2022年高二物理上學(xué)期 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的練習(xí)

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1、2022年高二物理上學(xué)期 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的練習(xí) 一、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則和思路 ①設(shè)計(jì)原則 1、科學(xué)性:設(shè)計(jì)的方案應(yīng)有科學(xué)的依據(jù)及正確的方法。 2、安全性:按設(shè)計(jì)方案實(shí)施時(shí),應(yīng)安全可靠,不會(huì)損壞器材。 例:選用電壓表或電流表時(shí)其量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最小值;設(shè)計(jì)方案時(shí),應(yīng)設(shè)置保護(hù)措施,用電器額定電流太小或電表量程太小時(shí),供電電路設(shè)計(jì)成分壓式,有時(shí)甚至還應(yīng)給用電器串聯(lián)保護(hù)電阻等。 3、精確性:在誤差允許范圍內(nèi)應(yīng)盡可能選擇誤差較小的方案。 例:使用電表前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零;選擇電流表、電壓表量程時(shí),在確保安全性的前提下應(yīng)選擇較小的量程,測(cè)量時(shí)指針應(yīng)至少偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3以上;針對(duì)實(shí)驗(yàn)中

2、可能出現(xiàn)的因操作而帶來的偶然誤差,往往多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),然后采取平均值法(其中包括圖象法)來處理數(shù)據(jù)求解。 4、方便易行、節(jié)能省材。 例:測(cè)量電阻時(shí),在滿足實(shí)驗(yàn)條件的情況下可設(shè)計(jì)成替代法或半偏法;設(shè)計(jì)供電電路時(shí),如果限流式和分壓式均可,則應(yīng)設(shè)計(jì)成限流式。 ②設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)屬實(shí)驗(yàn)知識(shí)的運(yùn)用類,題在書本外,理在書本內(nèi)。在熟練掌握書本基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本原理和實(shí)驗(yàn)技能、技巧的基礎(chǔ)上,認(rèn)真審題,尋找實(shí)驗(yàn)原理,設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案。 流程如下:實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)器材→實(shí)驗(yàn)原理→電路圖→實(shí)驗(yàn)步驟→用測(cè)量量表示的待測(cè)量的表達(dá)式→誤差分析。 注意:選擇儀器設(shè)計(jì)電路時(shí)并非一定要把所有的儀器都用上

3、,只要科學(xué)合理即可。 【例題】一個(gè)標(biāo)有“3.8 V,0.3 A”字樣的小燈泡,其燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變化,一探究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室研究這一問題,現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室備有以下實(shí)驗(yàn)器材: 器材名稱 代號(hào) 參 數(shù) 電池組 E 電動(dòng)勢(shì)9 V,內(nèi)阻0.5 Ω 電壓表 V1 量程0~5 V,內(nèi)阻2.0 kΩ 電壓表 V2 量程0~15 V,內(nèi)阻3.0 kΩ 電流表 A1 量程0~0.3 A,內(nèi)阻2.0 Ω 電流表 A2 量程0~6 A,內(nèi)阻0.4 Ω 滑動(dòng)變阻器 R1 0~10 Ω,額定電流2 A 滑動(dòng)變阻器 R2 0~100 Ω,額定電流0.5 A 固定電阻

4、 R0 5 Ω,額定電流5 A 開關(guān) S 一個(gè) 導(dǎo)線 M 若干 實(shí)驗(yàn)時(shí)要求測(cè)量范圍盡可能大,且要求燈泡上的電壓從0開始調(diào)節(jié),測(cè)量結(jié)果盡可能準(zhǔn)確. (1)現(xiàn)在有下圖所示的a、b、c、d四個(gè)電路,其中可選用的電路有________. (2)在實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)當(dāng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有電壓表________,電流表________,滑動(dòng)變阻器________.(填器材名稱代號(hào)) (3)該小組某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)描繪出小燈泡的I-U圖線,如圖一所示,試根據(jù)圖線中給出的數(shù)據(jù),求出小燈泡在工作點(diǎn)A和B的電阻值分別為________、________. 注意:設(shè)計(jì)電路要盡量減小誤差或避免誤差。

5、 【例題】待測(cè)電阻Rx(約為幾百歐姆),為了較準(zhǔn)確測(cè)量Rx,除Rx外,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材: A.電源E 電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì); B.電流表A1 量程0~10mA、內(nèi)阻r1約為500Ω C.電流表A2 量程0~500μA、內(nèi)阻r2=1000Ω D.滑動(dòng)變阻器R1 最大阻值20Ω 額定電流2A E.定值電阻R2=5000Ω F.定值電阻R3=500Ω 電鍵S和導(dǎo)線若干 (1)試設(shè)計(jì)出測(cè)量電路(標(biāo)出所選器材符號(hào)) (2)若兩電流表的讀數(shù)分別為I1=6.2mA,I2=300μA,待測(cè)阻值Rx= Ω(保留小數(shù)點(diǎn)后1

6、位數(shù)字) 二、測(cè)量電阻的幾種常用設(shè)計(jì)方案 注意:設(shè)計(jì)測(cè)量電阻的電路實(shí)驗(yàn)時(shí),是以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)伏安法測(cè)電阻的思想與原理為指導(dǎo),再結(jié)合電學(xué)原理和性質(zhì)綜合求解(例:一表多用;串、并聯(lián)性質(zhì)等)。 ①一表多用 由歐姆定律可知,若知道電流表的內(nèi)阻則電流表在一定條件下可以當(dāng)電壓表使用;若知道電壓表的內(nèi)阻則電壓表在一定條件下可以當(dāng)電流表使用。 【例題】某同學(xué)為了描繪一個(gè)標(biāo)有“12 V,6 W”的小燈泡的伏安特性曲線,他到實(shí)驗(yàn)室尋找到了一些儀器,但沒找到電壓表,找到的器材規(guī)格如下: a.電流表A1(0~0.5 A,內(nèi)阻為0.5 Ω); b.電流表A2(0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.3

7、Ω); c.電阻箱R1(0~9 999.9 Ω,最小調(diào)節(jié)量0.1 Ω); d.電阻箱R2(0~99.9 Ω,最小調(diào)節(jié)量0.1 Ω); e.滑動(dòng)變阻器R3(0~50 Ω,額定電流為1.5 A); f.滑動(dòng)變阻器R4(0~5 Ω,額定電流為3 A); g.16 V直流電源; h.開關(guān)、導(dǎo)線若干,待測(cè)燈泡. 利用現(xiàn)有器材,結(jié)合所學(xué)知識(shí),請(qǐng)你替這位同學(xué)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn). (1)畫出實(shí)驗(yàn)原理圖; (2)以上器材中電阻箱應(yīng)選用________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(填代號(hào)); (3)寫出小燈泡兩端的電壓表達(dá)式,并

8、說明式中符號(hào)的意義:____________________________________. 【例題】用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值():電源E,具有一定內(nèi)阻,電動(dòng)勢(shì)約為9.0V;電壓表V1,量程為1.5V,內(nèi)阻r1=750Ω;電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻r2=2500Ω;滑動(dòng)變阻器R,最大阻值約為100Ω;單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。 (1)測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的,試畫出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題目中的相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。 (2)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示,電壓表V2的讀數(shù)用U2表示,則由已知量和測(cè)得量表示Rx的公式為Rx=________

9、____________。 ②串、并聯(lián)性質(zhì) 注意:串聯(lián)電路電流相等,并聯(lián)電路電壓相等。 1、兩電流表并聯(lián)測(cè)表的內(nèi)阻 2、兩電流表串聯(lián)測(cè)表的內(nèi)阻 3、兩電壓表串聯(lián)測(cè)表的內(nèi)阻 4、兩電壓表并聯(lián)測(cè)表的內(nèi)阻 5、電流表與電壓表串聯(lián)測(cè)表的內(nèi)阻 6、電流表與電壓表并聯(lián)測(cè)表的內(nèi)阻 拓展:若電表為理想電表,則可以設(shè)計(jì)如下圖所示的電路測(cè)電阻。 ③半偏法 1、半偏法測(cè)G表(或A表)的內(nèi)阻。 I、實(shí)驗(yàn)原理: II、誤差分析: 假設(shè)G表的滿偏電流為,則閉合后,由于并聯(lián)后的總電阻,故閉合后保持滑動(dòng)變阻器R不動(dòng),調(diào)節(jié)電阻箱使G表半偏時(shí)的干路電路>,所以G表半

10、偏時(shí),實(shí)際上流過電阻箱的電流會(huì)大于流過G表的電流,所以實(shí)際上此時(shí)電阻箱的阻值,所以U表半偏時(shí),實(shí)際上在電阻箱兩端的電壓會(huì)大于V表兩端的電壓,所以實(shí)際上此時(shí)電阻箱的阻值>V表內(nèi)阻,即: 注意:用此半偏法測(cè)某一電壓表V的內(nèi)阻時(shí),為了減小誤差,應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于V表的內(nèi)阻,同時(shí)應(yīng)選用電動(dòng)勢(shì)較大的電源。 ④電橋法 1、實(shí)驗(yàn)原理: ⑤替代法 用一個(gè)電阻箱替代被測(cè)電阻,調(diào)整電阻箱的阻值,使電路恢復(fù)到替代前的狀態(tài),則被測(cè)電阻等于電阻箱的阻值。 1、電流表與電阻箱: 2、電壓表與電阻箱: ⑥求差法

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