第八講電學實驗(無答案)

1、第八講 電學實驗 （一）一、基本儀器1.游標卡尺(1)構造(如圖所示):(2)常見的游標尺按游標尺刻度的格數(shù)分成以下3種:游標尺/mm精度mm測量結果(游標尺上第n個格與主尺上的刻度線對齊時)/mm刻度格數(shù)刻度總長度每小格與1mm差1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)+0.1n20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)+0.05n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)+0.02n注:n表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數(shù). 2.螺旋測微器(千分尺)(1)構造(如圖所示): (2)原理: (3)讀數(shù)方法:以可動刻度盤邊緣為準,在固定刻度上讀出整毫米數(shù)或半毫米數(shù).注意:讀數(shù)時要特別注

2、意一下固定刻度上的半毫米刻線是否已經(jīng)露出.不足半毫米的部分由可動刻度盤讀出,即看可動刻度盤上的第幾條刻線與固定刻度上的橫線重合,從而讀出可動刻度盤示數(shù)(注意估讀一位).測量結果(以mm為單位)表示為:測量長度(mm)=固定刻度示數(shù)(mm)+可動刻度示數(shù)×精度(0.01 mm).【例1】某同學測定一金屬桿的長度和直徑,示數(shù)如圖所示,則該金屬桿的長度和直徑分別為cm和mm. 3.電表和多用電表電流表、電壓表使用時的注意事項:使用前若指針未對準零刻度線,應進行零點調(diào)整(機械調(diào)零).選擇合適的量程:使得測量時指針偏轉角度要盡可能大,一般要求超過量程的13,但又不能超過量程.讀數(shù)：電

3、流表和電壓表準確度尾數(shù)是2和5的，估讀到本位，準確度尾數(shù)是1的，估讀到準確度的下一位。(1)若選用15V量程電壓表的指針位置如圖所示讀數(shù)為 ，如果選用3V量程，讀數(shù)為 。（2）若選用3A量程電流表的指針位置如圖所示讀數(shù)為_A，如果選用0.6A量程，讀數(shù)為 。 （3）圖為一正在測量中的多用電表盤使用時紅表筆插入多用表的正()插孔，則： 測電壓時，電流從_表筆流入多用電表；測電阻時，電流從_表筆流出多用電表；測電流時，電流從_表筆流入多用電表如果是用直流10V擋測量電壓，則讀數(shù)為_V.如果是用“×1”擋測量電阻，則讀數(shù)為_.如果是用直流5mA擋測量電流，則讀數(shù)為_mA.4.電阻箱：如圖所

4、示電阻箱的讀數(shù)為 。二、基本電路1、安培表內(nèi)接法和外接法內(nèi)接法外接法電路結構誤差原因電流表分壓 U測=Ux+UA電壓表分流 I測=Ix+IV測量數(shù)值R測=U測I真>Rx： 測量值大于真實值R測=U真I測<Rx 測量值小于真實值適用條件RxRARVRx適用測量大電阻： RxRA>RVRx或 Rx2>RARV小電阻：RxRA<RVRx或 Rx2<RARV試觸法 若不知Rx的大概阻值,可采用“試觸法”,將電路如圖連接,空出電壓表的一個接頭S,然后將S分別與a、b接觸一下若電流表“相對變化”明顯,說明電壓表分流作用較大,應采用電流表內(nèi)接法若電壓表“相對變化”明顯,說

5、明電流表分壓作用較大,應采用電流表外接法2. 滑動變阻器的兩種接法及其選擇注:忽略電源的內(nèi)阻,RP為滑動變阻器的最大值.必須用分壓式的三種情況限流式接法分壓式接法電路圖觸頭P始位置b端a端電壓調(diào)節(jié)范圍ERxRx+RPUxE0UxE電流調(diào)節(jié)范圍ERP+RxIxERx0IxERx三、電學實驗實驗1測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)目的1.學會使用各種常用電學儀器,會正確讀數(shù)2.學會使用螺旋測微器并掌握正確的讀數(shù)方法3.學會用伏安法測量電阻的阻值,從而測定金屬的電阻率原理用毫米刻度尺測定一段金屬絲導線的有效長度L,用螺旋測微器測出導線的直徑d,用伏安法測出導線的電阻R;由電阻定律R=LS,得

6、=R·SL=d2·U4L·I器材被測金屬絲、米尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、直流電源、開關、滑動變阻器和導線若干【例1】.(用伏安法測量電阻R的阻值，并求出電阻率.給定電壓表(內(nèi)阻約為50 k)、電流表(內(nèi)阻約為40 )、滑動變阻器、電源、電鍵、待測電阻R(約為250 )及導線若干 (1)畫出測量R的電路圖(2)圖中的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(jù)此圖求R值的步驟：_；求出的電阻值R_(保留3位有效數(shù)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，結果分別如圖甲、圖乙所示，由圖可知其長度為_，直徑為_

7、圖甲 圖乙(4)由以上數(shù)據(jù)可以求出_(保留3位有效數(shù)字) 【例2】. 實驗室購買了一捆標稱長度為100 m的銅導線,某同學想通過實驗測定其實際長度.該同學首先測得導線橫截面積為1.0 mm2,查得銅的電阻率為1.7×10-8·m,再利用圖甲所示電路測出銅導線的電阻Rx,從而確定導線的實際長度.可供使用的器材有:電流表:量程0.6 A,內(nèi)阻約0.2 ;電壓表:量程3 V,內(nèi)阻約9 k;滑動變阻器R1:最大阻值5 ;滑動變阻器R2:最大阻值20 ;定值電阻:R0=3 ;電源:電動勢6 V,內(nèi)阻可不計; 開關、導線若干. 回答下列問題:(1)滑動變阻器應選 (填“R1”或“R2”

8、),閉合開關S前應將滑片移至 (“a”或“b”)端. (2)在實物圖中,已正確連接了部分導線,請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接.(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器,當電流表的讀數(shù)為0.50 A時,電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為V. (4)導線實際長度為m(保留2位有效數(shù)字). 【練1】.(2012·山東理綜,21(2)在測量金屬絲電阻率的實驗中,可供選用的器材如下:待測金屬絲:Rx(阻值約4 ,額定電流約0.5 A); 電壓表:V(量程3 V,內(nèi)阻約3 k);電流表:A1(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.2 ); A2(量程3 A,內(nèi)阻約0.05 );電源:E1(電動勢3 V

9、,內(nèi)阻不計); E2(電動勢12 V,內(nèi)阻不計);滑動變阻器:R(最大阻值約20 ); 螺旋測微器;毫米刻度尺;開關S;導線.(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖所示,讀數(shù)為mm. (2)若滑動變阻器采用限流接法,為使測量盡量精確,電流表應選、電源應選(均填器材代號),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖. 【練2】在“測定金屬的電阻率”實驗中,測量儀器均已校準,待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm.(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結果如圖所示,其讀數(shù)應為mm(該值接近多次測量的平均值). 次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.0

10、01.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520(2)用伏安法測金屬絲的電阻RX.實驗所用器材為:電池組(電動勢3 V,內(nèi)阻約1 )、電流表(內(nèi)阻約0.1 )、電壓表(內(nèi)阻約3 k)、滑動變阻器R(020 ,額定電流2 A)、開關、導線若干.某小組同學利用以上器材正確連接好電路,進行實驗測量,記錄數(shù)據(jù)如下:由以上實驗數(shù)據(jù)可知,他們測量RX是采用圖2中的圖(選填“甲”或“乙”).  圖2 圖4 圖3(3)圖3是測量RX的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導線,滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端.請根據(jù)(2)所選的電路圖,補充完成圖3中

11、實物間的連線,并使閉合開關的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞.(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系,如圖4所示,圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應的4個坐標點.請在圖4中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點,并描繪出UI圖線.由圖線得到金屬絲的阻值RX=(保留兩位有效數(shù)字). (5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為(填選項前的符號). A.1×10-2·m B.1×10-3·m C.1×10-6·mD.1×10-8·m(6)任何實驗測量都存在誤差.本實驗所用測量儀器均已校準,下列關于誤差的

12、說法中正確的選項是 A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時,由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D.用UI圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差實驗2:描繪小燈泡的伏安特性曲線目的1.描繪小燈泡的伏安特性曲線 2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律原理1. 用電流表測出流過小燈泡的電流,用電壓表測出小燈泡兩端的電壓,測出多組(U,I)值,在UI坐標系中描出各對應點,用一條平滑曲線將這些點連接起來2.電流表外接:因小燈泡電阻很小,故采用電流表外接法3.滑動變阻器采用分壓式:使電壓能從0開始連續(xù)變化

13、器材小燈泡(“3V 0.6 A”或“2.5V 0.3 A”)、學生電源、滑動變阻器(最大值10)、電壓表、電流表、開關、導線、坐標紙【例3】.(2014·浙江理綜,22)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.圖1 圖2(2)小明用電流表內(nèi)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(shù)據(jù)描到UI圖上,如圖2所示.在圖中,由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用(填“”或“×”)表示的. (3)請你選擇一組數(shù)據(jù)點,在圖2上用作圖法作圖,并求出這段鉛筆芯的電阻

14、為. 【例4】要測繪一個標有“3 V 0.6 W”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3 V,并便于操作.已選用的器材有: 電池組(電動勢為4.5 V,內(nèi)阻約1 ); 電流表(量程為0250 mA,內(nèi)阻約5 ); 電壓表(量程為03 V,內(nèi)阻約3 k); 開關一個、導線若干.(1)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1 A) B.滑動變阻器(最大阻值1 750 ,額定電流0.3 A)(2)實驗的電路圖應選用下列的圖 (填字母代號). (3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示.如果將這個小燈

15、泡接到電動勢為1.5 V,內(nèi)阻為5 的電源兩端,小燈泡消耗的功率是W. 第八講電學實驗 （二）【練3】為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關系,小明測量小燈泡的電壓U和電流I,利用P=UI得到電功率.實驗所使用的小燈泡規(guī)格為“3.0 V1.8 W”,電源為12 V的電池,滑動變阻器的最大阻值為10 .(1)準備使用的實物電路如圖所示.請將滑動變阻器接入電路的正確位置.(用筆畫線代替導線)(2)現(xiàn)有10 、20 和50 的定值電阻,電路中的電阻R1應選的定值電阻. (3)測量結束后,應先斷開開關,拆除兩端的導線,再拆除其他導線,最后整理好器材. (4)小明處理數(shù)據(jù)后將P

16、、U2描點在坐標紙上,并作出了一條直線,如圖所示.請指出圖象中不恰當?shù)牡胤?練4 物理興趣小組的同學們從實驗室中找到一只小燈泡，其標稱功率值為0.75 W，額定電壓值已模糊不清他們想測定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測出該燈泡的電阻約為2 ，然后根據(jù)公式計算出該燈泡的額定電壓U V1.22 V他們懷疑所得電壓值不準確，于是，再利用下面可供選擇的實驗器材設計一個電路，測量通過燈泡的電流和它兩端的電壓并根據(jù)測量數(shù)據(jù)來繪制燈泡的UI圖線，進而分析燈泡的額定電壓A電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約3 k) B待測燈泡L(額定功率0.75 W，額定電壓未知) C電流表A1(量程150 mA，內(nèi)阻約2 ) D

17、電流表A2(量程500 mA，內(nèi)阻約0.6 )E滑動變阻器R1(020 ) F滑動變阻器R2(0100 )G電源E(電動勢4.0 V，內(nèi)阻不計) H開關S和導線若干(1)在下面所給的虛線框中畫出他們進行實驗的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇_(填“A1”或“A2”)；滑動變阻器選擇_(填“R1”或“R2”)(2)在實驗過程中，該同學將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加，當電壓達到1.23 V時，發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗，當達到2.70 V時，發(fā)現(xiàn)燈泡已過亮，便立即斷開開關，并將所測數(shù)據(jù)記錄在下邊表格中.次數(shù)1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA801551

18、95227255279310請你根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在圖中作出燈泡的UI圖線 (3)由圖像得出該燈泡的額定電壓應為_V；這一結果大于1.23 V，其原因是_ 實驗3:測定電源的電動勢和內(nèi)阻目的1.掌握用電壓表和電流表測定電源電動勢和內(nèi)阻的方法與原理2.學習掌握用UI圖象處理數(shù)據(jù)的方法原理由于電流表內(nèi)阻與干電池內(nèi)阻接近,所以電流表應采用如圖所示接法.根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir,可知,改變R的阻值,從電壓表和電流表中讀出幾組U、I值,且變化范圍要大些,然后在UI圖中描點作圖,所得直線與縱軸(U軸)的交點即為電源電動勢值;圖線的斜率的絕對值即為內(nèi)阻值器材電壓表、電流表、滑動變阻器、電池、開關和導線

19、1 安阻法 ： 2伏阻法： 3伏伏法： 4.安安法： 5:粗測法【例5】 利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻.要求盡量減小實驗誤差.(1)應該選擇的實驗電路是圖中的(選填“甲”或“乙”).  (2)現(xiàn)有電流表(00.6A)、開關和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(015V) B.電壓表(03V)C.滑動變阻器(050) D.滑動變阻器(0500)實驗中電壓表應選用;滑動變阻器應選用;(選填相應器材前的字母) (3)某位同學記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在圖2的坐標紙上,請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點,并畫出UI圖線.序號123456電壓U/

20、V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480 圖2(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=. (5)實驗中, 隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化.下圖的各示意圖中正確反映PU關系的是. 圖3【練5】采用如圖所示的電路“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”.(1)除了選用照片中的部分器材外, (填選項); A.還需要電壓表 B.還需要電流表 C.還需要學生電源 D.不再需要其他器材(2)測量所得數(shù)據(jù)如下: 用作圖法求得電池的內(nèi)阻r=;

21、0;測量次數(shù)物理量123456 R/1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43 (3)根據(jù)第5次所測得的實驗數(shù)據(jù),求得電流表內(nèi)阻RA=. 【例6】.某同學用如圖所示的電路測量歐姆表的內(nèi)阻和電源電動勢(把歐姆表看成一個電源,且已選定倍率并進行了歐姆調(diào)零).實驗器材的規(guī)格如下:電流表A1(量程200A,內(nèi)阻R1=300)電流表A2(量程30mA,內(nèi)阻R2=5)定值電阻R0=9700,滑動變阻器R(阻值范圍050)(1)閉合開關S,移動滑動變阻器的滑動觸頭至某一位置,讀出電流表A1和A2的

22、示數(shù)分別為I1和I2.多次改變滑動觸頭的位置,得到的數(shù)據(jù)見下表.I1(A)120125130135140145I2(mA)20.016.713.210.06.73.3依據(jù)表中數(shù)據(jù),作出I1I2圖線如圖所示;據(jù)圖可得,歐姆表內(nèi)電源的電動勢為E=V,歐姆表內(nèi)阻為r=.(結果保留3位有效數(shù)字) (2)若某次電流表A1的示數(shù)是114A,則此時歐姆表示數(shù)約為.(結果保留3位有效數(shù)字)  練6在測定某新型電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，所提供的器材有：待測電池(電動勢約6 V)電流表G(量程6.0 mA，內(nèi)阻r1100 )電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻r25.0 )定值電阻R1100 ，定

23、值電阻R2900 滑動變阻器R(050 )，開關、導線若干（1）為了精確測出該電池的電動勢和內(nèi)阻，采用圖甲所示的實驗電路圖，其中定值電阻應選用_(選填“R1”或“R2”)(2)請根據(jù)電路圖8甲完成圖乙中的實物連線(3)某同學在實驗中測出電流表A和電流表G的示數(shù)I和Ig，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出IgI圖像如圖丙所示(圖像的縱截距用b表示，斜率用k表示)，根據(jù)圖像可求得，被測電池的電動勢的表達式E_，其值為_V；內(nèi)阻的表達式r_，其值為_.【例7】.要測出一待測電源的電動勢及內(nèi)阻,所給的實驗器材有:待測電源E,定值電阻R1(阻值未知),電壓表V(量程為3.0V,內(nèi)阻很大),電阻箱R(099.99 ),單刀

24、單擲開關S1,單刀雙擲開關S2,導線若干.某同學連接了一個如圖所示的電路,他接下來的操作是:a.撥動電阻箱旋鈕,使各旋鈕盤的刻度處于如圖2甲所示的位置后,將S2接到A,閉合S1,記錄下對應的電壓表示數(shù)為2.20V,然后斷開S1;b.保持電阻箱示數(shù)不變,將S2切換到B,閉合S1,記錄此時電壓表的讀數(shù)(電壓表的示數(shù)如圖乙所示),然后斷開S1.(1)請你解答下列問題:圖甲所示電阻箱的讀數(shù)為,圖乙所示的電壓表讀數(shù)為V.由此可算出定值電阻R1的阻值為.(計算結果取3位有效數(shù)字) (2)在完成上述操作后,該同學繼續(xù)以下的操作:將S2切換到A,多次調(diào)節(jié)電阻箱,閉合S1,讀出多組電阻箱的示數(shù)R和對應

25、的電壓表示數(shù)U,由測得的數(shù)據(jù),繪出了如圖丙所示的1U1R圖象.由此可求得該電池組的電動勢E及內(nèi)阻r,其中E=V,電源內(nèi)阻r=.(計算結果保留3位有效數(shù)字)  【練7】. 利用如圖(a)所示電路,可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻,所用的實驗器材有:待測電源,電阻箱R(最大阻值999.9 ),電阻R0(阻值為3.0 ),電阻R1(阻值為3.0 ),電流表A(量程為200 mA,內(nèi)阻為RA=6.0 ),開關S.實驗步驟如下:將電阻箱阻值調(diào)到最大,閉合開關S;多次調(diào)節(jié)電阻箱,記下電流表的示數(shù)I和電阻箱相應的阻值R;以1I為縱坐標,R為橫坐標,作1IR圖線(用直線擬合);求出直線的斜率k和在縱軸上的

26、截距b. 圖(a)回答下列問題: (1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻,則1I與R的關系式為 . (2)實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示,其中電阻R=3.0 時電流表的示數(shù)如圖所示,讀出數(shù)據(jù),完成下表.答: , . R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I-1/A-16.998.0010.011.011.913.0(3)在圖中的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖,由圖線求得斜率k= A-1-1,截距b= A-1. (4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E= V,內(nèi)阻r= .  實驗四:練習使

27、用多用電表目的1.了解多用電表的構造和原理,掌握多用電表的使用方法 2.會使用多用電表測電壓、電流及電阻3.會用多用電表探索黑箱中的電學元件原理（1）R為調(diào)零電阻,紅黑表筆短接,進行歐姆調(diào)零時,指針滿偏.根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ig=ERg+R+r,（2）當紅黑表筆之間接有未知電阻Rx時,有I=ERg+R+r+Rx,故每一個未知電阻都對應一個電流值I. （3）當Rx=Rg+R+r時,I=Ig2,指針半偏,所以歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻器材多用電表、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(1)研究二極管的單向?qū)щ娦?利用多用電表的歐姆擋測二極管兩個引線間的電阻,確定正負極.(2)探索黑箱內(nèi)的電學元件判斷目的應用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數(shù)說明無電源電阻歐姆擋兩接