高中物理实验

高三物理总复习物理实验1高中物理实验关于电阻测量的专题分析一、在测量电阻时的通常方法是--伏安法在用伏安法测量电阻时：有分压和限流两种电路的选择、电流表有内接和外接的选择、电流表和电压表量程的选择、滑动变阻器的选择以及电源的选择等问题。1.分压和限流电路的选择：（1）看滑动变阻器的阻值与被测电阻值之间的关系：①若R变＜Rχ，通常选分压电路；②若R变＞Rχ通常选限流电路；③若R变～Rχ分压和限流电路均可，但最好选限流电路。④当变阻器的所有电阻都联入电路时，用电器的电压、电流都会超过额定值时应采用分压电路。（2）看实验的要求：若题目中要求测量电路的电压从零开始或要求测多组数据，则要用分压电路。2.内外接电路的选择：若RV/Rχ＞Rχ/RA，则选用外接电路；若Rχ/RA＞RV/Rχ则用内接电路。也可用试触法选内外接电路。3.电压表和电流表量程的选择：①如果题目中给出用电器的额定功率（即隐含给出此用电器的额定电压和额定电流），这种情况要从保护被测用电器的角度出发，用电流表或电压表示数来控制用电器中的电流或用电器两端的电压。②如果题目中没有给出用电器的额定功率，则要从保护电流表和电压表的角度出发，要求测量的电流或电压的最大值不能超过电流表或电压表的量程。③在电流表和电压表的量程大于测量值的前提条件下，量程越接近测量最大值越好，即表盘刻度尽可能大范围利用，一定不能只利用其中的一小部分刻度。4.滑动变阻器的选择：在满足实验要求的条件下，要选用阻值比较小的变阻器（阻值越小，电阻的变化越平缓，不至使测量电路中的电流或电压增加的非常突然，在调节时比较容易控制测量的物理量的变化，即调节方便）。二、几种测电阻的方法：1.伏安法测电阻2利用惠斯通电桥平衡条件准确的测电阻：如图所示四个电阻R1、R2、R3、R4连接成四边形，每一边叫做电桥的一个臂。在一个对角线cd的两点间加上电压U，在另一对角线ab两点间接入灵敏检流计G，称这个支路为桥之路，也就是说“桥”是指含有G的ab支路，G的作用是把a、b连起来直接比较这两点的电势是否相等。当a、b两点电势相等时，G中无电流，这种状态叫做电桥平衡；当a、b两点电势不等时，G中有电流，这R4abcdUKGR1R2R3高三物理总复习物理实验2RXR012RXR0K1A1RXA2RXR0AK1K2A1A2R2R112替代法测A1的内阻KAR1IgRgKR0R1KR0RgUg种状态叫做电桥不平衡。3．比较法：（1）只用电压表：①器材：两只电压表，一个定值电阻原理：变化：②器材：一只电压表，一个定值电阻原理（2）只用电流表：①器材：两只电流表，一个定值电阻原理：②器材一只电流表，一个定值电阻原理：4．替代法：原理：将电键接到1处，读出电流表A2的数值，然后将电键接到2处，调节电阻箱R1使A2的数值回到原来值，此时R1的电阻就等于A1的内阻。5.半偏法：（1）测电流表的电阻：控制条件：如果满足RgR0，电路中的电流就几乎只由R0决定。电流表的电阻对电流的影响可以忽略。原理：在K打开的情况下，调节滑动变阻器使电流表的指针指在满偏的位置上。然后，闭合开关，并且调节电阻箱R1，使电流表的指针指在半偏的位置。电流表的电阻Rg和R1相等，读出R1即可知道电流表的电阻。（2）测电压表的电阻：控制条件：如果满足RgR0，电路中的电流就几乎只由R0决定。电压表的电阻对电流的影响几乎可以忽略。原理：在K闭合的情况下，调节滑动变阻器使电压表的指针指在满偏的位置上。然后，打开开关，并且调节电阻箱R1，使电压表的指针指在半偏的位置。电压表的电阻和R1相等，读00RURUxx00RUURxx0RUURUxxx0RUUURxxx00RIRIxx00RIxIRx00RIRIxx00RIxIRx高三物理总复习物理实验3VAKabRχMNVARχR1出R1即可知道电压表的电阻。6.欧姆表测电阻：(1)认识万用表：(2)万用表测电阻的工作原理：(3)用表测电阻的基本步骤：(4)万用表测电阻的注意事项：三、在电阻的测量中的几种典型问题：1、测量没有额定功率（额定电流）的电阻----2、测量有额定功率（额定电流）的电阻----3、测电压表的电阻RV----4、测电流表的电阻RA----5、测灵敏电流计的电阻RG----*电学实验中一定会连实物电路图例1、如图所示，M、N间的电压恒定，当电键k接在a时，电压表的示数为10V，电流表的示数为0.2A；当电键k接在b时，电压表的示数为12V，电流表的示数为0.15A。那么（）A.Rχ较准确的测量值是50ΩB.Rχ较准确的测量值是80ΩC.Rχ的真实量值是70ΩD.无法计算Rχ的真实量值例2.要比较准确地测一个阻值在50～60Ω之间的电阻Rχ，实验室提供的器材如下：电池组E（ε=12V，r=0.5Ω）；电压表V（0～10V，RV=20kΩ）；电流表A1（0～50mA，RA1=20Ω），电流表A2（0～300mA，RA2=4Ω）；滑动变阻器R1（0～100Ω，1A），滑动变阻器R2（0～1700Ω，0.3A）；导线、电键。画出实验的电路图并标出所用仪器的字解析：∵R变＞Rχ（没有限定的要求）∴选限流电路∵电路中可能的最大电流Imaχ≈12V／50Ω=240mA+－红表笔黑表笔高三物理总复习物理实验4VR1Rχ…A2∴电流表选A2。∵RV/Rχ＞Rχ/RA，∴选用外接电路。∵R变均大于Rχ，∴选用R1（调节方便）。例3.用伏安法测电阻Rχ时，若被测电阻标有“100Ω±10％”字样，其额定功率为1/8w。实验室有以下器材：①安培表A1：0～0.03A，RA1=100Ω；②安培表A2：0～1A，RA2=20Ω；③伏特表V1：0～3V，RV1=4kΩ；④伏特表V2：0～15V，RV2=20kΩ；⑤变阻器R：0～800Ω，0.3A；⑥直流电源6V；⑦电键、导线。（1）画出实验电路，写出所选安培表、电压表的字母；（2）写出选择安培表、电压表、实验电路的方法。解析：①∵R变＞Rχ，且没有特别要求，∴选用限流电路。②∵Rχ有额定功率且被测电阻值有一个范围，所以该电阻有两个允许通过的最大电流：Imaχ1≈0.034A，Imaχ1≈0.037A。∴实际通过Rχ的电流不能超过0.034A，因此应该选用A1来限制通过电阻中的电流不超过最大值。③∵电阻Rχ两端的电压的最大值Umaχ≈3V，∴选用量程为3V的电压表V1，一是用电压表来控制Rχ两端的电压不超过最大值，二是使电压表的表盘刻度尽可能的大范围使用，若选V2则绝大部分表盘的刻度都不能使用，这样测量的误差大且很容易使电阻两端电压超过最大值，操作时必须非常谨慎即操作不方便。④在选A1、V1后，根据RV／Rχ＞Rχ／RA，则应选用外接电路例4．欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的阻值，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A电池组（3V，内阻1Ω）；B．电流表（0－0.6A，内阻0.125Ω）；C．电压表（0－3V，内阻3kΩ）；D．滑动变阻器（0－20Ω，额定电流IA）；E．滑动变阻器（0～2000Ω，额定电流0.3A）；H．电键，导线若干．（1）实验电路应采用电流表________________接法．（2）备用器材中滑动变阻器应选用________________例5.在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上（如右图所示）。（1）根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rχ＝欧（保留两位有效数字）。（2）画出此实验的电路原理图。高三物理总复习物理实验5用电器例6.某电压表内阻在20～50kΩ之间，要测其内阻RV，实验器材如下：待测电压表V（量程3V），电流表A1（量程200μA），电流表A2（量程5mA），电流表A3（量程0.6A），变阻器R（最大值1kΩ），电键。电源（电动势4V）。（1）电流表应选用。（2）为减小误差，测多组数据，在方框内画出电路图解：①∵题目中有特殊的要求：为减小误差，测多组数据，所以必须用分压电路，另外R变＜Rχ=RV也应该选分压电路，电路如图所示。②电压表允许通过的最大电流Imaχ=U/RVmiχ=3V/20kΩ=150μA，所以应该选量程为200μA的电流表A1，来控制待测电压表中的电流不超过允许通过电流的最大值。另外，如果选量程为5mA的电流表A2，会使表盘的绝大部分用不上，使测量产生大的误差，所以只能选电流表A1。③用伏安法测电压表的内阻时没有内外接电路。例7某一用电器的铭牌上标明额定电压为100V，额定功率因字迹不清而无法辨认，该用电器有显示是否处于正常工作状态的指示灯。给你一个电阻值为0～100Ω的滑动变阻器和电压为220V的恒压电源，为了确保用电器能安全地调节到正常地工作状态（1）试在右图所示的方框内画出正确的电路图（2）若在正确的连接电路中，当用电器正常工作，通过电源的电流强度是2.4A,则此用电器功率是多少？例8．有一个小灯泡上标有“6V，0.1A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：A．电压表（0～5V，内阻2KΩ）；B．电压表（0～10V，内阻3.0KΩ）；C．电流表（0～0.3A，内阻2.0Ω）；D电流表（0～0.6A，内阻1.5Ω）；E．滑动变阻器（30Ω，2A）；F．滑动变阻器(100Ω,0.5A)；G学生电源（直流9V），开关导线．（l）画出实验电路图，连接实物图,要求电压从0开始测量．（2）实验中所用电压表____，电流表______，滑动变阻器______。VA1…高三物理总复习物理实验6例9.从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。实验器材如下：①电流表（A1）：量程10mA，内阻r1待测（约40Ω），②电流表（A2）：量程500μA，内阻r2=750Ω，③电压表（V）：量程10V，内阻r3=10kΩ，④电阻（R1）：阻值约100Ω，作保护电阻用，⑤滑动变阻器（R2）：总阻值约50Ω，⑥电池（E）：电动势1.5V，内阻很小，⑦电键（K），⑧导线若干。（1）画出实验的电路图，标明所用器材的代号；（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=，式中各符号的意义是：。解析：①∵题目中要求有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据的特殊要求，∴一定要采用分压电路。②待测电流表A1两端能加的最大电压约为0.4V，所以不能用：量程为10V的电压表（V）来测电流表两端的电压，因为若用电压表（V），则示数稍大一些就会超过电流表能承受的最大电压，另外用电压表（V）测小于0.4V的电压，表盘不能充分得到利用，测量的误差将非常大。③由以上分析可知，只能用电流表A2代替电压表测量A1两端的电压，A2能测量的电压最大值为0.375V，与A1两端的最大电压非常接近，所以本实验中应该用电流表A2代替电压表测量A1两端的电压，实际上电压表就是通过电流表改装而制成的，所以在某些情况下电流表可当电压表用。④因为用A2代替电压表测量A1两端的电压，即A2与A1并联，但它们两端的最大电压不超过0.375V，而用分压电路时，变阻器两端电压的最大值将近1.5V，所以应该用电阻R1与电流表A1、A2串联分压，从而使变阻器R2的滑动片能在较大范围内滑动，使得变阻器的调节变得比较方便。⑤用类似伏安法测电流表的内阻没有内外接的选择问题。电路如图所示。⑥r1=I2r2/I1，其中I1、I2分别是电流表A1、A2中的电流强度。例10.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1＝750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关K，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻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