高三专题复习高中物理电学实验基础Word文档格式.docx
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R/(R+Rg)
4.电流表改装成欧姆表
①原理:
闭合电路的欧姆定律
②如图1所示,当红、黑表笔短接时,调节R,使电流表的指针达到满偏电流,此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。
这时有:
③当两表笔间接入电阻Rx时,电流表的电流为:
Rx
当Rx改变时,Ix随着改变,将电流表表盘上Ix处表上对应的Rx值,就构成了欧姆表。
图2
④中值电阻:
欧姆表的内阻即为中值电阻R中=R内=R+Rg+r
因Ix与Rx不是线性关系,欧姆表表盘刻度不均匀。
二、滑动变阻器的两种接法
1.限流接法
如图2所示。
用电器Rx的电压调节范围:
电路消耗的总功率为:
EI
限流接法的选用原则:
①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节,
只在小范围内变化,且待测电阻Rx与R接近时。
图3
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时。
③两种方法都满足时优先选用限流接法。
2.分压接法
如图3所示
①Rx电压调节范围0≤Ux≤E。
②开关闭合前,P应在a端。
分压接法的选用原则:
①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。
②待测电阻Rx远大于R,且要求电压变化范围较大时。
③采用限流接法时,电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。
三、电阻的测量
1.伏安法测电阻
(1)原理:
部分电路的欧姆定律。
(2)电流表外接法,如图4所示。
误差分析:
图4
产生误差的原因:
电压表V分流。
适用于测小阻值电阻,即Rx远小于Rv时。
图5
](3)电流表内接法,如图5所示。
电流表A分压。
图6
适用于测大阻值电阻,即Rx远大于RA时。
(4)内、外接法的选用原则
①计算临界电阻:
若Rx>
R0,待测电阻为大电阻,用内接法
若Rx<
R0,待测电阻为小电阻,用外接法
即大电阻,内接法;
小电阻,外接法。
大内小外。
②试触法确定内外接法:
在不知道RV、RA、RX的大致值时,可用试触法,如图6所示触头分别接触a、b两点:
若V变化大,说明A分压大,应用外接法;
若A变化大说明V分流大,应用内接法。
例1:
某同学欲测一电阻Rx的阻值(约为300Ω)
可供选择的仪器有:
电流表A1,量程10mA;
电流表
图7
A2,量程0.6A;
电压表V1,量程3V;
电压表V2,量程15V;
电源电动势为4.5V。
请同学们按图接好电路,闭合S1后,把开关S2拨至a时,发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处;
再把开关S2拨至b时,发现其中一个电表的指针偏转几乎不变,另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处;
该同学在实验中所选电压表的量程为()所选电流表的量程为()Rx的测量值为()。
2.安安法测电阻
若电流表内阻已知,则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用.
图8
(1)如图7所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,如果已知A1的内阻R1,则可测得A2的内阻R2=I1R1/I2.
(2)如图8所示,当两电表的满偏UA2》UA1时,A1串联一电阻R1,同样则可测得R2的内阻R2=I1(R1+R0)/I2.
例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值,器材如下:
电流表A1(量程250mA,内阻r1=5Ω);
标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω);
待测电阻R1(阻值约为100Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值为10Ω);
电源E(电动势约为10V,内阻r约为1Ω);
开关S,导线若干。
图9
(1)要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图,并表明代号。
(2)实验中,需要直接测量的物理量是()
用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是()
图10
3.伏伏法测电阻
若电压表内阻已知,则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。
(1)如图9所示,当两电表的满偏电流接近时,如果已知V1的内阻R1,则可测得V2的内阻R2=U2R1/U1.
(2)如图10所示,当两电表的满偏电流IV2》IV1时,V1并联一电阻R0,同样则可测得R2的内阻为
例3.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω):
电源E(电动势约为9V,有一定内阻);
电压表V1(量程1.5V,内阻r1=750Ω);
电压表V2(量程5V,内阻r2约为2500Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为100Ω);
(2004年全国)
(1)测量中要求电压表的读数不小于量程的1/3,试画出实验中测量电阻Rx的几种原理图。
图11
(2)若电压表V1的读数为U1,V2的读数为U2,则用已知量和测的量表示待测电阻Rx的阻值的计算公式是:
4.电阻箱或定值电阻当电表用
(1)电阻箱作电压表用,如图11所示:
可测得电流表A2的内阻R2=(I1-I2)R/I2
图13
图中电阻箱R可测得电压为(I1-I2)R
(2)电阻箱作电流表用
如图12所示,若已知R及RV,则测得干路电流为:
图12
图14
5.比较法测电阻
如图13所示,测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2,
可得Rx=I2R1/I1.
若考虑电表内阻的影响,则:
I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)
6.替代法测电阻
如图14所示,①S接1,调节R2,读出电流表示数为I;
②S接2,保持R2不变,调节电阻箱R1,使电流表示数也为I。
R0
由上可得:
RX=R1
该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响,缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。
7.半偏法测电阻
(1)半偏法测电流表内阻
方法一:
如图15所示,测电流表G的内阻:
①将电阻箱R的电阻调到0;
②闭合S调节R0,使电流表G达到满偏电流I0;
③保持R0不变,调节R使电流表G示数为I0/2;
④由上可得RG=R
当RG》R0时,测量误差小,此方法适合测大阻值电流表内阻,且测量值偏大。
方法二:
如图16所示测量电流表A的内阻
①断开S2,闭合S1,调节R0,使A表满偏为I0;
图16
②保持R0不变,闭合S2,调节R,使电流表读数为I0
③由上得RA=R
当R0》RA时,测量误差小,此方法适合测小阻值电流表内阻,且测量值偏小。
电源电动势宜大一些。
(2)半偏法测电压表内阻
图17
如图17所示,测电压表V的内阻:
①闭合S,将电阻箱R的电阻调到R1时,测得电压表示数为U1;
②调节电阻箱阻值为R2,使电压表V的示数为U1/2;
由上可得RV=R2-2R1
如图18所示,测电压表V的内阻:
①将滑动变阻器的画片P滑到最右端,电阻箱R的阻值调到最大;
②闭合S1、S2,调节R0,使电压表示数指到满刻度;
③打开S2,保持R0不变,调节R,使电压表示数指到满刻度的一半;
④由上可得RV=R
图19
图18
8.欧姆表测电阻,如图19所示:
①机械调零②选档③欧姆调零④测电阻Rx.⑤改换档位⑥重新欧姆调零
S1
⑦测电阻
待测电阻的读数应为表盘读数乘以倍数,指针应指在表盘刻度的1/3~2/3的部分,否则需换挡,换挡后需重新欧姆调零。
9.消除电表内阻对测量结果的影响
例4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响,不论电表内接还是外借都存在系统误差,为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示,完成下列实验步骤并写出待测电阻Rx的表达式。
①先将S1闭合。
②将S2与1闭合,调节R,读出电压表读数U1,安培表读数I1
③————————————————————
④根据上述测量结果,算出Rx=———————
四、实物图连线
要求:
导线不能有交叉、分支,导线必须接在
接线柱上;
电表的正负极与电源的正负极不能接错。
例5.为了测量一个“12V、5W”的小灯泡的不同电压下的功率,给定了以下器材:
电源:
12V,内阻不计;
电流表:
0~0.6A,0~3A,内阻可忽略;
电压表:
0~3V,0~15V,内阻很大;
滑动变阻器;
阻值范围0~20Ω,允许最大电流1A;
开关一个,导线若干。
实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V.
1请在右框中画出实验电路图.②按画出的电路图,在下面图3的实物图上连接.
③某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图4所示。
某次测量时,电流表指针位置如图5所示,电流表读数为A,此时小灯泡的实际功率为W。
练习1图
练习:
1.现有器材:
电压表(量程3V,内阻约几千欧),电压表(量程15V,内阻约几十千欧),定值电阻(3.0kW),滑动变阻器R(0~1750W),直流电源(约6V,内阻不计),开关、导线若干,要求利用这些器材测量电压表的电阻值.
(1)在方框中画出实验电路图
(2)用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达
式为r=________.
式中各直接测得量的意义是:
2.用伏安法测定一个阻值约1kΩ的电阻,要求测量结果尽量准确.
(1)下列器材中应选用的是________.(用字母代号表示)
A.电池组(6V,内阻很小)B.电流表(0—10mA,内阻10Ω)C.电流表(0—1mA,内阻100Ω)D.电压表(0—3V,内阻5kΩ)E.电压表(0—6V,内阻10kΩ)F.滑动变阻器(0—20Ω,1A)
G.滑动变阻器(0—200Ω,0.3A)H.开关、导线
(2)在方框中画出实验电路图。
(3)将实物连接成实验电路。
3.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,采用的仪器有:
电源E(电动势6V,内阻不计);
额定电压4.0V的小灯泡L;
电流表A(量程0.6A,内阻约2Ω);
电压表表V(量程5V,内阻约15kΩ);
滑动变阻器R(最大阻值15Ω);
实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调。
I.在做实验时,连成的实物电路图如下:
请你指出上述实验电路图中的错误之处:
①———————————————————
②——————————————————
请你在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图。
如图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I—U图象。
图象是一条曲线而不是直线的原因是;
从图象中可求得小灯泡正常发光时的电阻是Ω。
4.使用万用电表欧姆挡测电阻时:
①测量前应检查指针是否停在“”刻度线的“∞”处;
②每一次换档位,都要重新进行一次“欧姆调零”;
③在外电路,电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的。
④测量时,若指针偏转很小(靠近∞附近),应换倍率较大的档位再测。
以上做法正确的是()
A.①③④ B.①②③ C.①②③④ D.②④
5.测量电流表内阻的电路图如图所示,实验的操作步骤如下:
①将电阻箱R的电阻调到零;
②闭合开关,调节滑动变阻器R1的滑片,使得电流表达到满偏电流I0;
③保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的电阻,使得电流表的示数为I0/2;
④读出电阻箱的电阻值Rx,可以认为电流表的内阻r=Rx。
-
R1
关于此实验的操作方面:
(1)请用铅笔线代表导线,将示意图中的实物连成测量电路。
(2)已知电流表的量程是2mA,内阻约是40Ω。
电池的电动势约为6V。
可供选择的滑动变阻器有(A)阻值0-10Ω,额定电流2A (B)阻值0-50Ω,额定电流1.5A ;
可供选择的电阻箱有 (C)阻值0-99.9Ω(D)阻值0-999Ω。
为了比较准确地测量出电流表的内阻,应选用的滑动变阻器R1是 ;
电阻箱R是 。
(填仪器前的字母代号)
(3)本实验中电流表的测量值r测与电流表内阻的真实值r真相比,有()
(A)r测>r真 (B)r测<r真
(C)r测=r真 (D)r测可能大于,也可能小于r真
(4)如果提高电池的电动势,用此电路测出的电流表的内阻的误差将。
(填“增大”、“减小”或“不变”)
习题答案
例1、3V、10mA、320Ω
例2、答案:
(1)原理图如图所示。
(2)设两电流表A1和A2的读数为I1、I2,
待测电阻R1阻值的计算公式为:
例3、答案:
(1)原理图如图所示:
(2)待测电阻RX阻值的计算公式为:
例4、答案:
③将S2与2闭合,调节R,读出电压表读数U2,电流表读数I2
④
例5、答案:
①电路图如右图所示
②电流表选0.6A量程,电压表选15V量程。
实物图连接如下图所示:
③0.402.4
练习1、
(1)如右图
(2)
(3)U1为电压表V1的示数,U2为电压表V2的示数.
练习2、【答案】
(1)ABEFH
(2)图像注意:
分压式和外接法(3)略
练习3、【答案】I.①电流表没有接成外接电路
②滑动变阻器没有接成分压电路。
Ⅱ.见右图
Ⅲ.①灯丝电阻随温度而改变(灯丝电阻随I或随U改变亦可)
②10Ω(9.5Ω到10.5Ω之间都给分)
【答案】
(1)图略
(2)A;
C (3)A (4)减小
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- 专题 复习 高中物理 电学 实验 基础