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(1)若选用15V量程电压表的指针位置如图所示读数为,如果选用3V量程,读数为。
(2)若选用3A量程电流表的指针位置如图所示读数为________A,如果选用0.6A量程,读数为。
(3)图为一正在测量中的多用电表盘.使用时红表笔插入多用表的正(+)插孔,则:
①测电压时,电流从________表笔流入多用电表;
测电阻时,电流从________表笔流出多用电表;
测电流时,电流从________表笔流入多用电表.
②如果是用直流10V挡测量电压,则读数为________V.
③如果是用“×
1”挡测量电阻,则读数为________Ω.
④如果是用直流5mA挡测量电流,则读数为________mA.
4.电阻箱:
如图所示电阻箱的读数为。
二、基本电路
1、安培表内接法和外接法
内接法
外接法
电路结构
误差原因
电流表分压U测=Ux+UA
电压表分流I测=Ix+IV
测量数值
R测=
>
Rx:
测量值大于真实值
<
Rx测量值小于真实值
适用条件
Rx≫RA
RV≫Rx
适用测量
大电阻:
或
RARV
小电阻
试触法
若不知Rx的大概阻值,可采用“试触法”,将电路如图连接,空出电压表的一个接头S,然后将S分别与a、b接触一下
若电流表“相对变化”明显,说明电压表分流作用较大,应采用电流表内接法
若电压表“相对变化”明显,说明电流表分压作用较大,应采用电流表外接法
2.滑动变阻器的两种接法及其选择
①忽略电源的内阻,RP为滑动变阻器的最大值.②必须用分压式的三种情况
限流式接法
分压式接法
电路图
触头P始位置
b端
a端
电压调节范围
≤Ux≤E
0≤Ux≤E
电流调节范围
≤Ix≤
0≤Ix≤
三、电学实验
实验1测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
目的
1.学会使用各种常用电学仪器,会正确读数
2.学会使用螺旋测微器并掌握正确的读数方法
3.学会用伏安法测量电阻的阻值,从而测定金属的电阻率
原理
用毫米刻度尺测定一段金属丝导线的有效长度L,用螺旋测微器测出导线的直径d,用伏安法测出导线的电阻R;
由电阻定律R=ρ
得ρ=
器材
被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干
【例1】.(用伏安法测量电阻R的阻值,并求出电阻率ρ.给定电压表(内阻约为50kΩ)、电流表(内阻约为40Ω)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻R(约为250Ω)及导线若干.
(1)画出测量R的电路图.
(2)图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,试写出根据此图求R值的步骤:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
求出的电阻值R=________(保留3位有效数字).
(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体,用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径,结果分别如图甲、图乙所示,由图可知其长度为________,直径为________.
图甲图乙
(4)由以上数据可以求出ρ=________(保留3位有效数字).
【例2】.实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻率为1.7×
10-8Ω·
m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度.
可供使用的器材有:
电流表:
量程0.6A,内阻约0.2Ω;
电压表:
量程3V,内阻约9kΩ;
滑动变阻器R1:
最大阻值5Ω;
滑动变阻器R2:
最大阻值20Ω;
定值电阻:
R0=3Ω;
电源:
电动势6V,内阻可不计;
开关、导线若干.回答下列问题:
(1)滑动变阻器应选 (填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至 (“a”或“b”)端.
(2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接.
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所示,读数为 V.
(4)导线实际长度为 m(保留2位有效数字).
【练1】.(2012·
山东理综,21
(2))在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:
Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:
V(量程3V,内阻约3kΩ);
A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);
A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
E1(电动势3V,内阻不计);
E2(电动势12V,内阻不计);
滑动变阻器:
R(最大阻值约20Ω);
螺旋测微器;
毫米刻度尺;
开关S;
导线.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为 mm.
(2)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图.
【练2】在“测定金属的电阻率”实验中,测量仪器均已校准,待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm(该值接近多次测量的平均值).
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
(2)用伏安法测金属丝的电阻RX.实验所用器材为:
电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干.
某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
由以上实验数据可知,他们测量RX是采用图2中的 图(选填“甲”或“乙”).
图2图4图3
(3)图3是测量RX的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据
(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U
I图线.由图线得到金属丝的阻值RX= Ω(保留两位有效数字).
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号).
A.1×
10-2Ω·
m B.1×
10-3Ω·
mC.1×
10-6Ω·
mD.1×
m
(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用U
I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
实验2:
描绘小灯泡的伏安特性曲线
1.描绘小灯泡的伏安特性曲线2.分析伏安特性曲线的变化规律
1.
用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出
多组(U,I)值,在U
I坐标系中描出各对应点,用一条平滑曲线将这些点连接起来
2.电流表外接:
因小灯泡电阻很小,故采用电流表外接法
3.滑动变阻器采用分压式:
使电压能从0开始连续变化
小灯泡(“3V0.6A”或“2.5V0.3A”)、学生电源、滑动变阻器(最大值10Ω)、电压表、电流表、开关、导线、坐标纸
【例3】.(2014·
浙江理综,22)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值.
(1)图1是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图1中画出.
图1图2
(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U
I图上,如图2所示.在图中,由电流表外接法得到的数据点是用 (填“○”或“×
”)表示的.
(3)请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为 Ω.
【例4】要测绘一个标有“3V0.6W”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);
开关一个、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.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.
第八讲电学实验
(二)
【练3】为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率.实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8W”,电源为12V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10Ω.
(1)准备使用的实物电路如图所示.请将滑动变阻器接入电路的正确位置.(用笔画线代替导线)
(2)现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻,电路中的电阻R1应选 Ω的定值电阻.
(3)测量结束后,应先断开开关,拆除 两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材.
(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图所示.请指出图象中不恰当的地方.
练4
物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡,其标称功率值为0.75W,额定电压值已模糊不清.他们想测定其额定电压值,于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω,然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U=
=
V=1.22V.他们怀疑所得电压值不准确,于是,再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路,测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的U-I图线,进而分析灯泡的额定电压.
A.电压表V(量程3V,内阻约3kΩ)B.待测灯泡L(额定功率0.75W,额定电压未知)
C.电流表A1(量程150mA,内阻约2Ω)D.电流表A2(量程500mA,内阻约0.6Ω)
E.滑动变阻器R1(0~20Ω)F.滑动变阻器R2(0~100Ω)
G.电源E(电动势4.0V,内阻不计)H.开关S和导线若干
(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图,指出上述器材中,电流表选择________(填“A1”或“A2”);
滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”).
(2)在实验过程中,该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加,当电压达到1.23V时,发现灯泡亮度很暗,当达到2.70V时,发现灯泡已过亮,便立即断开开关,并将所测数据记录在下边表格中.
0.20
0.60
1.40
1.80
2.20
2.70
I/mA
80
155
195
227
255
279
310
请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的U-I图线.
(3)由图像得出该灯泡的额定电压应为________V;
这一结果大于1.23V,其原因是________________________________________________________________________.
实验3:
测定电源的电动势和内阻
1.掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法与原理
2.学习掌握用U
I图象处理数据的方法
由于电流表内阻与干电池内阻接近,所以电流表应采用如图所示接法.
根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,可知,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组U、I值,且变化范围要大些,然后在U
I图中描点作图,所得直线与纵轴(U轴)的交点即为电源电动势值;
图线的斜率的绝对值即为内阻值
电压表、电流表、滑动变阻器、电池、开关和导线
1.安阻法:
2.伏阻法:
3.伏伏法:
4.安安法:
5:
粗测法
【例5】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.
(1)应该选择的实验电路是图中的 (选填“甲”或“乙”).
(2)现有电流表(0~0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15V)B.电压表(0~3V)
C.滑动变阻器(0~50Ω)D.滑动变阻器(0~500Ω)
实验中电压表应选用 ;
滑动变阻器应选用 ;
(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,
请标出余下一组数据的对应点,并画出U
I图线.
序号
电压U/V
1.45
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I/A
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
图2
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω.
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.下图的各示意图中正确反映P
U关系的是 .
图3
【练5】采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.
(1)除了选用照片中的部分器材外, (填选项);
A.还需要电压表B.还需要电流表C.还需要学生电源D.不再需要其他器材
(2)测量所得数据如下:
用作图法求得电池的内阻r= ;
测量次数物理量
R/Ω
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.80
0.89
0.90
0.78
0.74
0.67
0.62
0.43
(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻RA= .
【例6】.某同学用如图所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势(把欧姆表看成一个电源,且已选定倍率并进行了欧姆调零).
实验器材的规格如下:
电流表A1(量程200μA,内阻R1=300Ω)
电流表A2(量程30mA,内阻R2=5Ω)
定值电阻R0=9700Ω,
滑动变阻器R(阻值范围0~50Ω)
(1)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1和A2的示数分别为I1和I2.多次改变滑动触头的位置,得到的数据见下表.
I1(μA)
120
125
130
135
140
145
I2(mA)
20.0
16.7
13.2
10.0
6.7
3.3
依据表中数据,作出I1
I2图线如图所示;
据图可得,欧姆表内电源的电动势为E= V,欧姆表内阻为r= Ω.(结果保留3位有效数字)
(2)若某次电流表A1的示数是114μA,则此时欧姆表示数约为 Ω.(结果保留3位有效数字)
练6
在测定某新型电池的电动势和内阻的实验中,所提供的器材有:
待测电池(电动势约6V)
电流表G(量程6.0mA,内阻r1=100Ω)
电流表A(量程0.6A,内阻r2=5.0Ω)
定值电阻R1=100Ω,定值电阻R2=900Ω
滑动变阻器R′(0~50Ω),开关、导线若干
(1)为了精确测出该电池的电动势和内阻,采用图甲所示的实验
电路图,其中定值电阻应选用________(选填“R1”或“R2”).
(2)请根据电路图8甲完成图乙中的实物连线.
(3)某同学在实验中测出电流表A和电流表G的示数I和Ig,根据
记录数据作出Ig—I图像如图丙所示(图像的纵截距用b表示,斜率用k表示),根据图像可求得,被测电池的电动势的表达式E=________,其值为________V;
内阻的表达式r=________,其值为________Ω.
【例7】.要测出一待测电源的电动势及内阻,所给的实验器材有:
待测电源E,定值电阻R1(阻值未知),电压表V(量程为3.0V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.
某同学连接了一个如图所示的电路,他接下来的操作是:
a.拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如图2甲所示的位置后,将S2接到A,闭合S1,记录下对应的电压表示数为2.20V,然后断开S1;
b.保持电阻箱示数不变,将S2切换到B,闭合S1,记录此时电压表的读数(电压表的示数如图乙所示),然后断开S1.
(1)请你解答下列问题:
图甲所示电阻箱的读数为 Ω,图乙所示的电压表读数为 V.由此可算出定值电阻R1的阻值为 Ω.(计算结果取3位有效数字)
(2)在完成上述操作后,该同学继续以下的操作:
将S2切换到A,多次调节电阻箱,闭合S1,读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图丙所示的
图象.由此可求得该电池组的电动势E及内阻r,其中E= V,
电源内阻r= Ω.(计算结果保留3位有效数字)
【练7】.利用如图(a)所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:
待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9Ω),电阻R0(阻值为3.0Ω),电阻R1(阻值为3.0Ω),电流表A(量程为200mA,内阻为RA=6.0Ω),开关S.实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;
③以
为纵坐标,R为横坐标,作
R图线(用直线拟合);
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.图(a)
回答下列问题:
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则
与R的关系式为 .
(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R=3.0Ω时电流表的示数如图所示,读出数据,完成下表.答:
① ,② .
R/Ω
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
I-1/A-1
6.99
8.00
②
11.0
11.9
13.0
(3)在图中的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,由图线求得斜率k= A-1Ω-1,
截距b= A-1.
(4)根据图线求得电源电动势E= V,内阻r= Ω.
实验四:
练习使用多用电表
1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法
2.会使用多用电表测电压、电流及电阻
3.会用多用电表探索黑箱中的电学元件
(1)R为调零电阻,红黑表笔短接,进行欧姆调零时,指针满偏.根据闭合电路欧姆定律有Ig=
(2)当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时,有I=
故每一个未知电阻都对应一个电流值I.(3)当Rx=Rg+R+r时,I=
指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个
(1)研究二极管的单向导电性.利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极.
(2)探索黑箱内的电学元件
判断目的
应用挡位
现象
电源
电压挡
两接线柱正、反接时均无示数说明无电源
电阻
欧姆挡
两接线柱间正、反接时示数相同
二极管
正接时示数很小,反接时示数很大
电容器
指针先指“0”后逐渐增大到“∞”,且越来越慢
电感线圈
示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数
【例8】某学生实验小组利用图所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×
1k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:
多用电表;
量程5V,内阻十几千欧;
最大阻值5kΩ;
导线若干.
(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)将图甲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乙所示,这
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