高三物理二轮复习记背材料3 电学实验部分

这是一份高三物理二轮复习记背材料3 电学实验部分，共6页。试卷主要包含了高中电学实验的基本知识，基本仪器的使用，伏安法测电阻测量电路等内容，欢迎下载使用。
完成如下部分的填空，并自做一个多用电表的实验题。
电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱
一、高中电学实验的基本知识：
基本仪器
电学实验
基本方法
控制电路：分压法，限流法
伏安法测电阻测量电路：外接法、内接法
测定金属电阻率
描绘小灯泡的伏安特性曲线
主要实验
测定电源的电动势和内阻
练习使用多用电表
二、基本仪器的使用：
1、电流表、电压表
电流表用来测量电路中的电流强度，电压表用来测量电路中两点之间的电压，使用时注意：
（1）机械调零：在不通电时，指针应指在 的位置。
（2）选择适当量程：估算电路中的电流和电压，指针应转到满偏刻度的 以上，若无法估算电路中的电流和电压，则应先选用 的量程，再逐步减小量程。
（3）正确接入电路：电流表应 在电路中，电压表应 在电路中，两种表都应使电流从 线柱流入， 线柱流出。所有电表都遵循“红进黑出”（电流从红色的接线柱流进电表，从黑色的接线柱流出电表）的接线规则。
（4）正确读数：读数时视线要通过指针并跟刻度盘 。根据所选量程的最小分度值，正确读出 数字和单位。
（5）注意内阻：电流表和电压表一方面作为测量仪器使用，同时又是被测电路中的一个电阻，实验中没有特别要求时，一般不考虑它们内阻对电路的影响，但在有些测量中，不能忽视它们的内阻对被测电路的影响，如伏安法测电阻等。
2、多用电表
多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程。上半部为 ，表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度；下半部为 ，它的四周刻着各种测量项目和量程。另外，还有欧姆表的调零旋钮，机械调零旋钮和表笔的插孔。测电阻是依据 定律；测电流和电压是依据串联和并联电路特点及 定律。在右图中写出各部分的名称。
欧姆表内部电路如图所示，R为调零电阻，红黑表笔接触，进行欧姆表调零时，表头指针指在 ，根据闭合电路欧姆定律有 ，当红、黑表笔间接有未知电阻Rx时，有 ，故每一个未知电阻都对应一个电流值I，我们在刻度盘上直接算出与I对应的Rx的值，所测电阻的值即可从表盘刻度直接读出；当Rx=R内=Rg+R+r时，I= ，指针半偏，所以欧姆表内阻等于中值电阻R中。
使用欧姆挡五注意：(1)指针指在大于表盘 小于表盘 位置附近即中间区域；(2)选挡（换挡）接着 调零；(3)待测电阻与电路、电源要 ； (4)读数之后要乘以 得到电阻阻值；(5)用完后，选择开关要置于 或
完成如下部分的填空，并自做一个测量电阻的实验题。
3、滑动变阻器
（1）滑动变阻器在电路中主要是控制被测电路中的电流、电压。
（2）选取原则：
A、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 接法。
B、滑动变阻器总电阻R是负载电阻Rx的 倍时须用分压式接法，滑动变阻器总电阻R是负载电阻Rx的 倍时须用限流式接法。滑动变阻器总电阻R是负载电阻Rx的1-2倍时两种接法都可以，没有特殊要求优先选用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。滑动变阻器总电阻R是负载电阻Rx的10倍以上时两种接法都
C、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 接法。
（3）两种接法的实物图：
A、限流接法
B、分压接法
4、仪器选择：
（1）电源的选择：一般可以根据待测电阻的 或 选择符合需要的直流电源．
（2）电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针超过满偏刻度的 ，以减小读数的相对误差，提高精确度.
（3）变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小．
完成如下部分的填空，并自做一个测量金属丝电阻率的实验题。
三、伏安法测电阻测量电路：外接法、内接法
特别提醒:在RV、RA均不知的情况下,可采用试触法.如图下图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用 ;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用 .
（四）电路设计的基本规则：
正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。
1、正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。
2、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。
3、方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。
4、精确性：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。
（五）主要实验：
1、测定金属的电阻率
（1）测量原理：电阻率计算公式ρ= ，
（2）各个量的测量：R的测量：伏安法测电阻（请在右边方框
中画出实验电路图）；L用 测量；d用 测量。
（3）要注意的事项：
A、本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减少实验的系统误差，必须采用电流表的 接法；
B、实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表 在待测金属丝的两端；
C、测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；
D、闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值 的位置；
E、在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜 （电流表用0—0.6A量程），通电时间不宜 ，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大；
F、求R的平均值可用两种方法：第一种是先算出各次的测量值，再取 ，第二种是用图象U-I（图线）的 来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使点间的距离拉大一些，连线时要让尽可能多的点落在图线上，不能落在图线上的， 直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑；
G、连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上；
H、电流表与电压表的读数，注意估读时有效数字的位数
（4）误差来源：A、直径的测量； B、长度的测量； C、测量电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响；（由于本实验采用电流表外接法，所以R测 R真，由ρ=，所以ρ测 ρ真)，D．通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化．
完成如下部分的填空，并自做一个测小灯泡伏安特性曲线的实验题。
2、描绘小灯泡的伏安特性曲线
（1）实验原理
在定值电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，U—I，图象不再是一条直线．读出若干组小灯炮两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴就画出U一I曲线.请在右面方框中画出实验电路图。
（2）注意事项
A、因本实验要作出U一I图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压式接法；
B、本实验中，因被测小灯炮电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的 接法 ；
C、开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡两端的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值.调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的 ；
D、开关闭合前变阻器滑片移到测量端电压为 的地方；
E、在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数据画出的图线 坐标纸．连线一定要用 的曲线，不能画成折线．
（3）误差分析
A．测量电路存在系统误差，由于电压表的分流，造成测得的I值比真实值 ；
B．描绘U—I线时作图不准确造成的偶然误差．
3、电表改装
电压表改装串联电阻R的计算，n= 是
电流表改装并联电阻R的计算 ，n= 是
【练习】如图是一个多量程多用电表的简化电路图，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程（或分度值）不同的档位。1、2两个档位为电流表档位，其中的大量程是小量程的10倍。
（1）关于此多用表，下列说法正确的是
A．当转换开关S旋到位置4时，是电阻档
B．当转换开关S旋到位置6时，是电压档
C．当转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大
D．A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔
（2）已知表头G的满偏电流为100μA，内阻为990Ω，图中的电源E的电动势均为3.5V，当把转换开关S旋到位置4，在AB之间接3500Ω电阻时，表头G刚好半偏，该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误，则R1= Ω，R2= Ω。
4、测定电源的电动势和内阻
（1）测量原理：闭合电路的欧姆定律U=E-Ir
电流表的直接法误差分析：
如图左图所示，电压表实际测量的是虚线框部分的路端电压，电流表是测量的通过该部分的电流，则虚线框（等效电源）电动势E测和内阻r测有

由上述分析可看出，用电流表的直接法测电源电动势和内阻时，要求 ，但实际上很接近r甚至大于r，故一般不用此方法，除非是已知的。
（2）本实验有两种
基本接线方法：
A．电流表直接法
电压表的直接法误差分析：
如左图所示，电流表是测量的通过虚线框部分的电流，电压表实际测量的是虚线框部分的“路端电压”，则对这个虚线框（等效电源），有

将上式变形，有和，而一般情况下 ，故用电压表的直接法测电源电动势和内阻的误差一般极小。
B．电压表直接法
安箱法误差分析
如左图所示，电流表是测量的通过虚线框部分的电流，由电阻箱计算的是虚线框部分“外电阻”，则对这个虚线框（等效电源），有
.
故用安箱法测电源电动势和内阻有： ， r。要求，但实际上很接近r甚至大于r，故一般不用此方法，除非是已知的。
（3）其他方法：
伏箱法误差分析
如左图所示，电压表是测量的虚线框部分的路端电压，由电阻箱计算的是虚线部分的“外电阻”，则对这个虚线框（等效电源），有
故 E， r
（4）注意事项
A．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻 些（选用已使用过一段时间的干电池）；
B．电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.6 A，因此，实验中不要将I调得 ，读电表 ，每次读完后应 ；
（5）数据处理
方法一．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要尽量大些，用方程组求解，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值；
方法二．画出U-I图，要让尽可能多的点落在图线上，不能落在图线上的， 直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑；这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。在U-I图上，电动势取 ，内阻取 。用r= 计算电源的内阻r时，要在直线上任取两个相距 的两个点。
方法三．在安箱法、伏箱法处理图象时要化曲为直.写出安箱法的线性图像表达式 ；伏箱法的线性图像表达式 。
方式内容
x
限流接法
x
分压接法
对比说明
两种接法电路图
串、并联关系不同
负载R0上电压调节范围
0～E
(电源内阻不计)
分压接法调节范围较大
负载R0上电流调节范围
0～
(电源内阻不计)
分压接法调节范围较大
方式内容
x
限流式接法
x
分压式接法
对比说明
两种接法电路图
串、并联关系不同
负载R0上电压调节范围
0～E
(电源内阻不计)
分压接法调节范围较大
负载R0上电流调节范围
0～
(电源内阻不计)
分压接法调节范围较大
比较项目
电流表内接法
电流表外接法
电路
误差原因
由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大
由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大
测量结果
R测＝eq \f(U,I)＝ ＞Rx ，测量值偏大
R测＝eq \f(U,I)＝ ＜Rx ，测量值偏小
适用条件
>> ，大电阻
Rg
RA＝