2025届高考物理一轮复习讲义 专题09 电学实验综合

专题09 电学实验综合 电表改装 1．无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig并不改变。 2．电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻Rg即可，切记通过表头的满偏电流Ig是不变的。 项目 小量程电流表G（表头） 改装成电压表V 小量程电流表G（表头） 改装成电流表A 电路结构 扩大量程的计算 电表的总内阻 使用 并联在待测电路中，“+”接线柱接电势较高的一端 串联在被测电路中，电流从“+”接线柱流入 例题1、有一满偏电流为Ig=1 mA、内阻为Rg=100 Ω的小量程电流表。求： （1）把它改装成满偏电压U=10 V的电压表需要串联的电阻。 （2）把它改装成满偏电流I=0.6 A的电流表需要并联的电阻。 【演练1】电流表的内阻是Rg=200 Ω，满刻度电流值是Ig=500 μA，现欲把这电流表改装成量程为1.0 V的电压表，正确的方法是（ ） A．应串联一个0.1 Ω的电阻 B．应并联一个0.1 Ω的电阻 C．应串联一个1 800 Ω的电阻 D．应并联一个1 800 Ω的电阻 电流变内外接法 1、选择内、外接法的常用方法 （1）．直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计，当Rx>>RA时，采用内接法，当Rx<<RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。 （2）．公式计算法：当时，用内接法；当时，用外接法；当时，两种接法效果相同。 （3）．试触法：适用于Rx、RA、RV的阻值关系不能确定的情况，如图所示，把电压表的接线端分别接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表示数变化明显，说明电压表的分流对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，应选外接法。 例题2、有一未知电阻Rx，为了较准确得测出其组织，先用如图所示a、b两种电路进行测量，利用图a测得的数据为“2.7 V，50 mA”，利用图b测得的数据为“2.8 V，4.0 mA”，那么该电阻测得的值中较准确得数值及它比真实值偏大或偏小的情况是（ ） A．540 Ω，偏大 B．540 Ω，偏小 C．700 Ω，偏小 D．700 Ω，偏大 滑动变阻器的两种接法 1．滑动变阻器的两种接法的特点如下表所示：（滑动变阻器Ro，被测电阻RL） 比较项目 负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载RL上电流调节范围 （忽略电源内阻） 限流接法 分压接法 在电流电路中，当R0远小于RL时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，也不会使IL有较大变化。在分压电路中无论滑动变阻器阻值的大小如何，调节滑片P的位置，都可以使IL有明显的变化。 例题3、一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”的字样。现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性曲线。实验器材有 ①最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 ②电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 ③量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1 ④量程为3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2 ⑤量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1 ⑥量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2 ⑦开关、导线若干 ，以下电路图中正确的是（ ） A． B． C． D． 欧姆表原理 1．欧姆表的原理如图所示 2．刻度标注 （1）“0 Ω”标注：当红、黑表笔相接时（图甲），此时被测电阻Rx=0，调节调零电阻R，使表头达到满偏电流，即，这时整个电路中的总电阻为欧姆表的总内阻，R内=r+R+Rg，因此时Rx=0，所以满偏电流Ig处应标注“0 Ω”。 （2）“∞ Ω”标注：当红、黑表笔不接触时（图乙）相当于被测电阻Rx=∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是欧姆表刻度的“∞ Ω”点。 （3）其他刻度的标注：当红、黑表笔间接入一个电阻Rx时，如图丙所示，由闭合电路的欧姆定律有，每一个电流值对应一个阻值Rx，将电流转换成电阻标度，就将电流表改装成了欧姆表。 3．欧姆表的内阻与中值电阻的关系 由可得，当Rx=R内时，指针半偏，通常把此时Rx的值（即表盘中央的刻度）称为中值电阻。 4．由可知，I与Rx不成简单的反比关系，所以欧姆表的刻度时不均匀的（左密右疏） 例题4、如图所示是欧姆表的工作原理图。 （1）若表头的满偏电流为Ig=500 μA，干电池的电动势为1.5 V，把灵敏电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻阻值填在下表中。 电流刻度 0 50 μA 100 μA 200 μA 250 μA 300 μA 400 μA 500 μA 电阻刻度 ∞ 0 （2）这只欧姆表的总内阻为 Ω，表针偏转到满刻度的时，待测电阻为 Ω。 多用电表原理 1．用途：共用一个表头，可分别测量电流、电压、电阻等物理量。 2．最简单的多用电表原理图 如图2.8-5所示，当单刀多掷开关接通1、2时，可作为 使用；接通3、4时，可作为 使用；接5、6时，可作为 使用。 3．外形构造如图2.8-6所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及 ，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被 ，就相当于对应的仪表。在不使用时，应把选择开关旋到 挡或交流电压最高挡。 例题5、如图所示为J0411多用电表示意图。其中A、B、C为三个可调节的部件。某同学在实验室中用它测量一阻值约为1~3 kΩ的电阻。他测量的操作步骤如下： （1）调节可动部件______，使电表指针指向__________。 （2）调节可调部件_____，使它的尖端指向________位置。 （3）将红黑表笔分别插入正负插孔中，笔尖相互接触，调节可动部件_____________，使电表指针指向________位置。 （4）将两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量读数。 （5）换测另一阻值为20~25 kΩ的电阻时，应调节B，使它的尖端指向“×1 k”的位置，此时还必须重复步骤________，才能进行测量，若电表读数如上图所示，则该待测电阻的阻值是________。 综合练习： 1．在“金属丝电阻率的测量”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω，实验室备有下列实验器材： A．电压表(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)； B．电压表(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ)； C．电流表(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω)； D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)； E．滑动变阻器R1(0～10 Ω，0.6 A)； F．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)； G．电池组E(3 V)； H．开关S，导线若干． (1)为减小实验误差，应选用的实验器材有________(填器材前面的序号)． (2)为减小实验误差，本实验采用电路图如图9所示．请把如图10中的实物图用线连接起来． 图9 图10 (3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图11所示，则金属丝的直径为__________ mm，电阻值为__________ Ω. 　 图11 2、某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有： A．电压表V：0～3 V～15 V B．电流表A：0～0.6 A～3 A C．变阻器R1：(20 Ω，1 A) D．变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A) E．电阻箱R(0～999.9 Ω) F．开关和导线若干 (1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，变阻器应选用________(填字母代号“R1”或“R2”)； 图7 (2)根据实验要求在图7甲虚线框中画出电路图，并补充连接实物电路图乙； (3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω. 3、如图3所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则： 图3 (1)所测电阻的阻值为_______ Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“×1 k”)． (2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______ mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA. (3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V. 4、物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）用电压表（内阻约为）和电流表（内阻约为）测量一个电阻的阻值（约为）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的______________（选填“甲”或“乙”）。 （2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为______________（填各实验步骤前的字母）。 A．将选择开关置于“”位置 B．将选择开关置于“”位置 C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0” （3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d 时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则______________（选填选项前的字母）。 A．导线断路 B．滑动变阻器断路 C．导线断路 D．滑动变阻器短路 5、（10分）实验室有下列器材: A．待测电源 B．电流表（内阻不可忽略）； C．电阻箱两个； D．开关2个;导线若干）; （1）某同学甲使用如图所示的电路测量待测电源的电动势和内阻。读出电流表的电流和电阻箱的示数R后，作出了图像，得到图像的斜率为，截距为，则待测电源的电动势为______，。内阻为______ （2）乙同学认为甲的测量结果有较大误差，原因是电流表的内阻不可忽略。于是利用已有器材，增加了一个恒压源（输出电压恒定），设计了以下电路测量电流表的内阻。 ①闭合，断开，调节电阻箱使电流表满偏，记下此时的阻值； ②闭合，保持不变，调节使电流表半偏，记下此时的阻值，并发现并不满足，导致电路中的总电流不能认为恒定； ③乙同学利用上述两个数据算出电流表的阻值=______ （3）将乙同学测量的电流表的内阻代入甲同学的数据修正后，可得电源的真实电动势为=______；=______。 （3）断开开关，调整电阻箱的阻值，再闭合开关，读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路的阻值，多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电阻值R，并以为纵坐标，以为横坐标，画出的关系图线，如图丙所示。由图线可求得蓄电池的电动势________V，内阻________Ω（结果均保留一位小数）。 学科网（北京）股份有限公司 $$