第39讲 物理实验（四）（解析版）-2024年高考物理一轮考点复习精讲精练

第39讲物理实验(四)

目录

实验12测定金属的电阻率(练习使用螺旋测微器)......................................I

实验13描绘小电珠的伏安特性曲线....................................................9

实验14测定电源的电动势和内阻......................................................19

实验15练习使用多用电表............................................................26

实验12测定金属的电阻率(练习使用螺旋测微器)

I.螺旋测微器

(1)构造：如图所示，它的测砧A和固定刻度8固定在尺架C上，旋钮。、微调旋钮。和可动刻

度上、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在3上。

(2)原理：测微螺杆尸与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮。每旋转一周，

尸前进或后退8.5mm,而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，尸前进或后退0.01mm,

即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时估读到亳米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

(3)读数：测量时被测物体长度的整亳米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。

测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)x0.01(mm)

如图所示，固定刻度示数为2.0mm,不足半亳米而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数

为：2.0mm+15.0x0.01nun=2.150mm。

2.游标卡尺

(1)构造：如图所示，主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深

度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。

图实-7-3

(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。

(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。

不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少

1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：

刻度格数刻度总长每小格与1mm

精确度(可准确到)

(分度)度的差值

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整亳米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐

的游标的格数，则记录结果表达为(x+Kx精确度)mm。

3.伏安法测电阻

(I)电流表的内接法和外接法的比较

内接法外接法

电路图—i-L

R,Rx

电流表分压电压表分流

误差原因

〃测=&+〃/M=A+/V

满

UnU然R\R、_

电阻R的一,—/?v4~RA.>R\测一旦+RV〈R

测量值

测量值大于真实值测量值小于真实值

适用条件RA«RXRv»R\

适用于测

大阻值电阻小阻值电阻

量

⑵两种电路的选择

①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若凡较小，宜采用电

流表外接法；若凡较大，宜采用电流表内接法。简单概括为，大内偏大，小外偏小”。

②临界值计算法：

RRRVAA时,用电流表外接法；

R,XRVRA时,用电流表内接法。

③实验试探法：按图实-7-4所示接好电路，让电压表一板接线柱P先后与小〃处接触一下，如

果电压表的示数有较大的变化，而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。

o।H~9~~~?—o

（2023•梅河口市校级三模）在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻Rx约为5C。

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径d,示数如图1所示，WI］（1=0.260mmo

（2）实验中提供的器材如下：

电流表A（量程0〜0.6A,内阻约0.1。）、电压表V（量程0〜3V,内阻约3kC）、滑动变阻器R、

电源（电动势为3V,内阻很小）、开关、导线若干。

①为了使电阻的测量结果尽量准确，应选择下列哪个电路进行实验？A（填选项前的字母）。

②选择该电路的理由是：电压表表分得的电流对•电阻测量值影响较小。

③滑动变阻器有Ri（0-5。）和R2（0700。）两种规格可供选择。本实验应选择Ri（填相

应字母）。

（3）其同学设计了如图2所示的测量电路来测量电阻，实验操作步骤如卜.：

①按电路图连接好实验器材。

②只闭合开关51,调节滑动变阻器R,在合适位置读出电压表Vi的示数U、电流表的示数I。

复上述步骤，获得多组I、L数据，作出I-/图像如图3所示。则1一上图像斜率女=2.3mA・

mo若要把该表头G改装成量程为6mA的电流表，需要把长为0.40m的成铭丝并联在表头

G两端。（结果均保留两位有效数字）

【解答】解：（1）由题中条件可知粤,售

RxRA

则电流表应采用外接法，电路中最大电流为品=£«0.34

故电流表应选量程0-0.6A,实物图连线如图所示

（2）合上开关之前，为保护电路，测量电路中的电流应最小，故图1中滑动变阻器滑片应置于最

左端；

（3）利用图像处理数据，误差更小，两种求电阻的方法更合理的是乙；

（4）根据图像可知，斜率为）=8?：m4.m=2.3松.m

由图像可知6mA电流对应的横轴坐标为｝=2.5m-1

解得L=0.40m

故答案为:（1）见解析;（2）左;（3）乙；（4）2.3,0.40c.

[练习3]（2022•浙江）小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关

系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度1、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的读数I达

到某一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多个子的值，作出苫-1图像，如图2中图线a

所示。

图2

（1）在实验中使用的是0-20C（选填“0〜20C”或“0〜200C”）的滑动变阻器。

（2）在某次测量时，电压表的指针位置如图3所示，量程为3V,则读数U=1.30V。

（3）已知合金丝甲的横截面积为7.0Xl（）-8m2,则合金丝甲的电阻率为1.0X1Q-6Q>m（结

果保留2位有效数字）。

（4）图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法

获得的号-1图像，由图可知合金丝甲的横截面积小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）

合金丝乙的横截面积。

【解答】解：（1）为方便实验操作.在实验中使用的是0〜20。的滑动变阻器。

（2）电压表量程是3V,由图3所示表盘可知，其分度值为0.1V,示数为1.30V。

（3）由欧姆定律与电阻定律得：R+RA=3，R=pg则

7=?1+Ra

由图2所示gT图象可知，图象的斜率k=g=忐熊q/m,

IOWe*XV/•A1

代入数据解得：pF.UX156c.m

（4）另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后，电阻率不变，横截面积变为：S'

=s+s乙

由图2中图线b可得：S'=$=L短6止2=2.8义107m2

b0.43-045

S乙=5'-S=2.8X10'7m2-7.0X10*8nr=2.1X10-7nr,故合金丝甲的横截面积小于乙的横截

面积。

故答案为：（I）（）〜20C（2）1.30;（3）1.0X10-6；（4）小于。

【练习4]（2023•佛山二模）某同学利用图（a）所示的电路来测量某合金丝的电阻率，改变合金丝右

端PN接入电路的长度L.记录L及对应电流表电压表的示数I和U,并作出苫-L的图像，如

图（c）所示。

（1）用螺旋测微器测量合金丝多个不同位置的直径d,求其平均值；其中一次测量如图（b）所

示，则其读数为0.698mm：

（2）实验中，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至最右端（选填“最左端”、“中间”或“最

右端”）；

TTZCd2

（3）由图（c）得到图线的斜率为k,则该合金丝的电阻率p=_z^=_（用d、k表示）；

4

（4）图（c）中图线的纵轴截距b表示电流表的内阻。

【解答】解：（1）螺旋测微器的分度值为0.01mm,需要估读到分度值的下一位，则读数为

0.5mm+19.8X0.01mm=0.698mm

（2）为了保证电路的安全，闭合开关前应使滑动变阻器接入电路中的阻值最大，即应将滑动变阻

器滑片移到最右端;

（3）根据欧姆定律可得:

R+RA=?

其中，R=?S=哆

联立可得：彳=^+也

则图像的斜率为普

nnnkd2

即p=—

（4）根据上述分析可知，羽线的纵轴截距b表示电流表的内阻。

故答案为：（1）0.698；⑵最右端；⑶丁；（4）电流表的内阻

（2023•门头沟区一模）在“测量金属丝的电阻率”实验中，选用金属丝的电阻约为5C。

图1图3

（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，示数如图1所示，则金属丝的直径€»=0.183mm。

（2）实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：

电压表（量程。〜3V,内阻约3kQ）

电流表（量程0〜0.6A,内阻约0.1。）

滑动变阻器（最大阻值50额定电流2A）

电源（电动势为3V,内阻不计）

某同学为了使金属丝两端电压调节范围更大，并使测最结果尽可能准确，应选用图2所示的A

电路进行实验。

图2

（3）该同学建立U-I坐标系，如图3所示。图中已标出了与测量数据对应的六个坐标点，请描

绘出U-I图线如上图所示，并由图线数据计算出金属丝的电阻为5.2C（结果保留1位

小数）。设被测金属丝电阻为R、，金属丝直径为d,接入电路部分的长度为1,则该金属丝电阻率

的表达式是。=邛二（用题目给出的物理量符号表示）。

2n

【解答】解：（1）由图1可知，螺旋测微器的分度值为0.01mm,需要估读到分度值的下一位，则

有金属丝的直径为

d=0+0.183mm=0.183mm

(2)因为％=5Q<y/RvRA=V3000x0.W=x^300P

又电压要从。开始变化，滑动变阻器要用分压式接入电路，因此为减小实验误差，实验电路应选

用图A所示的电路进行实验，故A正确，BCD错误；

故选：Ao

(3)描绘出U7图线时，应使更多的坐标点在图线上，如图所示。

Z/A

由欧姆定律可得U=IR

由图线数据计算出金属丝的电阻为心=罄=怨O=5・2。

设被测金属丝电阻为Rx,金属丝直径为d,接入电路部分的长度为1,由电阻定律可得该金属丝

2

电阻率的表达式是P=竿=与朋7r=当工

TlRyd2

故答案为：(1)0.183；(2)A；(3)如上图所示；52

实验13描绘小电珠的伏安特性曲线

i.实验原理

(1)测多组小电珠的U、/的值，并绘出/-u图象；

(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系.

2.实验器材

小电珠“3.8VQ.3A”、电压表“0〜3V〜15V”、电流表“0〜0.6A〜3A”、滑动变阻器、学生电源、开

关、导线若干、坐标纸、铅笔.

3.实验步骤

(I)画出电路图(如实验原理图甲).

(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、，开关用导线连接成如实验原理图乙所

示的电路.

(3)测量与记录

移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值/,并将测量数.据填入自己

设计的表格中.

(4)数据处理

①在坐标纸上以U为横轴，/为纵轴，建立直角坐标系.

②在坐标纸上描出各组数据所对应的点.

③将指出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线.

4.实验器材选取

(1)原则：①安全；②精确：③操作方便.

(2)具体要求

①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大，电流.干电池中电流一般不允许超过0.6A.

②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流.

③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.

④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的W以上.

⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要

选用较小阻值的滑动变阻器.

【规律方法总结】

1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较

r-A—

R。工

两种接法的电路图l|mJ

E凡

_H---------

负载R上电压的调节范围0<U<E

尺十

E一E

负载R上电流的调节范围R1R^-R。遇

2.两种接法的适用条件

(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻

器的最大电阻还小).

(2)分压式接法适合测量限值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).

3.注意事项

(1)电路的连接方式：

①电流表应采用外接法：因为小电珠（3.8V0.3A）的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时,

电流表的分压影响很大.

②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.

（2）闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电

珠的电压能从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.

（3）/-U图线在Uo=I.OV左右将发生明显弯曲，故在U=LOV左右绘点要密，以防出现较大误

差.

4.误差分析

（1）由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，

使测得的电流值大于真实值.

（2）测量时读数带来误差.

（3）在坐标纸上描点、作图带来误差.

（2023•市中区校级一模）某实验小组用图甲所示的电路探究某灯泡的电阻和功率随电压变

化的规律，该灯泡在25℃时的电阻约为2.5C,所加电压为2V时的电阻约为4.0Q。图甲中其它

部分器材的参数如下：

电源（电动势为4V,内阻不计）；

电压表（量程为3V时内阻约为3kC,量程为15V时内阻约为15kQ）；

电流表（量程为0.6A时内阻约为O.lkC,量程为3A时内阻约为O.（）2kC）。

（1）将图甲所示的实验电路补充完整，要求灯泡两端的电压自零开始调节；

（2）电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，调整滑动变阻器滑片位置，得到多组U、I数

据，根据得到的U、I数据画出的U-I图像如图乙所示，由图像可得灯泡在U=1.0V时的电阻为

2.0n（保留两位有效数字），由于实验存在系统误差，该测量值比真实值偏小（选填“偏

大”“偏小”或“相等”）;

（3）将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3V,内阻为2c的电源上，则每个小灯泡消耗的

功率约为0.50W,电源的效率约为67%（保留两位有效数字工

【解答】解：（1）要求灯泡两端的电压自零开始调节，滑动变阻器应采用分压接法；电动势为4V,

则电压表量程选择3V,由于灯泡的电阻远小于电压表内阻，则电流表应采用外接法，则实物连线

如图所示

（2）根据U-I图像可知，U=1.0V时，电流为I=0.5A,此时灯泡电阻为R=彳=怒。=2.0。

由于电流表采用外接法，误差来源于电压表的分流，使得电流表的示数大于通过灯泡的实际电流,

则灯泡电阻的测量值比真实值偏小。

（3）将两个这样的小灯泡串联后接在电动势为3V,内阻为2Q的电源上，设每个灯泡的电压为

U,电流为I,根据闭合电路欧姆定律可得E=2U+Ir

可得3=2U+2I

如图所示

由图像交点可知，每个小灯泡消耗的功率约为P=UI=1X0.5W=0.50W

电源的效率约为：n=音==67%

LI3AU.D

故答案为：（1）见解析；（2）2.0,偏小；（3）0.50,67%o

（2023•山东模拟）某学习小组探究“小灯泡发光时的电压与电流的关系”，实验器材如下:

小灯泡（额定电压为2.5V,额定功率为1W）

电池组（电动势E约为3V,内阻忽略不计）;

电流表Ai（量程0.6A,内阻约为2Q）；

电流表A2（量程3mA,内阻为50Q）；

电阻箱R（阻值0〜999.9C）；

滑动变阻器R'（阻值0〜5。）；

开关一只，导线若干。

主要实验步骤如下:

（1）将电流表A2与电阻箱R串联（选填“串联”或“并联”）改装为量程3V的电压表,

此时电阻箱接入电阻的阻值为950H：

（2）在甲图虚线框内补全实验电路图。为保护电路，实验开始前应将滑动变阻器的滑片滑动到

a（选填“a端”或者“b端”）；

（3）测得的Ai、A2表的多组数据h、12,作出小灯泡的12-h图线如图乙所示。若将该小灯泡

直接接到一个电动势为3V、内阻为1。的旧电池组两端，小灯泡两端的电压会（选填“会”

或“不会”）超过额定电压，

【解答】解：（1）要改装成量程为3V的电压表，应串联一个分压电阻，其阻值为/?=苫一心=

3

-3x1-0--3-son=95on

（2）小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。电路图如图所示

开关S闭合之前，滑动变阻费的滑片应置于a端使得测支路电压为零。

（3）旧电池阻与小灯泡组成闭合电路，路端电压U=EJIT

路端电压U=1000l2,则有1000l2=E'-Irz

图像如图所示

图象交点应该在坐标轴描点最后一点的上方，此时电流l2>2.5mA灯泡两端电压U'=10（）012>

2.5V

因此小灯泡两端的电压会超过额定电压

故答案为：（1）串联，950：（2）见解析，a；（3）会。

[练习8]（2023•株洲一模）现要描绘一小灯泡的伏安特性由线，使用的实验器材如下：

小灯泡L（额定电压3V,额定功率1.5W）

电压表V（量程IV,内阻IkC）

电流表A（量程0.6A,内阻约10）

定值电阻Ri（阻值3kC）

定值电阻R2（阻值6kC）

滑动变阻器R3（阻值o-10Q）

滑动变阻器R4（阻值0-10）

直流电源E（电动势5V,内阻不计）

开关S,导线若干。

实验要求:

①小灯泡两端的电压能从。调节到额定电压;

②电压表满量程时小灯泡两端的电压为3V。

（1）滑动变阻器选择R3（填“R3”或“R4”）；

（2）在图1方框中将电路组补充完整，并标明实验器材的符号。

（3）实验中，通过移动滑动变阻器，读取多组I、U值，描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图2所

示。据图可知，当通过小灯泡的电流为0.40A时，小灯泡的电阻为」（结果保留两位有

效数字）

（4）若将一电源（电动势2.0V,内阻1.0Q）与该灯泡串联接在电路中，则根据小灯泡的伏安特

性曲线可知，小灯泡实际消耗的功率为0.70Wo（结果保留两位有效数字）

【解答】解：（1）本实验小灯泡两端的电压能从。调节到额定电压，要选择分压式外接法，选择

R3：

（2）实验要求电压表满星程时小灯泡两端的电压为3V,故需将电压表量程改为3V,已知电压表

V的展程是IV,内阻是IkQ,可得电压表V需要串联2kC的定值电阻才能将晟程改为3V。定值

电阻R1的阻值3kC,定值电阻R2的阻值6k。，两者并联后的等效电阻为2k。，故将定值电阻R］、

R2并联后再与电压表V串联，可改装成3V量程的电压表。灯泡电阻较小，用电流表外接法，电

路图如图:

⑶据图可知，当通过小灯泡的电流为0.40A时，小灯泡的电压为1.40V,电阻R=六排1=

3.5Q

（4）对于电动势为2V、内阻为1。的电源，根据闭合电路欧姆定律有：U=E-Ir,代入数据可

知I=2-U,画出该电源的I-U图线如图:

灯泡的伏安特性曲线的交点表示单独将小灯泡串联在电源两端时的电压和电流，则有：U'=I.6V,

\'=0.44A

灯泡的电功率为：P'=UZf=1.6X0.44W=0.70W

故答案为：（1）R3；（2）图见解析；（3）3.5；（4）0.70。

[练习9]（2023•永丰县校级一模）在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，需测量一个标有“3V,

1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：

直流电源（电动势3.0V,内阻不计）

开关导线若干

电流表Ai（量程3A,内阻约0.1C）

电压表V1（量程3V,内阻约3k。）

电流表A2（量程0.6A,内阻约5Q）

电压表V2（量程15V,内阻约200kft）

滑动变阻器Ri（阻值07。。，定电流IA）滑动变阻器R2（阻值0〜IkC,测定电流300mA）

（1）实验电路图应选用图中的乙（选填“甲”或"乙”），实验时在开关闭合前滑动变阻器

的触头应滑至图中滑动变阻器的最左端（选填“左”或“右”）。

（2）实验中电压表应选用V1,电流表应选用A2，滑动变阻器应选用Ri（用对应

序号的字母表示）。

（3）根据实验数据，画出的小灯泡I-U图线如图丙所示，由图线可知该灯泡的电阻随着电压的

【解答】解：（1）根据实验目的，要描绘小灯泡伏安特性曲线，要使小灯泡中两端电压要从0开

始变化，滑动变阻器应选用分压式，因此实验电路图应选用图乙，为了保拧用电器，实验时在开

关闭合前滑动变阻器阻值应该调成最大值，即滑动变阻器的触头应滑至图中滑动变阻器的最左端;

（2）根据灯泡额定电压是3V,电压表应选择Vi,灯泡额定电流I=0=^A=0.5A,电流表应

选择A2,为方便实验操作，滑动变阻器应选择Ri：

（3）由图所示图象可知，随电压增大，图线上点与坐标原点连线的斜率减小，斜率的倒数变大，

由于图线上点与坐标原点连线斜率的倒数等于灯泡电阻，则随电压增大灯泡电阻变大；

故答案为：（1）乙，左；（2）Vi,A2,RI；（3）变大。

[练习10]（2023•杭州一模）在探究小灯泡电阻规律的实验中，实验电路图如图所示，所用器材有：

小灯泡（额定电压2.5V,额定电流0.3A）

电压表（量程300mV,内阻为300Q）

电流表（量程300mA,内阻为0.27Q）

定值电阻Ro（阻值A.Ro=lO。；B.Ro=2OOQ）

滑动变阻器Ri（阻值A.0-20C：B.0-2000）

电阻箱R2（最大阻值99999。）

电源E（电动势6V,内阻不计）

开关S、导线若干。

完成下列填空：

（1）滑动变阻器Ri应选择A（选填A或B）,初始触头应滑在a（选填a或b）；

（2）为使电压表量程扩大至3V,应将R2的阻值调整为2700定值电阻Ro选A（选

填A或B）。

（3）某次测量电压表的读数为152mV,电流表的读数为240mA,此时小灯泡的电阻为6.3。

（保留2位有效数字）；

（4）若用电流传感器替代电流表，电键闭合的瞬间，测量得到电流随时间变化的图线会如_B

（填选项A或B）所示，是因为小灯泡阻值随着温度升高增大。

较小的，即选择A,初始触头应滑在a端；

（2）根据并联分工原理可得，为使电压表量程扩大至3V,应将R2的阻值调整为R2-（t-1）与，

代入数据解得R2=2700C,当滑动变阻器滑片处于b端时，小灯泡所在测量电路分得的电压等于

电源电动势6V,电流满偏时，测量电路的电阻为R=S，代入数据解得R=20C,灯泡本身有电

阻，所以作为保护电阻，Ro一定小于20Q,故定值电阻Ro选A；

（3）某次测量电压表的读数为152mV,流过电压表的电流为I尸监，代入数据解得Ii%0.507mA

=>.U7X10'4A,灯泡两端的电压为UL=I1（R2+RV）,代入数据解得ULP1.52V,此时小灯泡的

电阻为RL=料,代入数据解得RLQ6.3C；

/_/1

（4）由于小灯泡温度越来越高，则电阻越来越大，则电流逐渐减小，用电流传感器替代电流表,

电键闭合的瞬间，测量得到电流随时间变化的图线会如B所示；

故答案为：（1）A,a（2）2700,A（3）6.30（4）B,小灯泡阻值随着温度升高增大。

实验14测定电源的电动势和内阻

I.实验原理

(1)实验依据：闭合电路欧姆定律.

\Ui=E-I}r

(2)E和,•的求解：由。=6—〃得〃厂，，解得乐r.

Uz=E—hr

⑶用作图法处理数据，如图所示.

①图线与纵轴交点为氏②图线与横轴交点为人=§③图线的斜率表示「=|箸|.

2.实验器材

电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺.

3.基本操作

(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按实验原理图连接好电路.

(2)把变阻器的滑片移到使阻值最大的一端.

(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据⑺、口).用同样的方法再测量

几组/、U值，填入表格中.

(4)断开开关，拆除电路，整理好器材.

【规律方法总结】

1.实验数据求E、,•的处理方法

(1)列多个方程组求解，再求E、，•的平均值.

(2)图象法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流/为根轴，建坐标系、描点、连线，纵轴截距

为电动势E，直线斜率女的绝对值为内阻厂

2.注意事项

(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池.

(2)电流不要过大，应小于0.5A,读数要快.

(3)要测出不少于6组的(1,U)数据，变化范围要大些.

(4)若U-I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r=|第

I确定.

(5)电流表要内接(因为「很小).

3.误差来源

(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确.

（2）系统误差：电压表分流.

[练习11]（2023•马鞍山二模）某欧姆表由于长时间未使用，电源电动势和内阻发生了明显变化，导

致无法进行欧姆调零。小佳同学用如图甲所示的电路来研究其内部的电源情况。实验时选择欧

姆表“XI”挡位，己知亳安表的量程为400mA,内阻约为IC。

（1）在电路连接时，要注意毫安表的“-”接线柱要与欧姆表的红（选填“红”或“黑”）

表笔相连；

（2）调节电阻箱的阻值，当毫安表的读数为300mA时，欧姆表指针偏转到整个表盘|位置的10Q

刻度处，如图乙所示，则欧姆表表头G的量程为5表mA：

（3）连续调节电阻箱的阻值，记录多组电阻箱阻值R和通过亳安表电流I,作出图像，如

图丙所示，则电源的电动势£=5V。在不考虑实验偶然误差的情况下，电源电动势的测量值

等于真实值（选填“大于“小于”或“等于”以

（4）若想让该欧姆表在“XI”挡位下可以正常使用，贝使换的新电源电动势E，=LJV.

【解答】解：（1）电流从欧姆表的红表笔流入，从亳安表的“-”接线柱流出，所以亳安表的“-”

接线柱要与欧姆表的红表笔相连。

（2）设欧姆表表头G的后程为脸由题意可得=3C0nM

5"

解得Ig=500mA

（3）设回路中除电阻箱之外的总电阻为r,根据闭合电路欧姆定律有E=I（R+r）

F

整理得R二*一丁

所以电源的电动势为E=k=^-V=5V

根据实验原理可知并未引入由于电表内阻而产生的系统误差，所以在不考虑实验偶然误差的情况

下，电源电动势的测量值等于真实值。

（5）设欧姆表在“XI”挡位下的内阻为r内，则」Z=/=0.54

rs

联立以上两式解得E=7.5V

故答案为：（1）红；（2）500；（3）5；等于；（4）7.5o

[练习12]（2023•房山区一模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实

验操作、数据分析等。例如:

丙

（1）用螺旋测微器测某金属丝的直径，示数如图中所示，则该金属丝的直径为1.220mmo

（2）某同学按图乙的电路测量一节干电池的电动势和内阻。他调整滑动变阻器共测得5组电流

和电压的数据，如表中所示，其中4组数据的对应点已经标在图内的坐标纸上，请用“十”标出第

4组数据的对应点，并作出路端电压U随电流I变化的U-I图像。

电流I/A0.080.160.240.300.36

电压U/V1.401.331.261.211.15

（3）根据U-I图像得出一节干电池的电动势的测量值E=1.48V,内阻的测量值r=0.92

（结果均保留小数点后两位）

【解答】解：（I）螺旋测微器的精度为0.01mm,螺旋测微器读数为固定刻度加可动刻度，所以直

径：d=1mm+22.0X0.01mm=1.220mm；

（2）根据题忖所描出点，尽量多的点画在一直线上，如下图，

U=-Ir+E

所以U-I图像截距为电源电动势E=1.48V,斜率绝对值为电源内阻:r=|k|=1•U鬻.Z］4-片U。=0.920,

考虑作图和读数误差，电动势在1.47V到1.49V之间，内阻在0.91。到0.93C之间。

故答案为:（1）1.220；（2）如图见解析；（3）1.48（±0.01V均正确），0.92（±0.01均正确定）。

［练习13］（2023•南平模拟）某实验兴趣小组利用如图甲所示电路，测量电源的电动势E和表盘数字

不清但刻度清晰的亳安表量程及。待测电源电动势E约为10V、内阻不计，图中内阻很大的电

压表量程为I0V,电阻箱R最大阻值为999.9C,亳安表内阻ro=5OC,定值电阻Ro阻值约为

5000,S为开关。（计算结果均保留两位有效数字）

（1）先对电表机械调零，闭合开关，多次调节电阻箱，记录多组阻值R和电压表的相应读数U；

1R]]

（2）根据图甲所示电路，-=-T-——+?（用R、R。、E和ro表示）；

uE/?+r0E

11

（3）画出工一7—图像如图乙，电动势£=9.1V；

UR+r0-----

（4）调节电阻箱阻值为450.0。时，电压表读数为5.0V,此时亳安表指针指在刻度盘中央位置,

则亳安表的量程Ig=20mA；

（5）将此亳安表与电阻箱、一节干电池（电动势1.5V）、开关及导线等改装成欧姆表，如图丙所

示，用它来测量一未知电阻R、，指针指在图丁的位置，则Rx=来

【解答】解：（2）根据闭合电路欧姆定律

U=E-&R。

整理得

1R。-1

UER+r0E

（3）根据图像有：7=011厂1

E

解得

E=9.1V

1U

根据欧姆定律有：

（4）-L=~g~

2R+r0

代入数据可得

Ig=20mA

（5）根据欧姆定律毫安表满偏时有：Ia=-^―

解得:R内=75。

33E

亳安表偏转工时，则有：=~———

55MR内+Rx

解得：Rx=50C

故答案为：（2）—•-^―+-；（3）9.1；（4）20；（5）50o

ER+r0E

[练习14]（2023•龙泉驿区模拟）小刚准备试测弟弟的儿童电动车上电池的电动势和内阻，他先上网

查了一卜，这款电池的电动势E约为8V。除了导线和开关外，还可利用的器材有：

A.直流电压表Vi、V2,量程均为3V,内阻约为3kC；

B.定值电阻Ro,阻值为7Q；

C.最大阻值为8kC的电阻箱；

D.滑动变阻器R1最大阻值约为ion；

E.滑动变阻器R2最大阻值约为5kC。

电压表量程不够，需要改装，但是乂不知道电压表内阻的准确值，小刚根据电表的特点，打算改

装成量程为9V的电压表。

（1）他先将电阻箱与电压表Vi串联后，连成图1所示的电路，其中RP应选用Ri（填Ri

或R2）。

（2）将滑动变阻器滑片P移至最右端，同时将电阻箱阻值调为零，再闭合开关，将滑动变阻器的

滑片P调到适当位置，使电压表刚好满偏。

（3）保持滑片P的位置不变，调节电阻箱，使电压表的示数为1.0V：不改变电阻箱，电压

表和电阻箱的串联组合，就是改装好的9V的电压表

（4）小刚利用改装后的电玉表，连接成图2所示的电路测量电池的电动势和内阻，这里的RP应

选用Ri（填RI或R2）。移动滑动变阻器滑片，读出电压表Vi、V2的多组数据Ui,5,描

绘出Ui-U2图像如图3所示，图中直线斜率为k,与纵轴的截距为a,则电池的电动势E=

3a3kRUE+—、

三五，内阻『三芯0。（均用k、a、R。表不）

【解答】解：（1）不知道电压表内阻的准确值，还要扩大电压表的量程，就需要设置恒定的电压,

因此图I中分压用的变阻器应该用电阻远小于电压表内阻的Ri,以减小电压表分流带来的误差。

（3）当电阻箱阻值为零，滑动变阻器的滑片P调到电压表刚好满偏，说明分压为3V。保持滑片

P的位置不变，即分压保持为3V,当调节电阻箱，使电压表的示数为I.UV时，电压表和电阻箱

的串联组合的电压为3V。这说明当电压表的示数为3.0V时，电压表和电阻箱的串联组合的电压

为9V,这就是改装好的9v电压表。

（4）由于定值电阻Ro阻值为711,为了让V2表能尽可能取得合适的数值，应选用电阻较小的Rio

根据闭合电路欧姆定律可得3%=£-吟卢丁,

整理得以=鼎+曷访4

k=

由图像有：a=3渭&3R0+3r

3kR（）

解得E=当,

故答案为：⑴Ri；（3）1.0；（4）R1,言,殁。

[练习15]（2023•齐齐哈尔二模）某同学要测量一节新干电池的电动势和内阻，根据实验室提供的器

材设计了如图所示的电路，其中Rx为阻值约为2Q的定值电阻，电压表量程为3V,R为0〜

999.9Q的电阻箱。

（1）实验前，先断开电键S2、S3,闭合电键S4,将电阻箱的电阻调到较大（填“0”或“较

大”），闭合电键Si,调节电阻箱，使电压表的指针偏转较大，记录电压表的示数Uo及电阻箱的

阳值Ri,再闭合电键S3,调节电阻箱，使电压表的示数仍为Uo,记录这时电阻箱的阻值R2,则

Rx的阻值为R2-RiQ

（2）将电键S3、S4断开，闭合电键S2,多次调节电阻箱，得到多组电压表的示数U及对应的电

阻箱的阻值R,以;为纵轴，:为横轴作;-之图像，得到翱像的斜率为k,与纵轴的截距为b,则

URUR

kk

电池的电动势为£=1+凡一小,电池的内阳为「=;（均用测得的物理量

符号表示）

（3）本实验由于电压表分流，使测量结果存在系统误差；若用四个电键均闭合后的电路测

电源电动势和内阻，则这样实验有什么弊端？

【解答】解：（I）因Rx较小，为了保证电路安全，实验前，应将电阻箱接入电路的电阻调到较大。

闭合电键Si,此时测量的是Rx与R两端的电压，再闭合电键S3,Rx被短路，此时测量的是R两

端的电压，因电压表示数都为Uo,说明两种情况下电压表所并联部分的电阻相等，则有：RX+RI

=R2

解得：RX=R2-R|

（2）根据闭合电路欧姆定律七=^+3（&+丁）

得…到J一=一1+Rx+丁•一1

UEER

结合题意有"=b,牛=卜

1k

+%P

-万-2

DI

（3）本实验由于电压表的分流，使测量结果存在系统误差。

若用四个电键均闭合后的电路测电源电动势和内阻，因新电池内阻很小，实验过程会发现电压表

示数变化范围很小，实验结果误差较大。

1k

故答案为：（1）较大；R2-RI：（2）-：-+/?!-R；（3）电压表分流电压表示数变化范围

bb1%2

很小，实验结果误差大

实验15练习使用多用电表

i.实验器材

多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻（大、

中、小）三个.

2.实验步骤

(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程.

(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.若不指零，则可用小螺丝

刀进行机械调零.

(3)将红、黑表笔分别插入"+”、"一”插孔.

(4)测量小灯泡的电压和电流

①按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电

压.

②按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流.

(5)测量定值电阻

①根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的

“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；

②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数：

③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；

④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.

【规律方法总结】

1.多用电表使用注意事项

(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入插孔，黑表笔插入“一”插孔,

注意电流的实际方向应为''红入"，"黑出

(2乂X分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中

间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“()”位置，调整的是欧姆调零旋钮.

(3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍