选修3-1第二章第三讲 电学实验（原卷+解析版）—2021届高中物理一轮复习专题检测

第三讲 电学实验 一、电阻的测量 1、电表的接法 （1）伏安法测电阻的两种电路形式(如图所示) （2）实验电路(电流表内外接法)的选择 测量未知电阻的原理是R＝ ，由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量未知电阻两端电压U和通过的电流I时，必然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，必须依照以下原则： ①若 ＞ ，一般选电流表的内接法 ②若 ，一般选电流表外接法 ③试触判断法：当Rx、RA、RV大约值都不清楚时用此法. 如图所示，将单刀双掷开关S分别接触a点和b点，若看到电流表读数变化较大，说明电压表分流影响较大，应该选用内接法；若看到电压表读数变化较大，说明电流表分压影响较大，应该选用外接法. 在测定金属电阻率电路中，由于电阻丝电阻较小，所以实验室采用电流表外接法；测电池的电动势和内阻，通常采用电流表外接法. （3）实验仪器选用，仪器的选择一般应考虑三方面因素： A、安全因素，如：通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流，各电表读数不能超过量程. B、误差因素，如：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差；电压表、电流表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，其指针应偏转到满刻度的1/3～2/3之间；使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位. C、便于操作，如：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作. 2、滑动变阻器的使用 （1）滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点 如图所示的两种电路中，滑动变阻器(最大阻值为R0)对RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图(a)电路称为限流接法，图(b)电路称为分压接法. （2）滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法 滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活选择. 下列三种情况必须选用分压式接法： ①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路)，即大范围内测量时，必须采用分压接法. ②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法. ③若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法. 二、测定电池的电动势和内阻 1、实验原理： （1）如图所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组U、I值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值. （2）作图法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图).所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻r的值. 2、误差来源及分析： （1）图象法 画出电源的U-I测量线和真实线如右图所示.测量图线为实线AB，真实图线为虚线A′B.由图线可以看出r和E的测量值都小于真实值，即r测<r真，E测<E真 为了减小这个系统误差，滑动变阻器R阻值应该小一些，电压表的内阻应该大些. （2）等效法 RV≠∞⇒电压表分流 r≪RV时⇒ ≫1⇒E′≈E　r′≈r 3、内接法的误差： E测＝E真，r测>r真 4、其他方法测电动势和内阻 （1）用电压表、电阻箱测E、r = 1 \* GB3 ① 电路图： ②原理和图象E＝U＋ r⇒ ③误差分析 该方法系统误差产生的原因是电压表分流，与上述“伏安法”中的外接情况相同.所以 E′<E，r′<r 当r<<RV时⇒ >>1⇒E′≈E　r′≈r （2）用电流表、电阻箱测E、r = 1 \* GB3 ① 电路图： = 2 \* GB3 ② 原理和图象 E＝I(R＋r)⇒ ③误差分析 该方法系统误差产生的原因是电流表分压，与上述“伏安法”中的内接情况相同.所以 E′＝E，r′＝r＋RA>r 三、多用电表 1．多用电表的原理 （1）表盘：多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形如图2所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔． 由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度． （2）挡位：如图3所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过选择开关接入与待测量相对应的测量端． 图2 2．多用电表的结构与原理 （1）欧