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，U —I 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U —I 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，记入记录表格内，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；
（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： A R A R A x A R U U U U U R R R I I I I +===+=+测测测测显然>x R R 测所以x A R R R =-测 当>>x A R R 时，x R R ≈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： A
Ｕ
ＵＩ测 ＲＲＵＲV Ｉ测 Ｒx
Ｕ
ＲV V I V I R A
V x V R V
x U U R R R I I I R R ===++测测测测 显然有： =--测测测测当< （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 电路 负载L R 上电压调节范围 负载L R 上电流调节范围 闭合开关前触电所处位置 相同条 件下消耗的总功率 限 流 接 法 b 端 分 压 接 法 a 端 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。 ①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。 ②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。 ③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： R L R 0 S a b ε r 0 P R L R 0 S a b ε r 0 P 器材（代号） 规格 电流表（A 1） 电流表（A 2） 电压表（V 1） 电压表（V 2） 滑动变阻器（R 1） 滑动变阻器（R 2） 直流电源（E ） 开关（S ） 导线若干 量程0~50mA ，内阻约为50Ω 量程0~200mA ，内阻约为10Ω 量程0~3V ，内阻约为10k Ω 量程0~15V ，内阻约为25k Ω 阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A 阻值范围0~1k Ω，允许最大电流 100mA 输出电压6V ，内阻不计 ①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） ②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。 ③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：①图像中电流0～0.14A ，电流表选A 2；电源电压6V ，但图像只要求电压在0～3V 之间调整， 为了测量准确电压表选V 1；由于绘制图像的需要，要求电压从0～3V 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R 1。 ②该元件约几十Ω，A V R R R R >，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。 ③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θ与电流强度I 成正比，即θ＝kI ，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻R g ：即电流表线圈的 电阻；满偏电流I g ：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U g ＝I g R g 2、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：g g g U I 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：g g g U I R I R =+ 则：11g g g g g g g U U U R R R R I I R U ????=-=-=- ? ? ? ????? 因为电压扩大表头量程的倍数：g U n U =所以()1g R n R =- 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：g I 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()g g g I R I I R =-则：1g g g g g I R R R I I I I ==--因为电流扩大表头量程的倍数：g I n I =所以1g R R n =- 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U —I 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U —I 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U —I 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U —I 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：①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。②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，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。 （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U—I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 。 （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9.999Ω，科当标准电阻用） 一只电流表（量程 R I=0.6A,内阻 0.1 g r=Ω）和若干导线。 ①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。 ②接通开关，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 2.6 R=Ω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1 I ;再制作R- 1 I 坐标图，如图6所示，图中已标注出了 （ 1 ,R I ）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。 ③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。 ④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r = Ω 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+r g ），解得：)(1g r r I E R +-?=，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：① 见答图4 ②见答图6 ③见答图6 ④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35） 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：0g g I R R r ε= ++， 0x g x I R R r R ε=+++， x R 与I 不成正比，g I I =时，0x R =。 （3）刻度盘的特点： ①零刻度线在最右端，从右向左读数； ②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：0g g I R R r ε= ++，中值时：02g g x I R R r R ε=+++，则0x g R R R r =++。 （4）使用方法： ①首先机械调零； ②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； ③连接被测电阻，读出刻度盘示数R ，x R kR =，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。 ④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”）；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20Ω的电阻R x 的阻值. ①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A 1（量程50 mA ，内阻约12Ω） 电流表 A 2（量程3 A ， 内阻约0.12 Ω） 电压表V 1（量程3 V ，内阻约3 kΩ） 电压表V 2（量程15 V ，内阻约15 kΩ） 滑动变阻器R 1（0～10 Ω，允许最大电流2.0 A ） 滑动变阻器R 2（0～1000 Ω，允许最大电流0.5 A ） 定值电阻R （30Ω，允许最大电流1.0A ） 开关及导线若干 ②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）。 ③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R x ＝________________。 【解析】测量电阻的阻值一般利用伏安法，电压表显然应选量程为3 V 的V 1；根据欧姆定律容易求得电路中的最大电流150x E I mA R ==，显然超过 了电流表A 1 50 mA 的量程，但电流表 A 2的量程又太大，故我们可以将 定值电阻R （30Ω）与待测电阻R x 相串联，此时电路中的最大电流 60x E I mA R R ==+，利用电流表A 1 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R 1。最后我们确定电流表的解法：由于此时电路的临界电阻0123190A x V R R R k R R ==?=Ω>+，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 ，电流表读数为I ，则计算待测电阻的阻值表达式x U R R I =-. 【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A 1的内阻r 1，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（A 1） 量程10mA ，内阻r 1待测（约40Ω） 电流表（A 2） 量程500μA ，内阻r 2=750Ω 电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10kΩ 电阻（R 1） 阻值约100Ω，作保护电阻用 滑动变阻器（R 2） 总阻值约50Ω 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A 1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A 2的内阻r 2已知，因此将两电流表并联， 根据并联规律I 1r 1=I 2r 2可求出电流表A 1的内阻r 1=1 22I r I 。 加在电流表两端的电压最大值U m =I m r 2=0.375V ，而滑动变阻的最大阻值只有50Ω，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，这样测量的次数比较少。故应将定值电阻R 1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 30Ω-40Ω的电流表一个，定值电阻 R 1=150Ω，定值电阻R 2=100Ω，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10.0mA ，干电池的电动势约为1.5V ，如果把定值电阻R 1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180Ω，回路中电流约为1.5V /180Ω=8.3mA ，而如果把定值电阻R 2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130Ω，回路中电流约为 1.5V /130Ω=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R 2与R 1串联即可，故 有如下解答： （1）连图：左图只用R 1接入电路；右图用R 1和R 2串联接入电路。(连线如图) （2）设I 1是外电阻为R 1时的电流，I 2是外电阻为R 1和R 2串联时的电流，则有 11A E I R R r =++，212A E I R R R r =+++ 解之，可解得干电池电动势为：12212 I I E R I I =-. 【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 （0~3mA ，内电阻r 1=20Ω） C ．电流表A （0~0.6A ，内电阻r 2=0.20）D ．滑动变阻器甲（最大阻值10Ω） E ．滑动变阻器乙（最大阻值100Ω） F ．定值电阻R 1=100Ω G ．定值电阻R 2=500Ω H ．定值电阻R 3=1.5k Ω 开关、导线。 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。 ①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） ②若某次测量中电流表G 的示数为I 1，电流表A 的示数为I 2；改变滑动变阻器的位置后，电流表G 的示数为I 1′，电流表A 的示数为I 2′。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1.55003V mA =Ω，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 ； ②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()()E I R r I I r =+++，1212()()E I R r I I r '''=+++ 解之，得()11211212I I r R r I I I I '-=+''+--， ()2112211212 I I I I E R r I I I I ''-=+''+--. A R 滑 G 【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 Ω）、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2.0Ω.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Ir E U -=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==UI P 0.28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. 810 m ．金属丝的电阻大约 为4Ω，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4.5 V ，内阻很小； B.电流表A 1：量程0～0.6 A ，内阻0. 125Ω; C ．电流表A 2：量程0～3. 0 A ，内阻0. 025Ω; D ．电压表V ：量程0～3 V ，内阻3 k Ω; E.滑动变阻器R 1：最大阻值10Ω； F.滑动变阻器R 2：最大阻值50Ω; 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R x =4. 1Ω，则这种金属材料的电阻率为 Ω·m.（保留 二位有效数字） 【解析】(1)从螺旋测微器主尺读出0.5 mm ，再从游尺读出 mm 01.050 2.2?，故金属丝的直径为0.522mm . ( 2)电路中的最大电流A R E I x 75.0==，显然超过了电流表A 1 0.6 A 的量 程，但电流表 A 2的量程又太大，故电流表应该选用A 1，由于滑动变阻器R 1最大阻值为10Ω，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Ω>Ω≈=4200V A R R R ，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S l R ρ=，则==l RS ρ 1.1×10-6Ω·m. 【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1.0Ω) B ．电流表G （满偏电流3mA ，内阻Rg=10Ω) C ．电流表A(0～0.6A ，内阻0.1Ω) D ．滑动变阻器R 1(0～20Ω,10 A) E.滑动变阻器R 2(0～200Ω,l A) F ．定值电阻R 0 (990Ω) 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I 1—I 2图线（I 1为电流表G 的示数，I 2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= Ω。 【解析】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R 0=990 Ω，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 ； 根据全电路欧姆定律容易得到 102()g E I R R I r =++，即 1200g g r E I I R R R R =-+++ 由I 1—I 2图线可以看出，图线与纵轴的交点为1.48mA ，即 0 1.48g E mA R R =+，故电动势E=1.48V ；又因为图线的斜率12 1.48 1.250.770.3 I k I ?-===?，即010000.77g r R R =+，故0.77r =Ω. 【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m I 。所用器材有：量程不准的电流表1A ，内阻1r =10.0Ω， 量程标称为5.0mA ；标准电流表2A ，内阻2r =45.0Ω，量程1.0mA ；标准 电阻1R ，阻值10.0Ω；滑动变阻器R ，总电阻为300.0Ω；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m I = 。 （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 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】⑴如图 ⑵阻值最大⑶1212)(r r R I I m += ⑷6.05mA 【解析】⑵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⑶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)(1221R r I r I m +=得1212) (r r R I I m +=⑷待测表未满偏有 )(12211R r I r I +=，将A2的示数0.66mA 和其他已知条件代 入有63.310)4510(66.0)(12121=+?=+=r r R I I Ma 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，最大阻值为999.9Ω；S 为开关。已知RT 在95℃时阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω。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 ________ 。 ⑤ 将RT 的温度降为T1 （20℃＜T1＜95℃）；调节电阻箱，使得电流表的读数 ,记录 。 ⑥ 温度为T1 时热敏电阻的电阻值RT1 = 。 ⑦ 逐步降低T1 的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥ 【答案】：（1）如图：（2）d 、电阻箱的读数0R e 仍为0I 电阻箱的读数为1R f 、01150R R Ω+-【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150Ω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，电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持550Ω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T R 的温度为95℃ c 、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T R 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101150T R R R =Ω+- g 、将T R 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 T R ，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的.某同学将T R 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L R 的阻值随T R 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 L R 的阻值，测量电路如图1所示，图中的电压表内阻很大.L R 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L R 与t 间近似为线性关系，在坐标纸上作 L R -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L R 的阻值为___：热敏电阻所处环境的温度约为____. 【答案】：（1）如图所示（2）如图所示（3）115.0mA ，5.00V ， 43.5Ω，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 =?=，50.06 5.0060U =?=，35.0043.5()115.010U R I -===Ω?，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 Ω。实验室提供的器材有： 电流表A ，量程0.6A ，内阻约0.1Ω；电压表V2，量程5V ，内阻为5K Ω；定值电阻R1，阻值30Ω；定值电阻R2，阻值为3K Ω；滑动变阻器R3，最大阻值100Ω，额定电流1.5A ；电源E ，电动势6V ，内阻约0.5Ω；开关S 一个，导线若干。 ①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 . ②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： ③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】：①电流表A 不能准确测量出流过电压表V1的电流；②测量电压表V1内阻 V R 的实验电路如图所示；③ 12 21V U R R U U =-，1U 表示的1V 电压，2U 表示1V 和2R 串联的 总电压。 5、（１）甲同学要把一个量程为200A μ的直流电流计○G ，改装成量度范 围是0～4Ｖ的直流电压表。 ①她按图１所示电路、用半偏法测定电流计○G 的内电阻rg ，其中电阻Ｒ0约为１k Ω。为使rg 的测量值尽量准确，在以下器材中，电源Ｅ应选用______________，电阻器Ｒ1应选用 ______________，电阻器Ｒ2应选用______________（选填器材前的字母） Ａ．电源（电动势1.5Ｖ） Ｂ．电源（电动势6Ｖ） Ｃ．电阻箱（0～999.9Ω） Ｄ．滑动变阻器（0～500Ω） Ｅ．电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（0～5.1k Ω） Ｆ．电位器（0～51k Ω） ②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将Ｒ２的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是______________，______________，______________，______________，最后记录Ｒ1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） Ａ．闭合Ｓ１ Ｂ．闭合Ｓ２ Ｃ．调节Ｒ２的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 Ｄ．调节Ｒ２的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 Ｅ．调节Ｒ１的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 Ｆ．调节Ｒ１的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 ③如果所得的Ｒ１的阻值为300.0Ω，则图１中被测电流计○G 的内阻ｒ的测量值为 ______________Ω，该测量值__________实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。 ④给电流计○G __________联（选填“串”或“并”）一个阻值为__________k Ω的电阻，就可以将该电流计○G 改装为量程４Ｖ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，但他不仅借到一块标准电压表 、一个电池组Ｅ、一个滑动变阻器R '和几个待用的阻值准确的定值电阻。 ①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２方框中的校准电路图。 ②实验中，当定值电阻Ｒ选用17.0k Ω时，调整滑动变阻器R '的阻值，电 压表的示数是4.0Ｖ时，表○G 的指针恰好指到满量程的五分之二；当 Ｒ选用7.0k Ω时，调整R '的阻值，电压表的示数是2.0Ｖ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ｒｇ是_______k Ω，满偏电流 g I 是_______ｍＡ。若要将表○G 改装为量 程是15Ｖ的电压表，应配备一个_______k Ω的电阻。 【答案】：（1）①B C F ②B C A E ③300 略小于④串 19.7 （2）①如图所示；②3.0 0.50 27.0 【解析】⑴①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36300.210-=?KΩ或 31.57.50.210-=?KΩ，考虑到保护R0=1 KΩ，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 KΩ或6.5KΩ，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 。 ②实验步骤为：第一步闭合S2(（B ），第二步调节R2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。 ③R1的示数为待测表头的内阻是300.0KΩ。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。 ④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3 40.210m V g U R I -==?=20KΩ，则串联电阻大小为 20KΩ-300Ω=19.7KΩ。 （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 KΩ，满偏电流为：0.50mA 量程是15V 的改装电压表的内阻为 3 40.210m V g U R I -==?=30KΩ，所以改装时串联的定值电阻是 30KΩ-3.0 KΩ=27.0 KΩ。 高中物理电学实验专题 知识点回顾 一、描绘小灯泡的伏安特性曲线： 二、电流表和电压表的改装： 三、测定电源电动势和内阻： 四、测定金属电阻和电阻率： 五、器材选择： 六、电路纠错： 七、示波器的使用： 八、用多用电表探索黑箱内的电学元件 九、传感器 知识点和考点 一、描绘小灯泡的伏安特性曲线 原理：欧姆定律IR U= 处理方法：内接和外接（都有误差） 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Array 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： ①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） ②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。 ③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： 。 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θ与电流强度I 成正比，即θ＝kI ，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻R g ：即电流表线圈的电阻；满偏电流I g ：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U g ＝I g R g （2）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）电流表改装成电压表 方法：串联一个分压电阻 R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝ g U U ，则根据分压原理，需串联的电阻值 g g g R R n R U U R )1(-== ，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。 恒定电流实验复习题 一、电阻的测量 2.1利用“安安”法测电流表的内阻 1、从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并测量多组数据。 （1）画出实验电路图：标明所用器材的代号。 （2）若选取测量中的一组数据来计算r1，则所用的表达式r1= ，式中各符号的意义是：。器材（代号）与规格如下： 电流表A1，量程10mA，内阻待测（约40Ω）； 电流表A2，量程500μA，内阻r2=750Ω； 电压表V，量程10V，内阻r2=10kΩ 电阻R1，阻值约为100Ω； 滑动变阻器R2，总阻值约50Ω； 电池E，电动势1.5V，内阻很小； 电键K，导线若干。 2.2利用“安安”法测定值电阻的阻值 2、用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下： 电流表A1（量程250mA，内阻r1为5Ω）； 标准电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω）； 待测电阻R1（阻值约为100Ω），滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）； 电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Ω），单刀单掷开关S，导线若干。 （1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。 （2）实验中，需要直接测量的物理量是，用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是R1= 。 3、用以下器材测量待测电阻R x的阻值 待测电阻R x，阻值约为100Ω 电源E（电动势约为6V，内阻不计） 电流表A1（量程0-50mA，内阻r1=20Ω） 电流表A2（量程0-300mA，内阻r2约为4Ω） 定值电阻R0（20Ω） 滑动变阻器R（总阻值10Ω） 单刀单掷开关S，导线若干 （1）测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的的1/3，请画出实验电路图， （2）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。则由已知量和测得的量计算R x表达式为R x= ㈡“伏伏”法 1.1利用“伏伏”法测电压表的内阻 4、为了测量量程为3V的电压表V的内阻（内阻约2000Ω），实验室可以提供的器材有： 电流表A1，量程为0.6A，内阻约0.1Ω； 电压表V2，量程为5V，内阻约3500Ω； 变阻箱R1阻值范围为0-9999Ω； 变阻箱R2阻值范围为0-99.9Ω； 滑动变阻器R3，最大阻值约为100Ω，额定电流1.5A； 电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω； 单刀单掷开关K，导线若干。 （1）请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V的内阻的实验电路，画出电路原理图（图中的元件要用题中相应的英文字母标注），要求测量尽量准确。 （2）写出计算电压表V的内阻R V的计算公式为R V= 。 高中物理电学实验总结 电学实验是高考考察的重要内容，几乎每年都涉及到，有时侧重： 1、电子仪器的选用共和读书 2、电路的设计 3、数据的处理和误差分析 一． 专题要点 1. 测定金属的电阻率 2. 描绘小灯泡的伏安特性曲线 3. 电表的改装 4. 测电源电动势和内阻 5. 多用表探索黑箱内的电学原件 二． 重点摘要 1. 测定金属的电阻率 实验目的： 用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。 实验原理： 根据电阻定律公式R=S l ，只要测量出金属导线的长度l 和它的直径d ，计算出导线的横截 面积S ，并用伏安法测出金属导线的电阻R ，即可计算出金属导线的电阻率。 实验器材：被测金属导线，直流电源（4V ），电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V ），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。 实验步骤： ①用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d ，计算出导线的横截面积S 。 ②按如图所示的原理电路图连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导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l 。 ④把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的 位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S 。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 的值，断开电键S ，求出导线电阻R 的平均值。 ⑤将测得的R 、l 、d 值，代入电阻率计算公式lI U d l RS 42 πρ= =中，计算出金属导线的电 阻率。 ⑥拆去实验线路，整理好实验器材。 注意事项： ①本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。 ②在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I 的值不宜过大（电流表用0~0.6A 量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 2.测定电源电动势和内阻 实验目的： ⑴经历实验过程，掌握实验方法，学会根据实验合理外推进行数据处理的方法。 ⑵进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量减小误差的方法。 实验原理： 电源电动势和内阻不能直接进行测量，但电源在电路中，路端电压和电流与电动势和内阻可以通过闭合电路欧姆定律建立联系，因此，通过测量路端电压和电流，可以计算电动势和内阻。由于有电动势和内阻两个未知量，所以要改变路端电压和电流至少获得两组数据，才能利用闭合电路欧姆定律（E=U+Ir)建立两个方程，解得电动势和内阻。 实验方法： ⑴由（E=U+Ir)可知，测量器材为一个电压表、一个电流表、一个滑动变阻器、电源、导线、开关 ⑵由（E=U+Ir)变形（E=IR+Ir)可知，测量器材为一个变阻箱、一个电流表、电源、导线、开关 ⑶由（E=U+Ir)变形（E=U+Ur/R)可知，测量器材为一个变阻箱、一个电压表、电源、导线、开关 3.练习使用多用电表 实验目的： 练习使用多用电表测电阻 实验原理：多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图）， 表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满度电流约几十到几百μA ， 高中物理电学实验 高中物理电学实验是物理实验高考的重点，是高考的必考内容。电学实验共有6个，可归纳为四二三，即知道四种测量电路（描绘小灯泡的伏安特性曲线及分压电路、伏安法测电阻电路、半偏法测电表内阻和电表的校对电路、测定电源电动势和内阻电路），会画二种曲线（电阻或小灯泡的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线），掌握三类仪器（多用电表、螺旋测微器和游标卡尺、电压表电流表电阻箱等）的读数 2.在半偏法测电流表内阻实验中，串联在电路中的可变电阻R应选择最大阻值远大于电流 表内阻的滑动变阻器，在能够满足电流表满偏的条件下，电源电动势尽可能选择大的测量误 差小。选择电源电动势的方法是：滑动变阻器的最大阻值与电流表满偏电流的乘积等于或稍 大于电源电动势。半偏法测电流表内阻实验中，当闭合与电流表并联支路中的电键时，电路 中总电阻减小，电流增大，调节电阻箱的电阻值使电流表半偏，与电流表并联的电阻箱R1 中电流将大于电流表中的半偏电流，R1小于电流表内阻r g，所以测量值R1与r g的真实值相 比偏小。电表的校对电路由于需要从零刻度开始校对，所以采用分压电路。 3. 测定电源电动势和内阻实验采用电流表和电压表测出外电路的几组电流和电压值， 为了消除偶然误差，一般采用图像法处理实验数据。由闭合电路欧姆定律可知电源路端电压 U=E—Ir，电源的伏安特性曲线应该是一直线，所以将图像中数据点连线时一定要画成直线， 直线与纵轴（U轴）的交点纵坐标值等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻。 4. 多用电表是一种可以用来测量电流、电压、电阻等的磁电式测量仪表，直流电流档、 电压档刻度是均匀的。多用电表欧姆档（欧姆表）是根据闭合电路欧姆定律制成的，由于电 流I与待测电阻R是非线性关系，且电流为零时电阻值为无限大，所以多用电表欧姆档（欧 姆表）的刻度不均匀，且电流零刻度处对应电阻值为无限大，电流满偏处对应电阻值为零。 用多用电表欧姆档（欧姆表）测量电阻时首先要选档、调零，将电阻从电路中断开然后测量。 教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段 例1、 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下： 待测电阻R x （约100 Ω）; 直流电流表（量程0~10 mA 、内阻50 Ω）; 直流电压表（量程0~3 V 、内阻5 kΩ）; 直流电源（输出电压4 V 、内阻不计）； 滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A ）； 开关1个，导线若干. 根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。 【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于R x ＜v A R R ，故电流表应采用外接法.在控制电路 中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小， I min = x A R R R E ++=24 mA ＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采 用分压接法.如图10-5所示. 课 题 电学实验经典题型分析 【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流范围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化范围太小，仍不能用限流接法。 例2、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R x，现有如下器材： 读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。 ⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。 ⑵写出主要的实验操作步骤。 【解本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时），可以用标析】 ⑵验电路如右图所示。 ⑵①将S2与R x相接，记下电流表指针所指位置。②将S2 与R1相接，保持R2不变，调节R1的阻值，使电流表的指 针指在原位置上，记下R1的值，则R x＝R1。 高中电学实验第一讲：电阻的测量方法及原理 一、伏安法测电阻 1、电路原理 “伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。 电路图如图一所示。 如果电表为理想电表，即 R V=∞，R A=0用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？ 若将图一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流表内接法，则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大内小外”。 2、误差分析 （1）、电流表外接法 由于电表为非理想电表，考虑电表的内阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为ab间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测 = U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值) 可以看出，此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R) （ 2）、电流表内接法 其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和 电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和， 故：R测 = U/I = RA+R > R 此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为: δ内= ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R 综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即" 大内"；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。 3、电路的选择 （一）比值比较法 电学实验(经典) 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为： Ir U E I U R +== ,。 可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。 1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 （1）正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 （2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注 意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 （3）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 （4）精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2．电学实验仪器的选择： （1）选择电表：首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。 （2）选择滑动变阻器：注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。 （3）应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。 高中物理电学实验专题 实验专题一：伏安法测电阻一. 伏安法测电阻基本原理 伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律R U I ，只要测出元件两端电压和通过的电流， 即可由欧姆定律计算出该元件的阻值。 二．认识电流表和电压表： 1.理想表：理想电流表内阻=0, 理想电压表内阻 =∞,用理想电表测量电路，对电路不产生影响。 2.实际表：实际电流表内阻很小，但不为零；实际电压表内阻很大，但不会是无穷大。因此，电流表和电压表对测量电路造成影响，产生误差。为了减小误差，必须考虑电流表和电压表的接法。 三．电流表的两种接法 （一）电流表外接法 1、电路如图所示 电压表示数＝ R 电流表示数＝＋＞ 测量值 ,小于R的真实值 只有当R＜＜时，才有≈R,因此外接法适合测小电阻 2、“小外”的含义： 在实际应用中，如果推导整个过程很费时，若形象地用“小外”来描述电流表外接法的特点，学生记忆起来很方便。“小外”含义：小电阻用外接法。 （二）电流表内接法 1.电路图如图所示 电压表示数＝＋ 电流表示数＝ R 测量值 ,大于R的真实值 只有当R＞＞时，才有≈R,因此外接法适合测大电阻 2、“大内”的含义： 在实际应用中，如果推导整个过程很费时，若形象地用“大内”来描述电流表外接法的特点，学生记忆起来很方便。“大内”含义：大电阻用内接法。 四．电流表内、外接法的选择 为了达到减小误差的目的，小电阻用电流表外接法，大电阻用电流表内接法。但电阻阻值为多大算是大电阻？电阻阻值大小依什么电阻为标准？下面我们一起探讨： （一）定量判定法：当被测电阻R的大约值和R A、R V已知时，可用比较和大小来确定 1. 若＞，则说明R 远大于，选用电流表内接法。 2. 若＞，则说明R 远小于, 选用电流表外接法。 3. 若＝ ，选用两种接法都可以。 （二）试触法： 在利用伏安法测电阻的实验中，若不知道被测电阻的大约值， 可借助试触法确定内、外接法.具体做法是:如图所示组成电路， 其中电流表事先已经接好，拿电压表的一个接线柱去分别试触M 、 N 两点，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况，如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显(即U U I I ?>?)，说明接M 点时电压表分流作用引起的误差大于接N 点时电流表分压作用引起的误差，这时应采用内接法(即电压表接N 点)；如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显(即 U U I I ? 电学实验重要知识点归纳 学好物理要记住：最基本的知识、方法才是最重要的。秘诀：“想” 1.关于实验要注意： 描图要时分析点的走势，确定直线或曲线；用直线或圆滑曲线连线，点不一定都在线上；反比关系常画成一个量与另一个量倒数成正比 用多次测量求平均值的方法能减小偶然误差 2.测量仪器的读数方法 需要估读的仪器：在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。 根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般： 最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表0～0.6A档； 最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如安培表0～15V档； 最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表0～3A档、电压表0～3V档等 不需要估读的测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。 3.游标卡尺的读数量游标卡尺的读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L2，则总的读数为：L1+ L2。 螺旋测微器的读数:螺旋测微器的读数方法是：______________________________________试读出下列螺旋测微器的读数（工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同） 〖解析〗从左到右测微目镜手轮的读书分别为：0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.472mm 按照有效数字规则读出下列电表的测量值。 ⑴⑵ 接0~3V量程时读数为________V。接0~3A量程时读数为_______A。 接0~15V量程时读数为_______V。接0~0.6A量程时读数为______A。 〖解析〗⑴2.17；10.8；⑵0.80；0.16 4微安表改装成各种表：关健在于原理 首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。 (1)改为V表：串联电阻分压原理 g g g g g g1)R - (n R) u u-u ( R R u-u R u = = ? = (n为量程的扩大倍数) (2)改为A表：并联电阻分流原理 1 2 3 5 10 15 V 0.2 0.4 0.6 1 2 3 A 电学实验：1.描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.改表 3.伏安法测电阻 4.测电阻率（游标卡尺、螺旋测微器的使用） 5.测电池的阻与电动势 一. 基本电路 1. 滑动变阻器的分压、限流接法： 分压与限流的选择依据： 1） 题目中明确要求待测电阻两端的电压U ，通过待测电阻的电流I 从零开始连续可调 2） 若用限流式接法，电路中的最小电流仍大于某个串连在电路中的用电器（比如安培 表）的额定电流（或最大量程），则必须用分压式接法。 3） ·待测电阻Rx 与变阻器R 相比过大，这时，我们可以认为如果采用限流式，变阻器 电阻的改变对电路的影响十分微弱，从而起不到改变电流的作用。 ·与之相反，如果待测电阻Rx 与变阻器R 相比过小，则应采用限流式。 有些题目中采用试触的办法来判断。如果电流表变化较大（这里的变化指的事变化率），说明电压表分压作用明显，说明待测电阻阻值和电压表接近，说明是大电阻。反之，如果电压表变化明显，说明电流表分流作用明显，说明待测电阻是小电阻。 2. 电流表的接与外接 原因：大电阻接，测安培表（电阻小）的分压效果不明显，小电阻用外接，则电压表（阻值很大）的分流效果不明显 ·当待测电阻R x 二.实验器材的选择 标准：安全（这里所指的应该是用电器的最值，而不是电源与元件的）、达到要求 顺序：电源----电压表----电流表----变阻器 ·电源：不超过最大即可 ·电表：如果示数不超过量程的1/3，则选用较小的 ·滑动变阻器：安全、确定围是否足够，参考电路（分压与限流对其要求不同） 分压式： 如图1所示，在滑动变阻器分压式接法中待测部分电压随滑动变阻器调节滑动距离变化图像，图中的k表示滑动变阻器总阻值与待测电阻的比例。 从图中可以看出当滑动变阻器与待测电阻的比值越大时，滑动变阻器先移动较长距离时待测电阻电压变化较小，而后移动很小距离时待测电阻电压却急剧上升，这在实验操作中是难以控制待测电阻取适当电压的；而当滑动变阻器与待测电阻的比值越小，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化越接近线性关系。 因此，分压式电路中滑动变阻器的阻值应选用阻值较小的（小于待测电阻）。 2、限流式接法中应选择阻值与待测电路电阻接近的滑动变阻器 如图2所示，在滑动变阻器限流式接法中待测部分电压随滑动变阻器调节滑动距离变化图像，图中的k表示滑动变阻器总阻值与待测电阻的比例。 从图2中可以看出：滑动变阻器与待测电阻比值越小，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化越接近线性变化，但电压变化幅度却很小，不便于取多组有明显差别的数据多次测量；而当滑动变阻器与待测电阻比值越大时，虽然待测电阻上的电压变化幅度很大，但滑动变阻器先移动较长距离电压变化幅度较小，而后移动很小距离电压却急剧上升，这在实验操作中是难以控制待测电阻取适当电压的；而当滑动变阻器与待测电阻阻值相接近时，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化接近线性关系，且待测电阻上的电压变化幅度较大。 因此，限流式电路中滑动变阻器的阻值应选用阻值与待测电阻相接近的。 电学实验 测定金属的电阻率 1.在“测定金属的电阻率”的实验中，所测金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出该金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。用米尺测出该金属丝的长度L，用螺旋测微器测量该金属丝直径时的刻度位置如图所示。 (1)从图中读出金属丝的直径为______________mm。 (2)实验时，取来两节新的干电池、开关、若干导线和下列器材： A．电压表0～3 V，内阻10 k B．电压表0～15 V，内阻50 k C．电流表0～0.6A，内阻0.05 D．电流表0～3 A，内阻0.01 E．滑动变阻器，0～10 F．滑动变阻器，0～100 ①要较准确地测出该金属丝的电阻值，电压表应选_______________，电流表应选______________，滑动变阻器选_____________(填序号)。 ②实验中，某同学的实物接线如图所示，请指出该实物接线中的两处明显错误。 错误l：_____________________________； 错误2：_____________________________。 2.为了测量某根金属丝的电阻率，根据电阻定律需要测量长为L的金属丝的直径D.电阻R。某同学进行如下几步进行测量： （1）直径测量：该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图，由图可知，该金属丝的直径d= 。 （2）欧姆表粗测电阻，他先选择欧姆×10档，测量结果如图所示，为了使读数更精确些，还需进行的步骤是。 A.换为×1档，重新测量 B.换为×100档，重新测量 C.换为×1档，先欧姆调零再测量 D.换为×100档，先欧姆调零再测量 （3）伏安法测电阻，实验室提供的滑变阻值为0～20Ω，电流表0～0.6A（内阻约0.5Ω），电压表0～3V（内阻约5kΩ），为了测量电阻误差较小，且电路便于调节，下列备选电路中，应该选择。 3.在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图（a）所示．闭合开关后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）： 八、电学实验题集粹（33个） 1．给你一只内阻不计的恒压电源，但电压未知，一只已知电阻Ｒ，一只未知电阻Ｒｘ，一只内阻不计的电流表但量程符合要求，以及开关、导线等，用来测Ｒｘ接在该恒压电源上时的消耗功率Ｐｘ，画出测量线路图并写出简要测量步骤，以及Ｐｘ的表达式． 2．如图3－94所示是研究闭合电路的内电压、外电压和电源电动势间关系的电路．（1）电压表Ｖ的（填“正”或“负”）接线柱应接在电源正极Ａ上，电压表Ｖ′的（填“正”或“负”）接线柱应接在探针Ｄ上．（2）当滑片Ｐ向右移动时，Ｖ′的示数将（填“变大”、“变小”或“不变”）． 图3－94 图3－95 3．有一只电压表，量程已知，内阻为ＲＶ，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）．请用这只电压表和电池，再用一个开关和一些连接导线，设计测量某一高值电阻Ｒｘ的实验方法．（已知Ｒｘ的阻值和ＲＶ相差不大） （1）在如图3－95线框内画出实验电路． （2）简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高值电阻Ｒｘ的计算式． 4．在“测定金属的电阻率”的实验中，用电压表测得金属丝两端的电压Ｕ，用电流表测得通过金属丝中的电流I，用螺旋测微器测得金属的直径ｄ，测得数据如图3－96（1）、（2）、（3）所示．请从图中读出Ｕ＝Ｖ，Ｉ＝Ａ，ｄ＝ｍｍ． 图3－96 5．如图3－97所示，是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管，管长Ｌ约40ｃｍ，直径Ｄ约8ｃｍ．已知镀膜材料的电阻率为ρ，管的两端有导电箍Ｍ、Ｎ，现有实验器材：米尺、游标卡尺、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关、导线若干根，请你设计一个测定电阻膜膜层厚度ｄ的实验，实验中应该测定的物理量是，计算镀膜膜层厚度的公式是． 图3－97 6．用万用表的欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是．（填字母代号） Ａ．万用电表的指针达满偏时，被测电阻值最大 Ｂ．万用电表的指针指示零时，说明通过被测电阻的电流最大 欢迎阅读 电学实验重要知识点归纳 学好物理要记住：最基本的知识、方法才是最重要的。 秘诀：“想” 1.关于实验要注意： 描图要时分析点的走势，确定直线或曲线；用直线或圆滑曲线连线，点不一定都在线上； 反比关系常画成一个量与另一个量倒数成正比 用多次测量求平均值的方法能减小偶然误差 2.测量仪器的读数方法 需要估读的仪器：在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。 根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般： 最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表0～0.6A 档； 最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如安培表0～15V 档； 最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表0～3A 档、电压表0～3V 档等 不需要估读的测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。 3.游标卡尺的读数量游标卡尺的读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L 1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L 2，则总的读数为：L 1+ L 2。 螺旋测微器的读数:螺旋测微器的读数方法是：______________________________________ 试读出下列螺旋测微器的读数（工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同） 〖解析〗从左到右测微目镜手轮的读书分别为：0.861mm ；3.471mm ；7.320mm ；11.472mm 按照有效数字规则读出下列电表的测量值。 ⑴ ⑵ 接0~3V 量程时读数为________V 。 接0~3A 量程时读数为_______A 。 接0~15V 量程时读数为_______V 。 接0~0.6A 量程时读数为______A 。 〖解析〗⑴2.17；10.8；⑵0.80；0.16 4微安表改装成各种表：关健在于原理 首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。 (1)改为V 表：串联电阻分压原理 g g g g g g 1)R -(n R )u u -u (R R u -u R u ==?= (n 为量程的扩大倍数) (2)改为A 表：并联电阻分流原理 g g g g g g g R 1 -n 1 R I -I I R )R I -I (R I = = ?= (n 为量程的扩大倍数) 5．电学实验仪器的选择： ⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。 0 1 2 3 0 5 10 15 V 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 A 物理电学实验专题 一、伏安法测电阻及拓展 1.下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。要求方法简捷，R X 两端电压能从0开始变化，要求有尽可能高的精确度。 电流表A 1：量程1mA 内阻约50Ω； 电流表A 2：量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3：量程100A μ 内阻约500Ω；电压表V 1：量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻：R 0=9990Ω； 电流表G ：I g =300A μ、R g =10Ω。 滑动变阻器R 1： 阻值约50Ω；额定电流为1A 滑动变阻器R 2： 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组：E=3V ；内阻小但不可忽略； 开关，导线若干 2. 两块电压表测电阻 用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0V ； 电压表V 1，量程为1.5V ，内阻r 1＝750Ω； 电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2＝2500Ω； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。 （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的3 1 ，试画出测量电阻R x 的 一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。 （2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 （3）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x ＝_________________。 3. 两块电流表测电阻 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，器材代号 规格 电流表（A 1） 量程100mA ，内阻r 1待测（约40Ω） 电流表（A 2） 量程500uA ，内阻r 2＝750Ω 电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10k Ω 电阻（R 1） 阻值约100Ω，作保护电阻用 滑动变阻器（R 2） 总阻值约50Ω 电池（E ） 电动势1.5V ，内阻很小 开关（K ） 导线若干 （2）若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式r 1＝________________，式中各符号的意义是____________________________________。 4.现有实验器材如下： 电池E ，电动势约10V ，内阻约1Ω 电流表A 1，量程300mA ，内阻r 1约为5Ω 电流表A 2，量程10A ，内阻r 2约为0.2Ω 电流表A 3，量程250mA ，内阻r 3约为5Ω 电阻箱R 0，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω 滑动变阻器R 1，最大阻值100Ω，开关及导线若干 要求用图1所示电路测定图中电流表A 的内阻 （1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测定其电阻？ （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，简要写出按电路图的主要连接方法． A A ′ R 1 R 0 重点高中物理电学实验总结 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电学实验：1.描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.改表 3.伏安法测电阻 4.测电阻率（游标卡尺、螺旋测微器的使用） 5.测电池的内阻与电动势 一. 基本电路 1. 滑动变阻器的分压、限流接法： 分压与限流的选择依据： 1） 题目中明确要求待测电阻两端的电压U ，通过待测电阻的电流I 从零开始连续可调 2） 若用限流式接法，电路中的最小电流仍大于某个串连在电路中的用电器（比如安培表） 的额定电流（或最大量程），则必须用分压式接法。 3） ·待测电阻Rx 与变阻器R 相比过大，这时，我们可以认为如果采用限流式，变阻器电 阻的改变对电路的影响十分微弱，从而起不到改变电流的作用。 ·与之相反，如果待测电阻Rx 与变阻器R 相比过小，则应采用限流式。 有些题目中采用试触的办法来判断。如果电流表变化较大（这里的变化指的事变化率），说明电压表分压作用明显，说明待测电阻阻值和电压表接近，说明是大电阻。反之，如果电压表变化明显，说明电流表分流作用明显，说明待测电阻是小电阻。 2. 电流表的内接与外接 连接方式 误差来源 测量值与真实值关系 适用范围 外接法 电压表分流 电流表的读数大于流过待测的电流，故：R 测 电学实验经典模型总结 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 在近年的电学实验中,电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为:Ir U E I U R +== ,。由此可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在,但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样,在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。 1.电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则,即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则,兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑,灵活运用。 ⑴正确性:实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 ⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠,实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率,电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 ⑶方便性:实验应当便于操作,便于读数,便于进行数据处理。 ⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2.电学实验仪器的选择： ⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程,然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的１／3），以减少测读误差。 ⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值,对大阻值的变阻器,如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的,不宜采用。 ⑶应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理,才能作出恰当的选择。总之,最优选择的原则是:方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数,直接测定值的测量使误差尽可能小,且不超过仪表的量程;实现较大范围的灵敏调节;在大功率装置(电路）中尽可能节省能量;在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值,以提高测试的准确度。 高中物理电学实验大全———含最全知识点和典型例题 知识点一： 误差与有效数字 1、误差 1．以下说法中，正确的是( ) A．采用伏安法测电阻时，只要仪器选得正确，可保证没有系统误差 B．用伏安法测电阻，不论是用电流表外接法，还是电流表内接法，都存在系统误差 C．用欧姆表测电阻，既准确又方便 D．伏安法测电阻，存在系统误差的原因是由于电流表的分压 答案 B 解析伏安法测电阻不可能没有系统误差，只能减小，故B正确、A错误；欧姆表测电阻方便但由于刻度不均匀读数误差较大，电池用久了误差更大，因而C错误；不同的测量电路引起误差的原因不同，故D错误。 2、有效数字： 从数字的左边起第一个不为零的数字算起：如0.0125为3位有效数字 知识点二： 不需要估读的仪器：游标卡尺、欧姆表、电阻箱等 需要估读的仪器：刻度尺、螺旋测微器、弹簧秤、电压表、电流表等一、测量规范 游标卡尺的读数方法： d=主尺读数（mm）+游标尺上对齐刻度线的数值（mm）*精度注意：20分度的游标卡尺，其读数要精确的0.05mm，读数的最后一位为0或5；50分度的游标卡尺，其读数要精确到0.02mm，读数的最后一位为0，2，4，6，8 1．如图为10分度的游标卡尺测量钢管内径时的示数，其示数为________mm。 答案22.7 解析22 mm(主尺)＋7(游尺)×0.1 mm＝22.7 mm。 2．下图游标卡尺的读数为________cm。 答案 1.340 螺旋测微器的读数方法： 测量值=固定刻度值+可动刻度(估读一位)*0.01（mm） 1、螺旋测微器的读数为________ mm。 答案8.117(8.116～8.118均正确) 解析固定刻度8 mm 可动刻度11.7×0.01 mm， 8 mm＋11.7×0.01 mm＝8.117 mm。 3．某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图甲和乙所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。 【知识点】高中物理电学实验满分知识点总结，速度收藏！ 在物理的学习过程中，电学实验是必考题，很多同学是“遇到就怕”。今天小编就为大家梳理电学实验的学习总结！快学起来！ 1 实验的考查内容 （1）测定金属的电阻率（练习使用螺旋测微器）； （2）描绘小灯泡的伏安特性曲线； （3）测定电源的电动势和内阻； （4）练习使用多用电表； （5）传感器的简单使用； （6）设计型实验。 2 电学实验命题走向 （1）给定条件，进行实验设计; （2）给定测量数据，选择处理方法; （3）给定原理、器材，设计实验方案; （4）给出实验过程情景，判断过程、方法的合理性。 3 电学实验的基础和核心 （1）伏安法测电阻 “外接法”的系统误差是由电压表的分流引起的，电阻测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法，可记为“外小小”。 “内接法”的系统误差是由电流表的分压引起的，电阻测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法，可记为“内大大” （2）滑动变阻器的连接（限流法/分压法） 分压接法时，题中常出现这样的字眼：要求电压从零开始调节，或是要求测量尽可能精确等被测电阻上电压的调节范围大。用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。 （3）其他常用测电阻方法 ①内阻已知的电流表、电压表可看成能读出它们电流、电压大小的电阻来使用； ②电流表可通过串联定值电阻来扩大量程，当成大量程电流表来使用；也可以并联定值小电阻来当成电压表来使用。 ③替代法测电阻 ④半偏法测电阻 4 选取电学仪器和实验电路 （1）安全：在电流表和电压表测量值不超量程,滑动变阻器、电源中通过的电流小于额定电流。解决方法是依据欧姆定律算出实验电路调节中过程的电流范围，再和某器材的最大电压和给定值进行选择。高中物理电学实验专题总结
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