1、延时符,高,考,引,航,延时符,高,考,引,航,纵观近年的高考电学试题,不难发现电路设计、器材选择、实物连接、数据处理仍然是电学实验试题考查中的重点,在电学实验复习中我们只有立足于考纲规定的学生实验,对实验原理、实验电路、实验器材、实验步骤、数据处理、误差分析等方面进行认真的研究,必要的拓展、延伸,扎扎实实地搞好复习工作;尤其需要重视对实验器材和实验电路选择的复习,重视对分压式电路和实物连线的复习,才能以不变应万变,在实验题中取得好的分数。,预测2020年高考对本专题内容的考查,将从机械记忆转向分析理解实验,注重对设计性实验的考查。电学实验是高考实验考查的热点,而设计类电学实验以其灵活多变、易
2、于发散、有利于对实验综合能力考查等特点,更成为热点中的焦点。所谓设计性实验,是指在考生掌握基本实验原理的基础上,应用基本测量仪器自行设计实验方案的实验。设计性实验命题的考查内容,涉及对实验原理的再认识和加工,实验方案的确定(包括实验器材的选择和迁移运用,实验步骤的安排,实验数据的处理方法,误差的分析及对实验的总结和评价,等等)。,必备知识,关键能力,栏目名称,1,实验原理,实验1 测定金属的电阻率,2,实验器材,被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。,3,实验步骤,4,数据处理,5,误差分析,(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量
3、是产生误差的主要来源之一。 (2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。 (3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 (4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。,6,注意事项,(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。 (2)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),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。 (3)测量被测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表
4、两端点间的待测金属丝长度,测量时应将待测金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。 (4)测待测金属丝直径时一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。 (5)闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。,(6)在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝的电流I不宜过大(电流表用00.6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。,6,注意事项,1.1 (2018陕西西安12月月考)在“决定导线电阻的因素”的实验中测定金属的电阻率,若待测金属丝的电阻约为5 ,要求测量结果尽量准确,提供以下器材: A.电池组(3 V,内阻为1 ) B.电流表
5、(03 A,内阻为0.0125 ) C.电流表(00.6 A,内阻为0.125 ) D.电压表(03 V,内阻为4 k) E.电压表(015 V,内阻为15 k) F.滑动变阻器(020 ,允许通过的最大电流为1 A) G.滑动变阻器(02000 ,允许通过的最大电流为0.3 A) H.开关、导线若干,(1)实验时应从上述器材中选用 (选填仪器前的字母代号)。 (2)测电阻时,电流表、电压表、待测金属丝Rx在组成测量电路时,应采用电流表 (选填“外”或“内”)接法,待测金属丝电阻的测量值比真实值偏 (选填“大”或“小”)。 (3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图所示,则读数为 mm。
6、,(4)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表 达式为= 。,ACDFH,外,小,0.900,答案,解析,30.35,3.205,如图戊所示,答案,解析,戊,1,实验原理,实验2 测绘小电珠的伏安特性曲线,(1)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象。 (2)图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。,2,实验器材,学生电源(4 V6 V直流)或电池组、小电珠(3.8 V 0.3 A)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、坐标纸、导线若干。,3,实验步骤,(1)确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按实验原理图连接好实验电路。
7、,(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关S。 (3)移动滑动变阻器的滑片,测出14组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S。,(4)拆除电路,整理仪器。,4,数据处理,(1)在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。 (2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)。 (3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小电珠的伏安特性曲线。,5,误差分析,(1)由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差。 (2)电流表、电压表的读数带来误差。 (3)在坐标纸上描点
8、、作图带来的误差。,6,注意事项,(1)电路的连接方式 电流表应采用外接法:小电珠(3.8 V 0.3 A)的电阻很小,与00.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大。 滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。 (2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。 (3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差。 (4)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关。
9、(5)误差较大的点舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。,2.1 (2018湖北武汉第一次模拟)要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,小灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有: 电池组(电动势为4.5 V,内阻约为1 ); 电流表(量程为0250 mA,内阻约为5 ); 电压表(量程为03 V,内阻约为3 k); 开关一个、导线若干。 (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值为20 ,额定电流为1 A) B.滑动变阻器(最大阻值为1750 ,额定电流为0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列四个电路图
10、中的 (填字母代号)。,A,B,(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 的电源两端,小灯泡消耗的功率是 W。,0.1,答案,解析,乙,B,G,串联,电路图如图丙所示,D,C,(2)在虚线框内画出实验电路图(改装后的电压表直接用电压表的符号表示)。,BD,答案,解析,丙,1,实验原理,实验3 测定电源的电动势和内阻,2,实验器材,(1)如图甲所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值,最后分别算出它们的平均值。,甲 乙,(2)用图象法来处理数据,在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标,用测出的
11、几组I、U值画出U-I图象,如图乙所示,直线跟纵轴的交点的纵坐标表示电源电动势E的值,图线的斜率的绝对值即内阻r的值。,电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。,3,实验步骤,(1)电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按实验原理图连接好电路。 (2)把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端。 (3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)。用同样方法测量出六组I、U的值,并填入表格中。,(4)断开开关,拆除电路,整理好器材。,4,数据处理,5,误差分析,甲 乙,5,误差分析,5,误差分析,丙 丁,6,注意事项,ABDFH,
12、3.1 (2018安徽合肥全市联考)为了测量一节干电池的电动势和内阻,某同学采用了伏安法,现备有下列器材: A.被测干电池一节 B.电流表1:量程为00.6 A,内阻r=0.3 C.电流表2:量程为00.6 A,内阻约为0.1 D.电压表1:量程为03 V,内阻未知 E.电压表2:量程为015 V,内阻未知 F.滑动变阻器1:010 ,允许通过的最大电流为2 A G.滑动变阻器2:0100 ,允许通过的最大电流为1 A H.开关、导线若干 在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差;在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 (1)
13、在上述器材中请选择适当的器材: (填写选项前的字母)。,甲,1.5,(2)实验电路图应选择下图中的 (选填“甲”或“乙”)。,甲 乙 丙,(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图象,则干电池的电动势E= V,内阻r= 。,0.7,甲 乙,将S2切换到b,1.43,1.20,1,实验原理,实验4 练习使用多用电表,甲 乙,2,实验器材,多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。,1,实验原理,3,实验步骤,(1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中,需要先进行欧姆调零再进行测量,具体的过程用流程图可表示为:,(2)探索黑箱内的
14、电学元件,3,实验步骤,(3)测量小灯泡的电压和电流 按如图甲所示的电路图连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压。,按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。,4,注意事项,(1)红进黑出:表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔。无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部结构图看),电流都要经红表笔(正插孔)流入多用电表,从黑表笔流出。可以简记为“红进黑出”。 (2)区分两个“零点”:机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是定位螺丝;欧姆零点是刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。 (3)测电压时,多用电表应与被测元件并联;
15、测电流时,多用电表应与被测元件串联。 (4)勿忘欧姆调零:测电阻时,要选择合适的挡位,使指针分布在“中值”附近。每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零。 (5)使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆。 (6)测量电阻时,待测电阻要与其他元件及电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表。 (7)多用电表使用完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出。,4.1 (2018湖北武汉期中考试)在“练习使用多用电表”的实验中,某同学用多用电表的欧姆挡测量阻值为十几千欧的电阻Rx。 (1)该同学列出了以下可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆挡调零旋
16、钮,把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上: 。 A.将两表笔短接,调节P使表针指向欧姆零点,断开两表笔 B.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔 C.旋转S至1k位置 D.旋转S至100位置 E.旋转S至OFF位置,并拔出两表笔 (2)该同学按正确的步骤测量Rx,表针位置如图所示,被测电阻Rx的 阻值约为 。,CABE,1.4104,黑,4.2 (2018山西太原12月月考)使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器
17、材有:待测多用电表,量程为60 mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至1 挡,调好零点,电阻箱置于适当数值。完成下列填空:,(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a 为 (选填“红”或“黑”)色。,(2)若适当调节电阻箱后,图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙中(a)(b)(c)所示,则多用电表的读数为 ,电流表的读数为 mA,电阻箱的读数为 。,14,(3)欧姆表刻度上中间刻度值为15,计算得到多用电表内电池的电动势为 V(结果保留3位有效数字)。 (4)若将两表笔短接,流过多用电表的电流为 mA(结果保留3位有效数字)。
18、,53.0,4.6,1.54,102,答案,解析,1,实验原理,实验5 传感器的简单使用,(1)传感器的作用 传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。 (2)传感器的工作过程 通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号。转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。 传感器工作的原理可用下图表示:,2,实验器材,3,实验步骤及数据处理,热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、
19、热水、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等。,(1)研究热敏电阻的热敏特性,实验步骤 a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。 b.把多用电表置于“欧姆挡”,并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。 c.向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。 d.将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。,数据处理 a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。,b.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 c.根据实验数据和R-t图线,得出结论:热敏电
20、阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大。,3,实验步骤及数据处理,3,实验步骤及数据处理,(2)研究光敏电阻的光敏特性 实验步骤 a.将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好,其中多用电表置于“100”的欧姆挡。,b.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。 c.打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。 d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,并记录。 数据处理 把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。,结论:光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。,4
21、,注意事项,(1)在做热敏实验时,加热水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温。 (2)在做光敏实验时,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。 (3)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。,5.1 (2018吉林长春模拟)如图所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻RT的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央。若用不透光的黑纸将RT包裹起来,表针将向 (选填“左”或“右”)转动;若用手电筒光照射RT,表针将向 (选填“左”或“右”)转动。,左,右,5.2 (2018云南昆明全市统
22、考)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法测绘出热敏电阻分别在温度为t1=45 和温度为t2=75 时的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整。先用欧姆表粗测出常温下待测热敏电阻的阻值大约为 5 ,热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:,R2,CBADAE,甲,伏安法测电阻是电学实验的一个基本方法,除了直接考查伏安法测电阻之外,对伏安法测电阻这一思想方法的迁移应用,以及对创造性思维能力的考查,已成为高考的热点。从近几年的高考题中可看出,题目中大多提供某种电表,阻值已知的电阻或电阻箱,根据伏安法测电阻的思想,利用串、并联电路的特点,结合题目提供的器
23、材设计出合适的电路,最后通过计算得出结论。常见的迁移方法有电流表可看作本身能直接读出电流的小电阻,电压表可看作能直接读出自身两端电压的大电阻;而阻值已知的电流表可等效为电压表,阻值已知的电压表也可等效为电流表。,答案,解析,(1)为了较精确地测量电阻阻值,应尽可能多测几组数据,且两表读数大于量程一半。除A、F、I以外,还要在上述器材中选出该实验所用器材 (填器材前面的字母代号)。,(2)在虚线框内画出该实验电路图。,BDG,方法,伏安法测电阻及其变通 伏安法测电阻是电学实验的基础,是高考考查的热点,也是难点。它渗透在电学实验的各个环节中,如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等。本质上都是伏安
24、法测电阻在不同情景下的具体应用。主要涉及电压表、电流表的选择以及实物连线等。 变通1 伏伏法测电阻(电压表的灵活选用) 已知内阻的电压表可作电流表使用,在缺少合适的电流表的情况下,常用电压表代替电流表使用,这是设计电路中的高频考点。 变通2 安安法测电阻(电流表的灵活选用) 已知内阻的电流表可作电压表使用,在缺少合适的电压表的情况下,常用电流表代替电压表使用,这也是电学设计电路中的高频考点。,答案,解析,【变式训练1】(2018湖北武汉二模)用以下器材可测量电阻Rx的阻值。,(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx,则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为 Rx= ,式中各符号的意义是 。(所有
25、物理量用题中代表符号表示),【变式训练2】(2018豫南三校联考)现要测量某一待测电阻Rx的阻值,给定的器材有:,H,E,答案,解析,除伏安法之外,电阻(包括电表内阻)测量的方法还有: 1.最直接的电阻测量方法多用电表测量法。 2.最为精确的测量方法等效替代法。 在电阻的测量方法中,有一种方法叫作等效替代法,它可以很精确地将一个未知电阻的阻值测量出来。 3.最为独特的测量方法电桥法。,【例2】小明用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值(几百欧)。R是滑动变阻器,R0是电阻箱,S2是单刀双掷开关,部分器材规格图乙中已标出。 (1)根据图甲实验电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。,甲 乙
26、,(2)正确连接电路后,断开S1,S2接1。调节多用电表,将两表笔接触Rx两端的接线柱,粗测其阻值,此过程中存在的问题是 。正确操作后,粗测出Rx的阻值为R。,答案,待测电阻未与其他元件断开,(3)小明通过下列步骤,较准确地测出Rx的阻值。 将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的 (选填“A”或“B”)端。闭合S1,将S2拨至1,调节滑动变阻器的滑片P至某一位置,使电压表的示数满偏。 调节电阻箱R0,使其阻值 (选填“大于R”或“小于R”)。 将S2拨至“2”,保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,此时电阻箱示数为R1,则Rx= 。 (4)实验中,滑动变阻器有两种规格可
27、供选择,分别是:R2(010 );R3(05000 )。为了减小实验误差,滑动变阻器应选 (选填“R2”或“R3”)。,答案,解析,A,小于R,R1,R3,(1)根据电路图连接实物图,如图丙所示。,2)测量电阻时,要把电阻与其他元件断开。 (3)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端,使电压表示数为零;调节电阻箱R0,使其阻值小于R;将S2拨至“2”,保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,则此时并联部分的电阻相等,Rx的阻值等于电阻箱的阻值,即Rx=R1。 (4)由于电阻Rx的阻值为几百欧,为方便调节,滑动变阻器应选R3。,丙,方法,等效替代法主要有以下
28、两种替代方法。 (1)电流等效替代 该方法的实验步骤如下,按图示电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。 闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。 断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。 此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。,方法,(2)电压等效替代 该方法的实验步骤如下:,按图示电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。 闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压
29、表的示数U。 断开S2,再闭合S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱使电压表的示数仍为U。 此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。,【变式训练3】(2018济南二模)某同学参加了一物理兴趣小组,想通过实验测量一个待测电阻Rx的阻值,实验室内除待测电阻外还有如下器材:,答案,为零,R1R4=R2R3,答案,解析,R,P,R,(1)请你简要写出还未完成的主要操作步骤,并用字母表达出相应的测量值。 闭合开关S1,开关S2接2,调节RP和RP,读出电流表和电压表的示数I2、U2。 保持RP不变, 。 (2)请你推导出待测电阻Rx的表达式: 。 (3)用实线代替导线
30、,将图乙中的器材按电路图连成测量电路。,答案,解析,【变式训练4】(2018福建模拟)用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,使得测量结果总存在误差,而按图甲所示电路进行测量,则由电压表、电流表内阻所造成的误差可消除。,甲 乙,S2接1,闭合S1,调节RP,读出此时电压表和电流表的示数U1、I1,丙,答案,【例3】图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。,(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA。由题给条件和数据,可以求出R
31、1= ,R2= 。 (2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300 和1000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3000 。则R0应选用阻值为 的电阻,R应选用最大阻值为 的滑动变阻器。,甲,15,35,300,3000,(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻。图乙中的R0为保护电阻,虚线框内未画出的电路为
32、图甲虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱 (选填“b”或“c”)相连。判断依据是: 。,答案,解析,c,闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是R2,乙,方法,答案,解析,B,A,F,小于,2.30,答案,解析,不可行,流过电流计的最小电流超过了其量程,2000,18,2,丙,测量电表内阻的基本方法是伏安法。由于电流表可看成能显示自身电流的小电阻,而电压表可看成能显示自身电压的大电阻,故测量电表内阻还有其他迁移方法,如半偏法、等效替代法、差值法等。 1.等效替代法测量电表的内阻 利用等效替代法测量电表的内阻与等效替代法测电阻的原理是相同的,只需要把待测电
33、流表或电压表当成一个电阻,用电阻箱替换,若二者对电路所起的作用相同(如电流相等),则待测电流表或电压表与电阻箱是等效的。,甲 乙,2.半偏法测量电表的内阻,甲 乙,3.伏安法测量电表的内阻,3.伏安法测量电表的内阻,答案,解析,(2)根据设计的电路,写出实验步骤: 。 (3)将用这种方法测出的电压表内阻记为RV,与电压表内阻的真实值RV相比,RV RV(选填“”“=”或“”),主要理由是 。,甲,移动滑动变阻器的滑片至最左端,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏;读取电阻
34、箱的阻值,即测得的电压表内阻。,断开S2,调节电阻箱R0使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大,此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,(1)实验电路图如图乙所示。,(2)移动滑动变阻器的滑片至最左端,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏;读取电阻箱的阻值,即测得的电压表内阻。 (3)断开S2,调节电阻箱R0使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大,此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RVRV。,乙,方法,半偏法常用于测
35、量电表的内阻,对于半偏法测电表内阻有以下两种设计方法: (1)电流表半偏法 实验步骤,a.按图示连接实验电路。 b.断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其量程Im。,误差分析 当闭合S2时,电路总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大,R2的电阻比电流表的电阻小,而我们把R2的阻值当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。,方法,(2)电压表半偏法 实验步骤,a.按图示连接实验电路。 b.将R2的值调为零,闭合S,调节R1的滑片,使电压表读数等于其量程Um。,答案,解析,(1)请根据原理图将图乙实物连线完整。 (2
36、)先闭合开关S1(S2断开),调节R2,当R2=350.0 时,电流表刚好满偏;再闭合S2,保持R2不变,调节R1=100.0 时,电流表半偏。 (3)由此可以计算出电流表内阻rA= 。若已知电源电动势E=3.0 V,则该电流表量程为0 mA(结果保留1位有效数字)。 (4)实际电源内阻不可忽略,由此导致以上电流表内阻测量值rA与其真实值rA存在误差,则rA (选填“”“=”或“”)rA。这种误差属于 (选填“偶然误差”或者“系统误差”)。,140,6,系统误差,(1)根据图示电路图连接实物电路图,实物电路图如图丙所示。,丙,(1)为确保安全,精准实验。滑动变阻器应选用 (填写器材前对应的字母
37、)。 (2)用笔画线代替导线,将实物图乙连接成实验电路图。 (3)在闭合开关前滑片应置于 (选填“a”或“b”)端,然后移动滑动变阻器的滑片使待测电流表的示数适当后只调节Rx,不移动滑片,发现当Rx=400 时灵敏电流计的示数正好为零;将电阻箱和待测电流表位置互换,其他不动,再次调节Rx,当Rx=100 时灵敏电流计的示数又正好为零,由此可知待测电流表的内阻为 。,【变式训练8】(2018山西太原二模)某实验小组用如图甲所示的电路图来测量电流表(量程为2 mA,内阻约为200 )的内阻,除待测电流表、1.5 V的电源、开关和导线外,还有下列可供选择的实验器材: A.定值电阻R1 B.定值电阻R
38、2 C.滑动变阻器R3(最大阻值为20 ) D.滑动变阻器R4(最大阻值为1000 ) E.电阻箱Rx(最大阻值为999.9 ),答案,解析,C,b,200,(1)由于电源电动势较小,而两个滑动变阻器都没有额定电流时认为两个都是安全的,此时,为便于调节,滑动变阻器宜小不宜大,选C即可。 (2)根据原理图连接实物图如图丙所示。,丙,答案,解析,电流表示数I、毫伏电压表示数U、电阻箱示数R2,(1)因电压表量程为150 mV,内阻约为145 。则允许通过电压表的最大电流约为1 mA,若量程是15 mA标准电流表与电压表直接串联,则无法准确读取电流值,因此应将电压表与电阻箱并联后再与电流表连接。设计
39、电路如图所示。,测电源的电动势和内阻的3种常用方案,不管选择哪种实验方案,其基本的原理和方法都是相通的,都紧紧围绕着原有学生实验(伏安法)的设计思想,只是局部有所改进和创新。所以,熟练掌握基本的学生实验的原理和方法是解答设计型实验的前提和基础。,甲,(3)在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率 k= A-1-1,截距b= A-1。 (4)根据图线求得电源电动势E= V,内阻r= 。,答案,解析,0.110,9.09,1.0(或在0.961.04之间),6.0(或在5.96.1之间),3.0(或在2.73.3之间),1.0(或在0.61.4之间),乙,丙,丁,方法,10(9.910均可),9.0(8.89.2均可),甲,乙,答案,解析,80.0,0.00461,1.45,(1)根据画图描点原则应舍掉80.0 的点。 (2)如图丙所示。,丙,