适用于新教材2024届高考物理一轮复习学案第十章电路及应用专题强化十六电学实验综合粤教版.docVIP

专题强化十六电学实验综合

目标要求1.了解差值法、半偏法、等效法、电桥法等测电阻的方法.2.学会替换和改装电表进行实验.3.会利用电学实验知识探究创新实验方案．

题型一测电阻的其他几种方法

考向1差值法测电阻

1.电流表差值法(如图所示)

(1)基本原理：定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表两端的电压U1＝(I2－I1)R0.

(2)可测物理量：

①若R0为已知量，可求得电流表的内阻r1＝eq\f(?I2－I1?R0,I1)；

②若r1为已知量，可求得R0＝eq\f(I1r1,I2－I1).

2．电压表差值法(如图所示)

(1)基本原理：定值电阻R0的电压U0＝U2－U1，流过电压表的电流I1＝eq\f(U2－U1,R0).

(2)可测物理量：

①若R0为已知量，可求得电压表的内阻

r1＝eq\f(U1,U2－U1)R0；

②若r1为已知量，可求得R0＝eq\f(U2－U1,U1)r1.

例1(2023·广东深圳市光明区模拟)实验小组测量定值电阻Rx的阻值，实验室提供了如下实验器材：

A．电源E(电动势为9V，内阻不计)

B．电流表A1(量程为300mA，内阻r1为10Ω)

C．电流表A2(量程为200mA，内阻r2为15Ω)

D．定值电阻R0(阻值为15Ω)

E．滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω)

F．滑动变阻器R2(最大阻值为1kΩ)

G．开关及导线若干

为尽可能准确测量Rx的阻值，实验小组设计了如图所示的电路．

(1)滑动变阻器应选择________(填“E”或“F”)．正确连接实验电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片调至________(选填“最左端”或“最右端”)；

(2)闭合开关S，调节滑动变阻器滑片的位置，使电流表A1满偏，若此时电流表A2的示数为150mA，则电阻Rx两端的电压为________V，Rx的阻值为________Ω；

(3)多次测量取平均值，可减小________(选填“偶然误差”或“系统误差”)．

例2(2023·广东惠州市模拟)实验小组用如图甲所示的电路来测量阻值约为30Ω的电阻Rx的阻值，图中R0为标准电阻，阻值为R0＝5.4Ω；V1、V2为理想电压表，S为开关，R为滑动变阻器，E为电源，采用如下步骤完成实验．回答下列问题：

(1)按照图甲所示的实验原理图在图丙中接好电路．

丙

(2)实验开始之前，将滑动变阻器的滑片置于________(填“最左端”“最右端”或“中间”)．闭合开关S，改变滑片的位置，记下V1、V2的示数分别为U1、U2，则待测电阻的表达式为Rx＝________(用U1、U2、R0表示)．

(3)为了减小偶然误差，改变滑片的位置，多测几组U1、U2的值，做出的U2－U1图像如图乙所示，图像的斜率为k＝____________(用R0、Rx表示)，可得Rx＝________Ω.

考向2半偏法测电表内阻

1.电流表半偏法(电路图如图所示)

(1)实验步骤

①先断开S2，再闭合S1，将R1由最大阻值逐渐调小，使电流表读数等于其量程Im；

②保持R1不变，闭合S2，将电阻箱R2由最大阻值逐渐调小，当电流表读数等于eq\f(1,2)Im时记录下R2的值，则RA＝R2.

(2)实验原理

当闭合S2时，因为R1?RA，故总电流变化极小，认为不变仍为Im，电流表读数为eq\f(Im,2)，则R2中电流为eq\f(Im,2)，所以RA＝R2.

(3)误差分析

①测量值偏小：RA测＝R2＜RA真．

②原因分析：当闭合S2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大，R2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小．

③减小误差的方法：选电动势较大的电源E，选阻值非常大的滑动变阻器R1，满足R1?RA.

2.电压表半偏法(电路图如图所示)

(1)实验步骤

①将R2的阻值调为零，闭合S，调节R1的滑动触头，使电压表读数等于其量程Um；

②保持R1的滑动触头不动，调节R2，当电压表读数等于eq\f(1,2)Um时记录下R2的值，则RV＝R2.

(2)实验原理：RV?R1，R2接入电路时可认为电压表和R2两端的总电压不变，仍为Um，当电压表示数调为eq\f(Um,2)时，R2两端电压也为eq\f(Um,2)，则二者电阻相等，即RV＝R2.

(3)误差分析

①测量值偏大：RV测＝R2RV真．

②原因分析：当R2的阻值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于eq\f(1,2)Um时，R2两端的电压将大于eq\f(1,2)Um，使R2RV，从而造成RV的测量值偏大．显然电压表半偏法适用于测量内