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电路实验审稿：李井军 责编：张金虎目标认知学习目标1了解电流表、电压表的结构、原理，能够熟练地使用它进行测量，读数。2掌握滑动变阻器、电阻箱的构造原理、作用及使用方法。3能够熟练地选择安培表的内接法和外接法测量未知电阻。4理解并运用探究性实验的思想，方法和技能。5能够顺利完成如下实验，明确实验原理，实验方法以及误差分析及实验改进。 测定灯泡的伏安特性曲线。 探究电阻的决定因素及电阻定律。 测定电流表的内阻并能完成电表量程的扩大。 测定电源的电动势和内阻。 能够熟练地使用多用电表。6能够根据实验目的综合考虑选取合适的实验器材和实验电路。7能够根据实验的要求设计实验方案，解决问题。8学会观察实验现象，处理实验数据，得出实验结论。9掌握常用实验操作规范和技能。学习重点和难点1根据实验的要求选择实验器材、仪表量程和实验电路。2滑动变阻器的分压式和限流式接法的选取。3对实验数据进行处理得出合理的结论。4实验误差分析及采取恰当的措施减少实验误差。知识要点梳理知识点一：电表的工作原理及量程扩大要点诠释：1小量程电流表的构造、工作原理及参数（1）主要部分：永久磁铁和可转动的线圈。（2）工作原理：通电后，线圈在磁场力的作用下偏转，带动指针，指针的偏角与通过指针的电流成正比。（3）表头的三个主要参数内阻Rg：小量程电流表G的电阻。满偏电流Ig：小量程电流表G指针偏转到最大刻度时的电流。满偏电压Ug：小量程电流表G通过满偏电流时它两端的电压，由欧姆定律可知：Ug=IgRg。说明：Ig、Ug一般比较小，电流表很容易烧坏。在表头G的两端加上满偏电压Ug时，通过表头G的电流为满偏电流Ig，此时，指针指在最大刻度处。2将表头改装成电压表（1）原理：表头G的额定电压Ug较小，如果用于测电压，其量程太小，要想量度较大的电压，可以给电流表串联一个电阻R，分担一部分电压，R称为分压电阻，如图所示。（2）分压电阻的计算 由串联电路的特点得：，解得：。 若电压扩大量程的倍数，则R=(n1)Rg。说明：电压表内阻RV=R+Rg，且电压表量程越大，电压表内阻越大。改装后的电压表读数是测量电路的电压，但表头的实际电压为Rg分得的电压。3把小量程的表头改装成大量程的表电流表（1）原理：要量度比较大的电流，可以给电流表并联一个分流电阻，即扩大了电流表的量程，如图所示。（2）分流电阻的计算：由并联电路特点得：(IIg)R=IgRg，即 ，若电流表扩大量程的倍数，则。说明：电流表内阻，且电流表量程越大，电流表内阻越小。改装后的电流表读数是测量电路的电流，不是通过表头的电流。4电流表和电压表的校对电路按如图所示的电路对改装成的电表进行校对，校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。知识点二：伏安法测电阻要点诠释：1原理部分电路欧姆定律。2两种接法如图甲所示，电流表接在电压表两接线柱外侧，通常称“外接法”；如图乙所示，电流表接在电压表两接线柱内侧，通常称“内接法”。3误差分析采用图甲的接法时，由于电压表分流，电流表测出的电流值要比通过电阻R的电流大，因而求出的阻值等于待测电阻和电压表内阻的并联值，所以测量值比真实值小。电压表内阻比待测电阻大得越多，测量误差越小，因此测量小电阻时应采取这种接法。采用图乙的接法时，由于电流表的分压，电压表测出的电压值要比电阻R两端的电压大，因而求出的是待测电阻与电流表内阻的串联值。所以测量的电阻值比真实值大，待测电阻越大，相对误差越小，因此测量大电阻时应采取这种接法。4伏安法的选择为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，其方法是：（1）阻值比较法：将待测电阻的阻值与电压表、电流表内阻进行比较，若，宜采用电流表外接法；若，宜采用电流表内接法。（2）临界值法：令，当时，内接法；时，外接法。（3）实验试探法：按如图接好电路，让电压表的一根接线P先后与B、C处接触一下，如果电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。知识点三：滑动变阻器的两种接法要点诠释：1滑动变阻器的限流接法电路如图所示，其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流，移动滑变阻器的滑动片P可以改变连入电阻中的阻值，从而控制负载R中的电流大小。图中滑动触头滑至B端时，连入电路中的电阻值为最大值。此时电流最小，因此，在实际电路中，闭合开关前，应将P移至B端。设电源电动势为E，则负载R两端的电压变化范围为E。 2滑动变阻器的分压接法电路如图所示，其中滑动变阻器的作用是用来调节负载R上的电压，由电路分析可知，连接方式为AP间的电阻与R并联，然后与PB间的电阻串联，因此当滑动触头由A向B滑动时，加在R上的电压渐渐增大，所以，在实际电路中，闭合开关前，应将P移到A端，此时R两端的电压为零。设电源电动势为E，则负载R两端的电压变化范围为0E。3两种接法的比较（1）限流接法起降压限流作用；分压接法起分压、分流作用。（2）用限流接法时，负载电压、电流调节范围比分压电路小，在同样的负载电压下，电路消耗功率比分压电路小。说明：从节能角度分析，两种电路“能限流，不分压”。4两种电路的选择原则（1）要求回路中的某部分电路的电压从零开始连续变化，必须选择分压接法。（2）若采用限流接法，题目所提供的实验仪器，电表量程或电阻的最大允许电流不够，则选择分压接法。（3）滑动变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻时，必须选择分压接法。（4）分压、限流都可以时，因为限流时能耗小，优先采用限流接法。说明：当有两个滑动变阻器供选择时，在满足电压、电流调节范围的情况下，选小电阻，这样调节的电压、电流变化就比较均匀，移动相同距离，阻值变化小，便于调节。当滑动变阻器阻值比被测电阻大或差不多时，要用限流接法，此时调控能力较强；如果大很多也不好，此时虽调控能力强，但电流变化不均匀。知识点四：电路实验中器材的选取要点诠释：1基本原则安全不损坏实验仪器精确尽可能减小实验误差方便在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，读得的数据便于处理。2实验器材的选取（1）电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流。（2）用电器的额定电流不能小于电路中的实际电流。（3）电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值。（4）根据被测电流或电压值的大小选择量程，使得指针偏转不超过所选量程的，至少要超过。知识点五：实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线要点诠释：1实验目的（1）掌握伏安法测电阻的电路设计（关键是内、外接法的特点）。（2）理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是过原点的一条直线。2实验原理由于电流增大，电灯泡的功率也增大，温度升高，电灯灯丝材料的电阻增大，所以灯丝电阻并不是一个定值，电流与电压成正比在此并不适用，由于电流越大，灯丝电阻越大，它的伏安特性曲线（IU图线）并不是一条直线，如图所示，在该曲线上，任意一点与原点连线的斜率表示该点的电阻的倒数，斜率越小，电阻越大。3实验器材“4V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”的小灯泡，46 V学生电源（或34个电池组），0100的滑动变阻器，015 V的电压表，03 A的电流表，开关一个，导线若干。4实验步骤（1）选择合适的仪器按如图所示的电路连接好。（2）将滑动变阻器滑到A端后，闭合开关。（3）使滑动变阻器的值由小到大逐渐改变，在灯泡额定电压范围内读取数组不同的电压值和电流值，并制表记录。（4）断开开关，拆下导线，将仪器恢复原状。（5）以I为纵轴，U为横轴，画出IU曲线并进行分析。5注意事项（1）由于被测小灯泡灯丝电阻较小，因此应采用电流表外接法。（2）本实验要作IU图线，需多测几组包括零在内的电压，电流值（大约12组），因此变阻器要采用分压接法。（3）开关闭合前滑动变阻器滑到所分电压为零处。（4）开关闭合后，调节滑动变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5 V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压。（5）在坐标纸上建立一个直角坐标系，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；要用平滑的曲线将各数据点连接起来，误差较大的点，应舍去。知识点六：测定金属的电阻率要点诠释：（1）实验目的掌握电流表、电压表的使用原则和读数方法，滑动变阻器的使用方法。学会正确地使用螺旋测微器，掌握螺旋测微器的读数规则。掌握用伏安法测电阻的方法。测定金属的电阻率。（2）实验原理把金属丝接入电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测通过金属丝中的电流，利用欧姆定律得到金属丝的电阻R。用毫米刻度尺量得金属丝的长度，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S。利用电阻定律，得出金属丝电阻率的公式 （3）注意事项用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同位置各测一次，求其平均值。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，应至少测量3次，求其平均值L。本实验中被测金属导线电阻较小，因此采用电流表外接法。滑动变阻器采用限流接法还是分压接法，可根据实验要求或提供的器材规格进行选择。伏安法测电阻时，通电金属导体的电流不宜过大，通过时间不宜过长，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。知识点七：用半偏法测电表内阻要点诠释：1用“半偏法”测电流表的内阻（1）测量原理：电路如图所示。第一步，闭合S1，调节R1使指针满偏；第二步，再闭合S2，调节电阻箱R2，使A指针半偏，读出R2的值，则Rg=R2。说明：实验中，要在满足A能满偏的前提下使R1Rg。（2）误差分析：设电源电动势为E，电阻忽略不计，在S1闭合，S2断开，A满偏时， 有，当S2也闭合，A半偏时，有， 由可得，故，测量值R2比Rg偏小。 所以要减小误差，应使R1Rg。2用“半偏法”测电压表的内阻（1）实验过程：实验电路如图所示，闭合S之前，电阻箱R的阻值调到零，滑动变阻器R的滑片P滑到左端。闭合开关S，调节滑动片P的位置使V表示数为满刻度U0；保持滑动变阻器滑动片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使V表示数变为，读取电阻箱的阻值R，则有RV=R。 （2）误差分析：考虑到实际情况，当V表示数调为满刻度U0后，再凋电阻箱阻值，使V表示数变为时，加到V表与R两端的电压值实际已超过U0，即此时电阻箱两端的电压值已大于。因此，RRV， 即RV测RV真，此种方法测量值偏大。知识点八：多用电表的测量原理和使用要点诠释：1多用电表的测量原理（1）测直流电流和直流电压的原理这一原理实际上是电路的分流和分压原理，按照下图，将其中的转换开关接1或者2时测直流电流，接3或4时测直流电压，转换开关接5时，测电阻。（2）多用电表电阻挡（欧姆档）测量电阻原理多用电表欧姆挡测量电阻电路原理如图所示，当待测电阻R，接入图示电路后形成了闭合电路，则闭合电路欧姆定律可知，流过表头的电流为：。式中r是R1和R2串联后与Rg并联的等效电阻，R是R5和R6串联等效电阻，此式可得，可见，Rx与I有着一一对应关系，如果在刻度盘上有直接标出与Ix对应Rx的值，则就能从刻度盘上直接读出待测电阻Rx的值。（3）多用电表电阻挡（欧姆挡）的刻度上面R+r+r为欧姆挡的内阻R内，所以。当多用电表未接入电阻时，处于断路状态，即当Rx为无穷大时，电路中没有电流，指针不偏转，故刻度盘最左端为电阻处。当多用电表两表笔直接相连，即Rx=0时，电路中电流最大，指针满偏，故电阻零刻度在最右端满偏电流处，此时，（Ix为表头满偏电流）；当表头指针半偏时，此时阻值为Rx，则有，由得：Rx=R内，即此时被测电阻阻值等于欧姆挡内阻，这时的电阻又叫中值电阻。由上面的分析可知，在欧姆表的刻度盘上，标出的刻度从零到无穷大，由于I与R的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻越大，在刻度盘上刻度值跨度越大，使得在零值附近和无穷大附近很难准确地读出被测电阻的数值（测量误差很大了所以欧姆表只能粗略地测电阻）。说明：测直流电流、直流电压时内部测量电路没有电源，但欧姆挡中有内接电源且红表笔接正接线柱，接电源的负极；黑表笔接负接线柱，接电源的正极。不管用多用电表测什么项目，电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出。在中值电阻附近时，指针偏角与Rx的关系比较接近线性，刻度比较均匀，因此在具体测量时，最好使指针位于中央附近，这就是选挡的依据。2多用表的使用（1）使用步骤用螺丝刀轻轻转动多用电表的机械调零旋钮（调整定位螺丝），使指针正对零刻度（电流、电压的零刻度）。选挡：测电流、电压时选择合适的量程；测电阻时选择合适的倍率，以使指针指在中间刻度范围。测电阻选用合适的倍率后，用欧姆调零旋钮进行调零（表笔直接接触，指针指右侧电阻零刻度）。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率得测量值。将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。（2）注意事项使用欧姆表前，首先应估测待测电阻的大小，选择合适的挡位，如果指针偏转角度大小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率。每次换挡后都要重新进行欧姆调零。被测电阻要跟电源及其他元件断开。测电阻时不要用两手同时接触表笔的金属杆。读数时应将指针示数乘以相应倍率。（3）误差分析测量值偏大的主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而增大接触电阻，或者在连续测量过程中，表笔接触时间过长，引起多用电表内电池电动势下降，内阻增加。测高值电阻时测量值偏小，则可能是人体电阻并入造成的。欧姆表的刻度是按标准电池标出的，当电池用旧了，电动势和内阻均发生变化，由此会引起测量误差。知识点九：电源（干电池）电动势和内电阻的测量要点诠释：1用电流表和电压表测量E、r（1）实验电路，如图所示。 （2）实验原理根据闭合电路欧姆定律：E=E+Ir，改变外电路电阻R，用电流表和电压表测出两组总电流I1、I2和路端电压U1、U2，即可得到两个欧姆定律方程：E=U1+I1r和E=U2+I2r。解此方程组可得电源的电动势为，电源的内阻为。说明：本实验是用电压表和电流表同时测电压和电流，所以称为“伏安法”，但这里的被测对象是电源。（3）实验器材被测电池（干电池或水果电池），电流表、电压表，滑动变阻器，开关，导线等。（4）实验步骤按实验电路把器材连接好，注意选取适当的电流表，电压表的量程。把滑动变阻器的滑动片移到一端，使接入电路部分的电阻最大。闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数。用同样的方法，测量并记录几组U、I数值并记录下来。断开开关，整理好器材。根据测量的数据求得E。（5）注意事项为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的干电池或是用水果电池）。由于干电池在大电流放电时老化现象严重，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，故实验中不能将电流调得过大（长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A），且读数要快，读完后立即切断电源；水果电池的内阻变化也比较明显，测量前应做好充分准备，测量要迅速，在内阻发生较大变化之前结束测量。在实验中，U取值不能太小，一般不得小于1 V，测得的U，I值不少于5组，且变化范围要大一些，解方程组求得E、r值，取1，4组，2，5组，3，6组求解后，求平均值。两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的误差。2实验数据的处理方法（1）平均值法：利用U，I的值多求几组E，r的值，算出它们的平均值。 ，。（2）图象法：由U=EIr可知，UI图象是一条斜向下的直线，如图甲所示。纵轴的截距等于电源的电动势E，横轴的截距等于外电路短路时的电流。直线斜率的绝对值等于电源的内阻值，即，越大，表明电源的内阻越大。在坐标纸上建立UI坐标系，依据测量数据在标系中画出相应的点，再根据这些点画出直线，如图乙所示，画线时应让尽量多的点在直线上，不在直线上的点也要大致相等的分布地直线两端，个别偏离这条直线过远的点应舍去，不予考虑。当干电池内阻较小时，路端电压U的变化较小，坐标图中数据点所描直线会呈现如图丙所示的情况，下部大面积空间得不到利用，作图时也易造成较大误差，为此可使坐标不从零开始如图丁所示，并把坐标的标度取得小一些，可使结果的误差减小，要注意的是：此时图象与横轴的交点不表示短路电流，计算内阻时，要在直线上选取两个较远的点，用来计算电池的内阻r。说明：尽量多测几组U，I数据（一般不少于6组），且数据变化范围要大些。作UI图象时，让尽可能多的点落在直线上，不落在直线上的点应均匀分布在直线两侧。3测定电源电动势E和内阻r的其他方法（1）用电阻箱、电流表测定IR法实验电路如图所示。实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R与I，应用，求出E、r。为了准确，可多测几组数据，求E和r各自的平均值。（2）用电阻箱、电压表测定UR法实验电路如图所示实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R与U，应用，求出E、r。多测几组数据分别求出几组E、r的值。再利用平均法求出E、r，即为测量值。规律方法总结1进行电学实验前必须明确各测量仪表（电流表、电压表、万用电表等）的量程、精度、参数、接线、读数及特别注意的问题。2在连接实验电路时，首先根据实验要达到的目的，画出实验电路原理图，明确所用仪表或电路元件的量程、极性及连接方法。3电路连接要按序完成：从电源的一个极开始，先连干路，后连支路，最后接电源的另一极，连接电路的过程中开关处于断开状态，滑动变阻器的测动触头放置在安全位置上。4实验前必须对照电路原理图逐个元件检验接线是否正确、牢固。检查完毕方可闭合开关（试触法）检查电路是否处于正常工作状态，然后进行实验。5实验过程要按要求进行操作，注意有些实验步骤不可颠倒等。6分析实验误差的方法（1）电路连接带来的附加电阻对电流、电压的影响。（2）各仪表量程选取不当或读数不准带来的误差。（3）实验原理不完善引起的系统误差等。典型例题透析类型一：伏安法测电阻1、一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量此电阻，用图（a）（b）两种电路各测一次，用（a）图所测数据是3.0 V，3.0 mA，用（b）图测得的数据是2.9 V，4.0 mA，由此可知，用_图测得Rx的误差较小，测量值Rx=_。解析：对比两次测量中电压和电流的变化量，电压的变化量为原电压的，电流的变化量为原电流的，说明电压的变化远小于电流的变化。比较两次测数据，电压表的变化较小，说明电流表分压不明显，即电流表内阻所以采用（a）图测得Rx的误差小，且。答案：（a） 1000总结升华：（1）电压和电流的变化是比较相对变化量而不是绝对变化量。（2）待测电阻Rx的大小是相对的，若，而认为是大电阻，这时采用内接法误差小。若，即认为是小电阻，这时采用外接法误差小。变式练习【变式】用伏安法测未知电阻Rx时，若不知道Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a，b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，那么有（ ）A、若电流表示数有显著变化,S应接aB、若电流表示数有显著变化,S应接bC、若电压表示数有显著变化,S应接a D、若电压表示数有显著变化,S应接b答案：BC解析：示数有显著变化,说明影响较大,应避开类型二：描绘元件的伏安曲线2、要描绘某电学元件（最大电流不超过6 mA，最大电压不超过7 V）的伏安特性曲线，设计电路如图，图中定值电阻R为1 k，用于限流；电流表A量程为010 mA，内阻约为5；电压表（未画出）量程为010 V，内阻约为10 k；电源电动势E为12 V，内阻不计。（1）实验时有两个滑动变阻器可供选择：a阻值0200，额定电流0.3 Ab阻值020，额定电流0.5 A本实验应选用的滑动变阻器是_（选填“a”或“b”）。（2）正确接线后，测得数据如下表 12345678910U（V）0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40I（mA）0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50a根据以上数据，电压表是并联在M与_之间的（选择“O”或“P”）。b根据以上数据，画出该元件的伏安特性曲线。 （3）画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图。（无需数值）答案：（1）a （2）aP b（3）解析：（1）该电学元件与定值电阻串联，流过滑动变阻器（触头右边部分）的最小电流可由求出：, ,因此滑动变阻器应选用。注:依据滑动变阻器的一般选用原则可知、均应接成图示分压式，在接法相同的情况下应考虑滑动变阻器的其它参数是否满足实验要求。（2）a）从表中数据可见，电学元件导通后的电阻愈来愈小，故电流表应采用内接法，即电压表应接在与P之间.判断如下：由5、10组数据得, , ；，。再者，若电流表外接，因定值电阻、电流表通过电压表串联，13组数据中电流表示数不可能为零，所以电压表不能接在与之间.注：该实验的待测元件与灯丝的电阻有相同的地方，其阻值都随电压的变化而变化。不同的是该元件在电压较低时一直保持截止，当电压达到某一“门限”电压时便开始导通，并且其电阻随电压的继续升高而迅速减小。单个硅二极管的门限电压一般为，该实验所用待测元件的门限电压高于，所以待测元件可能是多个二极管串联而成。b）该元件的伏安特性曲线如图所示。注：步骤：（1）标出纵横轴所表示的物理量及单位；（2）取标度；（3）描点；（4）作平滑曲线。注：纵横轴所表示的物理量不能弄错；标度大小应合适；所作曲线尽应可能通过更多实验点。（3）待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图如图所示。电压较低（以下）时待测元件保持截止，,由欧姆定律得,所以,该段图线应为过坐标系原点的直线；当待测元件开始导通后，,由表中数据知，近似有，因增大的同时也增大，所以的增减不清楚。考虑到电压表示数由升高为（升高）时，电流表两端电压由升高为(升高)，即随的增大会略有升高（约），该段图线近似为平行于横轴的直线。总结升华：在平时的学习活动中，应注意多方拓展，并注意数学上数形结合思想的运用，以提高灵活变通能力。类型三：电阻率的测定3、检测一个标称值为5的滑动变阻器，可供使用的器材如下：A待测滑动变阻器Rx，全电阻约5（电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）B电流表A1，量程00.6 A，内阻值约0.6C电流表A2，量程03 A，内阻值约0.12D电压表V1，量程115 V，内阻约15 kE电压表V2，量程03 V，内阻约3 kF滑动变阻器R，全电阻约20G直流电源E，电动势3 V，内阻不计H游标卡尺I毫米刻度尺J电键S及导线若干（1）用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表_（选填“A1”或“A2”），所选电压表为_（选填“V1”或“V2”）。（2）画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实验连接成测量电路。 （3）为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏滑动变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。解析：方案一：需要的器材：游标卡尺、毫米刻度尺主要操作步骤：数出滑动变阻器线圈缠绕匝数用毫米刻度尺（也可以用游标卡尺）测量所有线圈的排列长度L，可得电阻丝的直径为d=L / n用游标卡尺测量滑动变阻器线圈部分的外径D，可得电阻丝总长度也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管的外径D，得电阻丝总长度。重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值。方案二：需要的器材：游标卡尺主要的操作步骤：数出滑动变阻器线圈缠绕匝数n用游标卡尺测量滑动变阻器线圈部分的外径D1和瓷管部分的外径D2，可得电阻丝的直径为。电阻丝总长度。重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值。答案：（1）A1 V2（2）电路原理图和相对应的实物连接如图所示（3）见解析类型四：电表扩大量程4、如图为实验室常用的两个量程的电流表的原理图。当使用O、A两接线柱时，其量程为00.6 A；当使用O、B两接线柱时，量程为03 A。已知电流计的内电阻Rg=200，满偏电流Ig=100 mA；求分流电阻R1和R2的阻值。 解析：本题考查的是双量程电流表的问题，关键是明确电流表的改装原理，根据并联分流电路的特点是电压相同求解。在改装的电流表中，各量程达到满偏电流时，流过“表头”的电流仍为原满偏电流，故接O、A时：IgRg=(I1Ig)(R1+R2)；接O、B时：Ig(R2+Rg)=(I2Ig)R1。由以上两式，把Ig=0.1 A，Rg=200，I1=0.6 A，I2=3 A代入并解之得R1=8，R2=32，即量程为00.6 A时，(R1+R2)为分流电阻；量程为03A时，R1为分流电阻，R2为分压电阻。答案：8 32总结升华：把灵敏电流计改装为电流表，应并联一个电阻，所以在解答该问题时可直接应用，也可以直接应用并联电路的特点来解答该问题。变式练习【变式】如图所示，将一个改装的电流表接入电路和标准表进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些，如表头G的Ig是准确的，出现的误差可能是下述哪种原因引起的（ ）ARg的测量值比真实值偏大BRg的测量值比真实值偏小C所并联的比公式计算出的偏小D所并联的比公式计算出的偏大解析：本题考查的是电表改装中的误差分析问题，关键是通过分析，找准误差的来源，改装成的电流表（待测表）比标准表的读数偏大，说明流经表头G的电流偏大些，根据并联电路的特点，所并联的越大，流经表头G的电流越大，所以比公式计算出的偏大。同样如果Rg测量值比真实值偏大，也会使偏大，故选项A、D正确。答案：AD总结升华：读数偏大，说明流经表头G的电流偏大，根据串并联电路的特点可分析出与表头并联电阻偏大，这是本题的突破口，也是关键点。类型五：多用电表的使用5、欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有关欧姆表的使用连接，正确的叙述是（ ）A测电阻前要使红黑表笔相接，调节调零电阻，使表头的指针指零B红表笔与表内电池正极相连接，黑表笔与表内电池负极相连接C红表笔与表内电池负极相连接，黑表笔与表内电池正极相连接D测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻值越大解析：每次测量电阻之间都要进行电阻调零，所以A正确。由欧姆表内部结构可知B错，C对；测电阻时，表针偏转角度越大，说明通过表头的电流越大，待测电阻阻值越小，故D错。答案：AC总结升华：了解欧姆表的内部结构和原理是正确使用和操作欧姆表的基础。变式练习【变式一】如图所示为用电表欧姆挡原理的示意图，其中电流表的满偏电流为300A，内阻rg=100。调零电阻最大阻值R=50 k，串联的固定电阻R0=50，电池的电动势E=1.5 V，用它测量电阻Rx。能准确测量阻值范围的是（ ）A3080 kB38 kC300800 kD300008000 k解析：此题已经将欧姆表的原理图画出来了，欧姆表是利用了闭合电路的欧姆定律制成的，Ig=E / (R0+R+Rx+Rg)，可见Ig与Rg是一一对应的关系，先在表头上刻下Ig对应的Rg值，我们就可以用它测电阻了。但是Ig与Rg并不是线性关系，在表盘两端线性关系最差，而中间的线性关系较好，便于估读和测量，所以在中值电阻附近测量是比较准确的，而中值电阻为，所以 由于本题当电流表半偏时，所以。答案：B总结升华：欧姆表在中值电阻附近测量是比较准确的，根据欧姆表的原理求得中值电阻的阻值是解决本题的关键。类型六：测电池的电动势和内阻6、在测定一节干电池（电动势约为1.5 V，内阻约为2）的电动势和内阻的实验中，滑动变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15 V； B电压表量程为3 V；A变阻器为（20，3 A）；B变阻器为（500，0.2 A）（1）电压表应该选_（选填“A”或“B”），这是因为_。（2）变阻器应选_（选填“A”或“B”），这是因为_。解析：本题主要考查对电学仪器的选择，电学仪器的选择最主要的有两条原则：（1）安全，即不能超量程；（2）方便，即便于读数和调节。由于电源电动势约为1.5 V，故选量程为03 V的电压表，读数既准确，又方便，B滑动变阻器的额定电流太小，调节不方便，故选A变阻器。答案：（1）B 原因见分析 （2）A 原因见分析总结升华：（1）选电压表、电流表时不要认为量程越大越好，应使指针偏转大些，以减小读数时的相对误差。（2）滑动变阻器的选取以调节方便为原则，既考虑最大阻值，又要看额定电流是否符合要求。7、一位同学在电学实验中测得并记录以下6组数据：I / A0.120.200.310.320.500.57U / V1.371.321.241.181.101.05（1）试根据表中数据在图中画出UI图线并读出电阻势E=_；内电阻r=_。（2）若不画出图线，只选用其中两组U和I数据，可利用公式E=U+Ir，算出E和r，这样做可能得出误差较大的结果，选用第_组和第_组数据，求得E，r的误差最大。解析：本题考查作图法处理实验数据。作图线时，应把个别不合理的数据排除图线，如图乙所示。由直线与纵轴的交点可读出电动势E=1.45 V，再读出直线与横轴的交点的坐标（U，I）连同得出的E值代入E=U+Ir中，得到r=(EU) / I=0.70。选用第3组和第4组数据求得的结果误差最大。由图知，当第3组和第4组数据作直线时，此直线与原直线偏离最大，因此误差最大。答案