高考电学实验专题

1、测定金属的电阻率（游标卡出和螺旋测微器的使用）

一、知识点梳理

电阻定律S L R ρ=，其中ρ为电阻率，则L RS

=ρ，L 为导线长度，用刻度尺测量，S 为导线横截面积，42d S π=，

d 为导线直径，用游标卡尺或螺旋测微器测量。

游标卡尺和螺旋测微器的结构、使用和读数

游标卡尺：先读标尺0刻度对应主尺刻度，再读标尺，然后相加。游标尺的第几个格与主尺的某格对齐，则用游标卡尺的精确度乘以几。游标卡尺精确度一般有3种，即0.1mm(10分度),0.05mm(20分度),0.02mm(50分度).游标卡尺不估读。

螺旋测微器：先读固定刻度，再可动刻度，然后相加。螺旋测微器要估读。

电阻R 用伏安法测量。

1. 伏安法测电阻中电流表内接和外接电路

电路图如右甲图，是电流表外接，乙图则是电流表内接。 2.误差分析

电流表外接时，电压表分流引起系统误差，测量值V

V V

V R R R RR R U R U U

I I U I U R +=+=+==

测，为电阻R 与电压表内

阻V R 的并联值，所以，测量值小于真实值。电流表内接时，测量值为A A

R R R I

U U I U R +=+==

测，为电阻与电流表内阻的串联值，所以，测量值大于真实值。所以，当电阻小于小于电压表内阻时，是小电阻用电流表外接法，当电阻大于大于电流表内阻时，是大电阻，用电流表内接法。 3.怎样才算小电阻和大电阻呢？ (1)待测电阻R ，若V A R R R >

，则为大电阻，用电流表内接法（大内偏大）

；若V A R R R <，则为小电阻，用电流表外接法（小外偏小）；若V A R R R =

，则内外接法误差相同，均可使用。

(2)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

图1读数：

L=2.0cm+0.05mm ×6=20.30mm 图2读数：

L=1.5mm+0.01mm×49.8=1.998mm 对齐时标尺上左边

刻度比主尺靠右，右边刻度比主尺靠左。

响较大，应采用外接法。

2、描绘小灯泡的伏安特性曲线

实验原理：

由于电流增大，小灯泡的功率也增大，温度升高，电灯丝材料的电阻率增大，因此电灯丝的电阻增大，所以灯丝电阻并不是一个定值.由于电流越大，灯丝电阻越大，它的伏安特性曲线(I-U图线)并不是一条直线，在该曲线上，任意一点与原点连线的斜率表示该点(在此电压与电流下)的电阻的倒数，斜率越小，电阻越大.

实验器材：

“3.8V，0.3A”的小灯泡，4~6V学生电源(或3～4个电池组)，0～100Ω的滑动变阻器，0～15V的电压表，0～0.6A 的电流表，开关一个、导线若干.

实验电路：

实验步骤：

(1)选取适合的仪器按上图所示的电路连接好.

(2)将滑动变阻器滑片调节到A端后，闭合开关.

(3)调节滑动变阻器，在灯泡额定电压范围内读取数组不同的电压值和电流值，并制表记录.

(4)断开开关，拆下导线，将仪器恢复原样.

(5)以I为纵轴，U为横轴，画出I-U曲线并进行分析.

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）开关闭合后，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）开关闭合前变阻器滑片移到图中的左端；

（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

滑动变阻器的限流接法和分压接法：

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

E

U

R

R

E

R

L

L

L≤

≤

+

0L

L

L

R

E

I

R

R

E

≤

≤

+

b端

L

EI R L R0

S

a b

E r0

P

分压

接法

E

U

L

≤

≤

L

L R

E

I ≤

≤

0a 端)

(

aP

L

I

I

E+

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。

3、测定电源的电动势和内阻

【实验原理】如图所示。根据闭合电路欧姆定律Ir

U

E+

=，用电压表测出路端电压，电流表测出干路电流，通过滑动变阻器触头的调节，读出两组U、I的值，得到方程组：

【数据处理】

1．计算法：在这个实验中，可以根据上述的两个方程组，求解得到电源电动势E和电源内阻r。

方法虽然简单，但由于在实验中人为的主观因素比较大，所以误差可能很大。

2．图像法：这个实验中，我们常采用图像法求解电源电动势E和电源内阻r。

如图所示：总坐标轴U描述的电路的路端电压，横坐标轴描述的是电路中的干路

电流。那么：纵截距（图线与总坐标轴的交点）表示电路的开路电压，等于电源电动势

E横截距（图线与横坐标轴的交点）表示电路的短路电流斜率的绝对值表示电源的内

阻r，有

短

I

E

r=。

电路图图象结果误差

伏

安

法

电流表内接b

E=(截距）

a

b

r=（斜率）

真

测

E

E=

A

R

r+

=

真

测

r

R L

R0

S

a b

E r0

P