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专题六 物理实验（2）课件
第十二讲 电学实验
一、核心思路
二、重点知识
1.使用多用电表时，不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔
（红表笔）流入电表，从“－”插孔（黑表笔）流出电表，即“红入黑出”。
2.欧姆表的读数：测量电阻前，我们应该先进行欧姆调零：
（1）红、黑表笔直接接触（红、黑表笔短接）
（2）调节“欧姆调零旋钮”，使表笔短接时的指针指向右侧的“0”刻度线。
注意：
①改变不同倍率时，都需要重新进行欧姆调零。
②为了减小读数误差，指针应指在表盘中央刻度附近；
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
3.实验仪器的选择：根据电源电动势大小选择合适量程的电压表，根据通过待测电阻的最大电流选择合适量程的电流表，根据电路中需要的最大电阻来选择滑动变阻器。
4.控制电路的选择：当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻或要求电流从零开始调节时，变阻器应采用分压式接法；当滑动变阻器的最大电阻和待测电阻接近时，选用限流式接法。
5.电流表内外接法的选择：当待测电阻满足 时，电流表应用外接法；当待测电阻满足 时，电流表应用内接法。
6.滑动变阻器的选择
（1）当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器。
（2）当采用限流式接法时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器。
7.测量电源电动势及内阻
三、考点分析
考点1 电表及仪器读数
考点2 电阻的测量
考点3 测量电动势及内阻
【例5】某实验小组同学利用电流表和电压表测定由两节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻，实验电路如图（a）所示。
现有开关和导线若干，以及如下器材:
A.电流表A:量程0～0.6A，内阻约为0.125Ω
B.电压表V:量程0～3V，内阻约为3kΩ
C.滑动变阻器0～20Ω
D.滑动变阻器0～200Ω
（1）为了操作方便，减小实验误差，滑动变阻器应选用____________（选填相应器材前的字母）。
（2）图（a）中，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最____________端（选填“左”或“右”）。
（3）图（b）是甲同学根据实验数据绘制的U图线，根据图线求得被测电池组的电动势E=__________V，内阻r=____________Ω（结果均保留到小数点后两位）。
（4）该实验中，产生系统误差的主要原因是___________。图（c）为乙同学做出的伏安特性曲线，其中的实线为根据测量数据绘制的图线，虚线为在没有系统误差的情况下，通过电源电流与电压表两端电压的关系的图线，图（c）四幅图中能够正确反映两者关系的是_________。专题六 物理实验 （2）习题2
1.某物理兴趣小组想测定一个阻值大约为、额定功率为0.1 W的电阻，现有以下实验器材可以选择：
A.电流表（量程为0~1 mA，内阻约为）
B.电流表（量程为0~3 mA，内阻约为）
C.电压表（量程为0~10 V，内阻约为）
D.电压表（量程为0~30 V，内阻约为）
E.直流电源E（电动势为9 V，内阻约为）
F.滑动变阻器（最大阻值为，允许通过的最大电流为1 A）
G.开关、导线若干
（1）为了方便并能多次测量使结果尽可能精确，电流表应选择_________，电压表应选择_________（填器材前面的序号）。
（2）根据所选器材在方框内画出电路图。
（3）若操作、读数、计算均无误，考虑到电表内阻影响，_____（填“大于”“等于”或“小于”）。
（4）为避免电表内阻的影响，小组成员用新的器材设计出另外的方案如图所示，连接好电路后，闭合开关，调节各可变电阻，使得开关由断开到闭合，灵敏电流计G的指针无偏转，并记录此时电压表示数U和电流表示数I，则待测电阻_______，若从系统误差的角度分析该方案，则______（填“大于”“等于”或“小于）。
2.如图甲所示是某二极管的伏安特性曲线。一学习小组想要验证二极管加反向电压时的伏安特性曲线，实验室提供如下器材：
A.待测二极管D
B.电流表A（量程为，内阻约为）
C.电压表V（量程为0~15 V，内阻约为）
D.滑动变阻器（）
E.电阻箱（）
F.电源E（48 V）
G.开关，导线若干
（1）该学习小组测量电压表内阻时，按如图乙所示的电路进行实验，把电阻箱的阻值调为零，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表V指针满偏；再将电阻箱的阻值调到14.875 kΩ时，电压表V指针恰好半偏，则______kΩ。把电压表V量程扩大到45 V，则与电压表V串联的电阻箱的阻值应为_______kΩ。
（2）某同学采用如图内所示电路进行实验，请用笔画线代替导线，在图丁中完成实物电路的连接。
（3）实验中测出二极管两端的电压U和通过的电流I如表所示，请在图戊中描点作出图线。
0 20.0 30.0 34.0 38.0 40.0 41.6 43.0 44.0
0 4 10 15 27 54 100 200 300
（4）根据图丙电路进行实验存在系统误差，其产生原因是________（写出一个即可）。
3.垃圾分类是社会文明水平的一个重要体现，是一种“新时尚”。电子产品大多属于有害垃圾，某校科技社团成员却把这些垃圾变“害”为“利”，同时提升自己解决实际问题的能力。他们收集了一个手机废电池（电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA）、旧台灯中的电容器（用C表示）等电子元件，又在实验室找到下列器材：
A.电流表A（量程0~100 mA，内阻很小）
B.滑动变阻器（，额定电流0.1 A）
C.电阻箱（）
D.单刀单掷开关（）一只，单刀双掷开关（）一只，导线若干
E.电流传感器（与电脑相连，能描绘出电流随时间变化的图线）
（1）选用上述器材测量废电池的电动势E和内阻r。
①在虚线框中画出实验电路原理图（标注所选用器材的符号）。
②该社团的同学在实验中测得多组数据，然后通过作出如图甲所示的线性图像处理数据，则手机废电池的电动势为______V，内阻为______Ω。（结果保留两位有效数字）
（2）根据所学的物理知识，他们利用上述器材设计了如图乙所示的电路，来判断收集到的电容器是否损坏。闭合开关，如果电容器没有损坏，关于电流表指针的偏转情况，下列说法正确的是_______。
A.不偏转 B.偏转至最右边 C.偏转至中间刻度 D.偏转一下又返回最左边
（3）如果电容器没有损坏，同学们想估测该电容器的电容。用上述器材连成如图内所示的电路进行测量，步骤如下：
①先使开关与1端相连，电源给电容器充电（充满）；
②开关再掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线如图丁所示；
③根据图像估算出电容器在全部放电过程中释放的电荷量，计算可得该电容器的电容C为_________F。（结果保留两位有效数字）
4.一热敏电阻的说明资料上给出其阻值随温度t变化的特性曲线，如图甲中曲线Ⅰ所示。为了验证这条曲线，某实验小组采用“伏安法”测量该热敏电阻在不同温度下的阻值，然后绘出其图线。所设计的部分电路如图乙所示，其中电压表V的量程为0~3 V、内阻约；电流表A的量程为、内阻约；滑动变阻器的最大阻值为。
（1）用图乙电路测在低温区的阻值时，请根据实验原理，用笔画线代替导线将电路连接完整；在开关闭合之前滑动变阻器的滑片应滑到_______（填“a”或“b”）端。
（2）该小组在测在各个温度下的阻值时，都采用（1）所设计的电路，描绘出的图线如图甲中曲线Ⅱ所示，它与曲线Ⅰ在高温区部分存在明显偏差，是因为高温时（1）所设计的电路中_______（填“电流表”或“电压表”）的测量值偏差过大。
（3）为了提高实验精度，该小组改用“电桥法”测量的阻值，电路如图丙所示，其中定值电阻阻值为，粗细均匀的电阻丝总长为L。实验时闭合开关S，不断调节线夹P所夹的位置，直到电流表A示数为零，测出此时段电阻丝长度x，则的阻值计算式为_________（用表示）。已知，，当电流表A示数为零时，则此时热敏电阻所处环境的温度为_______℃（结果保留两位有效数字）。
5.某同学要将一量程为0~的微安表改装成量程为0~3 V的电压表。该同学测得微安表内阻为，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表相连，进行改装然后利用一标准电压表对改装后的电压表进行校正，如图甲所示，虚线框内是改装后的电压表。
（1）根据图甲和题给条件将图乙中的实物连接完整。
（2）当标准电压表的示数为1.60 V时，微安表的指针位置如图丙所示，由此可以推测出改装的电压表量程不是预期值3 V，而是________（填正确答案标号）。
A.2.1 V B.2.5 V C.2.9 V D.3.3 V
（3）产生上述问题的原因可能是________（填正确答案标号）。
A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于
B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于
C.R值计算错误，接入电路的电阻阻值偏小
D.R值计算错误，接入电路的电阻阻值偏大
（4）要达到预期目的，无论测得的微安表内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为的电阻即可，则________Ω。
6.现有两组同学要测定一节于电池的电动势E和内阻r（已知E约为1.5 V，r约为）。
（1）第一组同学采用如图甲所示电路进行测量。
①为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的两点间可接入的器件是_______。
A.一个定值电阻 B.电阻箱 C.滑动变阻器
②为了调节方便且测量精度更高，电流表和电压表应选________（选填选项前的字母）。
A.电流表（0~0.6 A），电压表（0~3 V） B.电流表（0~0.6 A），电压表（0~15 V）
C.电流表（0~3 A），电压表（0~3 V） D.电流表（0~3 A），电压表（0~15 V）
③经过多次测量，第一组同学记录了多组电流表示数I和电压表示数U，并画出了图像（如图乙所示）。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值_________V（保留3位有效数字），内阻的测量值__________Ω（保留2位有效数字）。
（2）第二组同学在没有电压表的情况下，设计了如图丙所示的电路，完成了对同一节干电池电动势和内阻的测量。
①改变电阻箱接入电路的电阻值，记录多组电流表示数I和电阻箱示数R，通过研究图像的信息，第二组同学发现电动势的测量值与第一组同学的结果非常接近，但是内阻的测量值与第一组同学的结果有明显偏差。将上述实验重复进行了若干次，结果依然如此。关于第二组同学测量内阻产生的偏差及其原因，下列分析中正确的是_____（选填选项前的字母）。
A.第二组同学内阻的测量结果小于第一组同学的测量结果
B.第二组同学内阻的测量结果大于第一组同学的测量结果
C.造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零
D.造成这个偏差的原因是实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小
②第二组同学对实验进行深入的理论研究，在是否可忽略电流表内阻这两种情况下，绘制两类图像。第一类图像以电流表读数I为横坐标，将电流表和电阻箱读数的乘积记为U作为纵坐标。第二类图像以电阻箱读数R为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标。图中实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中能正确反映相关物理量之间关系的是_______（选填选项前的字母）。
A. B. C. D.
答案以及解析
1.答案：（1）A;C（2）见解析（3）大于（4）;等于
解析：（1）由于电源电动势为9 V，故应该选择量程为0~10 V的电压表，即电压表应选择C；通过待测电阻的最大电流约为，故电流表应选择A。
（2）由于待测电阻阻值很大，故电流表应选择内接法，由于滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，故应采用分压式接法，电路图如图所示。
（3）由于电压表示数为待测电阻和电流表两端电压之和，故电压表示数大于待测电阻两端电压的真实值，由可知，待测电阻的测量值大于真实值。
（4）当开关由断开到闭合，灵敏电流计G的指针无偏转，即灵敏电流计G中无电流通过，可得电压表的示数即为待测电阻两端的电压，电流表示数为通过待测电阻的电流，因此，由前面分析可知，电压表、电流表的值均为真实值，因此无系统误差，测量值等于真实值。
2.答案：（1）14.875;29.750（2）见解析（3）见解析（4）电流表的分压
解析：（1）题图乙中，当电阻箱的阻值调为零时，电压表V指针满偏；当电阻箱的阻值调到14.875 kΩ时，电压表V指针恰好半偏，此时可近似认为电阻箱和电压表V两端的总电压为电压表的满偏电压，则电阻箱两端的电压与电压表V两端的电压相等，由分压原理得，电阻箱的电阻与电压表V的内阻相等，即。电压表量程扩大到45 V，即量程扩大倍，由欧姆定律可知，需要与电压表V串联的电阻箱的阻值为。
（2）根据实验电路图连接的实物图如图甲所示。
（3）根据实验数据，描点作出图线，如图乙所示。
（4）实验电路的设计电流表采用内接法，电流表有分压作用，导致电压表测量值偏大。
3.答案：（1）①见解析②3.5;7.0（2）D（3）
解析：（1）①由于所给器材中没有电压表，因此利用电流表和电阻箱，采用“安阻法”测手机废电池的电动势和内阻，电路图如图所示。
②根据闭合电路欧姆定律可得，整理得，图像的斜率表示手机废电池的电动势，图线与纵轴交点的绝对值表示内阻，由图像可知，。
（2）闭合开关后，给电容器充电过程，电路中有电流，电流表指针偏转，充电完毕，电路中电流为零，电流表指针回到初始位置，因此指针偏转一下又返回最左边，D正确，A、B、C错误。
（3）图像与时间轴围成的面积表示释放的电荷量，由图像可知电荷量，根据，可得电容器的电容大小。
4.答案：（1）见解析;a（2）电压表（3）;52
解析：（1）在低温区的阻值较大，则电流表应采用内接法，由于滑动变阻器总阻值较小，则滑动变阻器采用分压式接法，如图所示。为了保护用电器，在开关闭合之前滑动变阻器的滑片应滑到a端。
（2）由电路图可知，误差来源于电流表的分压，曲线Ⅱ与曲线Ⅰ在高温区部分存在明显偏差，是因为高温时（1）所设计的电路中电压表的测量值偏差过大。
（3）设电阻丝总电阻为R，通过电阻丝的电流为，通过热敏电阻的电流为，由于电流表A示数为0，则有，；解得，由题图甲可知，此时热敏电阻所处环境的温度为52 ℃。
5.答案：（1）图见解析
（2）B
（3）BC
（4）2000
解析：（1）微安表与分压电阻串联可以改装成电压表，实物电路连接图如图所示。
（2）微安表量程为250 μA，由题图丙所示表盘可知，其示数为160 μA，是满偏量程的，设改装后的电压表量程为U，则有，解得，故B正确，A、C、D错误。
（3）由微安表改装的电压表量程偏小，说明其内阻偏小，原因有可能是微安表实际内阻小于，也有可能是R值计算错误，接入电路的电阻阻值偏小，故B、C正确，A、D错误。
（4）把微安表改装成电压表需要串联分压电阻，因此要串联电阻，由（2）可知，改装后电压表的最大值为，则串联电阻是R，要达到预期目的，即最大值为，则串联电阻是，无论测得的微安表内阻是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为的电阻即可，则。
6.答案：（1）①BC
②A
③1.48（或1.49）；0.86（0.84~0.88均算对）
（2）①BC
②AC
解析：（1）①两点间接入电阻箱或滑动变阻器时，可以通过改变阻值，改变电路中电压表和电流表的示数，测量多组实验数据。②电动势约1.5 V，电压表选择0~3 V即可，根据题中描绘的图像可知，电流表的量程选用0~0.6 A即可，故A正确，B、C、D错误。③根据闭合电路欧姆定律推导公式有图线与纵轴的交点即为电动势，则，斜率的绝对值为内阻，则。
（2）①第二组同学采用的电路中将电阻箱的分压作为路端电压，实际测量的是电源和电流表组成的等效电源两端的电压，测量的内阻也是电源内阻和电流表内阻之和，所以测量的内阻偏大，故B、C正确，A、D错误。②根据闭合电路欧姆定律结合所选电路有，可知干路电流测量准确，所以电动势测量准确，而虚线中电流表内阻不可忽略，所以内阻测量偏大，斜率变大，故A正确，B错误；根据闭合电路欧姆定律有，电动势测量值与真实值相等，图像的斜率不变，而虚线中电流表内阻不可忽略，内阻测量偏大，图线与纵轴的截距变大，故C正确，D错误。专题六 物理实验 （2）习题1
1.某同学进行“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验。实验室现有的实验器材为电压表（量程0~3 V，内阻约）电流表（量程0~0.6 A，内阻约）、滑动变阻器、额定电压为2.5 V的小灯泡、电池、开关、导线若干。实验时，要求小灯泡两端电压从零逐渐增大到额定电压。
（1）在图1所示虚线框内画出实验电路图。
（2）根据实验测得的数据描绘出小灯泡的图像，如图2所示。小灯泡两端电压为2.5 V时，电阻为_______Ω，电功率为________W（均保留两位有效数字）。
（3）如果一直流电源的电动势、内阻，根据上述实验结果，将两个完全相同的该规格小灯泡并联接在该电源两端，如图3所示，每个小灯泡的实际功率为_______W（保留两位有效数字）。
2.在工业生产中，常运用测定电学量的方法来测定某些溶液中所含离子的浓度。某同学利用图（a）所示电路模拟这一情形，测定不同浓度下食盐溶液的电阻率。在长方体绝缘容器内插上两竖直金属薄板，A板固定在左侧，B板可插在容器内不同位置。
（1）因缺少保护电阻，为保护电流表，开关闭合前B板应尽量靠近容器的________侧（填“左”或“右”），容器内应倒入_______（填“少量”或“大量”）食盐溶液。
（2）某次实验时，容器内有一定量的食盐溶液，且B板位于最右侧，此时电流表示数如图（b）所示，则此时电路中电流为________mA；为使在多次测量中电流的变化范围更大一些，应______（填“增加”或“减少”）容器内的食盐溶液。
（3）倒入适量食盐溶液后，将B板插在容器内不同位置，改变两板的间距x，读取电流表示数I，测量多组数据，得到图线如图（c）所示。已知电源电动势为3.0 V，容器内部底面长，容器内溶液体积。根据图线求得该食盐溶液的电阻率________Ω·m（保留三位有效数字）。
3.某实验小组成员设计了如图所示的电路精确地测量一节干电池的电动势和内阻（电动势约为1.5 V），图中元件有电流计G（量程为0~60 mA，内阻）、电阻箱R（）、定值电阻。
（1）将电流计G改装成量程为0.6 A的电流表，定值电阻应选用的阻值是______。
A.1 Ω B.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω
（2）闭合开关前，调节电阻箱，使电阻箱接入电路的电阻为_______（填“0”或“较大值”），闭合开关后，多次调节电阻箱的阻值，记录每次电阻箱接入电路的阻值R及对应的电流计G的示数I，作出图线，发现图线是一条倾斜直线，图线与纵轴的交点的纵坐标为，图线的斜率为，则干电池的电动势为______V，内阻______Ω。（结果均保留3位有效数字）
4.如图甲所示电路可用来测定某一干电池的电动势E和内阻r，其中虚线框为用灵敏电流计G改装的电压表，A为标准电流表，量程为0.6 A，S为开关，R为滑动变阻器。
（1）灵敏电流计G的满偏电流，内阻，给灵敏电流计G串联一个阻值为________的电阻就可以将该灵敏电流计G改装成量程为0~3 V的电压表。
（2）实验中，某同学读出多组灵敏电流计和电流表的示数，绘制出图像如图乙所示，则干电池电动势的测量值______V，内阻_________Ω。
（3）对于上述测量方法，从实验原理分析可知，在测量无误的情况下，实验测出的干电池电动势与真实值相比较______（选填“大于”“小于”或“等于”）。
5.实验室有一种电阻阻值随温度呈线性变化的热敏电阻，某同学利用该电阻把一灵敏电流计改装为温度计，该热敏电阻的阻值随温度的变化关系式为，其中为常量，，t的单位为摄氏温度。该同学设计的电路如图所示，直流电源的电动势为E，内阻不计。实验步骤如：
（1）按电路图连接好器材。
（2）将滑动变阻器的滑片P滑到a端，单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流计满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路。
（3）向容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的灵敏电流计的示数I，然后断开开关。请根据温度计的设计原理和电路图，写出电流I与温度t的关系式：______。（用题目中给定的物理量符号表示）
（4）根据对应温度记录的灵敏电流计示数，重新刻制电流计的表盘，改装成温度计。根据改装原理，此温度计表盘刻度线的特点是：低温刻度在______（填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？______（填“是”或“否”）。
6.（1）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，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
B.测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果
C.测量电路中的某个电阻时，应该把该电阻与电路断开
D.测量完电阻后，选择开关不用动，只需把红、黑表笔拔出即可
E.测量二极管电阻时，若指针偏转角度较大，说明与黑表笔相连的是二极管的正极
（2）如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用直流2.5 V挡测量电压，则读数为________V。
②如果是用直流5 mA挡测量电流，则读数为________mA。
③如果是用“×100”挡测量电阻，则读数为______Ω。
答案以及解析
1.答案：（1）见解析（2）4.8;1.3（3）0.56（0.53~0.57均可）
解析：（1）描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；对灯泡电阻与两电表的内阻进行比较可知，所以电流表应采用外接法，故电路图如图1所示。
（2）由小灯泡的伏安特性曲线可知，当电压为时，电流为，此时灯泡的电阻，电功率为。
（3）将两个完全相同的该规格灯泡并联后接在电源上，由闭合电路的欧姆定律可知灯泡两端的电压与电流I的关系为，代入数据后有，在题图2中画出此函数，如图2所示，两图线的交点坐标为（0.42 A，1.34 V），所以每个灯泡的功率为。
2.答案：（1）右;少量（2）28.0;增加（3）4.95
解析：（1）由电阻定律可知，其他条件相同时，B板越靠近右侧溶液长度越长，电阻越大。其他条件相同时，S越小，电阻越大，容器中应倒入少量食盐溶液。
（2）由题图（b）可知，此时电路中电流为28.0 mA，要使测量中电流的变化范围更大，则应减小溶液电阻，故需要增加容器内的食盐溶液。
（3）根据电阻定律可得，又，，联立可得，结合图像的斜率k，可得。
3.答案：（1）A（2）较大值;1.45;1.30
解析：（1）改装后的电流表量程，解得，故A正确。
（2）为了保护电路，闭合开关前，调节电阻箱，使电阻箱接入电路的电阻为较大值；由闭合电路欧姆定律可得，解得，由题意知，解得，，解得。
4.答案：（1）9.9
（2）1.45；1.50
（3）小于
解析：（1）要串联的电阻阻值为。
（2）由题中图像可知，纵轴截距为145 μA，则对应的电压值为1.45 V，即干电池电动势为，内阻为。
（3）本实验中由于采用相对电源的电流表外接法，则可知，由于电压表内阻的影响使电流表示数偏小，而当外电路短路时，电压表的分流可以忽略，分别做出真实值和测量值图像，如图所示，则可知，干电池电动势的测量值小于真实值。
5.答案：（3）（4）右;否
解析：（3）除热敏电阻之外的部分的总电阻为R，则当开关S置于d端时的电流。
（4）温度越低，热敏电阻的阻值越小，回路中总电阻越小，总电流越大，指针越向右偏，则低温刻度在右侧；根据可知不是线性关系，则刻度线分布不均匀。
6.答案：（1）ACE
（2）①1.64
②3.28
③800
解析：（1）测量电阻时，如果指针偏转过大，说明电阻较小，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量，故A正确；测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，不会影响测量结果，故B错误；测量电路中的某个电阻时，应该把该电阻与电路断开，故C正确；测量完电阻后，选择开关应转到交流电压的最高挡或OFF挡，故D错误；测量二极管电阻时，若指针偏转角度较大，说明二极管电阻较小，由“红进黑出”可知，与黑表笔相连的是二极管的正极，故E正确。
（2）①如果是用直流2.5 V挡测量电压，由题中图示表盘可知，其读数为1.64 V。②如果是用直流5 mA挡测量电流，由题中图示表盘可知，其读数为3.28 mA。③如果是用“×100”挡测量电阻，由题中图示表盘可知，其读数为。专题六 物理实验（2）讲义
第十二讲 电学实验
一、核心思路
二、重点知识
1.使用多用电表时，不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔（红表笔）流入电表，从“－”插孔（黑表笔）流出电表，即“红入黑出”。
2.欧姆表的读数：测量电阻前，我们应该先进行欧姆调零：
（1）红、黑表笔直接接触（红、黑表笔短接）
（2）调节“欧姆调零旋钮”，使表笔短接时的指针指向右侧的“0”刻度线。
注意：
①改变不同倍率时，都需要重新进行欧姆调零。
②为了减小读数误差，指针应指在表盘中央刻度附近；
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
3.实验仪器的选择：根据电源电动势大小选择合适量程的电压表，根据通过待测电阻的最大电流选择合适量程的电流表，根据电路中需要的最大电阻来选择滑动变阻器。
4.控制电路的选择：当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻或要求电流从零开始调节时，变阻器应采用分压式接法；当滑动变阻器的最大电阻和待测电阻接近时，选用限流式接法。
5.电流表内外接法的选择：当待测电阻满足时，电流表应用外接法；当待测电阻满足时，电流表应用内接法。
6.滑动变阻器的选择
（1）当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器。
（2）当采用限流式接法时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器。
7.测量电源电动势及内阻
考点1 电表及仪器读数
【例1】传统20分度游标卡尺的游标尺是将主尺上等分20小格，其测量值可准确到。用它测量某一薄板的厚度时卡尺示数如图甲所示，此薄板的厚度为_______。这种游标有一个最大的缺陷，就是游标尺的刻度线过密，容易造成使用者眼花而引起读数时产生差错。为此厂家设计制作时，作了较大的改进，如图乙所示为实验室现在使用的一种改进后的游标卡尺，它的游标尺将主尺的等分为20格（图中只画出了一部分），这样一来，使用者不再因游标尺的刻度线过密而导致眼花，这种尺的测量值可准确到_______。图乙中为用改进的这种卡尺测量某一物体长度时的示数，其值为_______。
答案：0.15；0.05；36.80
解析：比薄板的厚度为0+005mm×3=0.15mm；这种尺的测量值可准确到2mm-mm=0.05mm；物体长度为3968mm-×16mm=36.80mm。
【例2】用一多用电表进行多次测量,指针指在图中位置,请把相应读数读出。
(1)如果是用直流挡测量电流,指针位置如①所示,则读数为__________
(2)如果是用直流挡测量电压,指针位置如图①所示,则读数为__________
(3)如果是用倍率挡测量电阻,指针位置如图②所示,则读数为__________Ω。
答案：（1）（2）（3）
解析：(1)、如果用直流100mA档测电流，则应读表盘第二排刻度，再按比例读出示数为64.0mA。
故答案为64.0mA。
(2)、如果是用直流2.5V挡测量电压，则应读表盘第二排刻度，再按比例读出示数为1.6V。
故答案为1.6V。
(3)、如果是用倍率×100挡测量电阻，则应读表盘第一排刻度，则读为30×100=3000Ω。
故答案为3000Ω。
[变式训练]
1.根据题干,回答问题
(1)用20分度的游标卡尺测量长度如图所示,可知其长度为__________;
(2)用螺旋测微器测量直径如图所示,可知其直径为__________;
2.在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中
（1）用多用电测电流或电阻的过程中( )
A.在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行调零
B.在测量电流时，更换量程后必须重新进行调零
C.在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测
D.在测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测
（2）测量时多用电表指针指在如图所示位置。若选择开关处于“10V”挡，其读数为 Ｖ；若选择开关处于“×10”挡，其读数为 200 Ω（选填:“大于”，“等于”或“小于”）。
考点2 电阻的测量
【例3】某实验小组在实验室里无意发现了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，老师指导他们测定其电阻率，于是设计如图甲所示的电路进行实验探究。其中为电阻丝，是阻值为的定值电阻，实验中调节滑动变阻器的滑片,记录电压表示数，电流表示数以及对应的长度,绘制了图线如图乙所示。
(1)由图乙求得电池的电动势_________,内阻_______。
(2)实验中由于电表内阻的影响,电动势测量值_______(选填“大于”“等于”或“小于”)其真实值。
(3)根据实验数据可绘出图象,如图丙所示.图象斜率为,电阻丝横截面积为,可求得电阻丝的电阻率_______,电表内阻对电阻率的测量______(选填“有”或“没有”)影响。
答案：(1)1.49;0.45;(2)小于;(3)kS;没有
解析：(1)由电路结构有,即,可见图线的斜率的绝对值、纵轴截距b=E,得,E=1.49V。
(2)由于电压表的分流作用,所测得的电源电动势实质为将电压表并联于电源两端时的路端电压,故测量值小于电动势的真实值。
(3)由电路结构有,可见图线的斜率,即电阻丝的电阻率,与电流表内阻无关。
[变式训练]
3.某兴趣小组要将一量程为1 mA、内阻约为的电流表G改装成量程为3 V的电压表.首先要测量该电流表的内阻，现有如下器材。
A.待测电流表G（量程1 mA、阻值约）
B.滑动变阻器（最大阻值、额定电流1 A）
C.滑动变阻器（最大阻值、额定电流1 A）
D.电阻箱（总阻值）
E.电源（电动势为1.5 V，内阻很小）
F.电源（电动势为3 V，内阻很小）
G.开关、导线若干
（1）该小组如果选择如图甲所示的电路来测量待测电流表G的内阻，则滑动变阻器应选择________（填字母），电源应选择__________（填字母）。
（2）实验时，先断开开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使得G的示数为；保证的阻值不变，再闭合；调节电阻箱，使得G的示数为，此时电阻箱的示数如图乙所示，则G的内阻为________Ω。
（3）该实验中，G的内阻测量值____________真实值.（填“大于”或“小于”）。
4.现要测定一段粗细均匀、电阻约为的合金丝的电阻率，若已测得其长度，要尽量精确测量其电阻值R，器材有：
电源（电动势3.0 V，内阻约为）；
电流表（量程0~100 mA，内阻约）；
电压表（量程0~3 V，内阻约）；
滑动变阻器（0~，允许通过的最大电流为2.0 A）；
滑动变阻器（0~，允许通过的最大电流为0.5 A）；
开关一个、导线若干。
（1）以上器材中，所用的滑动变阻器应选_________（填“”或“”）。
（2）某次用螺旋测微器测量合金丝直径的读数为0.703 mm。
（3）如图所示是测量合金丝电阻的电路，闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应移到______（填“最左端”或“最右端”）。
（4）为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应改进的是__________（填选项前的字母）。
A.电流表连接方式改为内接法 B.滑动变阻器连接方式改为限流式接法
考点3 测量电动势及内阻
【例4】某同学制作了如图甲所示的简易欧姆表，电流表的满偏电流为，内阻为，电源的电动势为，内阻为，滑动变阻器R。阻值范围为。他先将两表笔短接，调节。使电流表满偏，之后在两表笔间接入电阻箱，改变电阻箱的阻值，在电流表的表盘上标记对应电阻值，标记后待用。
（1）该同学先用此欧姆表测量一二极管的正向电阻，应将二极管的正极与图甲中_____（选填“”或“”）侧的表笔相连。
（2）正确连接电路后，欧姆表指针位置如图乙所示。
（3）由于指针偏角较大，测量误差比较大，该同学将一阻值为的定值电阻并联在电流表两端。
（4）并联电阻后，测量该二极管正向电阻的简要步骤，下列说法正确的是（）
A.直接将左右两表笔分别与二极管的负极和正极接触，读出欧姆表示数
B.将两表笔短接，调节滑动变阻器的阻值使电流表满偏，然后将两表笔分别与二极管的两极正确接触，读出欧姆表示数
C.读出欧姆表示数即为所测电阻阻值
D.读出欧姆表示数，计算所测电阻阻值
（5）正确测量后，欧姆表的指针位置如图丙所示，则二极管的正向电阻为_____（选填“”“”或“”）。
答案：（1）B（4）BD（5）40Ω
解析：（1）二极管的正极应该接电源的正极，故二极管的正极应与欧姆表的B表笔相连。
（4）并联电阻后，倍率变化，应重新进行欧姆调零，B正确；读出示数后，应进行计算，D正确。
（5）电流表G与阻值为0.5Ω的电阻并联后，将两表笔短接，调节滑动变阻器R。的阻值，使电流表G满偏时，干路中的电流为50mA，欧姆表的内阻，表盘中央刻度值即为欧姆表的内阻，此表盘中央读数为300Ω，即表示电阻为30Ω，故图丙中电表的读数为400时，电阻为40Ω。
[变式训练]
5.在“测电源电动势与内阻”的实验中,
(1)小张同学想先用多用电表粗测一下干电池的电动势,他将红、黑表笔分别插在电表的负、正插孔,然后将多用电表选择开关置于直流电压挡,再将红表笔接电源正极,黑表笔接电源负极,这样操作是否可行 答_______(填“可行”或“不可行”)。
(2)小李同学利用图1所示电路图测量两节相同的干电池的电动势和内阻,请据此在图2实物图中完成剩下的接线；
(3)小李同学在正确进行实验后,记录几组数据并在图3中留下点迹,请补全图像;据此可知,一节干电池的内阻为_______Ω(结果保留三位有效数字)。
6.多用电表是实验室必备仪器，它的欧姆挡测量电阻方便简单，现某实验小组对多用电表的欧姆挡进行了研究。
(1)关于使用多用电表欧姆挡测电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 测量电路中某个电阻的阻值时，应该把该电阻与电路断开
B. 测量电阻时，由于双手手指与表笔金属部分接触，会导致测量值偏大
C. 测电阻时，若指针偏转角度较小，应换较大倍率后，重新调零，再进行测量
D. 多用电表长期不用时，选择开关应旋到off挡，否则会使电池电动势减小，导致测量电阻时值偏小。
(2)多用电表欧姆挡可以等效为一个直流电源、一个可变电阻和一个电流表串联，与红黑表笔相接。有一欧姆挡刻度盘中值附近刻度模糊不清、而其余刻度清晰的多用电表，某同学想通过实验的方法测量该多用电表内电源电动势和欧姆“×l”挡内部总电阻，他所采用的实验电路如图甲所示。
实验器材：待测多用电表；
电压表:量程，内阻十几千欧；
滑动变阻器:最大阻值；
导线若干；
根据以下操作步骤，回答有关问题：
①将待测多用电表挡调到欧姆“×1”挡，将表笔短接，调节欧姆调零旋钮，进行欧姆挡调零；
②调零完毕,将表笔分别与图甲中l、2两端相接,其中为表笔_________(填“红”或“黑”)，不断调节变阻器的滑片位置，改变其接入电路的阻值，记录多用电表的示数和电压表的示数；
③以为纵坐标, 为横坐标,利用步骤②数据作出图象如图乙所示,根据图象可得电池电动势_______,欧姆“×1”挡内部总电阻______ (结果保留两位有效数字)；
④若不考虑欧姆表测量电阻时的误差,上述实验方案对测量结果的影响：_____、______ (填“>”“=”或“<”)。
变式训练答案
变式1答案：(1)
(2)
变式2答案：(1)AD;(2)5.4，小于
解析：(1)、在测量电阻时，更换倍率后，欧姆表的内部电阻发生了变化，欧姆档的零刻度在最右边，也就是电流满偏，所以必须重新进行调零，选项A正确。
B. 在测量电流时，根据电流表的原理，电流的零刻度在左边，更换量程后不需要调零。
C. 在测量未知电阻时，若先选择倍率最大挡进行试测，当被测电阻较小时，电流有可能过大，所以应从倍率较小的挡进行测试，若指针偏角过小，在换用倍率较大的挡，选项C错误。
D. 在测量未知电流时，为了电流表的安全，必须先选择电流最大量程进行试测，若指针偏角过小，在换用较小的量程进行测量，选项D正确。
(2)、选择开关处于“10V”挡，最小分度值为0.2v，所以此时的读数为5.4v。
因多用电表的欧姆档的刻度分布不是均匀的，越向左，刻度越密集，所以10至30的中间数值一定小于20，若选择开关处于“×10”挡，其读数小于200Ω
变式3答案：（1）B；F
（2）96
（3）小于
解析：（1）由于要将电流表G改装成量程为3 V的电压表，所以选电动势为3 V的电源，故电源应选择F；待测电流表G量程是1 mA，则通过的最大电流，电路中的总电阻，所以滑动变阻器应选择B。
（2）使得G的示数为，则通过电阻箱的电流为，因电流表G与电阻箱并联，因此它们两端电压相等，根据电路结构则有，解得。
（3）测电流表内阻时，闭合开关后整个电路电阻变小，电路中电流变大，电流表G的示数为，流过电阻箱的电流大于，电阻箱阻值小于电流表内阻的2倍，即电流表内阻测量值偏小。
变式4答案：（1）
（3）最右端
（4）A
解析：（1）由于要尽量精确测量合金丝的电阻值，需多测几组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，则滑动变阻器应选择最大阻值较小的。
（3）由题图电路可知，滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于最右端。
（4）由可知，电压表的分流作用对结果的影响大，因此电流表应改为内接法，故选A。
变式5答案：(1)不可行
(2)见解析
(3)1.67
解析：(1)测电压时,红表笔要插在多用电表的正插孔,黑表笔要插在多用电表的负插孔,不能接反,所以不可行；
(2)实物图连接如图甲所示,注意电表的正、负接线柱不要接反,图线不要交叉；
(3)根据闭合电路的欧姆定律有,整理得,可知,斜率的绝对值表示内阻r,根据题图3中点迹作图如图乙所示,由图像可得,斜率绝对值为,由于电源是两节干电池,所以单节干电池的内阻为。
变式6答案：（1）AC（2）②黑;③5.0;15;④=;=
解析：（1）测量电路中某个电阻时，由于电路中有电源，为了防止损坏多用电表内的电源，应该把该电阻与电路断开，选项A正确；测量电阻时，双手手指与表笔金属部分接触会造成与被测电阻并联关系，导致测量值偏小，选项B错误；測电阻时，若指针偏转角度较小，应换较大倍率后，重新调零，再进行测量，选项C正确不关多用电表，长期搁置导致电池电动势减小，欧姆挡调零时，欧姆挡内阻偏小，而表盘刻度是电动势大的情况下标的，所以测量值偏大，选项D错误。
（2）②用欧姆挡测量电阻时，电流从红表笔流入，黑表笔流出，结合图中电压表的接线方向，可知A为黑表1笔；③由得，和图线相比求得，r=15Ω，E=5.0V；④欧姆挡测得外电路（滑动变阻器和电压表并联）的电阻，电压表测得外电压，没有系统误差，故测量值均相等。
