1、2018 高考冲刺（物理学科）材料（四）部分电学实验浏览一、误差与有效数字1绝对误差与相对误差设某物理量的真实值为 A0，测量值为 A，则绝对误差为 A| AA 0|，相对误差为 AA0。|A A0|A02偶然误差与系统误差误差 产生原因 大小特点 减小方法系统误差实验仪器不精密实验原理不完善实验方法粗糙总是偏大或偏小 更新仪器完善实验原理偶然误差 测量、读数不准确 忽大忽小 画图象或取平均值二、基本仪器的使用与读数1游标卡尺的读数：游标尺(mm)刻度格数 刻度总长度 每小格与 1 毫米差精度(mm)测量结果(游标尺上第 n 个刻线与主尺上的某刻度线对正时)(mm)10 9 0.1 0.1 主
2、尺上读的毫米数0.1 n20 19 0.05 0.05 主尺上读的毫米数0.05 n50 49 0.02 0.02 主尺上读的毫米数0.02n2螺旋测微器的读数：测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估读) 0.01 mm。3打点计时器：计时器种类 工作电源电压 打点间隔电磁打点计时器 交流 50 Hz,46 V 0.02 s电火花打点计时器 交流 50 Hz,220 V 0.02 s4电流表、电压表、欧姆表的对比仪器 极性 量程选择 读数电流表电压表使指针指示比满偏刻度 多的位置133 V 和 3 A 量程估读到最小分度的 ；15 V 量程估读到最小分度110的 ；0.6 A 量程应
3、估读到最小分15度的12欧姆表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出使指针尽量指在表盘的中间位置左右取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率多用电表表头的示意图如图所示，在正确操作的情况下，回答下列问题：（1）若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是，测量结果为。（2）若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是，测量结果为。（3）若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是，测量结果为。（4）若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为： _；。（5）全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者_。（6）无论用多用电表进行何种测量（
4、限于直流） ，电流都应该从_色表笔经插孔流入电表。【答案】（1）直流电压 1.20 V（2）直流电流 47 mA（3）电阻 1.7 k（4）换用1 k 倍率，重新短接调零；将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度；再乘以倍率得测量值（5）OFF 交流电压 500 V 挡位置（6）红、正多用电表的使用“三注意”（1）电流的流向：由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“”插孔(红表笔) 流入，从“”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，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。（2）要区分开“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置。调
5、整的是表盘下边中间的定位螺丝； “欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。（3）选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差。通常只使用表盘中间一段刻度范围，指针偏转角度在 满偏13到 满偏之间为测量的有效范围。23三、电流表的内外接法选择1两种接法的比较比较项目 电流表内接法 电流表外接法电路误差原因 由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大测量结果 R 测 R AR xRxUI电阻的测量值大于真实值R 测 RxRA 或VAx测 RX=U
6、/I R 测 R 真已知电流表内阻且两表读数误差较小 测 RX=(U/I)-RA伏安法内接已知 Rx 且两表读数误差较小 测 RA= (U/I)-RX伏安法两表内阻未知且测电压的量程接近 测 RA=U/I电流表测电压量程小时串分压电阻伏安法两表内阻未知且测电流的量程接近 测 RV=U/I电压表测电流量程小时并分流电阻安安法两表测电压的量程接近且已知A1 内阻 测 RA2=I1RA1/I2伏伏法两表测电流的量程接近且已知V1 内阻测RV=U2/(U1/RV1)已知 R 且两电流表读数误差较小 测RA1=(I2-I1)R/I1安安法 已知 A1 内阻 RA1 且两电流表读数误差较小 测 R=I1R
7、A1/(I2-I1)表 A2 量程大于表 A1 量程已知 R 且两电压表读数误差较小 测 RV1=U1R/(U2-U1)伏伏法 已知 V1 内阻 RV1 且两电压表读数 测 R=(U2-U1)RV1/U1表 V2 量程大于表 V1 量程误差较小其他常见方法替代法 半偏法 电桥法 消除法七、测量电动势和内阻实验基本原理：闭合电路的欧姆定律。； ；EUIr()IRr()UERr1、伏安法（U-I 法）（1）用图象定性分析误差用（图一）所示电路测得的电动势的值是准确的，测得的内电阻是偏大的。用（图二）所示电路测得的电动势和内电阻都是偏小的。（2）用等效电压源法来分析误差对于（图一）的电路 ArR对于
8、（图二）的电路显而易见：VVrRr（3）图像处理数据：U-I 图像 （注意坐标起点）2、欧安法（I-R 法）（1）如图所示，改变电阻箱 R 的阻值，多测几组路端电压及对应的外电阻阻值。根据全电路欧姆定律有： ，12EIr解方程组得：（2）误差分析：利用以上的三种误差分析方法可得：E 测 =E 真 ， r 测 =r 真 +RA。（3）图像处理数据： （R- 图像）1ErII3伏欧法（U-R 法）（1）如图所示，改变电阻箱 R 的阻值，多测几组路端电压及对应的外电阻阻值。根据全电路欧姆定律：有 ，rUErE21，（2）误差分析：利用等效电源法，等效电动势 ，等效内阻 ，真真 ErRv 真真 rRv
9、故 E 测 E 真 、r 测 r 真 。（3）图像处理数据： （ - 图像）1UER1（4）如果电压表内阻 Rv 已知，还可利用电压表和电阻箱串联进行测量。根据全电路欧姆定律有 ， rv11 rRUEv22说明：此种方法测得的电动势和内阻均无系统误差。4、伏欧法的变式 双伏法（U -U 法）其设计电路如图所示。闭合 S1，记下 V1 和 V2 的示数 U1 和 U2； 再闭合 S2，记下 V1 的示数U1。根据全电路欧姆定律有：， rREv121rREv1解方程组得 12U拓展：如果电压表 V1 的内阻 已知，则还可测得电源内阻V1RV112RUr八、器材选择1器材选取三原则（1）安全性原则：
10、要注意测量仪器的量程，电器元件的电流不能超过其允许通过的最大电流等。（2）精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度合适即可，并不是精度越高越好。（3）方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作是否调节方便的问题。2器材选取三要求（1）根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转(一般取满偏的 1/32/3左右)，以减少测量和读数的误差
11、。（2）根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值。对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。（3）应根据实验的基本要求来选择仪器。对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能做出恰当的选择。九、高考题样例【案例 1】某同学通过实验测定一个阻值约为 5 的电阻 Rx 的阻值。（1）现有电源（4V，内阻可不计） 、滑动变阻器（050，额定电流 2A） ，开关和导线若干，以及下列电表：A电流表（03A，内阻约 0.025）B电流表（00.6A，内阻约 0.125）C电压表（03V，内阻约 3k）D电压表（015V，内阻约 1
12、5k）为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_（选填器材前的字母） ；实验电路应采用图 1 中的_（选填“甲”或“ 乙”） 。（2）图 2 是测量 Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请请根据在问中所选的电路图，补充完成图 2 中实物间的连线。12IrIAVRx R甲 AVRx R乙图 1V A学生用交源 图 2 PRx（3）接通开关，改变滑动变阻器画片 P 的位置，并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U。某次电表示数如图 3 所示，可得该电阻的测量值 Rx= =_（保留两位有效数字） 。IU（4）若在问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在问中选用乙电路，产
13、生误差的主要原因是。 （选填选项前的字母）A电流表测量值小于流经 Rx 的电流值B电流表测量值大于流经 Rx 的电流值C电压表测量值小于 Rx 两端的电压值D电压表测量值大于 Rx 两端的电压值（5）在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片 P 从一端滑向另一端，随滑片 P 移动距离 x 的增加，被测电阻 Rx 两端的电压 U 也随之增加，下列反映 U-x 关系的示意图中正确的是。【答案】 （1）B、C、甲 （2）如图（3）5.2 （4）B 、D（5）A【案例 2】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图 1 中的（选项“甲”或“ 乙”
14、） 。（2）现有电流表 、开关和导线若干，以及以下器材：A电压表 B电压表C滑动变阻器 D滑动变阻器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）（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图 2 的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出 图线。（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势 E=v，内电阻 r=（5）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数 U 以及干电池的输出功率 P 都会发生变化。图 3 的各示意图中正确反映 P-U 关系的是。序号 1 2 3 4 5 6电压 U 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10电流 I 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480【答案】 （1）甲（2）B、C（3）第三个点为数据误差，连线时略过（ 4）1.50、0.83（5）D0 1 2 30 0.2 0.4 0.6A 0 5 10 150 1 2 3V图 3U xO A U xO CU xO B图 4图 2V A学生用交源 PRx
