高考物理高频考点专题电学实验.docx

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高考物理高频考点专题电学实验

2016高考物理高频考点专题：

电学实验

实验一

　测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）

1．实验原理

由电阻定律R＝ρ

得ρ＝

.可见，只要测出金属丝的电阻R、横截面积S和长度l，即可求出其电阻率．

2．游标卡尺的读数方法

从游标尺零刻线所对位置，读出在主尺上以1mm为单位的整数部分；再确定游标尺上的第几条刻线与主尺刻线对齐，由游标尺读出不足整毫米的小数部分，最后把两部分读数相加即得测量长度，即L＝主尺上的整毫米数＋游标尺读数×精度（单位为毫米）．精度＝

.

3．螺旋测微器的读数方法

整数部分由固定刻度的整数决定，小数部分则由固定刻度的半刻度和可动刻度的示数共同决定．若固定刻度过半毫米刻线，则可动刻度的示数加上“0.5mm”；若没有过半毫米刻线，就由可动刻度的示数来确定，读数为L＝固定刻度示数＋可动刻度示数×0.01，结果为×.×××mm，最后一位为估读．

4．数据处理

（1）金属丝长度l：

用刻度尺测出接入电路的实际长度．

（2）横截面积S：

用螺旋测微器测出金属丝直径d，由S＝

计算得出，对螺旋测微器注意读数方法和有效数字位数．

（3）电阻R的测量：

用伏安法测金属丝的电阻值．

5．用伏安法测电阻时电路的选择方法

（1）电流表内接、外接的选择

①当

<

时，用电流表内接法．

②当

>

时，用电流表外接法．

（2）滑动变阻器两种接法的选择

一般选用限流式连接，因限流式易连接且节能．但在下列三种情况下，必须选择分压式连接：

①题目所提供的实验仪器、电表的量程或电阻的最大允许电流不够．②变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻值．③要求电路中某部分电路的电压从零开始连续变化．

实验二

　描绘小电珠的伏安特性曲线

1．实验原理

图1

按如图1所示的原理图连接好实验电路，用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组（U、I）值后，在U－I坐标系中描出对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．

2．电压表、电流表量程的选取

电流表一般用0～0.6A量程，电压表量程要看小电珠的额定电压值．

3．电路的选择

（1）电流表内、外接法的选择

小电珠内阻很小，当它与0～0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大，故采用电流表外接法．

（2）分压、限流电路的选择

为描绘完整的伏安特性曲线，小电珠两端的电压要求从零开始连续变化，因此滑动变阻器应采用分压式连接．

4．连线的原则

用平滑的曲线（不是折线）将各点连接起来，不在曲线上的点应大致“对称”地分居两侧，偏离较远的点应当舍去．

实验三

　测定电源的电动势和内阻

1．实验原理

由闭合电路欧姆定律：

E＝U＋Ir，只要测出两组U、I值，就可以列方程组求出E和r.

2．实验电路的选择

由于电源的内阻一般很小，为减小测量误差，常采用图2甲所示的电路，而不用图乙所示的电路．

图2

3．电压表、电流表量程及滑动变阻器的选取

（1）电压表量程：

根据测量电源的电动势的值选取，如测两节干电池，电压表选0～3V量程．

（2）电流表量程：

因要求流过电源的电流不宜过大，一般选0～0.6A量程．

（3）滑动变阻器的选取：

阻值一般为10～20Ω.

4．数据处理

图3

改变R的值，测出多组U、I值，作出U－I图线，如图3所示，图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势，图线斜率的绝对值即为电源内阻．

5．注意事项

由于电源的内阻很小，即使电流有较大的变化，路端电压变化也很小，为充分利用图象空间，电压轴数据常从某一不为零的数开始，但U－I图象在U轴上的截距和图线斜率的意义不变．

实验四

　练习使用多用电表

1．实验原理

图4

（1）多用电表可以测量交流电压、直流电压、直流电流和电阻，测量同一物理量时有不同的量程，如图4所示．由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔（红表笔）流入，从“－”插孔（黑表笔）流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．

（2）要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：

“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，通过表盘下边中间的定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，通过欧姆挡的调零旋钮调整．

（3）在使用多用电表测电阻时，改用不同欧姆挡时，只需“欧姆调零”不必再“机械调零”．

2．实验中应注意的问题

（1）用多用电表测电阻时测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间一段为测量的有效范围．

（2）每更换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．

（3）由于欧姆挡表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只能取两位有效数字，计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率．

实验五

　传感器的简单应用

1．实验原理

传感器就是将物体感受到的物理量（一般为非电学量）转换成便于测量的物理量（一般为电学量）的一类元件．其工作过程是利用某元件对某一物理量敏感，按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而实现检测或自动控制．

2．敏感元件分类

图5

光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等．

传感器因选用的敏感元件不同，用途也不一样，如光敏传感器可用于路灯控制，而热敏传感器可用于高温控制、火灾自动报警等．如图5为热敏电阻特性实验装置图．改变烧杯中水的温度，可观察到热敏电阻阻值的变化．

考点热身精练

1．（2015·武汉四月调研）某实验小组用下列器材设计了如图6甲所示的欧姆表电路，通过调控电键S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”、“×10”两种倍率．

A．干电池：

电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω

B．电流表mA：

满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝150Ω

C．定值电阻R1＝1200Ω

D．电阻箱R2：

最大阻值999.99Ω

E．电阻箱R3：

最大阻值999.99Ω

F．电阻箱R4：

最大阻值9999Ω

G．电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干

图6

（1）该实验小组按图甲所示正确连接好电路．当电键S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2，使电流表达到满偏电流，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内＝________Ω，欧姆表的倍率是________（选填“×1”、“×10”）．

（2）闭合电键S：

第一步：

调节电阻箱R2和R3，当R2＝________Ω且R3＝________Ω时，再将红、黑表笔短接，电流表再次达到满偏电流．

第二步：

在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图乙所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为________Ω.

2．（2015·雅安三诊）某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形电池（电动势9V左右）．为了测定该方型电池的电动势E和内电阻r，实验室中提供如下器材：

A．电流表A1（满偏电流10mA，内阻RA1＝10Ω）

B．电流表A2（0～0.6A，内阻未知）

C．滑动变阻器R0（0～100Ω，1A）

D．定值电阻R（阻值990Ω）

E．开关与导线若干

图7

图8

（1）根据现有的实验器材，设计一个电路，较精确测量该电池的电动势和内阻，请在图7的虚线框中画出电路图．

（2）请根据你设计的电路图，写出电流表A1的示数I1与电流表A2的示数I2之间的关系式：

I1＝________.

（3）图8为该同学根据正确设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1－I2图线，由图线可以求出被测方形电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.（结果保留两位有效数字）

3．（2015·河南二模）在“探究导体电阻与材料关系”的实验中，某种待测材料金属丝接入电路部分的长度约为50cm，所用测量仪器均已校准．

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图9所示，其读数应为________mm（该值接近多次测量的平均值）．

图9

（2）某实验小组用伏安法测金属丝的电阻，记录实验数据如下：

U/V

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0.02

0.06

0.16

0.22

0.34

0.46

0.52

由以上实验数据可知：

①本次实验的电流表选用的是________、电压表选用的是________、滑动变阻器选用的是________（填以下器材前的字母）．

A．电流表A1（0～100mA，内阻约为10Ω）

B．电流表A2（0～0.6A，内阻约为0.1Ω）

C．电压表V1（0～3V，内阻约为3kΩ）

D．电压表V2（0～15V，内阻约为15kΩ）

E．滑动变阻器R1（0～1000Ω，0.2A）

F．滑动变阻器R2（0～20Ω，2A）

②测量Rx是采用图10中的________（填“甲”“乙”“丙”或“丁”）电路图．

图10

③可以估算出金属丝电阻率约为________（填选项前的字母）．

A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·m

C．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m

答案精析

九、电学实验

考点热身精练

1．

（1）1500　×10　

（2）14.5　150　50

解析　

（1）由闭合电路欧姆定律可知：

内阻R内＝

＝

Ω＝1500Ω；

故中值电阻应为1500Ω，根据多用电表的刻度设置可知，表盘具有两种倍率，若为“×1”，则中值电阻太大，不符合实际，故欧姆表倍率应为“×10”．

（2）为了得到“×1”倍率，应让满偏时对应的电阻为150Ω；

电流I1＝

A＝0.01A；

此时表头中电流应为0.001A，则与之并联电阻R3电流应为：

0.01A－0.001A＝0.009A；

并联电阻R3＝

Ω＝150Ω；

R2＋r＝

Ω＝15Ω

故R2＝15Ω－0.5Ω＝14.5Ω；

题图乙所示电流为0.75mA，则干路电流为7.5mA；

则总电阻R总＝

Ω＝200Ω

故待测电阻R测＝（200－150）Ω＝50Ω

2．

（1）见解析图　

（2）

（E－I2r）　（3）9.0　10

解析　

（1）测量电池的电动势和内电阻，只需要用一般的伏安法即可求解，由于没有可用电压表，故将R与A1串联充当电压表使用；电流表选用A2，采用电流表相对电源的外接法；

原理图如图所示；

（2）表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压处理，

则由闭合电路欧姆定律可知：

I1（R＋RA1）＝E－I2r

即：

I1＝

（E－I2r）

（3）题图中图线与纵坐标的交点为9.0mA,则有：

9.0mA＝

，解得E＝9.0V；

题图中图象的斜率为：

10×10－3，由公式得图象的斜率等于

，

故

＝10×10－3，解得r＝10Ω.

3．

（1）0.398　

（2）①B　C　F　②甲　③C

解析　

（1）螺旋测微器的读数为d＝0＋39.8×0.01mm＝0.398mm（0.397～0.399都对）；

（2）①根据表格数据，电压数值达到2.3V，考查测量的精确性，电压表选择C；而电流表数值达到0.52A，故电流表选择B；根据R＝

可知，所测电阻为5Ω左右，考虑操作方便，滑动变阻器选择F；

②由给出的数据表可知，电流和电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应用分压式接法；

由待测金属丝电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，故应采用甲图；

③描绘出的U－I图象如图所示，可求出金属丝的电阻为R＝4.5Ω（4.3～4.7都对）

由R＝

可得ρ＝

，代入数据可得ρ≈1×10－6Ω·m，所以C正确．