实验专题三：电学实验(1)

电学实验在高中物理中占有很重要的地位，也是高考中经常考的知识点。在处理这类问题时特别注意：伏安法测电阻时安培表内外接法的选择、滑动变阻器的接法、仪表量程的选择等。2、总原则：低阻外接、高阻内接一、电流表的内外接法vA外接法vA内接法1、误差：内接法测量值偏大：外接法测量值偏小3、方法：试触法MNVARX（这里所说的变化，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U）。例：用伏安法测一准确值为R0的定值电阻，电路如图所示，测量时发现所测值总是偏大，已知安培表示数是准确的，那么可能的原因是A.伏特表内阻偏小B.伏特表内阻偏大C.伏特表不够准确，示数总是偏大D.伏特表不够准确，示数总是偏小VAR0C二、滑动变阻器的接法及选择：下列情况下必须选择分压接法:a．用限流接法时，电路中最小电流超过用电器额电电流b．滑动变阻器全值电阻远小于用电器电阻；c．要求电压从零开始可连续变化。RLR0SεPab限流式连接εSR0RLPab分压式连接安全因素误差因素便于操作各电表的读数不能超过量程；实际电流不应超过负载的额定电流。各电表的实际读数不小于量程的，当电路的阻值改变时，电表指针有明显偏转。31在上述两因素同时考虑后仍不能判断时再考虑。三、仪器的选用：仪器的选用应考虑三方面因素：①安全因素；②误差因素；③便于操作．四、实验电路的设计和连接解题思路测量电路供电电路研究对象是待测电阻和各电表，主要分析安培表的内、外接问题。研究对象是滑动变阻器、电源和电键，主要分析滑动变阻器的连接方式。1、根据原理画出电路图2、根据要求选择器材及量程3、连接时要注意：电流的方向、仪表的量程、变阻器的接法及滑片的初位置五、实物连接：解决实物连线的问题的思路如下：1、用伏安法测一定值电阻，实验器材如下：（1）待测电阻（约30千欧，1瓦）（2）直流微安表（量程0—500微安，内阻300欧）（3）直流电压表（量程0—10伏，内阻100千欧）（4）直流稳压电源（输出电压20伏）（5）滑动变阻器（0—2千欧，0.3安）（6）电键、导线等请设计电路图，并进行实物连线。μAVRX电路图（供电电路）（测量电路）滑片开始置于最右边2、要测定一个5Ω左右的电阻，手头备有的器材有几种：A．电池组(E=3V，r＝1Ω)B．电流表（量程0—3A，内阻0．0125Ω）C．电流表(量程0—0.6A，内阻0.125Ω)D．电压表(量程0—3V，内阻3kΩ)E．电压表(量程0—15V；电阻15kΩ)F．滑动变阻器(最大值20Ω，限制电流1A)G．滑动变阻器(最大值2000Ω，限流0.3A)H．电键，导线若干．试选定一个较合宜的实验方案，把选用器材代号写在括号内（）并画出原理图，同时把所附实物图用线连成所确定的实验电路来．ACDFH解析：1．估计电流：电流表宜选C2．根据电源电压为3V电压表选D，3．经检验电流表宜用外接法4.滑动变阻器F为20Ω是Rx的4倍，用作限流已满足需要，故取F项。说明：本题变阻器用G理论上也可，但大约二三十欧即可使线路电流从0.1调到0.6A，G阻值过大，可用部分较短，可操作性较差，故而不用。AREX6.05353125.05K实验原理图如下：RxAVRX滑片开始置于最右边西安市重点中学2008届4月份理综试题153、一只小灯泡，标有“3V、0.6W”字样。现用右下图给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1。（滑动变阻器最大阻值为10Ω；电源电动势为12V，内阻为1Ω；电流表内阻为1Ω，电压表的内阻为10kΩ）。（1）在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用（选填“内接”或“外接”）法。滑动变阻器的连接方式应采用（选填“分压式”或“限流式”）（2）将你所设计的实验电路图（尽量减小实验误差）画在左下方的虚线框中。外接分压式（3）用笔画线当导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路（图中有三根导线已经接好）。开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最端（选填“左”或“右”）。（4）若小灯泡发光暗时的电阻为R2，你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系为：R1R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）A+-V+-解：（2）电路如图所示AVSEr左大于1234567U/VI/mA60504030201004、某同学欲对一电阻Rx的变化特性进行研究，他用电流表、电压表等，通过测量Rx中的电流，及两端的电压U，得到了如下表所示的几组数据123456U/V1.02.03.04.05.06.0I/mA2612203048试在图(a)的坐标纸上描点画出该电阻的伏安特性曲线（I―U图线）mAV图(b)③在实验中，该同学选用的电流表量程为50mA，内阻为100Ω，电压表量程为9.0V，内阻为3.0kΩ.则应选用电流表的法（填内接或外接）；在实验中，该同学测得一组数据如图(b)所示．则相对应的电阻Rx的数值为Rx=.②由图象可知，该电阻的变化特性是：该电阻可能属于．A．定值电阻B．热敏电阻C．光敏电阻D．压敏电阻E．普通金属丝电阻随电流变大(或温度升高，或电压变大)，电阻变小B外接159Ω或160Ω1234567U/VI/mA60504030201005、某学校实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管。已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10-8Ω·m。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。①他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第Ⅱ步操作）Ⅰ.将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×1”；Ⅱ.；Ⅲ.把红、黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图（a）所示。将红、黑表笔短接,转动Ω调零旋钮使指针指在右边的零刻度线~ΩΩ×1k×100×10×1ΩOFF2.510502505002.550mA10010150010250V~+V图（a）AVRRxABPSEAVRRxABPSEAVRRxABPSEAVRRxABPSEABCD图（b）②根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围,应从图（b）的A、B、C、D四个电路中选择_____电路来测量金属丝电阻；③他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为_______mm；④根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_____m。（结果保留两位有效数字）0302025D0.260④解:多用电表测得的金属丝电阻值R=4Ω，24dLSLRm512107144106248242..).(RdL12~13⑤用电流表和电压表测量金属丝的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差。按如图（c）所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差。利用该电路进行实验的主要操作步骤是：第一步：先将R2的滑动头调到最左端，单刀双掷开关S2向1闭合，闭合开关S1，调节滑动变阻器R1和R2，使电压表和电流表的示数尽量大些（在不超过量程的情况下），读出此时电压表和电流表的示数U1、I1。图（c）S1S2VAR1RxR221第二步：保持两滑动变阻器滑动头位置不变，将单刀双掷开关S2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2。请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式Rx=。⑤解：S2向1闭合有111IURRRAxS2向2闭合有221IURRA2211IUIURx图（c）S1S2VAR1RxR221