1、3 -2008高考物理電學(xué)實驗專題復(fù)習(xí)第一講 測定金屬絲的電阻率【實驗?zāi)康摹繉W(xué)會螺旋測微器的使用和讀數(shù)，學(xué)會用伏安法測量電阻的阻值，測定金屬的電阻率?！緦嶒炘怼坑煤撩卓潭瘸邷y一段金屬導(dǎo)線的長度l ,用螺旋測微器測量導(dǎo)線的直徑d,用伏安法測導(dǎo)線的電阻 R,根據(jù)電阻定律 R=p l/S,金屬的電阻率p=RS/l。 【重點難點解析】1 .電學(xué)實驗的器材選擇和電路設(shè)計的一般原則電路結(jié)構(gòu)：完整的實驗電路包括三個部分：測量電路、控制電路（變阻器、開關(guān)） 、電 源。設(shè)計思路：選擇儀器規(guī)格（電表量程）？選擇測量電路（內(nèi)外接法）？選擇控制電路（限 流分壓）一般原則：安全性原則：通過電源，電表，滑動變阻器，用電

2、器的電流不能超過其允許 的最大電流；準(zhǔn)確性原則：選用電表量程應(yīng)可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使 用時盡可能使指針接近滿量程，若指針偏轉(zhuǎn)不到滿偏角度的1/3,讀數(shù)誤差較大；方便性原則：選擇控制電路時，既要考慮供電電壓的變化范圍是否滿足實驗要求，又要注意便于操作，同時還要考慮實驗電路的節(jié)能性問題。2 .怎樣選擇內(nèi)接法與外接法誤差的產(chǎn)生原因當(dāng)選用外接法（a）時，由于電壓表的分流，導(dǎo)致R測<R真；當(dāng)Rx<<Rv 時，電壓表分流較小，測量誤差較小。時,當(dāng)選用內(nèi)接法（b）時，由于電流表的分壓，導(dǎo)致R測R真；當(dāng)Rx>>R 電流表分壓較小，測量誤差較小。系統(tǒng)的絕對誤差

3、和相對誤差外接法（a）測量的實際上是待測電阻和電壓表并聯(lián)的電阻，所以：絕對誤差？R=RxRxRv/（Rx+Rv尸Rx2/（Rx+Rv）;相對誤差 打 1=?R/Rx= Rx/（Rx+Rv）%內(nèi)接法（b）測量的實際上是待測電阻與電流表的串聯(lián)電阻，所以：絕對誤差？R=Ra；相對誤差 刀2=?R/Rx= Ra/Rx%利用試觸法確定內(nèi)、外接法當(dāng)Rx、Rv、Ra大小都不知道時，可用試觸法確定內(nèi)、外接法。如下圖 所示的電路，空出電壓表的一個接線頭，用該接線頭分別試觸M、N兩點,觀察兩電表的示數(shù)變化情況，如果？I/I>?U/U ,應(yīng)采用內(nèi)接法，如果？U/U > ?I/I ,應(yīng)采用外接法。3 .怎

4、樣選擇限流式和分壓式電壓電流變化范圍限流式：Ux=（Rx/（R+Rx）U? UIx=U/（R+Rx） ? U/Rx電路結(jié)構(gòu)簡單、省電；Ix=0? U/Rx0開始，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗電。U、I可在一定范圍內(nèi)變化, 分壓式：Ux=0? UU、I變化范圍較大，可從 分壓式限流式選擇原則優(yōu)先選用限流式；以下情況考慮分壓式：要求待測電路的 U、I從0變化；R滑 Rx；選用限流式時， Ux、Ix過大（超過電表量程，燒壞電表、電源或用電器等）或Ux、Ix過?。ㄗ畲笾挡怀^電表滿量程的1/2,讀數(shù)誤差大）滑動變阻器的選擇限流式：額定電流大，全值電阻與待測電阻接近；分壓式：額定電流大，全值電阻小于待測電阻?；瑒幼?/p>

5、阻器的粗調(diào)和微調(diào)在限流電路中，對測量電路而言，全電阻較大的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小的變阻器起微調(diào)作用；在分壓電路中，變阻器的粗、微調(diào)作用正好與限流電路相反.4 .本實驗注意事項測金屬絲直徑時，應(yīng)用螺旋測微器在導(dǎo)線的三個不同的位置上各測量一次，求出其平均值。若實驗室提供有漆層的的待測金屬絲，應(yīng)先用火將漆層燒掉擦干凈再測量，嚴(yán)禁用小刀或砂紙刮磨金屬絲。金屬絲的長度是指實際接入電路的有效長度（而不是金屬絲的總長度），應(yīng)測量三次，求出其平均值。用伏安法測電阻時，應(yīng)測出幾組電流、電壓值，求出電阻的平均值（或圖像法處理）。測電阻時電流不宜過大， 通電時間不宜太長， 以免金屬絲因發(fā)熱升溫導(dǎo)致電阻率增大，

6、影響測量的準(zhǔn)確性。因金屬絲阻值相對較小，故本實驗采用外接法，R測R真，p測p真。一般材料的電阻率范圍： 純金屬108si06q .m,絕緣體108sI。1，.m,半導(dǎo)體105s 106a.m 【經(jīng)典例題解析】例1. （99全國卷）圖1為測量電阻的電路.Rx為待測電阻.R的阻值已知.R/為保護電阻， 阻值未知.電源E的電動勢未知.Ki、K2均為單刀雙擲開關(guān). A為電流表，其內(nèi)阻不計.按圖1所示的電路，在圖2的實物圖上連線.(2)測量Rx的步驟為：將 七向d閉合，K1向。閉合，記下電流表讀數(shù)I再將K2向c閉合，K1 向b數(shù)閉合，記電流表讀數(shù)I2.計算Rx的公式是Rx=l2R/Ij-例2. (02春

7、季高考)圖甲、乙是兩組同樣的器材實物圖，用來測量待測電阻R的阻值，每組器材中包括：電池、電鍵、變阻器、電壓表、電流表、待測電阻R、若干導(dǎo)線。R的阻值比電流表的內(nèi)阻大很(1)如果待測電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻不是小很多，但6 1 J(3)待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標(biāo)為50分度的卡尺測量其長度與直徑，結(jié)圖甲圖乙多，試在圖甲中連線使之成為測量電路；如果待測電阻R的阻值比電流表的內(nèi)阻不是大很多，但R的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多，試在圖乙中連線使之成為測量電路。(圖甲內(nèi)接法、分壓式；圖乙內(nèi)接法、分壓式)(2)如果已知上述電壓表的內(nèi)阻Rv和電流表的內(nèi)阻Ra,對圖甲和圖乙中連成的測量電路，分別寫出

8、計算待測電阻的公式(用測得的量和給出的電表內(nèi)阻來表示)。(圖甲Rx=(U/IRa);圖乙 Rx=URv/(IRvU)例3. (03全國卷)用伏安法測量電阻阻值 R,并求出電阻率 伊給定電壓表(內(nèi)阻約為50kQ)> 電流表(內(nèi)阻約為40 0)、滑線變阻器、電源、 電鍵、待測電阻(約為250 )及導(dǎo)線若干。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(1)畫出測量R的電路 圖。(2)圖1中的6個點表示實驗中測得的 6組電流 卜電壓U的值，試寫出根 據(jù)此圖求R值的步驟： 作U I圖線，舍去左起第 二點，不在直線上的點均 勻分布在直線兩側(cè)求直 線斜率k求出的電阻值 R = 221s 237 Q。果分別如圖2、圖3所

9、示。由圖可知其長度為8.00mm。直徑為1.94mm。(4)由以上數(shù)據(jù)可求出于8.46X 10-20 m。例4. (04全國卷)用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(900-1000 0):電源E,具有一定內(nèi)阻,電動勢約為9.0V;電壓表Vi,量程為1.5V,內(nèi)阻Ri=750Q；電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻R2=2500Q;滑線變阻器 R,最大阻值約為100;單刀單擲開關(guān) K,導(dǎo)線若干。(1)測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫出測 顯量電阻Rx的一種實驗電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中相甘應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。(2)根據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實物圖上畫出連線。(3)若電壓表V

10、1的讀數(shù)用 5表示，電壓表V 2的讀數(shù)用 Rx的公式為 Rx=。U2表小，則由已知量和測得量表不例5. ( 06四川卷)在“測定金屬的電阻率”實 驗中，需要測量金屬絲的長度和直徑?，F(xiàn)用最小 分度為1 mm的米尺測量金屬絲長度，圖中箭頭。1234 () 96 97 98 99所指位置是拉直的金屬絲兩端在米尺上相對應(yīng)的位置，測得的金屬絲長度為972.0mm在測量金屬絲直徑時，如果受條件限制，身邊只有米尺1把和圓柱形鉛筆1支。如何較準(zhǔn)確地測量金 屬絲的直徑？請簡述測量方法： 例6.在測定金屬的電阻率的實驗中，需要用刻度尺測出待測金屬絲的長度1,用螺旋測微器測出待測金屬絲的直徑d,用電流表和電壓表測出

11、金屬絲電阻上的電流I和電壓U。請寫出金屬絲電阻率的表達式：p =。(用上述測量量的字母表示)用電流表和電壓表測金屬絲的電阻時，由于電壓表和電流表內(nèi)阻的影響，不論采用內(nèi)接法還是外接法，都會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。 若按右圖所示的電路進行測量，可以消除系統(tǒng)誤差。利用該電路進行實驗的主要步驟是：第一步，先將R2的滑動頭調(diào)至最 左端，單刀雙擲開關(guān) Q向1閉合，閉合電鍵調(diào)節(jié)變阻器R和R2,使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過量程)，讀出此時電表的讀數(shù)U和I工第二步，保持兩滑動變阻器的滑動頭位置不變，將單刀雙擲開關(guān)S2向2閉合，讀出此時電表的讀數(shù)U2和I 2。請寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計算待測電阻Rx的表達式Rx= U

12、i/I 1-U2/I 2O第二講 電阻的測量創(chuàng)新與提高【重點難點解析】從1996年到2006年十年間，全國高考與各省市高考的物理試卷中，以設(shè)計性實驗的形式考查電阻測量的原理和方法的試題就有40多個，涉及定值電阻、電壓表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻、電源內(nèi)阻的測量等情形。但絕大多數(shù)設(shè)計性實驗題均需要在傳統(tǒng)的伏安法基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新和演 變?？偨Y(jié)如下：方法原理電路測量條件可測物理量備注伏安 法 外接電表內(nèi)阻未知且 RX<<RV或Rx ,麗：測 R= U/IR測<R真-4V)11已知電壓表內(nèi)阻且兩表讀數(shù)誤差較 小測R =U/(I-U/R V)已知R且兩表讀數(shù)誤差較小測R/=U/(I-U/R x)伏

13、安 法 內(nèi)接電表內(nèi)阻未知且 R>>R或Ra'RR測 R= U/IR測R真V-已知電流表內(nèi)阻且兩表讀數(shù)誤差較 小測 R=(U/I)-R a已知R且兩表讀數(shù)誤差較小測 RA= (U/I)-R x伏安 法A_兩表內(nèi)阻未知且測電壓的量程接近測 RA= U/I電流表測 電壓量程 小時串分 壓電阻伏安 法兩表內(nèi)阻未知且測電流的量程接近測 R/= U/I電壓表測 電流量程 小時并分 流電阻依 法0Q兩表測電壓的量程接近且已知A內(nèi)阻測 FA2=I 1FA1/I 2伏伏 法哂_蝦兩表測電流的量程接近且已知V內(nèi)阻測R/2=U/(U 1/Rvi)依 法已知R且兩電流表讀數(shù)誤差較小已知A1內(nèi)阻Ra

14、i且兩電流表讀數(shù)誤 差較小測Ri=(I 2-I 1)R/I 1測R=I iFAi/(I 2-I i)表Az量程 大于表Ai 量程伏伏-0-已知R且兩電壓表讀數(shù)誤差較小測R/i=表V2量程法UlR/(U2-Ul)測R其他 常見 方法已知V1內(nèi)阻Rvi且兩電壓表讀數(shù)誤差較/(U2Ul)Rvi/Ul替代法半偏法電橋法大于表Vi量程消除法【經(jīng)典例題解析】1. “伏伏”法“伏伏”法是利用兩塊電壓表測電阻的一種方法，這一方法的創(chuàng)新思維是運用電壓表測電流（或算電流），此方法適用于電流表不能用或沒有電流表等情形。設(shè)計電路時不僅要考慮電 壓表的量程，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。1.1 利用“伏伏”法

15、測電壓表的內(nèi)阻 例1為了測量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻（內(nèi)阻約2000 Q）,實驗室可以提供的器材有:電流表Ai,量程為0.6A,內(nèi)阻約0.1電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻約3500變阻箱R1阻值范圍為0-9999Q;變阻箱R2阻值范圍為099.9Q;滑動變阻器R3,最大阻值約為100Q,額定電流1.5A;電源E,電動勢 6V ,內(nèi)阻約 0.5Q;單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。（1）請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V的內(nèi)阻的實驗電路，畫出電路原理圖（圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注），要求測量盡量準(zhǔn)確。（2）寫出計算電壓表 V的內(nèi)阻Rv的計算公式為Rv = 。1.2 利用“伏伏”

16、法測定值電阻的阻值例2 （04全國卷）用以下器材測量電阻 Rx的阻值（9001000 0:電源E,有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V;電壓表 V1，量程為 1.5V,內(nèi)阻1 = 750 Q；'二7c電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻r2 = 2500 Q;滑線變阻器R,最大阻值約為100星一單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。（1）測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫出測量電阻 Rx的一種實驗電路原理圖（原理圖中的元件要用題中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注）。（2）若電壓表V1的讀數(shù)為U1，電壓表V2的讀數(shù)為 5,則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx = 2. “安安”法“安安”法是利用兩塊電流表測電阻

17、的一種方法，這一方法的創(chuàng)新思維是運用電流表測電壓（或算電壓），此方法適用于電壓表不能用或沒有電壓表等情形。設(shè)計電路時除考慮電流表 的量程外，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。2.1 利用“安安”法測電流表的內(nèi)阻例3從下列器材中選出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一個電路來測量電流表Ai的內(nèi)阻 要求方法簡捷，有盡可能高的精確度，并測量多組數(shù)據(jù)。器材（代號）與規(guī)格如下：電流表Ai,量程10mA,內(nèi)阻待測（約40Q）;電流表 A2,量程 500 A,內(nèi)阻2 =750電壓表V,量程10V,內(nèi)阻2 =10kQ|®一不電阻Ri,阻值約為1001滑動變阻器R2,總阻值約50 ；匕方.;電池E,電動勢1.

18、5V,內(nèi)阻很?。浑婃IK,導(dǎo)線若干。（1）畫出實驗電路圖：標(biāo)明所用器材的代號。（2）若選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計算1,則所用的表達式1 =,式中各符號的意義是：。2.2 利用“安安”法測定值電阻的阻值例4用以下器材測量一待測電阻的阻值。器材（代號）與規(guī)格如下：電流表A1 （量程250mA,內(nèi)阻1為5Q）;氐一標(biāo)準(zhǔn)電流表 A2 （量程300mA,內(nèi)阻2約為5Q） ;±±待測電阻R1 （阻值約為100Q）,滑動變阻器 R2 （最大阻值10Q）;一:一電源E （電動勢約為10V,內(nèi)阻約為1Q）,單刀單擲開關(guān) S,導(dǎo)線若干。（1）要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標(biāo)明

19、每個器材的代號。（2）實驗中，需要直接測量的物理量是 ，用測得量表示待測電阻 R的阻值的計算 公式是R1 =o3. “加R”法“加R”法又叫“加保護電阻”法。在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的原則，加保護電阻的方法就應(yīng)運而生，設(shè)計電路時不僅要 考慮電壓表和電流表的量程，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。3.1 利用“加R”法測電流表的內(nèi)阻例5某電流表的內(nèi)阻在 0.1Q0.2之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：A.待測的電流表A1 （量程0.6A）；公 ,3.2 壓表V1 （量程3V,內(nèi)阻約2k Q） ;c=D®-C.滑動變阻器R1

20、 （最大電阻10口）；電D.定值電阻R2 （阻值5口）；,E.電源E （電動勢4V）F.電鍵S及導(dǎo)線若干。（1）畫出實驗電路圖；（2）如測得電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為 I,則電流表 Ai內(nèi)阻的表達式為：Ra3.3 利用“加R”法測電壓表的內(nèi)阻例6（ 06全國卷I）現(xiàn)要測量某一電壓表OV的內(nèi)阻。給定的器材有：待測電壓表 V （量程2V,內(nèi)阻約為4kQ）;電流表 mA （量程1.2mA,內(nèi)阻約 500Q ）;直流電源E （電動勢約2.4V,內(nèi)阻不計）；固定電阻 3 個：Ri=4000 Q , R2=10000Q , R3=15000 a；s電鍵S及導(dǎo)線若干。要求測量時兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量

21、程的一半。試從3個固定電阻中選用1個，與其它器材一起組成測量電路，并在虛線框內(nèi)畫出測量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號標(biāo)出。）電路接通后，若電壓表讀數(shù)為 U ,電流表讀數(shù)為I,則電壓表內(nèi)阻Rv =3.4 利用“加R”法測電源的內(nèi)阻例7 （ 05全國卷I）測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r （E約為4.5V, r約為1.5Q）。可選用的 器材如下：量程為3V的理想電壓表 V;量程為0.5A的電流表A （有一定內(nèi)阻）；固定電阻R=4 Q;滑動變阻器R/;電鍵K,導(dǎo)線若干。（1）畫出實驗電路原理圖，圖中各元件需用題目給出的符號或字母標(biāo) 出。（2）實驗中，當(dāng)電流表的讀數(shù)為 I1時，電壓表的讀

22、數(shù)為 U1；當(dāng)電流表的讀數(shù)為I2時，電 壓表的讀數(shù)為 U2,則可求出 E=, r=。（用I1、I2、5、U2及R 表不）。“伏伏”法、“安安”法、“加R”法等測量電阻的方法是伏安法原理同具體的測量實際相結(jié)合的產(chǎn)物，是伏安法的原理在電阻測量中的實際應(yīng)用；是對伏安法測電阻原理的豐富和發(fā)展。如果大家掌握了這一電阻測量的實質(zhì)，具體問題具體分析，就能在高考中創(chuàng)造性地完成電阻的測量這一類設(shè)計性實驗，在高考中立于不敗之地。9 -第三講 描繪小電珠的伏安特性曲線【實驗?zāi)康摹?描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律。【實驗原理】金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大，從而使金屬導(dǎo)體的電阻隨溫 度的升高而增大

23、，因此，對一只燈泡來說，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時燈絲 的電阻可相差幾倍或幾十倍，它的伏安特性曲線應(yīng)該是一條曲線?！局攸c難點解析】因此滑動變阻器采用1 .本實驗要作出I U圖線，要求測出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值，分壓接法。2 .本實驗中，因被測小燈泡電阻較小，因此實驗電路必須采用電流表外接法。3 .實驗室提供“ 3.8VQ.3A”的電燈泡，實驗過程中注意更換電壓表量程（低于 3V用03V, 高于3V用015V）。4 .因小燈泡的伏安特性曲線不是直線，故閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置使燈泡的電壓逐 漸增大時，可在電壓表讀數(shù)每增加一個定值（如0.5V）時，讀取一次電流值，不能任意調(diào)節(jié)電壓電流讀數(shù)；

24、但在 U=1V左右要適當(dāng)多測幾組數(shù)據(jù)（此時IU曲線明顯變化）。5 .實驗時，應(yīng)使燈泡兩端電壓由低向高逐漸增大，不要一開始就使小燈泡在較高電壓下工作。因為燈絲電阻隨溫度的升高而加大，燈絲由低溫狀態(tài)直接超過額定電壓使用，會由于燈絲冷電阻過小，瞬間電流過大而燒壞燈泡。6 .電鍵閉合前滑動變阻器的滑片要移動到圖中的A點。7 .描點連線時要用平滑的曲線連線，注意曲線的斜率不是此狀態(tài)下燈泡的電阻！【經(jīng)典例題解析】例1.幾組學(xué)生用實驗方法研究一個標(biāo)有“12V, 10W”白熾燈的伏安特性，下圖所示的四個19 -例2. （2004年，上海）小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如

25、下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00在下框中畫出實驗電路圖。 可用的器材有：電壓表、電流表、滑動變阻器（變化范圍010 ）、電源、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干。在右圖中畫出小燈泡的 U-I曲線；如果一電池的電動勢是 1.5 V,內(nèi)阻是2.0 Q ,將本題中的小燈泡接在該電池兩端，小燈泡的實際功率是多少？（簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在第小題的方格圖中）（0.35A,0.80V ,0.28W）實驗電路及小燈泡的U

26、I曲線如圖所示；在小燈泡的U-I圖中作出電源的U = s -Ir圖線，兩曲線的交點即為小燈泡的實際工作狀態(tài)?？傻眯襞?工作電流 為0.35安，工作電壓 為0.80伏，因此小燈 泡實際功 率為P=0.80X 0.35=0.28W例3.（06年全國卷II）現(xiàn)要測定一個額定電壓 求所測電壓范圍為0.14V。4V,額定功率1.6W的小燈泡的伏安特性曲線. 要現(xiàn)有器材：直流電源 E （電動勢4.5V,內(nèi)阻不計），電壓表 V （量程4.5V,內(nèi)阻約4X 104Q）,電流表 Ai （量程250mA, 內(nèi)阻約為2Q）,電流表A2 （量程500mA,內(nèi)阻約為1Q）,滑 動變阻器R （最大阻值約為30Q）,電鍵

27、S,導(dǎo)線若干.如果既要滿足測量要求，又要測量誤差小，應(yīng)該選用的電 流表是A2 ,下面兩個電路應(yīng)該選用的是 史.小燈泡的電阻 Rl=U2/P=10Q,電流 I = E/RL = 450mA>250mA ,故選 A2;因 Rl<<Rv,故 采用外接法。例4. （06北京卷）某同學(xué)用右圖所示電路，測繪標(biāo)有“3.8 V,0.3A”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象。除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：電流表：Ai （量程100 mA,內(nèi)阻約2Q）; A2 （量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3 0;一之一電壓表：V （量程5 V,內(nèi)阻約 5Q）;V2 （量程15 V,內(nèi)阻約15Q）

28、;_X滑動變阻器：R （阻值范圍010Q）;R2 （阻值范圍02kQ）;1（電 源：E1（電動勢為1.5 V,內(nèi)阻為0.2 Q ）;E2（電動勢為4 V,內(nèi)阻約為0.04 '）為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實驗中應(yīng)選用電流表A2,電壓表 V1,滑動變阻器 R1,電源2。（填器材符號）由表格中數(shù)據(jù)可知，電壓表示數(shù)的取值范圍為根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出R-U的圖象如圖所示。由圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為1.5Q;當(dāng)所加電壓為3.00 V時，燈絲電阻為11.5燈泡實際消耗的電功率為0.78W。根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系。符合該關(guān)系的示意圖是上圖中的a。由小燈

29、泡的R-U圖像知隨U的增加R/U逐漸減小（或 U/R逐漸增加），小燈泡耗電功 率P與外加電壓U的關(guān)系為P=U2/R= （U/R） U ,故選Ao例5. （2006年，上海）表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡U-I關(guān)系的實驗數(shù)據(jù):U (V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I (A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215分析上表內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實驗電路圖是圖在方格紙內(nèi)回出小燈泡的 UI曲線。分析曲線 可知小燈泡的電阻隨 I變大而變大（填“變大”、“變 小”或“不變”）;如圖內(nèi)所示，用一個定值電阻 R和兩個上述小史（填“甲”或“乙©

30、-鉆® ”）；®燈泡組成串并聯(lián)電路， 連接到內(nèi)阻不計、電動勢為3V 的電源上。已知流過電阻 R的電流是流過燈泡 b電流S陶田J圖乙：的兩倍，則流過燈泡b的電流約為0.07A .03V,故選圖甲；由U- I圖線可看出隨I的增加，小燈泡的電阻 R= U/I也增加（注意，圖線各點的斜率不等于小燈泡的電阻！）；Ia=Ib+lR= 3I b； U+U=3V,結(jié)合小燈泡的 UI- I 曲線，可知 Ib= 0.07A, Ia=0.21A, Ub= 0.3V ,U = 2.65V 。例6.發(fā)光晶體二極管是電器上做指示燈用的一種電子元件。正常使用時，帶“+”號的一端接高電勢，帶“，的一端接低

31、電勢。某同學(xué)用實驗的方法測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的關(guān)系數(shù)據(jù)如表中所示。U/V00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0I/mA00.40.91.52.33.24.35.46.89.3121519243037(1)在圖中的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實驗電路圖。(實驗用電壓表內(nèi)組 Rv約10kQ,電流表內(nèi)阻RmA約100 )(2)在圖中的小方格紙上用描點法畫出U-I圖線。(3)若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.0V,而電源是由內(nèi)阻不計、電動勢為 1.5V的兩節(jié)1電池串聯(lián)而成。根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析, 源接成閉合電路，才能使二極管工作在

32、最佳狀態(tài)？(1)分析表格數(shù)據(jù)可知， 二極管電阻大約在1000500 之間，遠遠小于電壓表內(nèi)阻，故采用 外接法；因U、I從0開始測量，故采用分壓式(見圖)，注意二極管的+、極。(3)設(shè)應(yīng)串聯(lián)阻值為 R的電阻后與電源接成閉合電路能使二極管工作在最佳狀態(tài)，則二極管 兩端電壓 U=E IR , I = 0時U=3V, U=2V 時，I=12mA,解得 R=83.3Q第四講 把電流表改裝為電壓表【實驗?zāi)康摹空莆沼冒肫y電表電阻；將電流表改裝為電壓表。 【重點難點解析】1 .內(nèi)阻測量 怎樣用圖示電路測量電壓表或者電流表的內(nèi)電阻？與測 量一般電阻的不同點在哪里 ？第一次滿偏，第二次 2/3偏可以嗎？2 .

33、誤差分析 圖示測電流表內(nèi)阻的電路中，內(nèi)阻測量值他上，電壓表內(nèi)阻測量值 他怎樣選擇 Ri和R2來減小測量誤差？怎樣選擇電源來 減小測量誤差？3 .改裝電表 怎樣把電流表（Ig、Rg）改裝成量程為U的電壓表？配用 的電阻大小怎樣計算？怎樣把電流表 （Ig、Rg）改裝成量程為I的電流表？ 配用的電阻怎樣計算？4 .校對電表 怎樣校對電壓表和電流表？用什么電路？若Rg測量值偏小，導(dǎo)致改裝成的電壓表讀數(shù)總是倜生，怎么辦?若Rg測量值偏小，導(dǎo)致改裝成的電流表讀數(shù)總是幽1，怎么辦?5.同一表頭改裝成兩個不同量程的電流表串聯(lián)接入電路，兩表讀數(shù)是否相同，指針偏角是否 相同？并聯(lián)接入電路， 兩表讀數(shù)是否相同，指針

34、偏角是否相同？若同一表頭改裝成兩個不同量程的電壓表呢？【經(jīng)典例題解析】例1.如圖所示，將一個改裝的電流表接入電路進行校準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)待測表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù) 偏大一些，如果表頭G的Ig是準(zhǔn)確的，出現(xiàn)的誤差可能是下述哪種原 因引起的：Rg的測量值比真實值偏大Rg的測量值比真實值偏小 所并聯(lián)的R并比公式R并=IgRg/（I Ig）計算出的R并小 所并聯(lián)的R并比公式R并=IgRg/（I Ig）計算出的R并大A. B. C. D.例2. （01浙江）實驗室中現(xiàn)有器材如實物圖（1）所示，有：電池E,電動勢約1V,內(nèi)阻約1Q;電流表Ai,量程10A,內(nèi)阻Ri約0.2 電流表A2,量程300mA ,內(nèi)阻R2約5

35、Q;電流表 A3,量程250mA,內(nèi)阻R3約5Q;電阻箱R1,最大阻值999.9 Q ,阻值最小改變量為 0.1 Q ;滑線變 阻器R2,最大阻值100 ；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。要求用圖（2）所示電路測定圖中電流表A的內(nèi)阻。（1）在所給的三個電流表中，哪幾個可用此電路精確測出其內(nèi)阻？（2）在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實物圖上連成測量電路。（3）你要讀出的物理量是。用這些物理量表示待測內(nèi)阻的計算公式是 例3. （01全國卷）圖（1）中E為電源，其電動 勢為e , Ri為滑線變阻器，R2為電阻箱，A 為電流表。用此電路，比以下步驟可近似測 得A的內(nèi)阻Ra：閉合Ki,斷開K2,調(diào)節(jié) Ri,使

36、電流表讀數(shù)等于其量程I。；保持Ri不變，閉合K2,調(diào)節(jié)R2,使電流表讀數(shù)等于 Io/2,然后讀出R2的值，取Ra=R2°(RA-R2)/RAo試導(dǎo)出它按圖（1）所示電路在圖（2）所給出的實物圖中畫出連接導(dǎo)線。真實值與測量值之差除以真實值叫做測量結(jié)果的相對誤差，即 與電源電動勢£、電流表量程I。及電流表內(nèi)阻Ra的關(guān)系。Io=10mA,真實值Ra約為30Q ,要想使測量結(jié)果的相對誤差不大于5%,電源電動勢最小應(yīng)為多少伏？ 例4. （04北京卷）為了測定電流表 A1的內(nèi)阻，采用如圖（1）所示的電路。其中：A1是待測電流表，量程為 300dA內(nèi)阻約為100Q; A2是標(biāo)準(zhǔn)電流表，量

37、程是 200 dA; R1是電阻箱，阻值范圍 0-999.9Q; R2是滑動變阻器；R3是保護電阻，E是電池組，電 動勢4V ,內(nèi)阻不計；&是單刀單擲開關(guān)，S2是單刀雙擲開關(guān)。根據(jù)電路圖（1）,請在圖（2）中畫出連線，將器材連接成實驗電路。連接好電路，將開關(guān) S2扳到接點a處，接通開關(guān)S1，調(diào)整滑動變阻器 &使電流表A2 的讀數(shù)是150 A;然后將開關(guān)S2扳到接點b處，保持R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱 R1,使A2的讀數(shù) 仍為150 A。若此時電阻箱各旋鈕的位置如圖 （3）所示，電阻箱R1的阻值是 Q ,則待測電流表A1的內(nèi)阻R3=Q o上述實驗中，無論怎樣調(diào)整滑動變阻器R2的滑動端位

38、置，都要保證兩塊電流表的安全。在下面提供的四個電阻中，保護電阻R3應(yīng)選用： （填寫字母）。A. 200k Q B. 20k QC. 15kQD. 20 a即要滿足上述實驗要求，又要調(diào)整方下面提供最大阻值不同的四個滑動變阻器供選用。便，應(yīng)選（填字母）。A. 1kQB. 5k QC. 10kQD. 25k Q例5. （04全國卷II）（1）圖中給出的是用螺旋測微器測量一個金屬薄板厚度時的示數(shù)，此讀數(shù)應(yīng)為 mm。（2）實驗室內(nèi)有一電壓表 mV量程為150mV ,內(nèi)阻約為150 ?，F(xiàn)要將其改裝成量程為 10mA 的電流表，并進行校準(zhǔn)。為此，實驗室提供如下器材：干電池E（電動勢為1.5V）,電阻箱R,滑

39、線變阻器R',電流表 A（有1.5mA, 15mA與150mA三個量程）及開關(guān)K。對電表改裝時必須知道電壓表的內(nèi)阻。可用圖示的電路測量電壓表的內(nèi)阻。在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中電流表 A應(yīng)選用的量程是 。若合上K, 調(diào)節(jié)滑線變阻器后測得電壓表的讀數(shù)為150mV,電流表A的讀數(shù)為1.05mA,則電壓表的內(nèi)阻RmV為。（取三位有效數(shù)字）（b）在對改裝成的電流表進行校準(zhǔn)時，把 A作為標(biāo)準(zhǔn)電流表，畫出對改裝成電流表進行校 準(zhǔn)的電路原理圖（滑線變阻器作限流使用）圖中各元件要用題中給出符號或字母標(biāo)注。圖中電阻 箱的取值是 （取三位有效數(shù)字），電流表A應(yīng)選用的量程是 。例6.

40、（04天津卷）現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表 G（表頭），滿偏電流為50 A,內(nèi)阻約為 800-850 Q ,把它改裝成1mA, 10mA的兩量程電流表。可供選擇的器材有：滑動變阻器R1，最大阻值20Q ;滑動變阻器 R2,最大阻值100k Q;電阻箱R',最大阻值9 999 Q ;定值電阻 R0,阻值1ka；電池E1,電動勢1.5V;電池E2,電動勢3.0V;電池E3,電動勢4.5V;（所有 電池內(nèi)阻均不計）標(biāo)準(zhǔn)電流表A,滿偏電流1.5mA;單刀單擲開關(guān) S1和S2,單刀雙擲開關(guān) S3, 電阻絲及導(dǎo)線若干。（1）采用如圖（1）所示電路測量表頭的內(nèi)阻，為提高測量精確度，選用的滑動變阻

41、器為 ;選用的電池為。（2）將G改裝成雙量程電流表?，F(xiàn)有圖（2）和圖（3）兩種備選電路，圖 為合理電路，另一電路不合理的理由是：（3）將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進行核對（僅核對1mA量程），畫出所用電路圖,圖中A'為待核電流表符號o例7. ( 05江蘇卷)將?黃偏電流I g=300科A、內(nèi)阻未知的電流表 。改裝成電壓表并進行核對.(1)利用如圖所示的電路測量電流表G的內(nèi)阻(圖中電源的電動勢 E=4V ):先閉合Si,調(diào)節(jié)R,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；再閉合S2,保持R不變，調(diào)節(jié)R',使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3,讀出此R'的阻值為200Q,則電流表內(nèi)阻的測量值

42、Rg=100 Q .(2)將該表改裝成量程為 3V的電壓表，需 串聯(lián)(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值為Ro=99OO Q的電阻.(3)把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進行核對，試在答題卡上畫出實驗電路圖和實物連接 圖23 -【實驗?zāi)康摹康谖逯v測定電源的電動勢和內(nèi)阻學(xué)會用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻；學(xué)會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)?！局攸c難點解析】1 .用伏安法測量電源電動勢和內(nèi)電阻，根據(jù)什么關(guān)系式？有幾種測量方法？2 .如圖甲、乙所示，用哪一種電路測量電源的電動勢和內(nèi)電阻較好？3 .測量多組U、I數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么問題？（讓兩個電表中的一個表的指針 指整數(shù)格，每次電阻值的變化適當(dāng)大一些以減小讀數(shù)誤差。通電時間越短

43、越 好。）4 .用圖象法求 e和r時為什么坐標(biāo)系原點的縱軸坐標(biāo)常常不取零值？U- I圖象的數(shù)學(xué)表達式是怎樣的？圖像的斜率和截距各表示什么？5 .兩種電路的測量誤差如何分析（圖像法、等效電源法）？誤差情況怎樣？6 .有同學(xué)在做測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗時，給電池串聯(lián)一個定值電阻，這有什么好處？7 .只有電壓表怎樣測量電動勢£和內(nèi)阻r?若用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，畫什么圖像?8 .只有電流表怎樣測量電動勢£和內(nèi)阻r?若用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，畫什么圖像?【經(jīng)典例題解析】例1. （01上海卷）要求測量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢e和內(nèi)阻r（約幾歐），提供下列器材：電壓表V（

44、量程3V,內(nèi)阻1kQ）、電壓表V2（量 程15V,內(nèi)阻2kQ）、電阻箱（0Q-9 9990）、電鍵、導(dǎo)線若干。某同學(xué)用量 程為15V的電壓表連接成如圖所示的電路，實驗步驟如下：（1）合上電鍵 S,將電阻箱 R阻值調(diào)到 Ri=10Q ,讀得電壓表的讀數(shù)為U1。（2）將電阻箱R阻值調(diào)到R2=20 ，讀得電壓表的讀數(shù)為U2。由方程組 5=eU1r/ R、U2=eU2 r / R2解出e、r。為了減少實驗誤差，上述實驗在 選擇器材和實驗步驟中，應(yīng)做哪些改進？應(yīng)選用量程為 3V的電壓表、應(yīng)改變電阻箱組值R,讀取若干個 U值，由I=U/R計算電流值，作U I圖像（或作1/U R圖像）求e和r。例2. （0

45、2廣東卷）現(xiàn)有器材：量程為 10.0mA、內(nèi)阻約30Q40 的電流表一個，定值電阻R1=150Q ,定值電阻 R2=100Q ,單刀單擲開關(guān) K,導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約 1.5V）的電動勢。（1）按要求在所示的實物圖上連線。（2）用已知量和直接測得量表示的待測電動勢 的表達式為：e = I1I2R2/Q 112）。式中各直接測得量的意義是：Il是外電阻為R1時的電流，12是外電阻為R1和R2串聯(lián)時的電流例3. （04全國卷）圖中E為直流電源，R為已知電阻，（V為理想電壓表, 其量程略大于電源電動勢， K1和K2為開關(guān)。現(xiàn)要利用圖中電路測量電源 的電動勢E和內(nèi)阻r,試寫

46、出主要實驗步驟及結(jié)果表達式。步驟：K閉合，K2斷開，記下電壓表示數(shù) UK、&均閉合，記下記下電壓表示數(shù)U結(jié)果：E= Uir=（Ui-U2） R/U2例4. （04廣東卷）圖中R為已知電阻，Rx為待測電阻，K1為單刀 單擲開關(guān)，K2為單刀雙擲開關(guān)，V為電壓表（內(nèi)阻極大），E為電源 （電阻不可忽略）。現(xiàn)用圖中電路測量電源電動勢£及電阻Rx。（2） 寫出操作步驟： Kl斷開，K2接到a端，記下電壓表的 讀數(shù)U.K.仍接到a端，閉合 K1,記下電壓表 的讀數(shù)U2;Kl仍閉合，K2拉到b端，記下電壓表的讀數(shù) Ugo（2）由R及測得的量，可測得 e =U1，Rx= U3R4U25）。例5

47、. （04上海卷）在測定一節(jié)干電池（電動勢約為1.5V,內(nèi)阻約為2Q）的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，變阻器和電壓表各有兩個供選：A電壓表量程為15V, B電壓表量程為3V, A變阻器為（20Q, 3A）, B變阻器為（500Q , 0.2A ）電壓表應(yīng)該選 B （填A(yù)或B）,這是因為A50454035302520S-酷你耳第120100回60祠2005表量程過大，讀數(shù)誤差較大 ；變阻器應(yīng)選 A （填A(yù)或B）, 這是因為 變阻器B額定電流過小，調(diào)節(jié)不方便 。例6. （05上海卷）右圖中圖線表示某電池組的輸出電壓一電流關(guān)系，圖線表示其輸出功率一電流關(guān)系. 該電池組的內(nèi) 阻為 Q.當(dāng)電池組的車出功率為 1

48、20W時，電池組的輸出電壓是 V.例7. （05全國卷I）測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V , r約為 1.50）。器材：量程3V的理想電壓表 V,量程0.5A的電流表（A （具有一定 內(nèi)阻），固定電阻R=4Q ,滑線變阻器R',電鍵K,導(dǎo)線若干。（2）畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標(biāo)出。實驗中，當(dāng)電流表讀數(shù)為 Ii時，電壓表讀數(shù)為 U"當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為 U2。則可以求出 E= (I1U2I2U1) /(11 - I2), r= (U2Ui) /(11 I2) Ro (用 11, I2, Ui, U2及R表木）例8. （06廣東卷）某同學(xué)設(shè)計了一個如圖所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內(nèi)阻，使用的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約 3V）、電流表（量程0.6A,內(nèi)阻小于10）、電阻箱（099.99 ）、滑動變阻器（010 0）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個及導(dǎo)線若干?？紤]到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略。（1）該同學(xué)