電學實驗(教師)

1、電學實驗課時1電阻測量多用電表【知識要點】一、伏安法測電阻1測量原理根據(jù)歐姆定律I=U得：R=U，用電壓表測出被測電阻兩端電壓，用電流表測出流過被測電阻的電RI流，即可求出被測電阻的阻值。2、測量電路常用測量電路分為內接法”和外接法”兩種，如圖甲、乙所示。R3、系統(tǒng)誤差由于電表有內阻，電表的接入不可避免地帶來系統(tǒng)誤差。（1）如圖甲所示，電流表內接時，電壓表讀數(shù)偏大，3、系統(tǒng)誤差由于電表有內阻，電表的接入不可避免地帶來系統(tǒng)誤差。（1）如圖甲所示，電流表內接時，電壓表讀數(shù)偏大，二RxRaR真。（2）如圖乙所示，電流表外接時，電流表讀數(shù)偏大,R/RxRxRV4、電路選擇（1）當被測電阻較大（RxLR

2、a）時，采用內接法”電流表的分壓作用較小，誤差較小。（2）當被測電阻較?。≧xLRv）時，采用外接法”，電壓表的分流作用較小，誤差較小。般地，選擇內外接法時，應比較電和企的大小。當Rv電時，即Rx.RA&時（Rx為大電阻），艮ARxRA應采用內接法；當RvRx時，即RxjRaRv時（Rx為小電阻），應采用外接法。（3）當Rx的大約阻值也未知時，應采用觸試法確定電流表是內接還是外接。若電流表示數(shù)變化明顯，則采用內接；若電壓表示數(shù)變化明顯，則采用外接。二、歐姆表（粗測）1測量原理歐姆表電路如圖所示，將被測電阻Rx接在紅、黑表筆之間時,頭）上讀出通過電路的電流I，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：ERxRo

3、Rgr戸rE從電流表（表則R-T-(RoRgr)可見，Rx與I是對應關系，根據(jù)上述原理式，算出每一個I對應的Rx,并標在刻度盤上，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值。2、調零（1）機械調零：斷開紅、黑表筆，旋動多用電表版面的定位螺絲，使指針指在刻度盤電流為零（電阻無窮大）處。（2）歐姆調零：短接紅、黑表筆，調節(jié)調零電阻Ro,使指針指在刻度盤電阻為零（表頭滿偏）處。此時，有IgE，則RgrE。Ro+RgIg完成上述兩步操作后，有Rx*g3、用歐姆表測電阻（1）測量前，應做好兩步調零（2）測量時，被測電阻應與其它電路斷開。（3）測量時，應選擇合適的倍率，使歐姆表指針偏轉適中才讀數(shù)（歐姆表刻度不

4、均勻，靠近零一側刻度較稀，靠近無窮大一側刻度較密）。（4）每次改變倍率，必須重新進行歐姆調零，被則電阻的阻值等于讀數(shù)乘以倍率。（5）測量完畢，將選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最大擋。4、多用電表的使用（1）當選擇開關置于電流（如圖1、2）或電壓（如圖5、6）擋時，可測電流或電壓。此時，紅表筆接外電路電勢高端，黑表筆接外電路電勢低端。（2）當選擇開關置于電阻（如圖3、4）擋時，可測電阻。此時，黑表筆接內電路電勢高端，紅表筆接內電路電勢低端。（3）無論測電流、電壓還是電阻，流過表頭的電流方向不變，總是“紅進黑出”?！镜淅饰觥俊纠?】（內外接法的選擇）如圖所示，某同學用伏安法測量電阻Rx的阻值

5、時，他先將電壓表的可動頭S接在a點，讀得電壓表示數(shù)為U1=3.0V，電流表示數(shù)l1=3.0mA;然后將電壓表的可動頭S改接b點，讀得電壓表示數(shù)為U2=2.9V，電流表示數(shù)l1=4.0mA。由此可知，電壓表的可動頭S接在點時測量誤差較小，測得Rx的阻值為Q【解析】（1）內外接法的選擇兩種接法中兩表示數(shù)變化分別為：Au=6U2=0.1V；也1=h-12=1.0mA，則呂弓唁,存1，可見，電流表示數(shù)變化明顯，說明內接時電壓表分流作用較大，采用內接法誤差較小，即電壓表的可動頭S應接在a點。（2）計算被測電阻【答案】a、1000【例2】（內外接法測電阻）用伏安法測電阻時，采用如圖甲和乙兩種線路，當用圖甲

6、測量時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為Ui=5.0V，Ii=0.5A;當用圖乙測量時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2=4.6V,l2=0.8A，電源內阻不計,求被測電阻R的真值。【解析】（1）采用如圖甲所示電路測量時，有Uii（RRa）（2）采用如圖乙所示電路測量時，有Ui-U2=I2Ra圖甲聯(lián)立以上兩式解得：R=9.5Q【例3】（伏安法測電阻的誤差分析）圖為用伏安法測量電阻的原理圖圖中，OV為電壓表，內阻為為電流表，內阻為50Q;E為電源，R為電阻箱，Rx為待測電阻，S（1）當開關閉合后電壓表讀數(shù)U=1.6V,電流表讀數(shù)將Rx=U作為測量值，所得結果的百分誤差是4000門；(mA為開關.I=2.

7、0mA.若（2）若將電流表改為內接。開關閉合后，重新測得電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù).仍將電壓表讀數(shù)與電流表讀數(shù)之比作為測量值.這時結果的百分誤差是（百分誤差=實際值-測量值實際值X100%)【解析】（1）測量值Rx=U丄空=8001,此測量值是電壓表與待測電阻的并聯(lián)電阻，則I2心0=弄真，解得R真=10嘰，故百分誤差1000-8001000100：=20%（2）測量值Rx二R真ra,即此測量值是電流表與待測電阻的串聯(lián)電阻，則百分誤差300A,內阻池電動勢r真一r一r一50n=2匯100%=-A江100%=匯10=5%。R真R真1000【例4】（歐姆表的原理）如圖是多用表歐姆檔的原理示意圖，其中電流

8、表的滿偏電流為Rg=100Q,調零電阻最大值R0=50kQ,串聯(lián)的固定電阻R=50Q,電E=1.5V.用它測量電阻Rx,能準確測量的阻值范圍是A.30kQ80kQB.3kQ8kQ300Q800QD.30Q80Q【解析】（1）歐姆表能較準確測量的阻值在中值電阻附近(2)歐姆調零時，有ERgrRo測量電阻，指針半偏時，有RgrRoRxE153聯(lián)立解得：Rx=Rg+Ro+r=3=3X1O3QIg0.5x10【答案】B【例5】(歐姆表的使用)在圖示電路的三根導線中，有一根是斷的，電源、電阻器Ri、R2及另外兩根導線都是好的.為了查出斷導線，某學生想先將多用電表的紅表筆連接在電源的正極a,再將接在電阻器

9、Ri的b端和R2的c端，并觀察多用電表指針的示數(shù).在符合操作規(guī)程的是A.直流10V擋B.直流0.5A擋C.直流2.5V擋D.歐姆擋【解析】(1)不能使用多用電表的歐姆擋。10Q5Q黑表筆分別連拆廠下列選擋中，H6V(2)若選用電壓擋，當R1左端導線斷了，電壓表示數(shù)將接近6V，故應選直流10V擋。(3)若選用電流擋，當a、b間或b、c間導線斷了，電流表接b、c時，示數(shù)為:I-6A-1.2A，故不能選用直流0.5A擋。Rg5【答案】A【例6】(多用電表的使用)如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連在開關閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用電表檢查要檢測的有：電源、開關、小燈泡、3根導線以各連接點。(

10、1)為了檢測小燈泡及3根導線，在連接點情況下，應當選用多用電表的擋。在連3651、2已接好的接點1、2同接點的標號。電路故障，需及電路中的時斷開的情況下，應當選用多用電表的擋。(2)在開關閉合情況下，若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明可能有故障。(3)小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟。【解析】(1)在1、2兩點接好的情況下，應當選用多用電表的電壓檔；在1、2同時斷開的情況下，應選用歐姆檔。表明5、6兩點可能有故障。調到歐姆檔；將紅黑表筆相接，檢查歐姆檔能否正常工作；測量小燈泡的電阻，如電阻無窮大，表明小燈泡有故障。課時2測定金屬的電阻率、原理方法lR

11、S1、原理：由電阻定律R可得，金屬的電阻率。因此測出金屬導線的長度I、橫截面積SSl和導線的電阻R,便可算出金屬導線的電阻率。I，用螺旋測微器測量金屬導線的直徑d,用伏安法測量金屬導線的電阻R,則測定金屬的電阻率的原理式為-ux2。4II2、方法：用毫米刻度尺測量金屬導線的長度、實驗電路丁1選擇：可供選用的實驗電路有甲、乙、丙、丁四種。本實驗待測金屬導線的電阻較小，應采用電流表外接法。2、控制：滑動變阻器的全電阻不宜太大，采用分壓、限流兩種控制電路均可，如圖甲或丙所示。圖甲中用限流式控制電路時，實驗前滑片P應位于B處，使接入電路的電阻最大；圖丙中用分壓式控制電路時,實驗前滑片P應位于A處，使分

12、出的電壓為零。三、誤差分析1系統(tǒng)誤差：由于電表有內阻，電表的接入不可避免地帶來系統(tǒng)誤差。如圖甲、丙所示，電流表外接時，電流表讀數(shù)偏大，只測=-RvRxR直。測IRx+R/直如圖乙、丁所示，電流表內接時，電壓表讀數(shù)偏大，R測二=RxRAR直。I直2、電路選擇當被測電阻較小(RxLR/)時，采用外接法”電壓表的分流作用較小，誤差較小。當被測電阻較大(RxLRa)時，采用內接法”電流表的分壓作用較小，誤差較小。般地，選擇內外接法時，應比較Rv和Rx的大小。RxRA(1)當R/.時，即Rx：RaRv時(Rx為小電阻)，應采用外接法。RxRA當RR時，即R時(Rx為大電阻)，應采用內接法。當Rx的大約阻

13、值也未知時，應采用觸試法確定電流表是內接還是外接。心也I心I心若電壓表示數(shù)變化明顯，即-I,則采用外接；若電流表示數(shù)變化明顯，即I-,則采用內接。四、數(shù)據(jù)處理RlR2Rn1平均值法：Rn2、圖象法：調節(jié)滑片位置，測出多組數(shù)據(jù)，描點畫出內接。四、數(shù)據(jù)處理RlR2Rn1平均值法：Rn2、圖象法：調節(jié)滑片位置，測出多組數(shù)據(jù)，描點畫出UI圖，根據(jù)圖線求出斜率RrU。I3、幾點說明：平均值法和圖象法能有效減少數(shù)據(jù)測量引起的偶然誤差。測量多組數(shù)據(jù)時應使數(shù)據(jù)變化盡可能大些。采用圖象法處理數(shù)據(jù)時，描點：合理選擇坐標標度.，使所描點盡可能分布在較大.的范圍；連線：應觀察數(shù)據(jù)點的走向.用平滑曲線(或直線)連接數(shù)據(jù)

14、點，作圖時應盡可能使更多的點在圖線上，不在圖線上的點應盡可能分布在圖線的兩側。分析：a、探究規(guī)律：圖線可確定橫縱坐標所代表的物理量間的關系；b、求相關物理量：根據(jù)原理式由圖線截距、斜率、面積求相關物理量?！纠?】(內外接法的選擇)如圖所示，某同學用伏安法測量電阻Rx的阻值時，他先將電壓表的可動頭S接在a點，讀得電壓表示數(shù)為Ui=3.0V,電流表示數(shù)li=3.0mA;然后將電壓表的可動頭S改接b點，讀得電壓表示數(shù)為U2=2.9V,電流表示數(shù)li=4.0mA。由此可知，電壓表的可動頭S接在點時測量誤差較小，測得Rx的阻值為Q【解析】(1)內外接法的選擇兩種接法中兩表示數(shù)變化分別為:.U=6_U2=

15、0.1V；Ih-12=1.0mA，則沁T，可見，電流表示數(shù)變化明顯，說明內接時電壓表分流作用較大，采用內接法誤差較小，即電壓表的可動頭S應接在a點。(2)計算被測電阻【答案】a1000【例2】(伏安法測電阻的誤差分析)圖為用伏安法測量電阻的原理圖.圖中，Ov為電壓表，內阻為為電流表，內阻為50Q;E為電源，R為電阻箱，Rx為待測電阻，S(1)當開關閉合后電壓表讀數(shù)U=1.6V,電流表讀數(shù)將Rx二*作為測量值，所得結果的百分誤差是.(2)若將電流表改為內接。開關閉合后，重新測得電壓表讀數(shù)數(shù).仍將電壓表讀數(shù)與電流表讀數(shù)之比作為測量值.這時結果的百分誤差是IRxRg4000；(mA為開關.I=2.0

16、mA.若和電流表讀(百分誤差=實際值-測量值實際值X100%)【解析】(1)測量值Rx二U二1.6門=8001,此測量值是電壓表與待測電阻的并聯(lián)電阻，則I210RvR真，解得R真=100011，故百分誤差=1000一800100,bR真-RxR真(2)測量值Rx=R真RA,即此測量值是電流表與待測電阻的串聯(lián)電阻，則百分誤差100弘10050100：。R真1000【例3】（器材選擇和電路選擇）某同學測量阻值約為25kQ的電阻Rx,現(xiàn)備有下列器材:A.電流表（量程B.電流表（量程100A，內阻約2kQ);500mA，內阻約300Q);電壓表（量程電壓表（量程15V，內阻約100kQ);50V，內阻

17、約500kQ);直流電源（20V，允許最大電流1A）;滑動變阻器（最大阻值1kQ,額定功率1W）;電鍵和導線若干。電流表應選，電壓表應。（填字母代號）該同學正確選擇儀器后連接了以下電路，為保利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你路，指出電路在接線上存在的問題：【答案】B、C;電流表應內接，滑動變阻器壓式接法。【例4】（實驗原理方法）應采用分證實驗順檢查該電在測定金屬的電阻率”的實驗中，需要用刻度尺測出被測金屬絲的長度I,用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d，用電流表和電壓表測出金屬絲的電阻Rx.（1）請寫出測金屬絲電阻率的表達式：尸（用上述測量量的字母表示）.（2）若實驗中測量：金屬絲的長度和直徑

18、時，刻度尺和螺旋測微器的示數(shù)分別如圖所示，則金屬絲長度的測量值為I=cm，金屬絲直徑的測量值為d=mm.JTTTTJTTTTJTTTT|TrnTi353637合，閉合電鍵量程），讀出此S2向2閉合，（3）用電流表和電壓表測金屬絲的電阻時，由于電壓表、電流表內阻的影響，不論使用電流表內接法還是電流表外接法都會產生系統(tǒng)誤差按如圖所示的電路進行測量，可以消除由于電表內阻造成的系統(tǒng)誤差利用該電路進行實驗的主要操作過程是：第一步：先將R2的滑動頭調到最左端，單刀雙擲開關S2向1閉S1,調節(jié)變阻器R1和R2,使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些（不超過時電壓表和電流表的示數(shù)U1、I.第二步：保持兩滑動變阻器的滑

19、動頭位置不變，將單刀雙擲開關讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)U2、12.請寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計算被測電阻的表達式Rx=【解析】（1）由電阻定律R=可得，金屬的電阻率S;?=RSl二d2Rx。，又，逬）2，則-4l0.5mm+29.7x0.01mm=0.797mm。（3）單刀雙擲開關S2向1閉合時，=R+Ra+Rx;I1（2）金屬絲長度的測量值為36.50cm,金屬絲直徑的測量值為U2I2單刀雙擲開關S2向2閉合時,R1RA。所以Rx=511U2I2【例5】（數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理）在探究導體電阻與其影響因素的定量關系”實驗中，為了探未知，橫截面積均為S=0.20mm2的金屬絲a、b、c的電阻率，采的實

20、驗電路。M為金屬絲c的左端點，0為金屬絲a的右端點，上可移動的接觸點。在實驗過程中，電流表讀數(shù)始終為1.25A。cba究3根材料用如圖所示P是金屬絲電壓表讀數(shù)x/mm6007008009001000120014001600180020002100220023002400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75U隨0P間距離x的變化如下表:（1）繪出電壓表讀數(shù)U隨0P間距離x變化的圖線；（2）求出金屬絲的電阻率【答案】（1）如圖所示P,并進行比較。(2)(6.5-3.9)0.2010$(100-60)10門m=1.04

21、10m(7.1-6.5)0.2010(200-100)1011m=9.6010m(9.7-7.1)0.2010(240-200)10門m=1.0410&m計算可知，金屬絲a和c電阻率相同，遠大于金屬絲b的電阻率。課時3描繪小燈泡的伏安特性曲線一、原理方法伏安法：用電壓表測出小燈泡兩端電壓，用電流表測出流過小燈泡的電流，并通過調節(jié)滑動變阻器的滑片位置使電壓表和電流表的讀數(shù)連續(xù)改變，從而測出多組數(shù)據(jù)，再在以U為橫軸，以I為縱軸的坐標紙上描繪出IU曲線，并分析曲線的變化規(guī)律。二、實驗電路1、電流表應外接實驗中，待測小燈泡為“4V.0.7A”或“3.8V.0.3A”，電阻值遠的內阻，采用外接法電壓表的

22、分流作用很小，電流表的讀數(shù)接近流過小流。2、滑動變阻器接成分壓式小于電壓表燈泡的電零連續(xù)變化要完整地測出小燈泡的伏安特性曲線，實驗中要求電壓表的讀數(shù)從直到額定電壓，滑動變阻器應采用分壓式控制電路。三、數(shù)據(jù)處理料的電阻所示。電阻的倒1小燈泡的伏安特性曲線隨著電流的增大，小燈泡的功率也增大，溫度升高，燈絲材率增大，燈絲的電阻增大，實驗描繪的小燈泡伏安特性曲線如圖2、根據(jù)伏安特性曲線求某工作點（U、I）下的電阻根據(jù)電阻的定義，在IU圖象中，曲線上某點割線斜率表示數(shù)。k-或RUR【例5】（實驗電路）在測量電珠伏安特性實驗中，同學們連接的電路中有兩個錯誤電路，如圖所示。電源內阻不計，導線連接良好，若將滑

23、動變阻器的觸頭置于左端，閉合S,在向右端滑動觸頭過程中，會分別出現(xiàn)如下四種現(xiàn)象：電珠L不亮；電流表示數(shù)幾乎為零電珠L亮度增加；電流表示數(shù)增大電珠L開始不亮；后來忽然發(fā)光；電流表從示數(shù)不為零到線圈燒斷電珠L不亮；電流表從示數(shù)增大到線圈燒斷與上述abcd四種現(xiàn)象對應的電路序號為A.B.C.D.【例6】（實驗操作和數(shù)據(jù)處理）某同學在探究規(guī)格為“6V3W的小電珠伏安特性曲線實驗中:檔進（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行測量。（填選項前的字母）A.直流電壓10VB.直流電流5mA歐姆X100D.歐姆X1（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

24、器（阻值范圍020?，額定電流1.0A）,L為待測小電珠，V為電壓表（量程6V，內阻20k?）,A為電流表（量程0.6A，內阻1?）,E為電源（電動勢8V，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(shù)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接線點，并用數(shù)字標記，空格中請?zhí)顚憟D甲中的數(shù)字，女口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作電壓的增大而。（填不變”、增大”或減小”

25、）【答案】（1）D;（2）左，1,5;增大。【例7】（數(shù)據(jù)處理）小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在左下框中畫出實驗電路圖.可有：電壓表、電流表、滑線變阻器（變化10、電源、小燈泡、電鍵、導線若干.（2）在下圖中畫出小燈泡的UI曲（3）若將該小燈泡接在電動勢是是2.0Q的電池兩端，小燈泡的實際功率是要寫出求解過程，若需作圖，可直接畫在【解析

26、】（1）實驗電路用的器材范圍線.1.5V，內阻多少？（簡圖中）由于小燈泡燈絲的電阻值遠小于電壓表的內阻（如:電壓為2.00V時，其阻值R燈=U=根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)在UI坐標系中描點，并將這些數(shù)據(jù)點連接成一條平滑的曲線，如圖所示.根據(jù)U二E-lr=1.5-21作出電源的UI圖線，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標就是小燈泡的工作點，即工作電流l=0.35A，工作電壓U=0.08V，故小燈泡的實際功率P=IU=0.28W.【例8】（實驗電路和數(shù)據(jù)處理）某同學用如圖所示電路，測繪標有“3.8V0.3A”的小燈泡的燈絲電變化的圖象。（1）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100

27、mA，內阻約2Q）;電流表A2（量程0.6A，內阻約0.3Q）;電壓表V（量程5V，內阻約5kQ）;電壓表V2（量程15V，內阻約15kQ）;滑動變阻器R1（阻值范圍010Q）;01=4.00,I）,I0.50為減少由于電表接入電路引起的系統(tǒng)誤差，應采用電流表外接法.為使小燈泡兩端的電壓的變化范圍盡可能大，滑線變阻器應連接成分壓電路，實驗電路如圖所示.阻R隨電壓U12滑動變阻器R（阻值范圍02kQ）;電源Ei（電動勢為1.5V，內阻為0.2Q）;電源E2（電動勢為4，內阻約為0.04Q）TOCo1-5hz為了調節(jié)方便，測量準確，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）（2

28、）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出RU的圖象如圖所示。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.（3）根據(jù)RU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.【解析】（1）器材選取小燈泡允許通過的最大電流Im=0.3A,則電流表應選用A2；加在小燈泡兩端的最大電壓Um=3.8V,為減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差，應選用量程接近3.8V的電壓表，即選用Vi；小燈泡的最大電阻U38R=Um二Q：-13Q，調節(jié)滑動變阻器時為使電表讀數(shù)有明顯的變化，應選用阻值較小的滑動變阻器Ri；Im0.3為了較完整測繪小燈泡的RU

29、圖象，電源電動勢不應小于小燈泡的額定電壓，電源應選用E2。（2）由圖象可知，U=0時,R=1.5Q;U=3V時,R=11.5Q,此時，小燈泡實際消耗的電功率3211.5W=0.78W。（3）由RU圖象可知，圖線的割線斜率的倒數(shù)I隨電壓U的增大而增大；小燈泡實際消耗的電功率P刃，則1詣，由于1隨電壓U的增大而增大，所以，在PU圖象中圖線的割線斜率應逐漸增大,且U=0時，P=0，符合實際的圖象是A。課時2測定電源電動勢和內電阻【知識要點】一、實驗原理根據(jù)閉合電路歐姆定律，E二UIr，用電壓表測出電源的路端電壓U，用電流表測出流過電源的電流I，并改變外電阻R的阻值，測出多組U、丨數(shù)據(jù)，求出對應的E、

30、r值，分別計算它們的平均值；或作出電源的UI圖，根據(jù)圖象求出電源電動勢E和內阻r。二、實驗電路1、測定電源電動勢和內阻的實驗電路有如下甲、乙兩種。2、新電池內阻很小不易測量，本實驗中應選用內阻大些（幾歐）的舊電池；由于電池內阻較小，為使調節(jié)滑動變阻器時，電表讀數(shù)有較明顯的變化，以方便測量多組數(shù)據(jù)，應選用全電阻較小的滑動變阻器；采用甲電路時，電壓表的分流作用小，電流表的讀數(shù)接近干路電流，誤差較小。三、數(shù)據(jù)處理1平均值法實驗中測出多組實驗中測出多組U、I數(shù)據(jù)，根據(jù)E=U-Ir求出每兩組數(shù)據(jù)對應的E、r值，再分別計算它們的平均值。2、圖象法將實驗中得到的多組U、丨數(shù)據(jù)在以I為橫坐標，以U為標系中描點

31、，并畫出UI圖象，根據(jù)U=E-Ir可知，圖線E、r值，再分別計算它們的平均值。2、圖象法將實驗中得到的多組U、丨數(shù)據(jù)在以I為橫坐標，以U為標系中描點，并畫出UI圖象，根據(jù)U=E-Ir可知，圖線點表示電源的電動勢E,圖線的斜率的絕對值表示電源的內縱坐標的坐與縱軸的交：U7T四、誤差分析1偶然誤差：主要來源于電表讀數(shù)及作uI圖象時描點不準確等。2、系統(tǒng)誤差：(1)實驗電路甲中，由于電壓表的分流作用導致電流表的讀數(shù)偏小。比較實驗線和理論線可知，E測：:E真，r測：:r真。(2)實驗電路乙中，由于電流表的分壓作用導致電壓表的讀數(shù)偏小。乙比較實驗線和理論線可知，E測=E真，r測r真。五、其它方法1如圖甲

32、所示，用一只電流表和一個電阻箱測量電源電動勢和內阻。原理式為：E=I(Rr)2、如圖乙所示，用一只電壓表和一個電阻箱測量電源電動勢和內阻。原理式為：E=UUrRISr乙【典例剖析】【例1】（實驗原理和數(shù)據(jù)處理）某研究性學習小組利用如圖1所示電路測量電池組的電動勢E和內阻r根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖2所1l/A-il/A-i示的R-圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E=V,r=Q【解析】（1）實驗原理根據(jù)閉合電路歐姆定律，有E=I（Rr），則R=E-rI（2）數(shù)據(jù)處理1在R圖象中，圖線斜率表示電動勢E，圖線與縱軸交點坐標的絕對值表示內阻r.由圖線讀得：R=2.0QI時，1=1.0A

33、-1；R=7.8Q時，1=3.0A1，則eJ8_2.0v=2.9V,r=0.9Q.II【例2】（實驗電路及原理式）測量電源B的電動勢E及內阻r（E約為4.5V,r約為1.5Q）.器材：量程3V的理想電壓表，量程0.5A的電流表（具；有一定內；:阻），固定電阻R=4Q滑線變阻器R,開關S,導線若干.；;（1）畫出實驗電路原理圖.圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出.（2）實驗中，當電流表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U1;當電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為U2.則可以求出E=,r=.（用、I2、U1U2及R表示）=E-lr可知：I最大時，U最小。當，因此，電路不連接固定電阻R,就【解析】（1）實驗電

34、路圖實驗電路原理圖如圖所示。電路中不連接固定電阻R時，根據(jù)U內阻，使滑線內阻，使滑線3V無法保證兩電表的安全.固定電阻R在電路中起到保護作用，同時也增大了電源的等效變阻器R在調節(jié)時電表示數(shù)能在較大范圍內變化.由于電流表具有一定內阻且未知，若電流表接在干路，而操作的阻值不大，則電流表分壓作用較大，導致較大的系統(tǒng)誤差.表讀數(shù)為U2（2）實驗中當電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為U1;當電流時，電壓表讀數(shù)為U2；則由閉合電路的歐姆定律可知：E=U1+l1（R+r）E=U2+l2(R+r)聯(lián)立解得E心2-,r=UU_r.11-I211-I2【例3】(器材選取和數(shù)據(jù)處理)在測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻的實

35、驗中，備有下列器材:A.干電池E(電動勢約為1.5V，內阻約為1.0Q電流表A1(滿偏電流3mA，內阻=10Q)電流表A2(00.6A，內阻約0.1Q)滑線變阻器R1(020Q,10A)滑線變阻器R2(0100Q,10A)定值電阻R3(990Q)開關和導線若干為方便且能較準確地進行測量，其中應選用的滑線變阻器是(填字母代號)請在虛線框內畫出利用本題提供的器材所設計的測量電池電動勢和內阻的實驗電路圖.(3)如圖為某一同學根據(jù)他所設計的實驗給出的11、12圖線(I1為A1的示數(shù)，I2為A2的示數(shù))，由圖線可求得被測電池的電動勢E=V，內阻r=Q.為便于調節(jié)，滑動變阻器的全電阻應選擇較小的A2用于測

36、量電流，電流表E=_【解析】(1)由于電源的內阻較小,(2)電路如圖所示。電流表A1內阻已知,R1。相當于電壓表，但量程_3.Um=lmr1=31010V=0.03V太小，應串聯(lián)電阻R3,改裝為量程為Um=lm(1%)=310(10990)V=3V的電壓表。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有|1(R3r1)l2r,4I2ER31R3r1可見，圖線與縱軸的截距為，圖線的斜率為F3AR3A，由此求得E=1.48V，內阻r=0.8Q.【例4】(圖象法處理數(shù)據(jù))硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件。某同學用如圖甲所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關系。圖中R0為已知定值電阻。電壓表視為理想電壓

37、表。若電壓表V2的讀數(shù)為U0,貝yI=；實驗一：用一定強度的光照射硅光電池，調節(jié)滑動變阻器，通過測量得到該電池的UI曲線a,如圖乙，由此可知電池內阻(填是”或不是”常數(shù)，短路電流為mA，電動勢為V。實驗二：減小實驗一中光的強度，重復實驗，測得UI曲線b,如圖乙。當滑動變阻器的電阻為某值時，若實驗一中的路端電壓為1.5V。則實驗二中外電路消耗的電功率為mW(計算結果保留兩位有效數(shù)字）【解析】（1）根據(jù)歐姆定律，干路電流U。Ro（2）路端電壓U=Elr，若r為常數(shù)、則硅光電池的且圖線的斜率的絕對值等于電池的內阻，由曲線當U=0時的電流為短路電流，約為UI圖應為一條不過原點向下傾斜的直線,a可知電池

38、內阻不是常數(shù)。295A=0.295mA;當電流1=0時路端電壓等于電源電動勢1.5V時電占八、為對應的圖線b的交如右0.7V,阻的圖所則外【典例剖析】【例1】（電表選取和電路連接）用伏安法測量一個定值電阻的阻值，備用器材如下：待測電阻Rx（阻值約為25kQ）電流表Ai：（量程100A，內阻2kQ）電流表A2:（量程500A，內阻300Q）電壓表（量程10V，內阻100kQ）電流表V2：（量程50V，內阻500kQ）電源E:（電動勢15V，允許最大電流1A）滑動變阻器R:（最大阻值1kQ）電鍵S,導線若干為了盡量減小實驗誤差，要求測多組數(shù)據(jù).（1）電流表應選，電壓表應選.（2）畫出實驗電路圖.【

39、解析】（1）器材選擇（測量電路）從減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差的角度考慮，兩電表及電表與電源間的配置要合理注意到電源電動勢遠小于電壓表V2的量程，而跟電壓表Vi的量程較接近，若選用電壓表V2來測量電壓，其最大偏轉量達不到量程的1,讀數(shù)時偶然誤差太大，所以選用Vi較恰當；而此時通過電流表的最大電流3Im=虹=一A=400從，因此，電流表A2與Vi配置較好.Rx2.5xiO4E慮若采用限變阻器的總電值應調到有效調節(jié)，所（2）電路選擇（控制電路）電路選擇主要從滑動變阻器對電路的控制和調節(jié)的角度考流電路控制，注意到測量部分的總電阻約為20kQ，遠大于滑動阻（1kQ）,要保證電表安全，變阻器分得的電壓至少

40、為5V，阻10kQ,顯然，限流不能起到保證電表安全的作用，更不能進行以，只能采用分壓電路控制，實驗電路如圖所示.Ai的內阻ri,要求方法簡捷，有盡可能高的【例2】（器材選取和電路連接）從下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑模O計一電路來測量電流表測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù).器材（代號）規(guī)格電流表（Ai）量程iOmA，內阻ri待測（約40Q）電流表（A?）量程500小，內阻3=750Q電壓表（V）量程iOV，內阻r3=i0kQ電阻（Ri）阻值約iOOQ,作保護電阻用滑動變阻器（R2）總阻值約50Q電池（E）電動勢i.5V，內阻很小電鍵（K）導線若干（1）在虛線方框中畫出電路圖，標明所用器材的代號.（2）若選

41、測量數(shù)據(jù)中的一組來計算ri，則所用的表達式為ri=，式中各符號的意義是:【解析】測量方案一:AiAi兩端允許的最大電壓ligri:0.4V測量方案二：A2兩端允許的最大電壓l2g2=0.375（1）實驗電路圖為:；A2A1Ri（2）表達式：巾二匕I1【例3】（器材選取和電路連接）現(xiàn)要測量某一電壓表（W的內阻.給定的器材有：待測電壓表（量程2V,阻約4kQ）、電流表mA（量程1.2mA，內阻約500Q）;直流電源（電動勢2.4V，電阻不計）；固定電阻3個：R1=4000Q,R2=10000Q,鍵S及導線若干.要求測量時兩電表指針偏轉均超過其量程的一半.（1）試從3個固定電阻中選用1個，與其它器材

42、一起組成測量電路，并在虛線框內畫出測量電路的原理圖.（要求電路中各器材用題中給定的符號標出.）（2）電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內阻RV=R3=15000Q;【答案】（1）電壓表允許通過的最大電流I二工=0.5mA，顯然，此時流過電流表的電流未超RV4漢103過其量程的一半，因此，應將固定電阻與電壓表并聯(lián)分流；由于電Rv=4kQ,故應選固定電阻Ri=4000Q。電路原理圖如圖所示。（2）根據(jù)并聯(lián)電路的電流分配關系，有：壓表的內阻RiU-+=I解得：R/=RVR，解得：JIR1-U【例4】（表頭改裝為電流表）現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G（表頭），滿偏電流為50，內

43、阻約為800850Q，把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表，可供選擇的器材有：滑動變阻器R1，最大阻值20Q;滑動變阻器R2,最大阻值100kQ;電阻箱R,最大阻值9999Q;定值電阻Rd，阻值1kQ;電池E1,電動勢1.5V;電池E2，電動勢3V;電池E3,電動勢4.5V;（所有電池內阻不計），標準電流表A，滿偏電流1.5mA;單刀單擲開關S1和S2;單刀雙擲開關足；電阻絲及導線若干.（1）采用如圖（甲）所示電路測量表頭的內阻，為提高測量精確度，選用的滑動變阻器為選用的電池為甲（2）將G改裝成兩量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路，如圖（乙）另一電路不合理的理由是所示圖為合理電路,（3）將改裝后

44、的電流表與標準電流表逐格進行核對（僅核對1mA量程），畫出所用電路圖，圖中待核對的電流表符號用A來表示.【解析】（1）用此電路測量表頭內阻的方法是半偏法.S2斷開和S2閉合的兩次操作中要求干路電流（Ig）近似不變，而滿足這個條件必須使滑動變阻器近似不變，而滿足這個條件必須使滑動變阻器R的阻值遠大于Rg,因此滑動變阻器應選用而Ig：顯然E越大，R2越大，實驗條件滿足得越好，誤差越小，所以，電池應選用E3.（2）圖（乙）所示的電路較合理，因為圖（丙）電路在通電狀態(tài)下，更換量程時會造成兩個分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致通過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞.（3）核對電路如圖所示.為使改裝后的電流表與

45、標準表在0格核對，應選用分壓電路.由于込和A滿偏電流和滿偏電壓都很變阻器便于調節(jié)，即有較大的調節(jié)范圍，滑動變阻器應選用Ri，電且在電流表所在的支路上串聯(lián)定值電阻Ro,起保護作用.1mA之間逐小，為使滑動池應選用E-【例5】（測定電流表的滿偏電流）有以下可供選用的器材及導線若干條，要求使用個數(shù)最少的儀器盡可能精確地測量一個電流表的滿偏電流.A.被測電流表Ai:滿偏電流約7008003，內阻約100Q,刻度均勻、總格數(shù)為N;B.電流表A2:量程0.6A，內阻0.1Q;電壓表V:量程3V，內阻3kQ;滑動變阻器R1：最大阻值200Q;滑動變阻器R2：最大阻值你；電源E:電動勢3V、內阻1.5幼G.開

46、關一個。（1）在虛線框內畫出實驗電路圖，并在每個選用的儀器旁標上題目所給的字母序號.（2）測量過程中測出多組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)中待測電流表A1的指針偏轉了n格，可算出滿偏電流Ig=，式中除N、n夕卜，其他字母符號代表的物理量是.【解析】（1）測量電路：由于電流表A2量程與待測電流表A1量程相差太大，從實驗測量準確度考慮，不能直接將電流表A2與電流表A1串聯(lián)來測量電流.注意到電壓表內阻已知，而允許通過電壓表的最大電流為3V3=1000a，跟待測電流表的量程接近，因此，可將電壓表與電流表A1串聯(lián)，利用其讀數(shù)來計算3103.1通過電流表A1的電流.控制電路：若將滑動變阻器接成限流式，則通過待測電流表

47、3V約為吆飛750，顯然，不能保證電表安全，也無法通（3+1）X10Q組數(shù)據(jù).因此，應采用分壓式控制電路，為了便于調節(jié)，應選用的滑動變阻器.綜合以上分析，選用的器材應為A、C、D、F、G其實驗電示.的最小電流大過調節(jié)測量多最大阻值20Q路如圖所（2）實驗過程中，調節(jié)滑動變阻器滑動觸頭，使待測電流表A1的指針偏轉n格，讀出此時電壓表V的示數(shù)U,則通過待測電流表的電流I弋，由此可得，電流表的滿偏電流ImaxNI=N岸，式中卩為nnRV電壓表的讀數(shù)，Rv為電壓表的內阻.【例6】（電表及固定電阻的選用）用以下器材測量阻值約為20Q的待測電阻Rx的阻值:A.電壓表V:量程為015V，內阻Rv約為1kQ;

48、電流表A1：量程為050mA，內阻m=20Q；電流表A2：量程為0300mA，內阻巾約為5Q;定值電阻R0：阻值R0=100Q;滑動變阻器R:最大阻值為50Q;電源E:電動勢E約為6.0V，內阻很小可忽略不計；單刀單擲開關S,導線若干。（1）測量中要求電表的讀數(shù)均不小于其量程的二分之一，試畫出測量電阻Rx的實驗電路原理圖。（2）若某次測量中電流表Ai的示數(shù)為丨仆電流表A2的示數(shù)為J,試寫出Rx的表達式?！纠?】（電表滑動變阻器固定電阻的選用）用伏安法測量電阻Rx的阻值（約為15Q）,備有以下可供選用的器材：電源E（電動勢4V、內阻可忽略不計）電流表Ai（量程01A，內阻約為0.12Q）電流表A

49、2（量程0100mA，內阻約為12Q）電壓表V（量程03V，內阻約為3kQ）滑動變阻器R1（010Q,允許最大電流2.0A）滑動變阻器R2（0500Q,允許最大電流0.5A）定值電阻R（15Q，允許最大電流1.0A）開關、導線若干要求測量時兩表指針偏轉均超過其量程的一半，且直接測量量有盡可能大的變化范圍.（1）實驗中，電流表應選用，滑動變阻器應選用（填寫器材的字母代號）;（2）畫出測量電阻的實驗電路圖（所用器材用對應的符號標出）；（3）某次測量中，電壓表讀數(shù)為U時，電流表讀數(shù)為I,則計算代測電阻阻值的表達式Rx=.【例8】（固定電阻的選用）從下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑?，設計一電路來測量電流表A1的內阻1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù).器材（代號）規(guī)格電流表（A1）電流表（A2）電壓表（V）電阻（RJ滑動變阻器（R2）電池（E）電鍵（K）導線若干量程10mA，內阻1待測（約40Q）量程500“，內阻3=750Q量程10V，內阻3=10kQ阻值約100Q,作保護電阻用總阻值約50Q電動勢1.5V，內阻很?。?）在虛線方框中畫出電路圖，標明所用器材的代號.（2）若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算1，則所用的表達式為門=，式中各符號的意義是：【例9】（固定電阻的選用）現(xiàn)要測量某一電壓表的內阻給定的器材有：待測電壓表:（量程2V,1；內阻約4kQ）