2020年高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)瀏覽

1、2021高考沖刺(物理學(xué)科)材料(四)局部電學(xué)實(shí)驗(yàn)瀏覽一、誤差與有效數(shù)字1.絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差設(shè)某物理量的真實(shí)值為A.,測(cè)量值為A,那么絕對(duì)誤差為AA=|A-Ao|,相對(duì)誤差為?=7ZArvAr2.偶然誤差與系統(tǒng)誤差誤差產(chǎn)生原因大小特點(diǎn)減小方法系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)儀器不精密實(shí)驗(yàn)原理不完善實(shí)驗(yàn)方法粗糙總是偏大或偏小更新儀器完善實(shí)驗(yàn)原理_3然誤差測(cè)量、讀數(shù)不準(zhǔn)刈忽大忽小回圖象或取平均值二、根本儀器的使用與讀數(shù)1.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)：游標(biāo)尺(mm)精度(mm)測(cè)量結(jié)果(游標(biāo)尺上第n個(gè)刻線與主尺上的某刻度線對(duì)正時(shí))(mm)刻度格數(shù)刻度總長(zhǎng)度每小格與1毫米差1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)+0.1n20190.0

2、50.05主尺上讀的毫米數(shù)+0.05n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)+0.02n2.螺旋測(cè)微器的讀數(shù)：測(cè)量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)X0.01mm.3.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：計(jì)時(shí)器種類(lèi)工作電源電壓打點(diǎn)間隔電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流50Hz,46V0.02s電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流50Hz,220V0.02s4.電流表、電壓表、歐姆表的比照儀器極性量程選擇讀數(shù)電流表后止、負(fù)極的電表,電流由電表的正極流入,負(fù)極流出使指針指示比滿偏刻度多的位置33V和3A量程估讀到最小分度的J;15V量程估讀到最小分度的;105一八,10.6A量程應(yīng)估讀到最小分度的-2電壓表歐姆表使指針盡量指在表盤(pán)

3、的中間位置左右取兩位有效數(shù)字并乘以相應(yīng)擋位的倍率多用電表表頭的示意圖如下圖,在正確操作的情況下,答復(fù)以下問(wèn)題:(1)為假設(shè)選擇開(kāi)關(guān)的位置O如灰箭頭所示,那么測(cè)量的物理量是,測(cè)量結(jié)果(2)為假設(shè)選擇開(kāi)關(guān)的位置O如白箭頭所示,那么測(cè)量的物理量是,測(cè)量結(jié)果(3)假設(shè)選擇開(kāi)關(guān)的位置如黑箭頭所示,那么測(cè)量的物理量是,測(cè)量結(jié)果為.(4)假設(shè)選擇開(kāi)關(guān)的位置如黑箭頭所示,正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,那么接下來(lái)的正確操作步驟應(yīng)該依次為：；(5)全部測(cè)量結(jié)束后,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)撥到或者.(6)無(wú)論用多用電表進(jìn)行何種測(cè)量(限于直流),電流都應(yīng)該從色表筆經(jīng)插孔流入電表.【答案】(1)直流電壓1.20V(2)直流電流4

4、7mA(3)電阻1.7k1-1(4)換用X1kC倍率,重新短接調(diào)零；將紅黑表筆分別接觸被測(cè)電阻的兩根引線,讀出指針?biāo)缚潭?；再乘以倍率得測(cè)量值(5)OFF交流電壓500V擋位置(6)紅、正多用電表的使用“三注意(1)電流的流向：由于使用多用電表時(shí)不管測(cè)量工程是什么,電流都要從電表的“十插孔(紅表筆)流入,從“一插孔(黑表筆)流出,所以使用歐姆擋時(shí),多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆,負(fù)極接的是紅表筆.(2)要區(qū)分開(kāi)“機(jī)械零點(diǎn)與“歐姆零點(diǎn)“機(jī)械零點(diǎn)在表盤(pán)刻度左側(cè)“0位置.調(diào)整的是表盤(pán)下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點(diǎn)在表盤(pán)刻度的右側(cè)電阻刻度“0位置,調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕.(3)選倍率：測(cè)量前應(yīng)根

5、據(jù)估計(jì)阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷?由于歐姆擋刻度的非線性,使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí),表.1.頭指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都有較大誤差.通常只使用表盤(pán)中間一段刻度范圍,指針偏轉(zhuǎn)角度在1滿偏到322 滿偏之間為測(cè)量的有效范圍.3三、電流表的內(nèi)外接法選擇1 .兩種接法的比擬比擬工程電流表內(nèi)接法電流表外接法電路p-0-1誤差原因由于電流表內(nèi)阻的分壓作用,電壓表測(cè)量值偏大1由于電壓表內(nèi)阻的分流作用,電流表測(cè)量值偏大測(cè)量結(jié)果_U-一一R測(cè)=I-ra+Rx>Rx電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值URvR測(cè)=.sRx<RxIRv+Rx電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件Rx?Ra,大電阻Rx?Rv,小電阻2.兩種接法的判斷(1)比值判斷

6、法：假設(shè),Rx為大電阻,內(nèi)接法誤差小應(yīng)選用內(nèi)接法；假設(shè)RV>富Rx為小電阻,外接法誤差小RxRaRxRa應(yīng)選用外接法.(2)臨界值判斷法：當(dāng)被測(cè)電阻R的大小無(wú)法直接判定時(shí),先求臨界電阻R0=VRaRv.假設(shè)Rx>R0,那么Rx為大電阻,內(nèi)接法誤差??；假設(shè)Rx<Ro,那么Rx為小電阻,外接法誤差?。患僭O(shè)Rx=Ro,內(nèi)外接法均可.(3)試觸法：當(dāng)無(wú)法估計(jì)電阻的阻值,難以比擬RA及整的大小時(shí),可采用電壓表試觸法看電流RxRv表、電壓表變化大小來(lái)確定,假設(shè)電流表示數(shù)較電壓表示數(shù)變化明顯,說(shuō)明外接時(shí)電壓表分流作用大,應(yīng)采用內(nèi)接法；假設(shè)電壓表示數(shù)較電流表示數(shù)變化明顯,說(shuō)明內(nèi)接時(shí)電流表的分

7、壓作用大,應(yīng)采用外接法.四、滑動(dòng)變阻器連接的限流接法和分壓接法1.兩種接法的比照.E內(nèi)容限流接法分壓接法比照說(shuō)明兩種接法電路圖弓1?_1*1串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載Rx上電壓調(diào)節(jié)范圍REwUWERx+Ro0<U<E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載Rx上電流調(diào)節(jié)范圍Rx+RoRx0<I詰x分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都起保護(hù)作用額定條件下電路總功率EIE(I+Ip)分壓電路耗能較多2.兩種接法的處理技巧(1)滑動(dòng)變阻器限流式接法選取原那么：一般在滑動(dòng)變阻器總電阻Ro與Rx相差不大時(shí),既不要求較大范圍調(diào)節(jié)電流和電壓,又不要求從零開(kāi)始讀數(shù),那么優(yōu)先選擇限流式接法.(2)滑動(dòng)變阻器的

8、分壓式接法選取原那么：滑動(dòng)變阻器的全值電阻Ro遠(yuǎn)小于用電器電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值,即Rx?Ro.要求用電器Rx的電流或電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化.采用限流式電路時(shí),電路中的最小電流大于用電器Rx的額定電流,或給定的儀表量程偏小.五、電表改裝(1)電壓表的改裝電流表G的電壓量程Ug=igRg,當(dāng)改裝成量程為U的電壓表時(shí),應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻R,由于串聯(lián)電阻有分壓作用,因此叫做分壓電阻,如下圖：電壓擴(kuò)大量程的倍數(shù)Un二一Ug由串聯(lián)電路的特點(diǎn)得U二IgRgIgR解得R=U_RIggIgRgU-1RgUgg即電壓擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時(shí),需要串聯(lián)的分壓電阻R-n-1Rg電壓表的總電阻RV=R0+R.g(

9、2)電流表的改裝電流表G的量程為Ig,當(dāng)改裝成量程為I的電流表時(shí),應(yīng)并聯(lián)一個(gè)電阻R,由于并聯(lián)電阻R可以起到分流作用,因此叫做分流電阻,電流表G滿偏電流為Ig,擴(kuò)大量程的電流表滿偏電流為I,如下圖.擴(kuò)大量程的倍數(shù)n=1g由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得IgRg=I.|gR所以R|gRgRg即電流擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n時(shí),需并聯(lián)的分流電壓為R=JR_-Ig-n-1n-1g電流表的總電阻rRRg.Ra二RRg六、電阻的測(cè)量常用方法方法原理電路測(cè)量條件可測(cè)物理量備注伏安法外接電表內(nèi)阻未知且RX<<RV或RFAR測(cè)Rx=U/IR測(cè)<R真電壓表內(nèi)阻且兩表讀數(shù)誤差較小測(cè)Rx=U/(I-U/Rv)R且兩表讀數(shù)

10、誤差較小Rv=U/(I-U/Rx)伏安法內(nèi)接一7電表內(nèi)阻未知且Rx>>Ra或測(cè)Rx=U/IR測(cè)>R真電流表內(nèi)阻且兩表讀數(shù)誤差較小測(cè)Rx=(U/I)-RaRx且兩表讀數(shù)誤差較小測(cè)Ra=(U/I)-Rx伏安法兩表內(nèi)阻未知且測(cè)電壓的量程接近測(cè)Ra=U/I電流表測(cè)電壓量程小時(shí)串分壓電阻伏安法兩表內(nèi)阻未知且測(cè)電流的量程接近測(cè)Rv=U/I電壓表測(cè)電流量程小時(shí)并分流電阻依法O-®-0兩表測(cè)電壓的量程接近且Ai內(nèi)阻測(cè)Ra2=IiRa1/I2伏伏法兩表測(cè)電流的量程接近且Vi內(nèi)阻測(cè)Rv=U2/(Ui/Rvi)法0-1-©R且兩電流表讀數(shù)誤差較小測(cè)Rai=(I2-Ii)R/Ii

11、表A2量程大于表Ai里程Ai內(nèi)阻Rai且兩電流表讀數(shù)誤差較小測(cè)R=IiRAi/(I2-Ii)伏伏法Q°R且兩電壓表讀數(shù)誤差較小Vi內(nèi)阻Rvi且兩電壓表讀數(shù)誤差較小測(cè)Rvi=UiR/(U2-Ui)測(cè)R=(U2-Ui)Rvi/Ui表V2量程大丁表V1里程其他常見(jiàn)方法teaG/1-療&SH-©Di替代法半偏法電橋法消除法,七、測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)根本原理：閉合電路的歐姆定律.UE=U+卜；E=I(R+r)；E=(R+r)R1、伏安法U-I法1用圖象定性分析誤差圖二圖一所示電路測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)的值是準(zhǔn)確的,測(cè)得的內(nèi)電阻是偏大的.用圖二所示電路測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻都是偏小的.2用

12、等效電壓源法來(lái)分析誤差對(duì)于圖一的電路zT=zr=rRa對(duì)于圖二的電路說(shuō)明：此種方法測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均無(wú)系統(tǒng)誤差.4、伏歐法的變式一一雙伏法U-U法其設(shè)計(jì)電路如下圖.閉合記下V1和V2的示數(shù)5和U2；再閉合S2,記下V1的示數(shù)5'.,Rvz=zRv+r口V顯而易見(jiàn)：.Rvrr二Rvr3圖像處理數(shù)據(jù)：U-I圖像r：r注意坐標(biāo)起點(diǎn)2、歐安法I-R法1如下圖,改變電阻箱根據(jù)全電路歐姆定律有：U1L.'U1E=5U21r,E=51rRv1Rv1解方程組得E=U1U25-5拓展：如果電壓表V1的內(nèi)阻RV1,那么還可測(cè)得電源內(nèi)阻:5+U2-U：U1-U1Rv1R的阻值,多測(cè)幾組路端電壓及對(duì)

13、應(yīng)的外電阻阻值.-E=IiRr根據(jù)全電路歐姆定律有：,E川2R2r解方程組得:EJI2R-R212-IlLR-I2R2rI2-I12誤差分析：利用以上的三種誤差分析方法可得：Esj=E真,測(cè)=真+Ra.11一,3圖像處理數(shù)據(jù)：R=E1-rR-1圖像II3.伏歐法U-R法1如下圖,改變電阻箱R的阻值,多測(cè)幾組路端電壓及對(duì)應(yīng)的外電阻阻值.根據(jù)全電路歐姆定律：入U(xiǎn)1U2有E=Ui1r,E=U22r,RiR2八、器材選擇1 .器材選取三原那么1平安性原那么：要注意測(cè)量?jī)x器的量程,電器元件的電流不能超過(guò)其允許通過(guò)的最大電流等.2精確性原那么：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,選用精度適宜的測(cè)量工具,但對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)講,精確

14、程度合適即可,并不是精度越高越好.3方便性原那么：實(shí)驗(yàn)時(shí)需考慮調(diào)節(jié)方便,便于操作,如滑動(dòng)變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在二者都能滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下,還要考慮阻值大小對(duì)實(shí)驗(yàn)操作是否調(diào)節(jié)方便的問(wèn)題.2 .器材選取三要求1根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原那么選擇電表.首先保證流過(guò)電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過(guò)使用量程,然后合理選擇量程.務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)一般取滿偏的1/32/3左右,以減少測(cè)量和讀數(shù)的誤差.2根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器,注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流不能超過(guò)它的額定值.對(duì)高阻值的變阻器,如果滑動(dòng)頭稍有移動(dòng),使電流、電壓有很大

15、變化的,不宜采用.3應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的根本要求來(lái)選擇儀器.對(duì)于這種情況,只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理,才能做出恰當(dāng)?shù)倪x擇.九、高考題樣例【案例1某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一個(gè)阻值約為5的電阻Rx的阻值.1現(xiàn)有電源4V,內(nèi)阻可不計(jì)、滑動(dòng)變阻器0-50Q,額定電流2A,開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線假設(shè)干,以及2誤差分析：利用等效電源法,等效電動(dòng)勢(shì)E'=-RE直,等效內(nèi)阻rhRvr真Rvr真Rvr真故E測(cè)£真、r測(cè)真.3圖像處理數(shù)據(jù)：4如果電壓表內(nèi)阻1r1111方=+-圖像Rv,還可利用電壓表和電阻箱串聯(lián)進(jìn)行測(cè)量.以下電表：A.電流表03A,內(nèi)阻約0.025QB.電流表00.6A,內(nèi)阻約0.125QC.電壓表03V,內(nèi)阻約3

16、kQD.電壓表015V,內(nèi)阻約15k為減小測(cè)量誤差,在實(shí)驗(yàn)中,電流表應(yīng)選用實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖1中的選填甲"或乙.i-XV根據(jù)全電路歐姆定律有E=U1+匕電+r,E=U2+英2+rRvRv1-LRx甲選填器材前的字母(2)圖2是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖,圖中已連接了局部導(dǎo)線.請(qǐng)請(qǐng)根據(jù)在問(wèn)中所選的電路圖,【案例2利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻.要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差.(1)應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖1中的(選項(xiàng)甲"或乙).U.某IBB霜瞬SB西雪施i畫(huà)ISIK-二一-二：一:=y.!=:!M=:-I-rs-_一里雷二用一垣適"Ens黑am一-IE-B-a-a

17、rBBH-I-rlaB-alaE-aa-n-一-H-3-3-S-_困雷國(guó)武曾一,函空一石-H-3-JI-*JaBZ-i-一En一赳金EH阻_EU適一1一一一一-ma,-m宿晅N宿坦空國(guó)h-B-CU-B-U-UE-U-7t-H-J->-一一EI-一一E-1-EE一一-3aju-3-一LnEE一："一!4MH補(bǔ)充完成圖2中實(shí)物間的連線.圖2的位置,并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)Q(保存兩位有效數(shù)字).(3)接通開(kāi)關(guān),改變滑動(dòng)變阻器畫(huà)片PU次電表示數(shù)如圖3所示,可得該電阻的測(cè)量值0.6(4)假設(shè)在問(wèn)中選用甲電路,產(chǎn)生誤差的主要原因是;假設(shè)在問(wèn)中選用乙電路,產(chǎn)生誤差的主要原因是.

18、(選填選項(xiàng)前的字母)A.電流表測(cè)量值小于流經(jīng)Rx的電流值B.電流表測(cè)量值大于流經(jīng)Rx的電流值C.電壓表測(cè)量值小于Rx兩端的電壓值D.電壓表測(cè)量值大于Rx兩端的電壓值(5)在不損壞電表的前提下,將滑動(dòng)變阻器滑片P從一端滑向另一端,隨滑片P移動(dòng)距離x的增加,被測(cè)電阻Rx兩端的電壓U也隨之增加,以下反映U-x關(guān)系的示意圖中正確的選項(xiàng)是.(2)現(xiàn)有電流表(0%0.6A)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線假設(shè)干,以及以下器材:a,電壓表(0、15V)b,電壓表(OMJV)c,滑動(dòng)變阻器(0、50.)d,滑動(dòng)變阻器(0500(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用；(選填相應(yīng)器材前的字母)(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示,其中5組