高中物理电学实验与创新
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第2课时电学实验与创新
一、多用电表的使用
例
1(2013·新课标Ⅰ·23)某学生实验小组利用图1所示电路,测量多用电表电池的电动势和电阻“×1k”挡部电路的总电阻.使用的器材有:
图1
多用电表;电压表:量程5 V,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“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔__________,调零点.
(2)将图1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.
(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2所示,这时电压表的示数如图3所示.多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________ V.
图2 图3
(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 k Ω和4.00 V .从测量数据可知,电压表的阻为________ k Ω.
(5)多用电表电阻挡部电路可等效为由一个无阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图4所示.根据前面的实验数据计算可得,此多用电表电池的电动势为______V ,电阻“×1k ”挡部电路的总电阻为______ k Ω.
图4
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阻.
(5)设多用电表电池的电动势为E ,电阻“×1k ”挡部电路的总电阻为R ,则由闭合电路欧姆定律及两组数据得:
E =4.00 V 12.0 k ΩR +4.00 V ,E =3.60 V 12.0 k Ω
·[(15.0-12.0) k Ω+R ]+3.60 V 联立两式解得R =15.0 k Ω,E =9.00 V .
答案(1)短接(2)1(3)15.0 3.60(4)12.0
(5)9.0015.0
以题说法
1.欧姆表的原理
(1)欧姆表有电源,红表笔与部电源负极相连,黑表笔与部电源的正极相连,故其电流方向为“红表笔流进,黑表笔流出”.
(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律.当红、黑表笔短接时,调节滑动变阻器R0(即欧
姆调零),使灵敏电流计满偏,I g=E
R g+R0+r
,此时中值电阻R中=R g+R0+r,当两表笔
接入电阻R x时I=E
R g+R0+r+R x
,电阻R x与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆表刻度不均匀.
2.欧姆表使用六注意
(1)选挡接着调零;(2)换挡重新调零;(3)待测电阻与电路、电源要断开;(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近;(5)读数之后要乘以倍率得阻值;(6)用完后,选择开关要置于
“OFF”挡或交流电压的最高挡.
(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值时,选择倍率为×100 Ω挡,按正确的实验操作步骤测量,表盘指针位置如图5所示,该电阻的阻值约为________Ω;
图5
(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是() A.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则不会影响测量结果
B.测量阻值不同的电阻时,都必须重新欧姆调零
C.测量电路中的电阻时,应该把该电阻与电源断开
D.欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,阻变大,但仍能调零,其测量结果与原来相比不变
(3)用多用电表探测二极管的极性,用欧姆挡测量,黑表笔接a端,红表笔接b端时,指针偏转角较大,然后黑、红表笔反接指针偏转角较小,说明________(填“a”或“b”)
端是二极管正极.
答案(1)1 700(2)AC(3)a
解析(1)欧姆表的测量值是指针读数与倍率的乘积,为17×100 Ω=1 700 Ω.
(2)欧姆表测电阻时,红、黑表笔插错不会影响测量结果,A正确;测不同的电阻时,只
要没更换倍率,不需重新欧姆调零,B错误;测电路中的电阻时应将待测电阻与电源断开,C正确;表中的电池电动势变小、阻变大后,会影响测量结果,D错误.
(3)二极管具有单向导电性,欧姆表的红表笔接的是表电池的负极,接b端时,指针偏转
角度大,二极管电阻小,说明b端是二极管的负极,a端是其正极.
二、以测电阻为核心的电学实验
例
2(2013··21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻R x的阻值.
(1)现有电源(4V,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 ,阻约0.025 Ω)
B .电流表(0~0.6 A ,阻约0.125 Ω)
C .电压表(0~3 V ,阻约3 k Ω)
D .电压表(0~15 V ,阻约15 k Ω)
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6中的________(选填“甲”或“乙”).
图6
(2)图7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.
图7
(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8所示,可得该电阻的测量值R x =U I
=________Ω(保留两位有效数
字).
图8
(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
(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R x 两端的电压U 也随之增加,下列反映Ux 关系的示意图中正确的是________.
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