5.1电学实验（讲义）-2024-2025学年高二上学期物理期中期末题型复习

5.1电学实验 实验1　测绘小灯泡的伏安特性曲线 1 实验2　探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 4 实验3　练习使用多用电表 5 实验4　测定电池的电动势和内阻 6 题型1导体电阻率的测量 7 题型2描绘小灯泡的伏安特性曲线 10 题型3练习使用多用电表 12 题型4测量普通电源的电动势和内阻 14 实验1　测绘小灯泡的伏安特性曲线 一、实验原理 用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来. 二、实验电路图及器材 如图1所示. 小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔. 三、实验步骤 1.确定电表量程，按照实验电路图连接电路. 2.将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化. 3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值. 4.在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线. 5.拆除电路，整理器材. 四、实验器材选取 1.原则：(1)安全；(2)精确；(3)操作方便. 2.具体要求 (1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A. (2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流. (3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值. (4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上. (5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器. 五、电流表内接法与外接法的比较 电流表内接法 电流表外接法 电路图 误差 原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV 电阻 测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝＝<Rx 测量值小于真实值 适用 条件 RA≪Rx RV≫Rx 六、电流表内接法与外接法的选择 1.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法. 2.临界值计算法 Rx<时，用电流表外接法； Rx>时，用电流表内接法. 七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较 限流式接法 分压式接法 两种接法的电路图 负载R上电压的调节范围 (电源内阻不计) ≤U≤E 0≤U≤E 负载R上电流的调节范围 (电源内阻不计) ≤I≤ 0≤I≤ 八、滑动变阻器两种接法的适用条件 1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小). 2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大). 九、常用电表的读数 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可. (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位. (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A. 十、注意事项 1.实验前检查电表指针是否指零，不指零时，要先调零. 2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法. 3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓慢增加电压. 4.作I－U图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内，不要画成折线. 实验2　探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 一、实验原理 根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率. 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R. 二、实验电路图及实物图 如图所示， 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺. 三、实验步骤 1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d. 2.接好用伏安法测电阻的实验电路. 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l. 4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置. 5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内. 6.将测得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率. 四、数据处理 1.在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值； (2)用U－I图线的斜率求出. 2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝. 五、注意事项 1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法. 2.被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值. 实验3　练习使用多用电表 一、实验原理 1.多用电表可以用来测电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程. 2.测电阻时依据闭合电路欧姆定律，测电流、电压时依据串、并联电路的特点. 二、实验装置图(如图) 三、多用电表的使用 1.多用电表测电流的方法及读数 (1)选择直流电流挡合适的量程. (2)将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中.应使电流从红表笔流入电表. (3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度. 2.多用电表测电压的方法及读数 (1)选择直流电压挡合适的量程. (2)将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势要比黑表笔高. (3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度. 3.多用电表欧姆挡刻度的特点：欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端，刻度盘的最左端为“∞”刻度线，且刻度不均匀. 4.欧姆挡调零旋钮的使用：将选择开关旋转到欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极.选好量程后，先欧姆调零，然后测量.换用不同量程必须重新欧姆调零.测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡. 5.欧姆挡倍率选择及电阻测量：利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大. (1)合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附近，一般应在R中～4R中的范围内. (2)选挡时若无法估计待测电阻的大小，则应将选择开关旋到“×100”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止. 6.测量二极管的正、反向电阻：二极管是一种半导体元件，如图2所示，它的特点是电流从正极流入时电阻很小，而从正极流出时电阻很大. 四、数据处理 1.测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积. 2.测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为2、0.2、0.02、5、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可. 五、注意事项 1.使用多用电表前，先调节指针定位螺丝，使指针指在零刻度线. 2.两表笔使用时，总是红入黑出. 3.测电阻时，每换一次挡位都要进行欧姆调零. 4.测量完成后要把表笔拔出，选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡. 实验4　测定电池的电动势和内阻 一、实验原理 在闭合电路中，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，联立可解出E、r的值. 二、实验电路图及实物图 如图9甲、乙所示， 　　 三、实验步骤 1.根据实验电路图连接电路，将滑动变阻器滑片滑到阻值最大处. 2.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，并记录一组U、I数据. 3.用同样方法测量并记录多组数据. 4.断开开关，整理好器材. 5.根据测得的数据利用方程求出几组E、r值，最后算出它们的平均值.或者根据测得的数据利用U－I图象求得E、r值. 四、数据处理 1.设计实验数据记录表 多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中. 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/V 2.测量并记录多组U、I的数据：闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如上表). 3.用U－I图象处理实验数据：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，如图10所示，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r. 五、注意事项 1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池). 2.要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值. 3.画U－I图线时，由于读数存在偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去.这样可以减小偶然误差，从而提高精确度. 4.由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻. 题型1导体电阻率的测量 1．（2024春•合肥期末）随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现有不少样品的电导率不合格（电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标）。某学习小组对某种纯净水样品进行检验，实验步骤如下： （1）将采集的水样装满绝缘性能良好的圆柱形塑料容器，容器长为L，两端用金属圆片电极密封，用游标卡尺测量圆柱形容器内径如图所示，其示数为d＝ mm； （2）小组同学用多用电表粗测该水样的电阻为1200Ω。为了准确测量水样的电导率，学习小组准备利用以下器材进行研究； A．电压表（0～3V，内阻约为1kΩ）B．电压表（0～15V，内阻约为5kΩ） C．电流表（0～10mA，内阻约为1Ω）D．电流表（0～0.6A，内阻约为10Ω） E．滑动变阻器（最大阻值约为100Ω）F．蓄电池（约为12V，内阻约为2Ω） G．开关、导线若干 实验要求测量尽可能准确，请你在方框中设计出实验电路图，电路中电压表应选择 ，电流表应选择 ；（填器材前面的字母序号） （3）水样电导率的表达式为σ＝ [用测得的物理量（U、I、d、L）表示]。 2．（2023秋•新郑市校级月考）某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量金属丝的电阻率。已知电源的输出电压为E，电流表的内阻较小，具体操作步骤如下： ①用螺旋测微器在金属丝上五个不同的位置分别测量金属丝的直径，取平均值记为金属丝的直径d； ②将金属丝拉直后固定在接线柱B和C上，在金属丝上夹上一个小金属夹A，并按图甲连接电路； ③测量AC部分金属电阻丝的长度x； ④闭合开关，记录电流表的示数I； ⑤进行多次实验，改变金属夹的位置，记录每一次的x和I； ⑥以为纵轴，x为横轴，作出的图像，并测量图像的斜率k和纵截距a 根据以上操作步骤，回答下列问题： （1）某次测量金属丝直径时，螺旋测微器的示数如图乙所示，该次测量金属丝直径的测量值为 mm。 （2）为了电路安全，开始实验时应将A夹在靠近 （填“B”或“C”）端的位置。 （3）该金属丝材料的电阻率ρ＝ （用题中所给字母表示）。 （4）该实验还可测出所用电流表的内阻Rg＝ （用题中所给字母表示）。 3．（2023秋•哈尔滨期末）在测量一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，采用如下步骤完成实验： （1）利用螺旋测微器测定合金丝直径如图甲所示，该合金丝的直径d＝ mm； （2）首先用多用电表粗测Rx的电阻，当用“×1k”挡时发现指针偏转角度过大如图乙所示，接下来的测量操作如下，请帮助该同学选择必需的操作并按操作顺序排序 ； A．测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡 B．断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡 C．断开待测电阻，将选择开关旋到“×10k”挡 D．将红黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0” E.再接入待测电阻，将指针示数乘以对应倍数，即为待测电阻的阻值Rx （3）该同学采用“伏安法”较准确地测量该合金丝的阻值，所用实验器材如图丙所示，其中电压表内阻约6kΩ，电流表内阻约3Ω，图中部分电路已经连接好，请将电路图补充完整； （4）若电压表的示数为U，电流表的示数为I，合金丝长度为L，则该合金丝的电阻率ρ＝ （用U、I、L、d表示）。 题型2描绘小灯泡的伏安特性曲线 4．（2023秋•沙坪坝区校级期末）某同学设计实验研究某小灯泡的伏安特性曲线。实验室提供的器材如下： 电池组（电动势为E＝3V，内阻为r＝2Ω）； 多用电表（可测电压、电流和电阻）； 电流表A1（量程为0～500mA，内阻约为0.5Ω）； 电流表A2（量程为0～3mA，内阻未知）； 电阻箱R（阻值范围为0～9999.9Ω）； 滑动变阻器R′（阻值范围为0～10Ω）； 开关一个，导线若干。 实验步骤如下： （1）用多用电表的欧姆挡测定电流表A2的内阻。若将选择倍率的旋钮拨至“×1Ω“挡，测量时指针如图甲所示，则电流表A2的内阻为 ； （2）将电流表A2改装成量程为0～3V的电压表。具体操作为：将电阻箱R与电流表A2 （选填“串联”或“并联”），调节电阻箱R使其阻值为 Ω； （3）利用图乙所示电路，测得的多组数据，做出小灯泡的I2﹣I1图线如图丙所示； （4）取两个与实验中所用完全相同的两个小灯泡串联后直接连在实验所用电池组两端时，每个小灯泡的电阻为 Ω，每个小灯泡消耗的电功率为 W。（保留三位有效数字） 5．（2023秋•九龙坡区期末）某实验小组做“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。除开关、导线以外，实验室还有以下器材可供选择： A．待测小灯泡L（额定电压2.0V、额定电流0.5A） B．电流表A（量程0.6A，内阻约0.5Ω） C．电压表V（量程3V，内阻约5kΩ） D．滑动变阻器R1（最大阻值5Ω，额定电流2.0A） E．滑动变阻器R2（最大阻值100Ω，额定电流1.0A） F．电池组E（电动势为3V，内阻不计） （1）为了尽可能减小实验误差并便于调节，且要求能够在0∼2V的范围内对小灯泡的电压进行测量，滑动变阻器选 （填写实验器材前的字母代号）。 （2）根据所选的器材，请在图1中完成电路图。 （3）实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图2所示。由图2实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻 （填“增大”“不变”或“减小”）。 （4）有两个相同的小灯泡（伏安特性曲线与图2完全相同），和另一电源E0（电动势2.0V，内阻3.0Ω），连接成图3所示的电路，闭合开关S，则每个小灯泡的实际功率为 W（结果保留两位有效数字）。 6．（2023秋•重庆期末）某学习小组在描绘规格为“3V 0.9W”的小灯泡L的伏安特性曲线时，实验室备有下列器材： A.电流表A1：量程0～50mA，内阻约为60Ω； B.电流表A2：量程0～300mA，内阻约为10Ω； C.电压表V1：量程0～3V，内阻约为10kΩ； D.电压表V2：量程0～15V，内阻约为50kΩ； E.滑动变阻器R1：阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流为1A； F.滑动变阻器R2：阻值范围0～1kΩ，允许通过的最大电流为100mA； G.直流电源E：电动势为4V，内阻不计； H.开关S及导线若干。 （1）为了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 。（选填器材前的序号） （2）实验要求小灯泡L两端的电压从零开始调节，请在如图1所示的虚线框内，画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。 （3）通过正确的实验测量，作出小灯泡L的I﹣U图像如图2所示。若将该小灯泡直接接到电动势E＝2V、内阻r＝10Ω的直流电源两端，则该小灯泡实际消耗的电功率P＝ W。（保留两位有效数字） 题型3练习使用多用电表 7．（2024秋•朝阳区校级月考）如图1所示为多用电表示意图。其中A，B，C为三个可调节的部件。某同学在实验室中用它测量一阻值约为100～300Ω的电阻和另一电阻两端电压。测量操作步骤如下： （1）调节可调部件 ，使电表指针指向左边零刻度线处。 （2）调节可调部件B，使它的尖端指向“×10”的倍率挡位置。 （3）将红、黑表笔分别插入正、负插孔中，两笔尖相互接触，调节可动部件 ，使电表指针指向欧姆零刻度位置。 （4）将两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量读数。 （5）换测另一阻值为2～2.5kΩ的电阻时，应调节B，使它的尖端指向“×100”的倍率挡位置，此时还必须重复步骤 ，才能进行测量。 （6）若将多用电表作为直流电压表使用，量程为2.5V，如图2读数是 V。 8．（2023秋•滨海新区期末）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学实验过程如下： （1）用螺旋测微器测金属丝直径时示数如图甲所示，则金属丝的直径为 mm。 （2）利用多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接图乙中的 （填“M”或“N”）点。 （3）该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×100”的倍率挡，在进行了正确的连接后，测量时发现指针偏转角度太小，不方便读数，该同学应将欧姆挡的开关拨至 （填“×10”或“×1k”）挡。最后欧姆表的示数如图丙所示，示数为 Ω。 9．（2023秋•抚顺期末）如图所示，通过调节开关S，可使欧姆表具有“×1”和“×10”的两种倍率，可用器材如下： A．干电池（电动势E＝3.0V，内阻不计）； B．电流表G（满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝90Ω）； C．定值电阻R0（阻值为5.0Ω）； D．滑动变阻器R1（最大阻值为150Ω）； E．定值电阻R2、R3； F．开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干。 （1）表笔B是 （填“红”或“黑”）表笔。 （2）虚线框内是双量程电流表，已知R2＝1Ω，当S接a时，对应电流表量程是0～0.1A，那么定值电阻R3＝ Ω。 （3）当开关S拨向 （填“a”或“b”）时，欧姆表的倍率是“×10”。欧姆调零后，欧姆表内阻为 Ω。 （4）由于欧姆表搁置时间较长，因此其电源电动势变小，内阻变大，那么正确操作测电阻时，真实值比测量值 （填“大”或“小”）。 题型4测量普通电源的电动势和内阻 10．（2024秋•青羊区校级月考）在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路“甲”“乙”： 电压表V1（量程3V，内阻约6kΩ） 电压表V2（量程1V，内阻约6kΩ） 电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1Ω） 电流表A2（量程2mA，内阻约1Ω） 滑动变阻器R1（最大阻值3kΩ） 滑动变阻器R2（最大阻值10Ω） 定值电阻R3（阻值为0.8Ω） 开关，导线若干 （1）胡同学想要测量马铃薯电池的电动势（约1.0V）和内阻（约几千欧）。选用合适器材后，应选择参考电路中的最优电路 （填写“甲”或“乙”）进行测量； （2）董同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻（内阻较小）。选用合适器材后，选择了“甲”“乙”中的最优电路进行测量，将测得的数据在坐标纸上画出U﹣I图像如丙图所示，并求出电动势E为 V，内阻r为 Ω。（结果保留2位小数） 11．（2024秋•天心区校级月考）某实验小组尝试测量电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。 （1）某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将R0＝15Ω的定值电阻串入电路中，如图 （选填“乙”或“丙”），解决了这一问题； （2）多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，用测得的数据描绘出如图丁所示的U﹣I图像，则该电池的电动势E＝ V，内阻r0＝ Ω（结果均保留两位有效数字）； （3）该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图丁中重新绘制U﹣I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将 ，与纵坐标轴交点的数值将 （两空均选填“变大”“变小”“不变”）。 12．（2024秋•金坛区校级月考）现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，允许通过的最大电流约为50mA。为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图甲所示的电路进行实验。图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω；R0是定值电阻，起保护电路的作用。 （1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验中应选用 。 A．10Ω，2.5W B．50Ω，1.0W C．200Ω，1.0W D．2000Ω，5.0W （2）该同学将符合要求的R0接入电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数U，再改变电阻箱的阻值，取得多组数据，作出了如图乙所示的图像。根据该同学所作的图像，可求得该电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.1电学实验 实验1　测绘小灯泡的伏安特性曲线 1 实验2　探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 4 实验3　练习使用多用电表 5 实验4　测定电池的电动势和内阻 6 题型1导体电阻率的测量 7 题型2描绘小灯泡的伏安特性曲线 11 题型3练习使用多用电表 17 题型4测量普通电源的电动势和内阻 20 实验1　测绘小灯泡的伏安特性曲线 一、实验原理 用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来. 二、实验电路图及器材 如图1所示. 小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔. 三、实验步骤 1.确定电表量程，按照实验电路图连接电路. 2.将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化. 3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值. 4.在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线. 5.拆除电路，整理器材. 四、实验器材选取 1.原则：(1)安全；(2)精确；(3)操作方便. 2.具体要求 (1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A. (2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流. (3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值. (4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上. (5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器. 五、电流表内接法与外接法的比较 电流表内接法 电流表外接法 电路图 误差 原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV 电阻 测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝＝<Rx 测量值小于真实值 适用 条件 RA≪Rx RV≫Rx 六、电流表内接法与外接法的选择 1.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法. 2.临界值计算法 Rx<时，用电流表外接法； Rx>时，用电流表内接法. 七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较 限流式接法 分压式接法 两种接法的电路图 负载R上电压的调节范围 (电源内阻不计) ≤U≤E 0≤U≤E 负载R上电流的调节范围 (电源内阻不计) ≤I≤ 0≤I≤ 八、滑动变阻器两种接法的适用条件 1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小). 2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大). 九、常用电表的读数 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可. (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位. (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A. 十、注意事项 1.实验前检查电表指针是否指零，不指零时，要先调零. 2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法. 3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓慢增加电压. 4.作I－U图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内，不要画成折线. 实验2　探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 一、实验原理 根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率. 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R. 二、实验电路图及实物图 如图所示， 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺. 三、实验步骤 1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d. 2.接好用伏安法测电阻的实验电路. 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l. 4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置. 5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内. 6.将测得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率. 四、数据处理 1.在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值； (2)用U－I图线的斜率求出. 2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝. 五、注意事项 1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法. 2.被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值. 实验3　练习使用多用电表 一、实验原理 1.多用电表可以用来测电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程. 2.测电阻时依据闭合电路欧姆定律，测电流、电压时依据串、并联电路的特点. 二、实验装置图(如图) 三、多用电表的使用 1.多用电表测电流的方法及读数 (1)选择直流电流挡合适的量程. (2)将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中.应使电流从红表笔流入电表. (3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度. 2.多用电表测电压的方法及读数 (1)选择直流电压挡合适的量程. (2)将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势要比黑表笔高. (3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度. 3.多用电表欧姆挡刻度的特点：欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端，刻度盘的最左端为“∞”刻度线，且刻度不均匀. 4.欧姆挡调零旋钮的使用：将选择开关旋转到欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极.选好量程后，先欧姆调零，然后测量.换用不同量程必须重新欧姆调零.测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡. 5.欧姆挡倍率选择及电阻测量：利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大. (1)合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附近，一般应在R中～4R中的范围内. (2)选挡时若无法估计待测电阻的大小，则应将选择开关旋到“×100”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止. 6.测量二极管的正、反向电阻：二极管是一种半导体元件，如图2所示，它的特点是电流从正极流入时电阻很小，而从正极流出时电阻很大. 四、数据处理 1.测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积. 2.测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为2、0.2、0.02、5、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可. 五、注意事项 1.使用多用电表前，先调节指针定位螺丝，使指针指在零刻度线. 2.两表笔使用时，总是红入黑出. 3.测电阻时，每换一次挡位都要进行欧姆调零. 4.测量完成后要把表笔拔出，选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡. 实验4　测定电池的电动势和内阻 一、实验原理 在闭合电路中，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，联立可解出E、r的值. 二、实验电路图及实物图 如图9甲、乙所示， 　　 三、实验步骤 1.根据实验电路图连接电路，将滑动变阻器滑片滑到阻值最大处. 2.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，并记录一组U、I数据. 3.用同样方法测量并记录多组数据. 4.断开开关，整理好器材. 5.根据测得的数据利用方程求出几组E、r值，最后算出它们的平均值.或者根据测得的数据利用U－I图象求得E、r值. 四、数据处理 1.设计实验数据记录表 多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中. 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/V 2.测量并记录多组U、I的数据：闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如上表). 3.用U－I图象处理实验数据：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，如图10所示，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r. 五、注意事项 1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池). 2.要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值. 3.画U－I图线时，由于读数存在偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去.这样可以减小偶然误差，从而提高精确度. 4.由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻. 题型1导体电阻率的测量 1．（2024春•合肥期末）随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现有不少样品的电导率不合格（电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标）。某学习小组对某种纯净水样品进行检验，实验步骤如下： （1）将采集的水样装满绝缘性能良好的圆柱形塑料容器，容器长为L，两端用金属圆片电极密封，用游标卡尺测量圆柱形容器内径如图所示，其示数为d＝ mm； （2）小组同学用多用电表粗测该水样的电阻为1200Ω。为了准确测量水样的电导率，学习小组准备利用以下器材进行研究； A．电压表（0～3V，内阻约为1kΩ）B．电压表（0～15V，内阻约为5kΩ） C．电流表（0～10mA，内阻约为1Ω）D．电流表（0～0.6A，内阻约为10Ω） E．滑动变阻器（最大阻值约为100Ω）F．蓄电池（约为12V，内阻约为2Ω） G．开关、导线若干 实验要求测量尽可能准确，请你在方框中设计出实验电路图，电路中电压表应选择 ，电流表应选择 ；（填器材前面的字母序号） （3）水样电导率的表达式为σ＝ [用测得的物理量（U、I、d、L）表示]。 【解答】解：（1）该游标卡尺精确度为mm＝0.05mm，圆柱形容器内径为 d＝50mm+0.05mmx4＝50.20mm。 （2）该水样的电阻为12000，电流表应采用内接法，由于滑动变阻器的阻值比待测电阻小太多，所以采用分压接法，电路如图所示： 由于电源电压为12V，为了电压测量的安全性，应选择近的电压表量程范围，故选B； 电流表中电流约为I10mA，电流表应选用C。 （3）根据R，S，R可得 ， 电导率是电阻率的倒数，所以电导率为 σ。 故答案为：（1）50.20 （2）如图所示，B，C（3） 2．（2023秋•新郑市校级月考）某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量金属丝的电阻率。已知电源的输出电压为E，电流表的内阻较小，具体操作步骤如下： ①用螺旋测微器在金属丝上五个不同的位置分别测量金属丝的直径，取平均值记为金属丝的直径d； ②将金属丝拉直后固定在接线柱B和C上，在金属丝上夹上一个小金属夹A，并按图甲连接电路； ③测量AC部分金属电阻丝的长度x； ④闭合开关，记录电流表的示数I； ⑤进行多次实验，改变金属夹的位置，记录每一次的x和I； ⑥以为纵轴，x为横轴，作出的图像，并测量图像的斜率k和纵截距a 根据以上操作步骤，回答下列问题： （1）某次测量金属丝直径时，螺旋测微器的示数如图乙所示，该次测量金属丝直径的测量值为 mm。 （2）为了电路安全，开始实验时应将A夹在靠近 （填“B”或“C”）端的位置。 （3）该金属丝材料的电阻率ρ＝ （用题中所给字母表示）。 （4）该实验还可测出所用电流表的内阻Rg＝ （用题中所给字母表示）。 【解答】解：（1）金属丝直径的测量值为：4.5mm+20.0×0.01mm＝4.700mm （2）为了电路安全，应使连入电路的电阻尽可能大，所以应将A夹在靠近B端的位置； （3）电阻丝的电阻： 由闭合电路欧姆定律有：E＝I（Rg+R） 联立方程可得： 所以图像的斜率 可得该金属丝材料的电阻率： （4）图像的纵截距，可知电流表的内阻：Rg＝aE 故答案为：（1）4.700；（2）B；（3）；（4）aE。 3．（2023秋•哈尔滨期末）在测量一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，采用如下步骤完成实验： （1）利用螺旋测微器测定合金丝直径如图甲所示，该合金丝的直径d＝ mm； （2）首先用多用电表粗测Rx的电阻，当用“×1k”挡时发现指针偏转角度过大如图乙所示，接下来的测量操作如下，请帮助该同学选择必需的操作并按操作顺序排序 ； A．测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡 B．断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡 C．断开待测电阻，将选择开关旋到“×10k”挡 D．将红黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0” E.再接入待测电阻，将指针示数乘以对应倍数，即为待测电阻的阻值Rx （3）该同学采用“伏安法”较准确地测量该合金丝的阻值，所用实验器材如图丙所示，其中电压表内阻约6kΩ，电流表内阻约3Ω，图中部分电路已经连接好，请将电路图补充完整； （4）若电压表的示数为U，电流表的示数为I，合金丝长度为L，则该合金丝的电阻率ρ＝ （用U、I、L、d表示）。 【解答】解：（1）螺旋测微器固定刻度读数为0.5mm，可动刻度分度值为0.01mm读数为23.2×0.01mm，该合金丝的直径为d＝0.5mm+23.2×0.01mm＝0.732mm （2）当用“×1k”挡时发现指针偏转角度过大，说明被测电阻较小，应该换用小倍率电阻挡；调整挡位后，要先进行欧姆调零，再进行测量，测量后，断开表笔关闭多用表；故实验步骤的顺序为BDEA。 （3）由于 待测电阻的阻值远大于电流表内阻，可知电流表应该采用内接法；由于滑动变阻器用分压电路，则实物连线如图所示 （4）根据电阻定律和欧姆定律可知 解得该合金丝电阻率为 故答案为：（1）0.732；（2）BDEA；（3）见解析；（4） 题型2描绘小灯泡的伏安特性曲线 4．（2023秋•沙坪坝区校级期末）某同学设计实验研究某小灯泡的伏安特性曲线。实验室提供的器材如下： 电池组（电动势为E＝3V，内阻为r＝2Ω）； 多用电表（可测电压、电流和电阻）； 电流表A1（量程为0～500mA，内阻约为0.5Ω）； 电流表A2（量程为0～3mA，内阻未知）； 电阻箱R（阻值范围为0～9999.9Ω）； 滑动变阻器R′（阻值范围为0～10Ω）； 开关一个，导线若干。 实验步骤如下： （1）用多用电表的欧姆挡测定电流表A2的内阻。若将选择倍率的旋钮拨至“×1Ω“挡，测量时指针如图甲所示，则电流表A2的内阻为 ； （2）将电流表A2改装成量程为0～3V的电压表。具体操作为：将电阻箱R与电流表A2 （选填“串联”或“并联”），调节电阻箱R使其阻值为 Ω； （3）利用图乙所示电路，测得的多组数据，做出小灯泡的I2﹣I1图线如图丙所示； （4）取两个与实验中所用完全相同的两个小灯泡串联后直接连在实验所用电池组两端时，每个小灯泡的电阻为 Ω，每个小灯泡消耗的电功率为 W。（保留三位有效数字） 【解答】解：（1）根据欧姆表的读数规则，其读数为15×1Ω＝15Ω； （2）根据串联分压的原理，应该将电阻箱R与电流表串联，由U＝Ig（Rg+R） 代入U＝3V，Ig＝3mA＝3×10﹣3A，Rg＝15Ω，得R＝985Ω； （4）取两个与实验中所用完全相同的两个小灯泡串联后直接连在实验所用电池组两端时，则 E＝2U+I1r 其中U＝I2（R+RA2）＝1000I2 则 （A） 将此关系画在灯泡的 I2﹣I1 图像上； 交点坐标为I1＝310mA＝0.310A，I2＝1.22mA＝1.22×10﹣3A 此时小灯泡两端电压为： 则每个小灯泡的电阻为 每个小灯泡消耗的电功率为 P＝I1UL＝0.310×1.22W＝0.378W 故答案为：（1）15；（2）串联，985；（4）3.94，0.378。 5．（2023秋•九龙坡区期末）某实验小组做“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。除开关、导线以外，实验室还有以下器材可供选择： A．待测小灯泡L（额定电压2.0V、额定电流0.5A） B．电流表A（量程0.6A，内阻约0.5Ω） C．电压表V（量程3V，内阻约5kΩ） D．滑动变阻器R1（最大阻值5Ω，额定电流2.0A） E．滑动变阻器R2（最大阻值100Ω，额定电流1.0A） F．电池组E（电动势为3V，内阻不计） （1）为了尽可能减小实验误差并便于调节，且要求能够在0∼2V的范围内对小灯泡的电压进行测量，滑动变阻器选 （填写实验器材前的字母代号）。 （2）根据所选的器材，请在图1中完成电路图。 （3）实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图2所示。由图2实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻 （填“增大”“不变”或“减小”）。 （4）有两个相同的小灯泡（伏安特性曲线与图2完全相同），和另一电源E0（电动势2.0V，内阻3.0Ω），连接成图3所示的电路，闭合开关S，则每个小灯泡的实际功率为 W（结果保留两位有效数字）。 【解答】解：（1）要求能够在0∼2V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器采用分压式接法，选择总阻值较小的滑动变阻器，故选：D； （2）灯泡在额定功率下的电阻值为RLΩ＝4.0Ω，阻值较小，采用电流表的外接法才能使误差更小，作出的电路图如下 （3）由图2实验曲线可知，曲线越来越偏向U轴，则说明随着电流的增加小灯泡的电阻增大； （4）根据图3，设流过每个灯泡的电流为I，由闭合电路的欧姆定律 U＝E﹣2Ir 代入E＝2.0V，r＝3.0Ω，则 IU 作图如下 两图线的交点对应的电流和电压值分别是I1＝0.25A，U1＝0.6V，即为灯泡两端的电压和电流值，所以灯泡功率P1＝I1U1＝0.25×0.6W＝0.15W 故答案为：（1）D；（2）电路图如上所示；（3）增大；（4）0.15W。 6．（2023秋•重庆期末）某学习小组在描绘规格为“3V 0.9W”的小灯泡L的伏安特性曲线时，实验室备有下列器材： A.电流表A1：量程0～50mA，内阻约为60Ω； B.电流表A2：量程0～300mA，内阻约为10Ω； C.电压表V1：量程0～3V，内阻约为10kΩ； D.电压表V2：量程0～15V，内阻约为50kΩ； E.滑动变阻器R1：阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流为1A； F.滑动变阻器R2：阻值范围0～1kΩ，允许通过的最大电流为100mA； G.直流电源E：电动势为4V，内阻不计； H.开关S及导线若干。 （1）为了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 。（选填器材前的序号） （2）实验要求小灯泡L两端的电压从零开始调节，请在如图1所示的虚线框内，画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。 （3）通过正确的实验测量，作出小灯泡L的I﹣U图像如图2所示。若将该小灯泡直接接到电动势E＝2V、内阻r＝10Ω的直流电源两端，则该小灯泡实际消耗的电功率P＝ W。（保留两位有效数字） 【解答】解：（1）小灯泡L的额定电流 ILA＝0.3A＝300mA，因此电流表应选0～300mA量程的A2，故选：B； 直流电源电动势为4V，小灯泡L的额定电压为3V，因此电压表应选0～3V量程的 V1，故选：C； 为保证电路安全且方便操作，宜采用滑动变阻器的分压式接法，故滑动变阻器应选R1，故选：E。 （2）为使小灯泡L两端的电压从零开始调节，并减小实验误差，灯泡电阻较小，约为RxΩ＝10Ω，和电压表内阻相差太大，故采用电流表的外接法，应使用如下所示实验电路图 （3）将该小灯泡直接接到电动势E＝2V、内阻 r＝10Ω的直流电源两端时，根据闭合电路的欧姆定律 U＝E﹣Ir 可得，在图2所示坐标系中作出相应的图线，如答图2所示， 上图两条图线的交点即为小灯泡L两端的实际电压和实际电 流，由图可知 I实＝0.145A，U实＝0.55V， 因此，该小灯泡实际消耗的电功率 P＝U实I实＝0.55×0.145W≈0.080W 故答案为：（1）B，C，E；（2）实验电路原理图如上所示；（3）0.080。 题型3练习使用多用电表 7．（2024秋•朝阳区校级月考）如图1所示为多用电表示意图。其中A，B，C为三个可调节的部件。某同学在实验室中用它测量一阻值约为100～300Ω的电阻和另一电阻两端电压。测量操作步骤如下： （1）调节可调部件 ，使电表指针指向左边零刻度线处。 （2）调节可调部件B，使它的尖端指向“×10”的倍率挡位置。 （3）将红、黑表笔分别插入正、负插孔中，两笔尖相互接触，调节可动部件 ，使电表指针指向欧姆零刻度位置。 （4）将两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量读数。 （5）换测另一阻值为2～2.5kΩ的电阻时，应调节B，使它的尖端指向“×100”的倍率挡位置，此时还必须重复步骤 ，才能进行测量。 （6）若将多用电表作为直流电压表使用，量程为2.5V，如图2读数是 V。 【解答】解：（1）调节可调部件A，使电表指针指向左边零刻度线处。 （3）将红、黑表笔分别插入正、负插孔中，两笔尖相互接触，调节可动部件C，使电表指针指向欧姆零刻度位置。 （5）换测另一阻值为2～2.5kΩ的电阻时，应调节B，使它的尖端指向“×100”的倍率挡的位置，此时还必须重复步骤（3）（4），才能进行测量； （6）若将多用电表作为直流电压表使用，量程为2.5V，则分度值为0.05V，如图2读数是1.46V 故答案为：（1）A；（2）C；（3）3、4；（4）1.46 8．（2023秋•滨海新区期末）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学实验过程如下： （1）用螺旋测微器测金属丝直径时示数如图甲所示，则金属丝的直径为 mm。 （2）利用多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接图乙中的 （填“M”或“N”）点。 （3）该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×100”的倍率挡，在进行了正确的连接后，测量时发现指针偏转角度太小，不方便读数，该同学应将欧姆挡的开关拨至 （填“×10”或“×1k”）挡。最后欧姆表的示数如图丙所示，示数为 Ω。 【解答】解：（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，金属丝直径d＝0.5mm+12.7×0.01mm＝0.627mm （2）多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接电阻流出电流的一侧，即接图乙中的M点。 （3）欧姆表测量时，指针偏转角度太小，欧姆表指针对应示数过大，应将倍率调大，所以应将欧姆挡的开关拨至“×1k”挡； 图丙示数30×1kΩ＝3×104Ω。 故答案为：（1）0.627；（2）M；（3）×1k；3×104。 9．（2023秋•抚顺期末）如图所示，通过调节开关S，可使欧姆表具有“×1”和“×10”的两种倍率，可用器材如下： A．干电池（电动势E＝3.0V，内阻不计）； B．电流表G（满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝90Ω）； C．定值电阻R0（阻值为5.0Ω）； D．滑动变阻器R1（最大阻值为150Ω）； E．定值电阻R2、R3； F．开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干。 （1）表笔B是 （填“红”或“黑”）表笔。 （2）虚线框内是双量程电流表，已知R2＝1Ω，当S接a时，对应电流表量程是0～0.1A，那么定值电阻R3＝ Ω。 （3）当开关S拨向 （填“a”或“b”）时，欧姆表的倍率是“×10”。欧姆调零后，欧姆表内阻为 Ω。 （4）由于欧姆表搁置时间较长，因此其电源电动势变小，内阻变大，那么正确操作测电阻时，真实值比测量值 （填“大”或“小”）。 【解答】解：（1）根据红黑表笔的接线规则，电流从黑表笔流出，从红表笔流入，所以B表笔是黑表笔。 （2）根据并联电路分流特点有 I2＝0.1A，Ig＝1mA 联立解得：R3＝9Ω （3）设S接b时对应满偏电流为I，根据并联电路分流特点 I＝0.01A 即S接b时对应电流表量程是0～10mA，得欧姆表内阻 由（2）知当S接a时，对应电流表量程是0～0.1A，即 I2＝0.1A 得欧姆表内阻 所以S接b时是较大倍率（×10）。欧姆调零后，其内阻为300Ω。 （4）根据闭合电路的欧姆定律，电源内阻变大，电动势减小，则电路中的总电流减小，根据欧姆表原理，则测量值偏大，所以真实值比测量值小。 故答案为：（1）黑，（2）9，（3）b、300，（4）小。 题型4测量普通电源的电动势和内阻 10．（2024秋•青羊区校级月考）在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路“甲”“乙”： 电压表V1（量程3V，内阻约6kΩ） 电压表V2（量程1V，内阻约6kΩ） 电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1Ω） 电流表A2（量程2mA，内阻约1Ω） 滑动变阻器R1（最大阻值3kΩ） 滑动变阻器R2（最大阻值10Ω） 定值电阻R3（阻值为0.8Ω） 开关，导线若干 （1）胡同学想要测量马铃薯电池的电动势（约1.0V）和内阻（约几千欧）。选用合适器材后，应选择参考电路中的最优电路 （填写“甲”或“乙”）进行测量； （2）董同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻（内阻较小）。选用合适器材后，选择了“甲”“乙”中的最优电路进行测量，将测得的数据在坐标纸上画出U﹣I图像如丙图所示，并求出电动势E为 V，内阻r为 Ω。（结果保留2位小数） 【解答】解：（1）马铃薯电池的电动势较小，内阻较大；题图乙中电压表分流，所以电流表测量的干路电流偏小，则电动势测量值偏小；题图甲测量的干路电流I准确，根据闭合电路欧姆定律E＝U+Ir 可知当I＝0时，断路电压即为电动势，所以甲图能准确测量马铃薯的电动势，内阻测量偏大，为电流表和马铃薯内阻之和，但因为马铃薯内阻远大于电流表内阻，所以误差较小，故选甲。 （2）新的干电池内阻较小，所以需要给电池串联一个定值电阻R3，方便测量，而题图D中测量的内阻为电流表内阻、电源内阻和定值电阻R3之和，因为干电池内阻较小，所以内阻的测量会存在较大误差，所以选乙。 根据闭合电路欧姆定律E＝U+I（R3+r） 变形得U＝E﹣Ir，则图像纵截距即为电源电动势，由U﹣I图纵轴截距可知E＝1.50 V 根据图像斜率可知rR3Ω﹣0.80Ω＝0.20Ω。 故答案为：（1）甲；（2）1.50；0.20 11．（2024秋•天心区校级月考）某实验小组尝试测量电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。 （1）某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将R0＝15Ω的定值电阻串入电路中，如图 （选填“乙”或“丙”），解决了这一问题； （2）多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，用测得的数据描绘出如图丁所示的U﹣I图像，则该电池的电动势E＝ V，内阻r0＝ Ω（结果均保留两位有效数字）； （3）该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图丁中重新绘制U﹣I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将 ，与纵坐标轴交点的数值将 （两空均选填“变大”“变小”“不变”）。 【解答】解：（1）实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，则可能是电源内阻太小造成的，则可以在电源上串联一个定值电阻，则图乙可以解决这一问题。 （2）根据闭合电路的欧姆定律可知：U＝E﹣I（R0+r） 则由图像可知该电池的电动势：E＝12V 内阻： （3）图像与横轴交点表示短路电流，当电源短路时，电表的内阻不影响短路电流，与横坐标轴交点的数值不变； 电压表和电源并联，测量的内阻是电压表和电源并联后的电阻，比电源内阻的真实值小，图像斜率偏小，修正后图像斜率变大，与纵坐标轴交点的数值将变大。 故答案为：（1）乙；（2）12、1.0；（3）不变、变大。 12．（2024秋•金坛区校级月考）现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，允许通过的最大电流约为50mA。为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图甲所示的电路进行实验。图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω；R0是定值电阻，起保护电路的作用。 （1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验中应选用 。 A．10Ω，2.5W B．50Ω，1.0W C．200Ω，1.0W D．2000Ω，5.0W （2）该同学将符合要求的R0接入电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数U，再改变电阻箱的阻值，取得多组数据，作出了如图乙所示的图像。根据该同学所作的图像，可求得该电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。 【解答】解：（1）允许通过的最大电流约为50mA，据欧姆定律知，保护电阻的最小阻值为 ，故选：C。 （2）根据 可得到 则 的图像是一条直线，由数学知识可知，截距 解得 E＝10V 图像中的斜率 解得 r＝48Ω 答：（1）C；（2）10；48。 学科网（北京）股份有限公司 $$