高二物理电学实验（2）鲁教版知识精讲

高二物理电学实验（2）鲁教版知识精讲

高二物理电学实验（2）鲁教版 ‎ ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 电学实验（2）‎ 二. 半偏法测电阻：‎ ‎1. 电路：‎ ‎ ‎ ‎2. 测量值：‎ ‎1） 2）‎ ‎3. 真实值：‎ ‎1）中：‎ 经复杂计算可得：‎ 即：测量值偏大 误差根源：‎ ‎，与r的电阻影响 减小误差的方法：‎ 减小的阻值，但不能无限制减少，当时，仅剩与r分E，此时误差最小。‎ ‎2）中：‎ 经复杂计算得：‎ 方法一：‎ 即测量值偏小 误差根源：的电阻值 减小误差方法：增大的阻值 讨论：阻值增大，导致电路电流减小，为使得电流为，需增大电源的E。‎ 方法二：‎ 即：测量值偏小 分析：要减少误差应增加，其它分析同方法一。‎ 方法三：‎ 误差=‎ 即：要减小误差需减少的比值，由于为定值，只好增大E，此处与方法一、二的分析是统一的。‎ 三. 改装电表：‎ ‎（一）改装电表的算法：‎ ‎1. 电流表改装成电压表 ‎（1）原理：利用串联电阻的分压作用。‎ ‎（2）分压电阻的计算：设电流表满偏电流为，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，设电压表量程为U，则，分压电阻。‎ ‎2. 电流表扩大量程 ‎（1）原理：利用并联电阻的分流作用。‎ ‎（2）分流电阻的计算：将电流的量程扩大到I，要并联的电阻为，由并联电路电压相等有，，。‎ ‎（二）校对方法：‎ ‎1. 电路：‎ ‎2. 计算：‎ 对改装电表的影响：‎ ‎（三）半偏法 ‎1）中：‎ ‎①对的影响 由知 所串入电阻偏大，导致电路电流偏小，示数偏小，即读数偏小。‎ ‎②对的影响 由知 所并入电阻偏大，分流偏小，示数偏大，即读数偏大。‎ ‎2）中：‎ ‎①对的影响：‎ 由知 所串入电阻偏小，导致电路电流偏大，示数偏大，即读数偏大。‎ ‎②对的影响：‎ 由知 所并入电阻偏小，分流偏大，示数偏小，即读数偏大。‎ ‎【典型例题】‎ 例1. 如果两个电流表的满偏电流均为，内阻，欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表，则：‎ ‎（1）分别串联的电阻为多大？‎ ‎（2）将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时，指针的偏角有何关系，示数有何关系？‎ 解题方略：‎ ‎（1）‎ 改装成3V应串电阻 ‎（2）将两只电压表串联后测电压，即如图所示连接，因流过表头的电流相同，故偏角，而电压表内阻有关系，，故电压表示数之比也为U1：U2=1：5。‎ 评点：电流表改装成电压表的问题要注意串联电阻电压的分配关系，同时注意电压表的电压到量程时，表头内的电流就到满偏。‎ 例2. （2001年全国高考题）下图中E为电源，其电动势为E，为滑线变阻器，为电阻箱，A为电流表，用此电路，经以下步骤可近似测得A的内阻；①闭合，断开，调节，使电流表读数等于其量程；②保持不变，闭合，调节，使电流表读数等于，然后读出的值，取。‎ ‎（1）按上图所示电路在下图所给出的实物图中画出连接导线。‎ ‎（2）真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即。试导出它与电源电动势E、电流表量程及电流表内阻的关系式。‎ ‎（3）若，真实值约为30Ω，要想使测量结果的相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？‎ 解题方略：首先题中给出了实验电路图，让连接实物图，只要正确识别各元件的结构，找出两图中符号与实物元件间的对应关系，连接相应的导线即完成连接，第二要求相对误差，就要理解什么是相对误差，还需要弄清本实验产生误差的原因，闭合，断开时，电流表读数；保持不变，闭合，调节，当电流表读数等于时，题中取，即认为中电流也为，总电流仍为，实际上，当并联后，闭合电路的总电阻减小了，总电流，中电流大于，所以将小于，这就造成本实验的测量值小于实际值，产生了实验误差，只要我们利用两个步骤的电路，用闭合电路欧姆定律，找出的实际关系，问题就解决了。‎ 答案：（1）连线如下图所示 ‎（2）由闭合电路欧姆定律对步骤①有 对步骤②有 解得 ‎（3）由（2）所得及题中要求，可知因此，，故电源电动势的最小值为6V。‎ 例3. 如图所示，将一个改装的电流表接入电路和进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些，如表头G的是准确的，出现的误差可能是下述哪种原因引起的（ ）‎ A. 的测量值比真实值偏大 B. 的测量值比真实值偏小 C. 所并联的比公式计算出的偏小 D. 所并联的比公式计算出的偏大 解题方略：待测表的读数偏大，表明通过待测表的G的电流比标准表的G的电流强度大，使G的指针偏转较大，反映了支路分去的电流太少，即太大，由并联电路，有，所以，在与I准确时，的阻值偏大或偏小，直接反映了的测量比真实值是偏大还是偏小，所以选项A正确，B错误。‎ 同理，当为准确的，则也相对准确，由上述分析偏大，即 ‎，此时通过G的电流大，待测表的指针偏转就大，所以选项D正确。‎ 答案：AD ‎【模拟试题】‎ ‎1. 如图所示，一个电流表上装有四个接头A、B、C、D分别接到电流表G和两个分流电阻上，如果用一个铜片把B和C连接起来，则电流表能够量度的最大电流为‎1.5A，如果把A和B以及C和D分别用铜片连接起来，则电流表能够量度的最大电流为‎3A，已知，求当四个接头不连结任何铜片时，电流表所能量度的最大电流是_______A。‎ ‎2. 用标准安培表对改装安培表进行校准，如图所示电路，要求从10mA校准到50mA，已知电源电动势2V，内阻不计，则定值电阻阻值应是____________Ω，电阻的额定功率为__________W，滑动变阻器阻值变化范围是_________Ω。‎ ‎3. 有一个电压表，量程已知，内阻为 ‎。另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略），请用这只电压表和电池，再用一个电键和一些连接用的导线，设计测量某一高值电阻的实验方法（已知的值与相差不大）‎ ‎（1）在矩形框中画出实验电路图。‎ ‎（2）简要写出测量步骤和需记录数据，导出高值电阻的计算式。‎ ‎4. 某电压表的内阻在20kΩ~50kΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用器材：待测电压表（量程3V），电流表（量程200μA），电流表（量程5mA），电流表（量程‎0.6A），滑动变阻器R（最大阻值1kΩ），电源E（电动势4V），电键K。‎ ‎（1）所提供的电流表中，应选用___________（填写字母代号）。‎ ‎（2）为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试在下图中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。‎ ‎5. 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表的内阻，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据。‎ ‎（1）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。‎ ‎（2）若选测量数据中的一组来计算，则所用的表达式为=_____________，式中各符号的意义是：__________________。‎ 试题答案 ‎1. 1A ‎2. 40 0.1 0~160‎ ‎3. （1）如图 ‎（2）‎ ‎4. （1）‎ ‎（2）如图 ‎5. （1）如图 ‎（2） 表示通过电流表的电流，表示通过电流表的电流，表示电流表的内阻。‎