讀數(shù)誤差因素：減小誤差3、對(duì)滑動(dòng)變阻器：分壓和分流4、儀器選擇的一般步驟：（1）首先選擇唯一性的器材；（2）草畫電路圖，（暫不接電流表和電壓表）；（3）估算回路中的電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)，但不超過 其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材。例1、在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中若估測(cè)金屬絲的電阻Rx約為3 Q,為減小誤差并盡可能測(cè)量多組數(shù)據(jù)，要求電阻絲的發(fā)熱功率PV 0.75W，備有器材如下：A、6V直流電源；B、直流電流表 Ai （ 00.6A，內(nèi)阻0.5 ）;C、直流電流表A2 （ 03A，內(nèi)阻0.01）;D、直流電壓表Vi （ 03V, 1k

15、）;E、直流電壓表 V2 （ 015V , 5k ）;F、滑動(dòng)變阻器R1 （0100，最大允許電流1A）;G、 滑動(dòng)變阻器 R2 （020 ，最大允許電流1A）;H、電鍵、導(dǎo)線若干。問：（1） 上述器材選用 （用字母表示）（2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（3）在圖5中連接實(shí)物。圖6例2、某同學(xué)用圖2所示電路，測(cè)繪標(biāo)有“ 3.8 V,0.3 V ”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象. 除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇電流表：A:（量程100 mA,內(nèi)阻約2）;A:（量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3）;電壓表：V1（量程5 V,內(nèi)阻約5）;V2（量程15 V,內(nèi)阻約15）;電源：E1（電動(dòng)勢(shì)為1.5

16、 V，內(nèi)阻為0.2）;E2（電動(dòng)勢(shì)為4 V,內(nèi)阻約為0.04）.，電壓表,為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表滑動(dòng)變阻器，電源.（填器材的符號(hào)） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出 R-U的圖象如圖3所示.由圖象可知，此燈泡在不不作時(shí)，燈絲電阻為 ;當(dāng)所加電壓為3.00 V時(shí)，燈絲電阻為 ，燈泡實(shí)際消耗的電功率為W. 根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率 P與外加電壓U的關(guān)系符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的答案： A2ViRiE2 1.511.50.78A例3、有一電阻R，其阻值大約在40 Q至50 Q之間，需進(jìn)一步測(cè)定其阻值， 現(xiàn)有下列器材： 電池組&，電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；電壓

17、表 V，量程為0至10 V，內(nèi)阻20KQ ;電流 表A1,量程為0至50mA，內(nèi)阻約20 Q ;電流表A2,量程為0至300mA，內(nèi)阻約4Q;滑 動(dòng)變阻器R1,阻值范圍為0至100Q，額定電流1A ;滑動(dòng)變阻器R2，阻值范圍為0至1700 Q,額定電流0.3 A,開關(guān)S及導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示，實(shí)驗(yàn)中要求多測(cè)幾組電 流、電壓值。在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選 電流表和 滑動(dòng)變阻器。例4、為了測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備了下列器材供選用：A .待測(cè)干電池一節(jié)B .直流電流表（量程0 0.6 3 A , 0.6 A擋內(nèi)阻為 0.1 Q, 3 A擋內(nèi)阻為 0.02 Q）C.直流電壓表（量程0 3

18、 15 V , 3 V擋內(nèi)阻為5 k Q 15 V擋內(nèi)阻為25 k QD 滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0 15，允許最大電流為1A）E. 滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為 0 1000約允許最大電流為 0.2 A）F. 開關(guān)G. 導(dǎo)線若干 在圖（甲）中將所選器材，用鉛筆畫線代表導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)物連線； 為盡可能減少實(shí)驗(yàn)的誤差，其中滑動(dòng)變阻器選 （填代號(hào)）； 根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，畫出的 U I圖線如圖（乙）所示，從中可求出待測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)為V，內(nèi)電阻為Q.（乙）（甲）六、電路的糾錯(cuò)：例1、如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號(hào)。在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮。現(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測(cè)的有：電源、開關(guān)、小燈泡、導(dǎo)線以及電路中的各點(diǎn)連接。（1）為了檢測(cè)小燈泡以及 3根導(dǎo)線，在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的擋。在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的 擋。（2）在開關(guān)閉合情況下，若測(cè)得 5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢(shì)，則表明_可 能有故障（3）將小燈泡拆離電路，寫出用多用表檢測(cè)該小燈泡是否有故障的具體步驟。七、多用表的使用:例1、某同學(xué)利用多用電表測(cè)量二極管的反向電阻。完成下列測(cè)量步驟：（1）檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。（2）將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開關(guān)拔至電阻測(cè)量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫?。?） 將紅、黑表筆 ，進(jìn)行歐姆調(diào)零。（4） 測(cè)反向電阻時(shí)，將