電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)專題講義

1、一、電學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用到的基本知識(shí)在近年的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電阻的測(cè)量（包括變形如電表內(nèi)阻的測(cè)量）、測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻是考查頻率較高的實(shí)驗(yàn)。它們所用到的原理公式為：。由此可見，對(duì)于電路中電壓U及電流I的測(cè)量是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在，但這兩個(gè)量的直接測(cè)量和間接測(cè)量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點(diǎn)之處。因此復(fù)習(xí)中應(yīng)熟練掌握基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)及方法，做到以不變應(yīng)萬變。1電路設(shè)計(jì)原則：正確地選擇儀器和設(shè)計(jì)電路的問題，有一定的靈活性，解決時(shí)應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運(yùn)用。正確性：實(shí)驗(yàn)原理所依據(jù)的原理應(yīng)當(dāng)

2、符合物理學(xué)的基本原理。安全性：實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠，實(shí)施過程中不應(yīng)對(duì)儀器及人身造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器。方便性：實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。精確性：在實(shí)驗(yàn)方案、儀器、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能的小。2電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇：根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般要大于滿偏度的1/3），以減少測(cè)讀誤差。根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過滑動(dòng)變阻器的電流不超

3、過它的額定值，對(duì)大阻值的變阻器，如果使滑動(dòng)觸頭稍有移動(dòng)，則電流、電壓就會(huì)有很大變化，故一般不宜采用。應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來選擇儀器，對(duì)于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能做出恰當(dāng)?shù)倪x擇?？傊?，最優(yōu)選擇的原則是：方法誤差盡可能小；間接測(cè)定值盡可能有較多的有效數(shù)字位數(shù)，直接測(cè)定值的測(cè)量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程；實(shí)現(xiàn)較大范圍的靈敏調(diào)節(jié)；在大功率裝置（電路）中盡可能節(jié)省能量；在小功率電路里，在不超過用電器額定值的前提下，適當(dāng)提高電流、電壓值，以提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。3測(cè)量電路的選擇電流表的內(nèi)、外接問題：（甲）所示電路為電流表外接電路（簡(jiǎn)稱外接法）；（乙）所示電路為電流表內(nèi)接電路（簡(jiǎn)稱內(nèi)接法）。兩種

4、接法的選擇可按下列方法進(jìn)行：連接方式誤差來源測(cè)量值與真實(shí)值關(guān)系適用范圍外接法電壓表分流電流表的讀數(shù)大于流過待測(cè)的電流，故：R測(cè)<R真測(cè)量小電阻內(nèi)接法電流表分壓電壓表讀數(shù)大于待測(cè)電阻兩端的電壓，故：R測(cè)>R真測(cè)量大電阻選擇電路時(shí)的判斷方法：方法一：直接比較法：當(dāng)待測(cè)電阻Rx較小且遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻Rv時(shí)，應(yīng)選用外接法；當(dāng)待測(cè)電阻Rx較大且遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻RA時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)接法。方法二：臨界值法若已知電流表、電壓表內(nèi)阻分別約為RA、Rv，被測(cè)電阻約為Rx，則：當(dāng)時(shí)，電壓表分流作用小，應(yīng)選用外接法當(dāng)時(shí)，電流表分壓作用小，應(yīng)選用內(nèi)接法當(dāng)時(shí)，電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可。

5、方法三：試觸法甲乙在Rv、RA均不知的情況下，可采用試觸法。如左下圖，分別將a端與b、c接觸，如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯，說明電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法；如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用大，應(yīng)采用外接法。abc滑動(dòng)變阻器的分壓、限流接法：為了改變測(cè)量電路（待測(cè)電阻）兩端的電壓（或通過測(cè)量電路的電流），常使滑動(dòng)變阻器與電源連接作為控制電路，滑動(dòng)變阻器在電路中主要有兩種連接方式：如右上圖（甲）為滑動(dòng)變阻器的限流式接法，Rx為待測(cè)電阻。它的接線方式是電源、滑動(dòng)變阻器與待測(cè)電阻三者串聯(lián)。對(duì)待測(cè)電阻供電電壓的最大調(diào)節(jié)范圍是：(Rx是待測(cè)電阻，R是滑動(dòng)變阻

6、器的總電阻，不計(jì)電源內(nèi)阻)。如右上圖（乙）是滑動(dòng)變阻器的分壓式接法。接線方式是電源與滑動(dòng)變阻器組成閉合電路，而被測(cè)電路與滑動(dòng)變阻器的一部分電阻并聯(lián)，該接法對(duì)待測(cè)電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：0E（不計(jì)電源內(nèi)阻時(shí)）。選取接法的原則：要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。負(fù)載電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總電阻R時(shí)，須用分壓式接法，此時(shí)若采用限流式接法對(duì)電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。 采用限流電路時(shí)，電路中的最小電流（電壓）仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流（電壓）時(shí)，應(yīng)采用變阻器的分壓式接法。負(fù)載電阻的阻值Rx小于滑動(dòng)變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要

7、求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。兩種電路均可使用時(shí)應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因?yàn)橄蘖麟娐方Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總功率較小?；瑒?dòng)變阻器的粗調(diào)和微調(diào)作用：在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小的變阻器起微調(diào)作用。在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較大的變阻器起微調(diào)作用。4實(shí)物圖的連接：連線的注意事項(xiàng)：連接電表應(yīng)注意量程選用正確，正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò)。各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上，不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉。對(duì)于滑動(dòng)變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻，在接線時(shí)要特別注意不能將線接到滑動(dòng)觸頭上。連線的基本方法：畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程。畫線連接各元件

8、。（用鉛筆畫線，以便改錯(cuò)）連線方式應(yīng)是單線連接，連線順序應(yīng)先畫串聯(lián)電路，再畫并聯(lián)電路。 一般先從電源正極開始，到電鍵，再到滑動(dòng)變阻器等。按順序以單線連接方式將干路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；然后連接支路將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路也應(yīng)按照連線的方法和順序。二、定值電阻的測(cè)量方法1歐姆表測(cè)量：最直接測(cè)電阻的儀表。但是一般用歐姆表測(cè)量只能進(jìn)行粗測(cè)，為下一步的測(cè)量提供一個(gè)參考依據(jù)。用歐姆表可以測(cè)量白熾燈泡的冷電阻。2替代法：替代法的測(cè)量思路是等效的思想，可以是利用電流等效、也可以是利用電壓等效。替代法測(cè)量電阻精度高，不需要計(jì)算，方法簡(jiǎn)單，但必須有可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻（一般

9、給定的儀器中要有電阻箱）?！纠}1】在某校開展的科技活動(dòng)中，為了要測(cè)出一個(gè)未知電阻的阻值Rx，現(xiàn)有如下器材：讀數(shù)不準(zhǔn)的電流表A、定值電阻R0、電阻箱R1、滑動(dòng)變阻器R2、單刀單擲開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、電源和導(dǎo)線。畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)出你所選用器材的代碼。寫出主要的實(shí)驗(yàn)操作步驟?！窘馕觥繉?shí)驗(yàn)電路如右圖所示。將S2與Rx相接，記下電流表指針?biāo)肝恢谩2與R1相接，保持R2不變，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表的指針指在原位置上，記下R1的值，則RxR1。3伏安法：伏安法的測(cè)量依據(jù)是歐姆定律（包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律），需要的基本測(cè)量?jī)x器是電壓表和電流表，當(dāng)只有一個(gè)電表（或給定的

10、電表不能滿足要求時(shí)），可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻（電阻箱或一個(gè)定值電阻）代替；當(dāng)電表的內(nèi)阻已知時(shí)，根據(jù)歐姆定律I=U/R電壓表同時(shí)可以當(dāng)電流表使用，同樣電流表也可以當(dāng)電壓表用。4伏安法拓展：某些問題中，因?qū)嶒?yàn)器材不具備（缺電流表或電壓表），或因?qū)嶒?yàn)條件限制，或因?qū)嶒?yàn)精度不允許而不能用“伏安法”。這時(shí)我們就得依據(jù)問題的具體條件和要求重新選擇實(shí)驗(yàn)原理，用“伏安法”的替代形式“比較法”來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。利用已知內(nèi)阻的電壓表:利用“伏伏”法測(cè)定值電阻的阻值【例題2】用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值（9001000）：電源E，具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為9.0V；電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1750；電壓表V2，

11、量程為5V，內(nèi)阻r22500；滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為100；單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3，試畫出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖?！窘馕觥咳鐖D所示利用已知內(nèi)阻的電流表：利用“安安”法測(cè)定值電阻的阻值【例題3】用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值。器材（代號(hào)）與規(guī)格如下：電流表A1（量程250mA，內(nèi)阻r1為5)；標(biāo)準(zhǔn)電流表A2（量程300mA，內(nèi)阻r2約為5）；待測(cè)電阻R1（阻值約為100）；滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值10）；電源E（電動(dòng)勢(shì)約為10V，內(nèi)阻r 約為1）；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。要求方法簡(jiǎn)捷，并能測(cè)多組數(shù)據(jù)，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明每個(gè)器材

12、的代號(hào).需要直接測(cè)量的物理量是_，用測(cè)的量表示待測(cè)電阻R1的計(jì)算公式是R1_。【解析】實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。兩電流表A1、 A2的讀數(shù)為I1、I2和電流表A1的內(nèi)阻為r1，待測(cè)電阻R1的阻值的計(jì)算公式是：電壓表、電流表混合用【例題4】有一電阻Rx，其阻值在100200之間，額定功率為0.25W。要用伏安法較準(zhǔn)確地測(cè)量它的阻值，實(shí)驗(yàn)器材有：安培表A1，量程為50mA，RA1=100安培表A2，量程為1A，RA2=20電壓表V1，量程為5V，RV1=10k電壓表V2，量程為15V， RV2=30k 變阻器R1，變阻范圍020 ，2A變阻器R2，變阻范圍01000，1A9V電源，電鍵，導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選

13、用的電流表、電壓表、變阻器分別是：。 畫出所用實(shí)驗(yàn)電路圖。【解析】允許通過電阻中電流可能的最大值由：得，。因?yàn)殡娮杩赡転?00，所以通過被測(cè)電阻的電流的最大值可能是35mA，應(yīng)用電流表的示數(shù)來控制通過電阻的電流，因此，電流表應(yīng)選A1。又因?yàn)椋?。因?yàn)殡娮杩赡転?00，所以允許加在電阻兩端的電壓的最大值可能是5V，應(yīng)用電壓表的示數(shù)來控制加在電阻兩端的電壓，因此電壓表應(yīng)選V1。因?yàn)镽1 R2，且2A35mA， 所以應(yīng)選變阻器R1。因?yàn)镽1Rx 所以滑動(dòng)變阻器連接方式應(yīng)選用分壓電路。因?yàn)?lt;， 所以應(yīng)選用外接電路。實(shí)驗(yàn)所用電路如圖【變式題1】（2006年廣東）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)

14、電路，用以測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，使用的實(shí)驗(yàn)器材為：待測(cè)干電池組（電動(dòng)勢(shì)約3 V）、電流表（量程0.6 A，內(nèi)阻小于1 ）、電阻箱（099.99 ）、滑動(dòng)變阻器（010 ）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干?？紤]到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略。該同學(xué)按圖甲連線，通過控制開關(guān)狀態(tài)，測(cè)得電流表內(nèi)阻約為0.20 。試分析該測(cè)量產(chǎn)生誤差的原因是_。簡(jiǎn)要寫出利用圖甲所示電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟：_；_；/A1R/圖乙圖乙是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖象，由此求出待測(cè)電池組電動(dòng)勢(shì)E_V、內(nèi)阻r_ 。（保留三位有效數(shù)字）P圖甲KSRARABCDE rA【解析】由測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的原

15、理知，此種接法出現(xiàn)誤差的原因是電流表的分壓作用。而，圖線的斜率表示電源電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù)，據(jù)此得出電動(dòng)勢(shì)E， 內(nèi) 阻 r2.33。若不能正確理解圖象的物理意義，則無法得出正確的答案。【答案】并聯(lián)電阻箱后線路總阻值減小，從而造成總電流增大 調(diào)節(jié)電阻箱R，斷開開關(guān)K，將開關(guān) S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)；斷開開關(guān)D，再次調(diào)節(jié)電阻箱R，將開關(guān)S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù) 2.81、2.33 三、電表內(nèi)阻的測(cè)量方法1互測(cè)法：電流表、電壓表各一只，可以測(cè)量它們的內(nèi)阻：VAVAV1V2A2A1兩只同種電表，若知道一只的內(nèi)阻，就可以測(cè)另一只的內(nèi)阻：兩只同種電表內(nèi)阻都未知，則需要一只電阻箱才能測(cè)定電

16、表的內(nèi)阻：V2V1RRA1A22替代法：R21SV1VR21SA1 AS（R1«R2）VR2R1S1AR2S2R1（R1»R2）3半偏法： SRV214.閉合電路歐姆定律計(jì)算法：(不計(jì)電源內(nèi)阻)【例題5】（2000年全國）從下表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路來測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)。在虛線方框中畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號(hào)。器材（代號(hào)）規(guī) 格電流表（A1）量程10mA，內(nèi)阻r1待測(cè)（約40）電流表（A2）量程500A，內(nèi)阻r2=750電壓表（V）量程10V，內(nèi)阻r3=10電阻（R1）阻值約100，作保護(hù)電阻用滑動(dòng)變

17、阻器（R）總阻值約50電池（E）電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小導(dǎo)線若干，電鍵K若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算r1，則所用的表達(dá)式為r1=_，式中各符號(hào)的意義是_。【解析】如圖所示。，I1表示通過電流表A1的電流，I2表示通過電流表A2的電流，r2表示電流表A2的內(nèi)阻?！緜淇继崾尽吭诤芏嗲闆r下，電壓表和電流表（已知內(nèi)阻）的功用可以互換。有時(shí)利用一塊電表配合定值電阻也可以完成功能的互換。實(shí)際上就是部分電路歐姆定律的變形運(yùn)用。在處理時(shí)，一定要明確原理，靈活運(yùn)用。VVmA【例題6】（2006年全國、）現(xiàn)要測(cè)量某一電壓表 的內(nèi)阻。給定的器材有：待測(cè)電壓表 （量程2V，內(nèi)阻約4k）；電流表 （量程1.2mA，內(nèi)阻約

18、500）；直流電源E（電動(dòng)勢(shì)約2.4V，內(nèi)阻不計(jì)）；固定電阻3個(gè)：R1=4000，R2=10000，R3=15000；電鍵S及導(dǎo)線若干。要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半。試從3個(gè)固定電阻中選用1個(gè)，與其它器材一起組成測(cè)量電路，并在虛線框內(nèi)畫出測(cè)量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號(hào)標(biāo)出。）電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV =_。R1SEVmA【解析】實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，若選用電阻R1，則并聯(lián)電阻2000，電壓表讀數(shù)U·R×20001.921V，電流表讀數(shù)I0.96mA0.6mA，R1符合要求，同理得R2、R3不符合要求，選R

19、1。電路接通后，通過R1的電流I1，則通過電壓表的電流為I2II1I，所以電壓表的內(nèi)阻RV【備考提示】本題涉及實(shí)驗(yàn)器材選取和電路設(shè)計(jì)等，對(duì)考生的分析綜合能力提出了較高要求，解答此類試題必須根據(jù)測(cè)量要求和所提供的器材，由儀表的選擇原則和基本規(guī)律為分析的入手點(diǎn)。【變式題2】（2006年全國）現(xiàn)要測(cè)定一個(gè)額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡（圖中用表示）的伏安特性曲線。要求所測(cè)電壓范圍為0.1V4V。V現(xiàn)有器材：直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì)），電壓表 （量程4.5V，內(nèi)阻約為4×104），電流表A2A1 （量程250mA，內(nèi)阻約為2），電流表 （量程500mA，內(nèi)阻約為1），滑動(dòng)

20、變阻器R（最大阻值約為30），電鍵S，導(dǎo)線若干。如果既要滿足測(cè)量要求，又要測(cè)量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是，下面兩個(gè)電路應(yīng)該選用的是。【解析】在測(cè)量小燈泡的伏安曲線時(shí)，由于題目要求電壓范圍為0.1V4V，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。根據(jù)估算通過小燈泡的額定電流為I=，因此電流表應(yīng)該選用 。在伏安法測(cè)量過程中，由于臨界電阻大于小燈泡電阻，因此應(yīng)該選擇電流表外接法即選擇甲電路進(jìn)行測(cè)量。A22某同學(xué)用如圖所示電路，測(cè)繪標(biāo)有“3.8 V，0.3 V”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象。除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：電流表：A 1(量程100 mA，內(nèi)阻約2) A2 (量程0.6 A，

21、內(nèi)阻約0.3)電壓表：V1(量程5 V，內(nèi)阻約5) V2(量程15 V，內(nèi)阻約15) 電源：E1(電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻為0.2) E2(電動(dòng)勢(shì)為4 V，內(nèi)阻約為0.04)為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表_，電壓表_，滑動(dòng)變阻器_，電源_。(填器材的符號(hào))根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出R-U的圖象如圖所示。由圖象可知，此燈泡在不工作時(shí)，燈絲電阻為_；當(dāng)所加電壓為3.00 V時(shí)，燈絲電阻為_，燈泡實(shí)際消耗的電功率為_W。ABCD根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系，符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的_。【解析】，故電壓表應(yīng)選V1，電流表A2；由于是分壓接法，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)

22、選R1，便于調(diào)節(jié)，電源應(yīng)選E2，當(dāng)U3.0V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電阻為11.5。此時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的功率P0.78W。由RU圖線可看出，隨U的增大，電阻的變化越來越小，而P，隨U的變化，功率P的變化將更加明顯，故選A。四、測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1實(shí)驗(yàn)步驟電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖連接好電路把變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大的一端閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I，U)，用同樣方法測(cè)量幾組I、U值，記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中打開電鍵，整理好器材處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值2注意事項(xiàng)使用內(nèi)阻大些(用過一段時(shí)間)的干電池，在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過

23、大，一般不超過0.5 A，每次讀完U、I讀數(shù)立即斷電，以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象過重，E、r明顯變化測(cè)出不少于6組(I，U)數(shù)據(jù)，且U、I變化范圍盡量大些在畫UI圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，而不要顧及個(gè)別離開較遠(yuǎn)的點(diǎn)以減小偶然誤差干電池內(nèi)阻較小時(shí)U的變化較小，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖甲所示的狀況，下部分大面積空間得不到利用，為此可使縱坐標(biāo)不從零開始，如圖乙所示，縱坐標(biāo)不從零開始，把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r|計(jì)算出電池的內(nèi)阻r.合理地選擇電壓表與電流表的量程可以減

24、小讀數(shù)誤差，電壓表選取03 V量程，電流表選取00.6 A量程.3本實(shí)驗(yàn)誤差分析第一種實(shí)驗(yàn)線路(課本上的測(cè)量電路)UEIr中I是通過電源的電流，而本實(shí)驗(yàn)用左下圖所示的電路是存在系統(tǒng)誤差的，這是由于電壓表分流IV，使電流表示值I測(cè)小于電池的輸出電流I真因?yàn)镮真I測(cè)IV，而IV，U越大，IV越大，U趨于零時(shí)，IV也趨于零所以它們的關(guān)系可用圖表示，測(cè)量圖線為AB，真實(shí)圖線為AB.由右上圖線可看出r和E的測(cè)量值都小于真實(shí)值即r測(cè)<r真，E測(cè)<E真第二種實(shí)驗(yàn)線路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的第二種接法，如左下圖所示由于電流表的分壓作用，因?yàn)閁真U測(cè)UAU測(cè)IRA，RA為電流表的內(nèi)阻，這樣在UI圖線上

25、對(duì)應(yīng)每一個(gè)I應(yīng)加上一修正值UIRA，由于RA很小，所以在I很小時(shí)，U趨于零，I增大，U也增大，理論值與測(cè)量值的差異如右上圖所示由圖可知：E測(cè)E真，r測(cè)>r真(內(nèi)阻測(cè)量誤差非常大)實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)選電路圖第一種實(shí)驗(yàn)線路.【例題7】在“測(cè)定一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中：(1)第一組同學(xué)利用如圖(a)的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量，電壓表應(yīng)選擇量程_(填“3 V”或“15 V”)，實(shí)驗(yàn)后得到了如圖(b)的UI圖象，則電池內(nèi)阻為_ .(電壓表、電流表均為理想電表)(2)第二組同學(xué)也利用圖(a)的連接測(cè)量另一節(jié)干電池，初始時(shí)滑片P在最右端，但由于滑動(dòng)變阻器某處發(fā)生斷路，合上電鍵后發(fā)現(xiàn)滑片P向左滑過一段距離x后電流

26、表有讀數(shù)，于是該組同學(xué)分別作出了電壓表讀數(shù)U與x、電流表讀數(shù)I與x的關(guān)系圖，如圖(c)所示，則根據(jù)圖象可知，電池的電動(dòng)勢(shì)為_ V，內(nèi)阻為_ .【思維步步高】在圖(b)中，圖象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的物理意義是什么？圖線和橫縱坐標(biāo)的交點(diǎn)的物理意義是什么？0.30 A是不是短路電流？在圖(c)中，05 cm電壓表和電流表的示數(shù)為什么不發(fā)生變化？怎樣根據(jù)圖象求解電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？【解析】在圖(b)中，圖象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的物理意義分別是路端電壓和干路電流，由于圖象的縱坐標(biāo)不是從0開始變化，所以圖線和縱坐標(biāo)的交點(diǎn)是電源電動(dòng)勢(shì)，但是橫坐標(biāo)不是短路電流，電源內(nèi)阻應(yīng)該為：r.在圖(c)中，05 cm電壓表和電流表

27、的示數(shù)由于滑動(dòng)變阻器斷路而不發(fā)生變化，可以根據(jù)兩組相對(duì)應(yīng)的路端電壓和干路電流值列方程求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻【答案】(1)3 V1.5(2)1.51【小結(jié)】測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理常見問題：用縱坐標(biāo)表示路端電壓，橫坐標(biāo)表示干路電流，其中和縱坐標(biāo)的交點(diǎn)是電源電動(dòng)勢(shì)，和橫坐標(biāo)的交點(diǎn)不一定是短路電流電壓變化量和電流變化量的比值表示內(nèi)阻誤差來源：如果采用圖(a)的接法，則誤差來源于電流表的分壓，電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真實(shí)值，內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值. 【例題8】同學(xué)們知道，將兩個(gè)金屬電極插入任何一個(gè)水果中就可以做成一個(gè)水果電池，但日常生活中我們很少用“水果電池”，這是為什么呢？某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)準(zhǔn)備就此問題

28、進(jìn)行探究(1)同學(xué)們通過查閱資料知道將鋅、銅兩電極插入水果中，電動(dòng)勢(shì)大約會(huì)有1伏多一點(diǎn)曉宇同學(xué)找來了一個(gè)土豆做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用量程為03 V、內(nèi)阻約50 k的伏特表測(cè)其兩極時(shí)讀數(shù)為0.96 V但當(dāng)他將四個(gè)這樣的水果電池串起來給標(biāo)值為“3 V，0.5 A”的小燈泡供電時(shí)，燈泡并不發(fā)光檢查燈泡、線路均沒有故障，而用伏特表測(cè)量其電壓確實(shí)能達(dá)到1 V多據(jù)您猜想，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因應(yīng)當(dāng)是：_(不要求寫分析、推導(dǎo)過程)(2)若實(shí)驗(yàn)室除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：A電流表A1(量程為00.6 A，內(nèi)阻為1 )B靈敏電流表A2(量程為00.6 mA，內(nèi)阻為800 )C靈敏電流表A3(量程為0300 A

29、，內(nèi)阻未知)D滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值約10 )E滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值約2 k)F定值電阻(阻值2 k)G變阻箱(09 999 )為了能盡可能準(zhǔn)確測(cè)定“土豆電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇的器材是_(填器材前的字母代號(hào))畫出應(yīng)采用的電路【思維步步高】電池給燈泡供電，燈泡不亮的原因是什么？要想測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻，需要測(cè)量路端電壓和干路電流，該問題中沒有電壓表，需要怎樣進(jìn)行處理？電阻箱能夠起到什么作用？【解析】電池給燈泡供電，燈泡不亮是因?yàn)殡娐分须娏骱苄?，燈泡?shí)際工作的功率很小，要想測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻，需要測(cè)量路端電壓和干路電流，電流表有提供，要采用量程較小(電路中電阻很大)，已知電阻(

30、內(nèi)阻測(cè)量值減去電流表內(nèi)阻等于真實(shí)值)的電流表，所以選擇靈敏電流表A2.靈敏電流計(jì)和電阻箱串聯(lián)后可以當(dāng)作電壓表使用【答案】(1)水果電池的內(nèi)阻太大(2)B、G如下圖所示五、歐姆表的原理和使用1歐姆表原理歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的測(cè)量電阻的儀表，可以直接讀出電阻值，比用伏安法測(cè)電阻要方便得多原理如圖所示調(diào)零時(shí)，Ig；測(cè)量時(shí)，I.只要將對(duì)應(yīng)Rx值的電流刻度I改為阻值Rx，即為歐姆表由于I與R的非線性關(guān)系，表盤上電流刻度是均勻的，其對(duì)應(yīng)的電阻刻度卻是不均勻的，電阻零刻度在電流滿偏處【注意】紅表筆接歐姆表內(nèi)部電源負(fù)極，而黑表筆接內(nèi)部電源的正極2歐姆表的選擋從理論上講，歐姆表可直接測(cè)量從零至無限大

31、之間任何阻值的電阻，但由于面板刻度不均勻，使得在零值附近和無限大值附近很難準(zhǔn)確地讀出被測(cè)電阻的數(shù)值(測(cè)量誤差很大)一般來說，歐姆表刻度標(biāo)尺長(zhǎng)度的10%90%之間為有效工作刻度另外當(dāng)RxR內(nèi)，即在中值附近時(shí)，指針偏角與Rx的關(guān)系比較接近線性，刻度較均勻，因此，在具體測(cè)量時(shí)，最好使指針位于中央附近，這就是選擋的依據(jù)在使用歐姆表前，首先應(yīng)估測(cè)待測(cè)電阻的大小，選擇合適的擋位(通常按大量程向小量程擋位順序選擇)如果選擇的擋位不合適，則應(yīng)重新?lián)Q擋，若指針偏角較小，則應(yīng)選擇倍率高一擋的擋位，反之則選低一擋的擋位3多用電表使用時(shí)的注意事項(xiàng)表盤面上“”“”插孔表示直流電流擋、直流電壓擋的正、負(fù)接線柱，因此，不管

32、測(cè)什么，首先將紅表筆插入“”插孔，將黑表筆插入“”插孔那么用直流電流擋、直流電壓擋時(shí)，電流從紅表筆流入，從黑表筆流出；用電阻擋時(shí)由原理圖可知，紅表筆連接的是表內(nèi)電源的負(fù)極黑表筆連接的是表內(nèi)電源的正極，因此，電流還是從紅表筆流入，從黑表筆流出測(cè)量前，應(yīng)把選擇開關(guān)旋到相應(yīng)項(xiàng)目的適當(dāng)量程上，讀數(shù)時(shí)要注意擋位與刻度盤的對(duì)應(yīng)直流電流擋、直流電壓擋跟電流表和電壓表的使用方法一樣要注意所選的量程應(yīng)大于用電器兩端電壓的估計(jì)值和通過用電器電流的估計(jì)值歐姆擋的使用需要注意以下幾點(diǎn)：選擋接著調(diào)零(選擋的原則：指針越接近中值電阻，讀數(shù)越精確)；換擋重新電阻調(diào)零；示數(shù)要乘以倍率；用完后將選擇開關(guān)撥離歐姆擋，一般旋至交流

33、電壓最高擋或“OFF”擋上，長(zhǎng)期不用時(shí)應(yīng)把電池取出；被測(cè)電阻要跟電源、其他元件分離.【例9】如圖所示為一可供使用的多用電表，S為選擇開關(guān)，Q為電阻擋調(diào)零旋鈕現(xiàn)在要用它檢測(cè)兩個(gè)電阻的阻值(圖中未畫電阻)已知阻值分別為R160 ，R2470 k.下面提出了在測(cè)量過程中一系列可能的操作，請(qǐng)你選出能盡可能準(zhǔn)確地測(cè)定各阻值和符合于多用表安全使用規(guī)則的各項(xiàng)操作，并且將它們按合理順序填寫在后面的橫線上的空白處A旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)電阻擋×1 kB旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)電阻擋×100C旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)電阻擋×10D旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)電阻擋×1E旋動(dòng)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)V 1 00

34、0F將兩表筆分別接到R1的兩端，讀出R1的阻值，隨后即斷開G將兩表筆分別接到R2的兩端，讀出R2的阻值，隨后即斷開H兩表筆短接，調(diào)節(jié)Q使表針對(duì)準(zhǔn)電阻擋刻度盤上的0，隨后即斷開所選操作及其順序?yàn)?用字母代號(hào)填寫)：_(操作步驟可以重復(fù)選用)【解析】多用電表測(cè)量電阻時(shí)，量程的選擇以指針中央附近時(shí)讀數(shù)較準(zhǔn)確，由表盤中值示數(shù)約150可知，測(cè)R160 的電阻時(shí)，只能選“×1”擋；測(cè)R2470 k時(shí)，應(yīng)選擇“×1 k”擋，并且在每次選定量程后，都必須將兩表筆短接，進(jìn)行電阻擋調(diào)零，所以題目中所給操作H需重復(fù)選用在測(cè)量過程中對(duì)R1與R2測(cè)量的先后沒有什么限制，但測(cè)量完畢后，功能選擇開關(guān)必須

35、旋離電阻擋，撥到交流(V)高壓擋或“OFF”處，所以合理的操作及順序?yàn)锳HGDHFE或DHFAHGE.【答案】AHGDHFE(或DHFAHGE)【例10】下圖圖為一正在測(cè)量中的多用電表表盤(1)如果是用×10 擋測(cè)量電阻，則讀數(shù)為_ .(2)如果是用直流10 mA擋測(cè)量電流，則讀數(shù)為_ mA.(3)如果是用直流5 V擋測(cè)量電壓，則讀數(shù)為_ V.【思維步步高】在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí)應(yīng)該怎樣進(jìn)行讀數(shù)？是不是需要估讀？若在表盤上沒有直流10 mA的刻度盤，怎樣進(jìn)行處理？【解析】如果是進(jìn)行的電阻測(cè)量，讀數(shù)時(shí)應(yīng)該用最上面一行刻度，然后再乘以倍率在進(jìn)行電流的測(cè)量時(shí)，電流擋是10 mA，沒有直接能夠讀數(shù)

36、的表盤刻度，可以選擇滿偏刻度為50的刻度盤，每個(gè)小格代表0.2 mA進(jìn)行讀數(shù)【答案】【變式3】要測(cè)量一只量程已知的電壓表的內(nèi)阻，所備器材如下：A待測(cè)電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻未知)B電流表A(量程3 A，內(nèi)阻0.01 )C定值電阻R(阻值2 k，額定電流50 mA)D蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)略小于3 V，內(nèi)阻不計(jì))E多用電表F開關(guān)K1、K2，導(dǎo)線若干有一同學(xué)利用上面所給器材，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作：(1)首先，用多用電表進(jìn)行粗測(cè)，選用×100 倍率，操作方法正確若這時(shí)刻度盤上的指針位置如圖所示，則測(cè)量的結(jié)果是_ .(2)為了更精確地測(cè)出此電壓表內(nèi)阻，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖所示的甲、乙實(shí)驗(yàn)電路，你認(rèn)為其

37、中較合理的電路圖是_其理由是_(3)在下圖中，根據(jù)你選擇的電路把實(shí)物連接好(4)用你選擇的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，請(qǐng)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟：_；用上述所測(cè)量的符號(hào)表示電壓表的內(nèi)阻RV_.【答案】 (1)3000(2)乙甲圖中電流表的示數(shù)太小，誤差太大乙圖中R的阻值與電壓表阻值接近，誤差小(3)實(shí)物連接圖如下圖所示(4)實(shí)驗(yàn)步驟：閉合，再閉合，讀得電壓表示數(shù)；再斷開，讀得電壓表示數(shù).五、圖像法在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用U(V)1208040I (A)0200160L1L2近幾年的高考中，經(jīng)常出現(xiàn)一類需要借助圖像關(guān)系處理的實(shí)驗(yàn)題，該種題目處理技巧性強(qiáng)，并且要求能夠準(zhǔn)確理解圖像的物理意義，備考時(shí)也應(yīng)引起足夠的重視?！纠}11

38、】?jī)蓚€(gè)額定電壓為220V的白熾燈L1和L2的U I 特性曲線如圖所示。L2的額定功率約為W；現(xiàn)將L1和L2串聯(lián)后接在220V的電源上，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)。此時(shí)L2的實(shí)際功率約為W?！窘馕觥俊緜淇继崾尽勘绢}借助于圖像信息，考查了用電器功率的計(jì)算以及用電器的串并聯(lián)關(guān)系，解答時(shí)充分挖掘圖像信息是解答的關(guān)鍵所在。同時(shí)要注意將L1和L2串聯(lián)后接在220V的電源上時(shí)，在圖像中的表達(dá)信息為：L1和L2在某一相同電流值下，電壓和為220V，很多學(xué)生不能找出該隱含條件，從而造成第二問感到無從下手?！纠}12】（2004年上海）小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：I ( A )U (V )在左下框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 可用的器材有：電壓表、