专题电学实验精讲教师用 已修改 自作.docx

1、专题电学实验精讲 教师用 已修改 自作电学实验精讲电学设计性实验题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，在高考中的考查频率很高不少学生面对这类题感到无从下手实际上，只要做到“三个明确”“三个选择”，问题便可迎刃而解一、电学实验的基本要求 1明确题目的要求解答一道电学实验设计题，首先要认真审清题意，看清题目的要求即要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等对实验的目的要求明确了，才能保证解题思路正确、明朗，方法对头2明确实验设计的原理测量电路、控制电路、实验仪器的选择，实验方法、步骤的确定，数据处理、误差分析等问题，都是从实验原理派生出来的，只有

2、明确实验原理，其他问题才可得以解决如果设计测定型实验，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量如果设计验证型实验，应弄清在相应的物理现象中，何种定量关系成立，才能使待验证的结论成立对于设计符合一定标准的电路问题，则应根据实验的要求和相关物理规律，器材的规格、性能等，合理选择、连接电路3明确设计电路的原则设计电路一般应遵循“安全性”原则、“精确性、方便性”原则，兼顾“运用仪器少，耗电少”等三条原则1安全性原则选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动

3、变阻器、被测电阻不得超过其额定电流(额定功率)等2精确性、方便性原则“精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的1/3以上，以减小因读数引起的偶然误差“方便”是指实验中便于调节控制，便于读数例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器对大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路3运用仪器少，耗电少原则在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，还应注意运用的仪器尽量少和节约电能例如控制电路有限流式与分压式两种

4、调节电路，若这两种调节电路均能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路4测量电路的选择对伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表不同的接法(1)阻值判断法：当RVRx时，采用电流表“外接法”；当RxRA时，采用电流表“内接法”(2)倍率比较法：当，即Rx时，既可选择电流表“内接法”，也可选择“外接法”；当即Rx时，采用电流表外接法；当即Rx时，采用电流表内接法(3)试触法：与比较大小；若，则选择电压表分流的外接法；若，则选择电流表的内接法5控制电路的选择滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据：(1)负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连续可调，应选分压电路(2)若负载

5、电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路(3)若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，且没有要求电压从零可调，应选限流电路(4)两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路消耗的总功率小6实验器材的选择1安全因素：通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流2误差因素：选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程使指针有较大偏转(一般取满偏度的)；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近3便于操作：选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的4实验的实际要求二、读数1游标卡尺 游标卡尺的精度刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)10

6、9 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm 读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm.估读：不用估读2螺旋测微器精度：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出测量值(mm)固定刻度数(mm)

7、(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01(mm)估读：估读(可动刻度数)3常用电表的读数首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可103 V的电压表和03 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位2对于015 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.3对于0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的

8、一半0.01 A.【典例1】(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为_mm，_mm，_mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是_mm.(3)图丙使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数是_A；当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表_A，图中表针示数为_A.图丁使用较小量程时，每小格表示_V，图中表针的示数为_V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_V，图中表针示数为_V. (4)旋钮式电阻箱如图戊所示，电流从接线柱A流入，从

9、B流出，则接入电路的电阻为_.今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是_若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为_ 答案(1)17.723.853.18(2)2.150 (3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1 987 将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0 019 998 【典例2】 (1)电流表量程一般有两种00.6 A,03 A；电压表量程一般有两种03 V,015 V如图12所示：图12接03 V量程时读数为_ V.接015 V量程时读数为_ V.接03 A量程时读数为_ A.接00.6 A量程时读数为_ A.(2)a_ mm

10、b_ mmc_ mmd_ mme_mm.答案(1)1.889.40.820.16(2)a.0.484b0.532c4.078d5.666e11.14三、伏安法测电阻1电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值R测Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx口诀大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)【典例2】 (2013北京卷，21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值(1)现有电源(4 V，内阻可不计)、滑动变阻器(05

11、0 ，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表：A电流表(03 A，内阻约0.025 )B电流表(00.6 A，内阻约0.125 )C电压表(03 V，内阻约3 k)D电压表(015 V，内阻约15 k)为减小测量误差（尽量小量程），在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_(选填器材前的字母)；实验电路应采用图13中的_(选填“甲”或“乙”)图13 图14(2)图14是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图14中实物间的连线 (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图15所示，可得

12、该电阻的测量值Rx_(保留两位有效数字)图15(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_(选填选项前的字母)A电流表测量值小于流经Rx的电流值B电流表测量值大于流经Rx的电流值C电压表测量值小于Rx两端的电压值D电压表测量值大于Rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是_图16答案(1)BC甲(2)如解析图所示(3)5.2(4)BD(5)A U【跟踪短训】 有一待测的电阻器Rx，其阻值在4050 之间

13、，实验室准备用来测量该电阻器阻值的实验器材有：电压表V(量程010 V，内阻约20 k)；电流表A1(量程0300 mA，内阻约20 )；电流表A2(量程0800 mA，内阻约4 )；滑动变阻器R1(最大阻值为10 ，额定电流为2 A)；滑动变阻器R2(最大阻值为250 ，额定电流为0.1 A)；直流电源E(电动势为9 V，内阻约为0.5 )；开关及若干导线实验要求电表读数从零开始变化，并能多测出几组电流、电压值，以便画出UI图线(1)电流表应选用_(填写器材代号)(2)滑动变阻器应选用_(填写器材代号)(3)请在如图17甲所示的方框内画出实验电路图，并将图乙中的器材连接成符合要求的电路图17

14、 甲 乙(1)A1(2)R1(3)实验电路图如解析图甲所示；实物连接图如解析图乙所示【创新实验】2013重庆卷，6(2)某同学对有故障的电热毯进行探究图18是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接图19为测试电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表请在下面虚线框内画出与图19对应的电路图断开K1，用上述测试电路在1和1之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的U I曲线如图20所示，已知电热线材料的电阻率为2.8107 m，电热线的直径为0.200 mm.可求得此电热线的电阻为_ k，总长度为_ m(结果均保留两位有效数字)图20为了进一步检查故障，该同学闭

15、合开关K1和K2，用表笔A和B分别对图18中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示由此测试结果可判断出电路有断路，位置在_之间(在“1和2”、“1和2”、“2和3”、“2和3”中选填一项).测试点3和31和11和31和22和3电表指针有无偏转电压表有有无有无电流表无有有无有答案电路图见图0.58(0.57到0.59之间均可)65(64到66均可)1和2实验题一 练习题1(2013安徽卷，21)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图22所示，校零时的读数为_mm，合金丝的直径为_mm.图22(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图23甲所示

16、的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接图23 答案(1)0.0070.638(在0.636 mm0.640 mm都算正确)(2)见解析图2某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值，给定器材及规格为：电流表A(量程为05 mA，内阻约为10 )；电压表V(量程为03 V，内阻约为3 k)；最大阻值约为100 的滑动变阻器；电源E(电动势约为3 V)；开关S、导线若干(1)由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图24甲所示的电路试测，读得电压表示数大约为2.5 V，电流表示数大约为5 mA，则未知电阻Rx的阻值大约为_ .(2)经分析，该电路测量误差较大，需改进请直接在图甲上改画：在

17、不需要的连线上画“”表示，补画上需要添加的连线(3)对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙所示的UI图象，得Rx_ .(结果保留三位有效数字) 图24答案(1)500(2)如下图所示(3)5003科学实验是人们认识自然的重要手段电学实验中经常需要测量某负载的电阻(1)测电阻的方法有多种，现在有一只标有“220 V,100 W”的灯泡，它正常工作时的电阻为_ .若用多用电表的欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻应_灯泡正常工作时的电阻(填“大于”、“等于”或“小于”)这是因为_(2)请你用下列器材设计一个实验，测定灯泡正常工作时的电阻A220 V交流电源B单刀双掷开关一个C电阻箱一

18、个(0999 ，额定电流1 A)D交流电流表一个(00.6 A)E导线若干请画出电路原理图答案(1)484小于灯泡电阻随温度变化而变化，温度越高电阻越大(2)电路原理图见解析4为了测量一只量程为03 V、内阻值为数千欧的电压表的内阻，可采用一只电流表与它串联后接入电路(1)本实验测量电压表内阻依据的公式是_(2)若提供的实验器材有：A待测电压表；B电流表A1(00.6 A，内阻约0.2 )；C电流表A2(0100 mA，内阻约2 )；D电流表A3(010 mA，内阻约50 )；E滑动变阻器(050 ，额定电流0.5 A)；F直流电源(输出电压6 V)；G开关、导线为减小读数误差，多次测量取平均

19、值为顺利完成实验，应选用的实验器材为_(填英文序号)(3)画出实验电路图答案(1)RV(2)A、D、E、F、G(3)如图所示5实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联测量实际电流表G1内阻r1的电路如图25所示供选择的仪器如下：图25 待测电流表G1(05 mA，内阻约300 )；电流表G2(010 mA，内阻约100 )；定值电阻R1(300 )；定值电阻R2(10 )；滑动变阻器R3(01 000 )；滑动变阻器R4(020 )；干电池(1.5 V)；电键S及导线若干(1)定值电阻应选_，滑动变阻器应选_(填写序号)(2)将实物图连接完整图26(3)补全实验步骤：连接好实验电路，将

20、滑动触头移至最_端(填“左”或“右”)；闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图26所示(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式：_.答案(1)(2)如下图所示(3)左 (4)r1(k1)R16常用的电流表有内阻，现要测量电流表G1的内阻r1，电路如图甲所示供选择的仪器如下：A待测电流表G1(05 mA，内阻约300 )B电流表G2(010 mA，内阻约100 )C定值电阻R1(30 )D定值电阻R2(300 )E定值电阻R3(3 k)F

21、滑动变阻器R4(020 )G电源(电动势6.0 V，内阻不计)H开关S及导线若干(1)电路中与电流表G1并联的电阻应选_，保护电阻应选用_(请填写器材前的字母序号)(2)根据电路图在图乙中连接实物图，要求闭合开关前滑动变阻器的滑动触头P处于正确位置 (3)补全实验步骤：按电路图连接电路；闭合开关S，移动滑动触头P至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；_；以I1为纵轴，I2为横轴，作出相应图象如图丙所示丙(4)根据I1I2图线的斜率k及定值电阻，写出电流表G1内阻的表达式r1_. 答案(1)DC (2)见解析图 (3)多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2 (4) R2四、伏

22、安法测电源电动势和内阻1实验电路：如图甲所示 甲 乙2实验原理：闭合电路的欧姆定律 UEIr3数据处理：以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如图乙所示，则(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短.(3)图线的斜率表示r.4误差分析若采用下图所示电路，图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如右图所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测r真、E测r真【典例1】 (2013浙江卷，22)采用如图3

23、所示的电路“测定电池的电动势和内阻”(1)除了选用照片中的部分器材外，_(填选项)；图4A还需要电压表B还需要电流表 C还需要学生电源D不再需要其他器材(2)测量所得数据如下：测量次数物理量123456R/1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43用作图法求得电池的内阻r_；(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA_.答案(1)A(2)(0.750.10)(3)0.22 【跟踪短训】1(2012重庆卷，22(2)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，

24、他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响实验器材如图5所示图5 测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式_，利用测量数据作出UI图象，得出E和r.将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图5中用笔画线代替导线连接电路实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的UI图象如图6中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻_(填“增大”、“减小”或“不变”)曲线(c)对应的电源电动势E_V，内阻r_.当外电

25、路总电阻为2 500 时，该电源的输出功率P_mW.(均保留三位有效数字)图6答案UEIr如图所示不变增大 09754780.268测量电动势和内阻的其他方法1安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如图7甲所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大图72伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图7乙所示，测量原理为：EU1r，EU2r，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小3粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时UE，需满足RVr.图84双伏法：用两个电压表可测

26、得电源的电动势，电路如图8所示测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，EU1U2r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1，此时EU1r，解方程组可求得E和r.【典例2】 (2013安徽卷，21)根据闭合电路欧姆定律，用图9所示电路可以测定电池的电动势和内电阻图中R0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R0两端的对应电压U12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的根据实验数据在R坐标系中描出坐标点，如图10所示已知R0150 ，请完成以下数据分析和处理(1)图10中电阻为_的数据点应剔除；(2)在坐标纸上画出R的关系图线；(3)图线的斜率是_(V11)，由此可得电池电动势Ex_V. 答案(1)80.0(2)见解析图所示(3)4.44103 150【跟踪短训】2某同学把较粗的铜丝和铁丝相隔较近插入苹果中，制成一个苹果电池，用如下器材研究苹果电池的电动势与内阻：开关、电阻箱(最大阻值为999 )、毫安表(量程Ig1 mA，内阻忽略不计)、导线若干(1)在图11中用实线连接成实验电路图11 图12(2)闭合开关，改变电阻箱的阻值R，记录多组I、R的数据，作出R图象如图12直