第2講電學(xué)實驗 考點一電學(xué)基本儀器的使用 必記要點 1 電流表 電壓表 歐姆表的比較 2 使用多用電表應(yīng)注意的問題 1 電流的流向由于使用多用電表時不管測量項目是什么 電流都要從電表的 插孔 紅表筆 流入 從 插孔 黑表筆 流出 所以使用歐姆擋時 多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆 負極接的是紅表筆 例1 某同學(xué)想通過一個多用電表的歐姆擋直接測量某電壓表 量程為10V 的內(nèi)阻 大約為幾十千歐 該多用電表刻度盤上電阻刻度的中間值為30 圖6 2 1 1 歐姆擋的選擇開關(guān)撥至 選填 1k 或 100 擋 先將紅 黑表筆短接調(diào)零后 選用圖6 2 1甲中 選填 A 或 B 方式連接 2 如圖乙所示 某同學(xué)讀出歐姆表的讀數(shù)為 如圖丙所示 電壓表的讀數(shù)為 V 歐姆表電池的電動勢為 V 答案 1 1kA 2 4 1045 08 75 規(guī)律總結(jié)歐姆表刻度盤特點及多用電表讀數(shù)技巧1 歐姆表刻度盤不同于電壓 電流刻度盤 1 左 右0 電阻無限大與電流 電壓零刻度重合 電阻刻度零與電流 電壓最大刻度重合 2 刻度不均勻 左密右疏 3 歐姆擋是倍率擋 即讀出的示數(shù)應(yīng)再乘以該擋的倍率 電流 電壓擋是量程范圍擋 在不知道待測電阻的估計值時 應(yīng)先從小倍率開始 熟記 小倍率小角度偏 大倍率大角度偏 因為歐姆擋的刻度盤上越靠左讀數(shù)越大 且測量前指針指在左側(cè) 處 題組訓(xùn)練 1 用多用電表測電阻和電流 某同學(xué)想測量電壓表0 3V擋的內(nèi)阻 他從實驗室拿來一個多用電表 3節(jié)干電池 50 的滑動變阻器1個 開關(guān)和若干導(dǎo)線 圖6 2 2 1 先用多用表粗測其內(nèi)阻 把選擇開關(guān)旋到歐姆擋的 100 倍率 將 填 紅 或 黑 表筆接電壓表的 接線柱 另一只表筆接 3V 的接線柱 多用表的指針位置如圖6 2 2甲所示 則電壓表的內(nèi)阻為 2 再用伏安法測量其內(nèi)阻 把多用表的選擇開關(guān)旋到直流電流的 填 100 10 或 1 mA擋 請在圖乙完成其余的連線 3 實驗中多用表的示數(shù)為I 電壓表的示數(shù)為U 則電壓表的內(nèi)阻為RV 答案 1 紅3 0 103 或3000 2 1如圖所示 2 用多用電表判斷電路故障 某照明電路出現(xiàn)故障 其電路如圖6 2 3所示 該電路用標(biāo)稱值12V的蓄電池為電源 導(dǎo)線及其接觸完好 維修人員使用已調(diào)好的多用表直流50V擋檢測故障 他將黑表筆接在c點 用紅表筆分別探測電路的a b點 圖6 2 3 圖6 2 4 1 斷開開關(guān) 紅表筆接a點時多用表指示如圖6 2 3所示 讀數(shù)為 V 說明 正常 選填 蓄電池 保險絲 開關(guān) 小燈 2 紅表筆接b點 斷開開關(guān)時 表針不偏轉(zhuǎn) 閉合開關(guān)后 多用表指示仍然和圖6 2 4相同 可判定發(fā)生故障的器件是 選填 蓄電池 保險絲 開關(guān) 小燈 解析 1 由題圖可知 直流50V擋的最小分度為1V 故按 十分之一 估讀法可知讀數(shù)應(yīng)為11 5V左右 由于測得的電壓基本等于蓄電池電動勢的標(biāo)稱值 說明a c兩點與電源之間是通路 只能是此電路之外的保險絲 開關(guān) 小燈中出現(xiàn)了斷路故障 但故障的具體位置不能確定 2 同理可知 兩表筆接c b時測得結(jié)果仍等于電源電動勢 說明多用表 開關(guān) 保險絲 蓄電池形成了一閉合回路 故只能是與多用表并聯(lián)的小燈發(fā)生了斷路故障 答案 1 11 5 11 2 11 8之間的值均可 蓄電池 2 小燈 必記要點 一 滑動變阻器的使用1 滑動變阻器兩種連接方式的比較 考點二實驗器材與實驗電路的選擇 2 滑動變阻器兩種連接方式的選擇 當(dāng)題中要求負載上電壓或電流從零開始調(diào)節(jié)時 應(yīng)采用分壓式接法 當(dāng)題中要求測量精確度高且調(diào)節(jié)范圍大時 一般用分壓式接法 當(dāng)滑動變阻器的總電阻比待測電阻阻值的一半還小時 一般用分壓式接法 負載電阻的阻值小于滑動變阻器的總電阻或相差不多 且電壓 電流不要求從零可調(diào)時 一般用限流式接法 兩種接法均可使用時 優(yōu)先用限流式接法 節(jié)能 二 電流表內(nèi) 外接法的比較與選擇1 兩種接法的比較 2 選擇電流表內(nèi) 外接的方法 例2 2018 鄭州質(zhì)檢 在探究小燈泡的伏安特性時 所用小燈泡上標(biāo)有 2 5V0 6W 字樣 實驗室提供的器材有 A 電流表A1 內(nèi)阻約為5 量程為0 25mA B 電流表A2 內(nèi)阻約為1 量程為0 300mA C 電壓表V1 內(nèi)阻約為5k 量程為0 3V D 電壓表V2 內(nèi)阻約為15k 量程為0 15V E 滑動變阻器R1 最大阻值為10 額定電流為0 6A F 滑動變阻器R2 最大阻值為1000 額定電流為0 2A G 穩(wěn)壓電源E 電動勢為9 0V 內(nèi)阻可忽略 H 開關(guān)一個 定值電阻若干 導(dǎo)線若干 由以上信息回答下列問題 1 實驗前設(shè)計的電路圖如圖6 2 5甲所示 為了減小實驗誤差 該實驗所用的電流表 電壓表 滑動變阻器應(yīng)分別為 選填器材前的字母 為保護滑動變阻器和燈泡 應(yīng)在電路中串聯(lián)的定值電阻R0合適的電阻值應(yīng)為 選填 1 10 30 100 圖6 2 5 2 請確定測量電路中電壓表右側(cè)導(dǎo)線的正確位置后 在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線 將實物完整連接起來 3 連接好電路后 通過改變滑動變阻器的滑片位置 并通過計算機描繪了該小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示 若將兩個這樣的小燈光并聯(lián)后直接接在電動勢E 3V 內(nèi)阻r 5 的電源上 每個小燈泡所消耗的實際功率為 W 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 1 B C E10 2 如答圖甲 3 0 22 規(guī)律總結(jié)電路選擇的原則1 安全性原則選用儀器組成電路 首先要保證實驗正常進行 例如通過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過其量程 滑動變阻器 被測電阻不得超過其額定電流 2 精確性 方便性原則 精確 是指選用儀器組成實驗電路時要盡可能減小測量誤差 提高精確度 方便 是指實驗中便于調(diào)節(jié)控制 便于讀數(shù) 3 運用儀器少 耗電少原則 題組訓(xùn)練 1 實驗儀器的選擇 LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進我們的生活 某實驗小組要精確測定額定電壓為3V的LED燈正常工作時的電阻 已知該燈正常工作時電阻大約500 電學(xué)符號與小燈泡電學(xué)符號相同 實驗室提供的器材有 A 電流表A1 量程為0至50mA 內(nèi)阻RA1約為3 B 電流表A2 量程為0至3mA 內(nèi)阻RA2 15 C 定值電阻R1 697 D 定值電阻R2 1985 E 滑動變阻器R 0至20 一只F 電壓表V 量程為0至12V 內(nèi)阻RV 1k G 蓄電池E 電動勢為12V 內(nèi)阻很小 H 開關(guān)S一只 1 如圖6 2 6所示 請選擇合適的器材 電表1為 電表2為 定值電阻為 填寫器材前的字母編號 2 將采用的電路圖補充完整 圖6 2 6 3 寫出測量LED燈正常工作時的電阻表達式Rx 填字母 當(dāng)表達式中的 填字母 達到 記下另一電表的讀數(shù)代入表達式 其結(jié)果為LED燈正常工作時電阻 2 實驗電路的設(shè)計 電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍 某同學(xué)利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻 半偏法 實驗室提供的器材如下 待測電壓表V 量程3V 內(nèi)阻約為3000 電阻箱R0 最大阻值為99999 9 滑動變阻器R1 最大阻值100 額定電流2A 電源E 電動勢6V 內(nèi)阻不計 開關(guān)2個 導(dǎo)線若干 1 虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分 將電路圖補充完整 圖6 2 7 2 根據(jù)設(shè)計的電路 寫出實驗步驟 3 將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV 與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比 RV RV 填 或 主要理由是 答案見解析 考點三實驗數(shù)據(jù)的處理 圖6 2 8 1 由圖乙可得電源的電動勢E V 內(nèi)阻r 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 2 根據(jù)測得的直徑可以算得電阻絲的橫截面積S 0 12 10 6m2 利用圖丙可求得電阻絲的電阻率 為 m 圖丙中圖象截距的物理意義是 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 3 此實驗用了圖象法處理數(shù)據(jù) 優(yōu)點是直觀 但是不能減少或者消除 填 偶然誤差 或 系統(tǒng)誤差 答案 1 3 01 0 2 1 2 10 6電流表內(nèi)阻為2 0 3 系統(tǒng)誤差 題組訓(xùn)練 如圖6 2 9甲所示是測量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖 R1是電阻箱 0 99 9 R是滑動變阻器 A1和A2是電流表 E是電源 電動勢12V 內(nèi)阻忽略不計 圖6 2 9 在保證安全和滿足要求的情況下 使測量范圍盡可能大 具體實驗步驟如下 閉合S 調(diào)節(jié)滑動變阻器R和電阻箱R1 使A2示數(shù)I2 0 20A 記下此時電阻箱的阻值R1和A1的示數(shù)I1 重復(fù)步驟 且使A2示數(shù)仍為I2 0 20A 測量多組R1和I1值 將實驗測得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點 如圖乙所示 根據(jù)實驗回答以下問題 1 現(xiàn)有四只供選用的電流表 A 電流表 0 3mA 內(nèi)阻為2 0 B 電流表 0 3mA 內(nèi)阻未知 C 電流表 0 0 3A 內(nèi)阻為10 D 電流表 0 0 3A 內(nèi)阻未知 請根據(jù)實驗過程判斷A1應(yīng)選用 A2應(yīng)選用 填寫選項字母 答案 1 DC 2 見解析 3 40 必記要點 1 對于電學(xué)實驗的創(chuàng)新 耍注意以下問題 1 在解決設(shè)計型實驗時 要注意條件的充分利用 如對于給定確切阻值的電壓表和電流表 電壓表可當(dāng)作電流表使用 電流表也可當(dāng)作電壓表使用 利用這一特點 可以拓展伏安法測電阻的方法 如伏伏法 安安法等 考點四電學(xué)創(chuàng)新實驗設(shè)計 2 對一些特殊電阻的測量 如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量 電路設(shè)計有其特殊性 即首先要注意到其自身電阻對電路的影響 其次要充分利用其 自報電流或自報電壓 的功能 因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表 測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表 2 解決電學(xué)設(shè)計型實驗常用的方法 例4 國標(biāo) GB T 規(guī)定自來水在15 時電阻率應(yīng)大于13 m 某同學(xué)利用圖6 2 10所示電路測量15 自來水的電阻率 其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細管 細管上加有閥門K 以控制管內(nèi)自來水的水量 玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞 活塞電阻可忽略 右活塞固定 左活塞可自由移動 實驗器材還有 電源 電動勢約為3V 內(nèi)阻可忽略 電壓表V1 量程為3V 內(nèi)阻很大 電壓表V2 量程為3V 內(nèi)阻很大 定值電阻R1 阻值4k 定值電阻R2 阻值2k 電阻箱R 最大阻值9999 單刀雙擲開關(guān)S 導(dǎo)線若干 游標(biāo)卡尺 刻度尺 圖6 2 10 實驗步驟如下 A 用游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d B 向玻璃管內(nèi)注滿自來水 并用刻度尺測量水柱長度L C 把S撥到1位置 記錄電壓表V1示數(shù) D 把S撥到2位置 調(diào)整電阻箱阻值 使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同 記錄電阻箱的阻值R E 改變玻璃管內(nèi)水柱長度 重復(fù)實驗步驟C D 記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R F 斷開S 整理好器材 圖6 2 11 題組訓(xùn)練 一標(biāo)有 6V 0 5A 的小型直流電動機 轉(zhuǎn)子由銅導(dǎo)線繞制的線圈組成 阻值約為1 某興趣小組設(shè)計一個實驗 測量此電動機線圈的電阻 實驗室提供的器材除導(dǎo)線和開關(guān)外還有 A 直流電源E 8V 內(nèi)阻不計 B 直流電流表A1 0 0 6A 內(nèi)阻約為0 5 C 直流電流表A2 0 3A 內(nèi)阻約為0 1 D 直流電壓表V1 0 3V 內(nèi)阻約為5k E 直流電壓表V2 0 15V 內(nèi)阻約為15k F 滑動變阻器R1 0 10 2AG 標(biāo)準(zhǔn)電阻R2 5 圖6 2 12 1 為能較準(zhǔn)確地測出電動機線圈的電阻 應(yīng)選擇電路圖 填 甲 或 乙 2 為使電表指針有較大角度的偏轉(zhuǎn) 需要選用的電流表是 電壓表是 填寫實驗器材前面的序號 3 閉合開關(guān)后 調(diào)節(jié)滑動變阻器控制電動機不轉(zhuǎn)動時讀出電流表 電壓表示數(shù) 若某次實驗電壓表的示數(shù)為2 5V 電流表的示數(shù)為0 4A 則電動機線圈電阻為 由此可計算出該電動機正常工作時輸出的機械功率為 W 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 答案 1 甲 2 BD 3 1 252 69