电学实验总复习

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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

2、的是该表的 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（

3、都为整数）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 Rx，伏特表和安培表的内阻分别为 RV、RA，若，xVARR R 则采用外接法。若，则采用内接法。xVARR R

4、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0123 V0510150.11011K10K10017 6543289017 6543289017 6543289017 6543289017 6543289017 65432890VAVA abaVAbc- 2 -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

5、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 RX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 无论是分压接法还是限流接法，都应该先把测量电路（伏安法部分）接好； 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

6、头应调到阻值最大处） 。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

7、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。abRR RXRXAAVVGAB探针+GGaaRrab- 3 -只要电流表示数是零，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

8、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

9、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

10、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 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：米尺；螺旋测微器；测量部分用安培表外接法，电源部分用限流电路或分M NMNM NM- 4 -压电路都可以，电阻率 。 LIUd 423.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

11、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

12、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。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 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。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

13、刻度。I（A ）0.1 20.2 00.3 10.3 20.5 00.5 7U（V ）1.3 71.3 21.2 41.1 81.1 01.0 5VARSI/AU/Vo0.2 0.4 0.63.02.01.0变阻器安培表伏特表电 池电 键U/VI/A0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.701.001.101.201.301.401.50VA1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA100101 50010250V+V- 5 -（如测量 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

14、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。 ） 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。 将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到 OFF 或交流电压最高挡。 用欧姆挡测电阻，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

15、小） ，应该减小 倍率重新调零后再测。 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： 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_。 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_。 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_。 若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发 现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该 依次为： _，_，_。 全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者_。 无论用多用电表进行何种测量（限于直流） ，电流都应该从色_表笔经 _插孔流入电表。 解：直流电压，12.4V。直流电流，49mA。电阻，17k。该用1k 倍率， 重新调零，将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍 率得测量值。OFF，交流电压 500V 档位置。红，正 四、重要的演示实验 1.平行板电容器的电容静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550