2021年高考物理一轮复习资料电学实验专题(完美总结)
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1、高三物理电学实验专题复习高三物理电学实验专题复习 (史上最精品总结、题型覆盖全面) 电学实验主题:电学实验主题: 1、描绘小灯泡的伏安特性曲线 2、测定金属的电阻(率) ,电表电阻测量 (螺旋测微仪、游标卡尺的使用,电表改装,半偏法等) 3、测定电源的电动势和内阻 4、多用电表的实用 5、传感器的应用 必考问题点:必考问题点: 、电路图的选择/画法(限流式?分压式?) 、电表选择、滑动变阻器等器材选择 、电压表电流表接法(内接?外接?) 给出已知电阻的选用 、数据计算 、误差分析 电学实验总结电学实验总结 一伏安法测电阻电表的接法(如图所示) 1、直接比较法: (口决: “内大大外小小” ,即
2、内接法适合测大电阻且系统误差偏大,即测量值 大于真实值,外接法适合测小电阻且系统误差偏小,即测量值小于真实值, ) 2、临界值计算比较法: AVR RR 时,宜采用电流表外接法; 相当于小电阻 AVR RR 时,宜采用电流表内接法;相当于大电阻 而 AVR RR 时,电流表内外接法效果是一样的.此时的被测电阻值 R 我们称为临界电阻。 1、 (2014 年 全国卷 2)22 (6 分)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻 Rx约为 200,电压表V 的 内阻的为 2k,电流表A 的内阻约为 10,测量电路中电流表的连接表的连接方式如图(a)或图 (b)所示,结果由公式 x U R I 计算得出,式
3、中 U 与 I 分别为电压表和电流表的示数。若将图(a) 和图(b)中电路图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。 22.【答案】 Rx1 大于 小于 二、测量电路的选择 1区别:限流 UUU RR R x x x (不能从 0 开始) 分压:UUx0(从 0 开始) 2选取原则:要求负载上电压或电流变化范围大,且从零开始连续可调,须用分压式接法。 (精 确性、尽可能多数据) 负载电阻 Rx 远大于滑动变阻器总电阻
4、 R 时,须用分压式接法。 采用限流电路时,电路中的最小电流(电压)仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流(电 压)时,应采用变阻器的分压式接法。 图(a) Rx A A V V Rx 图(b) 负载电阻的阻值 Rx 小于滑动变阻器的总电阻 R 或相差不大, 并且电压表、 电流表示数变化不要求 从零开始起调,可用限流式接法。 两种电路均可使用时应优先用限流式接法,因为限流电路结构简单,总功率较小。 滑动变阻器的限流接法与分压接法:两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小,但在不同条件下,调节效果大 不一样,滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑,灵活选
5、取. 三、三个基本电学实验 四、螺旋测微器、游标卡尺的原理与读数 1构造 2原理和使用 实验名称 测电阻(电阻率) 描绘小电珠的伏安特性曲 线 测电源电动势与内阻 电路 原理图 图像 物理意义 l Rd 4 2 , k U I R 1 U 增大,电阻 R 增大 纵轴截距E, I U r 5 0 20 25 15 螺旋测微器的可动刻度有 50 个等分刻度, 可动刻度旋转一周, 测微螺杆可前进或后退 0.5mm, 可动刻度每一小分度表示 0.5/50=0.01mm。(螺旋测微器可精确到 0.01mm,必须再估读一位,可读 数到 0.001mm) 读数=固定刻度 (整数毫米数+半毫米 0.5mm 可
6、能没有) +可动刻度 (以毫米为单位有 3 位小数, 0.01mm格数(整数格+一位估读)上图读数为 4mm+0.5mm+0.01mm40.8=4.908mm 3读数范例 4读数练习 6.703 mm 3.550 mm 1.130 mm 5.699 mm 强化训练 1(2015 海南单科,11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和 高度,测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为_cm,高度为_mm。 1解析 游标卡尺读数为d12 mm4 1 20 mm12.20 mm1.220 cm 螺旋测微器的读数为h6.5 mm36.10.01 mm6.861 mm 答案 1.
7、220 6.861 2、图甲为 20 分度游标卡尺的部分示意图,其读数为 mm;图乙为螺旋测微器的示意 图,其读数为 mm。 8.15;2.970 (2.9692.971) ; 游标卡尺的读数为 8mm+0.05mm3=8.15 mm; 螺旋测微器的读数为 2.5mm+0.01mm47.0=2.970mm。 3、 同学在实验室找到了一个小正方体木块, 用实验桌上的一把游标卡尺测出正方体木块的边长, 如图乙所示,则正方体木块的边长为 cm; 木块的边长为:a=31mm+100.05mm=31.50mm=3.150cm 4、某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)
8、所示, 测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为_mm,图(b)所示读数为 _mm,所测金属板的厚度为_mm。 0.010 6.870 6.860 5、金属丝直径的测量值为 d =_mm (3 分)3.864mm 6、A.下面图 a 游标卡尺的读数为 。5.212cm 9.30 7、 在做测定金属电阻率的实验中, 某同学先通过游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆 片的直径和厚度如下图所示,则游标卡尺所示金属圆片直径的测量值为_mm,螺旋测微器 所示金属圆片厚度的测量值为_mm。 31.70 ; 3.471 五、电流表和电压表的读数规则 最小分度是“1”的仪器,测量误差出现在
9、下一位,下一位按十分之一估读,如最小刻度是 1mm 的刻度尺,测量误差出现在毫米的十分位上,估读到十分之几毫米。 最小分度是“2”或“5”的仪器,测量误差出现在同一位上,同一位分别按二分之一或五分之 一估读。 对欧姆表的读数:待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍数。为减小读数误差,指针应指表 盘较中间的部分,否则需换档,换档后,需重新进行电阻调零。 例题 1、如图 1-57 甲、乙两图为常用的电流表和电压表的刻度盘,在甲图中如果接入电路的“+” 和“-0.6”两个接线柱,则表的示数为_,如果接入电路的是“+”和“-3”两个接线柱,则表 的示数为_. 在乙图中, 若选用的量程为 015 V, 则表的
10、示数为_, 若选用的量程为 03 V, 则表的示数为_. 解:在甲图中,若选用的量程为0.6A,则最小分度为0.02A,读数应估读到其最小分度的1/2,不是 半格的舍去,超过半格的读半格,所以读数为0.37A。若选用的量程为3A,则最小分度为0.1 A,读 数应估读到其最小分度的1/10,所以读数为1.86 A。 在乙图中,若选用的量程为 15V,则最小分度为 0.5V,读数应估读到其最小分度的 1/5,所以读数 为 6.0V。若选用的量程为 3V,则最小分度为 0.1V,读数应估读到其最小分度的 1/10,所以读数为 1.20V。 练习:完成下列读数: (1) 电流表量程一般有两种-00.6
11、A, 03A; 电压表量程一般有两种: 03V, 015V 如 图所示: 接 015V 量程时读数为_V 接 03A 量程时读数为_A (2)a_mm b_mm 实验一:实验一:描绘小灯泡伏安特性曲线描绘小灯泡伏安特性曲线 1. 实验目的 2. 实验原理 3. 实验器材 4. 实验步骤 5. 注意事项 电路的连接方式 电流表应采用外接法: 滑动变阻器应采用分压式连接 闭合电键 S 之前,一定要使滑动变阻器的滑片处于恰当的位置 保持小灯泡电压接近额定值是要缓慢增加,到额定值,记录 I 后马上断开开关。 误差较大的点药舍去,U-I 图像应是平滑曲线而非折线。 典型例题 1、 (10 分)某课外小组
12、准备描绘一小灯泡(2.5V 0.75 W)的伏安特性曲线,实验台上摆放有以下 器材: 电压表(量程 3V,内阻约 3k) ,.电流表(量程 0.6A,内阻约 0.5) ,滑动变阻器甲和乙(其最 大阻值标称值都模糊不清) ,干电池 2 节,单刀单掷开关,多用电表,导线若干。 (1)由于该实验要用到滑动变阻器,但提供的两只滑动变阻器最大阻值的标称值模糊不清,影 响了他们的选择, 该小组研究决定先用多用电表粗测两只滑动变阻器的最大阻值, 其测量结果如甲、 乙图甲示,其中乙图的测量值是 ,本实验应选择 (填“甲”或“乙” )滑动变 阻器。 U/V O 2、 有一个额定电压为 2.8V, 功率约为 0.
13、8W 的小灯泡, 现要用伏安法描绘这个灯泡的 IU 图线, 有下列器材供选用: A电压表(03V,内阻 6 k) B电压表(015 V,内阻 30k) C电流表(03 A,内阻 0.1) D电流表(00.6 A,内阻 0.5) E滑动变阻器(10,2 A) F滑动变阻器(200 ,0.5 A) G蓄电池(电动势 6V,内阻不计) 某同学误将电流表和电压表接成如图甲所示的电路,其他部分连接正确,接通电源后,小灯泡 的发光情况是_。要求小灯泡的电压从零开始增大,应选择图乙中的电路图是 。 (填“a” 或“b” ) 用正确的电路进行测量,电压表应选用_,电流表应选用_ (用序号字母表示) 滑动变阻器
14、应选用_ (用序号字母表示) 通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如下图丙所示由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为 _ 若将此灯泡与电动势 6V、内阻不计的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为_ 的电阻(此空答案取三位有效数字) (1)不亮;b ; (2)A;D (3)E (4)10 (5)11.4 3、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡,导线 和开关外,还有: A直流电源(电动势约为 5 V,内阻可不计) B直流电流表(量程 03 A,内阻约为 0.1 ) C直流电流表(量程 0600 mA,内阻约为 5 ) D直流电压表(量程 01
15、5 V,内阻约为 15 k) E直流电压表(量程 05 V,内阻约为 10 k) F滑动变阻器(最大阻值 10 ,允许通过的最大电流为 2 A) G滑动变阻器(最大阻值 1 k,允许通过的最大电流为 0.5 A) 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据 (1)实验中电流表应选用_,电压表应选用_,滑动变阻器应选用_(均用序号字 母表示) (2)请按要求将图 747 中所示的器材连成实验电路 图 747 (3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图 748 所示现把实验中使用的小灯泡 接到如图 749 所示的电路中,其中电源电动势 E6 V,内阻 r1 ,定值电阻 R9 ,
16、此时 灯泡的实际功率为_W(结果保留两位有效数字) (1)C E F (2)见解析图 (3)0.84(0.810.87)皆可 4、 某同学想要描绘标有 “3.8V, 0.3A”字样小灯泡 L 的伏安特性曲线, 要求测量数据尽量精确, 绘制曲线完整,可供该同学选用的器材除了开关,导线外,还有: 电压表 V1(量程 03V,内阻等于 3k) 电压表 V2(量程 015V,内阻等于 15k) 电流表 A1(量程 0200mA,内阻等于 10) 电流表 A2(量程 03A,内阻等于 0.1) 滑动变阻器 R1(010,额定电流 2A) 滑动变阻器 R2(01k,额定电流 0.5A) 定值电阻 R3(阻
17、值等于 1) 定值电阻 R4(阻值等于 10) 定值电阻 R5(阻值等于 1k) 电源 E(E=6V,内阻不计) 请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁 该同学描绘出的 I-U 图像应是下图中的_ 实验实验二二:伏安法测电阻(率)伏安法测电阻(率) 实验原理( L Rd L RS S L R 4 2 推得) 被测电阻丝的电阻较小,所以选用电流表外接法 本实验通过的电流不宜太大,通电时间不能太长,以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。 (一)常规测电阻 1、 (石景山一模)21(2)(9 分)某待测电阻的额定电压为 3V(阻值大约为 10)。为测量其阻 值,实验室提供了下列可选用的
18、器材 A:电流表 A1(量程 300mA,内阻约 1) B:电流表 A2(量程 0.6A,内阻约 0.3) C:电压表 V1(量程 3.0V,内阻约 3k) D:电压表 V2(量程 5.0V,内阻约 5k) E:滑动变阻器 R1(最大阻值为 50) F:滑动变阻器 R2(最大阻值为 500) G:电源 E(电动势 4V,内阻可忽略) H:电键、导线若干 为了尽可能提高测量准确度,应选择的器材为(只需填写器材前面的字母即可) 电流表_;电压表_;滑动变阻器_。 下列给出的测量电路中,最合理的电路是 : 21.(9 分) (2)A(2 分) C(2 分) E(2 分) D (3 分) V A V
19、A V A Rx E S R A V Rx E S R A B V Rx E S R A C V Rx E S R A D 2、(15 年烟台一模)要测量一根电阻丝的阻值,某同学采用的做法是: 先用多用电表的欧姆挡进行粗测,当选择开关旋至“R10”时,指针指在接近刻度盘右端的位 置 I;当选择开关旋至另一位置进行测量时,指针指示的位置接近刻度盘的中央位置 II,如图所示, 则所测电阻的电阻值为 用以下器材进行较准确的测量,实验室中提供的实验器材如下: 电压表 V(量程 6V,内阻约 3k) 电流表 A1(量程 0.6A,内阻约 0.5) 电流表 A2(量程 3A,内阻约 0.1) 电源 E1(
20、电动势 6V,内阻不计) 电源 E2(电动势 12V,内阻不计) 滑动变阻器 R(最大阻值 10) 开关 S 和导线 实验时电源应选 ,电流表应选 。(填器材代号) 如果要求加在电阻丝上的电压从零开始增加,请在虚线框内帮他设计一个电路图。在你所设计的 电路中,闭合开关前变阻器的滑动触头应移到最 端。 实验中受诸多因素的影响会产生误差,请你说出产生误差的两条原因: , 。 调节变阻器的滑动触头,使电压表的读数每次都比上一次增加 0.5V,结果发现电流表的示数每次 比上一次增加的数值都不一样,呈越来越小的趋势,且随着电压的增大和实验时间的延长,这种情 况越来越明显。 试说明产生这一现象的主要原:
21、。 。 3、欲用伏安法测定一段阻值约为 5左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下 器材: A电池组(3 V,内阻 1) B电流表(03 A,内阻 0.012 5) C电流表(00.6 A,内阻 0.125) D电压表(03 V,内阻 3 k) E电压表(015 V,内阻 15 k) F滑动变阻器(020,额定电流 1 A) G滑动变阻器(02 000,额定电流 0.3 A) H开关、导线 (1)上述器材中应选用的是_。 (填写各器材的字母代号) (2)实验电路应采用电流表_接法(填“内”或“外” ) ,采用此接法测得的电阻值比其真 实值偏_(填“大”或“小” ) ,造成这种误差
22、的主要原因是_。 (3)设实验中,电流表、电压表的某组示数如下图所示,图示中 I=_A,U=_V。 (4)为使通过待测金属导线的电流能在 00.5A 范围内改变,请按要求画出测量待测金属导线的电 阻 Rx 的原理电路图,然后根据你设计的原理电路将图中给定的器材连成实验电路。 (二)测量电表内阻 4、某电流表的内阻在 0.10.2 之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下: A待测电流表 A1(量程 0.6A); B电压表 V1(量程 3V,内阻约 2k) C电压表 V2(量程 15V,内阻约 10k); D滑动变阻器 R1(最大电阻 10) E定值电阻 R2(阻值 5) F电源 E(电动势 4V
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