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1、专题七：高中物理电学实验专题知识点回顾一、描绘小灯泡的伏安特性曲线：二、电流表和电压表的改装：三、测定电源电动势和内阻：四、测定金属电阻和电阻率：五、器材选择：知识点和考点一、描绘小灯泡的伏安特性曲线原理：欧姆定律IRU处理方法：内接和外接（都有误差）例 1、某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。左图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材（代号）规格电流表（ A1）电流表（ A2）电压表（ V1）电压表（ V2）滑动变阻器（R1）滑动变阻器（R2）直流电源（ E）开关（ S）导线若干量程 050mA ，内阻约为5
2、0量程 0200mA ，内阻约为10量程 03V，内阻约为10k量程 015V，内阻约为25k阻值范围015，允许最大电流1A 阻值范围01k，允许最大电流100mA 输出电压6V，内阻不计为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。 （以上均填器材代号）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：。二、电压表和电流表（1）电流表原理和主要参数电流表 G 是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什
3、偏角与电流强度I成正比，即 kI，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻Rg：即电流表线圈的电阻；满偏电流 Ig：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故UgIgRg（2）半偏法测电流表内阻Rg：方法：合上S1，调整 R 的阻值，使电转到满流表指针刻度再合上开关S2，调整 R的阻值（不可再改变R） ，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，可以认为Rg = R。条件 : 当 R 比 R大很多（3）电流表改装成电压表方法：串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大n 倍，即 ngUU，则根据分压原理，需串联的电阻值gggRRnRUUR
4、)1(，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。（4）电流表改装成电流表方法：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大n 倍，即 ngII，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值1nRRIIRggRg，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。注意： 改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了，但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig和满偏电压Ug，只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。三、测量电源电动势和电阻原理：闭合电路欧姆定律：I
5、rUE外例 1、根据图6 描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内电阻r例 2、 （1）某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径为mm（2） 右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量特测电阻Rx的阻值（约500） 。图中两个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如下：调节电阻箱，使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端。合上开关S。将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都具有明显偏转。记下两个电压表和的读数U1和U2。多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下和的多组读数U1和U2。求Rx的平均值。回答下列问题：（）根据实物
6、连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为滑动变阻器的符号为，其余器材用通用的符号表示。（）不计电压表内阻的影响，用U1、U2和R0表示Rx的公式为（）考虑电压表内阻的影响，且U1、U2、R0、的内阻r1、的内阻r2表示Rx的公式四、电阻的测量电阻的测量有多种方法，主要有伏安法、欧姆表法，除此以外，还有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等. （一）、下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择1伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）2实验电路（电流表内外接法）的选择测量未知电阻的原理是RIU，由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量未知电阻两端电压 U 和通过的电流I 时，必
7、然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，必须依照以下原则：（1）若AxRRxVRR，一般选电流表的内接法。如图（a）所示。由于该电路中，电压表的读数U 表示被测电阻 Rx与电流表A 串联后的总电压，电流表的读数I 表示通过本身和Rx的电流，所以使用该电路所精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页测电阻 R测IURxRA，比真实值Rx大了 RA，相对误差axAxxRRRRR测（2）若AxRRxVRR，一般选电流表外接法。如图（b）所示。由于该电路中电压表的读数U 表示 Rx两端电压，
8、电流表的读数I 表示通过R与 RV并联电路的总电流，所以使用该电流所测电阻R测xVxVRRRRIU也比真实值Rx略小些，相对误差axVVxxRRRRRR测. 例 1、某电流表的内阻在0.10.2之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A待测电流表A1（量程 0.6A） ；B电压表V1（量程 3V，内阻约2k）C电压表V2（量程 15V，内阻约10k） ；D滑动变阻器R1（最大电阻10）E定值电阻R2（阻值 5）F电源 E（电动势4V）G电键 S及导线若干（1）电压表应选用_；（2）画出实验电路图；（3） 如测得电压表的读数为V， 电流表的读数为I， 则电流表 A1内阻的表达式为： RA = _
9、 。（二）、控制电路的选择： （滑动变阻器分压与限流接法的选择）1、限流接法： 如图 2 甲所示，注意： 在接通电源之前应把接入中路中的电阻最大，电路中的电流最小，以保证安全。即图中滑片P移到 b 端。2、分压接法： 如图 2 乙所示。注意：在接通电源之前， 滑片 P应移到图中的a端，使负载的电压和电流均为最小，以保证安全。3、选择方法：在没有特殊指明的情况下，从减小电能损耗和接线方便的角度考虑，变阻器通常选用限流接法，但在出现下述情况时，则必须选择分压接法。（1）若采用限流电路时，如果电路中的最小电流大于等于被测电阻Rx的额定电流或所给电表的量程时，必须选用分压电路；例 1、用伏安法测量某电
10、阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约为100 欧） ；直流电流表 A（0 10mA，50） ；电压表V（03V，k5） ；滑动变阻器R（015，1A） ；直流电源（电动势为 3V，内阻不计） ；电键、导线若干。根据规格要求，画出测量电路图。（2）滑动变阻器全阻值R远小于或者远大于被测电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，而实验要求电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压电路；例 2、有一个小灯泡上标有“6V，0.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的IU 图线。现有实验器材如下：电压表（010V，内阻 20k） ；电流表（ 0 0.3A，内阻 1） ；滑动变阻器
11、（A25，） ；学生电源（直流9V） ，还有开关、导线。为使实验误差尽量减小，画出实验电路图。（3）实验中要求电压从零开始并连续变化时须采用分压电路；例 1、某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为3V 的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹， 金属夹， 金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图14 图 2 乙图 4 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
12、- -第 3 页，共 6 页（2）实验的主要步骤如下：正确链接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关，_，合上开关，重复的操作。（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图15 的关系图线，其斜率为_A-1m-1( 保留三位有效数字) ；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_的电阻之和。（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图16 所示。金属丝的直径是_。图 15 中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是_, 其数值和单位为_（保留三位有效数字） 。五、实验仪器的选择：1、首先考虑安全因素：所有仪
13、器必须保证安全2、读数误差因素：减小误差3、对滑动变阻器：分压和分流4、仪器选择的一般步骤：（1）首先选择唯一性的器材；（2）草画电路图， （暂不接电流表和电压表）；（3）估算回路中的电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转，但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。例 1、在“测定金属丝的电阻率”的实验中若估测金属丝的电阻Rx约为 3，为减小误差，并尽可能测量多组数据，要求电阻丝的发热功率P0.75W，备有器材如下：A、6V 直流电源；B、直流电流表A1（00.6A，内阻5.0） ；C、直流电流表A2（03A，内阻01.0） ；D、直流电压表V1（03V，k
14、1） ；E、直流电压表V2（015V，k5） ；F、滑动变阻器R1（0100，最大允许电流1A） ；G、滑动变阻器R2（020，最大允许电流1A） ；H、电键、导线若干。问： （1）上述器材选用（用字母表示）（2）画出实验电路图。（3）在图 5 中连接实物。图 6 图 5 图 14 图 15 图 16 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页例 2、某同学用图2 所示电路，测绘标有“3.8 V,0.3 V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压 U 变化的图象 . 除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择: 电流表： A:( 量程 1
15、00 mA, 内阻约 2 ); A:(量程 0.6 A,内阻约 0.3 ); 电压表： V1(量程 5 V,内阻约 5 ); V2(量程 15 V,内阻约 15 ); 电源： E1(电动势为1.5 V，内阻为0.2 ); E2(电动势为4 V,内阻约为 0.04 ). 为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表 _,滑动变阻器_，电源 _.( 填器材的符号 ) 根据实验数据，计算并描绘出R-U 的图象如图3 所示 .由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为_；当所加电压为3.00 V 时，灯丝电阻为_,灯泡实际消耗的电功率为_W. 根据 R-U 图象，可确定小灯泡耗电功率P 与外加电
16、压U 的关系 .符合该关系的示意图是下列图中的_答案： A2V1R1E2 1.5 11.5 0.78 A 例 3、有一电阻R ，其阻值大约在40至 50之间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组，电动势为9 V，内阻忽略不计；电压表V，量程为 0 至 10 V，内阻 20K；电流表 A1，量程为0 至 50，内阻约20；电流表 A2，量程为0 至 300m，内阻约4；滑动变阻器R1，阻值范围为0 至 100，额定电流1A；滑动变阻器R2，阻值范围为0 至 1700，额定电流0.3 ，开关及导线若干。实验电路图如图所示，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。精选学习
17、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页例 4、为了测量一节干电池的电动势和内电阻，实验室准备了下列器材供选用：A待测干电池一节B直流电流表（量程0 0.6 3 A， 0.6 A 挡内阻为0.1 ， 3 A 挡内阻为0.02 ）C直流电压表（量程0 3 15 V ，3 V 挡内阻为5 k ，15 V 挡内阻为25 k ）D滑动变阻器（阻值范围为0 15 ，允许最大电流为1A）E滑动变阻器（阻值范围为0 1000，允许最大电流为0.2 A）F开关G导线若干在图（甲）中将所选器材，用铅笔画线代表导线进行实物连线；为尽可能减少实验的误差，其中滑动变阻器选（填代号）；根据实验记录，画出的UI 图线如图（乙）所示，从中可求出待测干电池的电动势为V，内电阻为 V 15 3 A 3 0.6 + （甲）U/V I/A 0.2 0.4 0.6 0.8 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0 （乙）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页