第8章第3讲电学实验一—2022届高中物理一轮复习讲义（机构专用）

电学实验一【教学目标】1．掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法2．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法3．会用伏安法测电阻，并能测定金属丝的电阻率．【重、难点】1．仪器读数的估读问题和有效数字的运用；2．实验误差分析3．分压电路的选择4．测电阻的其他方法【知识梳理】一、实验仪器的读数读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。典例精析例1、如图甲所示是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为，若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表读数为_________.乙32 丙变式1、①如图乙使用0.6A量程，图中表针示数是_______A；当使用3A量程时，图中表针示数为________A.②如图丙使用3V量程时，图中表针的示数为______V；若使用15V量程，图中表针示数为______V.例1、用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。指针位置选择开关所处挡位读数a直流电流100mAmA直流电压2.5VVb电阻×100Ω二、误差测量值与真实值的差异叫做误差。从来源看，误差可以分成系统误差和偶然误差两种。系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。系统误差的特点是在多次重做同一实验时，误差总是同样的偏大或偏小，不会出现这几次偏大另几次偏小的情况。要减小系统误差，必须校准测量仪器，改进实验方法，设计在原理上更为完善的实验。32 偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大偏小的概率相同。因此，可以多进行几次测量，求出几次测得的数值的平均值，这个平均值比一次测得的数值更接近于真实值。三、选择器材和电路的一般原则在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是：遵从安全第一，精确第二，简便第三的原则。1．安全性原则：安全性原则是指实验中要保证电流、电压值既不超过仪表的量程，又不能超过变阻器、小灯泡、电阻箱等器材所允许的最大值；2．精确性原则：是指在不违反安全性原则的前提下，尽量使测量结果更精确。例如：电流表或电压表的读数应尽量超过所选量程的1/3；利用欧姆表测电阻时应尽量使指针指在表盘的中央附近。3．简便性原则：是指在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便。四、四种器材的选择1．电源的选择（1）一般根据实验要求来选择。如“测量电源电动势和内电阻”则用一节旧一些的干电池。（2）根据用电器的额定电压来选择。2．电流表和电压表的选择（1）根据用电器的额定电流（或者电压）来选择；（2）根据电源的参数来选择；（3）根据电路中的最大电流（或者电压）来选择。3．滑动变阻器的选择（1）用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；而额定电流大的。（2）用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。32 五、电路的选择1．伏安法测电阻时电流表内、外接法的选择（1）原理：部分电路的欧姆定律，即用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路的欧姆定律就可以算出电阻的阻值R，。（2）两种方法的比较电流表接法电流表接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝＝Rx＋RA>Rx测量值大于真实值R测＝＝时，用电流表内接法。②试触法：当Rx、RV、RA大小都不知道时，可用试触法确定内、外接法。如图所示的电路，空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触a、b两点，观察两电表的示数变化情况。若电流表示数有显著变化，即32 ，说明电压表的分流作用较强，即待测电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大电阻”，应采用内接法；若电压表示数有显著变化，即，说明电流表的分压作用较强，即电阻跟电流表的电阻相差较小，属于“小电阻”，应采用外接法。（4）总结一下伏安法测电阻的选择及误差分析，可记为一句话“大内偏大，小外偏小”。即大电阻采用电流表内接法，测量结果偏大，小电阻采用电流表外接法测量结果偏小。例4、甲、乙两位同学使用完全相同的器材，分别采用如图a、b所示的电路来测量未知电阻的阻值；已知电流表的内阻约、电压表的内阻约。两位同学各自将测量得到的实验数据作成如图c、d所示的图线，则：（1）由图c得=；由图d得=。（结果保留两位有效数字）（2）（填“c”或“d”）是甲同学的实验图线。（3）相比而言（填“甲”或“乙”）同学测量结果较准确。例5、有一未知的电阻Rx，为较准确的测出其阻值，先后用如图甲、乙两种电路进行测试，利用甲测的数据为“2.7V、5.0mA32 ”，利用乙测的数据为“2.8V、4.0mA”，那么，该电阻测的较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是（）A．540Ω，偏大B．540Ω，偏小C．700Ω，偏小D．700Ω，偏大2．分压电路和限流电路的选择（1）两种接法的比较（见下表）限流式接法分压式接法电路图触头P始位置端端电压调节范围≤Ux≤E0≤Ux≤E（2）下列三种情况必须选用分压式接法①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：描绘小灯泡的伏安特性曲线、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法；②当用电器的电阻Rx远大于滑动变阻器的最大值R0，且要求测量多组数据时，必须采用分压接法；③若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过Rx的额定值时，只能采用分压接法。例6、用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：（1）待测电阻Rx（阻值约5Ω，额定功率为1W）；（2）电流表A1（量程0~0.6A，内阻约为0.2Ω）；32 （3）电流表A2（量程0~3A，内阻约为0.05Ω）；（4）电压表V1（量程0~3V，内阻约为3kΩ）；（5）电压表V2（量程0~15V，内阻约为15kΩ）；（6）滑动变阻器R0（0~50Ω）；（7）蓄电池（电动势为6V）、开关、导线。为了较准确测量Rx阻值，电流表应选_______；电压表应选_______。并在虚线框中画出实验电路图。例7、用右下图给出的器材，测量一只标有“3V、0.6W”的小灯泡正常发光时的电阻R1。实验过程要求尽量减小误差（滑动变阻器最大阻值为10Ω；电源电动势为12V，内阻为1Ω；电流表内阻约为1Ω，电压表的内阻约为10kΩ）。（1）电流表应选用的是量程是A（选填“0.6”或“3”），电压表应选用的是量程是V（选填“3”或“15”）；（2）请将你设计的实验电路图，画在左下方的虚线框中；（3）根据（2）中的电路图，用笔画线代替导线，完成右下图中的实物连接；（4）若小灯泡发光较暗时的电阻为R2，你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系是R1R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。变式2、如图所示为用伏安法测定一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：（1）待测电阻Rx（约100Ω）（2）直流毫安表（量程0～20mA，内阻等于50Ω）（3）直流电压表（量程0～3V，内阻约为5kΩ）（4）直流电源（输出电压6V）（5）滑动变阻器（阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A）32 （6）开关1个，导线若干根据器材规格及实验要求，在虚线框中画出电路图并在实物图上连线．六、测量电阻的其他方法1．等效替换法等效法是利用未知电阻和已知电阻在电路中所起作用效果相等，而进行的一种等效替换。借助等效思想，设计电路如图所示。依图连接电路，步骤如下：（1）将开关S拨至1处，调节R2滑片的位置，使得电流表示数适中；（2）保持R2滑片位置不动，将开关S拨至2处，调节电阻箱R1，使得电流表示数与（1）中相同，记录此时R1的阻值，则Rx=R1。例8、用伏安法测量某一较大阻值的电阻Rx，为了避免电表内阻的影响造成误差，采用如图所示的实验电路，其中R为高精度的电阻箱，S为单刀双掷开关。请完成有关内容：32 （1）主要实验步骤如下：A.开关S拨向1，，使电压表和电流表有一合适的读数U和I；B.初步估测电阻Rx的大小；C.调节电阻箱的阻值为Rx的估测值，再把开关S拨向2，微调电阻箱的阻值，使电压表的读数为U时电流表的读数为，读出此时电阻箱的阻值R0；（2）利用测得的数据，可得该电阻；还可测得电流表的内电阻等于。2．安安法、伏伏法和比较法（一）安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用．（1）如图甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2＝（2）如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2≫UA1时，A1串联一定值电阻R0后，同样可测得A2的电阻R2＝（二）伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用．（1）如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知V1的内阻R1，则可测出V2的内阻R2＝R1（2）如图乙所示，两电表的满偏电流IV1≪IV2时，V1并联一定值电阻R0后，同样可得V2的内阻R2＝32 （三）比较法测电阻如图所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，可得Rx＝如果考虑电表内阻的影响，则I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2)．例9、实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联．测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图所示．供选择的仪器如下：①待测电流表G1（0～5mA，内阻约300Ω）；②电流表G2（0～10mA，内阻约100Ω）；③定值电阻R1（300Ω）；④定值电阻R2（10Ω）；⑤滑动变阻器R3（0～1000Ω）；⑥滑动变阻器R4（0～20Ω）；⑦干电池（1.5V）；⑧电键S及导线若干．32 （1）定值电阻应选________，滑动变阻器应选________．（在空格内填写序号）（2）用线条在图中把实物图补充连接完整．（3）补全实验步骤：①按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最____端（填“左”或“右”）；②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示．（4）根据I2－I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式_______________．七、测定金属的电阻率例10、如图甲所示的金属工件，截面外方内圆，外边长约为1cm、内径约为0.5cm、长度约为40cm。（1）某同学用游标卡尺测出截面外边长如图乙所示，其读数a=cm。（2）应选用来测量工件内径d32 ，选用来测量工件长度L。（选填“毫米刻度尺”、“游标卡尺”、“螺旋测微器”）（3）为了测出该金属的电阻率，该同学设计了如图丙所示的电路，请按设计的电路完成实物图丁的连线。（4）实验测得工件两端电压为U，通过的电流为I，写出该金属电阻率的表达式ρ=。（用a、d、L、U、I等字母表示）变式3、用如图（a）所示的实验器材及电路测量金属丝的电阻率，实验的主要步骤如下，请完成相关内容．图(a)32 图(b)①将P移到金属丝a位置，开启电源，合上开关S，调节电阻箱的阻值到（填“最大”或“零”），并读出此时电流表的示数I0，断开开关S；②适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数为，记录电阻丝aP部分的长度L和电阻箱对应的阻值R，断开开关S；③重复步骤②，直到记录9组L和R值并画出R－L的关系图线如图（b）所示；④根据R－L图线，求得斜率为Ω/m．⑤用螺旋测微器测量金属丝的直径如图(c)，其示数为mm，可算得金属丝的电阻率为Ω·m．（④、⑤的计算结果保留三位有效数字）八、描绘小电珠的伏安特性曲线例11、在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V，2.5W”的小电珠、导线和开关外，还有：32 A．直流电源（电动势约为5V，内阻可不计）B．直流电流表（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）C．直流电流表（量程0～600mA，内阻约为5Ω）D．直流电压表（量程0～15V，内阻约为15kΩ）E．直流电压表（量程0～5V，内阻约为10kΩ）F．滑动变阻器（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A）G．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能测多组数据．（1）实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________（均用序号字母表示）．（2）请按要求将图中所示的器材连成实验电路．（3）某同学通过实验正确作出的小电珠的伏安特性曲线如图所示．现把实验中使用的小电珠接到如图所示的电路中，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，此时电珠的实际功率为________W．（结果保留两位有效数字）【能力展示】32 1．分别用如图所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值．图甲中两表的示数分别为3V、4mA，图乙中两表的示数分别为4V、3.9mA，则待测电阻Rx的真实值为（　　）A．略小于1kΩB．略小于750ΩC．略大于1kΩD．略大于750Ω2．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如左下图所示，由图可知其长度为mm；（2）用以下器材尽可能精确地测量其电阻（电阻大约是900Ω）：A．电流表：量程为0-5mA-25mA，5mA内阻约为10Ω，25mA内阻约为2ΩB．电压表：量程为0-3V-15V，3V内阻约为7.2kΩ，15V内阻约为36kΩC．滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1AD．低压直流电源：电压4V，内阻可以忽略F．电键K，导线若干按提供的器材，要求测量误差尽可能小，请在实物图甲上连出正确的实验电路。32 410I/mAU/V234213图乙VA15153mA525图甲32 （3）根据实验的测量数据在U-I坐标系中描点，如图乙所示。①请在图乙中作出该导电材料棒的U-I关系图线，其电阻为Ω．②该测量值与导电材料棒电阻的真实值比较应_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”），产生该差异的主要原因可能是．3．要测绘一个标有“3V　0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；电流表（量程为0～250mA，内阻约5Ω）；电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；电键一个、导线若干．（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________（填字母代号）．A．滑动变阻器(最大阻值20Ω，额定电流1A)B．滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)（2）实验的电路图应选用下列的图________（填字母代号）．（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示．由小灯泡的伏安特性曲线可知：在较低电压区域（0~1V）内，小灯泡的电阻几乎不变；在较高电压区域（1~3V）内，小灯泡的电阻随电压的增大而________（填“增大”、“不变”或“减小”）。它们变化规律不同的原因是______________________________________________________________________。32 （4）如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W．（计算结果保留1位有效数字）4．为了测定电流表A1的内阻，某同学采用如图所示的实验电路．其中：A1是待测电流表，量程为300μA，内阻约为100Ω；A2是标准电流表，量程是200μA；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为6V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关．（1）①实验中滑动变阻器采用________接法（填“分压”或“限流”）．②根据如图所示电路的实物图，请在上面虚线框中画出实验电路图．32 （2）请将该同学的操作补充完整：①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________（填“左端”或“右端”）；将开关S2扳到接点a处，接通开关S1；调节滑动变阻器R2，使电流表A2的示数是150μA．②将开关S2扳到接点b处，________________，使电流表A2的示数仍是150μA．③若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示，则待测电流表A1的内阻Rg＝________Ω．（3）上述实验中，无论怎样调节滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用________．（填写阻值前相应的字母）A．300kΩB．30kΩC．15kΩD．150kΩ32 5．“测定某导线的电阻率”实验中可供使用的器材有：A．长度为100m的一捆导线（电阻Rx约为2Ω，横截面为圆）；B．电流表：内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝3mA；C．电流表：量程0.6A，内阻约1Ω；D．滑动变阻器R：最大阻值5Ω；E．定值电阻：R0＝3Ω，R1＝900Ω，R2＝1000Ω；F．电源：电动势6V，内阻不计；G．开关、导线若干。请完成下列实验内容：（1）用螺旋测微器测量其直径如图所示，由图可知其直径为mm；（2）把电流表与定值电阻串联改装成量程为3V的电压表，则定值电阻应选_____（选填“R1”或“R2”）。（3）为了尽可能获取多组数据，实验电路图应选下列四幅中的，电路中R0的作用是．32 （4）根据正确的电路图，完成实物图的连接（已正确连接了部分导线）。（5）某次测量中，电流表的读数为2.40mA时，电流表的读数为0.50A，由此求得该导线的电阻率为Ω·m（计算结果保留2位有效数字）．6．为了测量电阻Rx的阻值，实验室备有下列器材：A．待测电阻Rx，阻值约为200ΩB．直流电源，电动势约为3V，内电阻约为0.5ΩC．电流表A1，量程10mA，内阻r＝80ΩD．电流表A2，量程20mA，内阻约为30ΩE．定值电阻R0＝100ΩF．滑动变阻器R，最大阻值为20Ω，额定电流1.0AG．单刀单掷开关一个，导线若干（1）为尽量准确地测出Rx阻值，甲、乙、丙三位同学设计了三种实验电路，如图所示，你认为正确的是________．（填“甲”、“乙”或“丙”）（2）开始实验时，在合上开关S前，滑动变阻器的滑动触头应置于________端（填“a”或32 “b”）．（3）按所选的电路进行测量，读出电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。推导出计算Rx的表达式为Rx＝________．7．用直流电源（内阻可忽略不计）、电阻箱、定值电阻R0（阻值为2.0kΩ）、开关和若干导线，连接成如图甲所示的电路来测量电压表（量程3V）的内阻RV．（1）闭合开关S，适当调节电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，获得多组数据。（2）某次实验时电阻箱的读数如图乙所示，其值为________Ω．（3）根据测得的数据画出如图丙所示的关系图线，由此计算得到纵轴截距与图线斜率的比值为__________，进而求得电压表的内阻RV=kΩ。（计算结果均保留两位有效数字）（4）若电源内阻不可忽略，用此法测得的RV偏（填“大”或“小”）（5）定值电阻R0的作用是____________________________．8．某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值ρ≥200Ω·m）．如图所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱．容器内表面长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm。将水样注满容器后，进行以下操作：32 （1）分别用多用电表欧姆挡的“×100”、“×1k”两挡粗测水样的电阻值时，表盘上指针分别如图所示，则所测水样的电阻约为________Ω．（2）为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：A．电流表（量程5mA，电阻RA为50Ω）B．电压表（量程15V，电阻RV约为10kΩ）C．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）D．电源（12V，内阻约10Ω）E．开关一只、导线若干请在实物图中完成电路连接．（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，测出一系列数据如表所示，作出U－I关系图线如图所示．（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为________Ω·m．据此可知，所得水样在电阻率这一指标上________（选填“达标”或“不达标”）．32 9．在测定某金属丝的电阻率的实验中。（1）甲同学测量金属丝电阻Rx的电路图如图所示，闭合电键S，先后将电压表右侧接线端P接a、b点时，电压表和电流表的示数如下表所示。U/VI/A接线端P接a1.840.15接线端P接b2.400.15该同学认真观察发现，在两次测量中，电流表的读数几乎不变，发生这种现象的原因是________________________________________________，比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测＝________Ω（结果保留两位有效数字），从系统误差的角度分析，Rx的测量值Rx测与其真实值Rx真相比较，有Rx测________Rx真（选填“＞”、“＜”或“＝”）。（2）乙同学找来一恒压电源，按照如图所示的电路先后将接线端P接到a处和b处，测得的相关数据如下表所示，该同学可利用该数据算出Rx的真实值为Rx＝________Ω．U/VI/A32 接线端P接a2.560.22接线端P接b3.000.2032 10．（1）要用伏安法测量Rx的电阻，已知电压表内阻约几kΩ，电流表内阻约1Ω，若采用甲图的电路，Rx的测量值比真实值（选择“偏大”或“偏小”），若Rx约为100Ω，则采用（选“甲图”或“乙图”）的电路误差较小。甲乙丙丙丙（2）无论是用甲图或乙图测量，都不可避免地会产生由电表内阻引起的测量误差，有两个研究性学习小组分别设计了以下的实验方案：I．第一组按如图丙所示的电路进行测量，主要的实验步骤如下：①闭合开关S1，开关S2接2，调节可变电阻RP和RW，使电压表和电流表的示数都较大（不超出量程），并读出此时电压表和电流表的示数U1和I1；②保持RP的阻值不变，。（A）请你在②的横线上用简要的语言写出未完成的主要操作步骤，并用字母表示相应的测量值；（B）写出待测电阻Rx的表达式：Rx=_____________。II．第二组同学利用如图丁的电路测量，其中R1是电阻箱，R2=72Ω、R3=100Ω．合上S，当R1未调至图中所示阻值时，灵敏电流计G的指针会偏转，将R1调至如图中所示时，灵敏电流计的指针回到零位。请在虚线方框内画出与图丁对应的电路图。并读出图中电阻箱的阻值为R1=Ω，算出待测电阻的值为Rx=Ω．32 III．这两组实验方案能避免电表内阻引起的实验误差的是________．A．丙图方案B．丁图方案C．丙图和丁图都能D．丙图和丁图都不能32 11．测一个阻值约为25kΩ的电阻，备有下列器材：A．电流表（量程100μA，内阻2kΩ）B．电流表（量程500μA，内阻300Ω）C．电压表（量程10V，内阻100kΩ）D．电压表（量程50V，内阻500kΩ）E．直流稳压电源（电动势15V，允许最大电流1A）F．滑动变阻器（最大电阻1kΩ，额定功率1W）G．电键、导线若干（1）电流表应选________，电压表应选________；（2）画虚线框中出测量Rx的原理图。12．现要测量某一电压表的内阻．给定的器材有：待测电压表V（量程2V，内阻约4kΩ）；电流表mA（量程1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1＝4kΩ，R2＝10kΩ，R3＝15kΩ；开关及导线若干．要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半．（1）试从3个固定电阻中，选用一个与其他器材一起组成测量电路，并在虚线框中画出测量电路的原理图．（要求电路中各器材用题给定的符号标出）32 （2）电路接通后，若电压表的示数为U，电流表的示数为I，则电压表内阻RV＝________。13．某同学为了测电流表A1的内阻r1的精确值，有如下器材：A．电流表A1（量程300mA，内阻约为5Ω）B．电流表A2（量程600mA，内阻约为1Ω）C．电压表V（量程15V，内阻约为3kΩ）D．定值电阻R0=5ΩE．滑动变阻器R1（阻值范围0～10Ω，额定电流为1A）F．滑动变阻器R2（阻值范围0～250Ω，额定电流为0.3A）G．电源E（电动势为3V，内阻较小）H．导线、电键若干（1）要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减少误差．在图中虚线方框中画出测量用的电路图，并在图中标出所选用器材的代号．（2）若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1＝____________；式中各符号的意义是。14．某同学想利用所学知识测量某种圆柱形材料（电阻大约为17kΩ）的电阻率，实验要求必须精确测出该段材料的阻值．除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：电流表A1，量程1A，内阻r1约0.5Ω电流表A2，量程30mA，内阻r2约200Ω32 电压表V1，量程6V，内阻RV1等于20kΩ电压表V2，量程10V，内阻RV2约30kΩ滑动变阻器R1，0～20Ω，额定电流2A滑动变阻器R2，0～2000Ω，额定电流1mA电源E（电动势为12V，内阻r约2Ω）（1）请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中，其中滑动变阻器应选________．（2）若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为________________，式中符号的含义为．电学实验一答案变式3、①零；②I0；③④32.0Ω/m（31.4~32.6可给分）；⑤0.200mm（0.198~0.202可给分）；1.00×10-6Ω·m（0.960~1.05×10-6可给分，主要看三位有效数字是否正确）．例11、（1）C　E　F　（2）如图所示　（3）0.84（0.81～0.87）皆可【能力展示】2、（1）50.15（2）图略，采用内接、分压32 （3）①连线略，800Ω（780Ω-820Ω）；②偏大，电流表分压3、（1）A　（2）B　（3）增大，在低电压区灯泡温度变化不大，灯丝电阻基本不变，在高电压段，灯丝温度较高，灯丝电阻随温度升高而增大（4）0.14、（1）①限流　②如图所示（2）①左端　②保持R2不变，调节变阻箱R1　③86.3（3）B5、（1）4.700（2）R1（3）甲，“增大电流表的读数以减小误差”（4）连线如答图所示（5）3.1×10-76、（1）乙　（2）b　（3）7、（2）6500Ω；（写6.5k或6.5×103照样给分）（3）9.0kΩ（8.5~9.5kΩ），7.0kΩ（6.5kΩ~7.5kΩ）；（4）大；（5）保护电压表（写成保护电路也给2分，写成保护电阻只给1分，但写保护电源不给分）8、（1）1750　（2）图略，采用分压、内接（4）137.2（120～145）　不达标9、（1）电压表内阻比金属丝电阻大得多，电路的总电阻几乎未变　12　＜　（2）1310、（1）偏小；乙图32 （2）I．（A）开关S2接1，调节可变电阻RW，使电压表和电流表的示数都较大（不超出量程），并读出此时电压表和电流表的示数U2和I2；（B）II．36Ω；200ΩIII．C11、（1）B；C（2）电流表内接，分压式接法如图所示12、（1）如图（2）13、（1）如图（2）r1＝R0，I2、I1分别为某次实验时电流表A2、A1的示数，R0是定值电阻的电阻大小14、（1）电路图如图所示，　R1（2）ρ＝，U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数32

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电学实验一【教学目标】1．掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法2．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法3．会用伏安法测电阻，并能测定金属丝的电阻率．【重、难点】1．仪器读数的估读问题和有效数字的运用；2．实验误差分析3．分压电路的选择4．测电阻的其他方法【知识梳理】一、实验仪器的读数读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。典例精析例1、如图甲所示是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为，若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表读数为_________.乙32 丙变式1、①如图乙使用0.6A量程，图中表针示数是_______A；当使用3A量程时，图中表针示数为________A.②如图丙使用3V量程时，图中表针的示数为______V；若使用15V量程，图中表针示数为______V.例1、用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。指针位置选择开关所处挡位读数a直流电流100mAmA直流电压2.5VVb电阻×100Ω二、误差测量值与真实值的差异叫做误差。从来源看，误差可以分成系统误差和偶然误差两种。系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。系统误差的特点是在多次重做同一实验时，误差总是同样的偏大或偏小，不会出现这几次偏大另几次偏小的情况。要减小系统误差，必须校准测量仪器，改进实验方法，设计在原理上更为完善的实验。32 偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大偏小的概率相同。因此，可以多进行几次测量，求出几次测得的数值的平均值，这个平均值比一次测得的数值更接近于真实值。三、选择器材和电路的一般原则在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是：遵从安全第一，精确第二，简便第三的原则。1．安全性原则：安全性原则是指实验中要保证电流、电压值既不超过仪表的量程，又不能超过变阻器、小灯泡、电阻箱等器材所允许的最大值；2．精确性原则：是指在不违反安全性原则的前提下，尽量使测量结果更精确。例如：电流表或电压表的读数应尽量超过所选量程的1/3；利用欧姆表测电阻时应尽量使指针指在表盘的中央附近。3．简便性原则：是指在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便。四、四种器材的选择1．电源的选择（1）一般根据实验要求来选择。如“测量电源电动势和内电阻”则用一节旧一些的干电池。（2）根据用电器的额定电压来选择。2．电流表和电压表的选择（1）根据用电器的额定电流（或者电压）来选择；（2）根据电源的参数来选择；（3）根据电路中的最大电流（或者电压）来选择。3．滑动变阻器的选择（1）用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；而额定电流大的。（2）用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。32 五、电路的选择1．伏安法测电阻时电流表内、外接法的选择（1）原理：部分电路的欧姆定律，即用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路的欧姆定律就可以算出电阻的阻值R，。（2）两种方法的比较电流表接法电流表接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝＝Rx＋RA>Rx测量值大于真实值R测＝＝<Rx测量值小于真实值适用条件大电阻/RA已知小电阻（3）伏安法测电阻的电路选择①临界值计算法：Rx<时，用电流表外接法；Rx>时，用电流表内接法。②试触法：当Rx、RV、RA大小都不知道时，可用试触法确定内、外接法。如图所示的电路，空出电压表的一个接线头，用该接线头分别试触a、b两点，观察两电表的示数变化情况。若电流表示数有显著变化，即32 ，说明电压表的分流作用较强，即待测电阻跟电压表的电阻相差较小，属于“大电阻”，应采用内接法；若电压表示数有显著变化，即，说明电流表的分压作用较强，即电阻跟电流表的电阻相差较小，属于“小电阻”，应采用外接法。（4）总结一下伏安法测电阻的选择及误差分析，可记为一句话“大内偏大，小外偏小”。即大电阻采用电流表内接法，测量结果偏大，小电阻采用电流表外接法测量结果偏小。例4、甲、乙两位同学使用完全相同的器材，分别采用如图a、b所示的电路来测量未知电阻的阻值；已知电流表的内阻约、电压表的内阻约。两位同学各自将测量得到的实验数据作成如图c、d所示的图线，则：（1）由图c得=；由图d得=。（结果保留两位有效数字）（2）（填“c”或“d”）是甲同学的实验图线。（3）相比而言（填“甲”或“乙”）同学测量结果较准确。例5、有一未知的电阻Rx，为较准确的测出其阻值，先后用如图甲、乙两种电路进行测试，利用甲测的数据为“2.7V、5.0mA32 ”，利用乙测的数据为“2.8V、4.0mA”，那么，该电阻测的较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是（）A．540Ω，偏大B．540Ω，偏小C．700Ω，偏小D．700Ω，偏大2．分压电路和限流电路的选择（1）两种接法的比较（见下表）限流式接法分压式接法电路图触头P始位置端端电压调节范围≤Ux≤E0≤Ux≤E（2）下列三种情况必须选用分压式接法①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：描绘小灯泡的伏安特性曲线、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法；②当用电器的电阻Rx远大于滑动变阻器的最大值R0，且要求测量多组数据时，必须采用分压接法；③若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过Rx的额定值时，只能采用分压接法。例6、用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：（1）待测电阻Rx（阻值约5Ω，额定功率为1W）；（2）电流表A1（量程0~0.6A，内阻约为0.2Ω）；32 （3）电流表A2（量程0~3A，内阻约为0.05Ω）；（4）电压表V1（量程0~3V，内阻约为3kΩ）；（5）电压表V2（量程0~15V，内阻约为15kΩ）；（6）滑动变阻器R0（0~50Ω）；（7）蓄电池（电动势为6V）、开关、导线。为了较准确测量Rx阻值，电流表应选_______；电压表应选_______。并在虚线框中画出实验电路图。例7、用右下图给出的器材，测量一只标有“3V、0.6W”的小灯泡正常发光时的电阻R1。实验过程要求尽量减小误差（滑动变阻器最大阻值为10Ω；电源电动势为12V，内阻为1Ω；电流表内阻约为1Ω，电压表的内阻约为10kΩ）。（1）电流表应选用的是量程是A（选填“0.6”或“3”），电压表应选用的是量程是V（选填“3”或“15”）；（2）请将你设计的实验电路图，画在左下方的虚线框中；（3）根据（2）中的电路图，用笔画线代替导线，完成右下图中的实物连接；（4）若小灯泡发光较暗时的电阻为R2，你根据所学的知识可判断出R1与R2的大小关系是R1R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。变式2、如图所示为用伏安法测定一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：（1）待测电阻Rx（约100Ω）（2）直流毫安表（量程0～20mA，内阻等于50Ω）（3）直流电压表（量程0～3V，内阻约为5kΩ）（4）直流电源（输出电压6V）（5）滑动变阻器（阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A）32 （6）开关1个，导线若干根据器材规格及实验要求，在虚线框中画出电路图并在实物图上连线．六、测量电阻的其他方法1．等效替换法等效法是利用未知电阻和已知电阻在电路中所起作用效果相等，而进行的一种等效替换。借助等效思想，设计电路如图所示。依图连接电路，步骤如下：（1）将开关S拨至1处，调节R2滑片的位置，使得电流表示数适中；（2）保持R2滑片位置不动，将开关S拨至2处，调节电阻箱R1，使得电流表示数与（1）中相同，记录此时R1的阻值，则Rx=R1。例8、用伏安法测量某一较大阻值的电阻Rx，为了避免电表内阻的影响造成误差，采用如图所示的实验电路，其中R为高精度的电阻箱，S为单刀双掷开关。请完成有关内容：32 （1）主要实验步骤如下：A.开关S拨向1，，使电压表和电流表有一合适的读数U和I；B.初步估测电阻Rx的大小；C.调节电阻箱的阻值为Rx的估测值，再把开关S拨向2，微调电阻箱的阻值，使电压表的读数为U时电流表的读数为，读出此时电阻箱的阻值R0；（2）利用测得的数据，可得该电阻；还可测得电流表的内电阻等于。2．安安法、伏伏法和比较法（一）安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用．（1）如图甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2＝（2）如图乙所示，当两电表的满偏电压UA2≫UA1时，A1串联一定值电阻R0后，同样可测得A2的电阻R2＝（二）伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用．（1）如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知V1的内阻R1，则可测出V2的内阻R2＝R1（2）如图乙所示，两电表的满偏电流IV1≪IV2时，V1并联一定值电阻R0后，同样可得V2的内阻R2＝32 （三）比较法测电阻如图所示，测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示数I1、I2，可得Rx＝如果考虑电表内阻的影响，则I1(Rx＋RA1)＝I2(R1＋RA2)．例9、实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联．测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图所示．供选择的仪器如下：①待测电流表G1（0～5mA，内阻约300Ω）；②电流表G2（0～10mA，内阻约100Ω）；③定值电阻R1（300Ω）；④定值电阻R2（10Ω）；⑤滑动变阻器R3（0～1000Ω）；⑥滑动变阻器R4（0～20Ω）；⑦干电池（1.5V）；⑧电键S及导线若干．32 （1）定值电阻应选________，滑动变阻器应选________．（在空格内填写序号）（2）用线条在图中把实物图补充连接完整．（3）补全实验步骤：①按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最____端（填“左”或“右”）；②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示．（4）根据I2－I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式_______________．七、测定金属的电阻率例10、如图甲所示的金属工件，截面外方内圆，外边长约为1cm、内径约为0.5cm、长度约为40cm。（1）某同学用游标卡尺测出截面外边长如图乙所示，其读数a=cm。（2）应选用来测量工件内径d32 ，选用来测量工件长度L。（选填“毫米刻度尺”、“游标卡尺”、“螺旋测微器”）（3）为了测出该金属的电阻率，该同学设计了如图丙所示的电路，请按设计的电路完成实物图丁的连线。（4）实验测得工件两端电压为U，通过的电流为I，写出该金属电阻率的表达式ρ=。（用a、d、L、U、I等字母表示）变式3、用如图（a）所示的实验器材及电路测量金属丝的电阻率，实验的主要步骤如下，请完成相关内容．图(a)32 图(b)①将P移到金属丝a位置，开启电源，合上开关S，调节电阻箱的阻值到（填“最大”或“零”），并读出此时电流表的示数I0，断开开关S；②适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数为，记录电阻丝aP部分的长度L和电阻箱对应的阻值R，断开开关S；③重复步骤②，直到记录9组L和R值并画出R－L的关系图线如图（b）所示；④根据R－L图线，求得斜率为Ω/m．⑤用螺旋测微器测量金属丝的直径如图(c)，其示数为mm，可算得金属丝的电阻率为Ω·m．（④、⑤的计算结果保留三位有效数字）八、描绘小电珠的伏安特性曲线例11、在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V，2.5W”的小电珠、导线和开关外，还有：32 A．直流电源（电动势约为5V，内阻可不计）B．直流电流表（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）C．直流电流表（量程0～600mA，内阻约为5Ω）D．直流电压表（量程0～15V，内阻约为15kΩ）E．直流电压表（量程0～5V，内阻约为10kΩ）F．滑动变阻器（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A）G．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A）实验要求小电珠两端的电压从零开始变化并能测多组数据．（1）实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________（均用序号字母表示）．（2）请按要求将图中所示的器材连成实验电路．（3）某同学通过实验正确作出的小电珠的伏安特性曲线如图所示．现把实验中使用的小电珠接到如图所示的电路中，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，此时电珠的实际功率为________W．（结果保留两位有效数字）【能力展示】32 1．分别用如图所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值．图甲中两表的示数分别为3V、4mA，图乙中两表的示数分别为4V、3.9mA，则待测电阻Rx的真实值为（　　）A．略小于1kΩB．略小于750ΩC．略大于1kΩD．略大于750Ω2．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如左下图所示，由图可知其长度为mm；（2）用以下器材尽可能精确地测量其电阻（电阻大约是900Ω）：A．电流表：量程为0-5mA-25mA，5mA内阻约为10Ω，25mA内阻约为2ΩB．电压表：量程为0-3V-15V，3V内阻约为7.2kΩ，15V内阻约为36kΩC．滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1AD．低压直流电源：电压4V，内阻可以忽略F．电键K，导线若干按提供的器材，要求测量误差尽可能小，请在实物图甲上连出正确的实验电路。32 410I/mAU/V234213图乙VA15153mA525图甲32 （3）根据实验的测量数据在U-I坐标系中描点，如图乙所示。①请在图乙中作出该导电材料棒的U-I关系图线，其电阻为Ω．②该测量值与导电材料棒电阻的真实值比较应_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”），产生该差异的主要原因可能是．3．要测绘一个标有“3V　0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；电流表（量程为0～250mA，内阻约5Ω）；电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；电键一个、导线若干．（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________（填字母代号）．A．滑动变阻器(最大阻值20Ω，额定电流1A)B．滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)（2）实验的电路图应选用下列的图________（填字母代号）．（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示．由小灯泡的伏安特性曲线可知：在较低电压区域（0~1V）内，小灯泡的电阻几乎不变；在较高电压区域（1~3V）内，小灯泡的电阻随电压的增大而________（填“增大”、“不变”或“减小”）。它们变化规律不同的原因是______________________________________________________________________。32 （4）如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W．（计算结果保留1位有效数字）4．为了测定电流表A1的内阻，某同学采用如图所示的实验电路．其中：A1是待测电流表，量程为300μA，内阻约为100Ω；A2是标准电流表，量程是200μA；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为6V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关．（1）①实验中滑动变阻器采用________接法（填“分压”或“限流”）．②根据如图所示电路的实物图，请在上面虚线框中画出实验电路图．32 （2）请将该同学的操作补充完整：①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________（填“左端”或“右端”）；将开关S2扳到接点a处，接通开关S1；调节滑动变阻器R2，使电流表A2的示数是150μA．②将开关S2扳到接点b处，________________，使电流表A2的示数仍是150μA．③若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示，则待测电流表A1的内阻Rg＝________Ω．（3）上述实验中，无论怎样调节滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用________．（填写阻值前相应的字母）A．300kΩB．30kΩC．15kΩD．150kΩ32 5．“测定某导线的电阻率”实验中可供使用的器材有：A．长度为100m的一捆导线（电阻Rx约为2Ω，横截面为圆）；B．电流表：内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝3mA；C．电流表：量程0.6A，内阻约1Ω；D．滑动变阻器R：最大阻值5Ω；E．定值电阻：R0＝3Ω，R1＝900Ω，R2＝1000Ω；F．电源：电动势6V，内阻不计；G．开关、导线若干。请完成下列实验内容：（1）用螺旋测微器测量其直径如图所示，由图可知其直径为mm；（2）把电流表与定值电阻串联改装成量程为3V的电压表，则定值电阻应选_____（选填“R1”或“R2”）。（3）为了尽可能获取多组数据，实验电路图应选下列四幅中的，电路中R0的作用是．32 （4）根据正确的电路图，完成实物图的连接（已正确连接了部分导线）。（5）某次测量中，电流表的读数为2.40mA时，电流表的读数为0.50A，由此求得该导线的电阻率为Ω·m（计算结果保留2位有效数字）．6．为了测量电阻Rx的阻值，实验室备有下列器材：A．待测电阻Rx，阻值约为200ΩB．直流电源，电动势约为3V，内电阻约为0.5ΩC．电流表A1，量程10mA，内阻r＝80ΩD．电流表A2，量程20mA，内阻约为30ΩE．定值电阻R0＝100ΩF．滑动变阻器R，最大阻值为20Ω，额定电流1.0AG．单刀单掷开关一个，导线若干（1）为尽量准确地测出Rx阻值，甲、乙、丙三位同学设计了三种实验电路，如图所示，你认为正确的是________．（填“甲”、“乙”或“丙”）（2）开始实验时，在合上开关S前，滑动变阻器的滑动触头应置于________端（填“a”或32 “b”）．（3）按所选的电路进行测量，读出电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。推导出计算Rx的表达式为Rx＝________．7．用直流电源（内阻可忽略不计）、电阻箱、定值电阻R0（阻值为2.0kΩ）、开关和若干导线，连接成如图甲所示的电路来测量电压表（量程3V）的内阻RV．（1）闭合开关S，适当调节电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，获得多组数据。（2）某次实验时电阻箱的读数如图乙所示，其值为________Ω．（3）根据测得的数据画出如图丙所示的关系图线，由此计算得到纵轴截距与图线斜率的比值为__________，进而求得电压表的内阻RV=kΩ。（计算结果均保留两位有效数字）（4）若电源内阻不可忽略，用此法测得的RV偏（填“大”或“小”）（5）定值电阻R0的作用是____________________________．8．某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值ρ≥200Ω·m）．如图所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱．容器内表面长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm。将水样注满容器后，进行以下操作：32 （1）分别用多用电表欧姆挡的“×100”、“×1k”两挡粗测水样的电阻值时，表盘上指针分别如图所示，则所测水样的电阻约为________Ω．（2）为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：A．电流表（量程5mA，电阻RA为50Ω）B．电压表（量程15V，电阻RV约为10kΩ）C．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）D．电源（12V，内阻约10Ω）E．开关一只、导线若干请在实物图中完成电路连接．（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，测出一系列数据如表所示，作出U－I关系图线如图所示．（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为________Ω·m．据此可知，所得水样在电阻率这一指标上________（选填“达标”或“不达标”）．32 9．在测定某金属丝的电阻率的实验中。（1）甲同学测量金属丝电阻Rx的电路图如图所示，闭合电键S，先后将电压表右侧接线端P接a、b点时，电压表和电流表的示数如下表所示。U/VI/A接线端P接a1.840.15接线端P接b2.400.15该同学认真观察发现，在两次测量中，电流表的读数几乎不变，发生这种现象的原因是________________________________________________，比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测＝________Ω（结果保留两位有效数字），从系统误差的角度分析，Rx的测量值Rx测与其真实值Rx真相比较，有Rx测________Rx真（选填“＞”、“＜”或“＝”）。（2）乙同学找来一恒压电源，按照如图所示的电路先后将接线端P接到a处和b处，测得的相关数据如下表所示，该同学可利用该数据算出Rx的真实值为Rx＝________Ω．U/VI/A32 接线端P接a2.560.22接线端P接b3.000.2032 10．（1）要用伏安法测量Rx的电阻，已知电压表内阻约几kΩ，电流表内阻约1Ω，若采用甲图的电路，Rx的测量值比真实值（选择“偏大”或“偏小”），若Rx约为100Ω，则采用（选“甲图”或“乙图”）的电路误差较小。甲乙丙丙丙（2）无论是用甲图或乙图测量，都不可避免地会产生由电表内阻引起的测量误差，有两个研究性学习小组分别设计了以下的实验方案：I．第一组按如图丙所示的电路进行测量，主要的实验步骤如下：①闭合开关S1，开关S2接2，调节可变电阻RP和RW，使电压表和电流表的示数都较大（不超出量程），并读出此时电压表和电流表的示数U1和I1；②保持RP的阻值不变，。（A）请你在②的横线上用简要的语言写出未完成的主要操作步骤，并用字母表示相应的测量值；（B）写出待测电阻Rx的表达式：Rx=_____________。II．第二组同学利用如图丁的电路测量，其中R1是电阻箱，R2=72Ω、R3=100Ω．合上S，当R1未调至图中所示阻值时，灵敏电流计G的指针会偏转，将R1调至如图中所示时，灵敏电流计的指针回到零位。请在虚线方框内画出与图丁对应的电路图。并读出图中电阻箱的阻值为R1=Ω，算出待测电阻的值为Rx=Ω．32 III．这两组实验方案能避免电表内阻引起的实验误差的是________．A．丙图方案B．丁图方案C．丙图和丁图都能D．丙图和丁图都不能32 11．测一个阻值约为25kΩ的电阻，备有下列器材：A．电流表（量程100μA，内阻2kΩ）B．电流表（量程500μA，内阻300Ω）C．电压表（量程10V，内阻100kΩ）D．电压表（量程50V，内阻500kΩ）E．直流稳压电源（电动势15V，允许最大电流1A）F．滑动变阻器（最大电阻1kΩ，额定功率1W）G．电键、导线若干（1）电流表应选________，电压表应选________；（2）画虚线框中出测量Rx的原理图。12．现要测量某一电压表的内阻．给定的器材有：待测电压表V（量程2V，内阻约4kΩ）；电流表mA（量程1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1＝4kΩ，R2＝10kΩ，R3＝15kΩ；开关及导线若干．要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半．（1）试从3个固定电阻中，选用一个与其他器材一起组成测量电路，并在虚线框中画出测量电路的原理图．（要求电路中各器材用题给定的符号标出）32 （2）电路接通后，若电压表的示数为U，电流表的示数为I，则电压表内阻RV＝________。13．某同学为了测电流表A1的内阻r1的精确值，有如下器材：A．电流表A1（量程300mA，内阻约为5Ω）B．电流表A2（量程600mA，内阻约为1Ω）C．电压表V（量程15V，内阻约为3kΩ）D．定值电阻R0=5ΩE．滑动变阻器R1（阻值范围0～10Ω，额定电流为1A）F．滑动变阻器R2（阻值范围0～250Ω，额定电流为0.3A）G．电源E（电动势为3V，内阻较小）H．导线、电键若干（1）要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减少误差．在图中虚线方框中画出测量用的电路图，并在图中标出所选用器材的代号．（2）若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1＝____________；式中各符号的意义是。14．某同学想利用所学知识测量某种圆柱形材料（电阻大约为17kΩ）的电阻率，实验要求必须精确测出该段材料的阻值．除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：电流表A1，量程1A，内阻r1约0.5Ω电流表A2，量程30mA，内阻r2约200Ω32 电压表V1，量程6V，内阻RV1等于20kΩ电压表V2，量程10V，内阻RV2约30kΩ滑动变阻器R1，0～20Ω，额定电流2A滑动变阻器R2，0～2000Ω，额定电流1mA电源E（电动势为12V，内阻r约2Ω）（1）请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中，其中滑动变阻器应选________．（2）若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为________________，式中符号的含义为．电学实验一答案变式3、①零；②I0；③④32.0Ω/m（31.4~32.6可给分）；⑤0.200mm（0.198~0.202可给分）；1.00×10-6Ω·m（0.960~1.05×10-6可给分，主要看三位有效数字是否正确）．例11、（1）C　E　F　（2）如图所示　（3）0.84（0.81～0.87）皆可【能力展示】2、（1）50.15（2）图略，采用内接、分压32 （3）①连线略，800Ω（780Ω-820Ω）；②偏大，电流表分压3、（1）A　（2）B　（3）增大，在低电压区灯泡温度变化不大，灯丝电阻基本不变，在高电压段，灯丝温度较高，灯丝电阻随温度升高而增大（4）0.14、（1）①限流　②如图所示（2）①左端　②保持R2不变，调节变阻箱R1　③86.3（3）B5、（1）4.700（2）R1（3）甲，“增大电流表的读数以减小误差”（4）连线如答图所示（5）3.1×10-76、（1）乙　（2）b　（3）7、（2）6500Ω；（写6.5k或6.5×103照样给分）（3）9.0kΩ（8.5~9.5kΩ），7.0kΩ（6.5kΩ~7.5kΩ）；（4）大；（5）保护电压表（写成保护电路也给2分，写成保护电阻只给1分，但写保护电源不给分）8、（1）1750　（2）图略，采用分压、内接（4）137.2（120～145）　不达标9、（1）电压表内阻比金属丝电阻大得多，电路的总电阻几乎未变　12　＜　（2）1310、（1）偏小；乙图32 （2）I．（A）开关S2接1，调节可变电阻RW，使电压表和电流表的示数都较大（不超出量程），并读出此时电压表和电流表的示数U2和I2；（B）II．36Ω；200ΩIII．C11、（1）B；C（2）电流表内接，分压式接法如图所示12、（1）如图（2）13、（1）如图（2）r1＝R0，I2、I1分别为某次实验时电流表A2、A1的示数，R0是定值电阻的电阻大小14、（1）电路图如图所示，　R1（2）ρ＝，U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数32