2024年高考电学实验专题复习

电学实验电路的基本结构及构思的一般程序。

1．电学实验电路的基本结构。

一个完整的电学实验电路往往包括测量电路与控制电路两部分．

测量电路：指体现实验原理和测量方法的那部分电路，通常由电表、被测元件、电阻箱等构成．

控制电路：指提供电能、控制和调节电流(电压)大小的那部分电路，通常由电源、开关、滑动变阻器等构成．

有些实验电路的测量电路与控制电路浑然一体，不存在明显的分界．如“测定电源的电动势和内阻”的实验电路．

2．实验电路构思的一般程序。

1)审题 ①实验目的； ②给定器材的性能参数．

2)电表的选择。

根据被测电阻及给定电源的相关信息，如电源的电动势、被测电阻的阻值范围和额定电流等，估算出被测电阻的端电压及通过它的电流的最大值，以此为依据，选定量程适当的电表．

3)测量电路的选择。

根据所选定的电表以及被测电阻的情况，选择测量电路(估算法、试触法)．

4)控制电路的选择。

通常优先考虑限流式电路，但在下列三种情形下，应选择分压式电路：

“限不住”电流，即给定的滑动变阻器阻值偏小，即使把阻值调至最大，电路中的电流也会超过最大允许值；

给定的滑动变阻器的阻值r太小，即rrx，调节滑动变阻器时，对电流、电压的调节范围太小；

实验要求电压的调节范围尽可能大，甚至表明要求使电压从零开始变化．

如描绘小电珠的伏安特性曲线、电压表的校对等实验，通常情况下都采用分压式电路．

5)滑动变阻器的选择。

根据所确定的控制电路可选定滑动变阻器．

限流式电路对滑动变阻器的要求：

a．能“限住”电流，且保证不被烧坏；

b．阻值不宜太大或太小，有一定的调节空间，一般选择阻值与负载阻值相近的变阻器．

分压式电路对滑动变阻器的要求：

电阻较小而额定电流较大，i额＞(r为变阻器的总电阻)．

3．电表的反常规用法。

其实，电流表、电压表如果知道其内阻，它们的功能就不仅仅是测电流或电压．因此，如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．

例1：从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表的内阻r1．要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．

1)在右边的方框内画出电路图，标明所用器材的代号．

2)若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式r1式中各符号的意义是。

4．常见的测量电阻的方法。

例2：要求使用如图所示器材测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率ｐ与它两端电压的平方（ｕ2）的关系曲线，已知小灯泡标有“6ｖ，3ｗ”的字样，电源是8ｖ的直流电源，滑动变阻器有两种规格，ｒ1标有“10ω，2ａ”，2标有“100ω，20ｍａ”测量时要求小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大，并测多组数据．

1）滑动变阻器应选用填ｒ1或ｒ2）

2）甲同学把实物连成如图（1）所示的实验电路，闭合电键后小灯泡不亮，经合作者乙同学检查，发现有一根导线接错了，请你圈出这根导线，并用铅笔线加以纠正；

3）当电路连接无误后闭合电键，移动滑动变阻器的滑片，读出如图（2）所示电压表的示数为。

4）改变滑动变阻器滑片的位置，测出多组电压、电流值，可得小灯泡在不同电压下的电功率，并作出相应的ｐ－ｕ2图象．则在图（3）中，有可能正确的的图象是，其理由是。

电表内阻测量方法。

1.分流半偏法：

先将r调到最左端，闭合s1，断开s2，调节r使电流表满偏，然后使r不变，闭合s２调节r/使电流表指到满刻度的一半，此时电阻箱r/的读数即为电流表的内阻rg。

注：此处r/只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻。

值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了，r一般使。

用滑动变阻器，其阻值要求较大，以减小因闭合s2而引。

起总电流的变化，从而减小误差。

2.分压半偏法：

先将r调到最左端，闭合s1和 s2，调节r使电压表满偏然后使r不变，断开s２调节r’使电压表指到满刻度的一半，此时电阻箱r’的读数即为电流表的内阻rg。

注：此处r’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，r一般。

使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合。

s2而引起总电压的变化，从而减小误差。

3.等效替换法：

闭合k，使k/接1端，调节r0和r/，使辅助电流表g/某。

读数i0 。接下来使k/接2端，逐渐减少电阻箱r的电阻，使g/的读数仍然指示原值i0 。这时电阻箱r的值r=rg 。

4.伏安法。

测量电压表内阻时，用一个电流表和它串联测出电压表中电流；

测量电流表内阻时，用一个电压表和它并联测出电流表中电压，然后利用欧姆定律就可以求出内阻大小。

例3：有以下的可供选用的器材及导线若干条，要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流．

a．待测电流表a0：满偏电流约为700～800μa、内阻约100ω，已知表盘刻度均匀、总格数为n．

b．电流表a：量程0.6a、内阻0.1ω．

c．电压表v：量程3v、内阻3kω．

d．滑动变阻器r：最大阻值200ω．

e．电源e：电动势约3v、内阻约1.5ω．

f．开关s一个．

1）根据你的测量需要，“b．电流表a”、“c．电压表v”中应选择只需填写序号即可）

2）在虚线框内画出你设计的实验电路图．

3）测量过程中，测出多组数据，其中一组数据中待测电流表a的指针偏转了n格，可算出满偏电流iamax式中除n、n外，其他字母符号代表的物理量是。

用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻。

实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：e=u+ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。

为了减小这个系统误差，滑动变阻器r的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。

为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用u-i图象处理实验数据。将点描好后，用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的u-i关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小。

这条直线在u轴上的截距就是被测电源电动势e（对应的i=0），斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。（特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|δu/δi |）

例4：在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用的电流表和电压表的内阻分别约为0.1ω和1kω。

右边为实验原理图，下边为所需器材的实物图。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。

一位同学在实验中记录的6组数据如上表所示，试根据这些数据在右图中画出u-i图线。根据图线可读出被测电池的电动势e=__v，内电阻r=__

练习用多用电表测电阻。

1）使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方**处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。

2）根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。（如测量20ma左右的直流电流，应将选择开关对准左边100ma量程处，在刻度盘上，应该看最下方的刻度，即满偏刻度为10的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘10，得测量结果。

）3）使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。

因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：⑴选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200ω就应该选×10的倍率。

⑵进行欧姆调零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。

4）将指针示数乘以倍率，得测量值。

5）将选择开关扳到off或交流电压最高挡。

用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。

6）使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。

例5：多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下：

当指针位置如图中灰三角箭头所示，则测量的是___测量结果为。

⑵当指针位置如图中白三角箭头所示，则测量的是___测量结果为。

⑶当指针位置如图中黑三角箭头所示，则测量的是___测量结果为。

⑷当指针位置如图中黑三角箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的操作步骤应该依次为测量结束后应将选择开关拨到或者。

⑸无论用多用电表进行何种(直流)测量，电流都应该从___表笔经___插孔流入电表。

用多用电表探索黑箱内的电学元件。

设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个。

测量步骤和判定：

用直流电压挡测量，a、b、c三点间均无电压；说明箱内无电源。

用欧姆挡测量，a、c间正、反接阻值不变，说明a、c间有一个电阻。⑶用欧姆挡测量，黑表笔接a，红表笔接b时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在ab间，也可能在bc间，如右图中两种可能。

用欧姆挡测量，黑表笔接c，红表笔接b测得阻值比黑表笔接a，红表笔接b时测得的阻值大，说明二极管在ab间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。

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