高中物理电学实验专项知识总结和对应训练题.docx

电学实验专项（导学案）

考查内容

一、测定金属的电阻率
二、描绘小灯泡的伏安特性曲线
三、测定电源的电动势的内阻
四、使用多用表

考点梳理
一、实验仪器的使用
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱
二、实验的实际操作
实验步骤的排序、纠错、补漏、电路连接、实验仪器的选择
三、设计实验
步骤“三个明确”“三个选择”
1.明确题目的要求
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，都是从实验原理而来。
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.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．

5.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RV≫Rx时，采用电流表“外接法”；
当Rx≫RA时，采用电流表“内接法”．
(2)倍率比较法：
①当＝，即Rx＝时，既可选择电流表“内接法”，也可选择“外接法”；
②当＞即Rx＜时，采用电流表外接法；
③当＜即Rx＞时，采用电流表内接法．
(3)试触法：

与比较大小；
①若＞，则选择电压表分流的外接法；
②若＞，则选择电流表的内接法．
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．

四、实验的基本原理和思想方法
五、实验数据的处理

解决问题

题一：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(0～5 mA，内阻约300 Ω)
B．电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)
C．定值电阻R1(30 Ω)
D．定值电阻R2(300 Ω)
E．定值电阻R3(3 kΩ)
F．滑动变阻器R4(0～20 Ω)
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：
①按电路图连接电路；
②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；
③________________________________________________________________________；
④以I1为纵轴，I2为横轴，作出相应图象如图丙所示．

丙
(4)根据I1－I2图线的斜率k及定值电阻，写出电流表G1内阻的表达式r1＝________.

题二：在“把电流表改装为电压表”的实验中，测电流表G 的内阻时备有下列器材：
A．待测电流表（量程lmA ，内阻约几十欧）
B．滑动变阻器（阻值范围0 ——100 )
C．滑动变阻器（阻值范围0——20k)
D．电阻箱（0——999.9)
E．电阻箱（0——9999)
F．电源（电动势2V ，有内阻）
G．电源（电动势9V ，有内阻）
H．开关．导线
① 若采用如图所示电路测定电流表G的内阻，并要求有较高的精确度，以上器材中，应选用 ,应选用 ，电源应选用 （用器材前的英文字母表示）。
② 实验要进行的步骤有：
A ．合上开关S1
B ．合上开关S2
C ．将R1的阻值调到最大
D ．调节R1的阻值，使电流表指针满偏
E ．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处
F ．记下R2的阻值并.断开S1
G ．按如图所示连接好实验电路
以上步骤，合理的顺序是 （用步骤前的英文字母表示）。
③ 若在步骤F中读得的阻值是50，则电流表内阻= ，若要将该电流表改装成量程是3V 的电压表，则应 联一个阻值是 的电阻。表的刻度盘上原0. 6mA 处应改写成 V。

电学实验专项（教案）

测定金属的电阻率
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)①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.
②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B流出，则接入电路的电阻为________Ω.今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，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________．

2.(2012·高考山东卷)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：Rx(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)；
电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；
电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)；
A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)；
电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；
E2(电动势12 V，内阻不计)；
滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________ mm.

(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图．

描绘小灯泡的伏安特性曲线
3.（2013高考天津理综物理第9题）要描绘一个标有“3 V　0.6 W”小电珠的伏安特性曲线，小电珠两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作．已选用的器材有：
电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；
电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；
电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；
电键一个、导线若干．
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)．
A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω， 额定电流1 A)
B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)
(2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．

(3)实验得到小电珠的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小电珠接到电动势为1.5 V，内阻为5 Ω的电源两端，小电珠消耗的功率是________W.

测定电源的电动势的内阻
4. 某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.

(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为________ V.
(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．
①根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路．

②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值．请用表中数据在坐标纸上描点，并作出1/U－1/R图线.
R(Ω)
166.7
71.4
50.0
33.3
25.0
20.0
U(V)
8.3
5.9
4.8
4.2
3.2
2.9
1/R (×10－2Ω－1)
0.60
1.40
2.00
3.00
4.00
5.00
1/U(V－1)
0.12
0.17
0.21
0.24
0.31
0.34

③从图线中可求得E＝________ V.

5．（18分）.(2013高考北京理综第21题)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
（1）现有电源（4V，内阻可不计），滑动变阻器（0~50Ω，额定电流2A），开关和导线若干，以及下列电表：
A.电流表(0~3A，内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A，内阻约0.125Ω)
C.电压表(0~3V，内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V，内阻约15kΩ)
为减小测量误差，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1中的 （选填“甲”或“乙”）

（2）图2是测最Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线.请请根据在(1)问中所选
的电路图，补充完成图2中实物间的连线.

（3）接通开关，改变滑动变阻器画片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3所示，可得该电阻的测量值RX=U/I= Ω(保留两位有效数字)。

（4）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ;若在（1）问中选用乙电路残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）再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U-x关系的示意图中正确的是
。

使用多用表
6.使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至×1 Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值．完成下列填空：

甲 乙

(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)．若两电表均正常工作，则表笔a为________(填“红”或“黑”)色；
(2)若适当调节电阻箱后，图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙中(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为________Ω；
(3)将图甲中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA；(保留3位有效数字)
(4)计算得到多用电表内电池的电动势为________V(保留3位有效数字)

7.（2013全国新课标理综II第23题）（7分）某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按照图（a）所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。回答下列问题：
（1）根据图（a）所示的电路，在图（b）所示的实物图上连线。
（2）开关S闭合时，多用电表用于测量 （填“电流”、“ 电压” 或“电阻”）； 开关S断开时，多用电表用于测量 （填“电流”、“ 电压” 或“电阻”）。

（3）表笔A应为 色（填“红”或“黑”）。
（4）定值电阻的阻值R1= Ω，R2= Ω.(结果取3位有效数字)

课后练习：

1、要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：
Ａ．待测电压表Ｖ（量程3V，内阻未知）
Ｂ．电流表Ａ（量程3A，内阻0.01Ω）
Ｃ．定值电阻Ｒ（阻值2kΩ，额定电流50mA）
Ｄ．蓄电池Ｅ（电动势略小于3V，内阻不计）
Ｅ．多用电表
Ｆ．开关Ｋ1、Ｋ2，导线若干
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：
①首先，用多用电表进行粗测，选用×100Ω倍率，操作方法正确。若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，则测量的结果是 Ω．
②为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图所示的乙、丙实验电路，你认为其中较合理的电路图是　　　　　。其理由是 。
丁

③在图丁中，根据你选择的电路把实物连接好。
④用你选择的电路进行实验时，请简述实验步骤：　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　；
　用上述所测量的符号表示电压表的内阻ＲV＝　 .

2、在把电流表改装成电压表的实验中，把量程为Ig、内阻未知的电流表G改装成电压表。
①采用如图1所示的电路测电流表G的内阻Rg，根据电路图连接实物图；
G

②测得电流表G内阻为Rg，把它改装成量程为UV的电压表，需要 联（填“串”或“并”）一个电阻Rx，Rx= 。
③把改装好的电压表与标准电压表进行逐格校对，试在方框内画出实验电路图。改装及校准所用器材的实物如右图所示，试在所给的实物图中画出连接导线。

3.（2013高考广东理综第34题）（2）图17（a）是测量电阻Rx的原理图，学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6A（内阻不计），标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。

图17（c）

①根据原理图连接图17（b）的实物图.
②断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0V时，单位长度电阻丝的电压u=________V/cm。记录此时电流表A1的示数。
③保持S1闭合，合上S2；滑动c点改变ac的长度L，同时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I值，测量数据已在图17（c）中标出。写出Rx与L、I、u的关系式Rx=______________________；根据图17（c）用作图法算出Rx=_________________Ω.

课后练习参考：
1.答案：⑴3000；
⑵丙；乙图中电流表的示数太小，误差太大。丙图中R的阻值与电压表阻值接近，误差小。　
　⑶实物图连接如右图所示：
⑷实验步骤：
①闭合K1．再闭合K２，读得电压表示数Ｕ１；再断开K２，读得电压表示数Ｕ２.　②ＲV＝。

2.答案：① 按电路图连接即可 ②串，
③

3.答案：① 见下图 ② 0.1③ 6.0
考点：电流表法测电阻，用图像法处理数据、欧姆定律、并联电路基本规律应用
解析：②3V电压分布在长为30cm的电阻丝上，故有单位长度的电压u=V/cm=0.1V/cm。
设电阻丝每cm长的电阻为R，当合上S1 断开S2时，设此时电阻丝电流为I‘ 有：
I‘·30R=30u，
当合上S1 、S2时，I‘·LR=IRx，
由上两式得：Rx与L、I、u的关系式Rx=Lu/I。在图17（c）中过尽可能多的点作直线，对照图17（c）可得，由L-I图线的斜率k=60.016cm/A= ，可得Rx=ku=60.016×0.1Ω=6.0016Ω.
图17（c）

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