电学实验 一 、 电学仪表 1 电流表 、 电压表 、 欧姆表的使用与读数 仪器 极性 量程选择 读数 电流表 电压表 有正、负 极的电 表，电流 由电表的正极流 入，负极 流出 若最小分度为 1、要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是 1、 使指针指 示比满偏 刻度13 多的位置 仪器 极性 量程选择 读数 欧姆表 使指针尽 量指在表 盘的中间 位置附近 取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率 有正、负 极的电 表，电流 由电表的正极流 入，负极 流出 2. 欧姆表原理 ( 1) 电路：欧姆表是多用电表电阻挡的一个挡位，电路如图 电流的流向：使用 欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔，从电表外部看，电流从红表笔流入，从黑表笔流出 ( 2) 调零：当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时R r. ( 3) 测量：当红、黑表笔之间接电阻 路中电流 I r 的一个值，故将电流刻度标上相应的电阻刻度，即可直接读出待测电阻 ( 4) 中值电阻：当被测电阻 R r 时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为 “ 中值 电阻 ” 3 电学仪表的选择 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度 二 、 电流表内 、 外接法的比较与选择 1 内 、 外接法的比较 R 测 R x ，偏大 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差来源 测量结果 适用条件 R 测 R x ，偏小 电流表的分压 电压表的分流 A(测大电阻 ) x(测小电阻 ) 2. 内、外接法的选 择 ( 1) 比值判断法： 若接法误差小，应选用内接法；若接法误差小，应选用外接法 ( 2) 试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定 三 、 控制电路 (滑动变阻器的接法 )的比较与选择 1 控制电路的比较 比较项目 限流式接法 分压式接法 电路 电压调节的范围 电能损耗 节能 耗能 R 0 E E 0 E 2. 控制电路的选择 从节能的角度考虑，优先选用限流式 以下情况考虑分压式： ( 1) 要求待 测电路的 U 、 I 从 0 变化； ( 2) R 滑 ( 3) 选用限流式时， 超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等 ) 或 最大值不超过电表满量程的13，读数误差大 ) 热点一 实验仪器的读数与使用 命题规律： 电流表 、 电压表 、 多用电表 、 电阻箱等仪器是电学实验中的常用仪器 ， 高考中要求正确使用仪器 ， 会进行正确读数 ， 高考对此知识点的考查频率较高 ， 是高三复习的重要知识点 ( 2013 高考新课标全国卷 ) 某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻 “ 1 k ” 挡内部电路的总电阻使用的器材有： 多用电表； 电压表：量程 5 V ，内阻十几千欧； 滑动变阻器：最大阻值 5 k ； 导线若干 回答下列问题： ( 1) 将多用电表挡位调到电阻 “ 1 k ” 挡，再将红表笔和黑表笔 _ _ _ ，调零点 ( 2) 将图甲中多用电表的红表笔和 _ _ _( 选填 “1” 或 “2” ) 端相连，黑表笔连接另一端 ( 3) 将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所 示，这时电压表的示数如图丙所示多用电表和电压表的读数分别为 _ _ _k 和 _ _ _V . 短接 1 ( 4) 调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多用电表和电压表的读数分别为 k 和 从测量数据可知，电压表的内阻为 _ _ _k . ( 5) 多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_ _ _ _ V ，电阻 “ 1 k ” 挡内部电路的总电阻为_ _k . 解析 ( 1) 欧姆表调零：将红表笔和黑表笔短接，使指针指电阻 0 刻度 ( 2) 多用电表欧姆挡测电压表的内阻应使电流从电压表的“ ” 接线柱流入、 “ ” 接线柱流出，而黑表笔连接多用电表内电池的正极，所以多用电表的红表笔和 “ ” 端相连，黑表笔连接 “ ” 端 ( 3) 多用电表和电压表的读数分别为 15. 0 k 和 V . ( 4) 由图甲可知多用电表欧姆 “ 1 k ” 挡直接测量电压表的内阻 以 12 .0 k . ( 5) 设多用电表内电池的电动势为 E ，多用电表电阻 “ 1 k ”挡内部电路的总电阻为 题给条件由欧姆定律得： E 15 ， E 412 ， 又 12. 0 k ，解之得： E 9. 00 V ， 1 5.0 k . 规律总结 多用电表测电阻的步骤和注意事项 1 使用步骤 选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为 2 00 就应该选 10 的倍率； 进行欧姆调零； 将红黑表笔接被测电阻两端进行测量； 将指针示数乘以倍率，得测量值； 测量结束后，将选择开关扳到 O F F 或交流电压最高挡 . 2 注意事项 改换倍率必须重新进行欧姆调零； 通过选择合适倍率，指针指在刻度盘中间附近，误差较小； 测量电阻时，手不可接触表笔的金属杆部分； 被测元件与电源断开 . 热点二 以测电阻为核心的实验 命题规律： 很多电学实验都与测电阻有关 ， 如描绘小灯泡的伏安特性曲线 、 测定金属的电阻率 、 测小灯泡的电功率等 ，以测量电阻为核心命题点的电学实验以考查电路设计 (包括仪表选择 、 电路原理图的分析 、 实物图连接等 )为主 ， 能较好地甄别考生的综合分析和迁移创新能力 ， 是历年高考的热点 ( 2014 高考山东卷 ) 实验室购买了一捆标称长度为 1 0 0 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度该同学首先测得导线横 截面积为 m 得铜的电阻率为 10 8 m ，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻 R x ，从而确定导线的实际长度 可供使用的器材有： 电流表：量程 0 . 6 A ，内阻约 0 ； 电压表：量程 3 V ，内阻约 9 k ； 滑动变阻器 大阻值 5 ； 滑动变阻器 大阻值 20 ； 定值电阻： 3 ； 电源：电动势 6 V ，内阻可不计； 开关、导线若干 回答下列问题： ( 1) 实验中滑动变阻器应选 _ _( 填 “ 或 “ ，闭合开关 S 前应将滑片移至 _ _ _ 端 ( 填 “ a ” 或 “ b ”) ( 2) 在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接 _ _ _ _ _ ( 3) 调节滑动变阻器，当电流表的读数为 0. 50 A 时，电压表示数如图乙所示，读数为 _ _ _ _ _ _ _ _ _V . ( 4) 导线实际长度为 _ _ _ _ _ _ _m ( 保留 2 位有效数字 ) R2 a 见解析图 94(93 95均正确 ) 解析 ( 1) 根据 R 铜导线的阻值约为 ，即4 1，则当滑动变阻器滑片移至 a 端时，电压表的示数约为 3 V ，若滑动变阻器滑片向右移动，电压表示数变大，超过电压表量程，故实验中的滑动变阻器应选 前应使电路中的电阻最大，故滑动变阻器滑片应移至 a 端 (2 ) 连线如图所示 ( 3) 电压表的示数为 2. 30 V . ( 4) 根据欧姆定律，铜导线与 0 ，所以铜导线的电阻 R 1. 6 . 根据 l 10 10 8 m 94 m . 方法技巧 1 器材选择的三个主要原则：安全性 量程不能太小 、准确性 量程不能太大 、方便性 滑动变阻器要方便调节 . 2 选择电流表内外接法的口诀： “ 好表要内接 ” 因为：越接近理想电流表，其分压的影响越小 或 “ 内大外小 ” 内接法测大电阻，外接法测小电阻 ；选择滑动变阻器接法口诀：“ 以小控大用分压 ” 变阻器阻值小于待测电阻 . 3 电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用 . 4 定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流 . 热点三 以测电动势和内阻为核心的实验 命题规律： 测电源电动势和内阻可以有效地考查闭合电路欧姆定律的知识以及数据分析处理能力 ， 故也成为高考电学实验的热点 除了基本的伏安法测电源电动势和内阻外 ， 其他创新 拓展方法 (如：安阻法 、 伏阻法 、 伏伏法 、 安安法等 )也是热点 ( 2014 高考北京卷 ) 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻要求尽量减小实验误差 ( 1) 应该选择的实验电路是下图中的 _ _ _( 选填 “ 甲 ” 或“ 乙 ” ) 甲 ( 2) 现有电流表 (0 0. 6 A ) 、开关和导线若干，以及以下器材： A 电压表 (0 15 V ) B 电压表 (0 3 V ) C 滑动变阻器 (0 50 ) D 滑动变阻器 (0 50 0 ) 实验中电压表应选用 _ _ _ _ ；滑动变阻器应选用 _ _ _ _ _ ( 选填相应器材前的字母 ) B C ( 3) 某位同学记录的 6 组数据如下表所示，其中 5 组数据的对应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出 U I 图线 . 序号