限流式接法:
与分压式接法相反,电压(电流)可调节范围小,不利于读取多组数据,但此电路结构简单,能耗较低。
若实验无上述
(1),
(2)要求,且R滑等于或略大于Rx时,优先采用限流接法。
图A图B图C
2.替代法:
如图C
3.多用电表粗测法:
(在后面电表的使用中介绍)
二、考纲实验:
七:
测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
7-1:
(10分)在探究“决定导线电阻因素”的实验中,需要进行以下测量.
(1)用螺旋测微器测得导线的直径如图所示.其读数是 mm.
(2)欲用伏安法测定一段电阻丝的电阻,其阻值约为
,要求测量结果尽量准确,并且电压、电流测量范围尽可能大一些.下列器材中电流表应选用的是(填选项代号,下同) ,电压表应选用的是 ,滑动变阻器应选用的是 .在下面的方框内画出应采用的电路图.
A.电池组E(6V,内阻很小)
B.电流表A1(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表A2(0~0.6A,内阻0.125Ω)
D.电压表V1(0~3V,内阻3kΩ)
E.电压表V2(0~6V,内阻6kΩ)
F.滑动变阻器R1(0~5Ω,2A)
G.滑动变阻器R2(0~1000Ω,1A)
H.电键、导线
7-2:
(12分)有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图甲所示.此金属管线长约30Cm,电阻约10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ,因管内中空部分截面积形状不规则,无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,现有如下器材可选:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表Al(600mA,1.0Ω)
D.电流表A2(3A,0.1Ω)
E.电压表V(3V,6KΩ)
F.滑动变阻器R1(2KΩ,0.5A)
G.滑动变阻器R2(10Ω,2A)
H.蓄电池E(6V,0.05Ω)
I.开关一个,带夹子的导线若干
(1)上列器材中,应选用的器材有___________(填代号)
(2)在上面方框中画出你所设计的电路图,并把图乙的实物连成实际测量电路,要求尽可能测出多组有关数值.
(3)实验中要测量的物理量有:
,计算金属管线内部空问截面积S0的表达式为:
S0=
7-3:
(10分)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阻值不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2.
(1)请你帮他按电路图在实物图(b)上连线;
(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”).
7-4:
某同学做“测定金属的电阻率”的实验.
(1)需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金
属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝中的电流和它两端的电
压分别为I和U;请写出测金属丝电阻率的表达式:
=___(用
上述测量的字母表示).
(2)若实验中测量金属丝的直径时,螺旋测微器的示数如图所示,
则金属丝直径的测量值为d=mm.
(3)用电流表和电压表测金属丝的电阻时,由于电流表、电压表内阻的影响,不论使用电
流表内接法还是外接法,都会产生系统误差。
按如下图所示的电路进行测量,可以消除由于电
表内阻造成的系统误差。
利用该电路进行实验的主要操作过程是:
第一步:
先将R2的滑动头调到最左端,单刀双掷开关S2向1
闭合,闭合开关S1,调节变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1;
第二步:
保持两滑动变阻器的滑动头位置不变,将单刀双掷
开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2;请写
出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式Rx=.
八、描绘小灯泡的伏安特性曲线
8-1:
(10分)有一个小灯泡上标有“4.8V2W”的字样,现在测定小灯泡在不同电压下的电功率,并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线.有下列器材可供选用:
A.电压表V1(0~3V,内阻3kΩ) B.电压表V2(0~15V,内阻15kΩ)
C.电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω)D.定值电阻R1=3kΩ
E.定值电阻R2=15kΩF.滑动变阻器R(10Ω,2A)
G.学生电源(直流6V,内阻不计)
H.开关、导线若干
(1)实验中所用电压表应选用,定值电阻应选用(均用序号字母填写);
(2)为尽量减小实验误差,并要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求
的电路图;
(3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是,下图的四个图象中可能正确的是.
8-2:
如图甲所示,为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I—U特性曲线的实验电路图.
⑴根据电路图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实验电路连接完整.
⑵开关S闭合之前,图乙中滑动变阻器的滑片应该置于端(选填“A”、“B”或“AB中间”)
⑶实验中测得有关数据如下表:
U/V
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
I/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.26
0.27
根据表中的实验数据,在图丙中画出小灯泡的I—U特性曲线.
⑷若已知小灯泡灯丝在27℃时电阻值约为1.5Ω,并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比,试估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为℃。
(提示:
T=273+t)
8-3:
小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大,某同学为研究这一现象,利用下列实验器
材:
电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0一10Ω)、电源、小灯泡、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分别表示小灯泡上的电流和电压).
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
(1)请在上面的方框中画出实验电路图;
(2)在上图中画出小灯泡的I一U曲线;
(3)把本题中的小灯泡接到图示电路中,若电源电动势E=2.0V,
内阻不计,定值电阻R=5Ω,则此时小灯泡的功率是_______W.
8-4:
某同学在做“测定小灯泡功率”的实验中得到如下一组U和I
的数据:
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
U/V
0.20
0.60
1.00
1.40
1.80
2.20
2.60
3.00
I/A
0.020
0.060
0.100
0.140
0.170
0.190
0.200
0.205
灯泡发光情况
不亮
微亮
逐渐变亮
正常发光
(1)从数据中可以看出,当功率逐渐增大时,灯丝的电阻变化情况是;这表
明该导体的电阻随温度的升高而。
(2)若该同学在实验中选用的器材如下:
A.待测小灯泡一个
B.E=6V的直流电源(内阻很小)一个
C.最大阻值为10
的滑动变阻器一个
D.量程为300mA的电流表(内阻约1
)一只
E.量程为3V的电压表(内阻约10k
)一只
F.导线若干与开关一只
请你通过对该同学测量数扭的分析和给出的器材,在下面的虚线框内画出合理的实验
电路图。
8-5:
某同学测绘标有“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100mA,内阻约2Ω);A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω);
电压表:
V1(量程5V,内阻约5kΩ);V2(量程15V,内阻约15kΩ);
电源:
E1(电动势为1.5V,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_________.(填仪器符号)
②根据实验数据,计算并描绘出R-U的图象如图所示。
由图象可知,此灯泡在不工作时,
灯丝电阻为___________;当所加电压为3.00V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__________.
8-6:
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按图(在上面)所示方式连接电路,电路中所有元器件都完好,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,电流表的的示数为零,小灯泡不亮,则断路的导线为;
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_;
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___.
九、测定电源的电动势和内阻:
9-1:
⑵某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验。
①他采用如左图所示的实验电路进行测量。
右图给出了实验所需要的各种仪器。
请你按
电路图把它们连成实验电路。
②这位同学测量时记录了5组数据,并将数据填入了以下表格中。
请你根据这些数据在坐标系中画出U-I图线。
根据图线求出电池的电动势E_______V,内阻r=_________Ω。
次数
1
2
3
4
5
I(A)
0.15
0.25
0.36
0.45
0.56
U(V)
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
③这位同学对以上实验的系统误差行
了分析。
其中正确的是_______。
A.主要是由电压表的分流引起的
B.主要是由电流表的分压引起的
C.电动势测量值小于真实值
D.内阻测量值大于真实值
9-2:
测量电源的电动势
及内阻
(
约为
,
约为
)。
器材:
量程
的理想电压表
,量程
的电流表
(具有一定内阻),固定电阻
,滑线变阻器
(
),开关
,导线若干。
⑴画出实验电路原理图。
图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
⑵用笔画线代替导线完成实物连接图。
⑶实验中,当电流表读数为
时,电压表读数为
;当电流表读数为
时,电压表读数为
。
则可以求出
________,
________(用
,
,
,
及
表示)。
9-3:
某课题研究小组,收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池,及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈。
现从这些材料中选取两个待测元件,一是电阻R0(约为2kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA)。
在操作台上还准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程4V,电阻RV约为4.0kΩ)
B.电流表A1(量程100mA,电阻RA1约为5Ω)
C.电流表A2(量程2mA,电阻RA2约为50Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,额定电流1A)
E.电阻箱R2(0~999.9Ω,最小分度值0.1Ω)
F.开关S一只、导线若干
(1)为了测定电阻R0的阻值,小组的一位成员,设计了如图所示的电路原理图并选取了相
应的器材(电源用待测的锂电池),其设计或器材选取中有不妥之处,你认为应该怎样调整?
。
(2)在实际操作过程中,发现滑动变阻器R1、电流表A1已损
坏,请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r。
①请你在方框中画出实验电路图(标注所用器材符号)
②为了便于分析,一般采用线性图象处理数据,请写出与线性
图象对应的相关物理量间的函数关系式。
9-4:
用如图所示的电路(R1、R2为标准定值电阻,阻值已知)测量电源的电动势E和内电阻r,则:
(1)需要读取的数据是
(2)电动势表达式E=内电阻表达式r=
(3)如果考虑电流表的内阻,电动势的测量值真实值(填“大于’,、“小于”或“等于”),电源内电阻的测量值真实值(填“大于”、“小于”或“等于”).
9-5:
某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示.
实验次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
4.0
10.0
16.0
22.0
28.0
I(A)
1.00
0.50
0.34
0.25
0.20
1/I(A-1)
1.0
2.0
2.9
4.0
5.0
(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作
__________(选填“R-I”或“R-1/I”)图象;
(2)利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象;
(3)由图象可知,该电池的电动势E=V,内阻r=Ω;
(4)利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,理论上E测E真,r测r真(选填“>”、“<”或“=”).
十、练习使用多用电表:
10-1:
某同学在实验室采用两种方法测量一只未知电阻Rx的值.
(1)他先用多用电表欧姆档进行测量,按照正确的步骤操作后,表针指示情况如图①所示,根据学过的物理知识可知,这种情况误差较大,为了使多用电表测量的结果更准确,应将选择开关旋至欧姆档的倍率(选填“较小”或“较大”)位置。
(2)若采用“伏安法”测量该电阻,所采用的器材及电路图如图②所示。
测量电阻两端电压时,开关S应(选填“断开”或“闭合”),将多用电表选择开关置于直流电压档,红表笔接(填“a”、“b”或“c”,下同),黑表笔接,记下电阻两端电压值U1;测量通过电阻的电流时,开关S应,将多用电表选择开关置于直流电压挡,红表笔接记下通过电阻的电流I1,调节滑动变阻器触头的位置,重复上述方法再测出两组数据U2、I2和U3、I3,利用上述三组数据可求出被测电阻的阻值Rx=.
10-2:
数字万用电表是近年来发展起来的高科技数码产品,是传统机械式表的更新换代产品。
如图甲所示。
数字万用表有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。
具体表现在:
测量精度高,以型号“DF930”普通数字万用表为例,其电压挡所有量程内阻高达10M
,而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧,内电阻高出2~3个数量级。
直流电压挡和直流电流挡的精度为
0.05%,欧姆挡精度为
0.08%,而用指针式电压表、电流表的精度只有
2.5%,欧姆表的精度更低,数字万用表内电阻非常理想。
现有一块型号为“DF930”的数字万用电表,用它来测量一只电池的电动势和内电阻。
提供的测量器材还有:
一只滑动变阻器R(0~30
),两只开关,导线若干。
实验要求:
利用这些器材,尽量采用最简单的测量方法,分两步进行。
首先测量电动势,待电动势测定之后再测量其内电阻。
(1)连接数字万用表。
在图乙中,电路中的各个元器件都已连接妥当,数字万用表的一个表笔也已与电路连接好,请将另一只表笔正确连入电路。
答:
另一只表笔应接在点.
(2)操作步骤:
①将数字万用表选择开关置于档,选择合适的量程,断开开关,闭合开关,记录表的示数,然后反复测量多次,取平均值并记为X.
②将数字万用表选择开关置于档,选择合适的量程,断开开关,闭合开关,记录表的示数,记为Y,紧接着进行以下的操作:
将选择开关置于档,选择合适的量程,然后同时闭合开关S1和S2,记录表的示数并记作Z,把Y和对应的Z作为一组数据记录下来,然后反复测量多次,得到多组数据。
③即为干电池的电动势.(填“X”、“Y”或“Z”)
④干电池的内电阻的表达式r=(用X、Y、Z表示),将步骤②测得的数据代入公式,求出r的平均值,即为干电池的内电阻.
10-3:
有如下实验器材:
干电池2节;标有“3V、1W”的小灯泡一个;最大阻值为50Ω的滑动变阻器一只;电键、导线若干。
某实验小组利用以上实验器材连成如图所示的电路,在闭合电键后
发现小灯泡不亮。
为了探究小灯泡不亮的原因,同学们进行了如下的检测。
实验一:
一位同学用多用电表的电压档进行检测。
选择直流电压5V档,首先断开开关,
红黑表笔分别接在a、d两点,表的示数接近3V;然后闭合开关,再测量a、d两点之间的电压,发现表的示数为2.6V测量a、b两点之间的电压时,表的示数为零;测b、c两点的电压时,表的示数为2.4V;测c、d两点的电压时,表的示数接近0.2V。
实验二:
另一位同学用多用电表的欧姆档(表盘中央刻度为20)进行测量。
在对多用电表
进行了正确的操作之后,断开开关,两表笔分别接在开关的左端和b点,表的示数为零;两表笔接在b、c两点,表的示数为30Ω左右;两表笔接在c、d两点,表的示数为3Ω左右;两表笔接在d点和电池的负极,表的示数为零。
20070319
问:
(1)实验一中“断开开关,红黑表笔分别接在a、d两点,伏特表的示数接近3V;然
后闭合开关,再测量a、d两点的电压时,发现伏特表的示数为2.6V”。
根据这句话对判断小灯泡不亮的原因你能得到哪些有用的结论?
(三条)
a.;
b.;
c.;
(2)实验二中“对多用电表进行了正确的操作”指的是(填字母代号)
A.将红、黑表笔分别插入“+”、“-”测试笔插孔
B.将红、黑表笔分别插入“-”、“+”测试笔插孔
C.将选择开关置于欧姆档的“×1”档
D.将选择开关置于欧姆档的“×10”档
E.将选择开关置于欧姆档的“×100”档
F.短接红、黑表笔,调整调零旋钮,使指针指在欧姆档的“0”刻度线处,然后断开表笔。
G.短接红、黑表笔,调整调零旋钮,使指针指在电流表的“0”刻度线处,然后断开表笔。
(3)“欧姆表的两表笔分别接在c、d两点,表的示数为3左右”,而根据公式计算小灯泡的
电阻是9Ω,其原因是
(4)综合实验一和实验二可以判断小灯泡不亮的原因是(填字母代号)
A.小灯泡短路B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路D.滑动变阻器断路
E.闭合开关后开关断路F.电源的内阻太大
G.电源的电动势远小于正常值H.滑动变阻器接入电路的电阻太大
十一:
传感器的简单使用:
11-1:
某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现在器材:
直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表,待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻的随温度变化的特性,请你在图的实物图上连线.
(2)实验的主要步骤:
①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值;②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,,,断开开关;
③重复第②步操作若干次,测得多组数据.
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图10的R-t关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式:
R=+t(Ω)(保留3位有效数字)
第三部分:
电学实验参考答案
7-1:
(1)0.700
(2)A2、V1、R1
7-2:
(1)ABCEGHI(2分。
说明:
有选错的不给分)
(2)电路及实际测量电路如图所示(2+2分)。
画成限流连接、其它无错的各扣2分)
(3)用螺旋测微器测横截面边长a,用毫米刻度尺金属管线长度L,电压表示数U,电流表示数I,S0=a2一ρIL/U、
7-3:
(1)
(2)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;设电压表内阻为Rv
=
+
再保持RP不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2。
=
+
+
∴Rx=
(3)“等于”。
7-4:
(1)
(2)0.795~0.799(3)
8-1:
(1)A(2分),D(2分)
(2)电路图如图(3分)(3)
(1分),C(2分)
8-2:
⑴.(4分)⑶.(4分)
⑵.A(3分)⑷.1580℃~1650℃(3分)
8-3:
(1)分压、外接(内接不扣分)
(2)略
(3)0.14~0.18W均可
8-4:
(1)电阻逐渐变大;变大。
每空1分,共2分
(2)电流表外接,变阻器接成分压器接法。
(6分)
8-5:
(2)① A2 V2 R1 R2 ② 1.5 11.5 0.78 ③ A
8-6:
①d导线②b导线③g导线
9-1:
⑴①9.84②AD⑵①图略②1.47,0.50③AC
9-3:
9-4:
⑴用A2替换A1(2分)⑵图略
9-5:
(1)▲闭合S1,S2接1时A的读数I1、▲闭合S1,S2接2时A的读数I2
(2)I1I2(R1-R2)/(I2-I1)(I1R1-I2R2)/(I2-I1)
(3)等于大于
9-6:
(1)(2分)应该画出R-1/I图像
(2)如图所示(2分)
(3)6.0(5.8~6.2都给分)(1分),2.0(1.8~2.2都给分)
(4)=,>(4分)
10-1:
(1)×100(3分)
(2)闭合,b,a,断开,c,b(以上每空1分)