關(guān)于這篇高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，希望大家認(rèn)真閱讀，好好感受，勤于思考，多讀多練，從中吸取精華。
一、實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)
高考要求會(huì)正確使用的電學(xué)儀器有：電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等等。除了滑動(dòng)變阻器以外，其它儀器都要求會(huì)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(gè)數(shù)量級(jí)上指針的對(duì)應(yīng)數(shù)值讀數(shù)的，指針必須指向某一個(gè)確定的數(shù)值，不能在兩個(gè)數(shù)值之間，因此不再向下估讀。
例：右圖是電壓表的刻度盤(pán)。若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-3V量程，那么電壓表讀數(shù)為多少?若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-15V量程，那么電壓表度數(shù)又為多少?
例：電阻箱示意圖如右，試讀出當(dāng)時(shí)電阻箱的阻值。
二、電流表、電壓表內(nèi)部結(jié)構(gòu)
常用電流表和電壓表都是由小量程的電流表G(即表頭)改裝而成的。電流表頭G的電阻Rg叫表頭內(nèi)阻。指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)對(duì)應(yīng)的電流Ig叫滿(mǎn)偏電流;與之對(duì)應(yīng)的電壓Ug叫滿(mǎn)偏電壓，Ug=IgRg。
將電流表頭G改裝為電壓表，要串聯(lián)一只大電阻實(shí)現(xiàn)分壓;將電流表頭G改裝為電流表，要并聯(lián)一只小電阻實(shí)現(xiàn)分流。
例.現(xiàn)有一只內(nèi)阻為Rg=25，量程為Ig=3.0mA的電流表。
⑴若要把它改裝為量程為0.6A和3A的雙量程電流表，所需的并聯(lián)電阻阻值分別是多少?
⑵現(xiàn)在只有兩只定值電阻R1=0.025和R2=0.10，試用它們完成改造。改裝電路圖已畫(huà)好，請(qǐng)標(biāo)出接線(xiàn)柱上的標(biāo)志(共用的+接線(xiàn)柱、0.6A和3A)。
三、恒定電流實(shí)驗(yàn)常規(guī)
1．伏安法測(cè)電阻
伏安法測(cè)電阻有a、b兩種接法，a叫(電流計(jì))外接法，b叫(電流表)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(cè)量值總小于真實(shí)值，小電阻應(yīng)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(cè)量值總大于真實(shí)值，大電阻應(yīng)采用內(nèi)接法。
如果被測(cè)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(wú)法估計(jì)被測(cè)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(diǎn)，而將右端第一次接b點(diǎn)，第二次接c點(diǎn)，觀(guān)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(shuō)明被測(cè)電阻是大電阻，應(yīng)該用內(nèi)接法測(cè)量;若電壓表讀數(shù)變化大，說(shuō)明被測(cè)電阻是小電阻，應(yīng)該用外接法測(cè)量。(這里所說(shuō)的變化大，是指相對(duì)變化，即I/I和U/U)。
2．滑動(dòng)變阻器的兩種接法
滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)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(shí)，被測(cè)電阻RX上的電壓調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中要求被測(cè)電阻上的電壓從零開(kāi)始逐漸增大，或要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大時(shí)，應(yīng)該用分壓接法。為了便于調(diào)節(jié)，采用分壓接法時(shí)，應(yīng)該選用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器;采用限流接法時(shí)，應(yīng)該選用總阻值和被測(cè)電阻接近的滑動(dòng)變阻器。
3．實(shí)物圖連線(xiàn)方法
⑴無(wú)論是分壓接法還是限流接法，都應(yīng)該先把測(cè)量電路(伏安法部分)接好。
⑵對(duì)限流電路，只需用筆畫(huà)線(xiàn)當(dāng)作導(dǎo)線(xiàn)，從電源正極開(kāi)始，把電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來(lái)即可(注意電表的正負(fù)接線(xiàn)柱并選擇正確的量程，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。
⑶對(duì)分壓電路，應(yīng)該先把電源、電鍵和滑動(dòng)變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)，然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭，根據(jù)外電路沿電流方向電勢(shì)降低比較該接頭和滑動(dòng)觸頭兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線(xiàn)柱的分布，將伏安法部分接入該兩點(diǎn)間。
實(shí)物連接圖如下。
三、考試大綱規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)
1.用描跡法畫(huà)出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線(xiàn)
實(shí)驗(yàn)所用的電流表是零刻度在中央的靈敏電流表，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)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(dǎo)線(xiàn)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(dǎo)線(xiàn)的a端試觸電流表的另一端，觀(guān)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。
G
A
B
探針
+
本實(shí)驗(yàn)是用恒定電流的電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)。與電池正極相連的A電極相當(dāng)于正點(diǎn)電荷，與電池負(fù)極相連的B相當(dāng)于負(fù)點(diǎn)電荷。白紙應(yīng)放在最下面，導(dǎo)電紙應(yīng)放在最上面(涂有導(dǎo)電物質(zhì)的一面必須向上)，復(fù)寫(xiě)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(duì)應(yīng)的點(diǎn)電勢(shì)相等。把所有與同一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)電勢(shì)相等的點(diǎn)連起來(lái)，就是等勢(shì)線(xiàn)。
例.用恒定電流的電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)描繪等勢(shì)線(xiàn)時(shí)，下列哪些模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是合理的
MN
M
N
MN
M
⑴ ⑵ ⑶ ⑷
A.如圖⑴所示圓柱形電極M、N都接電源的正極，模擬等量正點(diǎn)電荷周?chē)撵o電場(chǎng)
B.如圖⑵所示圓柱形電極M接電源正極，圓環(huán)形電極N接電源負(fù)極，模擬正點(diǎn)電荷周?chē)浇撵o電場(chǎng)
C.如圖⑶所示兩個(gè)平行的長(zhǎng)條形電極M、N分別接電源正、負(fù)極，模擬平行板電容器間的靜電場(chǎng)
D.如圖⑷所示圓柱形電極M接電源負(fù)極，模擬負(fù)點(diǎn)電荷周?chē)撵o電場(chǎng)
2．測(cè)定金屬的電阻率
由于該實(shí)驗(yàn)中選用的被測(cè)電阻絲的電阻較小，所以測(cè)量電路應(yīng)該選用伏安法中的電流表外接法。本實(shí)驗(yàn)對(duì)電壓的調(diào)節(jié)范圍沒(méi)有特殊要求，被測(cè)電阻又較小，因此供電電路可以選用限流電路。
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)的由于金屬的電阻率隨溫度的升高而變大，因此實(shí)驗(yàn)中通電時(shí)間不能太長(zhǎng)，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(hù)電表和電源，閉合電鍵開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該注意滑動(dòng)觸頭的位置，使滑動(dòng)變阻器接入電路部分的電阻值最大。
例.在測(cè)定金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)約0.8m，直徑小于1mm，電阻在5左右。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：⑴用______測(cè)量金屬導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度l，測(cè)3次，求出平均值;⑵在金屬導(dǎo)線(xiàn)的3個(gè)不同位置上用______________測(cè)量直徑d，求出平均值;⑶用伏安法測(cè)量該金屬導(dǎo)線(xiàn)的電阻R。在左邊方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并把右圖中所給的器材連接成測(cè)量電路。安培計(jì)要求用0-0.6A量程，內(nèi)阻約1伏特計(jì)要求用0-3V量程，內(nèi)阻約幾k電源電動(dòng)勢(shì)為6V;滑動(dòng)變阻器最大阻值20。在閉合電鍵前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)處于正確位置。根據(jù)以上測(cè)量值，得到該種金屬電阻率的表達(dá)式為=__________。
3．描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)
燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大。燈絲不發(fā)光時(shí)溫度是室溫，正常發(fā)光時(shí)溫度很高，其電阻率的變化是很顯著的，所以燈絲的阻值隨燈泡兩端電壓的升高而明顯增大，其U-I圖線(xiàn)不再是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。
用伏安法測(cè)量在不同電壓下燈絲的電流和電壓，描繪出伏安特性曲線(xiàn)。由于使用的小燈泡是(3.8V，0.3A)的，正常發(fā)光時(shí)燈絲電阻是13，阻值較小，因此應(yīng)該用電流表外接法電路;由于要測(cè)小燈泡在不同電壓下的電流、電壓，電壓取值范圍要盡量大，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)該用分壓電路。電路圖如右。實(shí)驗(yàn)中電壓表量程可選0-3V，該范圍伏安特性已經(jīng)明顯，且讀數(shù)的有效數(shù)字較好。
例.描繪小電珠的伏安特性曲線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)電路如上圖，小電珠的額定電壓是3.8V。
⑴關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，下列說(shuō)法中正確的是
A.系統(tǒng)誤差主要是由電壓表的分流引起的
B.系統(tǒng)誤差主要是由電流表的分壓引起的
C.系統(tǒng)誤差主要是由于忽略電源內(nèi)阻引起的
D.系統(tǒng)誤差主要是由讀數(shù)時(shí)的估讀引起的
⑵根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)如右圖。試在坐標(biāo)系中畫(huà)出
該小燈泡的伏安曲線(xiàn)，并從圖象中求該小燈泡的額定功率。
⑶該小燈泡在1V電壓下不發(fā)光。當(dāng)時(shí)燈絲的實(shí)際電阻是多大?該小燈泡在2V電壓下開(kāi)始發(fā)出微弱的黃光。當(dāng)時(shí)燈絲的實(shí)際電阻又是多大?小燈泡在不同電壓下的實(shí)際電阻為什么不相同?
⑷試將下列實(shí)物圖連接成實(shí)驗(yàn)電路。
4．把電流表改裝為電壓表
此實(shí)驗(yàn)分三大步驟：
⑴用半偏法測(cè)定電流表頭的內(nèi)阻Rg。
⑵根據(jù)擴(kuò)大量程的需要調(diào)節(jié)跟電流表頭串聯(lián)電阻箱的阻值，并改寫(xiě)表盤(pán)刻度，把電流表改裝成電壓表。
⑶將改裝的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)，分析誤差原因，并進(jìn)行校準(zhǔn)。
例.把電流表改裝為電壓表的實(shí)驗(yàn)中給出的器材有：
①電流表(量程0-300A)②標(biāo)準(zhǔn)伏特表(量程0-3V)
③電阻箱(0-9999)④電位器(0-100k)
⑤電源(電動(dòng)勢(shì)2V)⑥電源(電動(dòng)勢(shì)6V)
⑦滑動(dòng)變阻器(0-50，額定電流1.5A)
⑧電鍵兩只，導(dǎo)線(xiàn)若干。
⑴用半偏法測(cè)定電流表的內(nèi)阻。采用右圖電路測(cè)定電流表G的內(nèi)阻。要想得到較高的精確度，從以上給出的器材中，可變電阻R1應(yīng)選用______，可變電阻R2應(yīng)選用______，電源E應(yīng)選用____。
實(shí)驗(yàn)操作的步驟有：A.合上K1B.合上K2C.觀(guān)察R1的阻值是否最大，如果不是，將R1的阻值調(diào)至最大D.調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度E.調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的一半F.記下R2的阻值。把以上步驟的字母代號(hào)按合理順序填寫(xiě)在下面橫線(xiàn)上空白處：①___;②___;③___;④___;⑤___;⑥___。如果在步驟F中所得的R2的阻值為600，則中被測(cè)電流表G的內(nèi)阻Rg的測(cè)量值為_(kāi)__。
⑵如果要將圖中的電流表G改裝為量程為0-3V的伏特表，方法是給電流表_____聯(lián)一只電阻箱，并把電阻箱阻值調(diào)節(jié)為_(kāi)_______。
⑶下圖所示器材中，一部分是將電流表改裝為伏特表所需的，其余是為了把改裝成的伏特表跟標(biāo)準(zhǔn)伏特表進(jìn)行校對(duì)所需的。在下面方框中畫(huà)出改裝和校對(duì)都包括在內(nèi)的電路圖(要求從0-3V每0.5V刻度進(jìn)行一次校對(duì));然后在圖中畫(huà)出連線(xiàn)，將所示器材按以上要求連接成實(shí)驗(yàn)電路。
⑷本實(shí)驗(yàn)第⑴步的系統(tǒng)誤差總是使測(cè)得的Rg比真實(shí)值偏_____。由此引起的結(jié)果是在校對(duì)中，發(fā)現(xiàn)改裝電壓表的示數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)偏_____。調(diào)整的方法是：將電阻箱的阻值適當(dāng)_____。
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