高中物理电学实验专题(教师)1.pdf

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1、1 高中物理电学实验【知识梳理】一、描绘小灯泡的伏安特性曲线1、实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI 图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流 I ，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I 为横轴画出 UI 曲线。2、实验步骤（1） 、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图。（2） 、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S。（3） 、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和 U，记入记录表格

2、内，断开电键S；（4） 、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I ，横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。（5） 、拆去实验线路，整理好实验器材。3、注意事项（1） 、因本实验要作出I U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；（2） 、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；（3） 、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如 0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；（4） 、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；

3、（5） 、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。4、误差分析（1） 、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I 值比真实值偏大；（2） 、描绘 I U线时作图不准确造成的偶然误差。5、知识延伸电流表的解法：（1）内接法：如图所示，待测电阻的测量值R测：ARARAxARUUUUURRRIIII测测测测显然xRR测所以xARRR测当xARR时，xRR测，系统的相对误差很小，可以忽略不计，所以内接法适用于测量高阻值电阻。（2）外接法：如图所示，待测电阻的测量值R测：VxVRVxUUR RRIIIRR测测测

4、测A A 测x V 测x 测V V IV IR A 2 显然有：xRR测所以1VxVVR RRRRRRR测测测测当xVRR时，0 xVRR，xRR测， 系统的相对误差忽略，所以外接法适用于测量低阻值电阻。（3）试触法选择内、外接法：具体方法是，在如图所示的电路中，改变电表的连接方式，拿电压表的一个接线柱分别接触M 、N两点，观察电压表和电流表的示数变化，如果电流表变化明显，说明电压表内阻对电路影响较大，应采用内接法； 如果电压表变化明显，说明电流表内阻对电路影响较大，应采用外接法。滑动变阻器的限流接法和分压接法：电路负载LR上电压调节范围负载LR上电流调节范围闭合开关前触电所处位置相同条件下消

5、耗的总功率限流接法0LLLRURR0LLLIRRRb 端LI分压接法0LU0LLIRa 端()LapII比较分压电路调节范围大分压电路调节范围大都为了保护负载电路限流电路能耗小滑动变阻器的两种电路连接都能控制调节负载的电流和电压，但在相同条件下调节效果不同，实际应用中要根据具体情况恰当的选择限流接法和分压接法。（1）通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，电路结构简单，因此应优先考虑。（2）在下列情况下必须采用分压接法。要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有分压接法才能满足。如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小，若采用限流接法，无论怎样调节，电路中实际电

6、流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或其它元件，必须采用分压接法。伏安法测电阻实验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时，若采用限流接法， 待测电阻上的电流 （或电压）变化很小，不利于多次测量求平均值或用图像处理数据，也起不到保护用电器的作用，应选用分压接法。【例 1】某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：RL R0 Sab r0 PRL R0 Sabr0 P3 器材（代号）规格电流表（ A1）电流表（ A2）电压表（ V1）电压表（ V2）

7、滑动变阻器（R1）滑动变阻器（R2）直流电源（ E）开关（ S）导线若干量程 050mA ，内阻约为50量程 0200mA ，内阻约为10量程 03V，内阻约为10k量程 015V，内阻约为25k阻值范围015，允许最大电流1A 阻值范围01k，允许最大电流100mA 输出电压6V，内阻不计为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。 （以上均填器材代号）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：。解析：图像中电流

8、00.14A，电流表选A2；电源电压6V，但图像只要求电压在03V之间调整，为了测量准确电压表选V1；由于绘制图像的需要，要求电压从03V 之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能很好调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1。该元件约几十，AVRRRR，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法。从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。二、电压表和电流表1、电流表原理和主要参数电流表 G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角与电

9、流强度I成正比，即 kI，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻Rg：即电流表线圈的电阻；满偏电流 Ig：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故UgIgRg2、半偏法测电流表内阻Rg 方法：合上S1，调整 R的阻值，使电转到满流表指针刻度，再合上开关S2，调整 R的阻值（不可再改变R） ， 使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，可以认为 Rg = R。条件 : 当 R 比 R大很多3、电压表的改装（1）原理：gggUI R很小，不能直接换刻度测电压，需要串联一个如图所示的分压电阻。（2）分压电阻的计算：由串联电路的特点知：gg

10、gUI RI R则：11gggggggUUURRRRII RU4 因为电压扩大表头量程的倍数：gUnU所以1gRnR注：相同的表头改装成的不量程的电压表串联，指针偏转角度相同。4、电流表的改装（1）原理：gI很小， 不能直接换刻度测电流，需要并联一个如图所示的分流电阻。（2）分流电阻的计算：由并联电路的特点知()gggI RIIR则：1gggggI RRRIIII因为电流扩大表头量程的倍数：gInI所以1gRRn注：相同表头改装成量程不同的电流表并联，指针偏转角度相同。三、测量电源电动势和电阻1. 实验原理根据闭合电路的欧姆定律，其方法有：（1）如图甲所示，改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中

11、读出几组U和 I 的值，由可得，。（2）为减小误差，至少测出六组U和 I 值，且变化范围要大些，然后在UI 图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E，如图乙所示。2. 实验步骤（1）恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端。（2）闭合开关S，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数。（3）将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数。（4）继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数。（5）断开开关S，拆除电路。（6）在坐标纸上以U为纵轴，以I 为横轴，作出UI

12、图象，利用图象求出E、 r 。3. 实验误差分析（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI 图象时描点不很准确。（2）系统误差： 系统误差来源于未计电压表分流，近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。如果由实验得到的数据作出图中实线（ a）所示的图象，那么考虑到电压表的分流后，得到的UI 图象应是图中的虚线（ b），由此可见，按图所示的实验电路测出的电源电动势，电源内电阻。说明：外电路短路时，电流表的示数 （即干路电流的测量值）等于干路电流的真实值，所以图中 （a）、（b）两图线交于短路电流处。当路端电压（即电压表示数）为时，由于电流表示数小于干路电流

13、，所以（ a）、（ b）两图线出现了图中所示的差异。 4. 注意事项（1）电流表要与变阻器靠近，即电压表直接测量电源的路端电压。5 （2）选用内阻适当大一些的电压表。（3）两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差。（4）尽量多测几组U、I 数据（一般不少于6 组），且数据变化范围要大些。（5）作 U I 图象时，让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点均匀分布在直线两侧。5. 数据处理的方法（1）本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U、I 值，作 UI图象，所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的值即为电源的内阻r ，即。（

14、2）应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如图（甲）所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及作出的图线误差较大。为此，可使纵轴不从零开始，如图（乙）所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些。此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r。6. 实验仪器的选择本实验的系统误差来源于未计电压表的分流。为减小该误差，需要减小电压表的分流。减小电压表分流的方法有二方面， 一是选取阻值范围小的滑动变阻器，二是在满足量程要求的前提下选取内阻较大的电压表。由于选用了阻

15、值范围小的滑动变阻器，所以电路中电流较大，因而，还需要滑动变阻器的额定电流较大。综上所述，本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值范围较小而额定电流较大；电压表的选择原则是：在满足量程要求的前提下选取内阻较大的；电流表的选择需根据电源电动势和选用的滑动变阻器来确定。【例 2】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱 （最大阻值为9.999，科当标准电阻用）一只电流表 （量程RI=0.6A, 内阻0.1gr） 和若干导线。请根据测定电动势E内电阻r的要求，设计图 4 中器件的连接方式，画线把它们连接起来。接通开关

16、，逐次改变电阻箱的阻值R, 读处与R对应的电流表的示数I, 并作记录当电阻箱的阻值2.6R时，其对应的电流表的示数如图5 所示。处理实验数据时。首先计算出每个电流值 I 的倒数1I; 再制作 R-1I坐标图，如图6 所示，图中已标注出了（1,RI）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5 实验数据对应的坐标点也标注在图 6 中上。在图 6 上把描绘出的坐标点练成图线。根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内电阻r6 解析 ：根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的

17、路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4 所示。由闭合电路欧姆定律有：E =I （R+r+rg） ，解得：)(1grrIER，根据 R-1/I图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。答案： 见答图4 见答图6 见答图6 1.5 （ 1.461.54 ） ；0.3 （ 0.250.35 ）四、多用表的使用：欧姆表的改装：（1）主要部件：表头、可调电阻、电源、红黑表笔等。电路如图。（2）原理：由闭合电路欧姆定律得：0ggIRRr，0 xgxIRRrR，xR与I不成正比，gII时，0 xR

18、。（3）刻度盘的特点：零刻度线在最右端，从右向左读数；刻度不均匀，前疏后密。中值电阻附近误差小。注：因欧姆表示数为零时：0ggIRRr，中值时：02ggxIRRrR，则0 xgRRRr。（4）使用方法：首先机械调零；再欧姆调零，即两表笔直接短接，调整0R，让指针指在欧姆表盘最右端零刻度处；连接被测电阻，读出刻度盘示数R，xRkR，其中k为档位倍数。若指针偏右，需缩小倍数，选k小的档位；若指针偏左，需放大倍数，选k大的档位。每换一次档位，需重新调零。【例 3】某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：（1）检查多用电表的机械零点。（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开

19、关拔至电阻测量挡适当的量程处。（3）将红、黑表笔_，进行欧姆调零。（4）测反向电阻时，将_表笔接二极管正极，将_表笔接二极管负极，读出电表示数。（5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘_（填“左侧”、 “右侧” 或“中央”） ；7 否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3） 、 （4） 。（6）测量完成后，将选择开关拔向_ 位置。【典例解析】【例 1】某同学为了较精确的测量一阻值约为20的电阻 Rx的阻值 . 在以下备选器材中电流表应选_,电压表应选 _,变阻器应选 _.（只填写器材对应的字母代号）电源 E（电动势3 V、内阻可忽略不计）电流表 A1（量程 50 mA

20、，内阻约12）电流表A2（量程 3 A， 内阻约 0.12 ）电压表 V1（量程 3 V，内阻约3 k ）电压表 V2（量程 15 V，内阻约 15 k ）滑动变阻器R1（0 10 ，允许最大电流2.0 A）滑动变阻器R2（0 1000 ，允许最大电流0.5 A）定值电阻 R（30，允许最大电流1.0A）开关及导线若干请在方框中画出实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，所选器材用对应符号标出）。 若 某 次 测 量 中 ， 电 压 表 读 数 为U， 电 流 表 读 数 为I ， 则 计 算 待 测 电 阻 的 阻 值 表 达 式 为Rx_。【解析 】测量电阻的阻值一般利用伏安法，

21、电压表显然应选量程为3 V 的 V1；根据欧姆定律容易求得电路中的最大电流150 xEImAR，显然超过了电流表A1 50 mA 的量程，但电流表A2的量程又太大，故我们可以将定值电阻R（30）与待测电阻Rx相串联，此时电路中的最大电流60 xEImARR，利用电流表A1测量电流即可。由于要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，故只能采用分压电路，且滑动变阻器使 用 电 阻 较 小 的R1。 最 后 我 们 确 定 电 流 表 的 解 法 ： 由 于 此 时 电 路 的 临 界 电 阻0123190AxVRR RkRR，则应该利用电流表的外接法。由此得到实验电路图如图所示，当电压表读数为U，电流

22、表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式xURRI.【例 2】从下表中选取出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻 r1，画在下面的方框中，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测出多组数据。器材 ( 代号 ) 规格电流表（ A1）量程 10mA ，内阻 r1待测（约40）电流表（ A2）量程 500A，内阻 r2=750电压表（ V）量程 10V，内阻 r3=10k电阻（ R1）阻值约 100，作保护电阻用滑动变阻器（R2）总阻值约50电池（ E）电动势 1.5V ，内阻很小电键（ S）导线若干【解析 】要测量电流表A1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但根

23、据本题所提供的仪器，我们可以首先肯定，在本实验中不可能用到电压表，因为电源的电动势只有1.5V，而电压表的量程为10V，最多不到满偏的1/6 ，用它来读数误差太大，因此该实验能用到的电表只可能用两块8 电流表。两块电流表有可能串联，也有可能并联，但题目中电流表A2的内阻 r2已知，因此将两电流表并联，根据并联规律 I1r1=I2r2可求出电流表A1的内阻 r1=122IrI。加在电流表两端的电压最大值Um=Imr2=0.375V，而滑动变阻的最大阻值只有50 ，如果将滑动变阻器接成限流，会超过电流表的量程，将它们烧坏。如果仅仅将滑动变阻器接成分压，滑动变阻器可调节的范围很小，只有全长的1/4

24、，这样测量的次数比较少。故应将定值电阻R1接在干路上用作限流，电路图如图所示。【 例3 】 现 有 器 材 ： 量 程 为10.0mA、 内 阻 约30-40的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻 R2=100，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V ）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2） 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达 式 为E= ， 式 中 各 直 接 测 得 量 的 意 义是： . 【解析 】根据提供的器材，可任取一个定值电阻与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，用欧姆定律建立方程组进行测量。但在本题中，电流表量程为10.0m

25、A，干电池的电动势约为1.5V ，如果把定值电阻R1与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为180，回路中电流约为1.5V /180=8.3mA，而如果把定值电阻R2与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为130，回路中电流约为1.5V /130=11.5mA，显然，该电流已超过电流表的量程。考虑到实验的可行性，此时用定值电阻R2与 R1串联即可，故有如下解答：（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和 R2串联接入电路。(连线如图 ) （2）设 I1是外电阻为R1时的电流， I2是外电阻为R1和 R2串联时的电流，则有11AEIRRr，212AEIRR

26、Rr解之12212I IERII. 【例 4】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：A待测干电池B电流表 G（03mA，内电阻 r1=20 ）C电流表 A（00.6A，内电阻 r2=0.20）D滑动变阻器甲（最大阻值10 ）E滑动变阻器乙（最大阻值100 ）F定值电阻 R1=100G定值电阻 R2=500H定值电阻 R3=1.5k开关、导线。AR滑G9 由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选，定值电阻应选用。 （填写定值电阻前的序号）若某次测量中电流表G 的示数为I1，电流表A 的示数为I2；改变滑动变阻

27、器的位置后，电流表G 的示数为I1，电流表A 的示数为I2。则可知此电源的内电阻测量值为r= ，电动势测量值为E=。【解析 】 干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表 G 改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达到1.5V ，则总电阻为1.55003VmA，故定值电阻应选用的序号为G 的电阻，而滑动变阻器应选用阻值较小的D； 在 两 次 测 量 过 程 中 ， 通 过 电 源 的 电 流 是 两 只 电 表 的 电 流 之 和 ， 则 根 据 全 电 路 欧 姆 定 律 有12112()()EIRrIIr，1212()()EIRrIIr解之，得1

28、1211212IIrRrIIII，2112211212I II IERrIIII.【例5】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大. 某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和 U分别表示小灯泡上的电流和电压）：（1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0-10 ） 、电源、小灯泡、电键、导线若干. （2）在右图中画出小灯泡的U-I 曲线 . （3）某电池的电动势是1.5V ，内阻是 2.0 . 将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？【 解析 】 （1）为了作出小灯泡的U-I 曲线，必须采用分压的方法；而因为小灯泡的电阻比较小，故采用

29、电流表的外接法，实验电路图见下图. （2）小灯泡的 U-I 曲线首先用描点法作出各个点，利用圆滑的曲线连接即可得到下图。（3）作出IrEU图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80 伏，因此小灯泡实际功率为UIP0.28 瓦. 【例6】在 测定金属的电阻率的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度l=0. 810m金属丝的电阻大约为4，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率(1) 从图中读出金属丝的直径为mm. (2) 在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：A直流电源：电动势约4

30、.5 V ，内阻很小；10 B.电流表 A1：量程 00.6 A ，内阻 0. 125 ; C电流表 A2：量程 03. 0 A ，内阻 0. 025 ; D电压表 V ：量程 0 3 V，内阻 3 k ; E.滑动变阻器 R1：最大阻值 10；F. 滑动变阻器 R2：最大阻值 50; G 开关、导线等在可供选择的器材中，应该选用的电流表是，应该选用的滑动变阻器是。(3) 根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图(4) 若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4. 1，则这种金属材料的电阻率为m.（保留二位有效数字）【解析】 (1) 从螺旋测微器主尺读出0.5mm，再从游尺读出mm01.0

31、502.2，故金属丝的直径为0.522 mm. ( 2) 电路中的最大电流AREIx75.0， 显然超过了电流表A1 0.6 A 的量程，但电流表A2的量程又太大，故电流表应该选用A1，由于滑动变阻器R1最大阻值为10，比被测电阻丝的电阻大，且容易调整，所以采用限流电路即可。由于此时电路的临界电阻4200VARRR，故电流表采用外解法.(3 ）实验电路如图所示(4) 利用电阻定律SlR，则lRS1.1 10-6m. 【例 7】在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A待测的干电池（电动势约为1.5V ，内电阻小于1.0 ) B电流表G（满偏电流3mA ，内阻 Rg=10) C电

32、流表A(00.6A，内阻 0.1 ) D滑动变阻器R1(0 20,10 A) E.滑动变阻器R2(0 200 ,l A) F定值电阻R0 (990 ) G开关和导线若干(1) 某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图所示中甲的（a) 、(b) 两个参考实验电路，其中合理的是图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选（填写器材前的字母代号）(2) 图乙为该同学根据（1) 中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1I2图线（I1为电流表G的示数， I2为电流表A的示数），则由图线可以得被测电池的电动势E= V，内阻 r= 。【解析

33、】本题中测定干电池的电动势和内电阻需要用电压表和电流表，由于题中只给了两个电流表，故可以通过改装来实现.因为定值电阻R0=990，则电流表G与之串联较好，所以合理的是b 图所示的电路，滑动变阻应选D；11 根据全电路欧姆定律容易得到102()gEIRRI r，即1200ggrEIIRRRR由 I1I2图线可以看出，图线与纵轴的交点为1.48mA，即01.48gEmARR，故电动势E=1.48V；又因为图线的斜率121.481.250.770.3IkI，即010000.77grRR，故0.77r.【高考演练】1、一电流表的量程标定不准确，某同学利用图1 所示电路测量该电流表的实际量程mI。所用器

34、材有：量程不准的电流表1A，内阻1r=10.0，量程标称为5.0mA；标准电流表2A，内阻2r=45.0，量程 1.0mA；标准电阻1R，阻值 10.0；滑动变阻器R ，总电阻为300.0；电源 E，电动势 3. 0V，内阻不计； 保护电阻2R；开关 S；导线。（1）在实物图上画出连线。（2）开关 S闭合前，滑动变阻器的滑动端c 应滑动至端。（3）开关 S闭合后， 调节滑动变阻器的滑动端，使电流表1A满偏； 若此时电流表2A的读数为2I，则1A的量程mI= 。（4）若测量时，1A未调到满偏，两电流表的示数如图3 所示，从图中读出1A的示数1I = ，2A的示数2I = ； 由读出的数据计算得m

35、I= 。（ 保留 3 位有效数字）（5）写出一条提高测量准确度的建议：。【答案】如图阻值最大1212)(rrRIIm6.05mA 【解析】在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏，流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有)(1221RrIrIm得1212)(rrRIIm待测表未满偏有)(12211RrIrI，将 A2 的示数 0.66mA和其他已知条件代入有63.310)4510(66.0)(12121rrRIIMa 但图中 A1的示数 3.0mA量程为 5.0mA，根据电流表的刻度是均匀的，则准确量程为6.05mA 2、如图，一热敏

36、电阻RT 放在控温容器M内： A为毫安表，量程6mA ，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小； R为电阻箱，最大12 阻值为 999.9 ；S为开关。已知RT 在 95时阻值为150 ，在 20时的阻值约为550。现要求在降温过程中测量在95 20之间的多个温度下RT 的阻值。在图中画出连线，完成实验原理电路图，完成下列实验步骤中的填空，依照实验原理电路图连线，调节控温容器 M内的温度，使得RT 温度为 95，将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全闭合开关。调节电阻箱，记录电流表的示数I0 ，并记录 _ 。将 RT 的温度降为T1 （20 T195） ；调节电阻箱，使得电流表

37、的读数 ,记录。温度为 T1 时热敏电阻的电阻值RT1 = 。逐步降低T1 的数值，直至20为止；在每一温度下重复步骤【答案】： （1）如图：（2）d、电阻箱的读数0Re 仍为0I电阻箱的读数为1R f 、01150RR【解析】： （1）由于本实验只有一个可以用来测量或观察的电流表，所以应该用“替代法”的思维考虑用电流表观察保证电路的电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路。而且热敏电阻的95和 20的阻值是已知的，所以热敏电阻的初始温度为95，则电流表数不变时电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持150 加电阻箱的初值之和不变。如果热敏电阻的初始温度为20，则电流表示数不变时，电

38、阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持550 加电阻箱的初值之和不变，则可以测量任意温度下的电阻。（2）实验步骤为：a、依照实验原理电路图连线 b、调节控温电容M内的温度，使得TR的温度为95c、将电阻箱调到适当的初值，保证仪器安全 d 、闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数0I，并记录电阻箱的初值0R e 、将TR的温度降低为1T，调节电阻箱，使得电流表的读数仍为0I，记录电阻箱的读数为1R f、温度为1T时，热敏电阻的电阻值101150TRRR g、将TR的温度逐渐降低直到为止，在每一温度下重复步骤e-f 3、用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻TR，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是

39、非线性的. 某同学将TR和两个适当的固定电阻1R、2R连成图 1虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻LR的阻值随TR所处环境温度的变化近似为线性的， 且具有合适的阻值范围. 为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下LR的阻值，测量电路如图1 所示，图中的电压表内阻很大.LR的测量结果如表l 所示 . 回答下列问题(1) 根据图 1 所示的电路，在图2 所示的实物图上连线. (2) 为了检验LR与 t 间近似为线性关系，在坐标纸上作LR-t 关系图线(3) 在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图3、4 所示 .电流表的读数为_，电压表的读数为_. 此时等效电阻LR的阻值为 _：

40、热敏电阻所处环境的温度约为_. 13 【答案】： （1）如图所示 （2）如图所示 （3）115.0mA，5.00V，43.5 ，64.0 【解析】： （1）根据电路图连接实物。（2）根据数据描出点，作出直线。（3）23.0150115.030I，50.065.0060U，35.0043.5()115.010URI，对照图温度为64.0 。4、要测量电压表V1的内阻 RV ，其量程为2V，内阻约2K。实验室提供的器材有：电流表 A，量程 0.6A ，内阻约 0.1 ；电压表 V2，量程 5V，内阻为 5K；定值电阻R1，阻值 30； 定值电阻R2 ， 阻值为 3K； 滑动变阻器R3， 最大阻值1

41、00， 额定电流1.5A ；电源 E，电动势6V，内阻约0.5 ；开关 S一个，导线若干。有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出 V1 的电压和电流，再计算出RV 。该方案实际上不可行，其最主要的原因是 . 请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1 内阻 RV的实验电路。 要求测量尽量准确， 实验必须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连接好），并标出所选元件的相应字母代号：由上问写出V1内阻 RV的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。【答案】：电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流；测量电压表V

42、1内阻VR的实验电路如图所示；1221VU RRUU，1U表示的1V电压，2U表示1V和2R串联的总电压。5、 （）甲同学要把一个量程为200A的直流电流计G，改装成量度范围是04的直流电压表。她按图所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻 rg ，其中电阻 0 约为k。为使 rg 的测量值尽量准确，在以下器材中，电源应选用_，电阻器 1 应选用 _，电阻器 2 应选用 _（选填器材前的字母）电源（电动势1.5 ）电源（电动势6）电阻箱（0999.9）滑动变阻器（0 500）电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（05.1k）电位器（ 051k）该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将的

43、阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是_，_，_，_，最后记录 1 的阻值并整理好器材。 （请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）闭合闭合调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度14 如果所得的的阻值为300.0，则图中被测电流计 G的内阻的测量值为_，该测量值 _实际值（选填“略大于”、 “略小于”或“等于” ） 。给电流计G_联（选填“串”或“并” ）一个阻值为 _k的电阻，就可以将该电流计 G改装为量程的电压表。（2）乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表，但他不仅借

44、到一块标准电压表、一个电池组、一个滑动变阻器R和几个待用的阻值准确的定值电阻。该同学从上述具体条件出发，先将带改装的表G直接与电压表校准。请你画完图方框中的校准电路图。实验中，当定值电阻选用17.0k时，调整滑动变阻器R的阻值，电压表的示数是4.0 时，表 G的指针恰好指到满量程的五分之二；当选用7.0k时，调整R的阻值，电压表的示数是2.0 时，表 G的指针又指到满量程的五分之二。由此可以判定，表 G的内阻是 _k，满偏电流gI是_。 若要将表 G改装为量程是15的电压表，应配备一个_k的电阻。【答案】： （1） B C FB C A E 300 略小于串 19.7 （2）如图所示；3.0

45、0.50 27.0 【解析】 半偏法测量表头内阻时，首先选择滑动变阻器（必须大于电路所需的最小电阻， 根据电路的电压为电动势，电路的最大电流为表头的满偏电流，则最小电阻为36300.2 10K 或31.57.50.2 10K，考虑到保护R0=1 K，则可知调节滑动变阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29 K 或6.5K ，电路图中R2是滑动变阻器，不能选择D和 E只能选择F。表头满偏时滑动变阻器的阻值越大，实验的误差越小，所以电源选择电动势为6V的 B，而且滑动变阻器F 的阻值也满足调节所需。而R1是用来测量表头内阻的电阻箱只能选 C。实验步骤为：第一步闭合S2(（ B） ，第二步调节R

46、2的阻值，使电流计满偏（C） ，第三步闭合S1(（A） ，第四步调节R1的阻值，使电流计半偏（E） ，第五步读出R1的示数为待测表头的内阻。R1的示数为待测表头的内阻是300.0K 。闭合 S1后，电路的总电阻减小，当表头半偏时，赶路电流就大于表头的满偏电流，流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流，所以电阻箱的阻值略小于表头内阻。给表头串联一个电阻可以改装成电压表，改装电压表的内阻为15 340.2 10mVgURI=20K，则串联电阻大小为20K-300 =19.7K 。（2）本实验时对改装电压表进行校准的，将改装电压表和标准电压表并联后要求电压从0 到满偏变化，所以滑动变阻器采用分压接法。表头的刻度均匀。当表针恰好指到满量程的五分之二时，流过改装电压表的电流是0.4Ig ，根据欧姆定律分别有4=0.4 Ig（rg +17 103）和 2=0.4 Ig（ rg +7 103）解得表头内阻为 3.0 K ，满偏电流为：0.50mA 量程是 15V的改装电压表的内阻为340.2 10mVgURI=30K， 所以改装时串联的定值电阻是30K-3.0 K=27.0 K 。