第八讲电学实验(无答案)

1、第八讲 电学实验 （一）一、基本仪器1.游标卡尺(1)构造(如图所示):(2)常见的游标尺按游标尺刻度的格数分成以下3种:游标尺/mm精度mm测量结果(游标尺上第n个格与主尺上的刻度线对齐时)/mm刻度格数刻度总长度每小格与1mm差1090.10.1主尺上读的毫米数+0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数+0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数+0.02n注:n表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数. 2.螺旋测微器(千分尺)(1)构造(如图所示): (2)原理: (3)读数方法:以可动刻度盘边缘为准,在固定刻度上读出整毫米数或半毫米数.注意:读数时要特别注

2、意一下固定刻度上的半毫米刻线是否已经露出.不足半毫米的部分由可动刻度盘读出,即看可动刻度盘上的第几条刻线与固定刻度上的横线重合,从而读出可动刻度盘示数(注意估读一位).测量结果(以mm为单位)表示为:测量长度(mm)=固定刻度示数(mm)+可动刻度示数×精度(0.01 mm).【例1】某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图所示,则该金属杆的长度和直径分别为cm和mm. 3.电表和多用电表电流表、电压表使用时的注意事项:使用前若指针未对准零刻度线,应进行零点调整(机械调零).选择合适的量程:使得测量时指针偏转角度要尽可能大,一般要求超过量程的13,但又不能超过量程.读数：电

3、流表和电压表准确度尾数是2和5的，估读到本位，准确度尾数是1的，估读到准确度的下一位。(1)若选用15V量程电压表的指针位置如图所示读数为 ，如果选用3V量程，读数为 。（2）若选用3A量程电流表的指针位置如图所示读数为_A，如果选用0.6A量程，读数为 。 （3）图为一正在测量中的多用电表盘使用时红表笔插入多用表的正()插孔，则： 测电压时，电流从_表笔流入多用电表；测电阻时，电流从_表笔流出多用电表；测电流时，电流从_表笔流入多用电表如果是用直流10V挡测量电压，则读数为_V.如果是用“×1”挡测量电阻，则读数为_.如果是用直流5mA挡测量电流，则读数为_mA.4.电阻箱：如图所

4、示电阻箱的读数为 。二、基本电路1、安培表内接法和外接法内接法外接法电路结构误差原因电流表分压 U测=Ux+UA电压表分流 I测=Ix+IV测量数值R测=U测I真>Rx： 测量值大于真实值R测=U真I测<Rx 测量值小于真实值适用条件RxRARVRx适用测量大电阻： RxRA>RVRx或 Rx2>RARV小电阻：RxRA<RVRx或 Rx2<RARV试触法 若不知Rx的大概阻值,可采用“试触法”,将电路如图连接,空出电压表的一个接头S,然后将S分别与a、b接触一下若电流表“相对变化”明显,说明电压表分流作用较大,应采用电流表内接法若电压表“相对变化”明显,说

5、明电流表分压作用较大,应采用电流表外接法2. 滑动变阻器的两种接法及其选择注:忽略电源的内阻,RP为滑动变阻器的最大值.必须用分压式的三种情况限流式接法分压式接法电路图触头P始位置b端a端电压调节范围ERxRx+RPUxE0UxE电流调节范围ERP+RxIxERx0IxERx三、电学实验实验1测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)目的1.学会使用各种常用电学仪器,会正确读数2.学会使用螺旋测微器并掌握正确的读数方法3.学会用伏安法测量电阻的阻值,从而测定金属的电阻率原理用毫米刻度尺测定一段金属丝导线的有效长度L,用螺旋测微器测出导线的直径d,用伏安法测出导线的电阻R;由电阻定律R=LS,得

6、=R·SL=d2·U4L·I器材被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干【例1】.(用伏安法测量电阻R的阻值，并求出电阻率.给定电压表(内阻约为50 k)、电流表(内阻约为40 )、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻R(约为250 )及导线若干 (1)画出测量R的电路图(2)图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：_；求出的电阻值R_(保留3位有效数字)(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图甲、图乙所示，由图可知其长度为_，直径为_

7、图甲 图乙(4)由以上数据可以求出_(保留3位有效数字) 【例2】. 实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度.可供使用的器材有:电流表:量程0.6 A,内阻约0.2 ;电压表:量程3 V,内阻约9 k;滑动变阻器R1:最大阻值5 ;滑动变阻器R2:最大阻值20 ;定值电阻:R0=3 ;电源:电动势6 V,内阻可不计; 开关、导线若干. 回答下列问题:(1)滑动变阻器应选 (填“R1”或“R2”

8、),闭合开关S前应将滑片移至 (“a”或“b”)端. (2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接.(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A时,电压表示数如图乙所示,读数为V. (4)导线实际长度为m(保留2位有效数字). 【练1】.(2012·山东理综,21(2)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:待测金属丝:Rx(阻值约4 ,额定电流约0.5 A); 电压表:V(量程3 V,内阻约3 k);电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 ); A2(量程3 A,内阻约0.05 );电源:E1(电动势3 V

9、,内阻不计); E2(电动势12 V,内阻不计);滑动变阻器:R(最大阻值约20 ); 螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为mm. (2)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选、电源应选(均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图. 【练2】在“测定金属的电阻率”实验中,测量仪器均已校准,待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为mm(该值接近多次测量的平均值). 次数1234567U/V0.100.300.701.0

10、01.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520(2)用伏安法测金属丝的电阻RX.实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ,额定电流2 A)、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:由以上实验数据可知,他们测量RX是采用图2中的图(选填“甲”或“乙”).  图2 图4 图3(3)图3是测量RX的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图,补充完成图3中

11、实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出UI图线.由图线得到金属丝的阻值RX=(保留两位有效数字). (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为(填选项前的符号). A.1×10-2·m B.1×10-3·m C.1×10-6·mD.1×10-8·m(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的

12、说法中正确的选项是 A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差实验2:描绘小灯泡的伏安特性曲线目的1.描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.分析伏安特性曲线的变化规律原理1. 用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在UI坐标系中描出各对应点,用一条平滑曲线将这些点连接起来2.电流表外接:因小灯泡电阻很小,故采用电流表外接法3.滑动变阻器采用分压式:使电压能从0开始连续变化

13、器材小灯泡(“3V 0.6 A”或“2.5V 0.3 A”)、学生电源、滑动变阻器(最大值10)、电压表、电流表、开关、导线、坐标纸【例3】.(2014·浙江理综,22)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值.(1)图1是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图1中画出.图1 图2(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到UI图上,如图2所示.在图中,由电流表外接法得到的数据点是用(填“”或“×”)表示的. (3)请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻

14、为. 【例4】要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作.已选用的器材有: 电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 ); 电流表(量程为0250 mA,内阻约5 ); 电压表(量程为03 V,内阻约3 k); 开关一个、导线若干.(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的(填字母代号). A.滑动变阻器(最大阻值20 ,额定电流1 A) B.滑动变阻器(最大阻值1 750 ,额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列的图 (填字母代号). (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示.如果将这个小灯

15、泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 的电源两端,小灯泡消耗的功率是W. 第八讲电学实验 （二）【练3】为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率.实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V1.8 W”,电源为12 V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10 .(1)准备使用的实物电路如图所示.请将滑动变阻器接入电路的正确位置.(用笔画线代替导线)(2)现有10 、20 和50 的定值电阻,电路中的电阻R1应选的定值电阻. (3)测量结束后,应先断开开关,拆除两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材. (4)小明处理数据后将P

16、、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图所示.请指出图象中不恰当的地方.练4 物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 ，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U V1.22 V他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的UI图线，进而分析灯泡的额定电压A电压表V(量程3 V，内阻约3 k) B待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知) C电流表A1(量程150 mA，内阻约2 ) D

17、电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 )E滑动变阻器R1(020 ) F滑动变阻器R2(0100 )G电源E(电动势4.0 V，内阻不计) H开关S和导线若干(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择_(填“R1”或“R2”)(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA801551

18、95227255279310请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的UI图线 (3)由图像得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结果大于1.23 V，其原因是_ 实验3:测定电源的电动势和内阻目的1.掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法与原理2.学习掌握用UI图象处理数据的方法原理由于电流表内阻与干电池内阻接近,所以电流表应采用如图所示接法.根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,可知,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组U、I值,且变化范围要大些,然后在UI图中描点作图,所得直线与纵轴(U轴)的交点即为电源电动势值;图线的斜率的绝对值即为内阻值器材电压表、电流表、滑动变阻器、电池、开关和导线

19、1 安阻法 ： 2伏阻法： 3伏伏法： 4.安安法： 5:粗测法【例5】 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.(1)应该选择的实验电路是图中的(选填“甲”或“乙”).  (2)现有电流表(00.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:A.电压表(015V) B.电压表(03V)C.滑动变阻器(050) D.滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用;滑动变阻器应选用;(选填相应器材前的字母) (3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出UI图线.序号123456电压U/

20、V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480 图2(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=V,内电阻r=. (5)实验中, 随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.下图的各示意图中正确反映PU关系的是. 图3【练5】采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.(1)除了选用照片中的部分器材外, (填选项); A.还需要电压表 B.还需要电流表 C.还需要学生电源 D.不再需要其他器材(2)测量所得数据如下: 用作图法求得电池的内阻r=;

21、0;测量次数物理量123456 R/1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43 (3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻RA=. 【例6】.某同学用如图所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势(把欧姆表看成一个电源,且已选定倍率并进行了欧姆调零).实验器材的规格如下:电流表A1(量程200A,内阻R1=300)电流表A2(量程30mA,内阻R2=5)定值电阻R0=9700,滑动变阻器R(阻值范围050)(1)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1和A2的

22、示数分别为I1和I2.多次改变滑动触头的位置,得到的数据见下表.I1(A)120125130135140145I2(mA)20.016.713.210.06.73.3依据表中数据,作出I1I2图线如图所示;据图可得,欧姆表内电源的电动势为E=V,欧姆表内阻为r=.(结果保留3位有效数字) (2)若某次电流表A1的示数是114A,则此时欧姆表示数约为.(结果保留3位有效数字)  练6在测定某新型电池的电动势和内阻的实验中，所提供的器材有：待测电池(电动势约6 V)电流表G(量程6.0 mA，内阻r1100 )电流表A(量程0.6 A，内阻r25.0 )定值电阻R1100 ，定

23、值电阻R2900 滑动变阻器R(050 )，开关、导线若干（1）为了精确测出该电池的电动势和内阻，采用图甲所示的实验电路图，其中定值电阻应选用_(选填“R1”或“R2”)(2)请根据电路图8甲完成图乙中的实物连线(3)某同学在实验中测出电流表A和电流表G的示数I和Ig，根据记录数据作出IgI图像如图丙所示(图像的纵截距用b表示，斜率用k表示)，根据图像可求得，被测电池的电动势的表达式E_，其值为_V；内阻的表达式r_，其值为_.【例7】.要测出一待测电源的电动势及内阻,所给的实验器材有:待测电源E,定值电阻R1(阻值未知),电压表V(量程为3.0V,内阻很大),电阻箱R(099.99 ),单刀

24、单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.某同学连接了一个如图所示的电路,他接下来的操作是:a.拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如图2甲所示的位置后,将S2接到A,闭合S1,记录下对应的电压表示数为2.20V,然后断开S1;b.保持电阻箱示数不变,将S2切换到B,闭合S1,记录此时电压表的读数(电压表的示数如图乙所示),然后断开S1.(1)请你解答下列问题:图甲所示电阻箱的读数为,图乙所示的电压表读数为V.由此可算出定值电阻R1的阻值为.(计算结果取3位有效数字) (2)在完成上述操作后,该同学继续以下的操作:将S2切换到A,多次调节电阻箱,闭合S1,读出多组电阻箱的示数R和对应

25、的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图丙所示的1U1R图象.由此可求得该电池组的电动势E及内阻r,其中E=V,电源内阻r=.(计算结果保留3位有效数字)  【练7】. 利用如图(a)所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9 ),电阻R0(阻值为3.0 ),电阻R1(阻值为3.0 ),电流表A(量程为200 mA,内阻为RA=6.0 ),开关S.实验步骤如下:将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;以1I为纵坐标,R为横坐标,作1IR图线(用直线拟合);求出直线的斜率k和在纵轴上的

26、截距b. 图(a)回答下列问题: (1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则1I与R的关系式为 . (2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R=3.0 时电流表的示数如图所示,读出数据,完成下表.答: , . R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I-1/A-16.998.0010.011.011.913.0(3)在图中的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,由图线求得斜率k= A-1-1,截距b= A-1. (4)根据图线求得电源电动势E= V,内阻r= .  实验四:练习使

27、用多用电表目的1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法 2.会使用多用电表测电压、电流及电阻3.会用多用电表探索黑箱中的电学元件原理（1）R为调零电阻,红黑表笔短接,进行欧姆调零时,指针满偏.根据闭合电路欧姆定律有Ig=ERg+R+r,（2）当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时,有I=ERg+R+r+Rx,故每一个未知电阻都对应一个电流值I. （3）当Rx=Rg+R+r时,I=Ig2,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个(1)研究二极管的单向导电性.利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极.(2)探索黑箱内的电学元件判断目的应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接