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1、1 电学实验总复习 一、实验仪器的读数 高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻 箱等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是：凡 仪器最小刻度是 10 分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数 字） ；凡仪器最小刻度不是 10 分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。 电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不 能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读 出的，不再向下估读。 例 1. 右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是
2、该表的 0-3V 量程，那么电压表读数为多少？ 若当时使用的是该表的 0-15V 量程，那么电压表度数又为多少？ 解：0-3V 量程最小刻度是 0.1V，是 10 分度的，因此要向下 估读一位，读 1.15V （由于最后一位是估读的，有偶然误差， 读成 1.14V-1.17V 之间都算正确） 。0-15V 量程最小刻度为 0.5V，不是 10 分度的，因此只要求读到 0.1V 这一位，所以 读 5.7V（5.6V-5.8V 之间都算正确） 。 例 2. 右图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的 阻值。 解：电阻箱面板上有 6 个旋钮，每个旋钮上方都 标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为 整
3、数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读 出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中 最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位 置如图所示，则阻值为 84580.2。 二、恒定电流实验常规 1.伏安法测电阻 伏安法测电阻有 a、b 两种接法，a 叫(安培计) 外接法，b 叫 （安培计）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的， 测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是 由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接 法。 如果被测电阻阻值为 R x ，伏特表和安培表的内阻分别为 R V 、R A ，若 ，则 x V A R R R 采用外接法。若 ，则采用
4、内接法。 x V A R R R 0 1 2 3 V 0 5 10 15 0.1 10 1 1K 10K 100 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 V A V A a b2 如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接 a 点， 而将右端第一次接 b 点，第二次接 c 点，观察电流表和电压表示数的变化。若电 流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电
5、压表读数变 化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。 （这里所说的变化大，是指 相对变化，即 I/I 和 U/U ） 。 2.滑动变阻器的两种接法 滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别 用下面 a、b 两图表示：a 叫限流接法，b 叫分压接法。 采用分压接法时，被测电阻 R X 上的电压调节范围较大。 当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或 要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。采用分压接法时，应该选用总阻值较小的 滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。 3.实物图连线方法 （1）无论是分压接法还是限流接法，都应该先把测量电路（伏安法
6、部分）接好； （2）对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动 变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的 正负接线柱并选择正确的量程，滑动变阻器的滑动触头 应调到阻值最大处） 。 （3）对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变 阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动 变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安 法部分电表正负接 线柱 的分布，将伏 安法 部分接入该 两点 间。 三、考试大纲规定的学生实验 1.用描迹法画出电场中平面上的等势线 实验所用的电流表是零刻度在中央的灵敏电流表，在实验前应先查明电流方向与指针
7、a V A b c a b R R R X R X A A V V G G a a R r a b3 偏转方向的关系。方法是：将电流表、电池、电阻、导线按图 a 或图 b 连接，若 R 是阻值 很大的电阻，就按图 a 连接；若 r 是阻值很小的电阻，就按图 b 连接。然后用导线的 a 端 试触电流表的另一端，观察电流表指针的偏转方向，就可判定电流方向和指针偏转方向的 关系。 本实验是用恒定电流的电流场来模拟静电场。与电池正极相连的 A 电极相当于正点电荷，与电池负极相连的 B 相当于负点电荷。白纸 应放在最下面，导电纸应放在最上面（涂有导电物质的一面必须向上） ， 复写纸则放在中间。 只要电流
8、表示数是零，就表示两根探针针尖对应的点电势相等。 把所有与同一个基准点电势相等的点连起来，就是等势线。 例 3. 用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时，下列哪些模拟实验的设计是合理的 A.如图所示圆柱形电极 M 、N 都接电源的正极，模拟等量正点电荷周围的静电场B.如图所示圆柱形电极 M 接电源正极，圆环形电极 N 接电源负极，模拟正点电荷周 围附近的静电场C.如图所示两个平行的长条形电极 M 、N 分别接电源正、负极，模拟平行板电容器 间的静电场 D.如图所示圆柱形电极 M 接电源负极，模拟负点电荷周围的静电场 解：用电流场模拟静电场，在导电纸上必须形成电流。由于、两个方案在导电纸上不
9、会形成电流，因此设计不合理。、两个设计是合理的。选 BC。 2.测定金属的电阻率 由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏安法中的电流 表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以 选用限流电路。 本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长， 电流也不宜太大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路，为保 护电表和电源，闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部 分的电阻值最大。 例 4. 在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约 0.8m，直径小于 1mm，电阻
10、在 5 左右。实验主要步骤如下：用_测量金属导线的长度 l，测 3 次，求出平均值； 在金属导线的 3 个不同位置上用_测量直径 d，求出平均值；用伏安法 测量该金属导线的电阻 R。在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所给的器材连接成 测量电路。安培计要求用 0-0.6A 量程，内阻约 1；伏特计要求用 0-3V 量程，内阻约几 G A B 探针 + M N M N M N M4 k；电源电动势为 6V；滑动变阻器最大阻值 20。在闭合电键前，滑动变阻器 的滑动触点应处于正确位置。 根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为 =_。 解： （1）米尺； （2）螺旋测微器； （3）测量部分用
11、安培表外接法，电源部分用限流电路或分压电路都可以，电阻率。 LI U d 4 2 3.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的 示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误 差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 滑动变阻器 R 的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。 为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用 U-I 图象处理实验数据。将点描好后，用直尺画一条直线，使尽可能 多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线 代表的 U-I 关系的偶然
12、误差比每一组实验数据的偶然误差都小。这条 直线在 U 轴上的截距就是被测电源电动势 E （对应的 I=0 ） ，斜率的绝 对值就是被测电源的内阻 r。 （特别要注意：有时纵坐标的起始点不是 0，求内阻的一般式 应该是 r=| U/ I | ） 。 例 5. 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用的电流表和电压表的内 阻分别约为 0.1 和 1k。右边为实验原理图，下边为所需器材的实物图。试按原理图在 实物图中画线连接成实验电路。V A R S I/A U/V o 0.2 0.4 0.6 3.0 2.0 1.0 变阻器 安培表 伏特表 电 池 电 键 U/V I/A 0 0.10
13、 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 V A5 一位同学在实验中记录的 6 组数据 如上表所示，试根据这些数据在右图中 画出 U-I 图线。根据图线可读出被测电 池的电动势 E=_V ，内电阻 r=_ 。 解：1.46，0.719 4.练习用多用电表测电阻 （1）使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。 如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方 中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。 （2）根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位 置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。 （如
14、测量 20mA 左右的直流电流，应将选择开关对准左边 100mA 量程处， 在刻度盘上，应该看最下方的刻度，即满偏刻度为 10 的刻度线， 从刻度盘读出数据后还应再乘 10，得测量结果。 ） （3）使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。 方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右 端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：选挡。一般比被测电阻的 估计值低一个数量级，如估计值为 200 就应该选10 的倍率。进行欧姆调零。将红 黑表笔接被测电阻两端进行测量。 （4）将指针示数乘以倍率，得测量值。 （5）将选择开关扳到 OFF 或交流电压最高挡。 用欧姆挡测电阻，
15、如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大） ，应该增大倍率 重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小） ，应该减小倍率重新 调零后再测。 （6）使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部 分。 例 6. 多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下： （1）若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量 是_，测量结果为_。 （2）若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量 是_，测量结果为_。 （3）若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量 是_，测量结果为_。 （4）若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现 I（A ） 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U（V ） 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 1k 100 10 1 OFF 2.5 10 50 250 500 2.5 50 mA 100 10 1 500 10 250 V + V 1k 100 10 1 OFF 2.5 10 50 250 500 2.5 50 mA 100 10 1 500 10 250 V + V6 指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为： _，_，_。 （5）全部
