电学实验基础知识

《电学实验基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电学实验基础知识（24页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、3 -2008高考物理电学实验专题复习第一讲测定金属丝的电阻率【实验目的】学会螺旋测微器的使用和读数，学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。【实验原理】用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l,用螺旋测微器测量导线的直径d,用伏安法测导线的电阻R,根据电阻定律R=pl/S,金属的电阻率p=RS/l。【重点难点解析】1 .电学实验的器材选择和电路设计的一般原则电路结构：完整的实验电路包括三个部分：测量电路、控制电路（变阻器、开关）、电源。设计思路：选择仪器规格（电表量程）？选择测量电路（内外接法）？选择控制电路（限流分压）一般原则：安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其

2、允许的最大电流；准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的1/3,读数误差较大；方便性原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作，同时还要考虑实验电路的节能性问题。2 .怎样选择内接法与外接法误差的产生原因当选用外接法（a）时，由于电压表的分流，导致R测R真；当RxR电流表分压较小，测量误差较小。系统的绝对误差和相对误差外接法（a）测量的实际上是待测电阻和电压表并联的电阻，所以：绝对误差？R=RxRxRv/（Rx+Rv尸Rx2/（Rx+Rv）;相对误差打1=?R/Rx=Rx/

3、（Rx+Rv）%内接法（b）测量的实际上是待测电阻与电流表的串联电阻，所以：绝对误差？R=Ra；相对误差刀2=?R/Rx=Ra/Rx%利用试触法确定内、外接法当Rx、Rv、Ra大小都不知道时，可用试触法确定内、外接法。如下图所示的电路，空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触M、N两点,观察两电表的示数变化情况，如果？I/I?U/U,应采用内接法，如果？U/U?I/I,应采用外接法。3 .怎样选择限流式和分压式电压电流变化范围限流式：Ux=（Rx/（R+Rx）U?UIx=U/（R+Rx）?U/Rx电路结构简单、省电；Ix=0? U/Rx0开始，电路结构复杂、耗电。U、I可在一定范围内变化,分

4、压式：Ux=0?UU、I变化范围较大，可从分压式限流式选择原则优先选用限流式；以下情况考虑分压式：要求待测电路的U、I从0变化；R滑Rx；选用限流式时，Ux、Ix过大（超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等）或Ux、Ix过小（最大值不超过电表满量程的1/2,读数误差大）滑动变阻器的选择限流式：额定电流大，全值电阻与待测电阻接近；分压式：额定电流大，全值电阻小于待测电阻。滑动变阻器的粗调和微调在限流电路中，对测量电路而言，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用；在分压电路中，变阻器的粗、微调作用正好与限流电路相反.4 .本实验注意事项测金属丝直径时，应用螺旋测微器在导线的三个

5、不同的位置上各测量一次，求出其平均值。若实验室提供有漆层的的待测金属丝，应先用火将漆层烧掉擦干净再测量，严禁用小刀或砂纸刮磨金属丝。金属丝的长度是指实际接入电路的有效长度（而不是金属丝的总长度），应测量三次，求出其平均值。用伏安法测电阻时，应测出几组电流、电压值，求出电阻的平均值（或图像法处理）。测电阻时电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免金属丝因发热升温导致电阻率增大，影响测量的准确性。因金属丝阻值相对较小，故本实验采用外接法，R测R真，p测p真。一般材料的电阻率范围：纯金属108si06q.m,绝缘体108sI。1，.m,半导体105s106a.m【经典例题解析】例1.（99全国卷）图1为

6、测量电阻的电路.Rx为待测电阻.R的阻值已知.R/为保护电阻，阻值未知.电源E的电动势未知.Ki、K2均为单刀双掷开关.A为电流表，其内阻不计.按图1所示的电路，在图2的实物图上连线.(2)测量Rx的步骤为：将七向d闭合，K1向。闭合，记下电流表读数I再将K2向c闭合，K1向b数闭合，记电流表读数I2.计算Rx的公式是Rx=l2R/Ij-例2.(02春季高考)图甲、乙是两组同样的器材实物图，用来测量待测电阻R的阻值，每组器材中包括：电池、电键、变阻器、电压表、电流表、待测电阻R、若干导线。R的阻值比电流表的内阻大很(1)如果待测电阻R的阻值比电压表的内阻不是小很多，但6 1 J(3)待测电阻是

7、一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结图甲图乙多，试在图甲中连线使之成为测量电路；如果待测电阻R的阻值比电流表的内阻不是大很多，但R的阻值比电压表的内阻小很多，试在图乙中连线使之成为测量电路。(图甲内接法、分压式；图乙内接法、分压式)(2)如果已知上述电压表的内阻Rv和电流表的内阻Ra,对图甲和图乙中连成的测量电路，分别写出计算待测电阻的公式(用测得的量和给出的电表内阻来表示)。(图甲Rx=(U/IRa);图乙Rx=URv/(IRvU)例3.(03全国卷)用伏安法测量电阻阻值R,并求出电阻率伊给定电压表(内阻约为50kQ)电流表(内阻约为400)、滑线变阻器、电源、

8、电键、待测电阻(约为250)及导线若干。(结果保留3位有效数字)(1)画出测量R的电路图。(2)图1中的6个点表示实验中测得的6组电流k电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：作UI图线，舍去左起第二点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧求直线斜率k求出的电阻值R=221s237Q。果分别如图2、图3所示。由图可知其长度为8.00mm。直径为1.94mm。(4)由以上数据可求出于8.46X 10-20 m。例4. (04全国卷)用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900-1000 0):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表Vi,量程为1.5V,内阻Ri=750Q；电压表V2,量程为5

9、V,内阻R2=2500Q;滑线变阻器 R,最大阻值约为100;单刀单掷开关 K,导线若干。(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测 显量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相甘应的英文字母标注)。(2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。(3)若电压表V1的读数用 5表示，电压表V 2的读数用 Rx的公式为 Rx=。U2表小，则由已知量和测得量表不例5. ( 06四川卷)在“测定金属的电阻率”实 验中，需要测量金属丝的长度和直径。现用最小 分度为1 mm的米尺测量金属丝长度，图中箭头。1234 () 96 97 98 99所指位置是拉直的金属丝两

10、端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为972.0mm在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法：例6.在测定金属的电阻率的实验中，需要用刻度尺测出待测金属丝的长度1,用螺旋测微器测出待测金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝电阻上的电流I和电压U。请写出金属丝电阻率的表达式：p=。(用上述测量量的字母表示)用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表和电流表内阻的影响，不论采用内接法还是外接法，都会产生系统误差。若按右图所示的电路进行测量，可以消除系统误差。利用该电路进行实验的主要步骤是：第一步，先将R2的滑动头调

11、至最左端，单刀双掷开关Q向1闭合，闭合电键调节变阻器R和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电表的读数U和I工第二步，保持两滑动变阻器的滑动头位置不变，将单刀双掷开关S2向2闭合，读出此时电表的读数U2和I2。请写出由以上记录数据计算待测电阻Rx的表达式Rx=Ui/I1-U2/I2O第二讲电阻的测量创新与提高【重点难点解析】从1996年到2006年十年间，全国高考与各省市高考的物理试卷中，以设计性实验的形式考查电阻测量的原理和方法的试题就有40多个，涉及定值电阻、电压表内阻、电流表内阻、电源内阻的测量等情形。但绝大多数设计性实验题均需要在传统的伏安法基础上加以创新和演变

12、。总结如下：方法原理电路测量条件可测物理量备注伏安法外接电表内阻未知且RXRV或Rx,丽：测R=U/IR测R或RaRR测R=U/IR测R真V-已知电流表内阻且两表读数误差较小测R=(U/I)-Ra已知R且两表读数误差较小测RA=(U/I)-Rx伏安法A_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R/=U/I电压表测电流量程小时并分流电阻依法0Q两表测电压的量程接近且已知A内阻测FA2=I1FA1/I2伏伏法哂_虾两表测电流的量程接近且已知V内阻测R/2=U/(U1/Rvi)依法已知R且两电流表读数误差较小已知A1内阻Rai且

13、两电流表读数误差较小测Ri=(I2-I1)R/I1测R=IiFAi/(I2-Ii)表Az量程大于表Ai量程伏伏-0-已知R且两电压表读数误差较小测R/i=表V2量程法UlR/(U2-Ul)测R其他 常见 方法已知V1内阻Rvi且两电压表读数误差较/(U2Ul)Rvi/Ul替代法半偏法电桥法大于表Vi量程消除法【经典例题解析】1. “伏伏”法“伏伏”法是利用两块电压表测电阻的一种方法，这一方法的创新思维是运用电压表测电流（或算电流），此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形。设计电路时不仅要考虑电压表的量程，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。1.1 利用“伏伏”法测电压表的内阻例1为了测

14、量量程为3V的电压表V的内阻（内阻约2000Q）,实验室可以提供的器材有:电流表Ai,量程为0.6A,内阻约0.1电压表V2,量程为5V,内阻约3500变阻箱R1阻值范围为0-9999Q;变阻箱R2阻值范围为099.9Q;滑动变阻器R3,最大阻值约为100Q,额定电流1.5A;电源E,电动势6V,内阻约0.5Q;单刀单掷开关K,导线若干。（1）请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V的内阻的实验电路，画出电路原理图（图中的元件要用题中相应的英文字母标注），要求测量尽量准确。（2）写出计算电压表V的内阻Rv的计算公式为Rv=。1.2 利用“伏伏”法测定值电阻的阻值例2（04全国卷）用以

15、下器材测量电阻Rx的阻值（90010000:电源E,有一定内阻，电动势约为9.0V;电压表V1，量程为1.5V,内阻1=750Q；二7c电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Q;滑线变阻器R,最大阻值约为100星一单刀单掷开关K,导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注）。（2）若电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为5,则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=2. “安安”法“安安”法是利用两块电流表测电阻的一种方法，这一方法的创新思维是运用电流表测电压（或算电压），此方法适用于电压表

16、不能用或没有电压表等情形。设计电路时除考虑电流表的量程外，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。2.1 利用“安安”法测电流表的内阻例3从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表Ai的内阻要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并测量多组数据。器材（代号）与规格如下：电流表Ai,量程10mA,内阻待测（约40Q）;电流表A2,量程500A,内阻2=750电压表V,量程10V,内阻2=10kQ|一不电阻Ri,阻值约为1001滑动变阻器R2,总阻值约50；匕方.;电池E,电动势1.5V,内阻很小；电键K,导线若干。（1）画出实验电路图：标明所用器材的代号。（2）若选取测量中的一组数据来计

17、算1,则所用的表达式1=,式中各符号的意义是：。2.2 利用“安安”法测定值电阻的阻值例4用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：电流表A1（量程250mA,内阻1为5Q）;氐一标准电流表A2（量程300mA,内阻2约为5Q）;待测电阻R1（阻值约为100Q）,滑动变阻器R2（最大阻值10Q）;一:一电源E（电动势约为10V,内阻约为1Q）,单刀单掷开关S,导线若干。（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。（2）实验中，需要直接测量的物理量是，用测得量表示待测电阻R的阻值的计算公式是R1=o3. “加R”法“加R”法又叫“加保护电阻”法。在

18、运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的原则，加保护电阻的方法就应运而生，设计电路时不仅要考虑电压表和电流表的量程，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。3.1 利用“加R”法测电流表的内阻例5某电流表的内阻在0.1Q0.2之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A.待测的电流表A1（量程0.6A）；公,3.2 压表V1（量程3V,内阻约2kQ）;c=D-C.滑动变阻器R1（最大电阻10口）；电D.定值电阻R2（阻值5口）；,E.电源E（电动势4V）F.电键S及导线若干。（1）画出实验电路图；（2）如测得电压表的读数为U,电流表的读数为I,则电流表Ai内阻

19、的表达式为：Ra3.3 利用“加R”法测电压表的内阻例6（06全国卷I）现要测量某一电压表OV的内阻。给定的器材有：待测电压表V（量程2V,内阻约为4kQ）;电流表mA（量程1.2mA,内阻约500Q）;直流电源E（电动势约2.4V,内阻不计）；固定电阻3个：Ri=4000Q,R2=10000Q,R3=15000a；s电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）电路接通后，若电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻Rv=3.4 利用“加R”法

20、测电源的内阻例7（05全国卷I）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V,r约为1.5Q）。可选用的器材如下：量程为3V的理想电压表V;量程为0.5A的电流表A（有一定内阻）；固定电阻R=4Q;滑动变阻器R/;电键K,导线若干。（1）画出实验电路原理图，图中各元件需用题目给出的符号或字母标出。（2）实验中，当电流表的读数为I1时，电压表的读数为U1；当电流表的读数为I2时，电压表的读数为U2,则可求出E=,r=。（用I1、I2、5、U2及R表不）。“伏伏”法、“安安”法、“加R”法等测量电阻的方法是伏安法原理同具体的测量实际相结合的产物，是伏安法的原理在电阻测量中的实际应用；是对伏安法测电

21、阻原理的丰富和发展。如果大家掌握了这一电阻测量的实质，具体问题具体分析，就能在高考中创造性地完成电阻的测量这一类设计性实验，在高考中立于不败之地。9 -第三讲描绘小电珠的伏安特性曲线【实验目的】描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律。【实验原理】金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大，因此，对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻可相差几倍或几十倍，它的伏安特性曲线应该是一条曲线。【重点难点解析】因此滑动变阻器采用1 .本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，分压接法。2 .本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须

22、采用电流表外接法。3 .实验室提供“3.8VQ.3A”的电灯泡，实验过程中注意更换电压表量程（低于3V用03V,高于3V用015V）。4 .因小灯泡的伏安特性曲线不是直线，故闭合电键，调节变阻器滑片的位置使灯泡的电压逐渐增大时，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值，不能任意调节电压电流读数；但在U=1V左右要适当多测几组数据（此时IU曲线明显变化）。5 .实验时，应使灯泡两端电压由低向高逐渐增大，不要一开始就使小灯泡在较高电压下工作。因为灯丝电阻随温度的升高而加大，灯丝由低温状态直接超过额定电压使用，会由于灯丝冷电阻过小，瞬间电流过大而烧坏灯泡。6 .电键闭合前滑动变阻

23、器的滑片要移动到图中的A点。7 .描点连线时要用平滑的曲线连线，注意曲线的斜率不是此状态下灯泡的电阻！【经典例题解析】例1.几组学生用实验方法研究一个标有“12V,10W”白炽灯的伏安特性，下图所示的四个19 -例2.（2004年，上海）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00在下框中画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器（变化范

24、围010）、电源、小灯泡、开关、导线若干。在右图中画出小灯泡的U-I曲线；如果一电池的电动势是1.5V,内阻是2.0Q,将本题中的小灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第小题的方格图中）（0.35A,0.80V,0.28W）实验电路及小灯泡的UI曲线如图所示；在小灯泡的U-I图中作出电源的U=s-Ir图线，两曲线的交点即为小灯泡的实际工作状态。可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为P=0.80X0.35=0.28W例3.（06年全国卷II）现要测定一个额定电压 求所测电压范围为0.14V。4V,额定功率1.6W

25、的小灯泡的伏安特性曲线. 要现有器材：直流电源E（电动势4.5V,内阻不计），电压表V（量程4.5V,内阻约4X104Q）,电流表Ai（量程250mA,内阻约为2Q）,电流表A2（量程500mA,内阻约为1Q）,滑动变阻器R（最大阻值约为30Q）,电键S,导线若干.如果既要满足测量要求，又要测量误差小，应该选用的电流表是A2,下面两个电路应该选用的是史.小灯泡的电阻Rl=U2/P=10Q,电流I=E/RL=450mA250mA,故选A2;因RlRv,故采用外接法。例4.（06北京卷）某同学用右图所示电路，测绘标有“3.8V,0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象。除了导线和开关外，有

26、以下一些器材可供选择：电流表：Ai（量程100mA,内阻约2Q）;A2（量程0.6A,内阻约0.30;一之一电压表：V（量程5V,内阻约5Q）;V2（量程15V,内阻约15Q）;_X滑动变阻器：R（阻值范围010Q）;R2（阻值范围02kQ）;1（电源：E1（电动势为1.5V,内阻为0.2Q）;E2（电动势为4V,内阻约为0.04）为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表A2,电压表 V1,滑动变阻器 R1,电源2。（填器材符号）由表格中数据可知，电压表示数的取值范围为根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图所示。由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为1.5Q;当所加电压为3.00V时，

27、灯丝电阻为11.5灯泡实际消耗的电功率为0.78W。根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是上图中的a。由小灯泡的R-U图像知随U的增加R/U逐渐减小（或U/R逐渐增加），小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系为P=U2/R=（U/R）U,故选Ao例5.（2006年，上海）表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据:U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图在方格纸内回出小灯泡的UI曲线。分析曲线可知小灯泡的电

28、阻随I变大而变大（填“变大”、“变小”或“不变”）;如图内所示，用一个定值电阻R和两个上述小史（填“甲”或“乙-钻”）；灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流S陶田J图乙：的两倍，则流过灯泡b的电流约为0.07A.03V,故选图甲；由U-I图线可看出随I的增加，小灯泡的电阻R=U/I也增加（注意，图线各点的斜率不等于小灯泡的电阻！）；Ia=Ib+lR=3Ib；U+U=3V,结合小灯泡的UI-I曲线，可知Ib=0.07A,Ia=0.21A,Ub=0.3V,U=2.65V。例6.发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件。正常使用时，带“

29、+”号的一端接高电势，带“，的一端接低电势。某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的关系数据如表中所示。U/V00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0I/mA00.40.91.52.33.24.35.46.89.3121519243037(1)在图中的虚线框内画出该同学的实验电路图。(实验用电压表内组Rv约10kQ,电流表内阻RmA约100)(2)在图中的小方格纸上用描点法画出U-I图线。(3)若发光二极管的最佳工作电压为2.0V,而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节1电池串联而成。根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,源接

30、成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态？(1)分析表格数据可知，二极管电阻大约在1000500之间，远远小于电压表内阻，故采用外接法；因U、I从0开始测量，故采用分压式(见图)，注意二极管的+、极。(3)设应串联阻值为R的电阻后与电源接成闭合电路能使二极管工作在最佳状态，则二极管两端电压U=EIR,I=0时U=3V,U=2V时，I=12mA,解得R=83.3Q第四讲把电流表改装为电压表【实验目的】掌握用半偏法测电表电阻；将电流表改装为电压表。【重点难点解析】1 .内阻测量怎样用图示电路测量电压表或者电流表的内电阻？与测量一般电阻的不同点在哪里？第一次满偏，第二次2/3偏可以吗？2 .误差分析图

31、示测电流表内阻的电路中，内阻测量值他上，电压表内阻测量值他怎样选择Ri和R2来减小测量误差？怎样选择电源来减小测量误差？3 .改装电表怎样把电流表（Ig、Rg）改装成量程为U的电压表？配用的电阻大小怎样计算？怎样把电流表（Ig、Rg）改装成量程为I的电流表？配用的电阻怎样计算？4 .校对电表怎样校对电压表和电流表？用什么电路？若Rg测量值偏小，导致改装成的电压表读数总是倜生，怎么办?若Rg测量值偏小，导致改装成的电流表读数总是幽1，怎么办?5.同一表头改装成两个不同量程的电流表串联接入电路，两表读数是否相同，指针偏角是否相同？并联接入电路，两表读数是否相同，指针偏角是否相同？若同一表头改装成两

32、个不同量程的电压表呢？【经典例题解析】例1.如图所示，将一个改装的电流表接入电路进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些，如果表头G的Ig是准确的，出现的误差可能是下述哪种原因引起的：Rg的测量值比真实值偏大Rg的测量值比真实值偏小 所并联的R并比公式R并=IgRg/（IIg）计算出的R并小 所并联的R并比公式R并=IgRg/（IIg）计算出的R并大A.B.C.D.例2.（01浙江）实验室中现有器材如实物图（1）所示，有：电池E,电动势约1V,内阻约1Q;电流表Ai,量程10A,内阻Ri约0.2电流表A2,量程300mA,内阻R2约5Q;电流表A3,量程250mA,内阻R3约5Q;电阻

33、箱R1,最大阻值999.9Q,阻值最小改变量为0.1Q;滑线变阻器R2,最大阻值100；开关S；导线若干。要求用图（2）所示电路测定图中电流表A的内阻。（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是例3.（01全国卷）图（1）中E为电源，其电动势为e,Ri为滑线变阻器，R2为电阻箱，A为电流表。用此电路，比以下步骤可近似测得A的内阻Ra：闭合Ki,断开K2,调节Ri,使电流表读数等于其量程I。；保持Ri不变，闭合K2,调节R2,使电流表读数等于Io/2

34、,然后读出R2的值，取Ra=R2按图（1）所示电路在图（2）所给出的实物图中画出连接导线。(RA-R2)/RAo试导出它真实值与测量值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即与电源电动势、电流表量程I。及电流表内阻Ra的关系。Io=10mA,真实值Ra约为30Q,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？例4.（04北京卷）为了测定电流表A1的内阻，采用如图（1）所示的电路。其中：A1是待测电流表，量程为300dA内阻约为100Q;A2是标准电流表，量程是200dA;R1是电阻箱，阻值范围0-999.9Q;R2是滑动变阻器；R3是保护电阻，E是电池组，电动势4V,内阻不计；

35、&是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关。根据电路图（1）,请在图（2）中画出连线，将器材连接成实验电路。连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器&使电流表A2的读数是150A;然后将开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱R1,使A2的读数仍为150A。若此时电阻箱各旋钮的位置如图（3）所示，电阻箱R1的阻值是Q,则待测电流表A1的内阻R3=Qo上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全。在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用：（填写字母）。A.200kQB.20kQC.15kQD.20a即要满足上述实验要求，又要调整方下面提供

36、最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用。便，应选（填字母）。A.1kQB.5kQC.10kQD.25kQ例5.（04全国卷II）（1）图中给出的是用螺旋测微器测量一个金属薄板厚度时的示数，此读数应为mm。（2）实验室内有一电压表mV量程为150mV,内阻约为150。现要将其改装成量程为10mA的电流表，并进行校准。为此，实验室提供如下器材：干电池E（电动势为1.5V）,电阻箱R,滑线变阻器R,电流表A（有1.5mA,15mA与150mA三个量程）及开关K。对电表改装时必须知道电压表的内阻。可用图示的电路测量电压表的内阻。在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中电流表A应选用的量程是。若合

37、上K,调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV,电流表A的读数为1.05mA,则电压表的内阻RmV为。（取三位有效数字）（b）在对改装成的电流表进行校准时，把A作为标准电流表，画出对改装成电流表进行校准的电路原理图（滑线变阻器作限流使用）图中各元件要用题中给出符号或字母标注。图中电阻箱的取值是（取三位有效数字），电流表A应选用的量程是。例6.（04天津卷）现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50A,内阻约为800-850Q,把它改装成1mA,10mA的两量程电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20Q;滑动变阻器R2,最大阻值100kQ;电阻箱R,最大阻值99

38、99Q;定值电阻R0,阻值1ka；电池E1,电动势1.5V;电池E2,电动势3.0V;电池E3,电动势4.5V;（所有电池内阻均不计）标准电流表A,满偏电流1.5mA;单刀单掷开关S1和S2,单刀双掷开关S3,电阻丝及导线若干。（1）采用如图（1）所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为;选用的电池为。（2）将G改装成双量程电流表。现有图（2）和图（3）两种备选电路，图为合理电路，另一电路不合理的理由是：（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图,图中A为待核电流表符号o例7.(05江苏卷)将?黄偏电流Ig=300科A、内阻未知的电流

39、表。改装成电压表并进行核对.(1)利用如图所示的电路测量电流表G的内阻(图中电源的电动势E=4V):先闭合Si,调节R,使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S2,保持R不变，调节R,使电流表指针偏转到满刻度的2/3,读出此R的阻值为200Q,则电流表内阻的测量值Rg=100Q.(2)将该表改装成量程为3V的电压表，需串联(填“串联”或“并联”)阻值为Ro=99OOQ的电阻.(3)把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试在答题卡上画出实验电路图和实物连接图23 -【实验目的】第五讲测定电源的电动势和内阻学会用伏安法测电源电动势和内阻；学会用图像法处理实验数据。【重点难点解析】1 .用伏安法测量电源电

40、动势和内电阻，根据什么关系式？有几种测量方法？2 .如图甲、乙所示，用哪一种电路测量电源的电动势和内电阻较好？3 .测量多组U、I数据时应注意什么问题？（让两个电表中的一个表的指针 指整数格，每次电阻值的变化适当大一些以减小读数误差。通电时间越短越 好。）4 .用图象法求 e和r时为什么坐标系原点的纵轴坐标常常不取零值？U- I图象的数学表达式是怎样的？图像的斜率和截距各表示什么？5 .两种电路的测量误差如何分析（图像法、等效电源法）？误差情况怎样？6 .有同学在做测定电源的电动势和内电阻的实验时，给电池串联一个定值电阻，这有什么好处？7 .只有电压表怎样测量电动势和内阻r?若用图像法处理实验

41、数据，画什么图像?8 .只有电流表怎样测量电动势和内阻r?若用图像法处理实验数据，画什么图像?【经典例题解析】例1.（01上海卷）要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势e和内阻r（约几欧），提供下列器材：电压表V（量程3V,内阻1kQ）、电压表V2（量程15V,内阻2kQ）、电阻箱（0Q-99990）、电键、导线若干。某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：（1）合上电键S,将电阻箱R阻值调到Ri=10Q,读得电压表的读数为U1。（2）将电阻箱R阻值调到R2=20，读得电压表的读数为U2。由方程组5=eU1r/R、U2=eU2r/R2解出e、r。为了减少实验误差，

42、上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？应选用量程为3V的电压表、应改变电阻箱组值R,读取若干个U值，由I=U/R计算电流值，作UI图像（或作1/UR图像）求e和r。例2.（02广东卷）现有器材：量程为10.0mA、内阻约30Q40的电流表一个，定值电阻R1=150Q,定值电阻R2=100Q,单刀单掷开关K,导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在所示的实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为：e=I1I2R2/Q112）。式中各直接测得量的意义是：Il是外电阻为R1时的电流，12是外电阻为R1和R2串联时的电流例3.（

43、04全国卷）图中E为直流电源，R为已知电阻，（V为理想电压表,其量程略大于电源电动势，K1和K2为开关。现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r,试写出主要实验步骤及结果表达式。步骤：K闭合，K2断开，记下电压表示数UK、&均闭合，记下记下电压表示数U结果：E=Uir=（Ui-U2）R/U2例4.（04广东卷）图中R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势及电阻Rx。（2）写出操作步骤：Kl断开，K2接到a端，记下电压表的读数U.K.仍接到a端，闭合K1,记下电压表的读数U2;Kl仍闭合，

44、K2拉到b端，记下电压表的读数Ugo（2）由R及测得的量，可测得e=U1，Rx=U3R4U25）。例5.（04上海卷）在测定一节干电池（电动势约为1.5V,内阻约为2Q）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V,B电压表量程为3V,A变阻器为（20Q,3A）,B变阻器为（500Q,0.2A）电压表应该选B（填A或B）,这是因为A50454035302520S-酷你耳第120100回60祠2005表量程过大，读数误差较大；变阻器应选A（填A或B）,这是因为变阻器B额定电流过小，调节不方便。例6.（05上海卷）右图中图线表示某电池组的输出电压一电流关系，图线表示其输

45、出功率一电流关系.该电池组的内阻为Q.当电池组的车出功率为120W时，电池组的输出电压是V.例7.（05全国卷I）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V,r约为1.50）。器材：量程3V的理想电压表V,量程0.5A的电流表（A（具有一定内阻），固定电阻R=4Q,滑线变阻器R,电键K,导线若干。（2）画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。实验中，当电流表读数为Ii时，电压表读数为U当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E=(I1U2I2U1)/(11-I2),r=(U2Ui)/(11I2)Ro(用11,I2,Ui,U2及R表木）例8.（06广东卷）某同学

46、设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A,内阻小于10）、电阻箱（099.99）、滑动变阻器（0100）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。（1）该同学按图连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20Qo试分析该测量产生误差的原因是：半偏法测电流表内阻。K闭合，S断开，调P使A满偏，后S接C.调R使A半偏.测出的电流表内阻偏小：因为电流表满偏时滑动变阻器阻值不满足远远大于电流表内阻的实验条件；电阻箱的阻值不能连续调节。（2）简要写出利用图示电路测量电

47、源电动势和内阻的实验步骤：断开K,R调至最大值，S与D接通;调小R直到电流表指针有较大偏转，改变R值，测几组I随R变化的数据；作1/IR图像。（3）右图是由实验数据绘出的1/IR图象，由此求出待测干电池组的电动势E=2.762.96V,内电阻r=2.372.47Q。（结果保留三位有效数字）例9.（06江苏卷）现在按图所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20Q）,可供选择的器材如下：电流表Ai、A2（量程05004内阻约为500Q）,滑动变阻器R（阻值0100，额定电流1.0A）,定值电阻Ri（阻值约为100Q）,电阻箱R2、R3（阻值0999.9Q）,开关、导线若干。

48、由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图电路进行测量。（1）测量电流表A2的内阻i按图电路测量A2的内阻，以下给出T实验中必要的操作cpL*H*A.断开S1B.闭合S1、S2mC.按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R2调至最大D.调节R2,使A1的示数为I1,记录R2的值。E,断开S2,闭合S3F.调节滑动变阻器R,使A1、A2的指针偏转适中，记录A1的示数I1请按合理顺序排列实验步骤（填序号）CBFEDA。（2）将电流表A2（较小量程）改装成电流表A（较大量程）如果（1）中测出A2的内阻为468.0Q,现用R2将A2改装成量程为20m

49、A的电流表A,应把R2调为卫与A2并联，改装后电流表A的内阻Ra为11.7I。（3）利用电流表A、电阻箱R3测电池的电动势和内阻用电流表A、电阻箱R3及开关S按图所示电路测电池的电动势和内阻。实验时，改变Ri的值，记录下电流表A的示数I,得到若干组R3、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电池电动势E和内阻r。a.请写出与你所作线性图象对应的函数关系式：R3+Ra=E/I-r。b.请在虚框内坐标中作出定性图象（要求标明坐标轴所代表的物理量,用符号表示）c.图中直线的斜率表示E;图中直线与纵轴截距的绝对值表示r。例10.（06天津卷）某研究性学习小组利用如图所示电路测量电池组的电动势

50、E和内阻r.根据实验数据绘出图示的R-1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到：E=2.9V,r=0.9Qo例11.电源的输出功率P跟外电路的电阻R有关。下左图是研究它们的关系的实验电路。为了便于进行实验和保护蓄电池，给蓄电池串联了一个定值电阻Ro,把它们一起看作电源（图中虚线框内部分）。电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻Ro之和，用r表示。电源的电动势用E表示。（安培表、伏特表看作理想电表）写出电源的输出功率P跟E、r、R的关系式：在实物图中按电路图画出连线，组成实验电路。下表中给出了6组实验数据，根据这些数据，在方格纸中画出P-R关系图线。根据图线可知，I(A)0.200.280.360.440.520.60(V)3.002.602.201.801.401.00U/I(Q)15.09.36.14.12.71.7UI(W)0.600.730.790.790.730.60电源输出功率的最大值是W,当时对应的外电阻是Qo（4）由表中所给出的数据，若已知跟电源串联的定值电阻的阻值为Ro=4.5Q,还可以求得该电源的电动势E=V,内电阻r0=