2024届高考物理复习专题 ★★ 电学实验一(共107张PPT)

(共107张PPT)
电学实验一
2024届高考物理复习专题 ★★
第一部分 基本仪器的使用
学习目标
知道实验题考查哪些能力。
会估读电流表和电压表。
知道滑动变阻器的两种连接方式，会连线。
理解如何推理并选择滑动变阻器的两种连接方式。
电学实验始终是历届高考实验的重点、热点和难点，几乎每年必考。
因为电学实验可以灵活地突出考查学生以下综合实验能力：
1、基本仪器的使用。
常考查螺旋测微器和游标卡尺以及电流（压）表、电阻箱和滑动变阻器的使用。
2、逻辑推理判断能力。
⑴根据欧姆定律和串联电路的基本特点，推测实验原理的能力。
⑵根据实验要求和条件，选择合适的电表量程的选择能力。
⑶经过推算确定电表和滑动变阻器的连接方式的推理能力。
3、实际动手能力。
⑴以实物连线的形式考查学生实际操作实验能力。
⑵以填写实验步骤的题型考查学生亲身做实验的体验及培养学生良好的实验习惯，同时考查学生逻辑分析、判断能力。
电学实验能全面考查学生的综合实验能力，
在高考中处于举足轻重的地位。
4、创新能力。创新能力考查是实验考查的灵魂。
如设计电路图可以充分发挥学生想象、充分挖掘学生潜能，有利于高校选拔创新型人才。
5、收集、分析、处理实验数据能力。通常考查图象法处理数据的能力。
如作电阻的伏安特性曲线和电源的伏安特曲线。
6、误差分析能力。
通常考查由电路连接方式引起的系统误差分析。
基本仪器的认识
名称 实物图 电路图符号
电 流 表
灵敏电流计
电压表
A
V
G
名称 实物图 电路图符号
滑动变阻器
滑动变阻器
电阻箱
基本仪器的认识
基本仪器的读数
量程 接a、b接线柱 接a、c接线柱
精度
估读值（或最小值）
读数（A）
a b c
0.6A
3A
0.02A
0.1A
半格估读
0.01A
0.18A
超过一半读后面刻度
不足一半读前面刻度
0.89A

量程 接a、b接线柱 接a、c接线柱
精度
估读值（或最小值）
读数（V）
3V
15V
0.1V
2.37或2.38或2.39
11.8或11.9或11.7

基本仪器的读数
a b c
0.1V
0.5V
0.01V

电表读数步骤
一看量程
二算精度
三算估读
四细读数
跟我走 大显身手
0-0.6A
0-3A
0.14
0.72
例1
跟我走 大显身手
0-3V
0-15V
2.10
10.5
例2
各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。
读数方法
8×10000+4×1000+5×100+8×10+0×1+2×0.1=84580.2 Ω
跟我走 大显身手
电阻箱读数
例3
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
×0.1
×10
×1
×1000
×10000
×100
跟我走 大显身手
9×10+2×1+8×0.1=92.8Ω
电阻箱读数
例4
滑动变阻器 串联限流式
滑动片向右滑动，电阻增大；
滑动片向左滑动，电阻减小。
滑动片向右滑动，电阻增大；
滑动片向左滑动，电阻减小。
滑动片向右滑动，电阻减小；
滑动片向左滑动，电阻增大。
滑动片向右滑动，电阻减小；
滑动片向左滑动，电阻增大。
a
b
P
a
b
P
滑动变阻器 串联限流式
黄色部分被短路，蓝色部分连入电路。
蓝色部分被短路，黄色部分连入电路。
开关闭合前，滑动片应置于a端
开关闭合前，滑动片应置于b端
电路连接性质 Rbp与Rx串联
总电阻调节范围 [RX+r , R+RX+r ]
总电流调节范围
RX两端电压调节范围
近似估算
选择原则 R>RX
串联限流式连接
RX=20 E=3V r=1 R的总阻值 10 50 100 1000
RX两端电压调节范围
RX两端电压为1V到2V时Rpb的值的范围 不满足
滑动变阻器R的有效调节长度
实验现象 很方便调节和读数，读数之间差异大，误差小 可以调节和读数，读数之间差异小，误差大 不可以调节和读数，读数之间差异很小，电压表读数几乎不变
串联限流式
R>RX
大大取小
[2,3 ]
[0.86,3 ]
[0.5,3 ]
[ 0.06,3]
[10,40]
[10,40]
[10,40]
RX=20 E=3V r=1 R的总阻值 50 100 1000
滑动变阻器R的有效调节长度占总长的比例
实验现象 很方便调节和读数，读数之间差异大，误差小 可以调节和读数，读数之间差异小，误差大 不可以调节和读数，读数之间差异很小，电压表读数几乎不变
选择原则 R>RX 大大取小



滑动变阻器 并联分压式
RX
滑动变阻器 并联分压式
滑动变阻器 并联分压式
黄色部分与RX并联，再与蓝色串联。
开关闭合前，滑动片应置于a端。
黄色部分与RX并联，再与蓝色串联。
开关闭合前，滑动片应置于b端。
分压
RX 两端的电压等于Rap两端的电压，为滑动变阻器电压的一部分。
RX 两端的电压等于Rbp两端的电压，为滑动变阻器电压的一部分。
分压
电路连接性质 Rap与Rx并联，再与Rpb串联。
总电阻调节范围
总电流调节范围
RX两端电压调节范围
近似估算
选择原则 R并联分压式
RX=50 E=3V r=1 R的总阻值 30 50 70 100
RX两端电压调节范围(近似) [0,3 ] [0,3 ] [0,3 ] [0,3 ]
RX两端电压为1V到2V时,Rap的值的范围
滑动变阻器R的有效调节长度占总长的比例




并联分压式

[ 11.4,
22.3 ]
[ 20.7,
39.0 ]
[ 31.4 ,
56.7 ]
[ 50,
60 ]
RX=50 E=3V r=1 R的总阻值 30 50 70
比例
滑动变阻器R的有效调节长度占总长的比例
选择原则 R≤RX 小小取大


R比RX略大一点也行

跟我走 大显身手
例5
已知RX=40 ， E=3V r=1 ，为了使RX两端的电压能在1V到2V之间变化 ，且滑动变阻器的滑片向右滑动时，且RX两端的电压减小，请先画出电路图，再在图甲和图乙中画出实物连线示意图。滑动变阻器R的阻值有以下的值，请选出合适的，连线哦。
RX
R
E=3V r=1
图甲
图甲（串联限流式）选（ ）最佳选择（ ）。
A、20 B、40 C、50 D、100 E、 200 F、1000
串联限流式实物图
图甲
串联限流式电路图
DEF
D
跟我走 大显身手
例5
已知RX=40 ， E=3V r=1 ，为了使RX两端的电压能在1V到2V之间变化 ，且滑动变阻器的滑片向右滑动时，且RX两端的电压减小，请先画出电路图，再在图甲和图乙中画出实物连线示意图。滑动变阻器R的阻值有以下的值，请选出合适的，连线哦。
图乙
图乙（并联分压式）选（ ），最佳选（ ）。
A、20 B、40 C、50 D、100 E、 200 F、1000
并联分压式实物图
RX
R
E=3V r=1
图乙
并联分压式电路图
ABC
B
第二部分 伏安法测电阻
电流表两种连接方式
内接
外接
电流表在电压表测量的范围内
电流表在电压表测量的范围外
电流表内接
电流表在电压表测量的范围内， 故称为电流表内接。 实验原理： 欧姆定律 测量值 真实值
电压
电流
电阻
实验结论
U测=Uac
U真=Uab
I测=I真
I真=IX
R测=Rx+RA
R真=Rx
R测 >R真
误差来源
测量本质
选择原则
RX测 >RX真
RX与 RA串联
RX与 RA串联


内接误差小于外接误差
电流表的分压
电流表外接
电流表在电压表测量的范围外，故称为电流表外接。 实验原理： 欧姆定律. 测量值 真实值
电压
电流
电阻
实验结论
U测=U真
IA测=IX+IV
U真=UX
I真=IX
R真=RX
R测误差来源
测量本质
选择原则
RX测 RX与 RV并联
RX与 RA并联


内接误差大于外接误差
电压表的分流
误差来源
相对误差
测量本质
选择原则
电压表的分流
电流表的分压


RX与 RV并联
RX与 RA串联


RA已知
内接
外接
电流表两种连接方式的比较
RV已知
消除系统误差
消除系统误差
RX测=RX + RA
RX测=
试触法
电压表先接b再接c
A变化明显: 接法
V变化明显: 接法
内
外
电流表的分压影响大
电压表的分流影响大
分压内接
分压外接
限流内接
限流外接
几种常见的电路
零起
必分压
滑小
必分压
烧表
必分压
滑大
可限流
限流外接
限流外接
限流内接
限流内接
几种常见的电路
Rx的电压范围
电压调节
范围大
选用分压电路连接
①若采用限流接法，
最小电流＞用电器的额定电流
②R滑＜待测电阻RX
(其值越小,调节精度越高)
③电压变化范围较大
（或要求测量多组数据）
④电压从零开始可连续变化
限流式
分压式
跟我走 大显身手
例1
已知某待测电阻约为50 ，现在要尽可能精确测量其阻值。
有以下器材（量程均满足调节需要）：
A、电流表A1 内阻约为2 ， B、电流表A2 内阻为10 ，
C、电流表A3，内阻约为15 ， D、电压表V1,内阻约为1000 ，
E、电压表V2,内阻为100 F、电压表V3，内阻约为3000
方案一
测量无系统误差，且最方便。请画出电路图，并请标识出电表的序号。如A1 、V1等。
方案二
测量有系统误差，但系统误差最小。请画出电路图，并请标识出电表的序号。如A1 、V1等。
如果待测电阻约为500 呢？
2
2
3
1
2
跟我走 大显身手
例2
用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(10 — 20Ω) .
电源 E （有一定内阻，电动势约为 9.0V )
电压表 Vl （量程为 1.5V ，内阻 rl 约为750Ω )
电压表 V2 （量程为 5V ，内阻 r2约为2500Ω )
电流表 Al （量程为 0.6A ，内阻 r3 约为2Ω )
电流表 A2 （量程为3A，内阻 r4约为0.2Ω )
滑线变阻器 R 1（最大阻值约为 10Ω ）
滑线变阻器 R2（最大阻值约为 100Ω ）
单刀单掷开关S ，导线若干．
1.测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路原理图．（原理图中的元件要用题目中相应的字母标注）
2
1
1
2
1
2
(2020·全国卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图8(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．
回答下列问题：
(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．
跟我走 大显身手
例3
O、P
(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________ Ω(保留1位小数)．
(2020·全国卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图8(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．
跟我走 大显身手
Ⅰ
50.5
(2020·全国卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图8(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．
(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________ Ω(保留1位小数)．
跟我走 大显身手
50.0
传道 受业 解惑
跟我走 大显身手
例4
用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900— 1000Ω) .
电源 E （有一定内阻，电动势约为 9.0V )
电压表 Vl （量程为 1.5V ，内阻 rl =750Ω )
电压表 V2 （量程为 5V ，内阻 r2 =2500Ω )
滑线变阻器 R （最大阻值约为 100Ω ）
单刀单掷开关S ，导线若干．
① 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，请在下面方框中画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图．（原理图中的元件要用题目中相应的字母标注）
已知内阻的电压表可以活用为电流表
活用电表
② 若电压表V1的示数用 U1表示，电压表 V2的示数用U2表示，则由已知量和测得量表示 Rx的公式为 Rx= ▲ .
解
电压表V1和Rx中的电流相等，即
已知内阻的电压表可以活用为电流表
活用电表
串联电路电压与电阻成正比
这就是电流
③请按电路图用笔画线代替导线连接实物图。
连线秘籍
第一招：找找闭合回路
第二招：分分层连接
从高到低
从正到负
1
2
3
1
1
1
2
2
2
3
3
左右两边都一样
从正极到负极
注意正接线柱流进，负接线柱流出
跟我走 大显身手
例5
用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(90— 100Ω) .
电源 E （有一定内阻，电动势约为 10.0V )
电流表 Al （量程为 100mA ，内阻 rl =50Ω )
电流表 A2 （量程为200mA ，内阻 r2 =5Ω )
滑线变阻器 R （最大阻值约为 100Ω ）
单刀单掷开关S ，导线若干．
① 测量中要求电流表的读数不小于其量程的1/3，请在下面方框中画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图．（原理图中的元件要用题目中相应的字母标注）
已知内阻的电流表可以活用为电压表
活用电表
② 若电流表A1的示数用 I1表示，电流表 A2的示数用I2表示，则由已知量和测得量表示 Rx的公式为 Rx= ▲ .
解
电流表A1和Rx中的电压相等，即
(I2-I1)RX=I1r1
已知内阻的电流表可以活用为电压表
活用电表
这就是电压
③请按电路图用笔画线代替导线连接实物图。
跟我走 大显身手
例6
有一特殊材料制成的电阻丝，电阻约为1000Ω，现为了探索其电阻值随长度变化的规律，除了用刻度尺测量长度外，还有以下器材：
电源 E （有较小内阻，电动势约为 15.0V )
电压表 Vl （量程为 3.0V ，内阻 rl 约为1000Ω )
电压表 V2 （量程为15.0V ，内阻 r2约为5000Ω )
电流表 Al （量程为 0.6A ，内阻 r3 约为2Ω )
电流表 A2 （量程为100mA，内阻 r4约为0.2Ω )
滑线变阻器 R 1（最大阻值为 10Ω ）
滑线变阻器 R2（最大阻值为 100Ω ）
定值电阻R 3=20Ω
单刀单掷开关S ，导线若干．
①电阻值较小（约几十欧）时，要求电压能从零开始调节，请设计
电路图并标识各器材的字母和连好实物接线。
②电阻值较大（约几百欧）时，要求电压能从零开始调节，请设计
电路并标识各器材的字母和连好实物接线。
①电阻值较小（约几十欧）时，要求电压能从零开始调节，请设计电路图并连好线。
3
1
1
1
保护作用
②电阻值较大时，要求电压能从零开始调节，请设计电路并连好线。
2
2
2
有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方内圆，如图所示．此金属材料重约1~2N，长约为30cm，电阻约为10Ω．已知这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ0．因管线内径太小，无法直接测量，请设计一个实验方案测量其内径d，现有如下器材可选：
A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器
C．电流表（600mA 1.0Ω）
D．电流表（3A 0.1Ω）
E．电压表（3V 6kΩ）
F．滑动变阻器（2kΩ 0.5A）
G．滑动变阻器（10Ω 2A）
H．蓄电池（6V 0.05Ω）
I．开关一个，带夹子的导线若干
（1）除待测金属材料外，应选用的实验器材有 （只填代号字母） ．
A、B、C、E、G、H、I
跟我走 大显身手
例7
（2）画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．
（3）用已知的物理常数和测得的物理量，推导计算金属管线内径d的表达式．
A
V
V
A
（2）解：
⑶解：设长度为l，截面外边长为a，电压为U，电流强度为I。
电阻
截面积
故有
解得
第三部分 描绘小灯泡伏安特性曲线
描绘小灯泡的伏安特性曲线
描绘小灯泡的伏安特性曲线，研究小灯泡的电阻随温度如何变化。
实验原理
实验目的
部分电路的欧姆定律：Ｉ＝Ｕ／Ｒ；当电阻阻值恒定时，通过电阻的电流和电阻两端的电压成正比关系，其Ｉ－Ｕ图线是一条过坐标原点的直线；本实验中小灯泡由暗逐渐变亮的过程中，温度发生了很大的变化，灯丝的电阻率也发生了很大的变化，灯丝的电阻也发生了很大的变化，导致其Ｉ－Ｕ图线不再是一条过坐标原点的直线，而是一条平滑的曲线。
并联分压与外接
描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验器材
小灯泡　学生电源　电流表　电压表　电键　滑动变阻器　导线若干
实验步骤
１、按实验原理图连接好电路；
２、电键Ｋ闭合前将滑动变阻器的滑动片Ｐ滑到最左端ａ点；
３、闭合电键Ｋ，调节滑动变阻器的滑动片Ｐ至适当的位置，记下电流表和电压表的读数Ｉ和Ｕ，依次记下１２组不同数据。要求不能超过小灯泡的额定电压，且在额定电压的１／３～２／３间至少有５组数据。
４、断开电键Ｋ，撤除电路，整理器材。
５、以Ｉ为纵轴，Ｕ为横轴，画出直角坐标系，选取适当的标度，在坐标平面内描出１２组数据所表示的点，然后用平滑曲线连接这些点，此曲线就是小灯泡的伏安特性曲线。
1、由于灯丝的电阻较小，所以测量时必须用电流表外接。
２、本实验作图时要求电压必须从零开始，所以测量时必须用滑动变阻器的并联分压式连接。
３、作Ｉ－Ｕ图线时，标度一定要适当，否则图线极不平滑；连线时要求使尽量多的点落在曲线上，没有落在曲线上的点应尽量均匀分布在曲线两侧。
４、画出曲线后，可以读出曲线上任意一点的横纵坐标Ｕ、Ｉ的值，根据Ｒ＝Ｕ／Ｉ计算出各个点对应的电阻值，从而可以得到灯丝的电阻随温度的变化情况。
5、画出曲线后，可以读出曲线上任意一点的横纵坐标Ｕ、Ｉ的值，根据P＝ＵＩ计算出各个点对应的电功率值，从而可以得到灯丝的功率随温度的变化情况。
描绘小灯泡的伏安特性曲线
注意事项
1、实验思维：探究法
2、考查数据数理方法：图象法
3、主要考查学生对欧姆定律的理解和应用。
４、主要考查学生对Ｉ－Ｕ图线的斜率的物理意义的理解。
５、主要考查学生对伏安法测电阻的内外接的判断和滑动变阻器的分压式连接。
描绘小灯泡的伏安特性曲线
点击高考
某次实验得到如下表格中所列的数据是测量小灯泡Ｕ－Ｉ关系的实验数据：
Ｕ（Ｖ） ０.０0 ０.２0 ０.５0 １.０0 １.５0 ２.０0 ２.５0
３.０0
Ｉ（Ａ） ０.０００ ０.０５０ ０.１０００ ０.１５０ ０.１８０ ０.１９５ ０.２０７
０.２１０
1.画U-I图像
2.确定横纵轴（含单位）
3.确定横纵轴的标度
1.确定坐标轴的坐标原点（是否从零开始）
6.描点
7.连线（平滑曲线）。
4.确定横轴（含单位）
5.确定横纵轴的标度
2.将一个此灯泡与电源（电动势E=3.0V,r=2.0Ω）直接相连，此灯泡的电阻为 Ω，灯泡的实际功率为 W.
U=E- I r
U=3- 2I
U=2.60V
I=0.24A
Ｒ＝Ｕ／Ｉ=10.8Ω
P＝ＵＩ=0.62W
画图找交点
3.将两个相同的此种灯泡串联与电源（电动势E=3.0V,r=2.0Ω）直接相连，此灯泡的电阻为 Ω，灯泡的实际功率为 W
2U=E- I r
U=1.5- 2I
U=1.20V
I=0.16A
Ｒ＝Ｕ／Ｉ=7.5Ω
P＝ＵＩ=0.19W
画图找交点
3.将两个相同的此种灯泡并联与电源（电动势E=3.0V,r=2.0Ω）直接相连，此灯泡的电阻为 Ω，灯泡的实际功率为 W.
U=E- 2I r
U=3- 4I
U=2.20V
I=0.24A
Ｒ＝Ｕ／Ｉ=9.2Ω
P＝ＵＩ=0.53W
画图找交点
4.在上图中，用一个定值电阻Ｒ和两个上述小灯泡组成串联电路，连接到内阻不计、电动势为３Ｖ的电源上。已知流过电阻Ｒ的电流是流过灯泡ｂ电流的两倍，则流过灯泡ｂ的电流最大约为　　　　　　Ａ（请保留两位有效数字）。
灯泡ｂ和电阻Ｒ并联后再与灯泡ａ串联，流过电阻Ｒ的电流是流过灯泡ｂ电流的两倍，流过灯泡ａ电流是流过灯泡ｂ电流的三倍，因为小灯泡的电阻随电流Ｉ变大而变大，所以灯泡ａ的电压大于灯泡ｂ的电压的三倍，灯泡ｂ的电压小于０.７５Ｖ。根据Ｕ－Ｉ关系图线可得流过灯泡ｂ的电流约为０.１３Ａ。
0.13
0.13
分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中．
11.0 V
2.20 V
0.80 A
0.16 A
华 山 论 解 读 数
例1
一个小灯泡上标有“4 V　0.5 A”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择：
A．电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻约20 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻约1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)
G．电源(直流6 V)、开关、导线若干
(1)实验时，选用图中________(填“甲”或“乙”)电路图来完成实验，请说明理由：_______
_______________________________________________________________________________.
答案　(1)甲　描绘灯泡的I－U图线所测数据需从零开始，并要多测几组数据
例2
华 山 论 解 选表作图
一个小灯泡上标有“4 V　0.5 A”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择：
A．电压表(0～5 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻约20 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻约1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻约0.4 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)
G．电源(直流6 V)、开关、导线若干
(2)实验中所用电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选________．(用字母序号表示)
A
D
E
例2
华 山 论 解 选表作图
(3)把图所示的实验器材用实线连接成实物电路图．
例2
华 山 论 解 实物连线
连线秘籍
第一招：找闭合回路
第二招：分层连接
1
2
3
从高到低
从正到负
2
2
3
3
1
左右两边都一样
注意正接线柱流进，负接线柱流出
注意正接线柱流进，负接线柱流出
要描绘一个标有“3 V,0.8 W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差．已选用的器材除导线、开关外，还有：
电池组(电动势为4.5 V，内阻约为1 Ω)
电流表(量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω)
电压表(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)
滑动变阻器(最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A)
(1)实验电路应选用下列图中的________(填字母代号)．
例3
华 山 论 解 选表作图
B
例3
华 山 论 解 选表连线
要描绘一个标有“3 V,0.8 W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差．已选用的器材除导线、开关外，还有：
电池组(电动势为4.5 V，内阻约为1 Ω)
电流表(量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω)
电压表(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)
滑动变阻器(最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A)
(1)实验电路应选用下列图中的________(填字母代号)．
(2)按照(1)中选择的电路进行连线，如图甲所示，其中应该去掉的导线是________(选填相应的字母)．
b
要描绘一个标有“3 V,0.8 W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差．
(3)闭合开关前滑动变阻器的滑片应该置于最________端(选填“左”或“右”)．
(4)以电压表的读数U为横轴，以电流表的读数I为纵轴，根据实验得到的多组数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线，如图乙所示．由图可知：随着电压的增大，小灯泡的电阻________(选填“增大”或“减小”)．
左
增大
例3
华 山 论 解 推理分析
要描绘一个标有“3 V,0.8 W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差．
(5).根据图像得到小灯泡的额定功率为 W.（小数点后保留两位小数。）
(6).将此灯泡与一个电源直接相连，电源电动势为3V，内电阻为10欧，根据图像得到小灯泡的实际功率为 W.（保留一位有效数字）
0.84
0.2
例3
华 山 论 解 推理分析
U=3+10I
(7).将此灯泡与两个电源（电源串联）直接相连，电源电动势均为1.5V，内电阻均为5欧，根据图像得到小灯泡的实际功率为 W.（保留一位有效数字）
0.2
(8).将此灯泡与两个电源（电源并联）直接相连，电源电动势均为3V，内电阻均为10欧，根据图像得到小灯泡的实际功率为 W.（保留两位有效数字）
0.43
U=3+10I
U=3+5I
某同学用下列器材描绘额定电压为3.0 V的小灯泡的伏安特性曲线(要求电压变化从零开始)．
A．电流表(0.6 A,1 Ω)
B．电压表(3 V,1 kΩ)
C．滑动变阻器(10 Ω，1 A)
D．电源(4 V，内阻不计)
(1)请你在实物连接图甲中，
把还需连接的导线补上．
(2)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于________端(选填“左”或“右”)．
(3)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数逐渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为 _______________ 。
(4)排除故障后，某次测量时电流表的指针位置如图乙所示，其读数为________ A.
例4
华 山 论 解 推理分析
0.25
小灯泡断路
左
例4
华 山 论 解 推理分析
(5)小明完成实验后，由实验数据画出小灯泡的I－U图象，如图丙中实线所示，由图可确定小灯泡在电压为2.0 V时的电阻为________Ω(保留两位有效数字)．
11
第四部分 伏安法测电源电动势和内电阻
I
U
实验原理
闭合电路欧姆定律
U=E- I r
路端电压
干路电流
I =0， U=E，当电源没有接入电路时，电源两极之间的电压等于电源电动势。即断路电压等于电源电动势。
U=0， Im =E/r ，当电源两极之间的电压等于零（电源短路）时，流过电源的电流最大。 r=E/ Im
路端电压
干路电流
图像法处理数据
闭合电路欧姆定律
U=E- I r
U
I
o
E
E/r
纵轴截距
横轴截距
图线斜率
r=││=
斜率绝对值等于电源内电阻
断路电压即为电源电动势
电流电压均从零开始
短路电流
伏安法测电源动势和内电阻
安培表内接
把电源看成一个纯电阻，就与伏安法测电阻内接方式一样。
真实电源外部
测量电源的外部
测量电源的内部
伏安法测电源动势和内电阻
电路图
安培表内接
路端电压U测与U真的关系
U测＝UR U真＝UR+RA
干路电流I测与I真的关系
I测＝ I真
误差产生的原因
电流表的分压
U测＜U真
图像分析
U=E- I r
I =0， U=E，当电源没有接入电路时，电源两极之间的电压等于电源电动势。即断路电压等于电源电动势。
纵轴截距
横轴截距
图线斜率
断路电压即为电源电动势
短路电流
斜率绝对值等于电源内电阻
E测=E真= E
不能直接测量
不能直接测量
能直接测量
误差分析
计算图线斜率
r测=r+RA
r=││=
I测短＝
I真短=
r测=││==r+RA
安培表内接
U测=E效- I测r效
测等效电源
测量本质
等效电动势
等效内电阻
E测=E效=E
r测=r效=r+ RA
误差分析
等效电源思想
电压表测量的就是等效电源的路端电压，电流表测量的就是等效电源的干路电流。
安培表内接
r与 RA的串联值
I =0， U=E，当电源没有接入电路时，电源两极之间的电压等于电源电动势。即断路电压等于电源电动势。
U测=E效- I测r效
相对误差
安培表内接
E测=E效=E
r测=r效=r+ RA
r与 RA的串联值
实验结论
=
选择原则
RA r, RA已知或<
E测 =E
r测 >r
等效电源
伏安法测电源动势和内电阻
安培表外接
把电源看成一个纯电阻，就与伏安法测电阻外接方式一样。
真实电源内部
测量电源的外部
测量电源的内部
伏安法测电源动势和内电阻
电路图
安培表外接
路端电压U测与U真的关系
干路电流I测与I真的关系
误差产生的原因
U测＝ U真
电压表的分流
I测＝ IR I真＝IR+IV
I测图像分析
U=E- I r
I =0， U=E，当电源没有接入电路时，电源两极之间的电压等于电源电动势。即断路电压等于电源电动势。
纵轴截距
横轴截距
图线斜率
断路电压即为电源电动势
短路电流
斜率绝对值等于电源内电阻
E测= E
不能直接测量
不能直接测量
能直接测量
误差分析
计算图线斜率
r=││=
I测短＝
I真短=
r测=││==
r测=
安培表外接
U测=E效- I测r效
误差分析
等效电源思想
安培表外接
E测= E
r测=
r与 RV的并联值
I =0， U=E，当电源没有接入电路时，电源两极之间的电压等于电源电动势。即断路电压等于电源电动势。
测等效电源
测量本质
等效电动势
等效内电阻
电压表测量的就是等效电源的路端电压，电流表测量的就是等效电源的干路电流。
U测=E效- I测r效
相对误差
安培表外接
E测=E效= E
r测=r效 =
r与 RV的并联值
实验结论
E测 =
选择原则
RV r, RV已知或>
r测 =
伏安法测电源动势和内电阻
相对误差
安培表外接
实验结论
选择原则
安培表内接
RV r, RV已知或>
E测=E效=E
r测=r效=r+ RA
RA r, RA已知或<
E测=E效= E
r测=r效 =
某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有：
A．电压表V：0～3 V～15 V B．电流表A：0～0.6 A～3 A C．滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A)
D．滑动变阻器R2：(1 0 Ω，0.1 A) E．电阻箱R(0～999.9 Ω) F．开关和导线若干
(1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，滑动变阻器应选用________(选填字母代号“R1”或“R2”)；
(2)根据实验要求在图4甲虚线框中画出电路图，并将图乙所示的实物连接成实验电路；
例1
有验有味
(3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.电动势的测量值 其真实值，内电阻的测量值 其真实值（填大于、等于或小于）。
例2
有验有味
为了较精确地测量一节新电池的内阻（很小），可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：
理想电压表V(量程0～3 V)， 电流表A(具有一定内阻，量程0～0.6 A)，
定值电阻R0(R0＝1.50 Ω)， 滑动变阻器R1(0～10 Ω)，
滑动变阻器R2(0～200 Ω)， 开关S.
(1)为方便调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)．
(2)请画出实验电路原理图并用笔画线代替导线在图(b)中完成实物连接图．
(3)定值电阻R0在电路中的作用是___________________ _______(只要求写出一点)．
(4)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，给出的U－I图线如图(c)所示，则干电池的电动势E＝________ V，干电池的内阻r＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)
在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 Ω和1 kΩ，如图为实验原理图及所需器材图．
(1)在图中用笔画线代替导线将器件按原理图连接成实验电路．
例3
有验有味
例3
有验有味
(2)一位同学记录的6组数据见下表：
I(A) 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57
U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05
试根据这些数据在图9中画出U－I图象，根据图象读出电池的电动势E＝______ V， （小于、等于或大于）其真实值；求出电池内阻r＝______ Ω， 其真实值（小于、等于或大于）.
（3）为了精确测量电源的电动势和内电阻，请在下面的方框中画出其原理图。根据其原理图通过实验数据作出U-I图像，纵轴截距为1.47V,图线斜率为0.85 Ω。仅考虑系统误差的影响，则电源电动势真实值为 V，内电阻真实值为 Ω。
有一待测干电池组，电动势约为3V，内阻约为1Ω，现欲用以下给定器材尽可能精确测量其电动势和内电阻。
1、请选出合适的必须器材，将其字母代码填在横线上 。
A、C、D、F、H
例4
有验有味
2、欲将电压表V2改装为0.6A的电流表，应该给它 联一个阻值为
Ω 的电阻（保留两个有效数字）。改装以后的内电阻为 Ω 保留两个有效数字）
并
2.5
2.5
3、请设计一个电路图，将所选器材符号或字母标注在电路图上。
用改装思想测
4、直接根据图像求得电源电动势为 V,内电阻为
Ω 。 E测 E真，r测 r真(“＞”，“＜”，“＝”). r真 = Ω. (均保留两个有效数字) 。
E测＝E真 r测＞r真
2.60
0.80
0.08
0.58
U2/V
U1/V