2010高考物理实验复习(8) (2)

方便性原则:实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变
阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围， 在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值 大 小对实验操作中是否调节方便的影响。
1．电表的选择: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（一般要大于满偏的1/3），以减少测读的误差． 2．滑动变阻器的选择:根据电路中可能出现的电流或电压范围 需选择滑动受阻器．注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定 值．分压式的连接用总电阻较小的滑动变阻器,限流连接用总电 阻和被测的电阻差不多或大于被测电阻的滑动变阻器. 3.电源的选择:要使电路的电流或电压不能超过电表的量程, 不能超过被测电阻的额定电流.不能使电表计数太小.
电压表V1（量程为5V，内阻为10KΩ） 电压表V2（量程为3V，内阻为6KΩ） 电流表A1（量程为300mA，内阻为4Ω） 电流表A2（量程为500mA，内阻为2Ω）
滑动变阻器R1 （最大阻值20Ω,额定电流1.5A)
滑动变阻器R2 （最大阻值500Ω,额定电流0.5A ）
开关和若干导线
实验仪器选择的基本原则:
EIR 电源负担轻
简便
E（IR+Iap） 电源负担重 复杂
（1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需要从零开 始连读可调电压时 （2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或等于被测 电阻Ｒ的额定电流时 （3）当R0<<R时．为使被测电阻中电流有明显变化时 （4）当用电器的铭牌标志不清时。
仪器的读数规则
（1）由测量工具能直接读出最小分度的准确数，则 不需要估读，也不需要另在有效数字的末尾补0.如游 标卡尺、机械秒表、电阻箱。
（2）最小分度是 “ 1 ”的仪器，测量误差出现在下 一位，所以要读到最小刻度的下一位，并且按仪器 最小分度的十分之一估读。
单位：cm 5
6
5.44cm
5.60cm
开关和若干导线
电路图 :
V1
Rx
A22 A
R1
RV》RX
外接法
E
S
没有必要一定从零开始测量----限流式接法
例．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测
量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精 度，并能测得多组数据。1、选出合适的器材
器材代号 电流表（A1） 电流表（A2） 电阻（R1） 电池（E） 规格 U1m=I1m×r1=0.4V 量程 10mA ，内阻r1待测（约40Ω） U 2m=I2m×r2=0.375V 量程500uA，内阻r2＝750Ω 替代电压表 阻值约100Ω，作保护电阻用 电动势1.5V，内阻很小 待测电流表A1可以显示自身电流 怎样测量电流表A1两端的电压？
内阻rg约为100Ω.要求测量其内阻. 可选用的器材有：电阻箱R0，最大
A
阻值为99999．9Ω；滑动变阻器甲，
最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙， 最大阻值为2kΩ；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2 ， 电动势约为6V，内阻不计；开关2个，导线若干. 调节R使A满偏；c．合上S2 ，调节R/使A半偏，此时可以认为A的 内阻rg=R/.试问： 在上述可供选择的器材中，可变电阻R/应该选择 ；
当R0>R时（或两者相差不多），虽然两种电路都可以对负
载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满足实验要求 时． 但限流电路具有节省电能、电源负担轻、电路连接 简便等优点，应选限流电路较好．
测量方法：伏安法、满偏法、替代法
伏安法
真实值
测量值 准确性 对比 测量结果 减小误差
Ux Rx = Ix
UV Rx = IA
（3）实验步骤
~
A. 按电路原理图进行实物连线，电阻箱阻值置于最大值；
B.将单刀双掷开关置于1的位置，读出电流表的读数I；
C.将单刀双掷开关置于2的位置，调节电阻箱，使电流表的 读数仍为I； D.读出电阻箱的阻值R，即为该灯泡工作时的电阻值。
测定金属的电阻率
实验原理
金属丝电阻的测量电路
l R=ρ s
电压表（V） 陷阱 量程10V，内阻r3=10kΩ 量程太大 滑动变阻器（R2） 总阻值约50Ω
开关（K）
导线若干
例．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测
量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精 度，并能测得多组数据。2、画出电路图。 分压式接法
器材代号 电流表（A1） 电流表（A2） 电压表（V） 电阻（R1） 电池（E） 规格 U1=100×10-3×40=4V 量程100mA，内阻r1待测（约40Ω） 量程500uA，内阻r2＝750Ω 替代电压表 量程10V，内阻r3=10kΩ 阻值约100Ω，作保护电阻用 电动势1.5V，内阻很小
仪器的读数规则
（3）最小分度是 “ 2 ”或 “5”的仪器，测量误差出 现在同位上，所以只要读到最小刻度位就可以了，并 且按仪器最小分度的二分之一或五分之一估读。
如：电流表0.6A量程 最小分度为0.02A，估读半小格，不足半小格的舍去， 超过半小格按半小格估读。 如：电压表15V量程 最小分度为0.5V，只读到伏特十分位，估读到 五分之几小格。
需要测量一只标有“220V，100W”灯泡的电阻。
（1）这只灯泡正常工作时的电阻为 Ω。若用多用电表中的欧 灯泡 姆挡直接接在灯泡两端测量它的电阻，则测出的电阻应 （2）现在提供以下的实验器材： A．220V的交流电源 D．交流电流表一只（0~0.6A） B．单刀双掷开关一只 E．导线若干 C．电阻箱一只（0~999Ω，额定电流1A） 请你用以上的器材设计一个实验，能较为准确地测出灯泡 工作时的电阻值。请画出电路原理图，并简述实验步骤。
实验步骤如下：a．断开S1和S2 ，将R调到最大；b．合上S1 ，
为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择
电源E应该选择 E2 .
甲
，
替代法测电阻
RX
1
S2 p a R/ 2 R b
原理： 等效替代
A
特点： 单刀双掷开关 电阻箱
S1
显示等效的电表
如图为测量电阻RX的电路：RX为带测电阻，R的阻值已 知，R/为保护电阻，其阻值未知，电源的电动势E未知，S1、 S2均为单刀双掷开关，A为电流表，其内阻不计。
（1）测量RX的步骤为：S2向d闭合，S1向＿＿＿＿闭合。记 a
下电流表的读数Ｉ１，再将S2向Ｃ闭合， S1 _________ 闭合， b 记下电流表读数I2。
RX a S1 b R/ R c S2 A d
（2）计算RX的公式为
RX= _________
I2 R I1
E
4．科学实验是人们认识自然的重要手段。在电学实验中 经常需要测量某负载的电阻。测量电阻的方法有多种。现
实验步骤如下：a．断开S1和S2 ，将R调到最大；b．合上S1 ，
为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择
电源E应该选择 .
，
满偏法测电表内阻
A
a
V
S2 R/ p b R
误差分析： 开关S2闭合会使总电流变大， 此时A半偏，通过R/的电流大
误差分析：
S1
开关S2断开会使分压部分电压 变大，此时V半偏，R/两端的 电压大于V两端的电压，所以 实际上R/>RV，测量值偏大。
阻值应与待测 电阻差不多
滑动变阻器R1 （最大阻值20Ω,额定电流1.5A)
滑动变阻器R2 （最大阻值500Ω,额定电流0.5A ）
开关和若干导线
例题:有一个电阻Rx,其阻值大约为10Ω,
电源E（电动势为4.5V,内阻不计） 电压表V1（量程为5V，内阻为10KΩ） 电流表A2（量程为500mA，内阻为2Ω） 滑动变阻器R1 （最大阻值20Ω,额定电流1.5A)
A阻值Biblioteka 99999．9Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙，
电阻箱
最大阻值为2k滑动变阻器阻值太大，所 Ω；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2 ， 电动势约为6V以要求电源电动势要大 ，内阻不计；开关2个，导线若干. 调节R使A满偏；c．合上S2 ，调节R/使A半偏，此时可以认为A的 内阻rg=R/.试问： 在上述可供选择的器材中，可变电阻R/应该选择 R0 ；
安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，
使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量 程。电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。
精确性原则:根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，
但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。 另外，测量时一般指针指到满偏的2/3左右为准。
s ρ=R l
外接
限流
2
V
A
金属丝直径的测量
πd U ρ= 4Il
误差来源
螺旋测微器读数 πd 2 s= 4
偶然误差：读数
系统误差： 电压表分流，R测偏小 通电时间过长，温度 升高，电阻偏大
有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为 同心圆环（如图b所示），此样品长L约为3cm，电阻约为 100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无法直 接测量.现提供以下实验器材： A．20等分刻度的游标卡尺 B．螺旋测微器 图a C．电流表A1（量程50mA，内阻r1=100Ω） D．电流表A2（量程100mA，内阻r2大约为40Ω） E．电流表A3（量程3A，内阻r3大约为0.1Ω） F．滑动变阻器R（0-10Ω，额定电流2A） G．直流电源E（12V，内阻不计） 图b H．导电材料样品Rx（长L约为3cm，电阻Rx约为100Ω） I．开关一只，导线若干 请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d 的实验方案，回答下列问题：