半小时让你读懂高中物理电学实验的常规考法

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所属分类:高二物理

高中物理实验尤其是电学实验,历年来是高考物理必考实验之一。考纲有明文规定几个必考实验:导体电阻率测量、小灯泡的伏安特性曲线、电源电动势和内阻的测量、多用电表的使用等。

在诸多的模拟题、高考真题中,我们发现不管考哪个实验,都有它们的共性,如果能够熟懂这些规律,对解决电学实验大有帮助。下面,我们就在无忧物理学习网上和大家分享这些规律。

半小时让你读懂高中物理电学实验的常规考法

一、考器材选择

这是电学实验必考点之一,哪些器材需要选择?无非是电流表、电压表、滑动变阻器的选择!选择的原则无法是:不烧表、达1/3偏以上,越近越好!

"不烧表,达1/3偏以上"针对的是电表选择,这很好理解。"越近越好",针对的是滑动变阻器,指的是滑动变阻器的阻值与被测电阻越接近越好。比如说被测电阻为5欧,题目提供三种规格变阻器,分别为0~5Ω0~10Ω0~20Ω,当然要选择0~5Ω更好。

这就是我们解题的突破口。纵观多年的高考真题模拟题,我们发现很多题目都会提供2个相同电表或变阻器让考生选择,如果考生能够抓住"不烧表、达1/3偏以上,越近越好"这一原则,那么很容易得到正确答案。

当然,这个1/3偏以上如何估算出来?考查了学生对闭合电路欧姆定律的认识,起码你会对电路图有个基本的估算能力,才可能正确选择电表或电阻器。

二、电流表在电路中的连接

电流表在电流中有两种连接方式,分别是内接法和外接法。在正确选择器材后,我们就要知道怎么把这些器材连接到电路中。常用口诀做经验性判断:大内偏大,小外偏小。

什么意思?就是大电阻(指被测电阻)用内接法,偏大指的是使用了内接法时电阻的测量值会比真实值偏大。反之,小电阻(指被测电阻)用外接法,偏小指的是使用了外接法时电阻的测量值会比真实值偏小。

那么问题来了,怎么样才算大电阻小电阻呢?按照经验而言,通常高中物理考查的是小灯泡电阻测量,其阻值在10欧左右,显然是小电阻了,故电流表使用外接法。如果测量另一200欧左右的电阻,显然是大电阻,故电流表使用内接法。

当然,这是一种经验之谈。如果不放心,可以使用更为严谨的方法处理。具体是:

半小时让你读懂高中物理电学实验的常规考法

三、滑动变阻器在电路中的连接

滑动变阻器在电路中也有两种连接方法,分别是分压式接法和限流式接法。对学生而言,这是一个难点。通常情况下,我们应该是根据题目的信息,先做出是否能用分压式接法,如果不能用,就用限流式接法。

怎么知道是不是用分压式接法呢?通常题目会从某些侧面给出暗示或信息,常见有三种口诀:

1、零起必分压;

2、滑小必分压;

3、烧表分分压。

其中零起必分压是我们解题首选判断技巧,怎么知道是不是"零起"呢?常见的题目有三种表达方式:一是题目直接用文字表述出来;二是题目给出UI的表格数字,而数字中包含了UI的读数为零;三是U-I图象,图象过零点或图象的延长线过零点。

其次是滑小必分压做判断技巧,这里的滑小指的是滑动变阻器比被测电阻小1-5倍左右,而且与被测电阻阻值越接近越好。比如说某小灯泡电阻约10欧,题目提供了3种滑动变阻器分别为0-10欧、0-20欧、0-50欧,在其他条件都满足情况下,最好选择0-10欧这个规格的变阻器。

最后,在无法判断零起,又没有滑动变阻器与被测电阻做比较情况下,那么就考虑是否有烧表现象了。先分析使用限流式接法时,如果电流表或电压表会被烧坏话,那么只能用分压式接法。

这就是使用分压式接法的判断原则,反之,如果不能使用分压式接法就只能用限流式接法了。

四、实物图连接

正确画对电路图后,对应的就是实物图连线了。实物连接通常有三个考点,分别是:电流表的连线考查、滑动变阻连线考查,以及电表接线柱考查,对应的就是电流表的内外接,分压式和限流式接法。

电流表的连线考查,在于弄清楚是内接法还是外接法,从而正确连线;

滑动变阻器连线考查,在于弄清楚是分压式接法还是限流式接法,如果是限流式接法,四条接线柱要遵循11下接2个接线柱,如果是分压式接法遵循12下接3个接线柱。这是很多考查易连线错的。

电表接线柱考查,在于弄清楚正负接线柱莫接反了。

一般情况下,接线时顺序应该根据电流流向来连线,最后才连接电压表。

经典例题

测定一卷阻值约为30Ω 的金属漆包线的长度,实验室提供下列器材:

A电流表A:量程0.6 A,内阻RA约为20Ω

B电压表V:量程15V,内阻RV约为4kΩ

C学生电源E:可提供030V直流电压

D滑动变阻器R1:阻值范围010Ω

E滑动变阻器R2:阻值范围0500Ω

F电键S及导线若干

(1)为了较准确地测量该漆包线的电阻,滑动变阻器应选择        (选填"R1""R2"),并将方框中的电路图补画完整。

半小时让你读懂高中物理电学实验的常规考法

(2)根据正确的电路图进行测量,某次实验中电压表与电流表的示数如图,则电压表的示数U       V,电流表的示数I      A

(3)已知这种漆包线金属丝的直径为d,材料的电阻率为ρ,则这一卷漆包线的长度L=           (UIdρ表示)

解析:我们只讲思路!首先,滑动变阻器有两个010Ω0500Ω,而被测电阻约30Ω,根据"越接越好"原则,显然选择010Ω这个变阻器R1

关于电路图判断,无法就是内接法和外接法,分压和限流式。首先,题目没有给出"零起"这个信息量,但是给出了R1=1和被测电阻30Ω这个信息量,根据滑小必分压原则,故很容易判断是用分压式接法。再者,根据"大内偏大,小外偏小原则"很容易知道用外接法。如下图所示:

半小时让你读懂高中物理电学实验的常规考法

关于电表读数,更要注意"以1和非1结尾"的最小分度要求了,以后我们会分享这块内容。

最后一个直接利用电阻定律表达式,很容易得到答案为:l=πd2U/4ρI

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