高中物理--- 電學實驗

1、第十二講 電學實驗l 專題1 儀器、電表及其讀數1. 游標卡尺(1) 構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。(2) 原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。(3) 不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，見下表：刻度格數(分度)刻度總長度每小格與1 mm的差值精確度(可準確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4

2、) 讀數：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數，y表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則記錄結果表達為(xy×精確度)mm。v 溫度計、游標卡尺、秒表不估讀（本身精度導致）l 課堂練習【例1】 如下圖，游標卡尺讀數為： mm.【例2】 如下圖，游標卡尺讀數為： mm.2. 螺旋測微儀（千分尺）(1)構造：如圖。(2)讀數：測量值(毫米)固定刻度數(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)可動刻度數(估讀一位)×0.01(毫米)實例：如圖所示，固定刻度示數為2.0 mm，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數為15.0，最后的讀數為：2.0 mm15.0×0.01 m

3、m2.150 mm.v 使用螺旋測微器讀數時，以毫米為單位，有三位小數。l 課堂練習【例1】 如下圖，螺旋測微器讀數為： mm.【例2】 如下圖，螺旋測微器讀數為： mm.3. 電表及其讀數(1) 電流、電壓表最小分度是“1”的電表，測量誤差出現在下一位，下一位按1/10估讀，如最小刻度是1 mA的電流表，測量誤差出現在毫安的十分位上，估讀到十分之幾毫安最小分度是“2”或“5”的電表，測量誤差出現在同一位上，同一位分別按1/2或1/5估讀如學生用的電流表0.6 A量程，最小分度為0.02 A，誤差出現在安培的百分位，只讀到安培的百分位，估讀半小格，不足半小格的舍去，超過半小格的按半小格讀數，以

4、安培為單位讀數時，百分位上的數字可能為0、1、29；學生用的電壓表15 V量程，最小分度為0.5 V，測量誤差出現在伏特的十分位上，只讀到伏的十分位，估讀五分之幾小格，以伏為單位讀數時，十分位上的數字可能為0、1、29.l 課堂練習【例1】 如下圖，下列電表示數為： mA, a針為 V，b針為 V，c針為 V. (2) 靈敏電流計靈敏電流計主要由磁場和放入其中的可變線圈構成，當線圈中有電流流過時，線圈在安培力的作用下帶動指針一起偏轉，電流越大，偏轉角度越大，且偏轉角度和通入電流大小成正比(q=kI)。三個參數：滿偏電流，表頭電阻，滿偏電壓，且這三者滿足歐姆定律。(3) 歐姆表最小分度為1W的，

5、必須估讀，其他不估讀。v 所有讀數必須注意題目需求的有效數字，若讀數結果不夠要求的有效數字，必須在讀數后補0l 課堂練習【例1】 如下圖，倍率為×1，圖1歐姆表示數為 W,圖2中倍率為×10,則歐姆表示數為 W。 l 專題2 電路接法及儀器選擇1. 電流表內外接法內接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓電壓表分流U測UxUAI測IxIV電阻測量值R測RxRA>RxR測<Rx測量值大于真實值x測量值小于真實值v 判斷依據：1. 若>，則用電流表外接法； 若<，則用電流表內接法。2.試觸法，若不知Rx的阻值，如圖，可將電壓表觸頭P分別與a、b接觸，若電流表“

6、相對變化”明顯，即說明電壓表分流較強，需要用電流表內接，反之用電流表外接法。2. 滑動變阻器兩種接法內容 限流接法分壓接法電路圖壓調節(jié)范圍UE0UE流調節(jié)范圍I0I開始時觸頭位置b端a端v 兩種接法選擇原則：若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式電路；若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應改用分壓式電路；題目中要求電壓從零開始調節(jié)，則必須采用分壓式電

7、路；題目中要求多測幾組數據或題目中需要使用U-I數據作圖；考試大部分選用分壓法；兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、能耗低。3. 儀器選擇(1) 電流、電壓表選擇電表不能超過最大量程，選擇時計算電路中的最大可能電流或電壓表可能測到的最大電壓，根據計算值選取合適的量程；實驗讀取數值需要超過電表最大量程的一半，否則要更換小量程電表。(2) 滑動變阻器選擇分壓接法選擇電阻小而額定電流大的滑動變阻器；限流接法選擇和待測電阻阻值接近的滑動變阻器。(3) 電源及電阻類原件電源：需要根據電表量程及其他原件的額定電流、額定電壓選擇；電阻類原件：不能超過其額定電流或額定電壓。

8、4. 電路圖連接實物圖注意點先串后并，導線不能交叉；電表正負極及量程正確選擇；滑動變阻器兩種接法完全按照電路圖，不可反接。l 專題3 電阻的測量方法1. 伏安法 l 課堂練習【例1】 某同學欲測一電阻Rx(阻值約300)的阻值,可供選擇的儀器有:電流表A1:量程10mA;電流表A2:量程0.6A;電壓表V1:量程3V;電壓表V2:量程15V; 電源電動勢為4.5V.(1)該同學先按圖接好電路,閉合S1后把開關S2撥至a時發(fā)現兩電表指針偏轉的角度都在滿偏的4/5處;再把開關S2撥至b時發(fā)現.其中一個電表的指針偏角幾乎不變,另一個電表指針偏轉到滿偏3/4處,則該同學在實驗中所選電壓表量程為_,所選

9、電流表的量程為_,Rx的測量值為_.(2)如果已知上述電壓表的內阻RV和電流表的內阻RA,對S2分別撥至a和b兩組測量電路(電壓表和電流表測量值分別用U1,U2,I1,I2表示),則計算電阻Rx的表達式分別為_、_(用測量值和給出的電表內阻表示).2. 安安法 已知一個表內阻，即可測另外一表內阻或待測電阻值。l 課堂練習【例1】 用以下器材測量一待測電阻的阻值,器材(代號)與規(guī)格如下:電流表A1(量程300mA,內阻r1為5);標準電流表A2(量程300mA,內阻r2約為5);待測電阻R1(阻值約為100);滑動變阻器R2（最大阻值10）電源E(電動勢約為10V,內阻r約為1);單刀單擲開關S

10、,導線若干.(1)要求方法簡捷,并能測多組數據,畫出實驗電路圖原理圖,并表明每個器材的代號.(2)實驗中,需要直接測量的物理量是_,用測的量表示待測電阻R1的阻值的計算公式是R1=_.3. 伏伏法 已知一個表內阻，即可測另外一表內阻或待測電阻值。l 課堂練習【例1】 用以下器材測量電阻Rx的阻值(9001000):電源E,具有一定內阻,電動勢約為9.0V;電壓表V1,量程為1.5V,內阻r1=750;電壓表V2,量程為5V,內阻r2=2500;滑動變阻器R,最大阻值約為100;單刀單擲開關S,導線若干.(1)測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的1/3,試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖(原

11、理圖中的元件要用題圖中相應的英文字母標注).(2)若電壓表V1的讀書用U1表示,電壓表V2的讀數用U2表示,則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=_.4. 電阻箱當電表 5. 比較法6. 等效替代法7. 電橋法l 課堂練習【例1】 利用給出的電路圖和器材（G為靈敏電流表，R0為阻值均勻的電阻絲，R為已知阻值的定值電阻，Rx為被測電阻）。要求利用這些器材測未知電阻Rx。（1）實驗中還需要什么測量儀器？（2）將實物連成電路圖。（3）寫出測量Rx的實驗步驟，并寫出利用測量數據表示Rx的表達式。8. 半偏法測電表內阻 適合大內阻，測量值偏大 適合小內阻，測量值偏小 電源內阻小時，測量值誤差小 滑動變

12、阻器阻值小，測量值偏大l 課堂練習【例1】 要測定一塊電流表A的內阻（量程05mA，內阻r約為500），某同學在實驗室找到了如下器材：電源E（3V，內阻未知）電壓表V（015V，內阻約為5k）電阻箱R1（0999.9）滑動變阻器R2（010）電鍵開關一只、導線若干該同學想利用半偏法測該電流表的內阻，為了測量盡量精確，請幫忙在方框中畫出設計電路圖；簡要說明測量操作步驟1） 2） 寫出r的測量值的表達式，r l 專題4 考試實驗1. 描述小燈泡的伏安特性曲線1.1 實驗目的1描繪小電珠的伏安特性曲線2分析伏安特性曲線的變化規(guī)律1.2 實驗原理1用電流表測過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓

13、，測得多組(U、I)值，在UI坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來，分析小電珠的伏安特性；2電流表外接：因為小電珠的電阻很小，如果電流表內接，誤差明顯較大；3滑動變阻器的限流接法和分壓接法；4. 原理圖如右圖。1.3 實驗器材小電珠、電壓表與電流表、滑動變阻器、學生低壓直流電源(或電池組)、開關、導線若干、坐標紙、鉛筆1.4 注意事項1電路的連接方式：電流表應采用外接法，滑動變阻器應采用分壓式連接2閉合開關前，滑片應移到使小電珠的電壓為0的一端3在IU圖線彎曲處，繪點要密4IU圖線上各點要用平滑曲線連接1.5 實驗步驟1根據小電珠上標示的額定電壓和額定電流，選用電源的輸出電壓和

14、電表的量程；2將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關用導線連接成如原理圖所示的電路；3將滑動變阻器的觸頭移動到右端，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，讀出并記錄多組U、I數值，將測量數據填入表格中；4.斷開開關，拆除電路，整理儀器；5在坐標紙上以U為橫軸、I為縱軸建立坐標系，選取合適的標度；6在坐標紙上描出以上各組數據所對應的點，用一條平滑的曲線把這些點連起來，得到小電珠的伏安特性曲線1.6 誤差分析1由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內阻對電路的影響會帶來誤差；2電流表、電壓表的讀數帶來誤差，要嚴格按照讀數規(guī)則讀數；3在坐標紙上描點，作圖帶來誤差。l 課堂練習【例1】 在“描繪小電珠的伏

15、安特性曲線”實驗中，用導線a、b、c、d、e、f、g和h按圖所示方式連接電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調零閉合開關后：(1)若電壓表的示數為2V，電流表的示數為零，小電珠不亮，則斷路的導線為_(2)若電壓表的示數為零，電流表的示數為0.3 A，小電珠亮，則斷路的導線為_(3)若反復調節(jié)滑動變阻器，小電珠亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數不能調為零，則斷路的導線為_【例2】 “描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，除一標“6 V，1.5 W”的小燈泡、導線和開關外，還有：A直流電源6 V(內阻不計)B直流電流表03 A(內阻0.1 以下)C直流電流表0300 mA(內阻約為5

16、)D直流電壓表010 V(內阻約為15 k)E滑動變阻器10 ，2 AF滑動變阻器1 k，0.5 A實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量(1)實驗中電流表應選用_，滑動變阻器應選用_(均用序號表示)(2)在方框內畫出實驗電路圖 （3）試將如圖所示器材連成實驗電路【例3】 某學習小組的同學擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：小燈泡L，規(guī)格“4.0 V0.7 A”；電流表A1，量程3 A，內阻約為0.1 ；電流表A2，量程0.6 A，內阻r20.2 ；電壓表V，量程3 V，內阻rV9 k；標準電阻R1，阻值1 ；標準電阻R2，阻值3 k；滑動變阻器R，阻值范圍010

17、；學生電源E，電動勢6 V，內阻不計；開關S及導線若干(1)甲同學設計了如圖742所示的電路來進行測量，當通過L的電流為0.46 A時，電壓表的示數如圖743所示，此時L的電阻為_.圖742圖743(2)乙同學又設計了如圖744所示的電路來進行測量，電壓表指針指在最大刻度時，加在L上的電壓值是_V.圖744圖745(3)學習小組認為要想更準確地描繪出L完整的伏安特性曲線，需要重新設計電路請你在乙同學的基礎上利用所供器材，在圖745所示的虛線框內補畫出實驗電路圖，并在圖上標明所選器材代號2. 探究決定導體電阻的因素2.1 實驗原理 金屬絲接入如圖所示的電路中，用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表

18、測金屬絲中的電流，根據Rx計算金屬絲的電阻Rx，然后用毫米刻度尺測量金屬絲的有效長度l，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計算出金屬絲的橫截面積S；根據電阻定律Rx，得出計算金屬絲電阻率的公式 。2.2 實驗器材被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、導線2.3 注意事項1應在導線連入電路前測量直徑；測量金屬絲的長度，應在連入電路之后在拉直的情況下進行；2本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故須采用電流表外接法；3開關S閉合前，滑動變阻器的阻值要調至最大；4電流不宜太大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜太長；5實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源

19、、開關、電流表、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路，然后再把電壓表并聯在待測金屬絲的兩端。2.4 實驗步驟1直徑測定：用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出金屬絲的橫截面積S；2電路連接：按電路原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路；3長度測量：用毫米刻度尺測接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測3次，求平均值l；4U、I測量：把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經檢查確認無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，記入表格內，斷開開關S；5.拆除實驗線路，整理好實驗器材。2.5 數據處理

20、1在求Rx的平均值時可用兩種方法(1)用Rx分別算出各次的數值，再取平均值；(2)用UI圖線的斜率求出。2計算電阻率：將記錄的數據U、I、l、d的值代入電阻率計算式 。2.6 誤差分析1金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產生誤差的主要來源之一；2采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏?。?金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數等會帶來偶然誤差；4由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。l 課堂練習【例1】 在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示，用米尺測出金屬絲的

21、長度l，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據電阻定律計算出該金屬材料的電阻率(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_mm.(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導線及下列器材：A電壓表03 V，內阻10 kB電壓表015 V，內阻50 kC電流表00.6 A，內阻0.05 D電流表03 A，內阻0.01 E滑動變阻器，010 F滑動變阻器，0100 要求較準確地測出其阻值，電壓表應選_，電流表應選_，滑動變阻器應選_(填序號)實驗中某同學的實物接線如圖所示，請指出該同學實物接線中的兩處明顯錯誤錯誤1：_錯誤2：_(3)若測得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的

22、電阻率_.【例2】 某同學想要了解導線在質量相同時，電阻與截面積的關系，選取了材料相同、質量相等的5卷導線，進行了如下實驗：(1)用螺旋測微器測量某一導線的直徑，如圖所示讀得直徑d_mm.（2）該同學經實驗測量及相關計算得到如下數據：電阻R()121.050.023.910.03.1導線直徑d(mm)0.8010.9991.2011.4941.998導線截面積S(mm2)0.5040.7841.1331.7533.135請你根據以上數據判斷，該種導線的電阻R與截面積S是否滿足反比關系？若滿足反比關系，請說明理由；若不滿足，請寫出R與S應滿足的關系_(3)若導線的電阻率5.1×107

23、·m，則表中阻值為3.1 的導線長度l_m(結果保留兩位有效數字)3. 練習使用多用電表3.1 實驗原理：1外部構造(如圖所示)(1)轉動選擇開關可以使用多用電表測量電流、電壓、電阻等(2)表盤的上部為表頭，用來表示電流、電壓和電阻的多種量程2歐姆表原理(1)內部電路簡化如圖所示(2)根據閉合電路歐姆定律當紅、黑表筆短接時，Ig，當被測電阻Rx接在紅、黑表筆兩端時，I，當I中Ig時，中值電阻R中RgRr.3.2 實驗器材多用電表、電學黑箱、直流電源、開關、導線若干、小電珠、二極管、定值電阻(大、中、小)三個3.3 實驗步驟1機械調零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置若不

24、指零，則可用小螺絲刀進行機械調零2將紅、黑表筆分別插入“”、“”插孔3測量小燈泡的電壓和電流(1)按如圖甲所示連好電路，將多用電表選擇開關置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓(2)按如圖乙所示連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流4測量定值電阻用多用電表測電阻的步驟：(1)調整定位螺絲，使指針指向電流的零刻度(2)選擇開關置于“”擋的“×1”，短接紅、黑表筆，調節(jié)歐姆調零旋鈕，然后斷開表筆，再使指針指向.(3)將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開表筆，再與標定值進行比較(4)選擇開關改置“×100”擋，重新進行歐姆調零(5)

25、再將兩表筆分別接觸標定值為幾千歐的電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開表筆，與標定值進行比較(6)測量完畢，將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋5探索黑箱內的電學元件探究項目應用擋位現象電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時示數相同二極管歐姆檔正接時有幾百到一千多電阻，反接電阻無窮大3.4 注意事項(1)使用前要機械調零(2)兩表筆在使用時，電流總是“紅入”“黑出”(3)選擇開關的功能區(qū)域，要分清是測電壓、電流、電阻，還要分清是交流還是直流(4)電壓、電流擋為量程范圍擋，歐姆擋為倍率擋(5)刻度線有三條：上為電阻專用，中間為電壓、交流、直流共用，下為交

26、流2.5 V專用(6)測電阻時：待測電阻與電路、電源一定要斷開兩手一定不要同時接觸兩筆金屬桿指針指中值附近較準，否則換擋每換一擋必須重新歐姆調零讀出示數要乘以倍率(7)使用完畢，選擇開關要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應取出電池l 課堂練習【例1】 如圖所示為多用電表的刻度盤若選用倍率為“×100”的電阻擋測電阻時，表針指示如圖所示，則： (1)所測電阻的阻值為_ ；如果要用此多用電表測量一個阻值約為2.0×104 的電阻，為了使測量結果比較精確，應選用的歐姆擋是_(選填“×10”、“×100”或“×1 k”)(2)用此多用電表進行

27、測量，當選用量程為50 mA的電流擋測量電流時，表針指于圖示位置，則所測電流為_ mA；當選用量程為250 mA的電流擋測量電流時，表針指于圖示位置，則所測電流為_ mA.(3)當選用量程為10 V的電壓擋測量電壓時，表針也指于圖示位置，則所測電壓為_ V.【例2】 某同學利用多用電表做了以下實驗：（1）使用多用電表測電阻，他的主要實驗步驟如下把選擇開關扳到“×100”的歐姆擋上；把表筆插入測試插孔中，先把兩根表筆相接觸，旋轉歐姆調零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位上；把兩根表筆分別與某一待測電阻的兩端相接，發(fā)現這時指針偏轉較?。粨Q用“×10”的歐姆檔，隨即記下歐姆數值；把表

28、筆從測試筆插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原處，實驗完畢。這個學生在測量時已注意到：待測電阻與其他元件和電源斷開，不用手碰表筆的金屬桿，那么這個學生在實驗中有哪些操作是錯誤的？（三個錯誤）錯誤一：_錯誤二：_錯誤三：_（2）如圖所示，為多用電表的表盤，測電阻時，若用的是×100量程，這時表針所示被測電阻的阻值應為_ 歐；測直流電流時，用的是100mA的量程，指針所示電流值為_毫安；測直流電壓時，用的是50V量程，則指表針所示的電壓值為_伏。（3）用多用電表歐姆擋(×100)測試三只晶體二極管，其結果依次如圖甲、乙、丙所示。由圖可知，圖中_的二極管是好的，該二極管的正極是_端

29、。4. 測定電源電動勢和內阻4.1 實驗原理1實驗依據：閉合電路的歐姆定律2實驗電路：如圖所示3E和r的求解：由UEIr得，解得4作圖法數據處理，如圖所示(1)圖線與縱軸交點為E.(2)圖線與橫軸交點為I短.(3)圖線的斜率表示r. v 圖線斜率的絕對值為電源內阻r的大小；當I0時，UE，即圖線與縱軸的交點坐標值；當U0時，I為短路時的電流，即圖線與橫軸的交點坐標值但要注意，有時縱軸起點不是零，這時圖線與橫軸的交點不是短路電流，圖線斜率的絕對值仍是內阻值，與縱軸的交點坐標值仍為電源的電動勢值4.2 實驗器材電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙4.3 實驗步驟1連接電

30、路：電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖連接好電路2測量與記錄：(1)把變阻器的滑片移動到使用阻值最大的一端(2)閉合開關，調節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數并記錄一組數據(I1、U1)用同樣方法測量多組I、U值填入表格中.(3)斷開開關，拆除電路整理好器材4.4 數據處理本實驗中數據的處理方法，一是聯立方程求解的公式法，二是描點畫圖法l 方法一：取六組對應的U、I數據，數據滿足的關系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r讓第1組和第4組聯立方程，第2組和第5組聯立方程，第3組和第6組聯立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電池的電動勢E和內阻r的大小l 方法二在坐標紙上以路端

31、電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立UI坐標系，在坐標平面內描出各組(U，I)值所對應的點，然后盡量多地通過這些點作一條直線，不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側，則直線與縱軸交點的縱坐標值即是電池電動勢的大小(一次函數的縱軸截距)，直線斜率的絕對值即為電池的內阻r.即r|.4.5 誤差分析1偶然誤差(1)由讀數不準和電表線性不良引起誤差；(2)用圖象法求E和r時，由于作圖不準確造成的誤差；(3)測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化。2系統(tǒng)誤差由于電壓表和電流表內阻影響而導致的誤差(1)如圖甲所示，在理論上EU(IVIA)r，其中電壓表示數U是準確的電源兩端電壓，而實驗中忽略了通

32、過電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數越大，IV越大結論：當電壓表示數為零時，IV0，IAI短，短路電流測量值真實值； E測<E真，因為r測，所以r測<r真從電路的角度看，電壓表應看成內電路的一部分，故實際測出的是電池和電壓表這一整體的等效內阻和電動勢(r測和E測)，如圖乙所示，因為電壓表和電池并聯，所以r測小于電池內阻r真，因為外電阻R斷開時，a、b兩點間電壓Uab等于電動勢E測，此時電源與電壓表構成回路，所以Uab<E真，即E測<E真。(2)若采用如圖甲所示的電路，IA為電源電流真實值，理論上有EUUAIAr，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數越大，U

33、A越大，當電流為零時，UA0，電壓為準確值，等于E，如圖乙所示甲乙結論：E為真實值； I短測<I短真，因為r測，所以r測>r真，r測為r真和RA的串聯值，由于通常情況下電池的內阻較小，所以這時r測的測量誤差非常大。4.6 注意事項：1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些(選用已使用過一段時間的干電池)2要測出不少于6組的(I，U)數據，且變化范圍要大些，然后用方程組求解，并求平均值3畫UI圖線時，由于讀數的偶然誤差，描出的點不在一條直線上，在作圖時應使圖線通過盡可能多的點，并使不在直線上的點均勻分布在直線的兩側，個別偏離直線太遠的點可舍去這樣就可使偶然誤差得到部分抵消，從

34、而提高精確度4由于干電池的內阻較小，路端電壓U的變化也較小，這時畫UI圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據測得的數據從某一恰當值開始(橫坐標I必須從零開始)但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電源的電動勢，圖線斜率的絕對值仍為內電阻4.7 實驗改進測電源的電動勢和內電阻的其他幾種方法1用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖所示，測量原理為：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此種方法使測得的電動勢無偏差，但內阻偏大2用一個電壓表和電阻箱測量，電路如圖所示，測量原理為：EU1r，EU2r.由此可求出r和E，此種方法測得的電動勢和內阻均偏小來源:學科3用

35、一只電壓表粗測電動勢，直接將電壓表接在電源兩端，所測值近似認為是電源的電動勢，此時UE，需滿足RVr.4用兩個電壓表可測得電源的電動勢，電路如圖7所示測量方法為：斷開S，測得V1、V2的示數分別為U1、U2，此時，EU1U2r,RV為V1的內阻；再閉合S，V1的示數為U1,此時EU1r，解方程組可求得E。l 課堂練習【例1】 用右圖所示的電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻。電池的內阻較小，為了防止在調節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保護作用。除電池、開關和導線外，可供使用的實驗器材還有：（a） 電流表（量程0.6A、3A）；（b） 電壓表（量程3V、15V）（c） 定值電阻（

36、阻值1、額定功率5W）（d） 定值電阻（阻值10，額定功率10W）（e） 滑動變阻器（陰值范圍0-10、額定電流2A）（f） 滑動變阻器（阻值范圍0-100、額定電流1A）那么：（1）要正確完成實驗，電壓表的量程應選擇 V，電流表的量程應選擇 A； R0應選擇 的定值電阻，R應選擇阻值范圍是 的滑動變阻器。（2）引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是 。【例2】 如圖甲所示的電路是實驗室測量電源的電動勢與內阻的電路圖.(1)按照電路(甲)進行實驗,根據測得的U、I數據,畫出UI圖象,如圖(乙)所示,則電動勢E= ,內阻r= ,電動勢的測量值與真實值相比 (填“偏大”“相等”或“偏小”),內阻的測量值與

37、真實值相比 (填“偏大”“相等”或“偏小”).(2)如果在電路甲的適當位置添加一只單刀雙擲開關,用來改變電壓表接入電路的方式,就能夠最大程度的消除誤差,請在虛線框內畫出改進后的電路圖. (3)簡要寫出利用改進電路測量電動勢與內阻實驗操作步驟.(4)實驗操作完成之后,利用圖象法處理數據,在同一坐標系中畫出了兩條直線甲與乙,縱橫軸截距分別是U1、U2和I1、I2,如圖所示,則電動勢E= ,內阻r= .l 課后作業(yè)【例1】 用伏安法測量一個定值電阻的電阻值，現有的器材規(guī)格如下： A待測電阻Rx（大約100）B直流毫安表A1（量程0-10mA，內阻約100） C直流毫安表A2（量程

38、040 mA，內阻約40） D直流電壓表V1（量程03 V，內阻約5k） E直流電壓表V2（量程015 V，內阻約15k） F直流電源（輸出電壓4 V，內阻不計） G滑動變阻器R（阻值范圍050，允許最大電流1A） H開關一個、導線若干（1）根據器材的規(guī)格和實驗要求，為使實驗結果更加準確，直流毫安表應選_，直流電壓表應選_。（2）在方框內畫出實驗電路圖，要求電壓和電流的變化范圍盡可能大一些。 （3）連接好實物圖。【例2】 有一待測電阻Rx，無法估計其粗略值某同學應用伏安法進行測量，按右圖所示甲、乙兩種電路各測一次，用甲圖測得的數據是2

39、.9 V, 4.0 mA；用乙圖測得的數據是3.0 V，3.0 mA.由此可知，應用_圖測量的值誤差較小，測量值Rx_ . 【例3】 某同學用如圖1所示電路，測繪標有“3.8V，0.3A”的小燈泡的燈絲電阻R 隨電壓U變化的圖象除了導線和開關外，有以下一些器材可供選擇：電流表：A1（量程100mA，內阻約2）、A2（量程0.6A，內阻0.3）；電壓表：V1（量程5V，內阻約5k）、V2（量程15V，內阻約15k）；滑動變阻器：R1（阻值范圍0-100）、R2（阻值范圍0-2k）；電源：E1（電動勢為1.5V，內阻為0.2）、E2（電動勢為4V，內阻約為0.04）為了調節(jié)方便，測量準確

40、，實驗中應選用電流表_，電壓表_，滑動變阻器_，電源_（填器材的符號）根據實驗數據，計算并描繪出R-U的圖象如圖2所示由圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為_；當所加電壓為3.00V時，燈絲電阻為_，燈泡實際消耗的電功率為_W根據R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關系符合該關系的示意圖是下列圖中的_【例4】 小明對2B鉛筆芯的導電性能感興趣，于是用伏安法測量其電阻值。(1)圖1是部分連接好的實物電路圖，請用電流表外接法完成接線并在圖1中畫出。(2)小明用電流表內接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數據描到UI圖上，如圖2所示。在圖中，由電流表外接

41、法得到的數據點是用_(填“”或“×”)表示的。(3)請你選擇一組數據點，在圖2上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為_?！纠?】 要測繪一個標有“3V，0.6W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V，并便于操作已選用的器材有：電池組（電動勢為4.5V，內阻約1）：電流表（量程為0250mA內阻約5）；電壓表（量程為03V內限約3k）：電鍵一個、導線若干實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的（ ）（填字母代號）A滑動變阻器（最大阻值20，額定電流1A）B滑動變阻器（最大阻值1750，額定電流0.3A）畫出實驗所需電路圖，保證誤差最小。實臉得到小燈泡的伏安特性曲線如右

42、圖所示如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5V，內阻為5.0的電源兩端，小燈泡消耗的功率是（ ）W?！纠?】 某同學利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表V的內阻(內阻為數千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值50 )，滑動變阻器R2(最大阻值5 k)，直流電源E(電動勢3 V)，開關1個，導線若干實驗步驟如下：按電路原理圖(a)連接線路；將電阻箱阻值調節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應的位置，閉合開關S；調節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片位置不變，調節(jié)電阻箱阻值，使電壓表示數為2.00 V，記下電阻

43、箱的阻值回答下列問題：(1)實驗中應選擇滑動變阻器_(填“R1”或“R2”)(2)根據圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線(3)實驗步驟中記錄的電阻箱阻值為630.0 ，若認為調節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為_(結果保留到個位)(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_(填正確答案標號)A.100mA B.250 mA C.500 mA D.1mA【例7】 某同學在探究規(guī)格為“6 V,3 W”的小電珠伏安特性曲線實驗中：(1)在小電珠接入電路前，使用多用電表直接測量小電珠的電阻，則應將選擇開關旋至_檔進行測量(填選項前的字母)A直流

44、電壓10 VB直流電流5 mA C歐姆×100 D歐姆×1(2)該同學采用圖甲所示的電路進行測量圖中R為滑動變阻器(阻值范圍020 ，額定電流1.0 A)，L為待測小電珠，V 為電壓表(量程6 V，內阻20 k)，A 為電流表(量程0.6 A，內阻1 )，E為電源(電動勢8 V，內阻不計)，S為開關在實驗過程中，開關S閉合前，滑動變阻器的滑片P應置于最_端；(填“左”或“右”)在實驗過程中，已知各元器件均無故障，但閉合開關S后，無論如何調節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數總是調不到零，其原因是_點至_點的導線沒有連接好；(圖甲中的黑色小圓點表示連線點，并用數字標記，空格中請?zhí)顚?/p>

45、圖甲中的數字，如“_2_點至_3_點”的導線)該同學描繪出小電珠的伏安特性曲線示意圖如圖乙所示，則小電珠的電阻值隨工電壓的增大而_(填“不變”、“增大”或“減小”)【例8】 （1）在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖所示，校零時的讀數為_ mm，合金絲的直徑為_mm。（2）為了精確測量合金絲的電阻Rx,設計出如圖所示的實驗電路圖，按照該電路圖完成圖2中的實物電路連接。【例9】 用伏安法測量電阻阻值R，并求出電阻率。給定電壓表（內阻約為50k）、電流表（內阻約為40）、滑線變阻器、電源、電鍵、待測電阻（約為250）及導線若干。（1） 畫出測量R的電路圖。

46、（2） 圖1中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據此圖求R值的步驟： 。求出的電阻值R 。（保留3位有效數字）（3）待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標為50分度的卡尺測量其長度與直徑，結果分別如圖2、圖3所示。由圖可知其長度為 ，直徑為 。（4）由以上數據可求出 。（保留3位有效數字）【例10】 在黑箱內有一由四個阻值相同的電阻構成的串并聯電路，黑箱面板上有三個接線柱1、2、3.用歐姆表測得1、2接線柱之間的電阻為1，2、3接線柱之間的電阻為1.5，1、3接線柱之間的電阻為2.5。（1）在虛線框中畫出黑箱中的電阻連接方式；（2）如果將1、3接線柱用導線連接起來，1、

47、2接線柱之間的電阻為_?！纠?1】 某學生實驗小組利用圖5所示電路，測量多用電表內電池的電動勢和電阻“×1 k”擋內部電路的總電阻使用的器材有：多用電表；電壓表：量程5 V，內阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5 k；導線若干回答下列問題：(1)將多用電表擋位調到電阻“×1 k”擋，再將紅表筆和黑表筆_，調零點(2)將圖5中多用電表的紅表筆和_(選填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端(3)將滑動變阻器的滑片調到適當位置，使多用電表的示數如圖6所示，這時電壓表的示數如圖7所示多用電表和電壓表的讀數分別為_k和_ V.(4)調節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零此時多

48、用電表和電壓表的讀數分別為12.0 k和4.00 V從測量數據可知，電壓表的內阻為_ k. (5)多用電表電阻擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯而成的電路，如圖8所示根據前面的實驗數據計算可得，此多用電表內電池的電動勢為_V，電阻“×1 k”擋內部電路的總電阻為_ k. 圖8【例12】 某同學將量程為200 A、內阻為500 的表頭A改裝成量程為1 mA和10 mA的雙量程電流表，設計電路如圖11(a)所示定值電阻R1500 ，R2和R3的值待定，S為單刀雙擲開關，A、B為接線柱回答下列問題：(1)按圖(a)在圖(b)中將實物連線；(2)表筆a的顏色為

49、_色；(填“紅”或“黑”)(3)將開關S置于“1”擋時，量程為_mA；(4)定值電阻的阻值R2_.R3_.(結果取三位有效數字)(5)利用改裝的電流表進行某次測量時，S置于“2”擋，表頭指示如圖(c)所示，則所測量電流的值為_mA.圖11【例13】 實際電流表有內阻，可等效為理想電流表與電阻的串聯測量實際電流表內阻的電路如圖1所示供選擇的儀器如下：待測電流表（05mA，內阻約300），電流表（010mA，內阻約100），定值電阻（300），定值電阻（10），滑動變阻器（01000），滑動變阻器 （020），干電池 （1.5V），電鍵S及導線若干 （1）定值電阻應選，滑動變阻器應選（在橫線里填寫

50、序號）（2）用連線連接實物圖2（3）補全實驗步驟：按電路圖連接電路，；閉合電鍵S，移動滑動觸頭至某一位置，記錄相應的的讀數；以為縱坐標，為橫坐標，作出相應圖線，如圖3所示（4）根據圖線的斜率及定值電阻，寫出待測電流表內阻的表達式【例14】 圖(a)為某同學改裝和校準毫安表的電路圖，其中虛線框內是毫安表的改裝電路。 (1)已知毫安表表頭的內阻為100滿偏電流為1 mA ,R1和R2為阻值固定的電阻。若使用a和b兩個接線柱電表量程為3 mA：若使用a和c兩個接線拄,電表量程為10mA由題給條件和數據，可以求出R1=_，R2=_。 (2)現用一量程為3mA，內阻為150的標準電流表A對改裝電表的3mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為