高考物理系列讲座--电学实验专题(143张PPT)
文档属性
| 名称 | 高考物理系列讲座--电学实验专题(143张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-05-02 12:16:33 | ||
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文档简介
高考物理系列讲座
----电学实验专题
1、高中物理实验复习值得思考的环节
一、物理实验复习与备考策略
●考试说明中精选实验，突出了复习的重点。实验条目后冠以“（实验、探究）”，说明实验具备更多的能力要求或可以考查的途径。
●所列实验与传统的实验器材不一定一一对应。
●对实验技能和方法的考查更加突出，要求对实验原理有更高层次的领悟才能正确迁移和运用。
2、高中物理实验所涉及基本方法
3、 “19考试说明”对实验器材与实验
误差提出的要求
● 设计实验原理：控制变量法、替代法、模拟法、 微小量放大法、留迹法
●控制实验误差：多次测量法、积累法
●处理实验数据：列表法、作图法、平均值法、逐差法
●实验器材
●实验误差与有效数字
●实验考试形式与比例
考试说明有关实验部分的要求
实验能力是指针对具体问题，根据已有条件，运用已学过的知识和方法制定方案，通过实验解决问题的能力。能独立完成“物理知识内容表”中所列的实验。具体要求如下：
①了解基本仪器的主要性能和使用方法，根据需要能合理选择和正确使用基本仪器。
②理解实验原理和方法。能够控制实验条件，排除实验故障，正确进行观察、测量、记录实验现象和实验数据。
③分析和处理实验数据，对实验结果进行描述和解释，对误差进行初步分析和讨论，评价实验结论。
④依据已有资源，设计简单实验，组合实验器材，拟定实验步骤，探究所要解决的问题。
2019考试说明有关实验部分的要求—说明
1．要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、示波器、滑动变阻器、电阻箱等
2．要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。
3．要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果．间接测量的有效数字运算不作要求
一、电学测量仪表及读数法则
0-3v-15v
0-0.6A-3A
电压表
电流表
例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值
接0~3A量程
(0.1×8+0.1×9/10)A
=0.89A
误差值
1.最小分度是1（包括0.1、0.01等）的仪器，测量误差出现在下一位（即估读到最小分度下一位），下一位按1/10估读。若无估读，则在最小分度的下一位补“0”。
安培表0～3A档、电压表0～3V档等。
读数规则：
读数：2、40V
*
*
例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值
接0~15V量程时
读数为________V.
精度(即最小分度值）为0.5V，在十分位上。
2.最小分度是5（包括0.5、0.05等），测量误差出现在同一位上，同一位按1/5估读，即按五分之几格估读。
(10+0.5×1+0.5×3/5)V
最小分度值
误差值
10.8
*
*
例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值
接0~0.6A量程时
读数为________A.
0.18
精度(即最小分度值）为0.02A，在百分位上。
3.最小分度是2（包括0.2、0.02等），测量误差出现在同一位上，同一位按1/2估读，即不足半小格舍去，超过半小格按半格估读，接近满格按满格估读。
(0.02×8+0.02×1)V
最小分度值
误差值
*
*
凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无估读，则在精度的下一位补“0”。凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数），若无估读不需补“0”。若用0~0.6安量程，其精度为0.02安，说明测量时只能准确到0.02安，不可能准确到0.01安，因此误差出现在安培的百分位（0.01安），读数只能读到安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位置则舍去，指针正对半小格则取为0.01安，指针超过半小格时则算一小格即0.02安。
读数：10.5V
读数：9.5V
练一练
读数：0.37A
电阻箱：是一种可以调节电阻的并且能够显示出电阻阻值大小的变阻器。
读数方法是：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。
使用电阻箱时要注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。
6、电阻箱
*
*
电阻箱读数:
8×10000+4×1000+5×100+8×10+0×1+2×0.1
=84580.2 Ω
练一练
*
*
（二）常见实验数据的收集方法
1．利用测量工具直接测量基本物理量
模块 基本物理量 测量仪器
力学 长度 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器
时间 秒表（停表）、打点计时器
质量（力） 天平（弹簧秤）
电学 电阻（粗测） 欧姆表、电阻箱
电流（电压） 电流表（电压表）
热学 温度 温度计
2. 间接测量的物理学量
模块 待测物理量 基本测量方法
力学 速度 ①利用纸带；②利用平抛
加速度 ①利用纸带，逐差法；②利用单摆
功 转化为测量m、v
电学 电阻（精确测量） 转化为测量U、I（伏安法）；②电阻箱（半偏、替代）
电功率 根据P=UI转化为测量U、I
电源电动势 根据E＝U＋Ir转化为测量U、I 然后联立方程求解或运用图像处理
试验流程：实验目的 → 实验原理 → 实验器材→ 电路选择 → 实验方法→ 实验数据→实验结果
实验装置
控制条件
实验步骤
实验现象
专题二 电学实验
一、电学实验的基本知识
专题二 电学实验
1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。
⑴正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。
⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。
⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。
⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。
2．电学实验仪器的选择：
⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。
⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。
⑶应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。
仪器选择顺序：先电源----电压表—电流表---变阻器
3、测量电路的选择——内外接选择
＜
＞
伏特表的分流作用
安培表的分压作用
测小电阻 Rx＜Rv
测大电阻 Rx＞＞RA
①已知Rx、RA、Rv范围
外
内
Rx/RA＜Rv/Rx： 接法
Rx/RA＞Rv/Rx： 接法
②未知RA、Rv、ＲＡ:试触法
A变化明显: 接法
V变化明显: 接法
内
外
测大用内
测小用外
分类 外接法 内接法
电路图
测量值
与
真实值
误差原因
选择条件
4、供电电路选择----分压、限流接法
为了改变测量电路（待测电阻）两端的电压（或通过测量电路的电流），常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式：如图（甲）为滑动变阻器的限流式接法，RX为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是：
RX是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻)。如图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接法对待测电阻供电电压的调节范围是：0~E（不计电源内阻时）。
选取接法的原则：
①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。
②负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。
③采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。
④负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。
⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。
滑动变阻器的粗调和微调作用：
①在限流电路中，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用。
②在分压电路中，全电阻较小的变阻器起粗调作用，全电阻较大的变阻器起微调作用。
零起必分压 滑小必分压
滑大可限流 烧表必分压
Rx的电压范围
电压调节范围大
供电电路——滑动变阻器(分压,限流)
5．实物图的连接：实物图连线应掌握基本方法和注意事项。
⑴注意事项：
①连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。
②各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。
③对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。
⑵基本方法：
①画出实验电路图。
②分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。
③画线连接各元件。(用铅笔画线，以便改错)连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路。
一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序。
连线口诀：
有图到物、接线到柱、
先串后并、量程清楚
线不交叉就近接入
二、关于电阻的测量方法
1.欧姆表测量
2.替代法
3.伏安法
4.比较法
替代法测量电阻
1、在右图中，S接1，记下电流值 I ;
S接2，调节R，使电流值仍为 I ，
则 Rx =R
2、在下图中，调节P，甲图中的电压表的电压为U;
保持P不动，换接电阻箱R, 调节R使乙图中的电压表的电压仍为U，
则 Rx =R
比较法测量电阻
1、比较电流
在右图中，S接1，记下电流值I1，
S接2，记下电流值为I2，
（不计电源内阻和电流表内阻 ）
2、比较电压
调节P，甲图中的电压表的电压为U1、
保持P不动，乙图中的电压表的电压为U2，
则
伏安法测电压表电阻
电压表是一个能够显示自身电压的特殊电阻，因此，可以用一个安培表测量其电阻。
读出电压表和电流表的示数U和I，则
比较法测电压表电阻
甲图中的电压表的电压U1;
乙图中的电压表的电压U2 , R为大电阻
(不计电源内阻)
例1. (2)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，请在答题卡的虚线方框中画出
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）
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
例2. 测量一块量程已知的电压表的内阻，器材如下：
A．待测电压表（量程3V，内阻未知）一块
B．电流表（量程3A，内阻0.01 Ω ）一块
C．定值电阻（阻值5kΩ ，额定电流0.5A）一个 D．电池组（电动势小于3V，内阻不计）一个
E．多用电表一块 F．开关两只 G．导线若干
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：
(1) 用多用电表进行粗测：多用电表电阻档有3种倍率，分别是×100Ω、×10Ω和×1Ω。该同学选择×10Ω倍率，用正确的操作方法测量时，发现指针偏转角度太小。为了较准确地进行测量，
应重新选择 倍率。
重新选择倍率后，刻度盘上的
指针位置如图所示，那么测量
结果大约是 Ω。
×100Ω
3.0 ×103
（2）为了更准确的测出该电压表内阻的大小，该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。你认为其中较合理的是 （填“甲”或“乙”）电路。其理由是：
。
（3）用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量 ；
用上述所测各量表示电压表内阻，其表达式应为Rv＝ 。
乙
因为甲图中流过电流表的电流太小,读数误差比较大
K2闭合前后电压表的读数U1、U2
电压表内阻的表达式为
解见下页
解：
当S向电压表一侧闭合时，
当S向R一侧闭合时，
连线如图
例5．（6分）为了测量一个阻值较大的未知电阻，某同学使用了干电池（1.5V），毫安表（1mA），电阻箱（0-9999?），电键，导线等器材。该同学设计的实验电路如图（a）所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开K2，闭合K1，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为I1＝1.00mA，记录电流强度值；然后保持电阻箱阻值不变，断开K1，闭合K2，此时电流表示数为I2＝0.80mA，记录电
流强度值。由此可得被测电
阻的阻值为________?。
解：
解得 Rx =375 ?
375
3.伏安法测电阻
1、测金属丝的电阻率（或是测膜厚等）
2、测电源的电动势和内阻；
3、描绘小灯泡的伏安特性曲线。
涉及的问题主要有：电路的连接（滑动变阻器的限流或分压、外接或内接）、电表量程的选择
十、测定金属的电阻率
外接、限流
十一、描绘小灯泡的伏安特性曲线
外接分压
起始位置在C
十三、测电源的电动势E和内电阻r
伏安法测电阻电路
测电阻基本变式：
（1）无电流表
①已知电阻与理想电压表并联替代电流表
②用已知内阻的电压表替代电流表
③无电流表时的替代法
④无电流表时的半偏法（测量电压表内阻）
（2） 无电压表
①已知电阻与理想电
流表串联替代电压表
②无电压表时的等效替代法
③无电压表时的半偏法（测表头内阻）
（3）把实验题当作计算题处理
①根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量；
②根据欧姆定律的变式 求解电阻。在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中，只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量（外电压的变化量始终等于内电压的变化量），就可以求出电源的内阻
。
【例6】
为了测定一电阻约20Ω，额定电流为0.5A的电阻器的电阻，现备有
下列器材：
(A)内阻不计的6v电源；
(B)量程为0～3A，内阻约为0.06Ω的电流表；
(C)量程为0～0.6A，内阻约为3Ω的电流表；
(D)量程为0～25V，内阻约为5×104Ω的电压表；
(E)量程为0～5V，内阻约为l04Ω的电压表；
(F)阻值为0～5Ω，额定电流为3A的滑动变阻器；
(G)阻值为0～1500Ω，额定电流为0.5A的滑动变阻器；
(H)电键和导线若干。
（1）为了尽可能多测几组数据，应选用的器材为
（2）将符合要求的实验电路图画在图方框内。
（3）本实验电阻得测量值与真实值相比偏 （填大或小或相等）
（4）有一位同学将实验进行如下改装：
电路如图所示，操作如下：
改装图
【例7】
某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx ：电源E，适当量程的电流表电压表各一只，滑线变阻器R，电阻箱Rp，开关S1、S2，导线若干．他设计的电路图如图(a)所示，具体做法：先闭合S1，断开S2，调节R和Rp使电流表和电压表示数合理。记下两表示数为I1、U1；再保持Rp值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2.
(2)写出被测电阻Rx= （用电表的读数表示)；
(3)此实验中因电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，使被测电阻的测量值 真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
等于
（十）测定金属的电阻率
实验目的：
测定金属的电阻率
外接、限流
三、电学实验解析
实验思考题：
1．伏安法测量电阻的理论根据是什么？电阻的计算式是怎样的？
2．伏安法测量电阻有哪两种测量电路？画出电路图。
3．两种电路产生系统误差的原因各是什么？测量结果比电阻的实际值大还是小？
两种电路测量的结果，绝对误差和相对误差各多大？
两种电路分别适于测量多大的电阻？
如果知道电流表和电压表的内电阻，怎样计算待测电阻值？
4．已知待测电阻的大约值和电压、电流表的内电阻，怎样选用测量电路？
在待测电阻大小，安培表、伏特表内阻都不了解的情况下怎样决定采用哪种测量电路？
5．如果没有安培表，只有伏特表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。
6．如果没有伏特表，只有安培表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。
实验原理:
实验目的:
用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。
根据电阻定律公式
只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。
实验器材:
被测金属导线，直流电源（4V）, 电流表 (0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω）,电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。
实验步骤:
1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S.
2．按如图所示的原理电路图连接好
用伏安法测电阻的实验电路。
3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测
金属导线的有效长度l, 反复测量3次,求出其平均值。
4．把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后, 闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置, 读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。
6．拆去实验线路，整理好实验器材。
注意事项:
1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。
2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。
3．实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。
5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
例1.（3）测定金属丝的电阻（阻值3～5Ω）时，给定的实验器材的实物如下图所示，要求通过金属丝的电流可以在0—0.6A之间变化。请在方框中画出实验电路图，并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。
解: 实验电路图如图示,
连线图如图示。
例2．（11分）图a为某一热敏电阻（电路符号为 ,其电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图．
（1）为了通过测量得到图a所示I－U关系的完整曲线，在图b和图c两个电路中应选择的是图_________；
简要说明理由： 。
(已知电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0－100Ω),
（2）在图d电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250Ω．由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_______V；电阻R2的阻值为 Ω．
（3）举出一个应用热敏电阻的例子：___________________．
?
b
电压可从0V调到所需电压,调节范围较大
解: ⑵ I1=9/250=0.036A=36mA I2=70-36=34 mA
由图a得 UR=5.3V
R2 =(9-5.3) / 0.034=108.8 Ω
5.3
108.8
热敏温度计
例3．(12分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约40～50Ω．热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～10Ω)、开关、导线若干．
(1)图(1)中a，b，c三条图线能反映出热敏电阻伏安特性曲线的是 ．
(2)在图(2)的方框中画出实验电路图，
要求测量误差尽可能小．
(3)根据电路图，在图(3)的实物图上连线．
c
解：
常温下待测热敏电阻的阻值约40～50Ω．放入热水中，电阻减小，所以电流表采用外接法。
滑动变阻器最大阻值10Ω，且电压要从0测起，变阻器采用分压器接法，电路图如下左图示：
实物连线图如下右图示：
例4．(10分)图12中，甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现测量该材料的电阻率.
（1）首先用多用电表的欧姆档（倍率为×10）粗测
其电阻，指针位置如图乙所示，其读数R= .
（2）然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻：
A. 电流表: 量程为0.6A，内阻约为0.1Ω
B. 电压表: 量程为3V，内阻约为3kΩ
C. 滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1A
D. 低压直流电源：电压6V，内阻忽略
F. 电键K，导线若干
在方框中画出实验电路图.
200Ω
（3）如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L、直径为d，则该材料的电阻率ρ= （用测出的物理量的符号表示）
解： (2)
电阻较大，所以电流表采用内接法。
滑动变阻器最大阻值20Ω，为了多测几组数据，变阻器采用分压器接法，电路图如下图示：
（3）该材料的电阻率
例5．⑵(6分)某学生欲测一未知电阻的阻值，可供选择的器材有：
电流表Al量程0～10mA， 电流表A2量程0～0.6 A，
电压表Vl量程0～3 V， 电压表V2量程0～15 V，
滑动变阻器一只，电源4.5 V， 电键2个，
如下图所示，当电键S2连a时，两电表的指针偏转角度都在满偏的4/5处；若将S2接b时，其中一个电表的指针偏角几乎不变,另一电表的指针偏转到满偏的3/4处．该学生所选用的电压表的量程
为 ，所用电流表的量程
为 ，该电阻的阻值为 .
解：
当Rx较大时,电键S2从a转向b时,电流表读数减小,电压表读数几乎不变。
当Rx较小时，电键S2从a转向b时,电压表读数增大，电流表读数几乎不变。
由题意可知, Rx较大.电流表应采用内接法（S2接b ）,
由于Rx较大，所用电流表的量程为 0-10mA.
电源电压4.5 V ，所选用的电压表的量程为0-3V.
将S2接b时，电压表读数为 U=4/5×3=2.4V
电流表读数为 I=3/4×10=7.5 mA
Rx=U/I=2.4/(7.5 ×10-3)=320 Ω
例6．（14分）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
（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．
（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
题目
例7．（12分）实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10-8Ωm。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。
（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作）
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×1”；
②__________________________________________；
③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图9（a）所示。
将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零
第3页
（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图9（b）的A、B、C、D四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻；
D
第4页
（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图10所示，金属丝的直径为 mm；
（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m。（结果保留两位有效数字）
解: （3）金属丝的直径为
d=0.260mm
（4）多用电表测得的金属丝电阻值
R=4 Ω ，
0.260
12m或13m
题目
（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。(只需写出简要步骤)
（5）解:
①使用多用电表的电压档位，接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障。
②使用多用电表的电阻档位,断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障.
题目
第2页
例8、用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1Ω，伏特表的量程为3V，内阻为几K Ω ；电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0—20 Ω 。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。
解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：
（十一）描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验目的：
描绘小灯泡的伏安特性曲线
外接分压
起始位置在C
实验思考题：
1．什么是伏安特性曲线？纵坐标是什么物理量？横坐标是什么物理量？
2．如果研究对象的伏安特性曲线是直线，对于它的电阻作出什么判断？如果是曲线，又怎样？怎样计算在某状态下研究对象的电阻？（不是切线斜率！）
3．什么是线性元件？什么是非线性元件？灯泡是什么元件？
4．“6.3V,0.3A” “2.5V,0.3A”的小灯泡正常发光时的电阻各是多大？在常温下它们的灯丝电阻是大些还是小些？差多少倍？
5．测定小灯泡的伏安特性曲线（电阻几欧到二十欧左右）采用什么电路？分压还是限流？安培表是外接还是内接？
6．定值电阻的伏安特性曲线是直线还是曲线？为什么？
7．小灯泡的伏安特性曲线什么形状？为什么？
8．怎样从小灯泡的伏安特性曲线计算某一电压下小灯泡的功率？
实验原理：
在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，U—I图象不再是一条直线．读出若干组小电珠两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴就画出U—I曲线．
06北京（2）某同学用如图所示电路，测绘标有“3.8V,0.3V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.
①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:
电流表：A1（量程100 mA，内阻约2Ω）；
A2（量程0.6 A，内阻约0.3Ω)；
电压表：V1(量程5 V，内阻约5kΩ )；
V2（量程15 V，内阻约15kΩ ）；
滑动变阻器：R1（阻值范围0-10Ω）；
R2（阻值范围0-2kΩ）；
电源：E1（电动势为1.5 V，内阻为0.2Ω）；
E2（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）。
为了调节方便，测量准确，实验中
应选用电流表 ，电压表 ,滑动
变阻器____，电源_____.(填器材的符号)
①对器材的选用应以安全、实用为原则。小灯泡的额定电压和额定电流分别为3.8V和0.3A，故电压表应选V1，电流表A2；由于是分压接法，故滑动变阻器应选R1，便于调节，电源应选E2。
06北京②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象右图所示.由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为 ；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为 ,灯泡实际消耗的电功率为______W.
③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的_____．
②U＝0时，小灯泡不工作,电阻为1.5Ω，当U＝3.0V时，电阻为11.5Ω。此时灯泡消耗功率P＝U2/R＝0.78W。
③由R－U图线，随U的增大，电阻的变化越来越小，而P＝U2/R ，随U的变化，功率P的变化将更加明显，故选A。
⑴在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示方式连接电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零。闭合开关后：
①若电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为_____；d
②若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线为_____；h
③若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为____。G 中
（1）现要测定一个额定电压4V、额定功率为1.6W的小灯泡的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1～4V。现有器材：
直流电源E（电动势4V、内阻不计）
电压表V（量程4.5V，内阻约为4×104Ω)
电流表A1（量程250mA，内阻约为2Ω）
电流表A2（量程为500mA，内阻约为1Ω）
滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω）
电键S，导线若干。
A2 甲图
（1）小灯泡的额定电流
I＝P/U＝0.4A，故电流表选用A2
小灯泡的电阻R＝U2/P＝10Ω
由于R＜＜RV，故应先电流表外接法，即电路图甲。
如果既要满足要求，又要测量误差小，应该选用的电流表是＿ ，下面两个电路应该选用的是＿＿＿。
（十二）把电流表改装成电压表
实验目的：
电压表
电流表
实验原理：
1．“半偏法”测电流表的内阻电路图，合上Sl，调整R，使电流表恰好满偏，然后闭合S2，调整R′，使电流表恰好半偏，当R》R′时，Rg＝R′；
2．电流表改装为电压表，根据串联电阻分压的原理可知，应把电流表与一电阻串联，其阻值为Rx＝(U－Ug)/Ig
实验思考题：
1.怎样测量电压表或者电流表的内电阻？与测量一般电阻的不同点在哪里？
2．怎样用半偏法测量表头的内电阻？
（1）说明步骤和两个电阻箱的功能。
（2）电路中R1选什么样的电阻箱？R2选多大阻值的电阻箱？哪个电阻箱用精度为0.1欧的合适？
（3）这样测出的表头内电阻是偏大还是偏小？为什么？
（4）为什么在的情况下，用半偏法测量表头内电阻的误差才较小？
（5）电源的电动势怎样选用？
3．怎样把电流表（毫安计或微安计）改装成电压表？配用的电阻大小怎样计算？
怎样把电压表的量程扩大？
4．改装成的电压表读数总是偏小（大）是怎么造成的？怎么办？
21（1）甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计G，改装成量范围是0~4V的直流电压表。①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1kΩ。为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用 ，电阻器R1应选用 ，电阻器R2应选用 （选填器材前的字母）A.电源（电动势1.5V） B.电源（电动势6V） C.电阻箱(0~999.9Ω)
D.滑动变阻器(0~500Ω) E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）(0~5.1kΩ) F.电位器（0~51kΩ）
②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是： , , , ,最后记录R1的阻值并整理好器材。（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）
A.闭合S1 B.闭合S2 C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图1中被测电流计G
的内阻rg的测量值为 Ω，该测量值 实际值
（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。
④给电流计G 联（选填“串”或“并”）
一个阻值为 kΩ的电阻，就可以将
该电流计G改装为量程4V的电压表。
①BCF ②BCAE ③300 略小于 ④串 19.7
21（2）乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表V0、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻。
①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表G直接与一个定值电阻R相连接，组成一个电压表；然后用标准电压表V0校准。请你画完图2方框中的校准电路图。
②实验中，当定值电阻R选用17.0kΩ时，调整滑动变阻器R′的阻值，电压表V0的示数是4.0V时，表G的指针恰好指到满量程的五分之二；当R选用7.0kΩ时，调整R′的阻值，电压表V0的示数是2.0V，表G的指针又指到满量程的五分之二。
由此可以判定，表G的内阻rg是 k，满偏电流Ig是 mA。若要将表G改装为量程是15V的电压表，应配备一个 kΩ的电阻。
①如图 ②3.0 0.50 27.0
十三、测电源的电动势E和内电阻r
实验电路：外接法（相对于电源r）
误差原因：A表示数不是总电流——V表分流作用
测量结果：E测＜E真、r测＜r真。测量值均偏小
测电动势内阻电路
实验思考题：
1．测量电源电动势和内电阻，根据什么关系式？
2．用什么电路测量电源电动势和内电阻？如图所示两种电路测出的电动势和内电阻比真实值大还是小？应当采用哪种电路？为什么？
3．只有伏特表没有安培表，怎样测量和？还需要什么器材？
4．只有电流表没有电压表，怎样测量和？还需要什么器材？
5．怎样根据多组U、I值求出和？
U-I图象的数学表达式是怎样的？图象的截距和斜率各表示什么？用图象法求和有什么好处？
6．为什么坐标系的原点纵轴坐标常常不取零值？这样做有什么好处？
7．有同学在做测量和实验时，给电池串联一个定值电阻，这有什么好处？怎么进行测量？
8.你见过哪些测量电源电动势和内电阻的电路？分析右面电路的测量原理。
实验原理：
改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组U、I值，利用闭合电路欧姆定律U＝E—Ir求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值．
用作图法来处理数据：即在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U—I图象．所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.
实验步骤:
1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。
2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。
3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。
4．打开电键，整理好器材。
5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
注意事项:
1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2．干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
3．要测出不少于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，分别解出E、r值再平均。
4．在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。
5．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。
伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较：
安培表内接在并联电路之内的电路:
解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：
式中的U是路端电压,
I 应是通过电源的电流，
I实= IA + IV = (IA +U/RV)
可见U越大，差值(I实- IA )就越大，
U=0时，差值(I实- IA )也为0，
实际的U-I图线如图蓝虚线示:斜率增大
∴ E测< E真 r测< r真
该电路适用于滑动变阻器阻值很小
(电源内阻很小)的情况.
例1．利用如图a所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出1/I~R图线如图b所示，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，不计电流表内阻，由此可以得到E= V，r= Ω.
解：由闭合电路欧姆定律
由图象得k=0.5/V ，截距b=0.5/A
2
1
例2．现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围，最大允许电流为50mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲的电路进行实验。图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω；R0是定值电阻。
⑴实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：
A．10Ω，2.5W B．50Ω，1.0W
C．150Ω，1.0W D．1500Ω，5.0W
本实验应选用 ，
其作用是 。
C
作为保护电阻
⑵该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙的图线。则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示 。
⑶根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为
V，内电阻r为 Ω。
回路中电流
⑶解:
由闭合电路欧姆定律得
化简得
可见图线的截距为1/E
∴E=10V
图线的斜率为
r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6
∴r =46 Ω
10
46
例3．小明的实验桌上有：
A、待测电源一个(电动势约3V,内阻小于1Ω)
B、直流电流表(量程0～0.6～3A，0.6A档的内阻约
0.22Ω,3A档的内阻约0.1Ω)
C、直流电压表(量程0～3～15V,3V档内阻为15kΩ，
15V档内阻为25kΩ)
D、滑动变阻器(阻值范围为0～15Ω，允许最大电流
为1A)
E、滑动变阻器(阻值范围为0～1000Ω，允许最大电
流为0.2A) F、开关 G、导线若干
H、小灯泡(电阻小于1Ω)。
假如你是小明，请你完成：
(1)利用给出的器材测电源的
电动势和内阻有如图(甲) 、
(乙)两种电路，为了减小测量
误差，应选择图 所示电路。
乙
(2)根据你选择的电路将图(丙)中实物连接好。
(3)你选择的滑动变阻器是 (填代号)，理由是 ；
(4)小明根据测出的数据，作出U—I图线如图(丁)a线所示，实验所测电源的电动势为E= V，内电阻为r= Ω；
D
选择D电流适中且移动滑片时电流表示数较明显
3.0
0.75
(5)若要利用给出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请你在虚线框内画出实验电路。要求实验测出的数据尽可能多；
(6) 将步骤(4)中得到的数据与步骤(5)得到的数据在同一U-I坐标系内描点作图，得到如图(丁)所示的图线a、b，如果将此电源与小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 W。
(5)解：滑动变阻器分压接法,电流表外接法；如图示
(6)解：
a、b图线的交点坐标为
(2.4 A，1.2V)
P=1. 2×2.4=2.88 W
2.88
题目
①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 倍，电阻箱的阻值应为 Ω。
2
998.3
解：
图C电压不能从0测起，C错
图D中与G表并联的电阻应为电阻箱，D错
A B
例6.(5分)用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。?
(1)在下面方框中完成所需电路。?
(2)右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线.由图可知：图线与电压U轴的交点表示 ；电源Ⅰ的内电阻 电源Ⅱ的内电阻（填“大于、小于或等于”）。
(3)图中两直线 Ⅰ、Ⅱ的交点表示
两个电路中 相等
解： (1)电路图如图示：
电源的电动势
小于
（3）交点表示外电压、电路中电流强度、外电路消耗电功率和外电路电阻相等
例721（18分）（2）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9.999，科当标准电阻用） 一只电流表（量程Ig=0.6A,内阻rg）和若干导线。
①请根据测定电动势E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。
②接通开关，逐次改变电阻箱R的阻值，读处与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1/I;再制作R-1/I坐标图，如图6所示，图中已标注出了（R，1/I）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。
③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。
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。
(2) 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）
例8、（3）某研究性学习小组利用如图1所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如图2所示的R—1/I图线，其中R为电阻箱的读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝＿＿＿V，r＝＿＿＿Ω。
2.9
0.9
例9．某同学在实验室先后完成下面两个实验：
①测定一节干电池的电动势和内电阻；
②描绘小灯泡的伏安特性曲线．
(1)用①实验测量得到数据作出U-I 图线如图中a线, 实验测得干电池电动势为 V，
内电阻为 Ω．
1.50
0.75
(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 ·
E．总阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F．总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
G．总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
C
E
(3)将实验②中得到的数据在实验①中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验①中的电池与实验②中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 ，
若将两节与实验①中相同的干电池串联后与该小灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡的
电压为 ，
实际功率为 .
解：
P1=0.60×1.20=0.72W
0.72W
画出这时的U-I图线如图c示
b、c图线的交点坐标为
（1.4A，0.9V）
P2=0. 9×1.40=1.26W
0.9V
1.26W
题目
【例10】在“测定电源电动势和内阻”的实验中，除待测电源外，足够的连接导线外，实验室仅提供：两只量程合适的电压表、以及一个电表的内阻，一只单刀双掷开关。
（1）画出实验原理图；
（2）写出用测量值表示的电源电动势和内阻的表达式，并注明式中量的含义。
解析：依据题意可知，电压表的内阻已知，则可由电流——电压变换法用测出它所在支路的电流，类似方法一，设计实验电路原理图。
可得
，
十四、多用电表的使用 黑盒子 测电阻 二极管等
电阻刻度不均匀
红黑表笔接法
Rx=R0+Rg+r为中值电阻
欧姆表测电阻步骤
1．机械调零．检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处．
2．选择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到中央附近读数比较准确，因此所选倍率比待测电阻的估计值小一个数量级．
3．欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位置，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。
4．测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，如果指针在中央附近，表针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻值。如果指针靠近左右两端，可根据“大量程大角度偏，小量程小角度偏”规律选择合适倍率重新调零，按步骤3、4进行．
5．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。
大量程大角度偏小量程小角度偏
换档重新调零测量完毕旋离
示数不用估读示数要乘倍率
*
*
（甲）
（乙）
两位同学用过多用电表以后，分别把选择开关放到图中甲、乙所示的位置。你认为谁的习惯比较好？
思考与讨论
思考与讨论
实验原理：
1．多用电表的上半部分表盘，下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域及量程，将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通，将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，多用电表的欧姆表电路就被接通
2．测电阻是依据闭合电路欧姆定律；测电流和电压是依据申联和并联特点及部分电路欧姆定律．
3．二极管的特性是单向导电性，当二极管加上一定的反向电压时，它的电阻值变得很大，就像断开的开关一样 。
实验思考题：
1．多用电表有多少种功能？各有几个量程或者挡次？使用前要先检查表针是否停在左端“机械零点”的位置。如果没有，应该用什么工具调节什么地方？
2．测量电压和电流时通过多用表的电流是什么方向？从哪个表笔流进？从哪个表笔流出？测量电阻时，内电源的正极与哪个表笔相连？红表笔与内电源的哪个极相连？
3．欧姆表的刻度零点在哪一侧？为什么？
欧姆表的刻度为什么是不均匀的？哪一端密？
4．什么是欧姆表的“中值电阻”？ 为什么说中值电阻是欧姆表的内电阻？怎么从表盘上读出中值电阻值？不同档位上，同一欧姆表内阻是否相同？
5．测电阻前两表笔短接时，指针未指示到右边“零点”，如何“调零”？“调零”的操作步骤是怎样的？把两表笔短接，如果转动调零旋钮，表针不能调整到零点，是怎么了？
6．用欧姆表测量电阻的一般步骤是怎样的？
7．欧姆表怎样读数？读数与倍率什么关系？交流电表的刻度是否都是均匀的？
21．
（1）用如图1所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
①旋动部件________，使指针对准电流的"0"刻线。
②将K旋转到电阻挡"×l00"的位置。
③将插入"十"、"－"插孔的表笔短接，旋动部件_______，使指针对准电阻的_________ (填"0刻线"或"∞刻线")。
④将两表笔分别与侍测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_______的顺序避行操作，再完成读数测量。
A．将K旋转到电阻挡"×1k"的位置
B．将K旋转到电阻挡"×10"的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
下图为一正在测量中的多用电表表盘。
（1）用×10 Ω档测量电阻，则读数为 Ω。
（2）如果是用直流10 mA档测量电流，则读数为 mA。
（3）如果是用直流5 v档测量电压，则读数为 v。
60
7.18
3.59
【解析】（1）电阻读数要用刻度乘以档位的倍率，即6×10=60 ；（2）用10 mA档测量电流，每格刻度为0.2mA，读数为6 mA+5.9×0.2mA=7.18mA；(3) 用直流5 V档测量电压，每格刻度为0.1V，读数为3 V +5.9×0.1 V=3.59 V。
*
*
用多用表的欧姆档测量阻值约为几十k?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 。
c、a、b、e
30k
*
*
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?1k
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
根据右图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为______?。
（十五）传感器的简单应用
实验目的
应用
光敏电阻
热敏电阻
实验原理：
传感器是能将所感受到的物理量(如力、热、光、声等等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件．其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号．加热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制等各种目的。
实验思考题：
1．传感器能将其所感受到的哪些物理量的信号转化成便于测量的量？你知道哪些传感器？传感器的主要功能是什么？
2．举例说明传感器在日常生活中的应用。
3．什么是热敏电阻？
怎样用实验方法来研究热敏电阻的阻值随温度的变化？
怎样测量温度？怎样测量热敏电阻的阻值？
用实验数据画出的R—t图象是什么形状？实验结论是什么？
4．什么是光敏电阻？
怎样用实验方法来研究光敏电阻的阻值随光照的变化？
从实验得到的结论是什么？
5．请设计一个光控照明电路，对着电路图说明它是怎样工作的。
例1、23．(12分) (2)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：
①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
②如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。
（不考虑控制开关对所设计电路的影响）
提供的器材如下：
光敏电源E(电动势3V，内阻不计)；
定值电阻：R1=10kΩ，R2=20kΩ，
R3=40kΩ
（限选其中之一并在图中标出）
开关S及导线若干。
照度（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18
（1）①bcd；②更换不同的小重物；（2）①光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示。特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小；②电路原理图如图所示。
例2、19（4分）光强传感器对接收到的光信号会产生衰减，且对于不同波长的光衰减程度不同，可以用?表示衰减程度，其定义为输出强度与输入强度之比，?＝I出/I入，右图表示?与波长?之间的关系。当用此传感器分别接收A、B两束光时，传感器的输出强度正好相同，已知A光的波长?A＝625nm，B光由?B1＝605nm和?B2＝665nm两种单色光组成，且这两种单色光的强度之比IB1:IB2＝2:3，由图可知?A＝__________；A光强度与B光强度之比IA:IB＝__________。
答案：0.35，27.5/35，
解析：A光的波长为625nm，在图上对应的强度?A＝0.35；同理在图中找出B1的强度为?B1 =0.60，B2的强度为?B2 =0.07，由A、B两束光经传感器的输出强度正好相同得：
例3、22．图1是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接受到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图2所示）。
(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的事件为5.00×10-2s，则圆盘的转速为 转/s。（保留3位有效数字）
（2）若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 cm。（保留3位有效数字）
⑴4.55转 /s
⑵1.46cm
四、关于设计性实验
1．设计原则
2．设计思路
----电学实验专题
1、高中物理实验复习值得思考的环节
一、物理实验复习与备考策略
●考试说明中精选实验，突出了复习的重点。实验条目后冠以“（实验、探究）”，说明实验具备更多的能力要求或可以考查的途径。
●所列实验与传统的实验器材不一定一一对应。
●对实验技能和方法的考查更加突出，要求对实验原理有更高层次的领悟才能正确迁移和运用。
2、高中物理实验所涉及基本方法
3、 “19考试说明”对实验器材与实验
误差提出的要求
● 设计实验原理：控制变量法、替代法、模拟法、 微小量放大法、留迹法
●控制实验误差：多次测量法、积累法
●处理实验数据：列表法、作图法、平均值法、逐差法
●实验器材
●实验误差与有效数字
●实验考试形式与比例
考试说明有关实验部分的要求
实验能力是指针对具体问题，根据已有条件，运用已学过的知识和方法制定方案，通过实验解决问题的能力。能独立完成“物理知识内容表”中所列的实验。具体要求如下：
①了解基本仪器的主要性能和使用方法，根据需要能合理选择和正确使用基本仪器。
②理解实验原理和方法。能够控制实验条件，排除实验故障，正确进行观察、测量、记录实验现象和实验数据。
③分析和处理实验数据，对实验结果进行描述和解释，对误差进行初步分析和讨论，评价实验结论。
④依据已有资源，设计简单实验，组合实验器材，拟定实验步骤，探究所要解决的问题。
2019考试说明有关实验部分的要求—说明
1．要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、示波器、滑动变阻器、电阻箱等
2．要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。
3．要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果．间接测量的有效数字运算不作要求
一、电学测量仪表及读数法则
0-3v-15v
0-0.6A-3A
电压表
电流表
例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值
接0~3A量程
(0.1×8+0.1×9/10)A
=0.89A
误差值
1.最小分度是1（包括0.1、0.01等）的仪器，测量误差出现在下一位（即估读到最小分度下一位），下一位按1/10估读。若无估读，则在最小分度的下一位补“0”。
安培表0～3A档、电压表0～3V档等。
读数规则：
读数：2、40V
*
*
例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值
接0~15V量程时
读数为________V.
精度(即最小分度值）为0.5V，在十分位上。
2.最小分度是5（包括0.5、0.05等），测量误差出现在同一位上，同一位按1/5估读，即按五分之几格估读。
(10+0.5×1+0.5×3/5)V
最小分度值
误差值
10.8
*
*
例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值
接0~0.6A量程时
读数为________A.
0.18
精度(即最小分度值）为0.02A，在百分位上。
3.最小分度是2（包括0.2、0.02等），测量误差出现在同一位上，同一位按1/2估读，即不足半小格舍去，超过半小格按半格估读，接近满格按满格估读。
(0.02×8+0.02×1)V
最小分度值
误差值
*
*
凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无估读，则在精度的下一位补“0”。凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数），若无估读不需补“0”。若用0~0.6安量程，其精度为0.02安，说明测量时只能准确到0.02安，不可能准确到0.01安，因此误差出现在安培的百分位（0.01安），读数只能读到安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位置则舍去，指针正对半小格则取为0.01安，指针超过半小格时则算一小格即0.02安。
读数：10.5V
读数：9.5V
练一练
读数：0.37A
电阻箱：是一种可以调节电阻的并且能够显示出电阻阻值大小的变阻器。
读数方法是：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。
使用电阻箱时要注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。
6、电阻箱
*
*
电阻箱读数:
8×10000+4×1000+5×100+8×10+0×1+2×0.1
=84580.2 Ω
练一练
*
*
（二）常见实验数据的收集方法
1．利用测量工具直接测量基本物理量
模块 基本物理量 测量仪器
力学 长度 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器
时间 秒表（停表）、打点计时器
质量（力） 天平（弹簧秤）
电学 电阻（粗测） 欧姆表、电阻箱
电流（电压） 电流表（电压表）
热学 温度 温度计
2. 间接测量的物理学量
模块 待测物理量 基本测量方法
力学 速度 ①利用纸带；②利用平抛
加速度 ①利用纸带，逐差法；②利用单摆
功 转化为测量m、v
电学 电阻（精确测量） 转化为测量U、I（伏安法）；②电阻箱（半偏、替代）
电功率 根据P=UI转化为测量U、I
电源电动势 根据E＝U＋Ir转化为测量U、I 然后联立方程求解或运用图像处理
试验流程：实验目的 → 实验原理 → 实验器材→ 电路选择 → 实验方法→ 实验数据→实验结果
实验装置
控制条件
实验步骤
实验现象
专题二 电学实验
一、电学实验的基本知识
专题二 电学实验
1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。
⑴正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。
⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。
⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。
⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。
2．电学实验仪器的选择：
⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。
⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。
⑶应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。
仪器选择顺序：先电源----电压表—电流表---变阻器
3、测量电路的选择——内外接选择
＜
＞
伏特表的分流作用
安培表的分压作用
测小电阻 Rx＜Rv
测大电阻 Rx＞＞RA
①已知Rx、RA、Rv范围
外
内
Rx/RA＜Rv/Rx： 接法
Rx/RA＞Rv/Rx： 接法
②未知RA、Rv、ＲＡ:试触法
A变化明显: 接法
V变化明显: 接法
内
外
测大用内
测小用外
分类 外接法 内接法
电路图
测量值
与
真实值
误差原因
选择条件
4、供电电路选择----分压、限流接法
为了改变测量电路（待测电阻）两端的电压（或通过测量电路的电流），常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式：如图（甲）为滑动变阻器的限流式接法，RX为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是：
RX是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻)。如图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接法对待测电阻供电电压的调节范围是：0~E（不计电源内阻时）。
选取接法的原则：
①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。
②负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。
③采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。
④负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。
⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。
滑动变阻器的粗调和微调作用：
①在限流电路中，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用。
②在分压电路中，全电阻较小的变阻器起粗调作用，全电阻较大的变阻器起微调作用。
零起必分压 滑小必分压
滑大可限流 烧表必分压
Rx的电压范围
电压调节范围大
供电电路——滑动变阻器(分压,限流)
5．实物图的连接：实物图连线应掌握基本方法和注意事项。
⑴注意事项：
①连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。
②各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。
③对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。
⑵基本方法：
①画出实验电路图。
②分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。
③画线连接各元件。(用铅笔画线，以便改错)连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路。
一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序。
连线口诀：
有图到物、接线到柱、
先串后并、量程清楚
线不交叉就近接入
二、关于电阻的测量方法
1.欧姆表测量
2.替代法
3.伏安法
4.比较法
替代法测量电阻
1、在右图中，S接1，记下电流值 I ;
S接2，调节R，使电流值仍为 I ，
则 Rx =R
2、在下图中，调节P，甲图中的电压表的电压为U;
保持P不动，换接电阻箱R, 调节R使乙图中的电压表的电压仍为U，
则 Rx =R
比较法测量电阻
1、比较电流
在右图中，S接1，记下电流值I1，
S接2，记下电流值为I2，
（不计电源内阻和电流表内阻 ）
2、比较电压
调节P，甲图中的电压表的电压为U1、
保持P不动，乙图中的电压表的电压为U2，
则
伏安法测电压表电阻
电压表是一个能够显示自身电压的特殊电阻，因此，可以用一个安培表测量其电阻。
读出电压表和电流表的示数U和I，则
比较法测电压表电阻
甲图中的电压表的电压U1;
乙图中的电压表的电压U2 , R为大电阻
(不计电源内阻)
例1. (2)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，请在答题卡的虚线方框中画出
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）
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
例2. 测量一块量程已知的电压表的内阻，器材如下：
A．待测电压表（量程3V，内阻未知）一块
B．电流表（量程3A，内阻0.01 Ω ）一块
C．定值电阻（阻值5kΩ ，额定电流0.5A）一个 D．电池组（电动势小于3V，内阻不计）一个
E．多用电表一块 F．开关两只 G．导线若干
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：
(1) 用多用电表进行粗测：多用电表电阻档有3种倍率，分别是×100Ω、×10Ω和×1Ω。该同学选择×10Ω倍率，用正确的操作方法测量时，发现指针偏转角度太小。为了较准确地进行测量，
应重新选择 倍率。
重新选择倍率后，刻度盘上的
指针位置如图所示，那么测量
结果大约是 Ω。
×100Ω
3.0 ×103
（2）为了更准确的测出该电压表内阻的大小，该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。你认为其中较合理的是 （填“甲”或“乙”）电路。其理由是：
。
（3）用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量 ；
用上述所测各量表示电压表内阻，其表达式应为Rv＝ 。
乙
因为甲图中流过电流表的电流太小,读数误差比较大
K2闭合前后电压表的读数U1、U2
电压表内阻的表达式为
解见下页
解：
当S向电压表一侧闭合时，
当S向R一侧闭合时，
连线如图
例5．（6分）为了测量一个阻值较大的未知电阻，某同学使用了干电池（1.5V），毫安表（1mA），电阻箱（0-9999?），电键，导线等器材。该同学设计的实验电路如图（a）所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开K2，闭合K1，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为I1＝1.00mA，记录电流强度值；然后保持电阻箱阻值不变，断开K1，闭合K2，此时电流表示数为I2＝0.80mA，记录电
流强度值。由此可得被测电
阻的阻值为________?。
解：
解得 Rx =375 ?
375
3.伏安法测电阻
1、测金属丝的电阻率（或是测膜厚等）
2、测电源的电动势和内阻；
3、描绘小灯泡的伏安特性曲线。
涉及的问题主要有：电路的连接（滑动变阻器的限流或分压、外接或内接）、电表量程的选择
十、测定金属的电阻率
外接、限流
十一、描绘小灯泡的伏安特性曲线
外接分压
起始位置在C
十三、测电源的电动势E和内电阻r
伏安法测电阻电路
测电阻基本变式：
（1）无电流表
①已知电阻与理想电压表并联替代电流表
②用已知内阻的电压表替代电流表
③无电流表时的替代法
④无电流表时的半偏法（测量电压表内阻）
（2） 无电压表
①已知电阻与理想电
流表串联替代电压表
②无电压表时的等效替代法
③无电压表时的半偏法（测表头内阻）
（3）把实验题当作计算题处理
①根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量；
②根据欧姆定律的变式 求解电阻。在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中，只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量（外电压的变化量始终等于内电压的变化量），就可以求出电源的内阻
。
【例6】
为了测定一电阻约20Ω，额定电流为0.5A的电阻器的电阻，现备有
下列器材：
(A)内阻不计的6v电源；
(B)量程为0～3A，内阻约为0.06Ω的电流表；
(C)量程为0～0.6A，内阻约为3Ω的电流表；
(D)量程为0～25V，内阻约为5×104Ω的电压表；
(E)量程为0～5V，内阻约为l04Ω的电压表；
(F)阻值为0～5Ω，额定电流为3A的滑动变阻器；
(G)阻值为0～1500Ω，额定电流为0.5A的滑动变阻器；
(H)电键和导线若干。
（1）为了尽可能多测几组数据，应选用的器材为
（2）将符合要求的实验电路图画在图方框内。
（3）本实验电阻得测量值与真实值相比偏 （填大或小或相等）
（4）有一位同学将实验进行如下改装：
电路如图所示，操作如下：
改装图
【例7】
某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx ：电源E，适当量程的电流表电压表各一只，滑线变阻器R，电阻箱Rp，开关S1、S2，导线若干．他设计的电路图如图(a)所示，具体做法：先闭合S1，断开S2，调节R和Rp使电流表和电压表示数合理。记下两表示数为I1、U1；再保持Rp值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2.
(2)写出被测电阻Rx= （用电表的读数表示)；
(3)此实验中因电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，使被测电阻的测量值 真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
等于
（十）测定金属的电阻率
实验目的：
测定金属的电阻率
外接、限流
三、电学实验解析
实验思考题：
1．伏安法测量电阻的理论根据是什么？电阻的计算式是怎样的？
2．伏安法测量电阻有哪两种测量电路？画出电路图。
3．两种电路产生系统误差的原因各是什么？测量结果比电阻的实际值大还是小？
两种电路测量的结果，绝对误差和相对误差各多大？
两种电路分别适于测量多大的电阻？
如果知道电流表和电压表的内电阻，怎样计算待测电阻值？
4．已知待测电阻的大约值和电压、电流表的内电阻，怎样选用测量电路？
在待测电阻大小，安培表、伏特表内阻都不了解的情况下怎样决定采用哪种测量电路？
5．如果没有安培表，只有伏特表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。
6．如果没有伏特表，只有安培表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。
实验原理:
实验目的:
用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。
根据电阻定律公式
只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。
实验器材:
被测金属导线，直流电源（4V）, 电流表 (0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω）,电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。
实验步骤:
1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S.
2．按如图所示的原理电路图连接好
用伏安法测电阻的实验电路。
3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测
金属导线的有效长度l, 反复测量3次,求出其平均值。
4．把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后, 闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置, 读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。
6．拆去实验线路，整理好实验器材。
注意事项:
1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。
2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。
3．实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。
5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
例1.（3）测定金属丝的电阻（阻值3～5Ω）时，给定的实验器材的实物如下图所示，要求通过金属丝的电流可以在0—0.6A之间变化。请在方框中画出实验电路图，并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。
解: 实验电路图如图示,
连线图如图示。
例2．（11分）图a为某一热敏电阻（电路符号为 ,其电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图．
（1）为了通过测量得到图a所示I－U关系的完整曲线，在图b和图c两个电路中应选择的是图_________；
简要说明理由： 。
(已知电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0－100Ω),
（2）在图d电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250Ω．由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_______V；电阻R2的阻值为 Ω．
（3）举出一个应用热敏电阻的例子：___________________．
?
b
电压可从0V调到所需电压,调节范围较大
解: ⑵ I1=9/250=0.036A=36mA I2=70-36=34 mA
由图a得 UR=5.3V
R2 =(9-5.3) / 0.034=108.8 Ω
5.3
108.8
热敏温度计
例3．(12分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约40～50Ω．热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～10Ω)、开关、导线若干．
(1)图(1)中a，b，c三条图线能反映出热敏电阻伏安特性曲线的是 ．
(2)在图(2)的方框中画出实验电路图，
要求测量误差尽可能小．
(3)根据电路图，在图(3)的实物图上连线．
c
解：
常温下待测热敏电阻的阻值约40～50Ω．放入热水中，电阻减小，所以电流表采用外接法。
滑动变阻器最大阻值10Ω，且电压要从0测起，变阻器采用分压器接法，电路图如下左图示：
实物连线图如下右图示：
例4．(10分)图12中，甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现测量该材料的电阻率.
（1）首先用多用电表的欧姆档（倍率为×10）粗测
其电阻，指针位置如图乙所示，其读数R= .
（2）然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻：
A. 电流表: 量程为0.6A，内阻约为0.1Ω
B. 电压表: 量程为3V，内阻约为3kΩ
C. 滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1A
D. 低压直流电源：电压6V，内阻忽略
F. 电键K，导线若干
在方框中画出实验电路图.
200Ω
（3）如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L、直径为d，则该材料的电阻率ρ= （用测出的物理量的符号表示）
解： (2)
电阻较大，所以电流表采用内接法。
滑动变阻器最大阻值20Ω，为了多测几组数据，变阻器采用分压器接法，电路图如下图示：
（3）该材料的电阻率
例5．⑵(6分)某学生欲测一未知电阻的阻值，可供选择的器材有：
电流表Al量程0～10mA， 电流表A2量程0～0.6 A，
电压表Vl量程0～3 V， 电压表V2量程0～15 V，
滑动变阻器一只，电源4.5 V， 电键2个，
如下图所示，当电键S2连a时，两电表的指针偏转角度都在满偏的4/5处；若将S2接b时，其中一个电表的指针偏角几乎不变,另一电表的指针偏转到满偏的3/4处．该学生所选用的电压表的量程
为 ，所用电流表的量程
为 ，该电阻的阻值为 .
解：
当Rx较大时,电键S2从a转向b时,电流表读数减小,电压表读数几乎不变。
当Rx较小时，电键S2从a转向b时,电压表读数增大，电流表读数几乎不变。
由题意可知, Rx较大.电流表应采用内接法（S2接b ）,
由于Rx较大，所用电流表的量程为 0-10mA.
电源电压4.5 V ，所选用的电压表的量程为0-3V.
将S2接b时，电压表读数为 U=4/5×3=2.4V
电流表读数为 I=3/4×10=7.5 mA
Rx=U/I=2.4/(7.5 ×10-3)=320 Ω
例6．（14分）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
（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．
（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
题目
例7．（12分）实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10-8Ωm。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。
（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作）
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×1”；
②__________________________________________；
③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图9（a）所示。
将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零
第3页
（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图9（b）的A、B、C、D四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻；
D
第4页
（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图10所示，金属丝的直径为 mm；
（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m。（结果保留两位有效数字）
解: （3）金属丝的直径为
d=0.260mm
（4）多用电表测得的金属丝电阻值
R=4 Ω ，
0.260
12m或13m
题目
（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。(只需写出简要步骤)
（5）解:
①使用多用电表的电压档位，接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线断路故障。
②使用多用电表的电阻档位,断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障.
题目
第2页
例8、用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为0.6A，内阻接近1Ω，伏特表的量程为3V，内阻为几K Ω ；电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0—20 Ω 。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。
解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下：
（十一）描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验目的：
描绘小灯泡的伏安特性曲线
外接分压
起始位置在C
实验思考题：
1．什么是伏安特性曲线？纵坐标是什么物理量？横坐标是什么物理量？
2．如果研究对象的伏安特性曲线是直线，对于它的电阻作出什么判断？如果是曲线，又怎样？怎样计算在某状态下研究对象的电阻？（不是切线斜率！）
3．什么是线性元件？什么是非线性元件？灯泡是什么元件？
4．“6.3V,0.3A” “2.5V,0.3A”的小灯泡正常发光时的电阻各是多大？在常温下它们的灯丝电阻是大些还是小些？差多少倍？
5．测定小灯泡的伏安特性曲线（电阻几欧到二十欧左右）采用什么电路？分压还是限流？安培表是外接还是内接？
6．定值电阻的伏安特性曲线是直线还是曲线？为什么？
7．小灯泡的伏安特性曲线什么形状？为什么？
8．怎样从小灯泡的伏安特性曲线计算某一电压下小灯泡的功率？
实验原理：
在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，U—I图象不再是一条直线．读出若干组小电珠两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴就画出U—I曲线．
06北京（2）某同学用如图所示电路，测绘标有“3.8V,0.3V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.
①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:
电流表：A1（量程100 mA，内阻约2Ω）；
A2（量程0.6 A，内阻约0.3Ω)；
电压表：V1(量程5 V，内阻约5kΩ )；
V2（量程15 V，内阻约15kΩ ）；
滑动变阻器：R1（阻值范围0-10Ω）；
R2（阻值范围0-2kΩ）；
电源：E1（电动势为1.5 V，内阻为0.2Ω）；
E2（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）。
为了调节方便，测量准确，实验中
应选用电流表 ，电压表 ,滑动
变阻器____，电源_____.(填器材的符号)
①对器材的选用应以安全、实用为原则。小灯泡的额定电压和额定电流分别为3.8V和0.3A，故电压表应选V1，电流表A2；由于是分压接法，故滑动变阻器应选R1，便于调节，电源应选E2。
06北京②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象右图所示.由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为 ；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为 ,灯泡实际消耗的电功率为______W.
③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的_____．
②U＝0时，小灯泡不工作,电阻为1.5Ω，当U＝3.0V时，电阻为11.5Ω。此时灯泡消耗功率P＝U2/R＝0.78W。
③由R－U图线，随U的增大，电阻的变化越来越小，而P＝U2/R ，随U的变化，功率P的变化将更加明显，故选A。
⑴在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示方式连接电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零。闭合开关后：
①若电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为_____；d
②若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线为_____；h
③若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为____。G 中
（1）现要测定一个额定电压4V、额定功率为1.6W的小灯泡的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1～4V。现有器材：
直流电源E（电动势4V、内阻不计）
电压表V（量程4.5V，内阻约为4×104Ω)
电流表A1（量程250mA，内阻约为2Ω）
电流表A2（量程为500mA，内阻约为1Ω）
滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω）
电键S，导线若干。
A2 甲图
（1）小灯泡的额定电流
I＝P/U＝0.4A，故电流表选用A2
小灯泡的电阻R＝U2/P＝10Ω
由于R＜＜RV，故应先电流表外接法，即电路图甲。
如果既要满足要求，又要测量误差小，应该选用的电流表是＿ ，下面两个电路应该选用的是＿＿＿。
（十二）把电流表改装成电压表
实验目的：
电压表
电流表
实验原理：
1．“半偏法”测电流表的内阻电路图，合上Sl，调整R，使电流表恰好满偏，然后闭合S2，调整R′，使电流表恰好半偏，当R》R′时，Rg＝R′；
2．电流表改装为电压表，根据串联电阻分压的原理可知，应把电流表与一电阻串联，其阻值为Rx＝(U－Ug)/Ig
实验思考题：
1.怎样测量电压表或者电流表的内电阻？与测量一般电阻的不同点在哪里？
2．怎样用半偏法测量表头的内电阻？
（1）说明步骤和两个电阻箱的功能。
（2）电路中R1选什么样的电阻箱？R2选多大阻值的电阻箱？哪个电阻箱用精度为0.1欧的合适？
（3）这样测出的表头内电阻是偏大还是偏小？为什么？
（4）为什么在的情况下，用半偏法测量表头内电阻的误差才较小？
（5）电源的电动势怎样选用？
3．怎样把电流表（毫安计或微安计）改装成电压表？配用的电阻大小怎样计算？
怎样把电压表的量程扩大？
4．改装成的电压表读数总是偏小（大）是怎么造成的？怎么办？
21（1）甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计G，改装成量范围是0~4V的直流电压表。①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1kΩ。为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用 ，电阻器R1应选用 ，电阻器R2应选用 （选填器材前的字母）A.电源（电动势1.5V） B.电源（电动势6V） C.电阻箱(0~999.9Ω)
D.滑动变阻器(0~500Ω) E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）(0~5.1kΩ) F.电位器（0~51kΩ）
②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是： , , , ,最后记录R1的阻值并整理好器材。（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）
A.闭合S1 B.闭合S2 C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图1中被测电流计G
的内阻rg的测量值为 Ω，该测量值 实际值
（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。
④给电流计G 联（选填“串”或“并”）
一个阻值为 kΩ的电阻，就可以将
该电流计G改装为量程4V的电压表。
①BCF ②BCAE ③300 略小于 ④串 19.7
21（2）乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表V0、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻。
①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表G直接与一个定值电阻R相连接，组成一个电压表；然后用标准电压表V0校准。请你画完图2方框中的校准电路图。
②实验中，当定值电阻R选用17.0kΩ时，调整滑动变阻器R′的阻值，电压表V0的示数是4.0V时，表G的指针恰好指到满量程的五分之二；当R选用7.0kΩ时，调整R′的阻值，电压表V0的示数是2.0V，表G的指针又指到满量程的五分之二。
由此可以判定，表G的内阻rg是 k，满偏电流Ig是 mA。若要将表G改装为量程是15V的电压表，应配备一个 kΩ的电阻。
①如图 ②3.0 0.50 27.0
十三、测电源的电动势E和内电阻r
实验电路：外接法（相对于电源r）
误差原因：A表示数不是总电流——V表分流作用
测量结果：E测＜E真、r测＜r真。测量值均偏小
测电动势内阻电路
实验思考题：
1．测量电源电动势和内电阻，根据什么关系式？
2．用什么电路测量电源电动势和内电阻？如图所示两种电路测出的电动势和内电阻比真实值大还是小？应当采用哪种电路？为什么？
3．只有伏特表没有安培表，怎样测量和？还需要什么器材？
4．只有电流表没有电压表，怎样测量和？还需要什么器材？
5．怎样根据多组U、I值求出和？
U-I图象的数学表达式是怎样的？图象的截距和斜率各表示什么？用图象法求和有什么好处？
6．为什么坐标系的原点纵轴坐标常常不取零值？这样做有什么好处？
7．有同学在做测量和实验时，给电池串联一个定值电阻，这有什么好处？怎么进行测量？
8.你见过哪些测量电源电动势和内电阻的电路？分析右面电路的测量原理。
实验原理：
改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组U、I值，利用闭合电路欧姆定律U＝E—Ir求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值．
用作图法来处理数据：即在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U—I图象．所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.
实验步骤:
1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。
2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。
3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。
4．打开电键，整理好器材。
5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
注意事项:
1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2．干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
3．要测出不少于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，分别解出E、r值再平均。
4．在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。
5．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。
伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较：
安培表内接在并联电路之内的电路:
解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：
式中的U是路端电压,
I 应是通过电源的电流，
I实= IA + IV = (IA +U/RV)
可见U越大，差值(I实- IA )就越大，
U=0时，差值(I实- IA )也为0，
实际的U-I图线如图蓝虚线示:斜率增大
∴ E测< E真 r测< r真
该电路适用于滑动变阻器阻值很小
(电源内阻很小)的情况.
例1．利用如图a所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出1/I~R图线如图b所示，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，不计电流表内阻，由此可以得到E= V，r= Ω.
解：由闭合电路欧姆定律
由图象得k=0.5/V ，截距b=0.5/A
2
1
例2．现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围，最大允许电流为50mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲的电路进行实验。图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω；R0是定值电阻。
⑴实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：
A．10Ω，2.5W B．50Ω，1.0W
C．150Ω，1.0W D．1500Ω，5.0W
本实验应选用 ，
其作用是 。
C
作为保护电阻
⑵该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙的图线。则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示 。
⑶根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为
V，内电阻r为 Ω。
回路中电流
⑶解:
由闭合电路欧姆定律得
化简得
可见图线的截距为1/E
∴E=10V
图线的斜率为
r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6
∴r =46 Ω
10
46
例3．小明的实验桌上有：
A、待测电源一个(电动势约3V,内阻小于1Ω)
B、直流电流表(量程0～0.6～3A，0.6A档的内阻约
0.22Ω,3A档的内阻约0.1Ω)
C、直流电压表(量程0～3～15V,3V档内阻为15kΩ，
15V档内阻为25kΩ)
D、滑动变阻器(阻值范围为0～15Ω，允许最大电流
为1A)
E、滑动变阻器(阻值范围为0～1000Ω，允许最大电
流为0.2A) F、开关 G、导线若干
H、小灯泡(电阻小于1Ω)。
假如你是小明，请你完成：
(1)利用给出的器材测电源的
电动势和内阻有如图(甲) 、
(乙)两种电路，为了减小测量
误差，应选择图 所示电路。
乙
(2)根据你选择的电路将图(丙)中实物连接好。
(3)你选择的滑动变阻器是 (填代号)，理由是 ；
(4)小明根据测出的数据，作出U—I图线如图(丁)a线所示，实验所测电源的电动势为E= V，内电阻为r= Ω；
D
选择D电流适中且移动滑片时电流表示数较明显
3.0
0.75
(5)若要利用给出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线，请你在虚线框内画出实验电路。要求实验测出的数据尽可能多；
(6) 将步骤(4)中得到的数据与步骤(5)得到的数据在同一U-I坐标系内描点作图，得到如图(丁)所示的图线a、b，如果将此电源与小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 W。
(5)解：滑动变阻器分压接法,电流表外接法；如图示
(6)解：
a、b图线的交点坐标为
(2.4 A，1.2V)
P=1. 2×2.4=2.88 W
2.88
题目
①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 倍，电阻箱的阻值应为 Ω。
2
998.3
解：
图C电压不能从0测起，C错
图D中与G表并联的电阻应为电阻箱，D错
A B
例6.(5分)用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。?
(1)在下面方框中完成所需电路。?
(2)右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线.由图可知：图线与电压U轴的交点表示 ；电源Ⅰ的内电阻 电源Ⅱ的内电阻（填“大于、小于或等于”）。
(3)图中两直线 Ⅰ、Ⅱ的交点表示
两个电路中 相等
解： (1)电路图如图示：
电源的电动势
小于
（3）交点表示外电压、电路中电流强度、外电路消耗电功率和外电路电阻相等
例721（18分）（2）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9.999，科当标准电阻用） 一只电流表（量程Ig=0.6A,内阻rg）和若干导线。
①请根据测定电动势E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。
②接通开关，逐次改变电阻箱R的阻值，读处与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1/I;再制作R-1/I坐标图，如图6所示，图中已标注出了（R，1/I）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。
③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。
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。
(2) 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）
例8、（3）某研究性学习小组利用如图1所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如图2所示的R—1/I图线，其中R为电阻箱的读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝＿＿＿V，r＝＿＿＿Ω。
2.9
0.9
例9．某同学在实验室先后完成下面两个实验：
①测定一节干电池的电动势和内电阻；
②描绘小灯泡的伏安特性曲线．
(1)用①实验测量得到数据作出U-I 图线如图中a线, 实验测得干电池电动势为 V，
内电阻为 Ω．
1.50
0.75
(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 ·
E．总阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F．总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
G．总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
C
E
(3)将实验②中得到的数据在实验①中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验①中的电池与实验②中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 ，
若将两节与实验①中相同的干电池串联后与该小灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡的
电压为 ，
实际功率为 .
解：
P1=0.60×1.20=0.72W
0.72W
画出这时的U-I图线如图c示
b、c图线的交点坐标为
（1.4A，0.9V）
P2=0. 9×1.40=1.26W
0.9V
1.26W
题目
【例10】在“测定电源电动势和内阻”的实验中，除待测电源外，足够的连接导线外，实验室仅提供：两只量程合适的电压表、以及一个电表的内阻，一只单刀双掷开关。
（1）画出实验原理图；
（2）写出用测量值表示的电源电动势和内阻的表达式，并注明式中量的含义。
解析：依据题意可知，电压表的内阻已知，则可由电流——电压变换法用测出它所在支路的电流，类似方法一，设计实验电路原理图。
可得
，
十四、多用电表的使用 黑盒子 测电阻 二极管等
电阻刻度不均匀
红黑表笔接法
Rx=R0+Rg+r为中值电阻
欧姆表测电阻步骤
1．机械调零．检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处．
2．选择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到中央附近读数比较准确，因此所选倍率比待测电阻的估计值小一个数量级．
3．欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位置，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。
4．测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，如果指针在中央附近，表针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻值。如果指针靠近左右两端，可根据“大量程大角度偏，小量程小角度偏”规律选择合适倍率重新调零，按步骤3、4进行．
5．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。
大量程大角度偏小量程小角度偏
换档重新调零测量完毕旋离
示数不用估读示数要乘倍率
*
*
（甲）
（乙）
两位同学用过多用电表以后，分别把选择开关放到图中甲、乙所示的位置。你认为谁的习惯比较好？
思考与讨论
思考与讨论
实验原理：
1．多用电表的上半部分表盘，下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域及量程，将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通，将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，多用电表的欧姆表电路就被接通
2．测电阻是依据闭合电路欧姆定律；测电流和电压是依据申联和并联特点及部分电路欧姆定律．
3．二极管的特性是单向导电性，当二极管加上一定的反向电压时，它的电阻值变得很大，就像断开的开关一样 。
实验思考题：
1．多用电表有多少种功能？各有几个量程或者挡次？使用前要先检查表针是否停在左端“机械零点”的位置。如果没有，应该用什么工具调节什么地方？
2．测量电压和电流时通过多用表的电流是什么方向？从哪个表笔流进？从哪个表笔流出？测量电阻时，内电源的正极与哪个表笔相连？红表笔与内电源的哪个极相连？
3．欧姆表的刻度零点在哪一侧？为什么？
欧姆表的刻度为什么是不均匀的？哪一端密？
4．什么是欧姆表的“中值电阻”？ 为什么说中值电阻是欧姆表的内电阻？怎么从表盘上读出中值电阻值？不同档位上，同一欧姆表内阻是否相同？
5．测电阻前两表笔短接时，指针未指示到右边“零点”，如何“调零”？“调零”的操作步骤是怎样的？把两表笔短接，如果转动调零旋钮，表针不能调整到零点，是怎么了？
6．用欧姆表测量电阻的一般步骤是怎样的？
7．欧姆表怎样读数？读数与倍率什么关系？交流电表的刻度是否都是均匀的？
21．
（1）用如图1所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
①旋动部件________，使指针对准电流的"0"刻线。
②将K旋转到电阻挡"×l00"的位置。
③将插入"十"、"－"插孔的表笔短接，旋动部件_______，使指针对准电阻的_________ (填"0刻线"或"∞刻线")。
④将两表笔分别与侍测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_______的顺序避行操作，再完成读数测量。
A．将K旋转到电阻挡"×1k"的位置
B．将K旋转到电阻挡"×10"的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
下图为一正在测量中的多用电表表盘。
（1）用×10 Ω档测量电阻，则读数为 Ω。
（2）如果是用直流10 mA档测量电流，则读数为 mA。
（3）如果是用直流5 v档测量电压，则读数为 v。
60
7.18
3.59
【解析】（1）电阻读数要用刻度乘以档位的倍率，即6×10=60 ；（2）用10 mA档测量电流，每格刻度为0.2mA，读数为6 mA+5.9×0.2mA=7.18mA；(3) 用直流5 V档测量电压，每格刻度为0.1V，读数为3 V +5.9×0.1 V=3.59 V。
*
*
用多用表的欧姆档测量阻值约为几十k?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 。
c、a、b、e
30k
*
*
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?1k
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
根据右图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为______?。
（十五）传感器的简单应用
实验目的
应用
光敏电阻
热敏电阻
实验原理：
传感器是能将所感受到的物理量(如力、热、光、声等等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件．其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号．加热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制等各种目的。
实验思考题：
1．传感器能将其所感受到的哪些物理量的信号转化成便于测量的量？你知道哪些传感器？传感器的主要功能是什么？
2．举例说明传感器在日常生活中的应用。
3．什么是热敏电阻？
怎样用实验方法来研究热敏电阻的阻值随温度的变化？
怎样测量温度？怎样测量热敏电阻的阻值？
用实验数据画出的R—t图象是什么形状？实验结论是什么？
4．什么是光敏电阻？
怎样用实验方法来研究光敏电阻的阻值随光照的变化？
从实验得到的结论是什么？
5．请设计一个光控照明电路，对着电路图说明它是怎样工作的。
例1、23．(12分) (2)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：
①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
②如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。
（不考虑控制开关对所设计电路的影响）
提供的器材如下：
光敏电源E(电动势3V，内阻不计)；
定值电阻：R1=10kΩ，R2=20kΩ，
R3=40kΩ
（限选其中之一并在图中标出）
开关S及导线若干。
照度（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18
（1）①bcd；②更换不同的小重物；（2）①光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示。特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小；②电路原理图如图所示。
例2、19（4分）光强传感器对接收到的光信号会产生衰减，且对于不同波长的光衰减程度不同，可以用?表示衰减程度，其定义为输出强度与输入强度之比，?＝I出/I入，右图表示?与波长?之间的关系。当用此传感器分别接收A、B两束光时，传感器的输出强度正好相同，已知A光的波长?A＝625nm，B光由?B1＝605nm和?B2＝665nm两种单色光组成，且这两种单色光的强度之比IB1:IB2＝2:3，由图可知?A＝__________；A光强度与B光强度之比IA:IB＝__________。
答案：0.35，27.5/35，
解析：A光的波长为625nm，在图上对应的强度?A＝0.35；同理在图中找出B1的强度为?B1 =0.60，B2的强度为?B2 =0.07，由A、B两束光经传感器的输出强度正好相同得：
例3、22．图1是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接受到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图2所示）。
(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的事件为5.00×10-2s，则圆盘的转速为 转/s。（保留3位有效数字）
（2）若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 cm。（保留3位有效数字）
⑴4.55转 /s
⑵1.46cm
四、关于设计性实验
1．设计原则
2．设计思路
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