高考物理专题复习电学实验.docx
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高考物理专题复习电学实验
高考物理专题复习-电学实验
1.
电学中的电压表、电流表使用时应选择合适的量程,使得指针偏转到
量程~量程,3V和3A量程估读到最小分度的
,15V量程估读到最小分度的
,0.6A量程估读到最小分度的
;电阻箱使用时不要超过其允许的最大电流,实验过程中改变阻值时,不得让电阻箱阻值出现零欧姆,以免损坏其他仪表;欧姆表由于刻度不均匀,指针偏转过大或过小都有较大的测量误差,通常让指针指在表盘刻度的
~
范围内,测量的误差较小,且换挡后必须重新调零;注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值。
2.
(1)测量电路的选择。
根据所选定的电表以及被测电阻的情况,选择测量电路(估算法、试触法).
若
>
,即Rx>
时,一般选电流表内接法,此法适合测大电阻,测量值R测=Rx+RA大于真实值Rx,口诀法即“大内大”;
若
<
,即Rx<
时,一般选电流表外接法,此法适合测小电阻,测量值R测=
小于真实值Rx,口诀法即“小外小”。
(2)控制电路的选择
通常优先考虑限流式电路,但在下列三种情形下,应选择分压式电路:
①“限不住”电流,即给定的滑动变阻器阻值偏小,即使把阻值调至最大,电路中的电流也会超过最大允许值;
②给定的滑动变阻器的阻值R太小,即R≪Rx,调节滑动变阻器时,对电流、电压的调节范围太小;
③实验要求电压的调节范围尽可能大,甚至表明要求使电压从零开始变化.
如描绘小电珠的伏安特性曲线、电压表的校对等实验,通常情况下都采用分压式电路.
(3)滑动变阻器的选择
根据所确定的控制电路可选定滑动变阻器.
①限流式电路对滑动变阻器的要求:
a.能“限住”电流,且保证不被烧坏;
b.阻值不宜太大或太小,有一定的调节空间,一般选择阻值与负载阻值相近的变阻器.
②分压式电路对滑动变阻器的要求:
电阻较小而额定电流较大,I额>
(R为变阻器的总电阻).
(4)电路设计或器材选择原则
①安全性:
实验方案的实施要安全可靠,实施过程中不应对仪器及人身造成危害。
要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率,电源也有最大允许电流,不能烧坏仪器。
②准确性:
在实验方案、仪器、仪器量程的选择上,应使实验误差尽可能的小。
保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程,然后合理选择量程,务必使指针有较大偏转(一般要大于满偏度的1/3),以减少测读误差。
③便于调节:
实验应当便于操作,便于读数。
3.
1.测电阻的方法。
电学实验中以测电阻为中心,测量方法有:
多用电表测电阻、伏安法测电阻、伏伏法测电阻、安安法测电阻、替代法测电阻、比较法测电阻、半偏法测电阻、伏阻法(电压表和电阻箱)测电源电动势和内阻、安阻法(电流表和电阻箱)测电源电动势和内阻、图象法测金属丝电阻率等。
2.替代法:
替代法的测量思路是等效的思想,可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。
替代法测量电阻精度高,不需要计算,方法简单,但必须有可调的标准电阻(一般给定的仪器中要有电阻箱)。
3.电流表或电压表内阻的测量要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。
测电压表内阻时无需另并电压表,测电流表的内阻时无需另串电流表。
4.当电表内阻已知时,电表功能可以互换。
当电流表内阻已知时,可以根据电流表读数乘以其内阻得到电流表两端的电压,此时电流表可当小量程电压表使用;当电压表内阻已知时,电压表可当小量程电流表使用。
5.电阻箱当作电压表使用。
如图1所示,可测得电流表A2的内阻R2=
,图中电阻箱R可测得A2两端的电压为(I1-I2)R,起到了测电压的作用。
电阻箱当作电流表使用。
如图2所示,若已知R及RV,则测得干路电流为I=
+
,图中电阻箱与电压表配合使用起到了测电流的作用。
一、电表的选择和电路设计
例1.某学习小组为探究导电溶液的电阻在体积相同时,电阻值与长度的关系.选取了一根乳胶管,里面灌满了盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱.进行了如下实验:
(1)在用多用电表粗测盐水电阻时,该小组首先选用“×100”欧姆挡,其阻值如图5中指针a所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用________欧姆挡;
(2)改换选择开关后,应先进行__________,若测得阻值如
图中指针b所示,则盐水的阻值大约是____________Ω;
(3)现采用伏安法测盐水柱的电阻,有如下实验器材:
A.直流电源:
电动势12V,内阻很小,额定电流为1A
B.电流表A:
量程0~10mA,内阻约10Ω;
C.电压表V:
量程0~15V,内阻约15kΩ;
D.滑动变阻器R:
最大阻值10kΩ;
F.开关、导线等
该小组已经完成部分导线的连接,请你在实物接线图6中完成余下导线的连接.
(4)握住乳胶管的两端把它均匀拉长,多次实验测得盐水柱长度L、电阻R的数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
长度L(cm)
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
电阻R(kΩ)
1.3
2.1
3.0
4.1
5.3
6.7
8.4
为了研究盐水柱的电阻R与长度L的关系,该小组用纵坐标表示电阻R,作出了如图所示的图线,你认为横坐标表示的物理量是________.
例2.太阳能是一种清洁、“绿色”能源。
在我国上海举办的20XX年世博会上,大量利用了太阳能电池。
太阳能电池在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件。
某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性。
所用的器材包括:
太阳能电池,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干。
(1)为了达到上述目的,请将图1连成一个完整的实验电路图。
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图2的I-U图象。
由图可知,当电压小于2.00V时,太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”);当电压为2.80V时,太阳能电池的电阻约为________Ω。
例3.在某校开展的科技活动中,为了要测出一个未知电阻的阻值Rx,现有如下器材:
读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。
⑴画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。
⑵写出主要的实验操作步骤
例4.用以下器材测量一待测电阻RX的阻值(约100Ω):
电源E,电动势约为6.0V,内阻可忽略不计;
电流表A1,量程0~50mA,内电阻r1为20Ω;
电流表A2,量程0~300mA,内电阻r1为4Ω;
定值电阻R0,阻值R0=20Ω;
滑动变阻器R,最大阻值为10Ω;
单刀单掷开关S,导线若干。
①要求测量中精确尽可能高,并测多组数据。
试在虚线框中画出测量电阻RX的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。
②根据你所画的电路原理图,将图中所示的实物连成实验电路。
③若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2。
则由已知量和测量量计算RX的表达式为RX=_________。
二、电表内阻的测量
例5.如图所示是一些准备用来测量待测电阻
阻值的实验器材,器材及其规格列表如下
为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。
请用实线代表导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材,连成满足要求的测量
阻值的电路。
例6.现有一块灵敏电流表
,量程为200μA,内阻约为1000Ω,要精确测出其内阻R1,提供的器材有:
电流表
(量程为1mA,内阻R2=50Ω);
电压表
(量程为3V,内阻RV约为3kΩ);
滑动变阻器R(阻值范围为0~20Ω);
定值电阻R0(阻值R0=100Ω);
电源E(电动势约为4.5V,内阻很小);
单刀单掷开关S一个,导线若干.
(1)请将上述器材全部用上,设计出合理的、便于多次测量的实验电路图,并保证各电表的示数超过其量程的
.将电路图画在下面的虚框中.
(2)在所测量的数据中选一组,用测量量和已知量来计算
表的内阻,表达式为R1=________,表达式中各符号表示的意义是________________________.
例7.要测量电压表V1的内阻RV,其量程为2V,内阻约2KΩ。
实验室提供的器材有:
电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;
电压表V2,量程5V,内阻约为5KΩ;
定值电阻R1,阻值30Ω;
定值电阻R2,阻值为3KΩ;
滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;
电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;
开关S一个,导线若干。
有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中,测出V1的电压和电流,再计算出RV。
该方案实际上不可行,其最主要的原因是
请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。
要求测量尽量准确,实验必须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成。
试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连接好),并标出所选元件的相应字母代号:
由上问写出V1内阻RV的表达方式,说明式中各测量量的物理意义。
三。
电源电动势和内阻的测量
例8.甲同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。
实验室提供的器材:
电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、多用电表、滑动变阻器R、电源、开关S、导线及若干个定值电阻。
(1)连好电路后,当该同学闭合开关S,发现电流表的示数为0,电压表的示数不为0。
检查各接线柱均未接错,接触良好,且电路未发生短路;他用多用电表的电压档检查电路,把两表笔分别接bc和de时,示数均为0,把两表笔接cd时,示数与电压表的示数相同,由此可推断故障是________。
I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
U/V
2.93
2.87
2.85
2.77
2.75
2.70
(2)排除故障后,该同学顺利完成实验数据的测量,如上表所示。
并根据数据在空白的坐标纸上,作出乙图所示的U-I图线,该图存在多处不妥之处,请指出。
(能指出两处不妥之处的该小题得满分)。
__________________
(3)①为了在实验中保护电流表和调节电阻时电流表、电压表的示数变化均明显,乙同学对甲同学的实验进行改进,设计了如图丙所示的电路,丙图中电阻R0应选取下列备选电阻_________(用字母表示)。
A.1Ω B.5ΩC.10ΩD.20Ω
②若乙同学用图丙的实验电路进行实验,只测得两组数据为I1、U1、I2、U2。
则该电源内电阻r=________(请用物理量的字母表示)
例9.某同学利用DIS,定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图1所示,实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值R,用电压传感器测得端电压U,并在计算机上显示出如图2所示的
-
关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图2中的图线b.
(1)由图线a可知电池a的电动势Ea=________V,内阻ra=________Ω;
(2)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接,则两电池的输出功率Pa________Pb(填“大于”、“等于”或“小于”),两电池的效率ηa________ηb(填“大于”、“等于”或“小于”)。
例10.在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图所示的实物电路。
实验时,
(1)应先将电阻箱的电阻调到________(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
(2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值R0=10Ω的定值电阻两端的电压U,下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是________(选填1或2)。
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω
1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
(3)根据实验数据描点,绘出的
-R图象是一条直线。
若直线的斜率为k,在
坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E=________,内阻r=________(用k、b和R0表示)
能力提升
1.Ⅰ用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置。
若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位,a和b的相应读数是多少?
直流电流100mA,读数___________、___________
直流电压2.5V,读数____________、____________
Ⅱ某同学要测量一定值电阻Rx(约300Ω)的阻值,现提供了下表中的器材:
电池组E(电动势3V,内电阻很小)
滑动变阻器R1(0~20kΩ,额定电流1A)
电压表V(量程0~3V,内电阻约3kΩ)
滑动变阻器R2(0~20Ω,额定电流2A)
电流表A1(量程0~10mA,内电阻约5Ω)
开关S
电流表A2(量程0~0.6A,内电阻约0.25Ω)
导线若干
为了使实验便于操作,且使实验误差尽可能小,则:
①电流表应选用________,滑动变阻器应选用_________(均填写字母代号);
②在图甲虚线框内画出测量电路的原理图(电路中各器材要求用题中给定的符号标出);
③若该同学已正确选用器材,并连接好部分实验电路如图乙所示,请在图乙中完成其余的电路连接。
2.要测量一电流表
的内阻,给定器材有:
A.待测电流表
(量程300μA,内阻r1约为100Ω);
B.电压表
(量程3V,内阻r2=3kΩ);
C.直流电源E(电动势4V,内阻不计);
D.定值电阻R1=50Ω;
E.滑动变阻器R2(0~20Ω,允许通过的最大电流0.5A);
F.开关S一个、导线若干
(1)要求测量时两块电表指针的偏转均超过其量程的一半。
选用实验电路图是( )
(2)电路接通后,测得电压表读数为U,电流表读数为I,用已知和测量得到的物理量表示电流表内阻r1=________。
3.现有下列可供选用的器材及导线若干,要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流.
A.待测电流表
(满偏电流约为700μA~800μA,内阻约为100Ω,已知表盘刻度均匀、总格数为N);
B.电流表
(量程为0.6A,内阻为0.1Ω);
C.电压表
(量程为3V,内阻为3kΩ);
D.滑动变阻器R(最大阻值为200Ω);
E.电源E(电动势为3V,内阻约为1.5Ω);
F.开关S一个.
(1)根据你的测量需要,“B.电流表
”与“C.电压表
”中应选择____________.(只需填写序号即可)
(2)在虚线框内画出你设计的实验电路图.
(3)测量过程中测出了多组数据,其中一组数据中待测电流表
的指针偏转了n格,可算出满偏电流IAmax=__________________,式中除N、n外,其他字母符号代表的物理量分别是__________________.
4.在探究小灯泡的伏安特性实验中,所用器材有:
灯泡1,量程恰当的电流表A和电压表V,直流电源E,滑动变阻器R,开关S等,要求灯泡两端电压从0开始变化,
(1)实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)
(2)某同学已连接如图1所示的电路,在连接最后一根导线的C端到直流电源正极之前,请指出其中仅有的2个不当之处,并说明如何改正。
A.________________;B.________________。
(3)电路连接正确后,分别测得两只灯泡L1和L2的伏安特性曲线,如图2中Ⅰ和Ⅱ所示。
然后将灯泡L1、L2与电池组(电动势和内阻均恒定)连成图3所示电路。
多次测量后得到通过L1和L2的电流平均值分别为0.30A和0.60A。
A.在图2中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线。
B.由该曲线可知电池组的电动势为________V,内阻为________Ω。
(计算结果保留2位有效数字)
5.二极管是一种半导体元件,它的符号为“
”,其特点是具有单向导电性,即电流从正极流入时电阻比较小,而从负极流入时电阻比较大。
(1)某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线。
因二极管外壳所印的标识模糊,为判断该二极管的正、负极,他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻。
其步骤是:
将选择开关旋至合适倍率,进行欧姆调零,将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时,指针偏角比较小。
然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量,指针偏角比较大,由此判断_________(选填“左”、“右”)端为二极管的正极。
(2)厂家提供的伏安特性曲线如图所示,为了验证厂家提供的数据,该小组对加正向电压时的伏安特性曲线进行了描绘,可选用的器材有:
A.直流电源E:
电动势3V,内阻忽略不计
B.滑动变阻器R:
0~20Ω
C.电压表V1:
量程5V、内阻约50kΩ
D.电压表V2:
量程3V、内阻约20kΩ
E.电流表A1:
量程0.6A、内阻约0.5Ω
F.电流表A2:
量程50mA、内阻约5Ω
G.待测二极管D
H.单刀单掷开关S,导线若干
为了提高测量结果的准确度,电压表应选用_________,电流表应选用_________(填序号字母)。
(3)为了达到测量目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图。
(4)为了保护二极管,正向电流不要超过25mA,请你对本实验的设计或操作提出一条合理的
建议_______________________________________
6.某同学查阅资料发现自动铅笔笔芯的电阻随温度升高而变小.在实验室里,他取一段长为16cm的自动铅笔笔芯,用多用电表测量其电阻大约为4Ω.该同学要较精确测量铅笔芯的电阻,现有下述器材可供选择:
A.直流电源3V,内阻不计;
B.直流电流表0~3A(内阻0.1Ω)
C.直流电流表0~600mA(内阻0.5Ω)
D.直流电压表0~3V(内阻3kΩ)
E.直流电压表0~15V(内阻200kΩ)
F.滑动变阻器(10Ω,1A)
G.滑动变阻器(1kΩ,300mA)
(1)除开关、导线外,实验中能够在电压表上从零开始读取若干组数据,需要选用的器材有:
______(填写字母代号);
(2)用线条代替导线,连接实验电路图;
(3)该同学在下表中记录了实验数据,请你根据实验数据,在下图的坐标纸上画出该铅笔芯的伏安特性曲线;
U/V
0
0.3
0.5
0.7
1
1.2
1.5
1.7
2
2.2
I/A
0
0.08
0.13
0.18
0.25
0.30
0.36
0.39
0.43
0.45
(4)该同学又利用铅笔芯制成一个魔术道具,将“1.2V、1.2W”的小灯泡与一段适当长度的该铅笔芯串联,接到一节电动势为1.5V、内阻为0.2Ω的纽扣电池两端,若铅笔芯长度合适,小灯泡的电压低于0.8V时,灯泡基本不发光;点燃火柴给铅笔芯加热,就会发现小灯泡亮起来,火柴熄灭,灯泡随之熄灭.请你给他一个建议,应当取用长为__________cm的铅笔芯串接在电路中,才能发生上述神奇的现象.
7.20XX年世博会在上海举行,本次世博会大量采用低碳环保技术,太阳能电池用作照明电源是其中的亮点之一.硅光电池是太阳能电池的一种,某同学为了测
定某种硅光电池的电动势和内电阻,设计了如图4甲所示的电路,图中与A1串联的定值电阻的阻值为R0,电流表视为理想电表,在一定强度的光照下进行下述实验:
(1)闭合开关,调节滑动变阻器,读出电流表A1、A2的值I1、I2.为了作出此电池的U-I曲线,需要计算出电路的路端电压U,则U=________(用题中所给字母表示);
(2)根据测量数据作出该硅光电池的U-I图象如图乙所示,该电池的电动势E=________V,在流过电流表A2的电流小于200mA的情况下,此电池的内阻r=________Ω.
(3)若将该硅光电池两端接上阻值为6Ω的电阻,此时对应的电池内阻r=________Ω.(计算结果保留两位有效数字)
8.某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(R0=5Ω)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(a).
(1)在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接。
(2)请完成下列主要实验步骤:
A.检查并调节电压表指针指零,调节电阻箱,示数如图(c)所示,读得电阻值是________;
B.将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V;
C.将开关S2________,电压表的示数是1.16V,断开开关S1
(3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是________(计算结果保留2位有效数字)。
(4)由于所有电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”)。
专题复习-电学实验(答案)
例1.
答案
(1)×1000
(2)欧姆调零 6000
(3)实物电路图如图所示(4)L2
例2.
【答案】
(1)如图所示
(2)很大;1.0×103(965~1040)
例3.
例4.
答案:
⑵①以上两种答案②略
③
或
例5.
答案:
例6.
[答案]
(1)如图乙所示
(2)
例7.
答案:
①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流
②测量电压表V1内阻
的实验电路如图所示
③
(
表示的
电压,
表示
和
串联的总电压)
例8.
【答案】
(1)滑动变阻器R断路
(2)①U轴坐标起点选取不当;②U,I轴没有标记用何单位;③没有把不在直线上的点均匀分布直线两侧
(3)①B ②r=
-R0
例9.
【答案】
(1)2V,0.5Ω
(2)小于,大于
例10.
【答案】
(1)最大值;
(2)2;(3)
;
-R0
1.【答案】 Ⅰ16mA、72mA;0.40V、1.80V
Ⅱ①A1,R2②如图所示③如图所示
2.【答案】
(1)B
(2)(
-1)R1
3.[答案]
(1)C
(2)电路图如图所示
(3)
·
U为电压表的示数,RV为电压表的内阻
4.【答案】 ①分压
②A.开关S不应闭合,应处于断开状态B.滑动变阻器的滑动片P位置不当,应将其置于b端
③4.6V,2.7Ω
5.【答案】
(1)右
(2)D,F(3)如图所示
(4)采取的措施可以是:
①在二极管支路串入一阻值合适的限流电阻起保护作用。
②闭合开关前滑动片停在最左端,向右移动滑动片时应缓慢进行,同时仔细观察电流表示数变化,以防止电流超过25mA(只要回答合理均可
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- 高考 物理 专题 复习 电学 实验