高三物理电学实验总结人教版

【同步教育信息】

一. 本周教学内容：

电学实验总结

二. 知识要点：

1. 电阻的测量

伏安法测电阻：

（1）电流表内接法和外接法的比较

（2）伏安法测电阻中内接法与外接法的选择

所谓伏安法测电阻中的内、外接法是相对电流表而言。不论内接法，还是外接法，由于电表内阻的影响，都会给测量带来误差，但合理选择接法就可以减小误差。

2. 滑动变阻器的限流接法和分压接法

（1）两种电路的比较

       

         限流接法                          分压接法

以上两种电路都能调节负载的电压电流，但在相同条件下，它们调节的效果不同。

（2）两种电路的选择

① 在通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，结构连接简单，因此，优先考虑以限流电流为主。

② 有几种情况应选用分压接法

a. 要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有分压电路才能满足。

b. 如果实验所提供的电压表，电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流法时，无论怎样调节，电路中实际电流（压）都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流（压），为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用分压法连接电路。

c. 伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑到另一端，待测电阻上的电流（压）变化也很小，这不利于多次测量求平均值或图象法处理数据。

为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值时也能大范围地调节待测电阻上的电流（压），应选择变阻器的分压接法。

3. 描绘小电珠的伏安特性曲线

4. 测定金属的电阻率

5. 电压表和电流表

（1）电流表（表头）改装成电压表

原理：利用串联电路的分压作用

分压电阻的计算：

设电流表满编电流为，内阻为，满偏电压为，利用串联电阻的分压作用，可将电流表串一电阻，使电流表改装成电压表。

若电压表的量程为U：则

分压电阻：

（2）电流表扩大量程

原理：利用并联电阻的分流作用

分流电阻的计算，将电流的量程扩大到I，要并联的电阻为

∵       ∴

（3）把电流表改装成电压表的实验

① 要找到电流表的三个参数，，和

② 用半偏法测电流表的内阻

③ 把改装的电压表跟标准电压表进行核对

6. 测定电源的电动势和内阻

（1）实验原理

由闭合电路欧姆定律    代入测量数据

得

（2）实验电路

           

甲                                乙

甲电路：因的分流作用，所测的电流小于电源的总电流，而引起实验误差，要减小误差，应满足内阻。E和r均偏小。

乙电路：因的分压作用，所测得电压值小于电源的路端电压而引起实验误差，要减小误差，应满足电流表内阻，E准确，r偏大。

（3）误差分析

【典型例题】

[例1] 闭合电路的U—I图象。

下图中a为电源的U—I图象；b为外电阻的U—I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。

如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，则这只定值电阻的阻值为______Ω。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_______W。

解：由图象可知蓄电池的电动势为20V，由斜率关系知外电阻阻值为6Ω。用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Ω，因此输出功率最大为50W。

[例2] 滑动变阻器的两种特殊接法。

在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视：

（1）下图电路中，当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大；可以证明：A₁的示数一直减小，而A₂的示数一直增大。

（2）下图电路中，设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐增大；R_X两端的电压逐渐增大，电流I_X也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流I ^/ 先减小后增大。

[例3] 如图示电路中，电源电动势为，内电阻不计，电容器的电容为C，电阻，，开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则通过电阻的电量为      。

分析与解答：S断开时，、，电源构成闭合回路。C与并联，共。

且上极板带正电，S闭合时，串后与并，跟电源构成闭合回路。C，并联，，上极板带负电。

∴ 流过的电量为

[例4] 如图示，a、b两端的电压U恒定，若c、d间接电压表，则示数为60V，若c、d间接电流表，则示数为3.0A，若c、d间接电阻，则三个电阻上消耗的电功率相等，求电阻、、的值和电压U？

分析与解答：cd间接电压表有：

cd间接电流表，被短路有

cd间接电阻   ∵  由得

由，得

∴ 可得          

[例5] 如图所示电路，电源电动势，内电阻，两平行金属板水平位置，相距，当变阻器的滑片P恰好移到中点时，一带电量的液滴刚好静止在电容器两板的正中央，此时电流表的读数为2A，已知定值电阻，求：

（1）滑动变阻器阻值的最大值；

（2）带电液滴的质量；

（3）当把滑动变阻器的滑动片P迅速移到C点后，液滴将如何运动？到达金属板时的动能多大？

分析与解答：

（1）      

∵     ∴

（2）液滴静止在极板中央：     ∴

（3）后，

         ∵

     ∴

     ∴ 油滴向上以作匀加速直线运动

则

【模拟试题】（答题时间：60分钟）

1. 如下图所示，电池的内阻可以忽略不计，电压表和可变电阻器R串联，接成通路，如果可变电阻器R的阻值减为原来的时，电压表的读数由增加到，则下列说法中正确的是（    ）

A. 流过可变电阻器R的电流增大为原来的2倍

B. 可变电阻器R消耗的电功率增加为原来的4倍

C. 可变电阻器两端的电压减小为原来的

D. 若可变电阻器R的阻值减小到零，那么电压表的示数变为

2. 如下图电路中，电源内阻不可忽略，已知，，当电键置于1时，安培表读数为0.20A；当电键置于2时，则安培表读数可能为（    ）

A. 0.19A      B. 0.22A      C. 0.25A       D. 0.28A

3. 有两个标有“110V，25W”和“110V，60W”字样的灯泡，要把它们接在220V的电源上，灯泡即正常发光，又最省电的连接方式是下图中的哪个（    ）

                 

A                                              B

               

C                                              D

4. 如图所示，电源电动势为12V，L为灯泡，R₁和R₂为电阻器，若用伏特表测得A、B两点间的电压为12V，则表明（    ）

A. L、R₁和R₂都断了               B. L、R₁和R₂都是好的

C. R₁、R₂都是好的，L断了          D. L是好的，R₁和R₂中至少有一个断了

5. 把“220V，110W”的A灯与“220V，220W”的B灯串联后接入220V的电路中，则（    ）

A. 两灯电阻之比为        

B. 两灯所分电压之比为

C. 两灯消耗的实际功率之比

D. 串联后允许接入的最大电压为330V

6. 下图为电子束加速偏转装置，电极K产生的热电子（初速为0）经电场加速后，进入两平行金属板间，如果两极间加一偏转电压，则电子束将偏转，每单位电压引起的电子偏转距离叫偏转灵敏度，为了提高偏转灵敏度，必须（    ）

A. 把偏转板长度增长一些                   B. 设法使发射的电子多一些

C. 尽量把偏转极板间的距离d做得短些        D. 把加速电场的电压提高一些

7. 如下图所示电子在电势差为U₁的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U₂的两块平行板极间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角度变大的是（    ）

A. U₁变大，U₂变大         B. U₁变小，U₂变大

C. U₁变大，U₂变小         D. U₁变小，U₂变小

8. 如下图质量为m，带电量的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时，滑块运动的状态为（    ）

A. 继续匀速下滑                  B. 将加速下滑     

C. 将减速下滑                      D. 上述三种情况都可能发生

9. 水平放置的平行板间的匀强电场正中有一带电微粒正好处于静止状态，如果把两平行带电板改为竖直放置，带电微粒的运动状态是（    ）

A. 保持静止状态                            

B. 从该点开始做平抛运动

C. 从该点开始作自由落体运动               

D. 从该点开始做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动

10. 在下图（a）所示平行板电容器A、B两板上加上如下图（b）交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场作用下开始运动，设A、B两板间的距离足够大，则下述说法正确的是（不计电子重力）（    ）

A. 电子先向A板运动，然后向B板运动，再反向A板做周期性来回运动

B. 电子一直向A板运动

C. 电子一直向B板运动

D. 电子先向B板运动，然后向A板运动，再反向B板做周期性来回运动

        

（a）                             （b）

试题答案

1. AD       2. B        3. B       4. D       5. ACD      6. AC      7. B

8. A        9. D        10. C

 

第二篇：高中物理全套知识要点总结04[1].闭合电路的基本规律、电学实验

闭合电路的基本规律、电学实验

知识要点：

       1、电动势：电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。定义式为：。要注意理解：（1）是由电源本身所决定的，跟外电路的情况无关。（2）

的物理意义：电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所提供的电能或理解为在把1 库仑正电荷从负极（经电源内部）搬送到正极的过程中，非静电力所做的功。（3）注意区别电动势和电压的概念。电动势是描述其他形式的能转化成电能的物理量，是反映非静电力做功的特性。电压是描述电能转化为其他形式的能的物理量，是反映电场力做功的特性。

       2、闭合电路的欧姆定律：

       （1）意义：描述了包括电源在内的全电路中，电流强度与电动势及电路总电阻之间的关系。

       （2）公式：；常用表达式还有：。

       3、路端电压U，内电压U’随外电阻R变化的讨论：

       闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定，对一定的电源，，r视为不变，因此，的变化总是由外电路的电阻变化引起的。根据，画出U——R图像，能清楚看出路端电压随外电阻变化的情形。

       还可将路端电压表达为，以，r为参量，画出U——I图像。

       这是一条直线，纵坐标上的截距对应于电源电动势，横坐标上的截距为电源短路时的短路电流，直线的斜率大小等于电源的内电阻，即。

       4、在电源负载为纯电阻时，电源的输出功率与外电路电阻的关系是：

。由此式可以看出：当外电阻等于内电阻，即R = r时，电源的输出功率最大，最大输出功率为，电源输出功率与外电阻的关系可用P——R图像表示。

       电源输出功率与电路总电流的关系是：

。显然，当时，电源输出功率最大，且最大输出功率为：。P——I图像如图所示。

       选择路端电压为自变量，电源输出功率与路端电压的关系是：

      

       显然，当时，。P——U图像如图所示。

       综上所述，恒定电源输出最大功率的三个等效条件是：（1）外电阻等于内电阻，即。（2）路端电压等于电源电动势的一半，即。（3）输出电流等于短路电流的一半，即。除去最大输出功率外，同一个输出功率值对应着两种负载的情况。一种情况是负载电阻大于内电阻，另一种情况是负载电阻小于内电阻。显然，负载电阻小于内电阻时，电路中的能量主要消耗在内电阻上，输出的能量小于内电阻上消耗的能量，电源的电能利用效率低，电源因发热容易烧坏，实际应用中应该避免。

       5、同种电池的串联：

       n个相同的电池同向串联时，设每个电池的电动势为，内电阻为r，则串联电池组的总电动势，总内电阻，这样闭合电路欧姆定律可表示为，串联电池组可以提高输出的电压，但应注意电流不要超过每个电池能承受的最大电流。

       6、电阻的测量：

       （1）伏安法：伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律，测量电路有安培表内接或外接两种接法，如图甲、乙：

       两种接法都有系统误差，测量值与真实值的关系为：当采用安培表内接电路（甲）时，由于安培表内阻的分压作用，电阻的测量值；当采用安培表外接电路（乙）时，由于伏特表的内阻有分流作用，电阻的测量值，可以看出：当和时，电阻的测量值认为是真实值，即系统误差可以忽略不计。所以为了确定实验电路，一般有两种方法：一是比值法，若时，通常认为待测电阻的阻值较大，安培表的分压作用可忽略，应采用安培表内接电路；若时，通常认为待测电阻的阻值较小，伏特表的分流作用可忽略，应采用安培表外接电路。若时，两种电路可任意选择，这种情况下的电阻叫临界电阻，，待测电阻和比较：若>时，则待测电阻阻值较大；若<时，则待测电阻的阻值较小。

       二是试接法：在、未知时，若要确定实验电路，可以采用试接法，如图所示：如先采用安培表外接电路，然后将接头P由a点改接到b点，同时观察安培表与伏特表的变化情况。若安培表示数变化比较显著，表明伏特表分流作用较大，安培表分压作用较小，待测电阻阻值较大，应采用安培表内接电路。若伏特表示数变化比较显著，表明安培表分压作用较大，伏特表分流作用较小，待测电阻阻值较小，应采用安培表外接电路。

       （2）欧姆表：欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的。

       a．欧姆表的三个基准点。

       如图，虚线框内为欧姆表原理图。欧姆表的总电阻，待测电阻为，则

，可以看出，随按双曲线规律变化，因此欧姆表的刻度不均匀。当= 0时，——指针满偏，停在0刻度；当时，——指针不动，停在电阻刻度；当时，——指针半偏，停在刻度，因此又叫欧姆表的中值电阻。如图所示。

       b．中值电阻的计算方法：当用1档时，，即表盘中心的刻度值，当用档时，。

       c．欧姆表的刻度不均匀，在“”附近，刻度线太密，在“0”附近，刻度线太稀，在“”附近，刻度线疏密道中，所以为了减少读数误差，可以通过换欧姆倍率档，尽可能使指针停在中值电阻两次附近范围内。由于待测电阻虽未知，但为定值，故让指针偏转太小变到指在中值电阻两侧附近，就得调至欧姆低倍率档。反之指针偏角由太大变到指在中值电阻两侧附近，就得调至欧姆高倍率档。

       （3）用安培表和伏特表测定电池的电动势和内电阻。

       如图所示电路，用伏特表测出路端电压，同时用安培表测出路端电压时流过电流的电流I₁；改变电路中的可变电阻，测出第二组数据；根据闭合电路欧姆定律，列方程组：解之，求得

上述通过两组实验数据求解电动势和内电阻的方法，由于偶然误差的原因，误差往往比较大，为了减小偶然因素造成的偶然误差，比较好的方法是通过调节变阻器的阻值，测量5组～8组对应的U、I值并列成表格，然后根据测得的数据在U——I坐标系中标出各组数据的坐标点，作一条直线，使它通过尽可能多的坐标点，而不在直线上的坐标点能均等分布在直线两侧，如图所示：这条直线就是闭合电路的U——I图像，根据，U是I的一次函数，图像与纵轴的交点即电动势，图像斜率。