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電學實驗總復習
一、實驗儀器的讀數(shù)
高考要求會正確使用的電學儀器有：電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等等。除了滑動變阻器以外，其它儀器都要求會正確讀出數(shù)據(jù)。讀數(shù)的基本原則是：凡儀器最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位（估讀的這位是不可靠數(shù)字）；凡儀器最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。電阻箱是按照各個數(shù)量級上指針的對應數(shù)值讀數(shù)的，指針必須指向某一個確定的數(shù)值，不能在兩個數(shù)值之間，因此電阻箱測量結(jié)果的各位讀數(shù)都是從電阻箱上指針所指位置直接讀出的，不再向下估讀。
例1. 右圖是電壓表的刻度盤。若當時使用的是該表的0-3V量程，那么電壓表讀數(shù)為多少？若當時使用的是該表的0-15V量程，那么電壓表度數(shù)又為多少？
解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估讀一位，讀1.15V（由于最后一位是估讀的，有偶然誤差，讀成1.14V-1.17V之間都算正確）。0-15V量程最小刻度為0.5V，不是10分度的，因此只要求讀到0.1V這一位，所以讀5.7V（5.6V-5.8V之間都算正確）。
例2. 右圖是電阻箱示意圖，試讀出當時電阻箱的阻值。
解：電阻箱面板上有6個旋鈕，每個旋鈕上方都標有倍率。將每個旋鈕的指針所指的數(shù)值（都為整數(shù)）乘以各自的倍率，從最高位到低位依次讀出，就得到這時電阻箱的實際阻值。注意圖中最左邊的兩個黑點是表示的是接線柱。若指針位置如圖所示，則阻值為84580.2Ω。

二、恒定電流實驗常規(guī)
1.伏安法測電阻
伏安法測電阻有a、b兩種接法，a叫(安培計)外接法，b叫（安培計）內(nèi)接法。外接法的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的，測量值總小于真實值，小電阻應采用外接法；內(nèi)接法的系統(tǒng)誤差是由電流表的分壓引起的，測量值總大于真實值，大電阻應采用內(nèi)接法。
如果被測電阻阻值為Rx，伏特表和安培表的內(nèi)阻分別為RV、RA，若 ，則采用外接法。若 ，則采用內(nèi)接法。
如果無法估計被測電阻的阻值大小，可以利用試觸法：如圖將電壓表的左端接a點，而將右端第一次接b點，第二次接c點，觀察電流表和電壓表示數(shù)的變化。若電流表示數(shù)變化大，說明被測電阻是大電阻，應該用內(nèi)接法測量；若電壓表讀數(shù)變化大，說明被測電阻是小電阻，應該用外接法測量。（這里所說的變化大，是指相對變化，即ΔI/I和ΔU/U）。
2.滑動變阻器的兩種接法
滑動變阻器在實驗電路中常用的接法有兩種，分別用下面a、b兩圖表示：a叫限流接法，b叫分壓接法。采用分壓接法時，被測電阻RX上的電壓調(diào)節(jié)范圍較大。當實驗中要求被測電阻上的電壓從零開始逐漸增大，或要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大時，應該用分壓接法。采用分壓接法時，應該選用總阻值較小的滑動變阻器；采用限流接法時，應該選用總阻值和被測電阻接近的滑動變阻器。
3.實物圖連線方法
（1）無論是分壓接法還是限流接法，都應該先把測量電路（伏安法部分）接好；
（2）對限流電路，只需用筆畫線當作導線，從電正極開始，把電、電鍵、滑動變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起即可（注意電表的正負接線柱并選擇正確的量程，滑動變阻器的滑動觸頭應調(diào)到阻值最大處）。
（3）對分壓電路，應該先把電、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導線連接起，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭，比較該接頭和滑動觸頭兩點的電勢高低，根據(jù)伏安法部分電表正負接線柱的分布，將伏安法部分接入該兩點間。

三、考試大綱規(guī)定的學生實驗
1.用描跡法畫出電場中平面上的等勢線
實驗所用的電流表是零刻度在中央的靈敏電流表，在實驗前應先查明電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。方法是：將電流表、電池、電阻、導線按圖a或圖b 連接，若R是阻值很大的電阻，就按圖a連接；若r是阻值很小的電阻，就按圖b連接。然后用導線的a端試觸電流表的另一端，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向，就可判定電流方向和指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。
本實驗是用恒定電流的電流場模擬靜電場。與電池正極相連的A電極相當于正點電荷，與電池負極相連的B相當于負點電荷。白紙應放在最下面，導電紙應放在最上面（涂有導電物質(zhì)的一面必須向上），復寫紙則放在中間。
只要電流表示數(shù)是零，就表示兩根探針針尖對應的點電勢相等。把所有與同一個基準點電勢相等的點連起，就是等勢線。
例3. 用恒定電流的電流場模擬靜電場描繪等勢線時，下列哪些模擬實驗的設計是合理的
⑴　　　　　　　⑵　　　　　　�、恰　　　　　　� ⑷

A.如圖⑴所示圓柱形電極、N都接電的正極，模擬等量正點電荷周圍的靜電場
B.如圖⑵所示圓柱形電極接電正極，圓環(huán)形電極N接電負極，模擬正點電荷周圍附近的靜電場
C.如圖⑶所示兩個平行的長條形電極、N分別接電正、負極，模擬平行板電容器間的靜電場
D.如圖⑷所示圓柱形電極接電負極，模擬負點電荷周圍的靜電場
解：用電流場模擬靜電場，在導電紙上必須形成電流。由于⑴、⑷兩個方案在導電紙上不會形成電流，因此設計不合理。⑵、⑶兩個設計是合理的。選BC。
2.測定金屬的電阻率
由于該實驗中選用的被測電阻絲的電阻較小，所以測量電路應該選用伏安法中的電流表外接法。本實驗對電壓的調(diào)節(jié)范圍沒有特殊要求，被測電阻又較小，因此供電電路可以選用限流電路。
本實驗通過的由于金屬的電阻率隨溫度的升高而變大，因此實驗中通電時間不能太長，電流也不宜太大，以免電阻絲發(fā)熱后電阻率發(fā)生較明顯的變化。由于選用限流電路，為保護電表和電，閉合電鍵開始實驗前應該注意滑動觸頭的位置，使滑動變阻器接入電路部分的電阻值最大。
例4. 在測定金屬的電阻率的實驗中，待測金屬導線的長約0.8m，直徑小于1mm，電阻在5Ω左右。實驗主要步驟如下：⑴用______測量金屬導線的長度l，測3次，求出平均值；⑵在金屬導線的3個不同位置上用______________測量直徑d，求出平均值；⑶用伏安法測量該金屬導線的電阻R。在左邊方框中畫出實驗電路圖，并把右圖中所給的器材連接成測量電路。安培計要求用0-0.6A量程，內(nèi)阻約1Ω；伏特計要求用0-3V量程，內(nèi)阻約幾kΩ；電電動勢為6V；滑動變阻器最大阻值20Ω。在閉合電鍵前，滑動變阻器
的滑動觸點應處于正確位置。 根據(jù)以上測量值，得到該種金屬電阻率的表達式為ρ=__________。

解：
（1）米尺；
（2）螺旋測微器；
（3）測量部分用安培表外接法，電部分用限流電路或分壓電路都可以，電阻率 。
3.用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻
實驗電路如右。根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實驗電路中電壓表的示數(shù)是準確的，而電流表的示數(shù)比通過電的實際電流小，所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統(tǒng)誤差， 滑動變阻器R的阻值應該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應該大一些。
為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用U-I圖象處理實驗數(shù)據(jù)。將點描好后，用直尺畫一條直線，使盡可能多的點落在這條直線上，而且在直線兩側(cè)的點數(shù)大致相等。這條直線代表的U-I關(guān)系的偶然誤差比每一組實驗數(shù)據(jù)的偶然誤差都小。這條直線在U軸上的截距就是被測電電動勢E（對應的I=0），斜率的絕對值就是被測電的內(nèi)阻r。（特別要注意：有時縱坐標的起始點不是0，求內(nèi)阻的一般式應該是r=ΔU/ΔI ）。
例5. 在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，所用的電流表和電壓表的內(nèi)阻分別約為0.1Ω和1kΩ。右邊為實驗原理圖，下邊為所需器材的實物圖。試按原理圖在實物圖中畫線連接成實驗電路。

I（A）0.120.200.310.320.500.57
U（V）1.371.321.241.181.101.05
一位同學在實驗中記錄的6組數(shù)據(jù)如上表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在右圖中畫出U-I圖線。根據(jù)圖線可讀出被測電池的電動勢E=____V，內(nèi)電阻r=___Ω。
解：1.46，0.719
4.練習用多用電表測電阻
（1）使用前應看一下指針是否指在刻度盤左端的零刻線處。如果不在，就應該進行機械調(diào)零：用小螺絲刀輕旋表頭正下方中央處的調(diào)零螺絲，使指針指左端零刻線。
（2）根據(jù)被測物理量及其數(shù)量級將選擇開關(guān)旋到相應的位置。讀數(shù)時還要注意選用刻度盤上對應的量程刻度。（如測量20mA左右的直流電流，應將選擇開關(guān)對準左邊100mA量程處，在刻度盤上，應該看最下方的刻度，即滿偏刻度為10的刻度線，從刻度盤讀出數(shù)據(jù)后還應再乘10，得測量結(jié)果。）
（3）使用歐姆擋時，在選好倍率后，還必須進行歐姆調(diào)零。方法是：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指右端零刻線處。因此用多用電表的歐姆擋測電阻的操作步驟是：⑴選擋。一般比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級，如估計值為200Ω就應該選×10的倍率。⑵進行歐姆調(diào)零。⑶將紅黑表筆接被測電阻兩端進行測量。
（4）將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值。
（5）將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。
用歐姆擋測電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小（即指針所指的刻度值太大），應該增大倍率重新調(diào)零后再測；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大（即指針所指的刻度值太小），應該減小倍率重新調(diào)零后再測。
（6）使用多用電表時，兩只手只能握住表筆的絕緣棒部分，不能接觸表筆上的金屬部分。
例6. 多用電表表頭的示意圖如右。在正確操作的情況下：
（1）若選擇開關(guān)的位置如灰箭頭所示，則測量的物理量是______，測量結(jié)果為___________。
（2）若選擇開關(guān)的位置如白箭頭所示，則測量的物理量是______，測量結(jié)果為___________。
（3）若選擇開關(guān)的位置如黑箭頭所示，則測量的物理量是______，測量結(jié)果為___________。
（4）若選擇開關(guān)的位置如黑箭頭所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么接下的正確操作步驟應該依次為：___________，____________，____________。
（5）全部測量結(jié)束后，應將選擇開關(guān)撥到__________或者___________。
（6）無論用多用電表進行何種測量（限于直流），電流都應該從色_____表筆經(jīng)______插孔流入電表。
解：
（1）直流電壓，12.4V。
（2）直流電流，49mA。
（3）電阻，17kΩ。
（4）該用×1kΩ倍率，重新調(diào)零，將紅黑表筆分別接觸被測電阻的兩根引線，讀出指針所指刻度，再乘以倍率得測量值。
（5）OFF，交流電壓500V檔位置。
（6）紅，正。
四、重要的演示實驗
1.平行板電容器的電容

靜電計是測量電勢差的儀器。指針偏轉(zhuǎn)角度越大，金屬外殼和上方金屬小球間的電勢差越大。在本實驗中，靜電計指針和A板等電勢，靜電計金屬殼和B板等電勢，因此指針偏轉(zhuǎn)角越大表示A、B兩極板間的電壓越高。
本實驗中，極板帶電量保持不變。三個圖依次表示：正對面積減小時電壓增大；板間距離增大時電壓增大；插入電介質(zhì)時電壓減小。由 知，這三種情況下電容分別減小、減小、增大。因此可以確定C和S、d、ε的關(guān)系是 。
2.研究電磁感應現(xiàn)象
首先要查明電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和電流方向的關(guān)系（方法與畫電場中平面上等勢線實驗相同）。
電鍵閉合和斷開時、電鍵閉合后滑動變阻器的滑動觸頭移動過程中、電鍵閉合后線圈A在B中插入、拔出時，都會發(fā)現(xiàn)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明有感應電流產(chǎn)生。而電鍵保持閉合、滑動觸頭不動、線圈A 在B中不動時，電流表指針都不動，說明無感應電流產(chǎn)生。
結(jié)論：閉合電路中有感應電流產(chǎn)生的充分必要條是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
五、設計實驗舉例
例7. 利用如圖所示的一只電壓表、一個電阻箱和一個電鍵，測量一個電池組的電動勢和內(nèi)電阻。請畫出實驗電路圖，并用筆畫線作導線將所給器材連接成實驗電路。用記錄的實驗數(shù)據(jù)寫出電動勢和內(nèi)電阻的表達式。
解：與學生實驗相比，用電阻箱代替了電流表。由于電壓可測，由電壓、電阻就可以算出電流（這個電流是通過電阻箱的電流，比通過電池的電流偏小，系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流造成的）。電路圖如下。實驗步驟是：
（1） 按電路圖接好實驗電路
（2）改變電阻箱阻值，分別讀出兩組電阻箱阻值和對應的路端電壓值R1、U1、R2、U2。
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律列出與這兩組數(shù)據(jù)相對應的方程：
。
⑷解方程組可得E和r：

如果只給出電阻箱和電流表，用類似的方法同樣可以測量電的電動勢和內(nèi)電阻。
例8. 電橋法測電阻。利用給出的電路圖和器材（G為靈敏電流表，R0為阻值均勻的電阻絲，R為已知阻值的定值電阻，Rx為被測電阻）。要求利用這些器材測未知電阻Rx。（1）實驗中還需要什么測量儀器？
（2）將實物連成電路圖。
（3）寫出測量Rx的實驗步驟，并寫出利用測量數(shù)據(jù)表示Rx的表達式。
解：
（1）還需要米尺（測量左右兩部分電阻絲的長度L1、L2）。
（2）實物連接圖略。
（3）按圖接好電路后，移動滑動觸頭P，使電流表指針指在中央零刻度處。用刻度尺測量P點兩邊電阻絲的長度L1、L2；由RX∶R=L1∶L2得 。
例9. 下右圖中的P是一根表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜的長陶瓷管（碳膜布滿圓柱體的外側(cè)面）。陶瓷管的長度約為50cm，外徑約為6cm，所用電阻膜材料的電阻率已知為ρ，管的兩端有導電箍、N。該電阻的長度就是陶瓷管的長度，其截面積可看作等于膜的厚度與圓周長的乘積。現(xiàn)有器材為：A.米尺、B.游標卡尺、C.螺旋測微器、D.電壓表、E.電流表、F.電池組、G.滑動變阻器、H.電阻箱、I.電鍵和導線。請你設計一個測量該電阻膜厚度d的實驗方案。
（1）所須選用的器材有：__________________（填器材前的字母即可）。
　 （2）所須測量的物理量有：_____ 、_____、 _____、 _____。
　 （3）根據(jù)實驗測得的以上數(shù)據(jù)計算電阻膜厚度d的數(shù)學表達式為：d=________________。
　 （4）在左下圖的方框中畫出實驗電路圖（N間的電阻膜的電阻約幾個ｋΩ，滑動變阻器的總阻值為50Ω）。并將右下圖中的實物按電路圖連接起（有３根導線已經(jīng)連好，不得改動）。

解：
（1）A（用測量N間的長度）、B（用測量陶瓷管的外徑）、D、E、F、G、I（以上用測量電阻膜的阻值）
（2）N間距離L、管的外徑D、電流I、電壓U
（3）
（4）測量大電阻所以要采用電流表內(nèi)接法；由于被測電阻阻值 遠大于滑 動變阻器的總阻值，所以只有采用分壓電路才能做到多取幾組數(shù)據(jù)測電阻值，減小偶然誤差。
例10. 在實驗室中，往往利用半偏法測量電流表或電壓表的內(nèi)阻。測量電路圖如右。E為電，其電動勢為E。R1為總阻值較大的滑動變阻器。R2為電阻箱。A為被測電流表。用此電路，經(jīng)以下步驟可近似測得電流表的內(nèi)阻RA：①閉合1，斷開2，調(diào)節(jié)R1，使電流表讀數(shù)等于其量程I0；②保持R1不變，閉合2，調(diào)節(jié)R2，使電流表讀數(shù)等于I0/2；③讀出R2的值，則RA=R2。
（1）按照電路圖在右邊實物圖所給出的實物圖中畫出連接導線。
（2）若電的內(nèi)阻忽略不計，試分析該實驗的系統(tǒng)誤差總是使電表內(nèi)阻的測量值比其真實值偏大還是偏��？
解：
（1）圖略。
（2）閉合2后，回路的總電阻減小，總電流將增大。因此當電流表讀數(shù)等于I0/2時，通過電阻箱的電流將略大于I0/2，實際上電阻箱的電阻比表頭電阻小一些，也就是說測量值比真實值偏小。
例11. 用伏安法測電阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果總存在系統(tǒng)誤差。按下圖所示的電路進行測量，可以消除這種系統(tǒng)誤差。
（1）該實驗的第一步是：閉合電鍵S1，將電鍵S2接2，調(diào)節(jié)滑動變阻器RP和r，使電壓表讀數(shù)盡量接近滿量程，讀出這時電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1；請你接著寫出第二步，并說明需要記錄的數(shù)據(jù)：_________________________。
（2）由以上記錄數(shù)據(jù)計算被測電阻RX的表達式是RX=___________。
（3）將右圖中給出的儀器按照電路圖的要求連接起。

解：
（1）將電鍵S2接1，讀出這時電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2。
（2）
（3）圖略。
例12. 某同學選用一只標有“3.8V 0.3A”的小燈泡，用電流表和電壓表測量它在不同電壓下的電流，從而計算出它在不同電壓下的實際電阻值。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的I-U圖象如右。
（1）從圖象看出，電壓越高對應的實際電阻值越_____，這說明燈絲材料的電阻率隨溫度的升高而________。
（2）若實驗室提供的器材是：電動勢為6V，內(nèi)阻很小的鉛蓄電池；量程0-0.6-3A的直流電流表；量程0-3-15V的直流電壓表；最大阻值10Ω的滑動變阻器；一只電鍵和若干導線。請畫出正確的實驗電路圖。并標出開始實驗時所用的電表量程和滑動變阻器滑動觸頭的位置。
解：
（1）曲線上每一點和原點的連線的斜率的倒數(shù)表示該時刻對應的燈絲電阻。由圖象可知隨著電壓的升高燈絲的電阻增大。這說明燈絲材料的電阻率隨溫度的升高而增大。
（2）正常工作時燈絲的電阻才十幾個歐姆，電壓低時電阻更小，所以應作為小電阻處理，測量部分應該用外接法。燈絲兩端的電壓要求從零開始逐漸增大，所以供電部分必須采用分壓電路。開始時電流表量程應選用0.6A，電壓表量程應選用3V（快要超過3V時再改用15V量程），滑動變阻器滑動觸頭的位置應使燈絲兩端分到的電壓為零。
例13. 隨著居民生活水平的提高，純凈水已經(jīng)進入千家萬戶。某市對市場上出售的純凈水質(zhì)量進行了抽測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)競有九成樣品的細菌超標或電導率不合格（電導率是電阻率的倒數(shù)，是檢驗純凈水是否合格的一項重要指標）。（1）不合格的純凈水的電導率一定是偏_____（填大或�。�。
（2）對純凈水樣品進行檢驗所用的設備原理如圖所示，將采集的水樣裝入絕緣性能良好的塑料圓柱形容器內(nèi)，容器兩端用金屬圓片電極密封。請把檢測電路連接好（要求測量盡可能準確，已知水的電導率遠小于金屬的電導率，所用滑動變阻器的阻值較�。�。
解：
（1）純水的電阻率是很大的，因此電導率是很小的。不合格的純凈水一定是含有雜質(zhì)，因此電導率偏大。
（2）測量部分用內(nèi)接法，供電部分用分壓電路。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.xiqigame.cn/gaosan/36029.html

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