高考物理电学实验专题复习.doc

高考物理电学实验专题复习策略
一、熟知仪表构造、能正确调试或准确读数
例．（1）用多用电表可测直流电压、电流和电阻。如图1的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ条线分别表示多用电表指针的指示位置．
①将多用电表的选择开关置于“×1”挡位时，Ⅰ的示数是_______Ω， Ⅱ的示数是_______Ω；
②将多用电表的选择开关置于直流“50mA”挡位时，Ⅰ的示数是_______mA，Ⅲ的示数是_______ mA；
③将多用电表的选择开关置于直流“250V”挡位时，Ⅰ的示数是_______V，Ⅱ的示数是_______ V；

图1
解析：（1）①24 36 ；②25 10 ；③125 100 ；（2）①0 ②0.98m/s ③0.48J ；（3）①72 ②1200 ③2 ④2
例．某示波器工作时，屏上显示出如图2所示的波形，且亮度较弱
图2
（1）要将波形调到中央，应调节示波器的__________旋钮和______________旋钮；若要增大显示波形的亮度，应调节___________旋钮(填写示波器面板上的相应符号)．
图3
（2）此时衰减调节旋钮位于“”档，若要使此波形横向展宽，并显示出3个完整的波形，同时要求波形的波幅适当大些，需要进行的操作是____________．(用ABCD字母表示)
A．将衰减调节旋钮调为“l0”档 B．调节Y增益旋钮
C．调节X增益旋钮 D．调节扫描微调旋钮
解析：（2）↑↓(竖直位移旋钮)、←→(水平位移旋钮)、*(辉度调节旋钮) （2）B、C、D
例．某同学用如图3所示电路，测绘标有“3.8 V，0.3 V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象。①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：
电流表：A 1(量程100 mA，内阻约2Ω) A2 (量程0.6 A，内阻约0.3Ω)
电压表：V1(量程5 V，内阻约5Ω) V2(量程15 V，内阻约15Ω)
电源： E1(电动势为1.5 V，内阻为0.2Ω E2(电动势为4 V，内阻约为0.04Ω)
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表___________，电压表______________，滑动变阻器________________，电源___________________。(填器材的符号)
②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图所示。由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为___________；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为____________，灯泡实际消耗的电功率为___________W。
A
B
C
D
③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系，符合该关系的示意图是下列图中的__________。

解析：①对器材的选用应以安全、实用为原则。小灯泡的额定电压和额定电流分别为3.8V和0.3A，故电压表应选V1，电流表A2；由于是分压接法，故滑动变阻器应选R1，便于调节，电源应选E2。②由图象可看出：U＝0时，小灯泡不工作，对应电阻为1.5Ω，当U＝3.0V时，对应的电阻为11.5Ω。此时，灯泡实际消耗的功率P＝＝0.78W。③由R－U图线可看出，随U的增大，电阻的变化越来越小，而P＝，随U的变化，功率P的变化将更加明显，故选A。
变式：（2008学年商丘市度第一学期期末考试试题）为测定一节蓄电池的电动势和内阻(内阻约为0.5Ω)，实验可能采用的电路图如图4甲、乙所示。为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中连接了一个保护电阻R0，除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：
图4
A．电流表(量程0.6A，内阻约0.5Ω)
B．电压表(量程3V，内阻约6kΩ)
C．电压表(量程15V，内阻约30kΩ)
D．定值电阻(阻值1Ω，额定功率5W)
E.定值电阻(阻值10Ω，额定功率10W)
F．滑动变阻器(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)
G．滑动变阻器(阻值范围0～200Ω，额定电流lA)
⑴实验应采用 电路(填“甲”或“乙”)；
⑵电压表应选 ，定值电阻应选 , 滑动变阻器应选 。(填相应仪器的序号)
答案：⑴ 乙 ；⑵ B ， D ， F
点悟：正确选取合适的器材和涉及电路是顺利完成电学实验的必经之路，也是每年考查的热点，电路设计的原则为科学性及可行性、可靠性、简易性、精确性等几个方面，具体来说还是围绕测量电路与控制电路进行的。
二、理解课本实验，有机引申拓展
“伏安法测电阻”——要求熟练掌握电流表的两种接法：内接法和外接法；熟练应用部分电路欧姆定律；
“测定金属的电阻率”——原理是部分电路欧姆定律，电流表用外接法，变阻器用限流式接法；
“描绘小灯泡的伏安特性曲线”——原理是部分电路欧姆定律，电流表用外接法，变阻器用分压式接法；
“测电源的电动势和内阻”——原理是闭合电路欧姆定律，电流表用内接法，变阻器用限流式接法；
“电表改装（测内阻）”——熟练掌握串并联电路的分配规律，掌握半偏法测内阻；
可见，电学实验中考查最为频繁的就是测量电路与控制电路的选取。
例．（1）在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在如图5所示的四个电路图和给定的三个滑动变阻器中选取适当的电路和器材，并将它们的编号填在横线上。
应选取的电路是 ，滑动变阻器应选取 。

图5
E．总阻值I5Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F．总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
G．总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
（2）由实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图中b线，将该小灯泡与一干电池组成闭合电路，该电池两极的电压随电路中电流的变化关系图线如图中a线，则小灯泡与电池连接后的实际功率为 W；若再将一阻值为0.75Ω的电阻串联在电路中，则小灯泡的实际功率为 W。
解析：（1）描绘小灯泡伏安特性曲线变阻器要分压连接，测量电路用外接法，所以选C、E；
（2）在U-I图象中面积即功率。解得0. 72 0. 24。
例．2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度。
若图6为某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线，其中RB、RO分别表示有、无磁敏电阻的阻值。为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB。请按要求完成下列实验。

（1）设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，在图中的虚线框内画出实验电路原理图（磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.6～1.0T，不考虑磁场对电路其它部分的影响）。要求误差较小。
提供的器材如下：
A．磁敏电阻，无磁场时阻值
B．滑动变阻器R，全电阻约
C．电流表，量程2.5mA,内阻约
D．电压表，量程3V，内阻约3k
E．直流电源E，电动势3V，内阻不计
F．开关S，导线若干
（2）正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：

1
2
3
4
5
6
U（V）
0.00
0.45
0.91
1.50
1.79
2.71
I（mA）
0.00
0.30
0.60
1.00
1.20
1.80
根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB= ，结合图中可知待测磁场的磁感应强度B＝ T。
（3）试结合图1简要回答，磁感应强度B在0～0.2T和0.4～1.0T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？
（4）某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻-磁感应强度特性曲线（关于纵轴对称），由图线可以得到什么结论？

（1）如右图所示
解析：（1）当B＝0.6T时，磁敏电阻阻值约为6×150Ω＝900Ω，当B＝1.0T时，磁敏电阻阻值约为11×150Ω＝1650Ω．由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻器选择分压式接法；由于，所以电流表应内接。电路图如图所示。
（2）方法一：根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为：，，，，，
故电阻的测量值为（1500－1503Ω都可）
由于，从图1中可以读出B＝0.9T
方法二：作出表中的数据作出U－I图象，图象的斜率即为电阻（略）。
（3）在0～0.2T范围，图线为曲线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或非均匀变化）；在0.4～1.0T范围内，图线为直线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）；
（4）从图中可以看出，当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时，磁敏电阻的阻值相等，故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关。
点悟：最近两年的电学实验题较好的突出了以能力立意的命题思想，对中学物理实验教学起到了良好的导向作用。但是不管如何创新，源于课本的思路是不变的，所以课本中的几个实验一定好熟练领会。
变式：某同学对黑箱（见图7甲）中一个电学元件的伏安特性进行研究。通过正确测量，他发现该元件两端的电压Uab（Uab=Ua—Ub）与通过它的电流I之间的变化关系有如下规律：
I．当—15V<Uab<0V时，I几乎为零； II．当Uab≥0V时，Uab和I的实验数据见下表：
编号
1
2
3
4
5
6
7
Uab/V
0.000
0.245
0.480
0.650
0.705
0.725
0.745
I/mA
0.00
0.15
0.25
0.60
1.70
4.25
7.5
（1）在图乙中画出Uab≥0时该元件的伏安特性曲线.（用铅笔作图）
（2）根据上述实验事实，并联系自己所学的知识，可判断出该元件，试在图甲中画出它的符号。它的一个最明显的特征是 。
（3）实验室备有以下器材：直流电源（电动势约为1V）；直流电压表（量程满足实验要求，内阻约为20kΩ）；直流电流表（量程为10mA，内阻约为50Ω）；滑动变阻器（最大阻值为50Ω）试设计一个电路图（画在丙框中），使得在测量正相高压段的误差尽可能小。

解析：（1）见图（2）单向导电性，电阻随电压的升高而减小（3）见图

三、数据要正确处理，误差要合理分析
图9

电流表和电压表的内阻还可采用半偏法进行测量，测量电流表内阻的半偏法如图8所示，测量电压表内阻的半偏法如图9所示。

如图8所示，合上开关S1，调节R1，使电流表指针偏转到满刻度。再合上开关S2，保持R1的滑动片位置不动，调节R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半。当R1>> R2时，可认为合上S2后，整个电路的电阻几乎没有发生改变，即总电流几乎没有发生改变，故可近似认为RA=R2。
误差分析：合上开关S2后，电路的总电阻减小，干路上的电流增大，流过R2的电流大于流过电流表A的电流。故电流表内阻的测量值小于真实值。在电流表不超过量程的前提下，电压越高，测量误差越小。
如图9所示，合上S1、、S2，调节R，使电压表指针偏转到满刻度。再断开开关S2，保持R的滑动片位置不动，调节R0的阻值，使电压表的指针偏转到满刻度的一半。当R<< R0时，可认为断开S2后，整个电路的电阻几乎没有发生改变，即从分压器分出的电压几乎没有发生改变，故可近似认为RV=R2。
误差分析：合上开关S2后，电路的总电阻增大，干路上的电流减小，滑动变阻器右端电阻上的分压减小，滑动变阻器左端电阻上的电压增大，加在R2两端的电压大于加在电压表两端的电压。故电压表内阻的测量值大于真实值，在变阻器不超过额定电流的前提下，变阻器的阻值越小，测量误差越小。
例．(1)把它改装成量程为3V的电压表，需测出电流表的内阻Rg。
①在图所示的方框中画出利用半偏法测量Rg的电路图．
②叙述操作步骤： .
③现测得电流表G的内阻Rg=10Ω ，需串联阻值为 Ω的电阻，其原理是　　　　　　　　　　．
④对改装后的电压表，下列说法正确的是 ( )
A．允许通过的最大电流增大了B．刻度盘刻度不均匀了
c．原电流表G自身的电阻增大了 D．使用时，加在原电流表G两端的电压的最大值不可能增大
(2) 把改装的电压表跟标准电压表进行核对，在下图所示的方框中画出核对电路图．

若改装的电压表在满刻度时，标准电压表的读数为3.2V，则满刻度时的百分误差为 ．
(3) 若改装成量程为O．6A的电流表，要并联一个阻值为 Ω的电阻，其原理是 ．
(4) 此表与电动势为1．5V，内阻rg=10Ω的电池及调零电阻R，组成欧姆表．
①调零电阻R。至少为 Ω．
②图中A、B、C、D、E、F、G对应的电阻值分别为 Ω、 Ω、 Ω、 Ω、 Ω、 Ω(设A处为零电流刻度处，G为3mA刻度处)。
解析：(1)①如图所示；
②合上开关S1，调整R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；合上开关S2，调整R′的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半，读取R′的值即认为是电流表内阻Rg。
③ 990，串联电阻的分压作用④ D
(2) 如右图所示。6.3％(3) 0.05，并联电阻的分流作用
(4) ①480； ② ∞、2500、1000、500、250、100、0