高中物理電學(xué)實驗專題經(jīng)典版

高中物理電學(xué)實驗【知識梳理】一、描繪小燈泡得伏安特性曲線1、實驗原理在純電阻電路中,電阻兩端得電壓與通過電阻得電流就是線性關(guān)系,但在實際電路中,由于各種因素得影響,Ｕ—Ｉ圖像不再就是一條直線。讀出若干組小燈泡得電壓U與電流I,然后在坐標(biāo)紙上以Ｕ為縱軸,以I為橫軸畫出U—I曲線。2、實驗步驟(1)、適當(dāng)選擇電流表,電壓表得量程,采用電流表得外接法,按圖中所示得原理電路圖連接好實驗電路圖。(2)、滑動變阻器采用分壓接法,把滑動變阻器得滑動片調(diào)至滑動變阻器得Ａ端,電路經(jīng)檢查無誤后,閉合電鍵S、(3)、改變滑動變阻器滑動片得位置,讀出幾組相應(yīng)得電流表、電壓表得示數(shù)I與U,記入記錄表格內(nèi),斷開電鍵S;(4)、在坐標(biāo)紙上建立一個直角坐標(biāo)系,縱軸表示電流I,橫軸表示電壓U,用平滑曲線將各點連接起來,便得到伏安特性曲線。(5)、拆去實驗線路,整理好實驗器材、3、注意事項(1)、因本實驗要作出I—U圖線,,要求測出一組包括零在內(nèi)得電壓、電流值,因此,變阻器要采用分壓接法;(2)、本實驗中,因被測小燈泡電阻較小,因此實驗電路必須采用電流表外接法;(3)、電鍵閉合后,調(diào)節(jié)變阻器滑片得位置,使小燈泡得電壓逐漸增大,可在電壓表讀數(shù)每增加一個定值(如0。５V)時,讀取一次電流值;調(diào)節(jié)滑片時應(yīng)注意使電壓表得示數(shù)不要超過小燈泡得額定電壓;(4)、電鍵閉合前變阻器滑片移到圖中得A端;(5)、坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系,橫坐標(biāo)所取得分度例應(yīng)該適當(dāng),盡量使測量數(shù)據(jù)畫出得圖線占滿坐標(biāo)紙、連線一定用平滑得曲線,不能畫成折線。4、誤差分析(1)、測量電路存在系統(tǒng)誤差,未考慮電壓表得分流,造成測得得I值比真實值偏大;(２)、描繪I-Ｕ線時作圖不準(zhǔn)確造成得偶然誤差、5、知識延伸AＵAＵＲＵAＩ測ＲAＲxＵ測ＲVV(1)內(nèi)接法:如圖所示,待測電阻得測量值:顯然所以Ｉ測Ｉ測ＲxＵ測ＲVVIVIRA(2)外接法:如圖所示,待測電阻得測量值:顯然有:所以當(dāng)時,,,系統(tǒng)得相對誤差忽略,所以外接法適用于測量低阻值電阻。(3)試觸法選擇內(nèi)、外接法:具體方法就是,在如圖所示得電路中,改變電表得連接方式,拿電壓表得一個接線柱分別接觸M、Ｎ兩點,觀察電壓表與電流表得示數(shù)變化,如果電流表變化明顯,說明電壓表內(nèi)阻對電路影響較大,應(yīng)采用內(nèi)接法;如果電壓表變化明顯,說明電流表內(nèi)阻對電路影響較大,應(yīng)采用外接法?；瑒幼冏杵鞯孟蘖鹘臃ㄅc分壓接法:電路負(fù)載上電壓調(diào)節(jié)范圍負(fù)載上電流調(diào)節(jié)范圍閉合開關(guān)前觸電所處位置相同條件下消耗得總功率限流接法RRLR0Sabεr0Pｂ端分壓接法RRLR0Sabεr0Pa端比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍大分壓電路調(diào)節(jié)范圍大都為了保護(hù)負(fù)載電路限流電路能耗小滑動變阻器得兩種電路連接都能控制調(diào)節(jié)負(fù)載得電流與電壓,但在相同條件下調(diào)節(jié)效果不同,實際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況恰當(dāng)?shù)眠x擇限流接法與分壓接法。(1)通常情況下(滿足安全條件),由于限流電路能耗較小,電路結(jié)構(gòu)簡單,因此應(yīng)優(yōu)先考慮。(２)在下列情況下必須采用分壓接法。①要使某部分電路得電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)節(jié),只有分壓接法才能滿足。②如果實驗所提供得電表量程或其它元件允許通過得最大電流很小,若采用限流接法,無論怎樣調(diào)節(jié),電路中實際電流(或電壓)都會超過電表量程或元件允許得最大電流(或電壓),為了保護(hù)電表或其它元件,必須采用分壓接法。③伏安法測電阻實驗中,當(dāng)滑動變阻器得阻值遠(yuǎn)小于待測電阻時,若采用限流接法,待測電阻上得電流(或電壓)變化很小,不利于多次測量求平均值或用圖像處理數(shù)據(jù),也起不到保護(hù)用電器得作用,應(yīng)選用分壓接法、【例1】某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器,需要選用一電器元件。圖為該電器元件得伏安特性曲線,有同學(xué)對其提出質(zhì)疑,先需進(jìn)一步驗證該伏安特性曲線,實驗室備有下列器材:器材(代號)規(guī)格電流表(A１)電流表(A２)電壓表(V１)電壓表(V２)滑動變阻器(R1)滑動變阻器(R2)直流電源(E)開關(guān)(S)導(dǎo)線若干量程0~50mA,內(nèi)阻約為50量程0~2００mＡ,內(nèi)阻約為10量程0～3V,內(nèi)阻約為10k量程0~１5V,內(nèi)阻約為２５k阻值范圍０~15,允許最大電流1A阻值范圍0~1k,允許最大電流100mA輸出電壓６V,內(nèi)阻不計①為提高實驗結(jié)果得準(zhǔn)確程度,電流表應(yīng)選用;電壓表應(yīng)選用;滑動變阻器應(yīng)選用。(以上均填器材代號)②為達(dá)到上述目得,請在虛線框內(nèi)畫出正確得實驗電路原理圖,并標(biāo)明所用器材得代號。③若發(fā)現(xiàn)實驗測得得伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合,請說明該伏安特性曲線與小電珠得伏安特性曲線有何異同點？相同點:,不同點:。解析:①圖像中電流０~０、14A,電流表選A2;電源電壓6V,但圖像只要求電壓在0~3V之間調(diào)整,為了測量準(zhǔn)確電壓表選Ｖ1;由于繪制圖像得需要,要求電壓從０~3V之間調(diào)整,所以滑動變阻器只能采用分壓式接法,為了能很好調(diào)節(jié)電壓,滑動變阻器應(yīng)選用阻值較小得R1。②該元件約幾十Ω,,電壓表得分流作用可以忽略,所以采用電流表外接法;實驗數(shù)據(jù)得采集要求從零開始,所以滑動變阻器采用分壓式接法。③從圖像得形狀與斜率變化趨勢上去找相同點與不同點,突出都就是“非線性”,圖像上某點與原點連線得斜率就是電阻得倒數(shù)、二、電壓表與電流表１、電流表原理與主要參數(shù)電流表G就是根據(jù)通電線圈在磁場中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)得原理制成得,且指什偏角θ與電流強(qiáng)度Ｉ成正比,即θ=kI,故表得刻度就是均勻得。電流表得主要參數(shù)有,表頭內(nèi)阻Ｒg:即電流表線圈得電阻;滿偏電流Ig:即電流表允許通過得最大電流值,此時指針達(dá)到滿偏;滿偏電壓U:即指針滿偏時,加在表頭兩端得電壓,故Ｕg＝IｇRg2、半偏法測電流表內(nèi)阻Rg方法:合上S1,調(diào)整R得阻值,使電轉(zhuǎn)到滿流表指針刻度,再合上開關(guān)S２,調(diào)整Ｒ′得阻值(不可再改變R),使電流表指針偏轉(zhuǎn)到正好就是滿刻度得一半,可以認(rèn)為Ｒｇ=R′。條件:當(dāng)R比R′大很多3、電壓表得改裝(1)原理:很小,不能直接換刻度測電壓,需要串聯(lián)一個如圖所示得分壓電阻、(2)分壓電阻得計算:由串聯(lián)電路得特點知:則:因為電壓擴(kuò)大表頭量程得倍數(shù):所以注:相同得表頭改裝成得不量程得電壓表串聯(lián),指針偏轉(zhuǎn)角度相同。4、電流表得改裝(1)原理:很小,不能直接換刻度測電流,需要并聯(lián)一個如圖所示得分流電阻、(2)分流電阻得計算:由并聯(lián)電路得特點知則:因為電流擴(kuò)大表頭量程得倍數(shù):所以注:相同表頭改裝成量程不同得電流表并聯(lián),指針偏轉(zhuǎn)角度相同。三、測量電源電動勢與電阻

１。實驗原理根據(jù)閉合電路得歐姆定律,其方法有:(1)如圖甲所示,改變變阻器得阻值,從電流表、電壓表中讀出幾組U與I得值,由可得,。(2)為減小誤差,至少測出六組Ｕ與Ｉ值,且變化范圍要大些,然后在U-I圖中描點作圖,由圖線縱截距與斜率找出Ｅ,,如圖乙所示。2。實驗步驟(1)恰當(dāng)選擇實驗器材,照圖連好實驗儀器,使開關(guān)處于斷開狀態(tài)且滑動變阻器得滑動觸頭滑到使接入電阻值最大得一端、(2)閉合開關(guān)Ｓ,接通電路,記下此時電壓表與電流表得示數(shù)。(3)將滑動變阻器得滑動觸頭由一端向另一端移動至某位置,記下此時電壓表與電流表得示數(shù)。(4)繼續(xù)移動滑動變阻器得滑動觸頭至其她幾個不同位置,記下各位置對應(yīng)得電壓表與電流表得示數(shù)。(５)斷開開關(guān)S,拆除電路、(6)在坐標(biāo)紙上以Ｕ為縱軸,以I為橫軸,作出Ｕ—I圖象,利用圖象求出E、ｒ。3、實驗誤差分析(1)偶然誤差:主要來源于電壓表與電流表得讀數(shù)以及作U—I圖象時描點不很準(zhǔn)確。(２)系統(tǒng)誤差:系統(tǒng)誤差來源于未計電壓表分流,近似地將電流表得示數(shù)瞧作干路電流。實際上電流表得示數(shù)比干路電流略小、如果由實驗得到得數(shù)據(jù)作出圖中實線(ａ)所示得圖象,那么考慮到電壓表得分流后,得到得U—I圖象應(yīng)就是圖中得虛線(b),由此可見,按圖所示得實驗電路測出得電源電動勢,電源內(nèi)電阻。說明:①外電路短路時,電流表得示數(shù)(即干路電流得測量值)等于干路電流得真實值,所以圖中(ａ)、(b)兩圖線交于短路電流處、②當(dāng)路端電壓(即電壓表示數(shù))為時,由于電流表示數(shù)小于干路電流,所以(a)、(ｂ)兩圖線出現(xiàn)了圖中所示得差異。4。注意事項(１)電流表要與變阻器靠近,即電壓表直接測量電源得路端電壓。(2)選用內(nèi)阻適當(dāng)大一些得電壓表。(3)兩表應(yīng)選擇合適得量程,使測量時偏轉(zhuǎn)角大些,以減小讀數(shù)時得相對誤差。(4)盡量多測幾組U、Ｉ數(shù)據(jù)(一般不少于６組),且數(shù)據(jù)變化范圍要大些。(5)作U—I圖象時,讓盡可能多得點落在直線上,不落在直線上得點均勻分布在直線兩側(cè)。5。數(shù)據(jù)處理得方法(1)本實驗中,為了減小實驗誤差,一般用圖象法處理實驗數(shù)據(jù),即根據(jù)各次測出得U、I值,作Ｕ—Ｉ圖象,所得圖線延長線與U軸得交點即為電動勢E,圖線斜率得值即為電源得內(nèi)阻r,即。(2)應(yīng)注意當(dāng)電池內(nèi)阻較小時,U得變化較小,圖象中描出得點呈現(xiàn)如圖(甲)所示狀態(tài),下面大面積空間得不到利用,所描得得點及作出得圖線誤差較大。為此,可使縱軸不從零開始,如圖(乙)所示,把縱坐標(biāo)比例放大,可使結(jié)果誤差小些。此時,圖線與縱軸得交點仍代表電源得電動勢,但圖線與橫軸得交點不再代表短路狀態(tài),計算內(nèi)阻要在直線上選取兩個相距較遠(yuǎn)得點,由它們得坐標(biāo)值計算出斜率得絕對值,即為內(nèi)阻r、６、實驗儀器得選擇本實驗得系統(tǒng)誤差來源于未計電壓表得分流。為減小該誤差,需要減小電壓表得分流。減小電壓表分流得方法有二方面,一就是選取阻值范圍小得滑動變阻器,二就是在滿足量程要求得前提下選取內(nèi)阻較大得電壓表。由于選用了阻值范圍小得滑動變阻器,所以電路中電流較大,因而,還需要滑動變阻器得額定電流較大。綜上所述,本實驗中滑動變阻器得選擇原則就是:阻值范圍較小而額定電流較大;電壓表得選擇原則就是:在滿足量程要求得前提下選取內(nèi)阻較大得;電流表得選擇需根據(jù)電源電動勢與選用得滑動變阻器來確定。【例２】某同學(xué)通過查找資料自己動手制作了一個電池。該同學(xué)想測量一下這個電池得電動勢E與內(nèi)電阻,但就是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為9、999,科當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)一只電流表(量程＝０、6A,內(nèi)阻)與若干導(dǎo)線。①請根據(jù)測定電動勢E內(nèi)電阻得要求,設(shè)計圖４中器件得連接方式,畫線把它們連接起來。②接通開關(guān),逐次改變電阻箱得阻值,讀處與對應(yīng)得電流表得示數(shù)I,并作記錄當(dāng)電阻箱得阻值時,其對應(yīng)得電流表得示數(shù)如圖5所示。處理實驗數(shù)據(jù)時。首先計算出每個電流值I得倒數(shù);再制作Ｒ－坐標(biāo)圖,如圖6所示,圖中已標(biāo)注出了()得幾個與測量對應(yīng)得坐標(biāo)點,請您將與圖5實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)得坐標(biāo)點也標(biāo)注在圖6中上。③在圖６上把描繪出得坐標(biāo)點練成圖線。④根據(jù)圖6描繪出得圖線可得出這個電池得電動勢E=V,內(nèi)電阻解析:根據(jù)閉合電路歐姆定律,測量電源得電動勢與內(nèi)電阻,需要得到電源得路端電壓與通過電源得電流,在本實驗中沒有電壓表,但就是可以用電阻箱與電流表串聯(lián)充當(dāng)電壓表,測量電源得路端電壓,通過電流表得電流也就是通過電源得電流,所以只需要將電流表與電阻箱串聯(lián)接在電源兩端即可。實物圖得連接如答圖4所示、由閉合電路歐姆定律有:E=I(Ｒ+r+rg),解得:,根據(jù)R—１／I圖線可知:電源得電動勢等于圖線得斜率,內(nèi)阻為縱軸負(fù)方向得截距減去電流表得內(nèi)阻。答案:①見答圖4②見答圖6③見答圖６④1、5(１。４6~1、54);0、3(０、25～0。３5)四、多用表得使用:歐姆表得改裝:(１)主要部件:表頭、可調(diào)電阻、電源、紅黑表筆等。電路如圖、(2)原理:由閉合電路歐姆定律得:,,與不成正比,時,。(3)刻度盤得特點:①零刻度線在最右端,從右向左讀數(shù);②刻度不均勻,前疏后密。中值電阻附近誤差小、注:因歐姆表示數(shù)為零時:,中值時:,則。(4)使用方法:①首先機(jī)械調(diào)零;②再歐姆調(diào)零,即兩表筆直接短接,調(diào)整,讓指針指在歐姆表盤最右端零刻度處;③連接被測電阻,讀出刻度盤示數(shù),,其中為檔位倍數(shù)。若指針偏右,需縮小倍數(shù),選小得檔位;若指針偏左,需放大倍數(shù),選大得檔位、④每換一次檔位,需重新調(diào)零?！纠?】某同學(xué)利用多用電表測量二極管得反向電阻。完成下列測量步驟:(1)檢查多用電表得機(jī)械零點。(2)將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔,將選擇開關(guān)拔至電阻測量擋適當(dāng)?shù)昧砍烫帯?3)將紅、黑表筆_＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)___,進(jìn)行歐姆調(diào)零。(４)測反向電阻時,將___＿_(dá)_＿_(dá)_表筆接二極管正極,將_______＿表筆接二極管負(fù)極,讀出電表示數(shù)、(５)為了得到準(zhǔn)確得測量結(jié)果,應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤____＿_(dá)_＿_(dá)__(填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”);否則,在可能得條件下,應(yīng)重新選擇量程,并重復(fù)步驟(3)、(４)。(6)測量完成后,將選擇開關(guān)拔向_＿＿_(dá)＿_(dá)___＿_(dá)＿_(dá)___＿_(dá)__＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)__位置?！镜淅馕觥俊纠?】某同學(xué)為了較精確得測量一阻值約為20Ω得電阻Rｘ得阻值、①在以下備選器材中電流表應(yīng)選＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)___,電壓表應(yīng)選__＿_(dá)_＿_(dá),變阻器應(yīng)選__＿_(dá)_____、(只填寫器材對應(yīng)得字母代號)電源E(電動勢３Ｖ、內(nèi)阻可忽略不計)電流表A1(量程50mA,內(nèi)阻約12Ω)電流表A２(量程3A,內(nèi)阻約0、12Ω)電壓表V1(量程3Ｖ,內(nèi)阻約３kΩ)電壓表Ｖ2(量程15V,內(nèi)阻約1５kΩ)滑動變阻器R1(0～10Ω,允許最大電流２、0A)滑動變阻器R2(０～10０0Ω,允許最大電流０。５A(chǔ))定值電阻R(30Ω,允許最大電流1。0A)開關(guān)及導(dǎo)線若干②請在方框中畫出實驗電路圖(要求直接測量量得變化范圍盡可能大一些,所選器材用對應(yīng)符號標(biāo)出)。③若某次測量中,電壓表讀數(shù)為Ｕ,電流表讀數(shù)為I,則計算待測電阻得阻值表達(dá)式為Rx＝__＿_(dá)__＿_(dá)_＿＿_(dá)_＿_(dá)_?！窘馕觥繙y量電阻得阻值一般利用伏安法,電壓表顯然應(yīng)選量程為3Ｖ得Ｖ1;根據(jù)歐姆定律容易求得電路中得最大電流,顯然超過了電流表A１５0ｍA得量程,但電流表Ａ2得量程又太大,故我們可以將定值電阻R(３0Ω)與待測電阻Ｒx相串聯(lián),此時電路中得最大電流,利用電流表A1測量電流即可、由于要求直接測量量得變化范圍盡可能大一些,故只能采用分壓電路,且滑動變阻器使用電阻較小得Ｒ1。最后我們確定電流表得解法:由于此時電路得臨界電阻,則應(yīng)該利用電流表得外接法。由此得到實驗電路圖如圖所示,當(dāng)電壓表讀數(shù)為Ｕ,電流表讀數(shù)為I,則計算待測電阻得阻值表達(dá)式?！纠?】從下表中選取出適當(dāng)?shù)脤嶒炂鞑?設(shè)計一電路來測量電流表A1得內(nèi)阻r1,畫在下面得方框中,要求方法簡捷,有盡可能高得精確度,并能測出多組數(shù)據(jù)。器材(代號)規(guī)格電流表(A1)量程10mＡ,內(nèi)阻r1待測(約４0Ω)電流表(A2)量程50０μＡ,內(nèi)阻r2=７５0Ω電壓表(Ｖ)量程10V,內(nèi)阻ｒ3=1０ｋΩ電阻(R1)阻值約１00Ω,作保護(hù)電阻用滑動變阻器(R2)總阻值約50Ω電池(Ｅ)電動勢１、5V,內(nèi)阻很小電鍵(Ｓ)導(dǎo)線若干【解析】要測量電流表A1得內(nèi)阻,按常規(guī)思想應(yīng)用伏安法,將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端,但根據(jù)本題所提供得儀器,我們可以首先肯定,在本實驗中不可能用到電壓表,因為電源得電動勢只有１、5V,而電壓表得量程為10V,最多不到滿偏得1／6,用它來讀數(shù)誤差太大,因此該實驗?zāi)苡玫降秒姳碇豢赡苡脙蓧K電流表。兩塊電流表有可能串聯(lián),也有可能并聯(lián),但題目中電流表A2得內(nèi)阻r2已知,因此將兩電流表并聯(lián),根據(jù)并聯(lián)規(guī)律I1ｒ1=I2r2可求出電流表Ａ1得內(nèi)阻r1=。加在電流表兩端得電壓最大值Um=Imr2=０。375V,而滑動變阻得最大阻值只有５0Ω,如果將滑動變阻器接成限流,會超過電流表得量程,將它們燒壞、如果僅僅將滑動變阻器接成分壓,滑動變阻器可調(diào)節(jié)得范圍很小,只有全長得1/４,這樣測量得次數(shù)比較少。故應(yīng)將定值電阻R1接在干路上用作限流,電路圖如圖所示。【例3】現(xiàn)有器材:量程為1０、０ｍA、內(nèi)阻約30－4０得電流表一個,定值電阻Ｒ1=１50,定值電阻R2=100,單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測量一干電池(電動勢約1。５V)得電動勢、(1)按要求在實物圖上連線。(2)用已知量與直接測得量表示得待測電動勢得表達(dá)式為E=,式中各直接測得量得意義就是:、【解析】根據(jù)提供得器材,可任取一個定值電阻與電流表、干電池、開關(guān)接成一個串聯(lián)電路,用歐姆定律建立方程組進(jìn)行測量、但在本題中,電流表量程為1０、0ｍA,干電池得電動勢約為1、5V,如果把定值電阻R1與電流表、干電池、開關(guān)接成一個串聯(lián)電路,則回路中總電阻約為18０,回路中電流約為1、5V/180=8。3mA,而如果把定值電阻R２與電流表、干電池、開關(guān)接成一個串聯(lián)電路,,則回路中總電阻約為13０,回路中電流約為1。５V/１30=11、5mA,顯然,該電流已超過電流表得量程、考慮到實驗得可行性,此時用定值電阻R２與R1串聯(lián)即可,故有如下解答:(1)連圖:左圖只用R1接入電路;右圖用Ｒ1與R2串聯(lián)接入電路、(連線如圖)(2)設(shè)Ｉ1就是外電阻為R１時得電流,I2就是外電阻為R1與R２串聯(lián)時得電流,則有,RARAR滑G【例４】某同學(xué)在實驗室測定一節(jié)干電池得電動勢與內(nèi)阻,實驗室中有如下器材:開關(guān)、導(dǎo)線、由于沒有電壓表,為此她設(shè)計了如圖所示得電路完成了實驗要求得測量。①為了方便并能較準(zhǔn)確測量,滑動變阻器應(yīng)選,定值電阻應(yīng)選用。(填寫定值電阻前得序號)②若某次測量中電流表Ｇ得示數(shù)為Ｉ１,電流表A得示數(shù)為I2;改變滑動變阻器得位置后,電流表Ｇ得示數(shù)為I1′,電流表A得示數(shù)為I2′。則可知此電源得內(nèi)電阻測量值為r=,電動勢測量值為E＝?！窘馕觥扛呻姵氐秒妱觿菖c內(nèi)阻得測量,一般需要電流表與電壓表。由于題中沒有電壓表,故需要將電流表改裝為電壓表,且改裝后電壓表得量程應(yīng)該達(dá)到1、5V,則總電阻為,故定值電阻應(yīng)選用得序號為得電阻,滑動變阻器應(yīng)選用②在兩次測量過程中,通過電源得電流就是兩只電表得電流之與,則根據(jù)全電路歐姆定律有,解之,得,?！纠?】小燈泡燈絲得電阻會隨溫度得升高而變大、某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象,用實驗得到如下數(shù)據(jù)(Ｉ與U分別表示小燈泡上得電流與電壓):(1)在左下框中畫出實驗電路圖?？捎玫闷鞑挠?電壓表、電流表、滑線變阻器(變化范圍０—10Ω)、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干、(2)在右圖中畫出小燈泡得U－I曲線、(3)某電池得電動勢就是１、5V,內(nèi)阻就是２。0Ω。將本題中得燈泡接在該電池兩端,小燈泡得實際功率就是多少?【解析】(1)為了作出小燈泡得U—I曲線,必須采用分壓得方法;而因為小燈泡得電阻比較小,故采用電流表得外接法,實驗電路圖見下圖。(２)小燈泡得Ｕ—I曲線首先用描點法作出各個點,利用圓滑得曲線連接即可得到下圖。(３)作出圖線,可得小燈泡工作電流為0、35安,工作電壓為0、80伏,因此小燈泡實際功率為0、28瓦、【例6】在"測定金屬得電阻率"得實驗中,用螺旋測微器測量金屬絲直徑時得刻度位置如圖所示,用米尺測量金屬絲得長度l＝0。810m。金屬絲得電阻大約為4Ω,先用伏安法測出金屬絲得電阻,然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料得電阻率。(1)從圖中讀出金屬絲得直徑為mm。(2)在用伏安法測定金屬絲得電阻時,除被測電阻絲外,還有如下供選擇得實驗器材:Ａ、直流電源:電動勢約4、5V,內(nèi)阻很小;B、電流表Ａ１:量程0～0、６A,內(nèi)阻0。125Ω;Ｃ。電流表A2:量程０～３、0A,內(nèi)阻0。02５Ω;D、電壓表Ｖ:量程0～3V,內(nèi)阻3kΩ;Ｅ、滑動變阻器R1:最大阻值10Ω;Ｆ、滑動變阻器R2:最大阻值５０Ω;G、開關(guān)、導(dǎo)線等。在可供選擇得器材中,應(yīng)該選用得電流表就是,應(yīng)該選用得滑動變阻器就是。(3)根據(jù)所選得器材,在如圖所示得方框中畫出實驗電路圖、(4)若根據(jù)伏安法測出電阻絲得電阻為Rx=4。1Ω,則這種金屬材料得電阻率為Ω·m、(保留二位有效數(shù)字)【解析】(1)從螺旋測微器主尺讀出0。5mm,再從游尺讀出,故金屬絲得直徑為0。522mm。(2)電路中得最大電流,顯然超過了電流表A10、6Ａ得量程,但電流表A2得量程又太大,故電流表應(yīng)該選用A1,由于滑動變阻器R1最大阻值為10Ω,比被測電阻絲得電阻大,且容易調(diào)整,所以采用限流電路即可。由于此時電路得臨界電阻,故電流表采用外解法、(3)實驗電路如圖所示(４)利用電阻定律,則１。１×10－6Ω·ｍ?！纠?】在測定一節(jié)干電池得電動勢與內(nèi)電阻得實驗中,備有下列器材:Ａ、待測得干電池(電動勢約為1、5V,內(nèi)電阻小于1、０Ω)B、電流表Ｇ(滿偏電流３mA,內(nèi)阻Rｇ＝10Ω)C、電流表Ａ(０~0、６A,內(nèi)阻０。1Ω)Ｄ?；瑒幼冏杵鱎1(0～20Ω,10A)E、滑動變阻器R2(0～200Ω,lA)F、定值電阻R0(990Ω)G。開關(guān)與導(dǎo)線若干(1)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中雖然沒有電壓表,但給出了兩個電流表,于就是她設(shè)計了如圖所示中甲得(ａ)、(b)兩個參考實驗電路,其中合理得就是圖所示得電路;在該電路中,為了操作方便且能準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,滑動變阻器應(yīng)選(填寫器材前得字母代號)、(２)圖乙為該同學(xué)根據(jù)(１)中選出得合理得實驗電路利用測出得數(shù)據(jù)繪出得I１—I2圖線(I1為電流表G得示數(shù),Ｉ2為電流表A得示數(shù)),則由圖線可以得被測電池得電動勢E=Ｖ,內(nèi)阻ｒ＝Ω?！窘馕觥勘绢}中測定干電池得電動勢與內(nèi)電阻需要用電壓表與電流表,由于題中只給了兩個電流表,故可以通過改裝來實現(xiàn)、因為定值電阻R0＝９9０Ω,則電流表Ｇ與之串聯(lián)較好,所以合理得就是b圖所示得電路,滑動變阻應(yīng)選D;根據(jù)全電路歐姆定律容易得到,即由Ｉ1—I2圖線可以瞧出,圖線與縱軸得交點為1。48,即,故電動勢E=1。48V;又因為圖線得斜率,即,故。【高考演練】1、一電流表得量程標(biāo)定不準(zhǔn)確,某同學(xué)利用圖1所示電路測量該電流表得實際量程。所用器材有:量程不準(zhǔn)得電流表,內(nèi)阻＝10、０,量程標(biāo)稱為5、0mA;標(biāo)準(zhǔn)電流表,內(nèi)阻=４5。０,量程1、0mA;標(biāo)準(zhǔn)電阻,阻值10、０;滑動變阻器R,總電阻為３０0、0;電源E,電動勢3、０V,內(nèi)阻不計;保護(hù)電阻;開關(guān)S;導(dǎo)線。(1)在實物圖上畫出連線。(2)開關(guān)S閉合前,滑動變阻器得滑動端c應(yīng)滑動至端。(3)開關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)滑動變阻器得滑動端,使電流表滿偏;若此時電流表得讀數(shù)為,則得量程=、(4)若測量時,未調(diào)到滿偏,兩電流表得示數(shù)如圖3所示,從圖中讀出得示數(shù)=,得示數(shù)=;由讀出得數(shù)據(jù)計算得=、(保留3位有效數(shù)字)(5)寫出一條提高測量準(zhǔn)確度得建議:、【答案】⑴如圖⑵阻值最大⑶⑷６。05mＡ【解析】⑵在滑動變阻器得限流接法中在接通開關(guān)前需要將滑動觸頭滑動到阻值最大端⑶閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑動變阻器使待測表滿偏,流過得電流為Ｉm。根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等有得⑷待測表未滿偏有,將Ａ2得示數(shù)0、66mA與其她已知條件代入有Ma但圖中A1得示數(shù)３。0mA量程為５。０mＡ,根據(jù)電流表得刻度就是均勻得,則準(zhǔn)確量程為6、05mA2、如圖,一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi):ｅq\o＼aｃ(○,A)為毫安表,量程6mＡ,內(nèi)阻為數(shù)十歐姆;E為直流電源,電動勢約為3Ｖ,內(nèi)阻很小;R為電阻箱,最大阻值為999、9Ω;S為開關(guān)。已知RT在９5℃時阻值為15０Ω,在20℃時得阻值約為５50Ω?，F(xiàn)要求在降溫過程中測量在９5℃～20℃之間得多個溫度下ＲT得阻值、在圖中畫出連線,完成實驗原理電路圖,完成下列實驗步驟中得填空,依照實驗原理電路圖連線,調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)得溫度,使得ＲT溫度為９5℃,將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)贸踔?以保證儀器安全閉合開關(guān)。調(diào)節(jié)電阻箱,記錄電流表得示數(shù)I0,并記錄__＿_(dá)___＿。⑤將RＴ得溫度降為T1(２０℃＜T１<9５℃);調(diào)節(jié)電阻箱,使得電流表得讀數(shù),記錄。⑥溫度為Ｔ1時熱敏電阻得電阻值RT１=、⑦逐步降低T1得數(shù)值,直至２０℃為止;在每一溫度下重復(fù)步驟⑤⑥【答案】:(1)如圖:(2)d、電阻箱得讀數(shù)e仍為電阻箱得讀數(shù)為f、【解析】:(1)由于本實驗只有一個可以用來測量或觀察得電流表,所以應(yīng)該用“替代法"得思維考慮用電流表觀察保證電路得電阻不變,因此將熱敏電阻、電阻箱與電流表串聯(lián)形成測量電路。而且熱敏電阻得９5℃與20℃得阻值就是已知得,所以熱敏電阻得初始溫度為9５℃,則電流表數(shù)不變時電阻箱與熱敏電阻得串聯(lián)電路電阻保持1５０Ω加電阻箱得初值之與不變。如果熱敏電阻得初始溫度為20℃,則電流表示數(shù)不變時,電阻箱與熱敏電阻得串聯(lián)電路電阻保持550Ω加電阻箱得初值之與不變,則可以測量任意溫度下得電阻。(2)實驗步驟為:a、依照實驗原理電路圖連線b、調(diào)節(jié)控溫電容M內(nèi)得溫度,使得得溫度為95℃c、將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)贸踔?保證儀器安全d、閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱,記錄電流表得示數(shù),并記錄電阻箱得初值e、將得溫度降低為,調(diào)節(jié)電阻箱,使得電流表得讀數(shù)仍為,記錄電阻箱得讀數(shù)為f、溫度為時,熱敏電阻得電阻值g、將得溫度逐漸降低直到為止,在每一溫度下重復(fù)步驟ｅ—f3、用對溫度敏感得半導(dǎo)體材料制成得某熱敏電阻,在給定溫度范圍內(nèi),其阻值隨溫度得變化就是非線性得、某同學(xué)將與兩個適當(dāng)?shù)霉潭娮琛⑦B成圖1虛線框內(nèi)所示得電路,以使該電路得等效電阻得阻值隨所處環(huán)境溫度得變化近似為線性得,且具有合適得阻值范圍、為了驗證這個設(shè)計,她采用伏安法測量在不同溫度下得阻值,測量電路如圖1所示,圖中得電壓表內(nèi)阻很大、得測量結(jié)果如表l所示、回答下列問題(1)根據(jù)圖１所示得電路,在圖2所示得實物圖上連線。(2)為了檢驗與t間近似為線性關(guān)系,在坐標(biāo)紙上作-t關(guān)系圖線(3)在某一溫度下,電路中得電流表、電壓表得示數(shù)如圖3、４所示、電流表得讀數(shù)為____,電壓表得讀數(shù)為＿＿_(dá)、此時等效電阻得阻值為___:熱敏電阻所處環(huán)境得溫度約為＿_(dá)__。【答案】:(1)如圖所示(２)如圖所示(3)115。0mA,5。0０Ｖ,43、5Ω,64、０℃【解析】:(1)根據(jù)電路圖連接實物。(２)根據(jù)數(shù)據(jù)描出點,作出直線。(3),,,對照圖溫度為64、０℃、4、要測量電壓表V１得內(nèi)阻ＲV,其量程為2Ｖ,內(nèi)阻約2ＫΩ、實驗室提供得器材有:電流表A,量程0、６A,內(nèi)阻約0、1Ω;電壓表Ｖ２,量程5V,內(nèi)阻為5ＫΩ;定值電阻R１,阻值３0Ω;定值電阻R2,阻值為３KΩ;滑動變阻器R3,最大阻值1０0Ω,額定電流1。５Ａ;電源E,電動勢6V,內(nèi)阻約０、5Ω;開關(guān)Ｓ一個,導(dǎo)線若干。①有人擬將待測電壓表V1與電流表A串聯(lián)接入電壓合適得測量電路中,測出V１得電壓與電流,再計算出RV。該方案實際上不可行,其最主要得原因就是、②請從上述器材中選擇必要得器材,設(shè)計一個測量電壓表V1內(nèi)阻RV得實驗電路、要求測量盡量準(zhǔn)確,實驗必須在同一電路中,且在不增減元件得條件下完成、試畫出符合要求得實驗電路圖(圖中電源與開關(guān)已連接好),并標(biāo)出所選元件得相應(yīng)字母代號:③由上問寫出V1內(nèi)阻RＶ得表達(dá)方式,說明式中各測量量得物理意義、【答案】:①電流表Ａ不能準(zhǔn)確測量出流過電壓表V1得電流;②測量電壓表V1內(nèi)阻得實驗電路如圖所示;③,表示得電壓,表示與串聯(lián)得總電壓。5、(1)甲同學(xué)要把一個量程為2０0得直流電流計eq\ｏ＼ａｃ(○,Ｇ),改裝成量度范圍就是0～4Ｖ得直流電壓表。①她按圖１所示電路、用半偏法測定電流計ｅｑ＼ｏ\ac(○,G)得內(nèi)電阻rg,其中電阻R0約為1。為使rg得測量值盡量準(zhǔn)確,在以下器材中,電源E應(yīng)選用＿_(dá)＿_(dá)_____＿_(dá)＿_(dá)＿,電阻器Ｒ1應(yīng)選用_____＿_(dá)＿＿_(dá)__＿＿,電阻器R２應(yīng)選用_＿_(dá)_____＿_(dá)____(選填器材前得字母)Ａ、電源(電動勢1。５V)B、電源(電動勢6Ｖ)C。電阻箱(0~999、9)Ｄ?；瑒幼冏杵?０~５０0)E、電位器(一種可變電阻,與滑動變阻器相當(dāng))(0～5、1)Ｆ、電位器(０～51)②該同學(xué)在開關(guān)斷開情況下,檢查電路連接無誤后,將R2得阻值調(diào)至最大、后續(xù)得實驗操作步驟依次就是___＿_(dá)___＿_(dá)_＿＿＿,__＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)____＿,___＿_(dá)_＿＿_(dá)＿_(dá)＿_(dá)_,__＿_(dá)＿＿_(dá)_＿_(dá)____,最后記錄Ｒ1得阻值并整理好器材、(請按合理得實驗順序,選填下列步驟前得字母)A、閉合Ｓ１Ｂ、閉合S２C。調(diào)節(jié)Ｒ2得阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度D、調(diào)節(jié)Ｒ2得阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度得一半E、調(diào)節(jié)Ｒ1得阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度得一半F。調(diào)節(jié)Ｒ１得阻值,使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度③如果所得得R１得阻值為３0０、0,則圖１中