高中物理选修3-1电学实验

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高中物理选修3-1(电学实验综合)含解析

专题三电学实验综合(建议用时：90分钟)1．某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好．维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．甲乙(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．2．将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5 V．可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5 V、额定电流为0.3 A的手电筒上的小灯泡，原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足3 mA.为了较精确地测定该水果电池的电动势和内阻，提供的实验器材有：A．电流表A1(量程0～3 mA，内阻约为0.5 Ω)B．电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)C．电压表V(量程0～1.5 V，内阻约为3 kΩ)D．滑动变阻器R1(阻值0～10 Ω，额定电流为1 A)E．滑动变阻器R2(阻值0～3 kΩ，额定电流为1 A)F．电键，导线若干G．水果电池(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示)．(2)请在虚线框内画出实验电路图．(3)根据实验记录的数据，经描点、连线得到水果电池的路端电压随电流变化的U－I图象如图所示，由图可知：水果电池的电动势E＝________V，内阻r＝________ Ω.3．某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图甲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)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线．(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”)．(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”)．(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω.(结果取三位有效数字)4．某同学为了研究“3 V，0.3 W”的小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况．设置了如下器材：电流表A1(量程400 mA，内阻r1＝5 Ω)；电流表A2(量程600 mA，内阻r2约为1 Ω)；电压表V(量程15 V，内阻约为3 kΩ)；定值电阻R0(5 Ω)；滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流为1 A)；滑动变阻器R2(0～250 Ω，额定电流为0.3 A)；电源E(电动势3 V，内阻较小)；开关一个，导线若干．(1)从以上给定的器材中选择恰当的器材．在虚线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所用仪器的代号．(2)根据设计的方案，将下图中的器材连成符合要求的电路(有个别仪器可能不用)．(3)闭合开关S，移动滑片P，使________时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的电阻为________(用测量的物理量表示)．5．如图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10 000 Ω(比r和滑动变阻器的总电阻大得多)，A2为理想电流表．(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________(选填“a端”、“中央”或“b端”)．(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为I1/mA0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2/mA48040032023214068在如图丙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2曲线．(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流I m＝________ A.6．为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：①待测干电池E(电动势约为1.5 V，内阻约为1.0 Ω)②电流表G(满偏电流3.0 mA，内阻为10 Ω)③电流表A(量程0～0.60 A，内阻约为0.10 Ω)④滑动变阻器R1(0～20 Ω，2 A)⑤滑动变阻器R2(0～1 000 Ω，1 A)⑥定值电阻R3＝990 Ω⑦开关和导线若干(1)为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_____(填仪器字母代号)；(2)请在图甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材的字母代号；(3)图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由该图线可求出被测干电池的电动势E＝________V(保留3位有效数字)，内电阻r＝________Ω(保留2位有效数字)．7．为了测定电阻R x(电阻值约为1 000 Ω)的电阻值以及一节干电池的电动势和内阻(内阻约为2 Ω)，手边还有如下器材：A．电流表A：量程为3 A、内阻约为0.5 ΩB．电压表V：量程为2 V、内阻很大C．电阻箱R1：总阻值为9 999.9 ΩD．滑动变阻器R2：0～10 ΩE．单刀单掷开关、导线若干(1)为了较准确测量，电表应选用________．(填器材前的编号)(2)请在虚线框内画出一个实验电路，测定R x的电阻值、电池的电动势和内阻．要求：标清楚所需器材的符号(A、V、R1、R x、R2)．(3)通过改变电路的总电阻，记录外电路的电阻值R和对应情况下的电压表示数U，画出1U随1R的变化图线为直线，如图所示，直线与纵轴的交点坐标为b、斜率为k，则电源电动势为________，内阻为________．8．现用伏安法研究某电子器件R1(6 V 2.5 W)的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整(直接测量的变化范围尽可能大一些)，备有下列器材：A．直流电源(6 V，内阻不计)；B．电流表G(满偏电流I g＝3 mA，内阻R g＝10 Ω)；C．电流表A(0～0.6 A，内阻未知)；D．滑动变阻器(0～20 Ω，5 A)；E．滑动变阻器(0～200 Ω，1 A)；F．定值电阻R0(阻值1 990 Ω)；G．开关与导线若干．(1)根据题目提供的实验器材，请你在方框中设计出测量电子器件R1伏安特性曲线的电路原理图．(2)在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填写器材序号)．(3)将上述电子器件R1和另一电子器件R2接入如图甲所示的电路中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中Ob、Oa所示．电源的电动势E＝6.0 V，内阻忽略不计．调节滑动变阻器R3，使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时R3接入电路的阻值为________Ω.9．某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为____________V.(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．①根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路．②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R和1/U的值．请用表中数据在坐标纸上描点，并作出1/U－1/R图线．R（Ω）166.771.450.033.325.020.0U（V）8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.9 1/R（×10－2Ω－1）0.60 1.40 2.00 3.00 4.00 5.001/U（V－1）0.120.170.210.240.310.34③从图线中可求得E＝____________V.10．某中学的物理“小制作”小组装配了一台“5 V0.5 A”的小直流电动机，线圈内阻小于1 Ω.现要进一步研究这个小直流电动机在允许的输入电压范围内，输出功率与输入电压的关系，学校实验室提供的器材有：①直流电源E，电压6 V，内阻不计；②小直流电动机M；③电压表V1，量程0～0.6 V，内阻约3 kΩ；④电压表V2，量程0～6 V，内阻约15 kΩ；⑤电流表A1，量程0～0.6 A，内阻约1 kΩ；⑥电流表A2，量程0～3 A，内阻约0.5 Ω；⑦滑动变阻器R，0～10 Ω，2 A；⑧开关一只，导线若干．(1)首先要比较精确测量电动机的内阻r.根据合理的电路进行测量时，要控制电动机不转动，通过调节滑动变阻器，使电压表和电流表有合适的示数，电压表应该选______．若电压表的示数为0.1 V，电流表的示数为0.2 A，则内阻r＝______ Ω，这个结果比真实值偏______(填“大”或“小”)．(2)在方框中画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图．(标明所选器材的符号)(3)当电压表的示数为4.5 V时，电流表示数如图所示，此时电动机的输出功率是____W.参考答案与解析1．[139]【解析】(1)因用直流50 V挡检测，故满偏时电压为50 V，刻度均匀，在题图乙所示位置时，读数为11.5(11.2～11.8之间的值均可)V，说明蓄电池正常．(2)红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯．【答案】(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯2．[140]【解析】由图象知电源内阻较大，因此电流表应外接，误差较小；同时滑动变阻器应选R2，电流表才会有明显的示数变化．【答案】(1)A E(2)如图所示(3)1.354503．[141]【解析】(1)表头跟R2串联，R1跟开关串联，两个支路并联，连线图如图所示．(2)开关闭合时，电表的内阻较小，为等效电流表；开关断开时，电表的内阻较大，为等效电压表．(3)电流由红表笔流入，由题图甲可看出表头右端为“＋”，故表笔A为黑表笔．(4)设表头的内阻为r，满偏电流为I g，由欧姆定律可知I g(R2＋r)＝1 V，I g(R2＋r)＝(1 A －I g)R1，解得R1＝1.00 Ω，R2＝880 Ω.【答案】(1)见解析图(2)电流电压(3)黑(4)1.008804．[142]【解析】测电阻的基本方法是伏安法，但由于小灯泡的额定电压为3 V，比电压表的量程小得多，故无法用电压表测电压．可设计让定值电阻R0与A1串联，改装成一个适当量程的电压表，然后用A2测量小灯泡和改装电表并联后的总电流，这样通过两表的示数就可以知道通过小灯泡的电流为I2－I1，小灯泡两端的电压为I1(R0＋r1)，故小灯泡的电阻为R L＝I1（r1＋R0）I2－I1.实验要求测量小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况，即要求电压从0开始调节，故滑动变阻器应选用分压式接法．由于滑动变阻器R2阻值太大，所以滑动变阻器选R1；小灯泡正常发光时电压为3 V，对应电流表读数为I1＝UR0＋r1＝0.3 A＝300 mA.则电路原理图如图甲所示，实物连接图如图乙所示使A 1的示数为300 mA 时，灯泡正常发光，此时R L ＝I 1（r 1＋R 0）I 2－I 1，式中I 2为A 1表示数为300 mA 时，电流表A 2的读数，故I 1＝300 mA.【答案】(1)、(2)见解析图 (3)A 1的示数为300 mAI 1（r 1＋R 0）I 2－I 1 5．[143] 【解析】(1)由电路图连线如图(2)闭合开关S 前，为保护电路，应使连入电路的滑动变阻器阻值最大，故滑动端c 置于b 端．(3)连线如图(4)电路中，A 1与R 1串联等效于电压表，纵轴截距为0.149 mA ，对应电压值U ＝0.149×10－3×104 V ＝1.49 V ，故电动势E ＝1.49 V ，内阻r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝0.60 Ω.(5)短路电流I m ＝E r ＝1.490.60A ＝2.5 A. 【答案】(1)见解析图 (2)b 端 (3)见解析图 (4)1.49 0.60 (5)2.56．[144] 【解析】(1)题中给出两个电流表，其中G 内阻已知，和定值电阻串联后两端电压最大为3 V ，改装用作电压表；滑动变阻器若用R 1，方便调节和读数，易得多组数据，而R 2的电阻值太大，不方便调节，不易测得多组数据．(3)根据闭合电路欧姆定律可知E ＝I 1(R 3＋R G )＋(I 1＋I 2)r ，变形为I 1＝－r R 3＋R G ＋r I 2＋E R 3＋R G ＋r ，图线的纵截距为E R 3＋R G ＋r ＝1.45×10－3A ，斜率为－r R 3＋R G ＋r＝－0.450.5×10－3，解得E ＝1.45 V ，r ＝0.90 Ω.【答案】(1)R 1 (2)如图所示 (3)1.45(1.44～1.46) 0.90(0.88～0.92)7．[145] 【解析】(1)电流表量程太大、不可用，一节干电池的电动势约为1.5 V .(2)滑动变阻器总电阻值太小且在滑动过程中不能读出接入电路的电阻值，所以改变电路中的电阻采用电阻箱，电路图如答案图所示．(3)应用闭合电路欧姆定律有U ＋U R r ＝E ，则1U ＝1E ＋r E ·1R ，由此可知E ＝1b 、r ＝k b. 【答案】(1)B (2)如图所示 (3)1b k b8．[146] 【解析】(1)电子器件R 1允许通过的最大电流I m ＝2.56A ，电流表采用A ；电子器件R 1两端所加电压最大值为6 V ，则需把电流表G 改装成电压表，G 和定值电阻R 0串联后两端电压最大值为3 mA ×(10＋1 990)Ω＝6 V ，正合适；电子器件R 1电阻较小，改装后的电压表内阻远大于其电阻，而电流表A 内阻未知，则电流表A 外接．(2)要求特性曲线尽可能完整，直接测量的变化范围尽可能大一些，滑动变阻器采用分压式，滑动变阻器选总阻值小的D.(3)R 1、R 2和R 3串联，则通过它们的电流相同，又R 1和R 2消耗的电功率恰好相等，则Oa 、Ob 两曲线的交点为满足上述条件的点，通过它们的电流为0.25 A ，R 1和R 2两端电压均为2.5 V ，根据串联电路特点可知R 3两端电压为1 V ，根据欧姆定律可知R 3接入电路的阻值为10.25Ω＝4 Ω. 【答案】(1)如图所示 (2)D (3)4119．[147] 【解析】(1)读出示数为：9.4 V.(2)①连线如图所示．②作图线如图所示③由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋U R (r ＋R 0)，变形得1U ＝1E ＋r ＋R 0E ·1R ，从上式看出在1U－1R 图象中，纵轴的截距即为1E，由图象得出截距为0.10，所以E ＝10.0 V(9.5 V ～11.1 V 内均正确)．10．[148] 【解析】(1)由于小电动机线圈电阻很小，电流也小，因此应选小量程电流表、电压表．r ＝U I＝0.5 Ω.由(2)问图可知电压表分流，故测量值比真实值小． (2)电压表应选V 2，电流表A 1采用外接法，变阻器采用分压式电路．(3)P 出＝4.5×0.4 W －0.42×0.5 W ＝1.72 W.【答案】(1)V 1 0.5 小(2)如图所示(3)1.72。

人教版高中物理选修3-1 电学实验复习资料(无答案)

实验1：灯泡的伏安特性曲线一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律. 二、实验原理根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即U-I 图线是一条过原点的直线.但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I 图线就可能不是直线.用伏安法分别测出灯泡两端电压及流过的电流便可绘出U-I 图线，三、实验准备1.电流表内接法与外接法选择用R 真、R 测分别表示待测电阻Rx 测量值，RA 、RV 分别表示电流表和电压表的内阻。

电流表外接法（甲图）原因：电压表分流，当RV>>Rx 时，R 测越接近R 真，误差越小。

电流表内接法（乙图）原因：电流表分压，当Rx>>RA 时，R 测越接近R 真，误差越小。

总结：当V A R R R •=时，内接法和外接法测电阻的相对误差相等；当R ＞V A R R •时，采用内接法测电阻产生的误差较小；当R ＜V A R R •时，采用上接法测电阻产生的误差较小。

2．滑动变阻器限流接法和分压接法:（1）限流式图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx 的电压可调范围E E RR x ~R x+ 限流式电路的特点:a.电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单.b.电能损耗较小. (2).分压式图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围0~E分压式电路的特点:a.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂.b.电能损耗较大.总结：分压限流的选择(1)负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连读可调，应选分压电路.(2)若负载电阻的阻值 Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路.(3）若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或电路总功率小相差不多，且没有要求电压从零可调,应选限流电路.（4）两种电路均可时限流电路优先，因为限流四、实验步骤1.确定电压表的量程，为减小误差采用安培表外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路.2.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关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，记入表格内，4.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线.5.拆去实验线路，整理好实验器材.五、特别注意1.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.由于小灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法.3.开关闭合前变阻器滑片移到接入电路中的阻值最小处.4.开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压.5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大.5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大.例1有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______．(用序号字母表示)．(3)把下图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．例2某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据：编号12345678U/V0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205 (1)在图中画出I—U图象．(2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是____．(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而________．例3、有一灯泡上标有“6 V 0.1 A”的字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：A.电压表(0—5 V，内阻2.0 kΩ)B.电压表(0—10 V，内阻3.0 kΩ)C.电流表(0—0.3 A，内阻3.0 Ω)D.电流表(0—6 A，内阻1.5 Ω)E.滑动变阻器(30 Ω，2 A)F.滑动变阻器(100 Ω，0.5 A)G.学生电源(直流9 V)及开关、导线等(1)实验中所用的电压表应选____________，电流表应选____________，滑动变阻器应选____________.(2)画出实验电路图，要求电压从0 V开始测量.实验2：测定金属的电阻率一、实验原理1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R (R ＝UI )．电路原理图如图所示．2．用毫米刻度尺测出金属丝的长度l ，利用缠绕法用毫米刻度尺测出n 圈金属丝的宽度，求出金属丝的直径d ，算出横截面积S (S ＝πd 24)．3．由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝RS l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U4lI，求出电阻率．二、实验器材毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器．三．实验步骤(1)测直径：取一段新的金属导线紧密绕制在铅笔上，用毫米刻度尺测出它的宽度，除以圈数，求出金属丝的直径，并记录．(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路．(3)量长度：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，记录．(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头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，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，记入表格内，断开开关S. (5)拆除实验电路，整理好实验器材．四．数据处理(1)电阻R 的值：方法一，平均值法：分别计算电阻值再求平均值；方法二，图象法：利用U －I 图线的斜率求电阻．(2)将测得R x 、l 、d 的值，代入电阻率计算公式ρ＝R x S l ＝πd 2R x4l中，计算出金属导线的电阻率．五．实验注意事项(1)为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属导线的长度，应该在连入电路之后在金属导线拉直的情况下进行．(2)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法； (3)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高变化．实验3: 多用电表的原理一、欧姆表1．原理：依据____________________定律制成，它是由____________改装而成的． 2．内部构造：由______________、___________和____________三部分组成． 3．测量原理如图1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻R x 时，通过表头的电流I ＝____________.改变R x ，电流I 随着改变，每个R x 值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I 值对应的________________值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．二、多用电表图11．用途：共用一个表头，可分别测量__________、____________、____________等物理量．2．外形：选择开关周围有不同的测量功能区域及________，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被________________，就相当于对应的仪表．在不使用时，应把选择开关旋到________挡或交流电压最高挡． 3．二极管的特点及其电阻测量(1)特点：如图所示，它由________材料制成，左端为______极，右端为________极．(2)电阻测量：正向电阻____________，反向电阻______，可用多用电表判断它的________或区分它的________，二极管具有单向导电性.4(1)．当黑、红表笔短接时(如图3甲所示)，调节R 的阻值，使指针指到满刻度，则I g ＝ER ＋R g ＋r ，此时表示的黑、红表笔间电阻为多大？(2)当黑、红表笔不接触时(如图乙所示)，电路中无电流，指针不偏转，即指向电流表的零点．此时，黑、红表笔之间电阻为多大？(3)当将电阻R x 接在黑、红表笔间时(如图3丙所示)，则通过电流表的电流I 与R x 的关系是怎样的？图3[要点提炼]1．欧姆表内部结构：______、________、________.2．欧姆表原理：________________定律，I＝______________.[问题延伸]1．欧姆表刻度特点：因R x与I是非线性关系，所以欧姆表的刻度是____________的，零刻度在刻度盘最________端，越向左刻度的密度越大．2．调节R x，当I＝________I g(指针半偏)时，R x＝r＋R g＋R，即欧姆表表盘的中值电阻等于欧姆表内阻．实验4：练习使用多用电表一、使用多用电表测量电压、电流和电阻使用前应先进行______________，使指针指_______端零刻线。

高中物理选修3-1-电路实验及答案

实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线1．如图甲所示为某一热敏电阻<电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感>的I－U关系曲线图．乙丙丁甲<1>为了通过测量得到如图甲所示I－U关系的完整曲线,在图乙和图丙两个电路中应选择的是图________,简要说明理由：____________________________________________.<电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0～100Ω><2>在如图丁所示的电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为________Ω.2．在"描绘小灯泡的伏安特性曲线〞的实验中,可供选择的实验仪器如下：小灯泡L,"3.8V,0.3A〞电压表V,量程0～5V,内阻5kΩ电流表A1,量程0～100mA,内阻4Ω电流表A2,量程0～500mA,内阻0.4Ω滑动变阻器R1,最大阻值10Ω,额定电流1.0A滑动变阻器R2,最大阻值5Ω,额定电流0.5A直流电源E,电动势约为6V开关S与导线若干<1>在上述器材中,滑动变阻器应选________；电流表应选________．<2>在虚线框内画出实验的电路图,并在图中注明各元件的符号．<3>某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在I－U坐标系中,描绘出如图所示的小灯泡的伏安特性曲线．根据此图给出的信息,可以判断下图中正确的是<图中P为小灯泡的功率><>3．在"描绘小电珠的伏安特性曲线〞实验中,用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图所示方式连接好电路,电路中所有元器件都完好,且电压表和电流表已调零．闭合开关后：<1>若不管怎样调节滑动变阻器,小电珠亮度能发生变化,但电压表、电流表的示数总不能为零,则可能是________导线断路．<2>某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图中的<a>、<b>、<c>,下列说法正确的是<>A．a可以作为标准电阻使用B．b能作为标准电阻使用C．b的阻值随电压升高而增大D．c的阻值随电压升高而增大4．某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻R x的阻值．<1>现有电源<4V,内阻可不计>、滑动变阻器<0～50Ω,额定电流2A>、开关和导线若干,以与下列电表：A．电流表<0～3A,内阻约0.025Ω>B．电流表<0～0.6A,内阻约0.125Ω>C．电压表<0～3V,内阻约3kΩ>D．电压表<0～15V,内阻约15kΩ>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>；实验电路应采用图中的________<选填"甲〞或"乙〞>．<2>图是测量R x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．<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.某次电表示数如图所示,可得该电阻的测量值R x＝错误!＝________Ω<保留两位有效数字>．<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R x的电流值B．电流表测量值大于流经R x的电流值C．电压表测量值小于R x两端的电压值D．电压表测量值大于R x两端的电压值实验：测定金属的电阻率5．在"测定金属的电阻率〞的实验中,待测金属丝的电阻R x约为5Ω,实验室备有下列实验器材：A．电压表<量程0～3V,内阻约为15kΩ>B．电压表<量程0～15V,内阻约为75kΩ>C．电流表<量程0～3A,内阻约为0.2Ω>D．电流表<量程0～0.6A,内阻约为1Ω>E．变阻器R1<0～100Ω,0.6A>F．变阻器R2<0～2000Ω,0.1A>G．电池组E<电动势为3V>H．开关S,导线若干<1>为减小实验误差,应选用的实验器材有________<填代号>．<2>为减小实验误差,应选用图中________<选填"甲〞或"乙〞>为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把图中的实物图用线连接起来．<3>若用毫米刻度尺测得金属丝接入电路部分的长度为60.00cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径与两电表的示数如图所示,则金属丝的直径为________mm,电阻值为________Ω.6．在"测定金属的电阻率〞实验中,所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.<1>用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为________mm<该值接近多次测量的平均值>．<2>用伏安法测金属丝的电阻R x.实验所用器材为：电池组<电动势3V,内阻约1Ω>、电流表<内阻约0.1Ω>、电压表<内阻约3kΩ>、滑动变阻器R<0～20Ω,额定电流2A>、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下：x<3>下图是测量R x的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据<2>所选的电路图,补充完成图13中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏．<4>这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图14所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值R x＝________Ω<保留两位有效数字>．<5>根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________<填选项前的符号>．A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m实验：测量电源的电动势和内电阻7.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图<a>所示,一位同学测得的六组数据如下表所示.<1><2>根据图线求出电池的电动势E＝________V,电池的内阻r＝________Ω.8.某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R －错误!图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到E＝________,r＝________.9．某同学在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中,串联了一只2.5Ω的保护电阻R0,实验电路如图甲所示．<1>按图甲电路原理图将图乙实物连接起来；甲乙<2>该同学顺利完成实验,测出的数据如下表所示．请你根据这些数据帮他在图4中画出U－I图象,并由图得出电池的电动势E＝________V,内阻r＝________Ω.I/A0.100.170.230.30U/V 1.20 1.000.800.6010<R0＝5Ω>一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图<a>．<1>在图<b>的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接．<2>请完成下列主要实验步骤：①检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱,示数如图<c>所示,读得电阻值是________；②将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V；③将开关S2________,电压表的示数是1.16V；断开开关S1.<3>使用测得的数据,计算出干电池的内阻是________<计算结果保留两位有效数字>．实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线答案1．答案<1>乙图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压<2>5.2111.8解析<1>图乙的滑动变阻器用的是分压式接法,加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压,从而能够得到完整I－U图线,故选图乙．<2>通过R1的电流为I1＝错误!＝错误!A＝36mA,通过热敏电阻的电流I2＝I－I1＝<70－36> mA＝34mA,由图甲可知热敏电阻两端的电压为5.2V,电阻R2＝错误!Ω≈111.8Ω.2．答案<1>R1A2<2>电路图如解析图所示<3>BD解析<1>本题滑动变阻器采用分压接法,通常应当选用最大阻值较小的滑动变阻器,但本题中如果选用R2,则电路中的电流会超过R2允许通过的最大电流,故滑动变阻器应当选择R1.电流表A1的量程太小,故电流表应当选择A2.<2>电路如右图所示,由于电压要从0开始测量,滑动变阻器用分压接法；因为灯泡的内阻比较小,电流表用外接法．<3>随着通过小灯泡电压电流的增大,小灯泡消耗的功率增大,小灯泡的电阻也增大,由P＝错误!知B图正确,由P＝I2R知D图正确．3．答案<1>g<2>AC解析<1>若调节滑动变阻器,小电珠的亮度变化,但电压表、电流表示数总不能为零,说明滑动变阻器不起分压作用,所以可能是g导线断路．<2>因a元件的I U线是直线,说明电阻随电压的变化不变,故可作为标准电阻,故A对,B错．因I－U线的斜率的倒数的变化表示电阻值的变化,故C对,D错,选A、C.4．答案<1>B C甲<2>见解析<3>5.2<4>B D解析<1>为了减小误差,应使电表读数为量程的错误!～错误!,电源电动势为4V,故电压表选C.估算通过R x的最大电流约为I m＝错误!A＝0.6A,所以电流表应选 B.因为错误!＞错误!,所以电流表应外接,即应采用甲电路,测量误差较小．<2>见右图<3>电流表、电压表的读数分别为I＝0.50A U＝2.60V所以R x＝错误!＝5.2Ω.<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．实验：测定金属的电阻率答案5．答案<1>ADEGH<2>乙实物图见解析<3>0.635<0.635～0.639均正确> 2.4解析<1>由于电源的电动势为3V,所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω,电路中的最大电流约为I＝错误!＝错误!A＝0.6A,电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知,变阻器应选E；还要选用电池和开关,导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.<2>由于错误!＞错误!,应采用电流表外接法,应选图乙所示电路,实物连接如图所示．<3>从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635mm,从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V,从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A,被测电阻的阻值为R x＝错误!＝错误!Ω＝2.4Ω.6．答案<1>0.398<0.395～0.399均正确><2>甲<3>见解析图甲<4>见解析图乙 4.4<4.3～4.7均正确> <5>C解析<1>螺旋测微器的读数为0mm＋39.8×0.01mm＝0.398mm.<2>由实验记录的数据可知R x的阻值大约为5Ω.由题知R x≪R V,故电流表外接．若滑动变阻器接为限流的形式,则R x两端的电压最小值U min＝错误!E≈0.6V,而从实验数据可知R x两端电压可为0.10V,因此滑动变阻器应采用分压的形式．<3>如甲图所示．<4>选尽可能多的点连成一条直线,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,如图乙所示．甲乙图线的斜率反映了金属丝的电阻,因此金属丝的电阻值R x＝4.4Ω.<5>根据R＝ρ错误!得金属丝的电阻率ρ＝错误!＝错误!＝错误!Ω·m≈1.09×10－6Ω·m,故选项C正确．实验：测量电源的电动势和内电阻答案7.答案<1>见解析图<2>1.450.69解析本题考查用作图法处理实验数据的能力．作图线时应使尽可能多的点落在直线上,个别偏离太远的点应舍去,图线如图所示．由图线与纵轴的交点可得电动势E＝1.45V,再读出图线与横轴交点的坐标<1.00,0.65>,由E＝U＋Ir得r＝错误!≈0.69Ω.8.答案 2.9V0.9Ω解析由欧姆定律有,E＝I<R＋r>,R＝错误!－r.由此知图线的斜率为电动势E,纵轴截距大小为内阻r.E＝错误!V＝2.9V,r＝0.9Ω.9．答案<1>如图所示<2>1.48 3.010．答案<1>如图所示<2>①20Ω③闭合<3>0.69Ω解析<2>由题干图<c>读得电阻箱阻值为R＝20Ω；将S1闭合S2断开,电压表示数为电源电动势E＝1.49V,将S2再闭合,电压表示数为R两端电压．将电压表视为理想电表,则干路电流I＝错误!＝错误!A＝0.058A.<3>因为I＝错误!,所以r＝错误!－R0－R＝错误!Ω≈0.69Ω。

高中物理选修3-1(电学实验基础)含解析

第五单元电学实验基础(建议用时：90分钟)1．用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________ mm.图乙的示数为________ mm.甲乙2．如图所示为某次实验中两电表的示数情况，则：电流表A 的示数为________A ，电压表V 的示数为________V .3．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻R x 约为200 Ω，电压表V 的内阻约为2 kΩ，电流表A 的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式R x ＝UI 计算得出，式中U 与I 分别为电压表和电流表的示数．若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为R x 1和R x 2，则________(填“R x 1”或“R x 2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值R x 1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值R x 2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值．4．若多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100.用×10挡测量某电阻R x 时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，为了较准确地进行测量，则应：①将选择开关置于________； ②将红、黑表笔短接进行________； ③将待测电阻R x 接在________进行测量．若按照以上①②③步骤正确操作后，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是________Ω.5．某同学要描绘一小灯泡(3 V，1.5 W)的伏安特性曲线，他设计了如图甲所示的电路，其中电源电动势为4 V，电压表有两个量程．(1)请帮助该同学将连线补充完整．(2)实验中某次电压表示数为2.5 V，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡的实际功率为________W.6．有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个小灯泡的I－U 图线．现有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻约20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻约1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验中所用电压表应选用____________，电流表应选用____________，滑动变阻器应选用____________．(2)实验电路应采用电流表____________(填“内”或“外”)接法．(3)在虚线框内画出实验电路图，并根据所画电路图进行实物图连接．7．如图甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U 关系曲线图．(1)为了通过测量得到如图甲所示I－U关系的完整曲线，在如图乙、丙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：______________________________________________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)(2)在如图丁所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V，电阻R2的阻值为________Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：______________________．8．用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：a．电流表(量程0.6 A、3 A)；b．电压表(量程3 V、15 V)；c．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；d．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．那么(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择__________ V，电流表的量程应选择__________ A；R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器．(2)引起该实验系统误差的主要原因是________________________________________．9．某物理兴趣小组的同学利用实验探究电池的电动势和内阻，实验的主要操作如下：(1)先用电压表直接接在电池两极粗测电池的电动势，这样测出的电动势比真实值____(填“偏大”或“偏小”)．(2)再按图甲连接好电路进行实验，记下电阻箱和电压表对应的一系列读数R、U，并计算得下表所列数据.1U/(V－1)0.80 1.07 1.30 1.47 1.80 2.271R/(Ω－1)0.20.50.8 1.0 1.5 2.0(3)在图乙所示的坐标纸上画出1U－1R图象．(4)根据(3)中所画的图象可算出电池的电动势为________V，电池的内阻为________Ω.(结果保留3位有效数字)．10．实验室购买了一捆标称长度为100 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻R x，从而确定导线的实际长度．可供使用的器材有：电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 Ω；电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω；定值电阻：R0＝3 Ω；电源：电动势6 V，内阻可不计；开关、导线若干．回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________端(填“a”或“b”)．(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接．(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图乙所示，读数为____V.(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字)．参考答案与解析1．[065]【解析】螺旋测微器读数时，首先要明确其精确度为0.01 mm，读取固定刻度上的数值时，要看半毫米刻度线是否露出；图甲中，螺旋测微器读数为(8＋11.6×0.01)mm ＝8.116 mm.图乙中，螺旋测微器读数为(1＋27.0×0.01)mm＝1.270 mm.【答案】8.116 mm(8.115～8.117 mm均可) 1.270 mm(1.268～1.272 mm均可)2．[066]【解析】电流表选择0～3 A的量程，刻度盘中有三个大格，则每一大格为1 A，每一大格又分为10小格，则每一小格表示0.1 A，故指针所指的示数为1.50 A．电压表选择0～15 V的量程，刻度盘中有三个大格，则每一大格为5 V，每一大格又分为10 小格，则每一小格表示0.5 V，故指针所指的示数为7.5 V.【答案】1.507.53．[067]【解析】根据题意知R xR A>R VR x，电压表的分流作用较显著，故R x1更接近待测电阻的真实值．图甲的测量值是R x与R A串联的电阻阻值，故R x1>R x真；图乙的测量值是R x 与R V并联的电阻阻值，故R x2<R x真．【答案】R x1大于小于4．[068]【解析】表头指针偏转角度过小，说明选择挡位太小，因此应换用较高的挡位，即选用×100挡；换成×100挡后应重新进行欧姆挡调零；最后将红、黑表笔接触待测电阻R x两端进行测量．图中所显示的待测电阻阻值为2 200 Ω.【答案】×100挡欧姆挡调零红、黑表笔之间 2 2005．[069]【解析】描绘小灯泡的伏安特性曲线要求灯泡两端电压从零开始连续可调，所以滑动变阻器应选用分压式接法；灯泡额定电压为3 V，所以电压表应连接3 V量程的接线柱，不能接到右边的15 V量程的接线柱上．补充完整的图见答案．由图乙可得电流表的读数为0.48 A，此时小灯泡的实际功率为P＝UI＝2.5×0.48 W＝1.2 W.【答案】(1)如图所示(2)1.26．[070] 【解析】(1)小灯泡的额定电压为4 V ，因此选用量程为5 V 的电压表A ；小灯泡的额定电流I ＝P U ＝24 A ＝0.5 A ，因此电流表选用量程为0.6 A 的D ；因本实验描绘小灯泡的伏安特性曲线，加在小灯泡两端的电压应该从零开始逐渐增加，所以滑动变阻器应采用分压式，小灯泡的电阻R ＝U 2P ＝422 Ω＝8 Ω，为了较好地调节小灯泡两端的电压，滑动变阻器应选择最大阻值为10 Ω的E.(2)因小灯泡电阻较小，因此电流表应采用外接法．(3)根据第(1)、(2)问的分析，实验电路图如答案图甲所示．根据所画电路图进行实物图连接如图乙所示．【答案】(1)A D E (2)外 (3)如图甲、乙所示7．[071] 【解析】(1)为了得到图中完整曲线，就应在描点时获取较多的实验数据，在给定的电路中只有乙电路电压可以从0调到最大，调节范围大，所以采用乙电路．(2)流过R 1的电流I 1＝U R 1＝9250 A ＝36 mA ，则通过热敏电阻的电流I 2＝I －I 1＝70 mA －36 mA ＝34mA ，从I －U 图象上读出对应的电压为U R ＝5.4 V ，故R 2＝U －U R I 2＝9－5.43.4×10－2 Ω≈105.9 Ω.(3)热敏温度计就是利用热敏电阻制成的，电饭煲电路中应用热敏电阻控制温度．【答案】(1)乙获取更多的数据 (2)5.4 105.9 (3)热敏温度计或电饭煲8．[072] 【解析】(1)一节干电池的电动势大约为1.5 V ，故电压表选量程为3 V 的；干电池允许的电流一般不超过0.5 A ，故电流表量程选0.6 A 的；为调节方便，滑动变阻器选0～10 Ω的．(2)系统误差主要是由电压表分流引起的．【答案】(1)3 0.6 0～10 (2)电压表的分流9．[073] 【解析】(1)电压表所测电压为路端电压，大小等于电动势减去内阻两端的电压．(3)根据闭合电路欧姆定律有E ＝U ＋U R r ，变形为1U ＝r E 1R ＋1E ，可知1U －1R 为直线，描点连线，如答案图．(4)图线斜率为r E ，纵截距为1E ，可得E ＝1.54 V ，r ＝1.25 Ω.【答案】(1)偏小 (3)如图(4)1.54(1.43～1.67) 1.25(1.19～1.31)10．[074] 【解析】(1)根据R ＝ρlS ，得铜导线的阻值约为R x ＝1.7 Ω，即R x ＋R 0＝4.7 Ω.实验中的滑动变阻器若选R 1，则当滑动变阻器滑片移至a 端时，电压表的示数约为3 V ，若滑动变阻器滑片向右移动，电压表示数变大，超过电压表量程，故实验中的滑动变阻器应选R 2.闭合开关S 前应使电路中的电阻最大，故滑动变阻器滑片应移至a 端．(2)连线如图所示．(3)电压表的示数为2.30 V.(4)根据欧姆定律，铜导线与R 0的串联电阻R ＝U I ＝2.300.50 Ω＝4.6 Ω，所以铜导线的电阻R x ＝R －R 0＝1.6 Ω.根据R x ＝ρl S 得导线长度l ＝R x S ρ＝1.6×1.0×10－61.7×10－8m ≈94 m. 【答案】(1)R 2 a (2)见解析图 (3)2.30(2.29～2.31均正确) (4)94(93～95均正确)。

高二物理选修3-1 第九讲电学实验(一)

高二物理选修3-1 第九讲电学实验（一）一控制电路的选择——滑动变阻器的分压接法和限流接法的选择1、滑动变阻器的两种连接方式两种电路：滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载R L的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法．2、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法在没有特殊指明的情况下，从减小电能损耗和接线方便的角度考虑，变阻器通常选用限流接法，但在出现下述情况时，则必须选择分压接法。

（1）若采用限流电路时，如果电路中的最小电流被测电阻R x的额定电流或所给电表的量程时，必须选用分压电路；（2）滑动变阻器全阻值R被测电阻R x或电路中串联的其他电阻的阻值，而实验要求电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压电路；（3）实验中要求电压从开始并连续变化时须采用分压电路。

测量电路的选择——以“伏安法测电阻”伏安法是高中物理电学实验中测量电阻重要的方法，其考查方式千变万化，但万变不离其宗；其原理是部分电路的欧姆定律。

二、电流表的两种接法：⑴电路图：⑵比较：①、当待测电阻R时，视Rx为小电阻，应选用外接法；当R时，视Rx为大电阻，应选用内接法；当R时，两种接法均可。

②、阻值比较法a、Rx远远大于RA时：_____________________________b、Rx远远小于Rv时：______________________________③、电压表试触法：在不知道R X ,R V ,R A 大约值时,可用试触法,如图所示. 触头分别接触a 、b: 如V 变化大(即),说明A 分压大,应选；如A 变化大(即)说明V 分流大,应选三、螺旋测微器的读数读数为__________cm ．四、电学实验构思的一般程序1、实验器材的选择（电源、电表、滑动变阻器等）2、测量电路的选择（电流表的内外接法）3、控制电路的选择（滑动变阻器的限流和分压）例题1、在“测金属电阻率”实验中 ①螺旋测微器测金属丝的直径的读数如图，则直径d = ___________ mm②测得接入电路的金属丝的长度为L ，已知其电阻大约为25Ω．在用伏安法准确测其电阻时，有下列器材供选择，除必选电源电压1．5V 、导线、开关外，电流表应选，电压表应选。

高中物理选修3-1-实验：测定电池的电动势和内阻

实验：测定电池的电动势和内阻知识集结知识元实验：测定电池的电动势和内阻知识讲解实验测定电源的电动势和内阻一、伏安法测电源电动势和内阻：（一）实验目的1．掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。

2．学会用图象法求电源的电动势和内阻。

（二）实验原理1．实验依据闭合电路欧姆定律。

2．实验电路如图所示3．E和r的求解由U=E－Ir，得：，解得：4．作图法数据处理如图所示。

（1）图线与纵轴交点为E。

（2）图线与横轴交点为。

（3）图线的斜率绝对值表示。

（三）实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等。

（四）实验步骤1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路。

2．把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。

3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。

用同样方法测量出多组I、U值。

填入表格中。

4．断开开关，拆除电路，整理好器材。

（五）数据处理本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法。

第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法一：联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1=E－I1r、U2=E－I2r、U3=E－I3r……让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。

方法二：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即。

（六）注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。

2．在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与r产生较大影响。

高中物理选修3-1-电学实验专题(含答案)

物理选修3-1 电学实验专题1、课外活动小组的同学设计了一个实验方案，用来测算缠绕螺线管的金属丝长度。

已知缠绕螺线管的金属丝电阻较小，经查阅资料得知该金属丝的电阻率为ρ。

（1）、实验中用螺旋测微器测得金属丝直径，如图甲所示，可知金属丝的直径为d=________mm （2）、利用多用表测得缠绕螺线管的金属丝的电阻，将选择开关旋转到“Ω”档的“×1”位置时，多用表指针指示位置如图乙所示，可知金属丝的电阻为R= Ω。

（3）、若测得的金属丝直径用d表示，电阻用R表示，则金属丝的长度L= 。

2、在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为3Ω.实验室备有电池E(电动势3V，内阻约为1Ω)，开关，导线若干外还有下列实验器材：A．电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ) B．电压表V2 (量程15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2Ω) D．电流表A2(量程600mA，内阻约为1Ω)E．变阻器R1(0～10Ω，0.6A) F．变阻器R2(0～200Ω，0.1A)①为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有______________。

（填选项代码）②在上面框内画出实验电路图。

此电路图测量值______真实值（填“＞、“＜”或“＝”）。

3、在测电阻的实验中，（1）、先用多用电表对其粗测。

测量的某些操作步骤如下：①调节____________（选填“机械调零”、“欧姆调零”）旋钮，使电表指针停在____________位置；（选填“电流0刻度”、“欧姆0刻度”）②调节档位，选用“×100”欧姆档。

③将红、黑表笔相互接触，调节____________（选填“机械调零”、“欧姆调零”）旋钮，使电表指针停在__ _______位置。

（选填“电流0刻度”、“欧姆0刻度”）④用该多用电表测量电阻，其阻值如图甲中指针所示，为了减小多用电表的读数误差，多用电表的选择开关应换用____________欧姆挡（选填“×10”、“×1k”），并重复步骤________后进行测量。

高二物理选修3-1-第12讲-电学实验(2)

高二物理选修3-1 第12讲电学实验（2）（一）练习使用多用电表一、熟悉多用表1、多用表能测量电压、电流、电阻等物理量，通过选择开关来选择不同的功能2、电阻档的表盘刻度与电压、电流档的表盘刻度不同（电阻档是左为∞，右为零，而且刻度不均匀）3、红、黑表笔分别插入多用表的“＋”和“－”插孔中二、操作步骤：I 、使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指左端零刻线。

1．用多用电表测量小灯泡的电压用直流电源对小灯泡正常供电。

将多用电表的选择开关旋至_______电压挡，其量程应_______小灯泡的两端电压的估计值。

用两表笔分别接触灯泡两端的接线柱，红表笔接触点的电势应比黑表笔__________，红表笔应接图中的__________点，根据表盘上相关量程的直流电压标度读数，这就是小灯泡两端的电压。

2．用多用电表测量通过小灯泡的电流在用直流电源对小灯泡正常供电的情况下，断开电路开关，把小灯泡的一个接线柱上的导线卸开。

将多用电表的选择开关旋至_______挡，其量程应_________小灯泡的两端电流的估计值。

把多用电表__________在刚才卸开的电路中，电流应从___________流入电表。

黑表笔应接图中的__________点。

闭合开关，根据表盘上相关量程的直流电流标度读数，这就是小灯泡两端的电流。

【自我检测1】图中B 为电源，R 1、R 2为电阻，K 为电键。

现用多用电表测量流过电阻R 2的电流。

将多用电表的选择开关调至直流电流挡（内阻很小）以后，正确的接法是 ( )A.保持K 闭合，将红表笔接在a 处，黑表笔接在b 处B.保持K 闭合，将红表笔接在b 处，黑表笔接在a 处C.将K 断开，红表笔接在a 处，黑表笔接在b 处D.将k 断开，红表笔接在b 处，黑表笔接在a 处3．使用多用电表测量定值电阻使用多用电表测量定值电阻时，当指针处在表盘附近时读数较为准确些。

欧姆表的刻度是的，因此用欧姆表测电阻只是一种粗略的测量。

物理人教版高中选修3-1人教版高中物理电学实验要点总结

难点之十电学实验一、难点形成的原因1、对电流表、电压表的读数规则认识模糊，导致读数的有效数字错误2、对滑动变阻器的限流、分压两种控制电路的原理把握不准，导致控制电路选用不当3、对实验测量电路、电学仪器的选用原则把握不准，导致电路、仪器选用错误4、对电学实验的重点内容“电阻的测量”方法无明确的归类，导致思路混乱5、对于创新型实验设计平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案。

受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识。

二、难点突破1、电流表、电压表的读数规则：电流表量程一般有两种——0.1~0.6A，0~3A；电压表量程一般有两种——0~3V，0~15V。

如图10-1所示：图10-1因为同一个电流表、电压表有不同的量程，因此，对应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同，所以电流表、电压表的读数比较复杂，测量值的有效数字位数比较容易出错。

下面是不同表，不同量程下的读数规则：电压表、电流表若用0~3V、0~3A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。

如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。

若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。

电压表若用0~15V量程，则其最小刻度为0.5V，为5分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。

如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V，指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5V，若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能读做10.25V，若这样，则会出现两位不准确的数，即小数点后的2和5，不符合读数规则，如上图中所示，读数应为9.3V。

物理选修3-1第二章电学实验三：测电源电动势和内阻

成功总是属于那些坚持不懈的人
UR
直线(如图乙)．由图丙可知该电池的电动势E为 3.3 V、内阻r 为 0.25Ω.(结果均保留两位有效数字)
第2章恒定电流
成功总是属于那些坚持不懈的人内阻．
(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)
时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之
①图线与纵轴交点为电源电动势E ； ②图线斜率的绝对值为内阻r . 即：r U
I
第2章恒定电流
成功总是属于那些坚持不懈的人
【误差分析】
高中2021级选修3-1
1.偶然误差 (1)读数不准引起误差。 (2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差。
第2章恒定电流
成功总是属于那些坚持不懈的人
A－1
6.7
5.9
5.3
4.5
3.8
根据表中数据，在上图方格纸上作出 R 1 的关系图像．
I
第2章恒定电流
成功总是属于那些坚持不懈的人
高中2021级选修3-1
由图像可计算出该干电池的电动势为 1.33(1.V30(结～果1.3保6均留可三)位有效数字)；内阻为 1.2(1Ω.0(～结1果.4均保可留)两位有效数字)．
(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端. (3)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数据(I1，U1).用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中. (4)断开开关，拆除电路，整理好器材.
第2章恒定电流
成功总是属于那些坚持不懈的人
高中2021级选修3-1
【数据处理】 (1)列方程组EE＝＝UU21＋＋II21rr ，解出 E、r，并多次测量求平均值. (2)用作图法处理数据，如图所示.

2020年秋高二年理科选修3-1实验物理电学实验实验报告

高二物理选修3-1实验----电学实验准备知识1．螺旋测微器(1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度．(2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，旋钮K每旋转一周，螺杆P 前进或后退0.5 mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm.甲乙(3)读数①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．②测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 (mm)③如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.2．游标卡尺(1)构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.3．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通过的最大电压或电流值，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的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V或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.高二物理选修3-1实验----测量工具读数练习一、螺旋测微器a b c de f g h i二、游标卡尺10分度a． b.20分度50分度a.b.参考答案：一、螺旋测微器a．0.483mm(最后一位估读数为2～4均算对，下同) b．0.532mm(1～3) c． 4.078mm(7～9) d． 5.666mm(5～7) e．0.048mm(7～9) f．0.989mm(8～0) g． 1.025mm(4～6) h． 3.374mm(3～5) i． 2.988mm(7～9)二、游标卡尺10分度 a. 20.3mm b. 108.8mm20分度42.45mm50分度 a. 5.74mm b. 48.34mm高二物理选修3-1实验---- 测定金属的电阻率1、伏安法测电阻伏安法测电阻有a 、b 两种接法，a 叫(安培表)外接法，b 叫（安培表）内接法。

物理选修3-1电学实验小结

1、电流表内外接法的处理方法连接方式外接法内接法电路图误差来源电压表的分流电流表的分压的关系适用范围测小电阻（）测大电阻（）2、滑动变阻器的分压式、限流式两种接法的选择限流式接法分压式接法电路图触头P初始位置b端A端电压调节范围电流调节范围选择原则1、待测电阻比滑动变阻器的总电阻小2、调节范围不大，题目要求无需测量多组数据采用1、实验中要求待测电阻两段的电压从零开始调节2、要求调节范围较大，并且需要测量多组数据3、选用分压式接法，待测电阻要远大于滑动变阻器的总阻值，3、选择电表的一般思路（1）、由电源电动势确定电压表，再由电路中最大电流确定电流表（2）、安全性：不能超出其测量的量程（3）、准确性：在保证量程的前提下，为了减小误差，要保证测量时电表都能够较大角度偏转（读数要在满偏值的1/3以上）；4、实物连线总的原则（1）、先串联后并联，接线要画到柱，注意量程和正负（2）、对限流电路，只需要用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到最大处）（3）、对分压电路，先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，注意正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点。

5、多用电表的使用一、结构（1）刻度部分欧姆表刻度线（最上边刻度线）：不均匀，零刻度线在右侧电压、电流刻度线（上数第二条刻度线）：刻度均匀，零刻度在左侧（2）调节部分①机械调零②选择开关③欧姆调零旋钮二、电流档、电压档、欧姆挡注意：红表笔插入“+”插孔，黑表笔插入“—”。

电流从红表笔进，从黑表笔出①使用电流挡、电压挡时，红表笔接电路中高电势处，黑表笔接低电势②使用欧姆挡时，黑表笔接的是万用表内部电源的正极，红表笔接内部电源的负极，但电流仍从黑的流出，红的流进。

3.欧姆表的使用：①机械调零（不管是电流挡还是电压挡还是欧姆挡，使用前都要机械调零，但只要一次即可）②选档位，指针尽可能指在表头的中间范围附近，因为欧姆表中间范围读数相对均匀。

高中物理选修3-1电学实验专题

高中物理选修3-1电学实验专题第二章恒定电流（电学实验）本章主要研究内容：1、恒定电流——电流电动势闭合电路的欧姆定律电功率2、电学实验常用仪器介绍3、实验一测定金属的电阻率4、实验二描述小电珠的伏安特性曲线5、实验三测定电源的电动势和内阻6、实验四练使用多用电表7、实验五电表内阻的测量8、实验六传感器的简单使用一、恒定电流1.电源1)、电源的作用：提供持续的电压2)、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压3)、恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。

2.电流强度：I＝q单位时间内通过导体横截面积的电荷量｛I:电流强度(A），q:在时间t内通过导体横载面的t电量(C），t:时间(s）｝（1）电荷的定向移动形成电流。

2）电流有方向，但它是标量。

划定：导体内正电荷定向挪动的偏向为电流偏向。

3）金属导体中电流的计算式：I=nqSvn为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率。

3.电动势和内阻4.闭合电路欧姆定律：I＝E或E＝Ir+ IR（纯电阻电路）；r RE＝U内U外E＝U外I r；（普通适用）I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻(Ω)，r:电源内阻(Ω)｝5.部分电路欧姆定律：I＝3.电阻定律：R＝ρUI:导体电流强度(A)，U:导体两头电压(V)，R:导体阻值(Ω)｝RL2｛ρ:电阻率(Ω•m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m)｝S5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI｛W:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:工夫(s)，P:电功率(W)｝26.焦耳定律：Q＝IRt｛Q:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝7.纯电阻电路和非纯电阻电路8.电源总动率P总IE；电源输出功率P出IU；电源效率η＝P出P总I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)。

U:路端电压(V)，η：电源效率｝9.电路的串/并联：串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)10.伏安法测电阻1）、电压表和电流表的接法2）、滑动变阻器的两种接法：注：（1)单位换算：1A＝10mA＝10μA；1kV＝10V＝10mV；1MΩ＝10kΩ＝10Ω2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大；半导体和绝缘体的电阻率随温度升高而减小。

人教版高中物理选修3-1电学实验讲义.docx

高中物理学习材料电学实验讲义班级学号姓名[重点难点]五、电路的动态分析电路的变化分析就是根据闭合电路或部分电路的欧姆定律及串、并联电路的性质，分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电流、电压和功率的变化情况．基本思路是“部分→整体→部分”，即首先从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判知R 总的变化情况，再根据闭合电路欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况，最后再根据部分电路欧姆定律和串、并联的特点判知各部分电流、电压和功率的变化情况．具体过程是：⎢⎢⎣⎡→→→→分分端总总分U I U I R R 六、含电容电路的分析方法分析和计算含有电容的直流电路时，需注意以下几点：1．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等．3．电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电．对含有电容器的电路计算应给予充分重视，解决这类问题，要认清电容器与谁并联，电容器的极板间电压等于电路中哪两点间的电压；当电路变化时，极板间电压怎样变化，带电量如何变化，是充电还是放电，充放电电流通过的是哪个回路等．七、电路故障的分析方法电路故障是指电路不能正常工作．故障的种类很多，但主要是因断路或短路所造成的故障，可用电压表或电流表进行检查．也可用假设法，已知电路发生某种故障可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分发生故障，运用电流定律进行正向推理，再与题述现象进行比较，得出结论．八、把电流表改装成电压表实质是扩大它的电压量程，电流表的内阻 R g 为几百欧姆，其满偏电流如果是几百微安，它能承受的最大电压只有U g ＝I g R g ，数量级约为 10 -3V ，要把它当做电压表测量一段电路两端的电压，它的量程太小了，为了使它能测更高的电压 U ，即扩大它的电压量程，需要给它串联一个很大的电阻 R ，如图7-3-5所示，使得所测电压 U 的绝大部分都降到串联电阻 R 的两端，这样分到电流表G两端的电压U g就不会超过它的量程了。

物理人教版高中选修3-1常见电学实验基本电路一览表

常见电学实验基本电路一览表江西省婺源中学吴华根（R 为滑动变阻器，R P 为电阻箱）电学实验尤其是电路设计，是物理学的一个重要组成部分，也是高考的热点，笔者仔细研究了近几年的各地高考试题，根据自己二十几年的教学体会特归纳总结了常见电学实验基本电路一览表与同行共勉。

一、安培表的内、外接法名称电路图误差分析适用情况粗略判断精确判断当R X 、R r 、R A 未知时内接法真测测I V R =＞R 真 ①R x （较大）＞＞R A （100倍以上） ②R X ＞V A R R③I I ∆＞U U ∆（电压变化不大）外接法测真测I V R =＜R 真 ②R x （较小）＜＜R V （100倍以上） ②R X ＜V A R R③I I ∆＜UU ∆（电流变化不大）二、滑动变阻器分压限流接法：名称电路图电压范围电流范围适用情况分压○—URU -O①欲使待测电路的电压、电流从“0”开始调节，作U-I 曲线及精确测量 ②电压表、电流表量程或电阻允许的最大电流偏小。

③滑动变阻器的阻值偏小（与待测电阻相比）限流U Rx RxR U-+RxU R Rx U -+①滑动变阻器值偏大。

②电路要求连接简便功率损耗较小。

三、测电源的电动势和内阻方法名称电路图数据处理误差分析伏安法调节R 得出2组U 、I 值⎩⎨⎧+=+=r I U E rI U E 1211 以虚线内与E 并联分析E 测=U AB ＜EVVR r rR R +=测＜r电流表电阻箱法调节电阻箱R p ，得出2组R 、I 值⎩⎨⎧+=+=)()(2211r R I E r R I E 以虚线内与E 串联分析E 测=Er 测=r+R A ＞r电压表电阻箱法调节电阻箱R P 得出2组R 、U 值⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=rR U U E r R U U E 222111 E 测＜Er 测＜r （同伏安法）四、测元件、电流表、电压表电阻方法名称电路图关键词数据处理测金属电阻（率）—外接R-限流调节R ，测出几组U 、I 值求出LRd L RS P R 42π==代入描给小电珠的伏安特性曲线—外接 R-分压调节R ，测出几组U 、I 值，作出U-I 图线测电流表内阻半偏法R 1较大①闭合S 1，调R 1使满偏 ②再闭合S 2，调R 2使半偏则r g =R P （R P 为电阻箱）等效替代法R 较大①S 接1，读出②S 接2调R P 使读数与上一次相同则R A1=R P双电流表法R 1较大1221I r I r A =（内阻r 2为已知）伏安法IU r A =测电压表内阻半偏法r v 较大①在R P =0时，调R 使满偏②调R P 使半偏则r v =R P （R P 为电阻箱）伏安法R 较小A vv I U r =双电压表法R 较小2211U r U r =（内阻r 2为已知）五、电流表改装名称电路图关键词数据处理电流表改装成电压表串联一个较大电阻ggI U U R -=校对百分误差=100⨯-标标V V V %电流表扩大量程共联一个较小电阻gg g g RI I R I I I U R -=-= 六、多用电表满偏电流Ig=0R r r Eg ++（R 外=0时）多用表内电路中值电阻R 中=r+r g +R O。

人教版高中物理选修3-1电学实验三测定电源的电动势和内阻

高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）电学实验三测定电源的电动势和内阻实验目的1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律．2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法．实验原理1．实验电路：如图所示．2．实验原理：闭合电路的欧姆定律．实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔．实验步骤1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验电路图连接好实物电路．2．把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端．3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中.4.断开开关，拆除电路，整理好器材．数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法．法一：取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．法二：以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如图所示，则(1)图线与纵轴交点为E. (2)图线与横轴交点为I短＝Er .(3)图线的斜率表示r＝⎪⎪⎪⎪ΔUΔI. 误差分析1．由读数误差和电表线性不良引起误差．2．用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．3．本实验采用的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流I V引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真．因为I真＝I测＋I V，而I V＝U/R V，U越大，I V越大，U趋近于零时，I V也趋近于零．所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小．修正后的图线如右图所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测<r真、E测<E真．4．若采用下图所示电路，电流是准确的，当I很小时，电流表的分压很小，但随电压的增大，电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大．此种情况如图乙所示，所以E测＝E真、r测>r真．注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)．2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得E、r明显变化．3．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值．4．U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差．5．干电池内阻较小时，U 的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标在画I 必须从零开始)，如图乙所示，并且把坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势，要在直线上任取两个相距较远的点，用r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI 计算出电池的内阻r . 拓展创新——测量电动势和内阻的其他方法 1．安—阻法用一个电流表和电阻箱测量，电路如图，测量原理为： E ＝I 1(R 1＋r )，E ＝I 2(R 2＋r )，由此可求出E 和r ，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大． 2．伏—阻法用一个电压表和电阻箱测量，电路如图，测量原理为：E ＝U 1＋U 1R 1r ，E ＝U 2＋U 2R 2r ，由此可求出r 和E ，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．3．粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U ＝ER VR V ＋r≈E ，需满足R V ≫r .4.双伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示. 测量方法为：断开S 时，测得V 1、V 2的示数分别为U 1、U 2，此时，E ＝U 1＋U 2＋U 1R Vr ，R V 为V 1的内阻；再闭合S ，V 1的示数为U ′1，此时E ＝U ′1＋U ′1R Vr ，解方程组可求得E 和r . 1.某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材： ①待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V)②电流表，量程3 mA ③电流表，量程0.6 A ④电压表，量程1.5 V⑤电压表，量程3 V ⑥滑动变阻器，0～20 Ω⑦开关一个，导线若干 (1)请选择实验中需要的器材________(填标号)． (2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来．(3)小组由实验数据作出的U －I 图象如图乙所示，由图象可求得电源电动势为________V ，内电阻为________Ω.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，实验器材如图所示．(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 图象如图中(a )、(b )、(c )、(d )所示，由此可知：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)3．某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E .(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为________ V .(2)然后，用电压表V 、电阻箱R 、定值电阻R 0、开关S 、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．①根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路．②闭合开关S ，调整电阻箱阻值R ，读出电压表V 相应示数U .该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R 、U 数据，并计算出相应的1/R 与1/U 的值．请用表中数据在坐标纸上描点，并作出1/U －1/R 图线.R(Ω) 166.7 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0 U (V) 8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.91/R (×10－2Ω－1) 0.60 1.40 2.00 3.00 4.00 5.001/U (V －1) 0.12 0.17 0.21 0.24 0.31 0.34③从图线中可求得E ＝________ V .4.用如图所示的电路测量电池电动势和内电阻时，若有两只电压表V 1、V 2量程相同，内阻分别为R V1、R V2，且R V1＞R V2；两只电流表A 1、A 2量程相同，内阻分别为R A1、R A2，且R A1＞R A2，在实验中，为了使E 、r 的测量值更精确一些，选择的电表应该是( )A ．V 1与A 1B ．V 1与A 2C ．V 2与A 1D ．V 2与A 25．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20 Ω，连接电路的实物图如图所示．下列对该学生接线的说法错误的是()A．滑动变阻器不起变阻作用B．电流表接线有错C．电压表量程选用不当D．电压表接线不妥6．现有一种特殊的电池，它的电动势E为9 V左右，内阻r大约为40 Ω，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的量程为6 V，内阻为2 kΩ，R1为电阻箱，阻值范围0～999 Ω，R0为定值电阻．甲乙(1)实验室备有以下几种定值电阻R0A．10 Ω B．100 ΩC．200 Ω D．2 000 Ω为使实验能顺利进行应选哪一种？答________(填字母序号)．(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线．则根据图线可求得该电池的电动势E为________V，内阻r为________Ω.7．采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．(1)除了选用照片中的部分器材外，________(填选项)．A．还需要电压表B．还需要电流表C．还需要学生电源D．不再需要其他器材(2)测量所得数据如下：测量次数物理量12345 6R/Ω 1.2 1.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.89 1.00 1.20U/V0.900.780.740.670.620.43(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻R A＝________.8．小明要测定一电源的电动势E和内电阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关导线若干．该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据．(1)小明设计该实验的原理表达式是________(用E、r、I、R表示)；(2)小明在闭合开关之前，应先将电阻箱阻值调至________(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)，在实验过程中，将电阻箱调至图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω；(3)小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的1I－R图象，则由图象求得该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果均保留两位有效数字)9.某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻．实验中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块电压表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量．他用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4 V，内阻约50 Ω)、双向电压表(量程为2 V，内阻约为2 kΩ)、电阻箱(0～9 999 Ω)、滑动变阻器(0～200 Ω)，一个单刀双掷开关及若干导线．(1)该同学按如图所示电路图连线后，首先测出了电压表的内阻．请完善测量电压表内阻的实验步骤；①将R 1的滑动触片滑至最左端，将S 拨向1位置，将电阻箱阻值调为0；②调节R 1的滑动触片，使电压表示数达到满偏； ③保持________不变，调节R 2使电压表的示数达到________； ④读出电阻箱的阻值，记为R 2，则电压表的内阻R V ＝________. (2)若测得电压表内阻为2 kΩ，可分析此测量值应________真实值．(填“大于”、“等于”或“小于”)(3)接下来测量电源电动势和内阻，实验步骤如下：①将开关S 拨至________(填“1”或“2”)位置，将R 1的滑动触片移到最________端，不再移动；②调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一个合适值，记录下电压表的示数和电阻箱的阻值；③重复第二步，记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值．(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R ，作出U 1－R 1图象，则可消除系统误差，如图所示，其中截距为b ，斜率为k ，则电动势的表达式为________，内阻的表达式为________．10．要测量一电源的电动势E (小于3 V)和内阻r (约1 Ω)，现有下列器材：电压表V(0～3 V 和0～15 V 两个量程)、电阻箱(0～999.9 Ω)、定值电阻R 0＝3 Ω、开关和导线．某同学根据所给器材设计了如图甲的实验电路．(1)电路中定值电阻R 0的作用是________．(2)请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路．(3)该同学调节电阻箱阻值R ，读出对应的电压表读数U ，得到两组数据：R 1＝2.0 Ω时，U 1＝2.37 V ；R 2＝4.0 Ω时，U 2＝2.51 V ．由这两组数据可求得电源的电动势为E ＝________ V ，内阻为r ＝________ Ω.(4)为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条建议11．用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E 和内阻r ，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．A ．电压表V 1(量程6 V 、内阻很大)B ．电压表V 2(量程3 V 、内阻很大)C ．电流表A(量程3 A 、内阻很小)D ．滑动变阻器R (最大阻值10 Ω、额定电流4 A)E ．小灯泡(2 A 、5 W)F ．电池组(电动势E 、内阻r )G ．开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V 1的示数增大，则电压表V 2的示数减小．(1)请将设计的实验电路图在虚线方框中补充完整 .(2)每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点(I1，U1)、(I2、U2)，标到U－I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图所示，则电池组的电动势E＝________V、内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)(3)在U－I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为________Ω.。

人教版物理选修3-1 第二章第四节电学实验Experiment

Rx + R
E~E
一、控制电路的选取
2.分压式
P A E R
Rx
B s
图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压图中变阻器起分压作用，待测电阻可调范围
0~ E
分压式电路的特点: 1.电压可以从零开始调节到电源电动势电压可以从零开始调节到电源电动势, 1.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大；但电路结构较为复杂。围较大；但电路结构较为复杂。 2.电能损耗较大电能损耗较大。 2.电能损耗较大。
A R d V
c
A R
V
结论：测量值偏大,适于测量大阻值电阻。说明：说明：误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小。所以该电路适合测量大电阻，即 R >> R A
小结
伏安法测电阻
外接法内接法电流表的分压 R真＜R测 R>>RA
误差来源伏特表的分流测量结果测量条件 R真＞R测 R<<RV
伏安法测电阻电路选择即
专题电学实验
一、控制电路的选取
Rx
1.限流式
P E s A R B
图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压图中变阻器起限流作用，待测电阻 Rx 可调范围限流式电路的特点: 1.电压不能从零开始调节调节范围较小；电压不能从零开始调节, 1.电压不能从零开始调节,调节范围较小；但电路结构较为简单。但电路结构较为简单。 2.电能损耗较小。 2.电能损耗较小。电能损耗较小
小
限流式可调范围变阻器电能损耗
Rx E~E Rx + R
结
分压式
0~ E
较小阻值较大
较大阻值较小