高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題總結(jié)

1、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)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（A）量程050mA內(nèi)阻約為50G電流表（A量程0200mA內(nèi)阻約為10c電壓表（V）量

2、程03V,內(nèi)阻約為10k C電壓表（V量程015V,內(nèi)阻約為25kC滑動(dòng)變阻器（R）阻值范圍075c，允許最大電流1A滑動(dòng)變阻器（R）阻值范圍 01kC ,允許最大電流直流電源(E)100mA開(kāi)關(guān)(S)輸出電壓6V,內(nèi)阻不計(jì)導(dǎo)線若嚇為提高實(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(huà)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(shuō)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)中

3、受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指什偏角 。與電流強(qiáng)度I成正比，即0 =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 R:即電流表線圈的電阻；滿偏電流Ig：即電流表允許通過(guò)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(kāi)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'大很多方法：串聯(lián)一個(gè)分壓電阻 R,如圖所示，若量程擴(kuò)大(3)電流表改裝成電壓表

4、倍，即n=,則根據(jù)分壓原理，需串聯(lián)的電阻值Ug-Ur -，一，上一 一R=Rg =(n-1)Rg ,故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大。Ug（4）電流表改裝成電流表方法：并聯(lián)一個(gè)分流電阻 R,如圖所示，若量程擴(kuò)大 n倍,即n= _L,則根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，需要并聯(lián)的電阻值I gL R R= - Rg =-,故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，并聯(lián)的電阻值越I Rn -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(guò)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

5、合電路歐姆定律：E = U外+ Ir例1、某同學(xué)通過(guò)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(kāi)關(guān)、一個(gè)電阻箱（最大阻值為9.999C ,科當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用） 一只電流表（量程IR=0.6A,內(nèi)阻rg =0.1C）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(huà)線把它們連接期4圖5起來(lái)。接通開(kāi)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)111首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù),；再制作R-坐標(biāo)圖，如圖6所小，圖中已

6、標(biāo)注出了（ R,-） III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。高中根據(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(lái)測(cè)量特測(cè)電阻R的阻值(約5000)。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(kāi)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

7、®的讀數(shù)U和12。多次改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的位置，記下®和®的多組讀數(shù)U和U2o求R的平均值。回答下列問(wèn)題：(I)根據(jù)實(shí)物連線圖在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，其中電阻箱的符號(hào)為寸滑動(dòng)變阻器的符號(hào) T：士ZP 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、U和R0表示R的公式為（出）考慮電壓表內(nèi)阻的影響，且 U、U2、R、 。的內(nèi)阻1、0的內(nèi)阻2表示R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

8、路形式（如圖所示）&I-（a）（b）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=,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(guò)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，/、什 RxRV(1)若上,RaRx必須依照以下原則：般選電流表的內(nèi)接法。如圖（ a）所示。由于該電路中，電壓表的讀數(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(guò)本身和 Rx 的電流，所以使用該電路所測(cè)電阻 R測(cè)= Rx+R,比真實(shí)值 R大了 Ra,相對(duì)誤差a =IR測(cè)一 Rx raRx一 R

9、x（2）若 區(qū)v 艮，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 RxUR測(cè)=IR測(cè)-RxRVa=RxRvRx數(shù)U表示Rx兩端電壓，電流表的讀數(shù) I表示通過(guò)Rx與Rv并聯(lián)電路的總電流，所以使用該 電流所測(cè)電阻RvRx也比真實(shí)值Rx略小些，相對(duì)誤差RvRx例1、某電流表的內(nèi)阻在 0.1 0.2 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 Vi （量程3V,內(nèi)阻約2kQ ）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10）E.定值電阻 R2 （阻值5白）F.電源E （電動(dòng)勢(shì)4V）G.電鍵S及

10、導(dǎo)線若干（1）電壓表應(yīng)選用 ;（2）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖；（3）如測(cè)得電壓表的讀數(shù)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）、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(méi)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

11、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 （0-3V, 5。）；滑動(dòng)變阻器 R （015Q , 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(huà)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?上標(biāo)有“ 6V, 0.6W”的字樣，現(xiàn)在要

12、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,內(nèi)阻2062）;電流表（00.3A,內(nèi)阻1 ）;滑動(dòng)變阻器（5c,2A）;學(xué)生電源（直流 9V）,還有開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。(3)實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)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(kāi)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15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)

13、 電路，并連接電路實(shí)物圖 14正確鏈接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開(kāi)啟電源，合上開(kāi)關(guān);讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)， ,合上開(kāi)關(guān)，重復(fù)的操作。(3)該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)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-1m-1(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、讀數(shù)誤差因素：減小誤差3、

14、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(huà)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(guò) 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 a ,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PV0.75W,備有器材如下：A、6V直流電源；B、直流電流表Ai （00.6A,內(nèi)阻0.5C）；C、直流電流表A2 （0-3A,內(nèi)阻0.01C ）;V2 (015V, 5kQ );D、直流電壓表 Vi （03V,

15、 1kC）;E、直流電壓表F、滑動(dòng)變阻器R1 （0100Q,最大允許電流1A）;G、滑動(dòng)變阻器R2 （020Q ,最大允許電流1A）;H、電鍵、導(dǎo)線若干。（用字母表示）問(wèn)：（1）上述器材選用（2）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。5中連接實(shí)物。（3）在圖例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(kāi)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 V,內(nèi)阻為0.2 ）;E2（電動(dòng)勢(shì)

16、為4 V,內(nèi)阻約為0.04 ）.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 ,電壓表滑動(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.R/Q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： A2 ViRiE2 1.511.50.78A例3、有一電阻R，其阻值大約在 40 至50 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)；電壓表 V,量程為0至

17、10 V,內(nèi)阻20KQ ;電流 表A1,量程為0至50mA,內(nèi)阻約 20Q;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100a ,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(kāi)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 0.1Q 3 A擋內(nèi)阻為 0.02 ）C.直流電壓表（量程 0 3 15 V , 3 V

18、擋內(nèi)阻為5 k Q 15 V擋內(nèi)阻為25 k。D.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為 0 15 口允許最大電流為1A）E.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為 0 1000 口允許最大電流為 0.2 A）F.開(kāi)關(guān)G.導(dǎo)線若干在圖（甲）中將所選器材，用鉛筆畫(huà)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(huà)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.（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(kāi)關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測(cè)的有：電源、開(kāi)關(guān)、小燈泡、3根導(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(kāi)的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的 擋。（2）在開(kāi)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(xiě)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(kāi)關(guān)拔至電阻測(cè)量擋適當(dāng)?shù)牧砍?處。(3)將紅、黑表筆 ,進(jìn)行歐姆調(diào)零。(4)測(cè)反向電阻時(shí)，將 表筆接