第11讲电学实验

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(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如 图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示．多用电表和电 压表的读数分别为________kΩ和________ V.
(b)
(c)
图5－11－6
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(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时 多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V．从测量数 据可知，电压表的内阻为________ kΩ. (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、 一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所 示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电 动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为
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在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势________(填 “增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻________(填 “增大”、“减小”或“不变”)． 曲线(c)对应的电源电动势E＝________V，内阻r＝ ________Ω.当外电路总电阻为2 500 Ω时，该电源的输出功 率P＝________mW.(均保留三位有效数字)
图5－11－1
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解析 (1)实物连接如图所示． (2)开关S闭合时，R1起分流作用，此时多用电表是用来测电 流的．开关S断开时，R2起分压作用，此时多用电表是用来 测电压的． (3)表笔A所插入的插孔为“－”插孔，表笔A应为黑色表 笔．
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(4)当开关 S 断开时，多用电表为量程为 1 V 的电压表，则 Ig(Rg＋R2)＝1 V，所以 R2＝880 Ω. 当开关 S 闭合时，多用电表为量程为 1 A 的电流表，则 Ig(Rg＋R2)＝(I－Ig)R1 解得 R1＝1909090Ω≈1.00 Ω. 答案 (1)见解析图 (2)电流 电压 (3)黑 (4)1.00 880
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(3)电流表、电压表的读数分别为 I＝0.50 A U＝2.60 V 所以 Rx＝20..6500＝5.2 Ω. (4)甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，选项 B 正确．乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，故 选项 D 正确． (5)Rx 两端的电压 U＝Rx＋RRLxEL－x其中 R 为滑动变阻器总阻值， L 为滑动变阻器两端总长度，结合数学知识可知选项 A 正确． 答案 (1)B C 甲 (2)见解析 (3)5.2 (4)B D (5)A
` (2)开关S闭合时，多用电表用于测量__________(填“电 流”、“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表 用于测量__________(填“电流”、“电压”或“电 阻”)．
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(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”)． (4)定值电阻的阻值R1＝________ Ω，R2＝________ Ω.(结果 取3位有效数字)
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图5－11－6(d)
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解析 (4)当滑动变阻器调到阻值为零时，多用电表的示数为电 压表的内阻． (5)设多用电表内电池的电动势为 E，电阻“×1k”挡内部电路 的总电阻为 R，则由闭合电路欧姆定律及两组数据得：E＝ 142..000kVΩR＋4.00 V，E＝132..600kVΩ[(15.0－12.0) kΩ＋R]＋3.60 V， 联立两式解得 R＝15.0 kΩ，E＝9.00 V. 答案 (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0
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图5－11－5乙
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解析 (1)本题是利用伏安法测电源电动势和内阻，由 E＝U＋ Ir 得 U＝E－Ir.(2)连图要从电源正极出发，先连接串联部分， 最后再进行并联，并注意电压表、电流表的正、负接线柱，以 防接反．(3)在电源的 U-I 图象中，纵轴截距表示电源电动势， 斜率绝对值表示电源的内阻，由图象可得，电极间距减小时， 电源电动势不变，内阻增大．对图线(c)，由图得：E＝0.975 V， 内阻 r＝|k|＝ΔΔUI ＝478 Ω.当 R＝2 500 Ω 时，P＝I2R＝R＋E2r2·R， 代入数据可得：P≈0.268 mW.
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2．(2019·北京卷，21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω 的电阻Rx的阻值． (1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω， 额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω) B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) D．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ)
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3．电学仪器的选择 (1)电源的选择 一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合 需要的直流电源． (2)电表的选择 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电 压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电 表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指 针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确 度．
“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置．调整的是表盘下 边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻 刻度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮．
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(3)选倍率
使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误 差．指针偏转角度在13满偏到23满偏之间读数较准确．如当待测 电阻约为 2 kΩ 时，应采用“×100”挡．
比较项目
限流式接法
分压式接法
电路
电压调节的范围 电能损耗
R＋RR0E→E 节能
0→E 耗能
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2.控制电路的选择 优先选用限流式． 以下情况考虑分压式： (1)要求待测电路的 U、I 从 0 变化； (2)R 滑≪Rx； (3)选用限流式时，Ux、Ix 过大(超过电表量程，烧坏电表、电 源或用电器等)或 Ux、Ix 过小(最大值不超过电表满量程的13， 读数误差大)．
图5－11－6(a)
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多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器： 最大阻值5 kΩ；导线若干． 回答下列问题： (1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑 表笔__________，调零点． (2)将图(a)中多用电表的红表笔和________(选填“1”或 “2”)端相连，黑表笔连接另一端．
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(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向 另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压 U也随之增加，下列反映U－x关系的示意图中正确的是 ________．
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解析 (1)为了减小误差，应使电表读数为量程的13～23，电源电 动势为 4 V，故电压表选 C.估算通过 Rx 的最大电流约为 Im＝35 A＝0.6 A，所以电流表应选 B.因为RRVx＞RRAx，所以电流表应外接， 即应采用甲电路，测量误差较小． (2)
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二、电流表内外接法的比较与选择
比较项目
电流表内接法
电流表外接法
电路
误差来源 测量结果 适用条件
电流表的分压 R 测＝UI ＞Rx，
偏大 Rx≫RA(测大电阻)
电压表的分流 R 测＝UI ＜Rx，
偏小 RV≫Rx(测小电阻)
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三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择 1．控制电路的比较
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应考组训
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应考策略 多用电表的使用步骤 (1)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级 的倍率，如估计值为200 Ω就应该选“×10 Ω”的倍率； (2)进行欧姆调零； (3)将红黑表笔接被测电阻两端进行测量； (4)将指针示数乘以倍率，得测量值；
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(5)测量结束后，将选择开关扳到“OFF”挡或交流电压最高 挡． 特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指 针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再 测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太 小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．
图5－11－3
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(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片 P 的位置，并记录对应的电 流表示数 I、电压表示数 U.某次电表示数如图 5－11－4 所示， 可得该电阻的测量值 Rx＝UI ＝________Ω(保留两位有效数字)．
图5－11－4
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(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ________；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是 ________．(选填选项前的字母) A．电流表测量值小于流经Rx的电流值 B．电流表测量值大于流经Rx的电流值 C．电压表测量值小于Rx两端的电压值 D．电压表测量值大于Rx两端的电压值
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为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压 表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图5 －11－2中的________(选填“甲”或“乙”)．
图5－11－2
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(2)图5－11－3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部 分导线．请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物 间的连线．
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1．(2019·全国新课标Ⅱ，23)某同学用量程为1 mA、内阻为 120 Ω的表头按图5－11－1(a)所示电路改装成量程分别为 1 V和1 A的多用电表．图中R1和R2为定值电阻，S为开 关．回答下列问题： (1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线．
量程估读到最小分度
刻度的13的位置
的15；0.6 A 量程估读到
最小分度的12
欧姆
使指针尽量指在表 表盘读数乘以相应挡
表
盘的中间位置左右 位的倍率
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2.多用电表的使用“三注意” (1)电流的流向 使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔， 负极接的是红表笔，从电表外部看，电流从红表笔流入， 从黑表笔流出． (2)要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：
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3.[2019·重庆理综，22(2)]某中学生课外科技活动小组利用铜 片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这 种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影 响．实验器材如图5－11－5甲所示．
图5－11－5甲
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(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端 的电压U和流过电源的电流I，依据公式________，利用测量 数据作出U-I图象，得出E和r. (2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结 果的影响，请在图5－11－5甲中用笔画线代替导线连接电 路． (3)实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电 池的U-I图象如图5－11－5乙中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此 可知：
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答案 (1)U＝E－Ir (2)见下图 (3)不变 增大 0.975 478 0.268
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视角一 电表读数与多用电表的使用 命题角度
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【典例1】 (2019·全国新课标Ⅰ，23)某学生实验小组利用图5 －11－6(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电 阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：
第11讲 电学实验
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知识链接 一、电学测量仪器的使用与读数 1．电流表、电压表、欧姆表的比较
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仪器
极性
量程选择
读数
电
3 V 和 3 A 量程估读到
流 表
电压 表
有正、负极的 电表，电流由 电表的正极流 入，负极流出
最小分度的110；15 V 使指针指示在满偏