高二物理 恒定电流实验精品复习讲义精华教案文档格式.docx

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电压表分流

电流表的读数大于流过待测的电流，故：

R测<

R真

测小电阻

内接法

电流表分压

电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：

R测>

测大电阻

口诀：

内大，外小（含义：

内接适用于较大电阻，且测量值偏大；

外接适用于较小电阻，且测量值偏小。

）-----此法适用于定性分析

3、定量判断方法

当待测电阻Rx<

时，视Rx为小电阻，应选用外接法；

当Rx>

时，视Rx为大电阻，应选用内接法；

当Rx＝时，两种接法均可。

三、电表的改装：

1、各种电表的表头均为灵敏电流计，表头指针偏转角度与通过它的电流成正比。

电压表：

2、电压表：

Rx＝U/Ig－rg其中U为改装后的量程，

而改装后电压表的内阻为Rv=U/Ig。

3电流表：

Rx=Igrg/（I－Ig）其中I为改装后的量程.，

而改装后电流表的内阻为RA=Igrg/I

4若电压表的读数总是略小于真实值，则应给Rx并联一个跟Rx相比大得多的电阻；

若电压表的读数总是略大于真实值，则应给Rx串联一个跟Rx相比小得多的电阻；

若电流表的读数总是略小于真实值，则应给Rx串联一个跟Rx相比小得多的电阻；

若电流表的读数总是略大于真实值，则应给Rx并联一个跟Rx相比大得多的电阻；

总之，休正电表读数时，先判断该并联还是该串联，若使用并联的方法，则应该并联一个比原来电阻大得多的；

若用串联，则应串联一个比原来电阻小得多的。

四欧姆表的原理：

1、原理：

根据闭合电路欧姆定律制成。

2、欧姆表内阻：

，其中R0为调

零电阻。

3、根据闭合电路欧姆定律：

所以Rx=—R内

由上式可知，Rx和Ix之间有种一一对应的关系，所以可以通过计算将电流的刻度转化为电阻的刻度，并且由上式可以看出，电阻刻度应该不均匀。

5、设欧姆表内阻为R内，表头满偏电流为Ig，则有=，此时指针恰好满偏，指向零刻度。

6、当时，表头指针半偏，此时的Rx=R内我们称之为中值电阻，当待测电阻阻值与中值电阻比较接近的时候，测得的数据比较准确。

7、欧姆表刻度盘不均匀，读数大的区域刻度密集，读数小的区域刻度稀疏，既：

左密右疏。

五：

多用表的使用

多用电表可分为四个档位，分别对应四种功能，分别是直流电压档、直流电流挡、交流电压档、和欧姆档。

其中，欧姆档和交流电压档的刻度是不均匀的.直流电压、电流共用一个刻度盘。

上面（图1）中，当选择开关接1和2时，为电流表；

接3和4时，为电压表；

接到5时，为欧姆表。

只有欧姆表才有内置电源。

而（图2）中，正中央的螺丝称为“定位螺丝”，用字母“S”表示，其作用是使电表在未接入电路之前，指针指在最左端的刻度线上，这一步也叫“机械调零”；

中间靠右的那个黑色旋扭称为“电阻调零旋钮”，用字母“T”表示，其作用是在红黑表笔短接时，使指针指在最右端刻度线上，也就是欧姆零点，这一步也叫“欧姆调零”。

中间那个可以大的可以转的东西（这话有点土^_^），叫选择开关，作用是选择测量的种类，比如测直流电压，就将其打到直流电压档即可。

若要测电阻，则可以通过它选择倍率。

[注意事项及易考问题]

1、机械调零与欧姆调零的区别。

A：

无论测量什么，在开始测量前都必须观察电表的指针是否指在最左端的刻度盘上，若不然就必须进行机械调零，机械调零在整个实验过程成只需要调一次；

B：

欧姆调零应在选择好欧姆表倍率之后进行，并且每更换一次倍率，都需要重新调零一次！

（小猴子们注意了！

这一点很重要！

）

2、无论测量什么，外部电流总是从红表笔流入表壳，从黑表笔流出表壳；

作为欧姆表使用时，黑笔与内置电源的正极相连，红笔与内置电源的负极相连。

3、当做为电压表和电流表使用时，红笔的电势高于黑笔的电势；

当作为欧姆表使用时，红笔的电势低于黑笔的电势。

4、做为欧姆表使用时，若指针偏转过小（既刻度盘上读数过大），则应更换较大的倍率；

若指针偏转过大（既刻度盘上读数过小），则应更换较小倍率。

5、实验结束后，应把“选择开关K”掰到“OFF”位置或“交流电压最高档”；

六、实验一：

电阻的测量

需要注意的问题：

1、首先要考虑变阻器用分压式还是限流式接法；

还有电流表内接还是外接；

2、不超过量程的情况下，安培表、伏特表尽量选量程小的。

[例题1]图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图，器材规格如下：

（1）待测电阻Rx（约100Ω）

（2）直流电源（输出电压4V，内阻可不计）

（3）直流毫安表（量程0~10mA，内阻50Ω）

（4）直流电压表（量程0~3V，内阻5KΩ）

（5）滑动变阻器（阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A）

（6）电键一个，导线若干条

根据器材的规格和实验要求，在实物图上连线。

并用“↓”标出在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处的正确位置。

【审题】本题不要求选择仪器，只是对已有的仪器进行电路的选择合成，从一定程度上降低了难度，由已知条件，待测电阻与电压表阻值相差较多，滑动变阻器阻值相对较小。

【解析】因滑动变阻器阻值与待测电阻Rx相比较小，若用限流式接法会导致电压调节范围过小，所以滑动变阻器应选用分压接法；

通过计算应得出，安培表外接，实物连接如图10-8所示。

滑动变阻器分压接法时，在闭合电键前，变阻器的滑动触点应置于使待测电阻电压为零处，如图箭头所示。

此外还需注意电键的位置，必须能控制整个电路。

[例题2]用伏安法测量某一电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：

　　A、待测电阻Rx（阻值大约为5Ω，额定功率为1W）

　　B、电流表A1（0~0.6A，内阻0.2Ω）

　　C、电流表A2（0~3A，内阻0.05Ω）

　　D、电压表V1（0~3V，内阻3KΩ）

　　E、电压表V2（0~15V，内阻15KΩ）

　　F、滑动变阻器R0（0~50Ω）

　　G、蓄电池（电动势为6V）

　　H、电键、导线

　　为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表应选择________，并画出实验电路图。

【审题】本题中待侧电阻的额定功率、电阻估计值已知，可估算通过电阻的电流及其两端电压，是选择电流表、电压表量程的关键，另外，电流表的内外接法及滑动变阻器的接法也需要计算确定。

【解析】1、确定电流表、电压表的量程。

被测电阻Rx的额定电压、额定电流分别为

　　则电流表选用A1，电压表选用V1

[实验二]半偏法测电流表内阻

方法：

1、选择电阻远大于电流计内阻的变阻器R接入干路，

首先接通

S1，调节R似电流计满偏；

2、再闭合S2，调节变阻箱R1，使电流计指针半偏；

3、由于并联部分的电阻远小于变阻器R的电阻，所以调节变阻箱R1时，可以近似认为总电流没有发生变化，所以通过表头和R1的电流近似相等，故此时R1的值近似等于表头的内阻。

注意：

（1）接入干路的变阻器R阻值必须远大于表头内阻，所以尽量选大的；

（2）与表头并联的R1必须使用电阻箱，因为电阻箱才可以直接读出阻值；

（3）实际上，通R1的电流大于总电流的一半，而此法测得的表头内阻偏小。

[实验三]测电源的电动势和内阻

1．测电动势和内阻电路

（1）测量电路如图

（2）测量方法

第一、计算方法

测两组端电压U和电流I值，然后通过以下式子求解。

E＝U1＋I1r

E＝U2＋I2r

第二、作U——I图象方法

通过调节滑动变阻器，取得多组（U，I）值，然后在坐标中描点，连成直线

用图象处理问题，须注意以下几点：

①连直线的方法：

让尽可能多的点在直线上，直线两则分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。

②纵轴截距的含义：

电动势E

③横轴截距的含义：

短路电流I0

④斜率的含义：

电阻。

求解方法：

r=或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。

<

友情提醒>

:

在计算斜率的时候,请务必看清U的起始值是否是”零”,以免计算错误.

[格外注意]

（1）上图中的U指的是电源的路端电压，电流指的是通过电源的总电流，这一点与“测电阻”实验中横纵坐标的含义是不同的。

（2）若按上图所示的电路进行实验，电压表测得的是真实的路端电压，而电流表测得的电流则比总电流小，造成这一误差的原因是伏特表分流。

大家要注意，这里与“侧电阻”实验中安培表内接所造成的误差是不同的。

（3）这里变阻器的接法只用限流,不用分压,这里与测电阻实验也不同.

3、几种典型的测量电路及其误差分析：

方法1>

1、误差伏特表分流；

2、测量值与真实值的关系：

E测<

E真

r测<

r真

<

方法二>

1、若安培表外接，则电流的测量值与总电流相等，而伏特表的读数则小于路端电压。

所以此时的误差来自于安培表分压。

2、测量值与真实值的关系：

E测=E真,r测>

虽然安培表外接时,电动势的测量值等于真实值，但这种方法测得的内电阻误差很大，所以，实验时，我们还是采用安培表内接的方法。

（补：

1+2第95页还有两种用一块电表加一个电阻箱的测量方法，详细分析请见当时的笔记，篇幅有限，这里就不整理了！

特殊方法一则：

．例题：

用图3-85所示的电路（Ｒ１、Ｒ２为标准定值电阻）测量电源的电动势和内电阻ｒ时，如果偶然误差可忽略不计，则下列说法中正确的是________．（填字母序号）

图3-85

　Ａ．电动势的测量值等于真实值

　Ｂ．内电阻的测量值大于真实值

　Ｃ．测量误差产生的原因是电流表具有内阻

　Ｄ．测量误差产生的原因是测量次数太少，不能用图象法求和ｒ

　若将图3-85中的电流表去掉，改用量程适中的电压表来测定电源的电动势和内电阻ｒ．

（1）需要读取的数据是___________________．

（2）其计算公式是___________________．

　（3）在下面虚线框内画出实验电路图．

答案：

Ａ、Ｂ、Ｃ　

（1）两次电压表的读数Ｕ１和Ｕ２　

（2）Ｅ＝（（Ｕ２－Ｕ１）Ｒ１Ｒ２／（Ｕ１Ｒ２－Ｕ２Ｒ１））＋Ｕ１，ｒ＝（（Ｕ２－Ｕ１）／（Ｕ１Ｒ２－Ｕ２Ｒ１））Ｒ１Ｒ２　　（3）电路图略（将电压表接在电源两极上）

分析：

上题中，可以用电流表的读数乘以定值电阻的阻值来代替电压表得出路端电压，由于安培表本身也会分得一部分电压，所以会导致计算出的路端电压比真实路端电压略小，因此，误差原因是---------安培表分压，此类误差所导致的结果与前面〈方法2〉中所提相同。

若使用伏特表，则误差来源就是伏特表分流，误差来源与前面〈方法1〉所提到的相同。

〈最后提醒〉有些情况下，内阻已知的电流表可以充当伏特表；

而内阻已知的伏特表则可以充当电流表（比如随堂1+2B卷中某道实验题）

2019-2020年高二物理第13单元45分钟过关检测（训练21电荷库仑定律）（有解析）大纲人教版第二册

基础巩固·

站起来，拿得到！

1.电荷量分别为q1、q2的两个点电荷，相距r时相互作用力为F，则（）

A.如果q1、q2恒定，当距离变为r/2时作用力将变为2F

B.如果其中一个电荷的电荷量和它们的距离都减半时，作用力变为2F

C.如果它们的电荷量和距离都加倍时，作用力不变

D.如果它们的电荷量都加倍，距离变为r时，作用力变为2F

BCD

解析：

由库仑定律F=k有：

q1、q2恒定，r′=时F′=4F,A错.其中一个电荷的电荷量减半，r′=时，F′=2F，B对.它们的q和r都加倍时，F′=k=F,C对.它们的q加倍而r′=r时，F′==2F,D对.

2.下列说法中正确的是（）

A.只要是体积很小的带电体，就可看作点电荷

B.只要是球形带电体就可以看作点电荷

C.公式F=k只适用于计算真空中点电荷间的库仑力

D.由公式F=k可知，r→0时，F→∞

C

点电荷是个理想化的模型，实际带电体能否看作点电荷不是看带电体的大小，也不是看它的形状，而是要看带电体的大小和形状对相互作用力的影响的大小.如果带电体自身的大小相对于它们之间的距离来说足够小，乃至它们的大小和形状对相互作用力的影响小得可以忽略不计，那么这样的带电体就可以看成点电荷.库仑定律表达式F=k只适用于计算真空中的点电荷间的库仑力，当两带电体无限靠近，即r→0时，带电体就不能看成点电荷了，当然也就不能用库仑定律公式来计算.

由以上分析可知，体积很小的带电体，如果它们之间的距离很近，就不能看作点电荷；

球形带电体间的距离很近时，也不能看作点电荷，r→0时，带电体不能看作点电荷，公式F=k不适用，因此正确选项为C.

3.如图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线中的拉力分别为TA、TB.现在使A、B带同种电荷，此时上、下细线受力分别为TA′、TB′，则（）

A.TA′=TA,TB′>

TBB.TA′=TA,TB′<

TB

C.TA′<

TA,TB′>

TBD.TA′>

TA,TB′<

A

A、B带电前：

选A、B整体为研究对象：

TA=2mg，选B为研究对象：

TB=mg.[]

A、B带电后：

TA′=2mg（下段绳对A、B的拉力及A、B之间库仑力为系统内力）

选B为研究对象：

TB′=mg+F库

故选A.[Z_xx_k]

4.绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示.现使a、b分别带正、负电，则（）

A.b将吸引a，吸引后不放开

B.b先吸引a，接触后又把a排斥开

C.a、b之间不发生相互作用

D.b立即把a排斥开

B

因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球将向b靠拢并与b接触；

当小球a与b接触后，将对两球所带的电荷进行重新分配，结果两球带同种电荷（正电或负电），因此两球将会被排斥开.若a、b原带电荷量相等，则a、b接触后中和而都不带电，a、b自由分开.

5.两个完全相同的金属小球，所带电荷量之比为3∶5，当它们相距为R（R远大于小球半径r）时，相互作用力大小为F.现让两球接触一下，然后放到相距为2R的两点，这时两球相互作用力大小可能是（）

A.FB.FC.FD.F

AD

设q1∶q2=3∶5，则有q1=3q,q2=5q

未接触前，由库仑定律有：

F=k

接触后：

若两球原来带同种电荷，两相同金属球电荷平均分配，有：

q1′=q2′=4q

此时库仑力F′=k=k=F

若两球原来带异种电荷，两相同金属球先中和再平均分配电荷，有：

q1″=q2″=q

此时库仑力F″=k=k=.

6.如图所示，在一条直线的A、B、C三点上分别放置QA=+3×

10-9C，QB=-4×

10-9C，QC=+3×

10-9C的点电荷.试求作用在A电荷上的作用力.

9.9×

10-4N

力的大小等于9.9×

10-4N，力的方向由A指向C.研究A点电荷，分析A受到B、C电荷的静电力，如图所示，根据库仑定律：

FBA==

N=1.08×

10-3N

FCA==

N=9.0×

10-5N

规定沿这条直线由A指向C为正方向，则A点电荷受到的合力大小为FA=FBA-FCA=1.08×

10-3-9.0×

10-5N=9.9×

10-4N.

所以A点电荷受到的合力方向为由A指向C.

7.如图所示，真空中有两个点电荷，它们带电荷量分别是qA=4×

10-8C和qB=-9×

10-8C，两电荷A、B间的距离为r.今有第三个点电荷qC，放入A、B所形成的电场中，A、B仍静止且距离r保持不变，若A、B、C之间仅有电场力作用，则qC应为_________电荷，放在_________处，带电荷量qC=_________.

负A电荷外侧距A2r3×

10-7C

依题意qC应带负电荷，放在带电荷量较小的A电荷的外侧，设距A为x处，如题图所示.

由库仑定律有：

k=k=k

==

解得：

qC=3.6×

10-7C,x=2r.

能力提升·

踮起脚，抓得住！

8.如图，两个带电金属小球中心距离为r，带电荷量均为Q，则对于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是（）

A.若是同种电荷F<

kB.若是异种电荷F>

k

C.若是同种电荷F>

kD.若是同种电荷F=k[Z|xx|k]

AB

当带电体之间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否则不能使用库仑定律.在该题中，若两个带电体的电荷量全部集中在球心上，则有：

F=k,由题图可知两个带电体不能看作点电荷，显然F≠k.若两个带电体带有等量的异种电荷，由于异种电荷的相互吸引，使电荷分布在两球较靠近的球面处，如左下图所示，这样这两部分电荷的距离小于r，所以有F>

k.同理若两球带有同种电荷，由于同种电荷相互排斥，使电荷分布在两球较远离的球面处，如右下图所示，则有F<

k.

9.如图所示，两个质量相等带电荷量分别为q1、q2的小球，用长为L的两根细绳悬挂在同一点，静止时两悬线和竖直方向夹角均为30°

.现要使两夹角都增大到60°

，可行的办法是（）

A.两悬线长度都减小L/3

B.任一小球带电荷量增大到原来的9倍

C.任一小球质量减小到原来的1/9

D.两个小球的质量都减小到原来的1/3

B

两球各自受力平衡，当夹角为60°

时F库′=mgtan60°

=mg,当夹角为30°

时F库=mg.由F库=k知B项正确.

10.一个单摆的摆球带有正电荷，其摆长为L，周期为T.现将一个带负电的小球放在单摆的悬点，设单摆的周期变为T′，则（）

A.T′<

TB.T′>

T

C.T′=TD.无法确定

C

根据单摆（θ<

5°

）周期公式T=2π,知T只与l、g有关.题中悬点有负电荷，绳子的张力T减小，回复力表达式F=mgsinα与悬点没有负电小球时相同,即l、g没变，故T′=T,选C.

11.如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定着等质量的a、b、c三个带电小球，且三球共线.如果只释放a，其初始加速度为1m/s2，方向向左.若只释放c，其初始加速度为3m/s2，方向向右.现如果只释放b，其初始加速度应为（）

A.2m/s2，方向向左

B.1m/s2,方向向左

C.2m/s2,方向向右

D.1m/s2，方向向右

依题意，只释放a时，Fba+Fca=ma1[Z&

xx&

k]

只释放b时，Fcb+Fab=ma2

只释放c时，Fac+Fbc=ma3[]

由牛顿第三定律，三式相加有：

0=ma1+ma2+ma3，取向右为正方向有：

a2=-2m/s2,故选A.

拓展应用·

跳一跳，够得着！

12.两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m1和m2,带电荷量分别为q1和q2，用绝缘轻细线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角α1和α2，且两球处于同一水平线上，如图所示.若α1=α2，则下述结论正确的是……（）[Z,xx,k]

A.q1一定等于q2B.一定满足=

C.m1一定等于m2D.必须同时满足q1=q2,m1=m2

小球所处状态是静止平衡，用平衡条件求解.

小球m1受三个力FT、F、mg作用，以水平和竖直方向建立直角坐标系如图所示，此时只需分解FT.

由平衡条件∑Fx=0,∑Fy=0得

tanα1=

同理，对m2分析得tanα2=

因为α1=α2,所以tanα1=tanα2,m1=m2.

可见，只要m1=m2,不管q1和q2如何，α1都等于α2.

13.A、B、C是三个完全相同、带有绝缘棒的金属小球，已知其中一个带电.如果A球先后与B、C球相接触，A、C球放在距离为r的两位置上，测得它们之间的库仑力为F1；

设法使三个球恢复初始状态，然后用C球先后和B、A球相接触，再把A、C球放在距离为r的两位置上，此时两球间的库仑力仅为.由此可以判断原先哪个球带有电荷？

C球

假定原先A球带有电荷.设电荷量为q，F1=k=,F2=k==4F1≠

所以不可能A球带有电荷.

假定原先C球带有电荷，设电荷量为q，因为三个球完全相同，因此，两球接触后，电荷平均分配.

F1=k=

F2=k==F1

所以原先带有电荷的是C球.

14.如图所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C，放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为L（L比球半径r大许多），B球带电荷量为Qb=-3q，A球带电荷量为Qa=6q.若在C上加一个水平向右的恒力F，要使A、B、C三球始终保持L的间距运动，求：

（1）F的大小为多少？

（2）C球所带电荷量为多少？

带何种电荷？

（1）F=

（2）8q正

将A、B、C三小球看成一个系统，则三个小球之间的库仑力为系统内力，当C上加一恒力F，并使三球始终保持L的间距运动，则三球的加速度相同，均为，且方向为水平向右.对于B球，由于受A球的库仑引力，且力的方向水平向左，那么受C球的库仑引力必向右，才可能产生向右的加速度，这样C球带正电荷.设C球带电荷量为Qc，则由库仑定律和牛顿第二定律有：

对B：

k-k=ma①

对A：

k-k=ma②

由①②联立得：

Qc=8q，a=

根据牛顿第二定律，有A、B、C三小球构成系统的合外力F=3ma=.