高考物理总复习 如何选择电学仪器和实验电路

高考物理实验总复习----如何选择电学仪器和实验电路一高考实验考查范围(力学9个电学8个光学2个)1．长度的测量；2．研究匀变速直线运动；3．探究弹力和弹簧伸长的关系；4．验证力的平行四边形定则；5．验证动量守恒定律；6．研究抛物体的运动；7．验证机械能守恒定律；8．用单摆测定重力加速度；9．用油膜法估测分子的大小；10．用描迹法画出电场中平面上的等势线；11．测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）；12．描绘小电珠的伏安特性曲线；13．把电流表改装为电压表；14．测定电源的电动势和内阻；15．用多用电表探索黑箱内的电学元件；16．练习使用示波器；17．传感器的简单应用；18．测定玻璃的折射率；19．用双缝干涉测光的波长。二考前应试对策考前一定要注意回归基础。搞清楚每个实验的基本原理、步骤和注意事项。高考试题虽然创新变化，但是万变不离，这个“宗”就是实验的基本原理、步骤，抓住了基础，就能以不变应万变。所以，同学们要把材料认真的阅读，后面的习题认真的做一遍。另外，要特别重视传感器、探究性实验等。三实验仪器的选择根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提，一般遵循以下三原则：⑴安全性原则：⑵准确性原则：⑶操作性原则：三实验仪器的选择根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可以从以下三方面人手：1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器．3．应根据实验的基本要求来选择仪器．三实验仪器的选择对器材的选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材；②草画电路图（暂不把电表接入）；③估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。例1有一电阻R，其阻值大约在40Ω至50Ω之问，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组ε，电动势为9V，内阻忽略不计；电压表Ｖ，量程为0至10Ｖ，内阻20Ω；电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω；电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω；滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A；滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.３Ａ，开关Ｓ及导线若干．实验电路图如图１所示，实验中要求多测几组电流、电压值．在实验中应选电流表和滑动变阻器．先估算电路中可能达到的最大电流值，假设选电流表A1，则，超过了A1的量程，及假设选电流表A2，则，未超出A2的量程，故应选电流表A2，这一选择遵循了安全性原则．对滑动变阻器的选择。假没选R1，电路中的最小电流约为故电路中的电流强度范围为0.06A～0.20A．又假设选R2，电路中的最小电流约为故电路中的电流强度范围为0.005A-0.20A，因为电流表A2。的量程为0.3Ａ，电流强度为0.06Ａ时，仅为电流表A2。量程的1/5，如果移动滑动变阻器阻值再增大，其电流表的示数将更小，读数误差会更大，因此对于R2而言，有效的调节长度太小，将导致电流强度值随滑动片位置的变化太敏感．调节不方便，故应选滑动受阻器R1，这一选择就遵循了方便性原则．AIAxRRm14.01AIAxRRm20.02AIRRRAx06.012minAIRRRAx005.022min例2：欲用伏安法测定一个阻值约12欧的电阻，要求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是_________，画出应采用的电路图。A、电池组（6伏，内阻很小）B、电流表（0—3安，内阻0.0125欧）C、电流表（0—0.6安，内阻0.125欧）D、电压表（0—3伏，内阻3千欧）E、电压表（0—6伏，内阻6千欧）F、滑动变阻器（0—20欧，1安）G、滑动变阻器（0—200欧，0.3安）H、电键、导线[分析与解答]①找出唯一性器材：被测电阻、电池组A、电键和导线H；②草画电路图；③估算最大值：当滑动变阻器的使用阻值为零时，电路中电流最大Im=ε/RX≈6/12=0.5安；④因此选用C和E都可同时使电流表和电压表指针半偏以上。变阻器选F（若选G则因额定电流小而容易烧毁，且不方便调节）把电表接入时，用电流表外接法。此题中变阻器也可采用分压作用四、实验电路（电流表内外接法）的选择电压表和电流表连入电路可以有两种方法：一种是：如图甲所示的电路叫做电流表外接电路（简称“外接法”）；一种是：如图乙所示的电路叫做电流表内接电路（简称“内接法”）．由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接，都将会引起误差．例3有一小灯泡上标有“6V1.2Ｗ”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的图线，已知所用器材有：是电流表（0～0.3Ａ，内阻1Ω）；电压表（0～15Ｖ，内阻20kΩ）；滑动变阻器（0～30Ω，2Ａ）；学生电源（直流9Ｖ）；开关一只、导线若干．为使实验误差尽量减小，画出合理的实验电路图．小灯泡的额定电流电阻选用安培表外接；要描绘小灯泡I-U图线最好用分压电路电路如图所示AAUpI2.062.1302.1622PUR倍667RRV倍30RRA例4、用伏安法测量阻值约为几十欧的线圈的电阻Ｒ，己知所用电流表的量程为（0～0.6Ｖ），内阻0.125Ω，电压表的量程为（0～15Ｖ），内阻为15kΩ，蓄电池组电压为12Ｖ，问应采用哪一种连接电路？分析与解因为，而题目给出的被测电阻阻值约为几十欧，可能大于43Ω，也可能小于43Ω，因此内接法、外接法两种电路均可采用。在具体的实验中若RA、RV均不知的情况下，可用试触法判定，即通过改变电表的连接方式看电流表、电压表指针变化大小来确定．43VARRR五、控制电路的选择为改变被测电阻两端的电压（或被测电阻中的电流强度），常用滑动变阻器与电源的连接有两种不同的形式，如图所示，图甲为限流接法，图乙为分压接法，这两种接法区别之处是：（Ｌ被测电阻Ｒ上的电压调节范围不同．当滑动触头P由a→b移动过程中（电源内阻不计）．（1）被测电阻两端电压调节的范围，图甲为，图乙为0-ε；（2）对被测电阻R上的电流强度的控制情况有区别．对于图甲有当R0R时，调节R0的大小可使通过被测电阻的电流有明显变化，但当R0R时，无沦怎样改变R0的大小，也不会使通过Ｒ的电流有明显变化，可见，只有在R0R（或两者相差不多）的情况下，改变变阻器的触头的位置才会使电阻Ｒ上的电流有明显变化，从而起到对电阻Ｒ上的电流的控制作用．但对于图乙中，不管电阻Ｒ的大小如何，调节滑动变阻器触头位置都可以使通过被测电阻Ｒ的电流由０变到Ɛ/R，通过被测电阻Ｒ的电流有明显变化；（３）从电能损耗方面分析图甲比图乙要小，且图甲具有电源负担轻、电路连接简便等优点．-R0RR0RRI综合上述，可得到如下结论：（1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需要从零开始连读可调电压，应选图4乙的分压电路；（2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或等于被测电阻Ｒ的额定电流，必须采用分压电路；（3）当R0R时．为使被测电阻中电流有明显变化，也应选分压电路；（4）当R0R时（或两者相差不多），虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满足实验要求时．但图４甲的限流电路具有节省电能、电源负担轻、电路连接简便等优点，应选图4甲的限流电路较好．针对练习：1、某电压表的内阻在20k~50k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测量电压表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）滑动变阻器R（最大阻值1k）电源ε（电动势4V）电键K（1）所提供的电流表中，应选用________（填写字母代号）。（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试在图中方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。2、有一个小灯泡上标有“6V0.2A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线(即Ｕ－Ｉ图象)，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)，还有开关、导线等。(1)实验中所用的电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选______。(2)画出实验电路图，要求电压从0V开始测量。EBC3、有一只电阻RX，其阻值大约在40-50Ω之间，需要进一步测定其阻值。现有的器材有：①电池组E（电动势9V，内阻约0.5Ω）②伏特表V（量程0-10V，内阻约20kΩ）③毫安表A1（量程0-50mA，内阻约20Ω）④毫安表A2（量程0-300mA，内阻约4Ω）⑤滑动变阻器R1（0-100Ω，额定电流1A）⑥滑动变阻器R2（0-1700Ω，额定电流0.3A）⑦电键一只，导线若干。有两种可供选择的电路如图A和图B所示。实验中要求多测几组电流、电压值。⑴为了实验能正常进行并减小系统误差，而且要求滑动变阻器要便于调节，在实验中应选图______所示的电路；应选代号为______的毫安表和代号为______的滑动变阻器。该实验的系统误差主要是由___________引起的，这个因素总是使实验的测量值比真实值偏__。⑵若已知所用的毫安表的准确电阻值，则应选用图_____所示的电路进行测量。图A图BA2R1电压表分流小4、从下列器材中选出适当的实验器材（有些器材的阻值大约值，有些器材的阻值是准确值），设计一个测量阻值约为15kΩ的电阻RX的电路，要求方法简捷，有尽可能高的精度，RX两端的电压能从零开始。实验室提供下列器材：电流表A1：量程1mA，内阻r1≈50Ω。电流表A2：量程300μA，内阻r2≈300Ω。电流表A3：量程100μA，内阻r3≈500Ω。电压表V1：量程10V，内阻r1=15kΩ。电压表V2：量程3V，内阻r2=10kΩ。保护电阻R0：阻值约25Ω，额定电流1A，滑动变阻器R1：阻值约50Ω，额定电流1A，滑动变阻器R2：阻值约1000Ω，额定电流1A，电池E：电动势ε=30V，内阻很小但不可忽略电键K和导线若干。(1)电量电路中电流表应选，电压表应选，滑动变阻器应选。(2)画出电路图(3)在所测量数据中选出一组计算RX，计算表达式为RX=，表达式中的各符号表示的意义是。A1V1R1VVVXRUIUR15、在把电流表改装成电压表的实验中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，其主要操作步骤如下：①接通S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度；②再接通S2，调节R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半；③读出R2的阻值，即认为电流表的内阻Rg=R2现备有如下器材：A．电流表（量程0～100A，内阻约为100Ω）B．电阻箱（范围0～10Ω）C．电阻箱（范围0～9999Ω）D．电阻箱（范围0～99999Ω）E．滑动变阻器（范围0~200Ω）F．电源（电动势3V,内阻不计）G．开关和若干导线（I）电路图中R1应选，R2应选（填入所选器材的字母代号）（II）实验中读得R2的阻值为100Ω，若将此电流表改装成量程为3V的电压表，应联一个阻值为的电阻．（III）若用此改装表去测量一稳恒电压，则测量值和真实值相比（填“偏大”或“偏小）DC29900Ω偏小6、用替代法测电流表内电阻的电0路图如图所示。器材：待测电流表A量程0~10mA、内阻RA约为30Ω（待测）；电流表A′量程50mA；电阻箱R10~999.9Ω；滑动变阻器R20~500Ω；电源；E=3V，r约1~2Ω（1）滑动变阻器滑片P在实验开始前应放在________端。将单刀双掷开关S先接“1”位置调节滑动变阻器滑片P的位置，使待测表A至某位置（或满偏）记下电流表A′的示数I′。滑片P的位置不再移动。（2）（将开关S接“2”位置，调节电阻箱使_____________。（3）则待测安培表A的内电阻