第二讲 电学实验
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第二讲 电学实验
一、测定金属电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
实验原理
1．根据电阻定律R=ρ，得出ρ= ，因此可以用伏安法测电阻R，再测出导线横截面积S和长度l，就可以求出电阻率．
2．螺旋测微器原理与读数方法
(1)螺旋测微器又称千分尺，可以精确到0.01mm．
(2)螺旋测微器读数时，先读主尺，读主尺时要注意半毫米刻度线，再读螺旋尺，螺旋尺的最小刻度是0.01mm，注意要估读到0.001mm．
如图螺旋测微器读数为
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0.5mm+40.3×0.0lmm=0.903mm．
核心整合
1．用伏安法测电阻时电路选择方法
(1)电流表内接、外接的选择：
①当< 时，用电流表内接法．如果被测电阻很大，例如几千欧，可直接选择内接，如图甲．
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②当v>时，用电流表外接法，如果被测电阻很小，例如几欧，可直接选择外接．如图乙．
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(2)滑动变阻器两种接法的选择
通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路连接简单，耗能较小，一般优先考虑用限流接法．
在下列情况下必须采用分压接法
①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节．
②如果实验所提供的电表量程或电阻元件允许的最大电流很小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中的实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保护电表或电阻元件，必须采用分压接法．
③若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，采用限流接法时，即使变阻器的滑动片从一端滑至另一端，待测电阻上的电流(电压)变化范围不够大，不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，因此要采用分压接法．
2．数据处理
(1)金属丝长度、直径的测定及电阻的测量，都应采用多次测量求平均值的方法．
(2)金属丝电阻的测定也可采用图像法处理数据，即根据实验测得的多组U、I值，在U-I坐标系中描点画图．
在U-I坐标系中描出诸点后，作出过原点且尽可能多地通过描出点的直线(不在直线上的点应尽可能地对称分布在直线两侧)，即为待测电阻的U-I图线，其斜率即为待测电阻阻值（R=）
DLPX典例剖析
【例1】 (2009·广东)某实验小组利用实验提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等．
(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连电路实物图l．
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图1
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图2
(2)实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开头， ，合上开关，重复②的操作．
(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图2的关系图线，其斜率为
A-1·m-1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和．
(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图3所示．金属丝的直径是 ．图2中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的的物理量是 ，其数值和单位为 (保留三位有效数字)．
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图3
【答案】 (1)电路图
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实物连接图
(2)③读出接入电路中的金属丝的长度
(3)1.63 电源电动势的内阻与电阻箱
(4)0．200mm金属丝的电阻率1.54 X10-7Ω·m
变式训练1
(2009·江苏南京师大附中)(1)在做“测定金属丝电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量一金属丝的直径，螺旋测微器的示数如图所示，该金属丝的直径为 ．用欧姆表粗略测得该金属丝的电阻约为2Ω，另外，实验室内还提供了下列器材供重新测定该金属丝的电阻使用：
A．电源E(电动势为3.0V，内阻不计)
B．电压表V(量程为O～3.0V，内阻约为2kΩ)
C．电流表A(量程为0～0.6A，内阻约为lΩ)
D．滑动变阻器R(最大阻值l0Ω，额定电流2.0A)
E．开关S一个，导线若干
为获得尽可能高的实验精度，请你利用上述器材设计一个“测定金属丝电阻率”的实验电路，并把实验原理图画在方框中．
(2)为研究某一电学元件的导电规律，将该元件两端的电压、元件中的电流及通电时问记录在下表中，通过分析表中数据可以判断出该元件所用的材料是 (填“金属”或“半导体”)．
通电时间t/s 5 10 15 20 25 30
电压U/V 0.40 0.62 1.02 1.26 1.52 1.64
电流I/mA 0.20 0.43 0.81 1.82 2.81 3.22
(3)如图甲所示是某金属材料制成的电阻R的阻值随摄氏温度t变化的图像，图中R0表示0℃时的电阻，k表示图线的斜率．若用该电阻与电池(电动势E、内阻r)、电流表A(内阻Rg)、滑动变阻器R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．使用“金属电阻温度计”前，先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t1( http: / / www.21cnjy.com )
甲 乙
【解析】 (1)从图中读出螺旋测微器的示数为0.680mm，即该金属丝的直径为0.680mm．实验原理图如图所示．
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(2)从表中数据可以求出不同电压下的电阻，该电学元件的电阻随所加电压的增大而减小，说明该元件所使用的材料是半导体．
(3)从题图甲看出，温度t1．所对应的电阻值较小，则电路中的电流较大，t1的刻度应在t2的右侧；从题图甲可以得出电阻R的阻值随t变化的规律为：R=R0+kt，由闭合电路欧姆定律得：E=I(R+R′+Rg+r)，联立解得：t= [-(Rg+R′+r+R0)]．
【答案】 (1)0.680mm (2)半导体
(3)右 [-(Rg+R′+r+R0)]
二、描绘小电珠的伏安特性曲线
实验原理
1．阻值恒定的电阻的伏安特性曲线是直线，而小电珠的灯丝的电阻随温度的升高而增大，故伏安特性曲线为曲线．
2．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表出小电珠两端的电压，测出多组(U、I)值后，在U－I坐标系中描出对应点用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．
核心整合
1．电路设计(如图)
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(1)本实验中，电珠两端的电压要求从零开始变化，因此，滑动变阻器采用分压式接法．
(2)本实验中，被测小电珠电阻一般很小(几欧或十几欧)，因此电路采用电流表外接法．
2．注意问题
(1)闭合电键前，应调节滑动变阻器的滑片，使开关闭合时，电珠两端电压最小．
(2)调节电珠两端电压时不能超过电珠的额定电压．
(3)在坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度比例要适当，尽量使测量数据画出的图线点满坐标纸，连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线．
DLPX典例剖析
【例2】 (2009·浙江)(1)如图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．
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甲 乙
(2)某同学从标称为“220V 25W”、“220V 300W”、“220V 500W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示．该灯泡的阻值是 Ω，标称的额定功率为 W．
【解析】 由多用电表测得的是灯泡的冷电阻，而灯泡的正常工作电阻要比冷电阻大得多，故标称的额定功率为25W．
【答案】 (1)连线如图
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(2)160 25
变式训练2
(2009·江苏)小电珠灯丝的电阻会随温度的升高而增大，某同学为研究这一观象，利用下列实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0～10Ω)、电源、小电珠、开关、导线若干来设计实验，并通过实验得到如下数据(I和U，分别表示小电珠上的电流和电压)．
I/A 0 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
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甲 乙
(1)请在上面的方框中画出实验电路图．
(2)在图乙中画出小电珠的I一U曲线．
(3)把本题中的两个相同的小电珠L并联接到如图所示电路中，若电源电动势E=2.0V，内阻不计，定值电阻R=1Ω，则此时每个小电珠的功率是
W．
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【解析】 (1)实验电路图如图A所示．
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A B
(2)小电珠的I一U曲线如图B所示．
(3)设小电珠的电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律得：U=E一2IR，代入数据得：U=2-2I，作出U-I，图像，与小电珠的特征曲线的交点坐标为小电珠工怍时的电压和电流，两者之积为0.47W，即每个小电珠的功率为0.47W．
【答案】 (1)实验电路图如图A所示．
(2)小电珠的I一U曲线如图B所示．
(3)0.47
三、测定电源的电动势和内电阻
实验原理
1．实验电路，如图甲：
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甲 乙
2．根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，列方程组
E=U1+I1r
E= U2+I2r
3．根据实验数据，画出电路中路端电压和电流的U一I图象，如图乙．
核心整合
1．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，代入公式E= ,r=分别解出E、r值取平均
2．如果利用图象法，作出U一，图线，如图所示，图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势，图线斜率的绝对值，即为电源内阻．
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由于电源的内阻很小，即使电流有较大的变化，路端电压变化也很小，为充分利用图象空间，电压轴数据常从某一不为零的数U0开始，但U一I图象在U轴上的截距和图线斜率的意义不变．特别注意此时，轴上截距不是短路电流．
DLPX典例剖析
【例3】 (2009·北京)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999Ω，可当标准电阻用)一只电流表(量程IR=0.6A，内阻rg=0.1Ω)和若干导线．
①请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来．
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图4
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图5
②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录，当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图5所示．处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数；再制作R-坐标图，如图6所示，图中已标注出了(R，)的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上．
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图6
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线．
④根据图6描绘出的图线可得出这个．
电池的电动势E′= V，内电阻r= Ω
【答案】 ①见答图4 ②见答图6
③见答图6
④1.5(1.46－1.54) 0.3(0.25－0.35)
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答图4
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答图6
变式训练 3
一种供实验使用的小型电池标称电压为9 V，允许电池输出的最大电流为50 mA，为了测定这个电池的电动势和内电阻，实验室利用了如图所示电路(图中电压表内阻很大，可不考虑其对电路的影响)，R为电阻箱，阻值范围为0～9 999Ω，R0是保护电阻．
(1)实验室里备用的定值电阻有以下几种规格：
A．10Ω，5W
B．150Ω，0.5W
C．200Ω，0.25W
D．1.2kΩ，1W
实验时，R0应选用 (填字母代号)较好．
(2)在实验中，当变阻箱调到图所示位置后，闭合开关S，电压表示数为9.0V，变阻器此时电阻为
Ω电路中通过电阻箱的电流为 mA．
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(3)断开开关，调整电阻箱阻值，再闭合开关，读取电压表示数，多次重复，取得数据后，作出如图所示图线，则该电池的电动势E= V，内电阻r = Ω．
【解析】 (1)保护电阻R0的选择关系到电池的输出电流能否控制在50 mA以内．由题意知，电池的输出最大电流应出现在电阻箱R的阻值等于零时，根据全电路欧姆定律，有：
E=Imax(R0+r)，所以R0+r = = Ω
=180Ω．
实验室中备有阻值在180Ω上下的B和C两种电阻，比较B、C的额定电流，Ic=eq \r() =eq \r()A= 0.035A< Imax ,而IB=eq \r() =eq \r()A=0．058A> Imax．故应选电阻B作保护电阻，即R0=150Ω．
(2)电阻箱的读数为750Ω．通过电阻箱的电流为
I= = =0.0lA=10 mA．
(3)从U－I，图象上将图线延长交于纵轴，纵轴交点即为电池的电动势的大小，E=9.5V．电池的内电阻的数值等于图线的斜率．
r = = Ω=50Ω
【答案】(1)B (2)750 10 (3)9.5 50
四、练习使用多用电表
实验原理
1．如图为多用电表，选择开关凋到不同位置，可以用来测量电压、电流、电阻等．
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2．欧姆表电路，如图
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(1)当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时Ig=．
(2)当被测电阻Rx=R+Rg+r时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为“中值电阻”．
核心整合
1．使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数．
2．使用欧姆挡时，注意以下几个方面：
(1)用多用电表测电阻时，测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大过小都有较大误差，通常只使用表盘中间一段刻度范围
(R中～4R中)为测量的有效范围．
(2)每更换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．
(3)由于欧姆挡表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只需取两位有效数字．计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率．
(4)测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开，不然就不能得到正确的测量结果，甚至还可能损坏电表．
(5)多用电表使用完毕后，应将选择开关拔离欧姆挡，旋至0FF挡或交流电压最高档上．
DLPX典例剖析
【例4】 (2009·上海)(1)用多用表的欧姆档测量阻值约为几十kΩ的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆档调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转S使其尖端对准欧姆档×lk
d．旋转S使其尖端对准欧姆档×100
e．旋转S使其尖端对准交流500V档，并拔出两表笔 .根据下图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为 Ω．
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(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆档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拨至倍率较小的档位，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，应该把电阻与电路断开
D．测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
【答案】 (1)c、a、b、e，30k (2)A、C
变式训练 4
(2009·东省揭阳市期末)(1)图甲为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I－U图线的实验电路图．
①根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接成完整的实验电路．
②开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 (选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)．
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甲 乙
(2)如图丙所示，用多用电表研究光敏电阻的阻值与光照强弱的关系．
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①应将多用电表的选择开关置于 挡；
②将红表笔插入 接线孔(填“+”或“－”)；
③将一光敏电阻接在多用电表两表笔上，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断θ θ′(填“<”、“=”或“>”)；
④测试后应将选择开关置于 挡．
【解析】 (1)①用笔画线代替导线连接电路如图所示．
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②A端 为了使开关接通时灯泡两端的电压最小，滑动变阻器的滑片应该置于A端．
(2)①欧姆 由于是测量电阻，所以选择开关应置于欧姆挡；②+ 由多用电表的使用方法可知红表笔插入“+”；③> 用手挡住光线，光敏电阻的阻值增大，表针的偏角增大，所以θ>θ′；④OFF或交流电压最高 根据多用电表的使用要求可知，测试后应将选择开关置于OFF或交流电压最高挡．
【答案】 (1)①见解析图 ②A端
(2)①欧姆 ②+③>④OFF或交流电压最高
温馨提示：
同学们：针对你们所学内容的巩固与掌握，请认真完成课后强化作业(十二)及阶段性测试题(六、七)
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第二讲 电学实验
一、测定金属电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
实验原理
1．根据电阻定律R=ρ，得出ρ= ，因此可以用伏安法测电阻R，再测出导线横截面积S和长度l，就可以求出电阻率．
2．螺旋测微器原理与读数方法
(1)螺旋测微器又称千分尺，可以精确到0.01mm．
(2)螺旋测微器读数时，先读主尺，读主尺时要注意半毫米刻度线，再读螺旋尺，螺旋尺的最小刻度是0.01mm，注意要估读到0.001mm．
如图螺旋测微器读数为
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0.5mm+40.3×0.0lmm=0.903mm．
核心整合
1．用伏安法测电阻时电路选择方法
(1)电流表内接、外接的选择：
①当< 时，用电流表内接法．如果被测电阻很大，例如几千欧，可直接选择内接，如图甲．
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②当v>时，用电流表外接法，如果被测电阻很小，例如几欧，可直接选择外接．如图乙．
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(2)滑动变阻器两种接法的选择
通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路连接简单，耗能较小，一般优先考虑用限流接法．
在下列情况下必须采用分压接法
①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节．
②如果实验所提供的电表量程或电阻元件允许的最大电流很小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中的实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保护电表或电阻元件，必须采用分压接法．
③若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，采用限流接法时，即使变阻器的滑动片从一端滑至另一端，待测电阻上的电流(电压)变化范围不够大，不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，因此要采用分压接法．
2．数据处理
(1)金属丝长度、直径的测定及电阻的测量，都应采用多次测量求平均值的方法．
(2)金属丝电阻的测定也可采用图像法处理数据，即根据实验测得的多组U、I值，在U-I坐标系中描点画图．
在U-I坐标系中描出诸点后，作出过原点且尽可能多地通过描出点的直线(不在直线上的点应尽可能地对称分布在直线两侧)，即为待测电阻的U-I图线，其斜率即为待测电阻阻值（R=）
DLPX典例剖析
【例1】 (2009·广东)某实验小组利用实验提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等．
(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连电路实物图l．
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图1
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图2
(2)实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开头， ，合上开关，重复②的操作．
(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图2的关系图线，其斜率为
A-1·m-1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和．
(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图3所示．金属丝的直径是 ．图2中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的的物理量是 ，其数值和单位为 (保留三位有效数字)．
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图3
【答案】 (1)电路图
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实物连接图
(2)③读出接入电路中的金属丝的长度
(3)1.63 电源电动势的内阻与电阻箱
(4)0．200mm金属丝的电阻率1.54 X10-7Ω·m
变式训练1
(2009·江苏南京师大附中)(1)在做“测定金属丝电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量一金属丝的直径，螺旋测微器的示数如图所示，该金属丝的直径为 ．用欧姆表粗略测得该金属丝的电阻约为2Ω，另外，实验室内还提供了下列器材供重新测定该金属丝的电阻使用：
A．电源E(电动势为3.0V，内阻不计)
B．电压表V(量程为O～3.0V，内阻约为2kΩ)
C．电流表A(量程为0～0.6A，内阻约为lΩ)
D．滑动变阻器R(最大阻值l0Ω，额定电流2.0A)
E．开关S一个，导线若干
为获得尽可能高的实验精度，请你利用上述器材设计一个“测定金属丝电阻率”的实验电路，并把实验原理图画在方框中．
(2)为研究某一电学元件的导电规律，将该元件两端的电压、元件中的电流及通电时问记录在下表中，通过分析表中数据可以判断出该元件所用的材料是 (填“金属”或“半导体”)．
通电时间t/s 5 10 15 20 25 30
电压U/V 0.40 0.62 1.02 1.26 1.52 1.64
电流I/mA 0.20 0.43 0.81 1.82 2.81 3.22
(3)如图甲所示是某金属材料制成的电阻R的阻值随摄氏温度t变化的图像，图中R0表示0℃时的电阻，k表示图线的斜率．若用该电阻与电池(电动势E、内阻r)、电流表A(内阻Rg)、滑动变阻器R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．使用“金属电阻温度计”前，先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t1
甲 乙
【解析】 (1)从图中读出螺旋测微器的示数为0.680mm，即该金属丝的直径为0.680mm．实验原理图如图所示．
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(2)从表中数据可以求出不同电压下的电阻，该电学元件的电阻随所加电压的增大而减小，说明该元件所使用的材料是半导体．
(3)从题图甲看出，温度t1．所对应的电阻值较小，则电路中的电流较大，t1的刻度应在t2的右侧；从题图甲可以得出电阻R的阻值随t变化的规律为：R=R0+kt，由闭合电路欧姆定律得：E=I(R+R′+Rg+r)，联立解得：t= [-(Rg+R′+r+R0)]．
【答案】 (1)0.680mm (2)半导体
(3)右 [-(Rg+R′+r+R0)]
二、描绘小电珠的伏安特性曲线
实验原理
1．阻值恒定的电阻的伏安特性曲线是直线，而小电珠的灯丝的电阻随温度的升高而增大，故伏安特性曲线为曲线．
2．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表出小电珠两端的电压，测出多组(U、I)值后，在U－I坐标系中描出对应点用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．
核心整合
1．电路设计(如图)
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(1)本实验中，电珠两端的电压要求从零开始变化，因此，滑动变阻器采用分压式接法．
(2)本实验中，被测小电珠电阻一般很小(几欧或十几欧)，因此电路采用电流表外接法．
2．注意问题
(1)闭合电键前，应调节滑动变阻器的滑片，使开关闭合时，电珠两端电压最小．
(2)调节电珠两端电压时不能超过电珠的额定电压．
(3)在坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度比例要适当，尽量使测量数据画出的图线点满坐标纸，连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线．
DLPX典例剖析
【例2】 (2009·浙江)(1)如图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．
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甲 乙
(2)某同学从标称为“220V 25W”、“220V 300W”、“220V 500W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示．该灯泡的阻值是 Ω，标称的额定功率为 W．
【解析】 由多用电表测得的是灯泡的冷电阻，而灯泡的正常工作电阻要比冷电阻大得多，故标称的额定功率为25W．
【答案】 (1)连线如图
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(2)160 25
变式训练2
(2009·江苏)小电珠灯丝的电阻会随温度的升高而增大，某同学为研究这一观象，利用下列实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0～10Ω)、电源、小电珠、开关、导线若干来设计实验，并通过实验得到如下数据(I和U，分别表示小电珠上的电流和电压)．
I/A 0 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U/V 0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
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甲 乙
(1)请在上面的方框中画出实验电路图．
(2)在图乙中画出小电珠的I一U曲线．
(3)把本题中的两个相同的小电珠L并联接到如图所示电路中，若电源电动势E=2.0V，内阻不计，定值电阻R=1Ω，则此时每个小电珠的功率是
W．
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【解析】 (1)实验电路图如图A所示．
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A B
(2)小电珠的I一U曲线如图B所示．
(3)设小电珠的电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律得：U=E一2IR，代入数据得：U=2-2I，作出U-I，图像，与小电珠的特征曲线的交点坐标为小电珠工怍时的电压和电流，两者之积为0.47W，即每个小电珠的功率为0.47W．
【答案】 (1)实验电路图如图A所示．
(2)小电珠的I一U曲线如图B所示．
(3)0.47
三、测定电源的电动势和内电阻
实验原理
1．实验电路，如图甲：
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甲 乙
2．根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，列方程组
E=U1+I1r
E= U2+I2r
3．根据实验数据，画出电路中路端电压和电流的U一I图象，如图乙．
核心整合
1．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，代入公式E= ,r=分别解出E、r值取平均
2．如果利用图象法，作出U一，图线，如图所示，图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势，图线斜率的绝对值，即为电源内阻．
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由于电源的内阻很小，即使电流有较大的变化，路端电压变化也很小，为充分利用图象空间，电压轴数据常从某一不为零的数U0开始，但U一I图象在U轴上的截距和图线斜率的意义不变．特别注意此时，轴上截距不是短路电流．
DLPX典例剖析
【例3】 (2009·北京)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999Ω，可当标准电阻用)一只电流表(量程IR=0.6A，内阻rg=0.1Ω)和若干导线．
①请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来．
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图4
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图5
②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录，当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图5所示．处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数；再制作R-坐标图，如图6所示，图中已标注出了(R，)的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上．
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图6
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线．
④根据图6描绘出的图线可得出这个．
电池的电动势E′= V，内电阻r= Ω
【答案】 ①见答图4 ②见答图6
③见答图6
④1.5(1.46－1.54) 0.3(0.25－0.35)
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答图4
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答图6
变式训练 3
一种供实验使用的小型电池标称电压为9 V，允许电池输出的最大电流为50 mA，为了测定这个电池的电动势和内电阻，实验室利用了如图所示电路(图中电压表内阻很大，可不考虑其对电路的影响)，R为电阻箱，阻值范围为0～9 999Ω，R0是保护电阻．
(1)实验室里备用的定值电阻有以下几种规格：
A．10Ω，5W
B．150Ω，0.5W
C．200Ω，0.25W
D．1.2kΩ，1W
实验时，R0应选用 (填字母代号)较好．
(2)在实验中，当变阻箱调到图所示位置后，闭合开关S，电压表示数为9.0V，变阻器此时电阻为
Ω电路中通过电阻箱的电流为 mA．
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(3)断开开关，调整电阻箱阻值，再闭合开关，读取电压表示数，多次重复，取得数据后，作出如图所示图线，则该电池的电动势E= V，内电阻r = Ω．
【解析】 (1)保护电阻R0的选择关系到电池的输出电流能否控制在50 mA以内．由题意知，电池的输出最大电流应出现在电阻箱R的阻值等于零时，根据全电路欧姆定律，有：
E=Imax(R0+r)，所以R0+r = = Ω
=180Ω．
实验室中备有阻值在180Ω上下的B和C两种电阻，比较B、C的额定电流，Ic=eq \r() =eq \r()A= 0.035A< Imax ,而IB=eq \r() =eq \r()A=0．058A> Imax．故应选电阻B作保护电阻，即R0=150Ω．
(2)电阻箱的读数为750Ω．通过电阻箱的电流为
I= = =0.0lA=10 mA．
(3)从U－I，图象上将图线延长交于纵轴，纵轴交点即为电池的电动势的大小，E=9.5V．电池的内电阻的数值等于图线的斜率．
r = = Ω=50Ω
【答案】(1)B (2)750 10 (3)9.5 50
四、练习使用多用电表
实验原理
1．如图为多用电表，选择开关凋到不同位置，可以用来测量电压、电流、电阻等．
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2．欧姆表电路，如图
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(1)当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时Ig=．
(2)当被测电阻Rx=R+Rg+r时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为“中值电阻”．
核心整合
1．使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数．
2．使用欧姆挡时，注意以下几个方面：
(1)用多用电表测电阻时，测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大过小都有较大误差，通常只使用表盘中间一段刻度范围
(R中～4R中)为测量的有效范围．
(2)每更换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．
(3)由于欧姆挡表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只需取两位有效数字．计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率．
(4)测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开，不然就不能得到正确的测量结果，甚至还可能损坏电表．
(5)多用电表使用完毕后，应将选择开关拔离欧姆挡，旋至0FF挡或交流电压最高档上．
DLPX典例剖析
【例4】 (2009·上海)(1)用多用表的欧姆档测量阻值约为几十kΩ的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆档调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转S使其尖端对准欧姆档×lk
d．旋转S使其尖端对准欧姆档×100
e．旋转S使其尖端对准交流500V档，并拔出两表笔 .根据下图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为 Ω．
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(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆档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拨至倍率较小的档位，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，应该把电阻与电路断开
D．测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
【答案】 (1)c、a、b、e，30k (2)A、C
变式训练 4
(2009·东省揭阳市期末)(1)图甲为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I－U图线的实验电路图．
①根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接成完整的实验电路．
②开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 (选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)．
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甲 乙
(2)如图丙所示，用多用电表研究光敏电阻的阻值与光照强弱的关系．
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①应将多用电表的选择开关置于 挡；
②将红表笔插入 接线孔(填“+”或“－”)；
③将一光敏电阻接在多用电表两表笔上，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断θ θ′(填“<”、“=”或“>”)；
④测试后应将选择开关置于 挡．
【解析】 (1)①用笔画线代替导线连接电路如图所示．
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②A端 为了使开关接通时灯泡两端的电压最小，滑动变阻器的滑片应该置于A端．
(2)①欧姆 由于是测量电阻，所以选择开关应置于欧姆挡；②+ 由多用电表的使用方法可知红表笔插入“+”；③> 用手挡住光线，光敏电阻的阻值增大，表针的偏角增大，所以θ>θ′；④OFF或交流电压最高 根据多用电表的使用要求可知，测试后应将选择开关置于OFF或交流电压最高挡．
【答案】 (1)①见解析图 ②A端
(2)①欧姆 ②+③>④OFF或交流电压最高
温馨提示：
同学们：针对你们所学内容的巩固与掌握，请认真完成课后强化作业(十二)及阶段性测试题(六、七)
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