专题20 电学实验（学生版）

专题20电学实验模型一导体电阻率的测量1．实验原理(如图所示)由R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。2．实验器材被测金属丝，直流电源(4V)，电流表(0～0.6A)，电压表(0～3V)，滑动变阻器(0～50Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。3．实验过程(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。(2)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丝的有效长度，反复测量多次，求出其平均值l。(4)把滑动变阻器的滑片调到最左(选填“左”或“右”)端。(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内。(6)将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝eq\f(πd2R,4l)中，计算出金属丝的电阻率。4．求R的平均值时可用两种方法(1)用R＝eq\f(U,I)分别算出各次的数值，再取平均值。(2)用U－I图线的斜率求出。5．注意事项(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。(2)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量多次，求其平均值。(3)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。(4)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。(5)若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线要尽可能地通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点应舍去。6．误差分析(1)金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差。(2)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝ρeq\f(l,S)，知ρ测<ρ真。(3)通电电流过大、时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差。【例题精讲】1．用欧姆表粗测得一圆柱复合材料的电阻约为3kΩ，某实验小组通过以下实验测量其电阻率ρ。（1）该实验小组用刻度尺测量其长度L、螺旋测微器测量其直径D，某次直径测量结果如图1所示，则D＝mm。（2）实验使用的滑动变阻器的阻值为0～20Ω，电压表内阻约为15kΩ，电流表内阻约为1Ω，请将图2所示实际测量电路补充完整。（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于图2所示（选填“a”或“b”）端。（4）车辆运输中若存在超载现象，将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥，可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究，测得不同压力F下的电阻R，算出对应的电阻率ρ，作出ρ﹣F图像如图3所示。基于以上结论，设计压力报警系统，电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于3V时启动，R1为水泥块，R2为滑动变阻器，当R2的滑片处于某位置，R1上压力大于或等于F0时，报警器启动。报警器应并联在两端（填“R1”或“R2”）。2．电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封。实验小组用刻度尺测出两电极相距L，用游标卡尺测得玻璃管的内径为D。接下来，实验小组先用多用电表欧姆挡粗测水样电阻的阻值，然后再用“伏安法”测量其阻值。最后分析数据，得出该品牌纯净水样品的电导率。实验小组用“伏安法”测量水样电阻的阻值时，有以下器材供选用：A.电流表（0～600μA，内阻约100Ω）B.电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω）C.电压表（0～3V，内阻约3kΩ）D.电压表（0～15V，内阻约15kΩ）E.滑动变阻器（0～100Ω，额定电流1A）F.电源（12V，内阻约1.0Ω）G.开关和导线若干（1）游标卡尺测量示数如图甲所示，玻璃管的内径D＝cm。（2）用多用电表粗测水样的电阻，选择欧姆挡的“×1k”倍率，指针位置如图乙所示，则读数为Ω。（3）用“伏安法”测量水样的电阻时，为减小测量误差，电流表应选用，电压表应选用（选填器材前的字母）。（4）图丙为实验器材的实物图，其中部分导线已连接，请补充完成剩余的实物电路连线。（5）实验小组测量玻璃管中水柱的电流与两端电压，得到多组实验数据并绘出U﹣I图线如图丁所示。若图像的斜率为k，则水样电导率的表达式为（用π、D、L和k表示）。3．小平同学找到一个在读初中时使用过的滑动变阻器，并设计实验测量绕制滑动变阻器电阻丝的电阻率ρ，实验器材：电源E、灵敏电流计G、待测滑动变阻器Rx（最大阻值几十欧姆）、电阻箱R0（最大阻值9999Ω）、定值电阻R1（R1＝10Ω）、定值电阻R2（R2＝20Ω）、毫米刻度尺、开关S以及导线若干。实验电路如图。第一步：按图连好电路。第二步：将R0的阻值调为10Ω，闭合开关S，调整Rx滑片P的位置，使灵敏电流计的示数为零。第三步：断开开关S，记录R0的阻值R以及Rx的滑片P到右端点b之间的距离l。第四步：调节R0的阻值分别为20Ω、30Ω…，重复第二、第三步。第五步：实验结束，整理仪器。实验记录的部分数据见下表。组次12345R/Ω1020304050l/mm20.340.756.581.1101.7（1）表中不合理的一组数据为（填组次序号）。（2）当l为60.0mm时，Rₓ的滑片P到b之间电阻丝的匝数为100，电阻丝横截面的半径r＝mm（保留2位有效数字）。（3）用l＝kR拟合上表数据，得k近似为：2.0×10﹣3m/Ω，测得单匝电阻丝周长为90.0mm，则电阻丝的电阻率ρ＝Ω•m（计算时取π≈3，结果保留2位有效数字）。（4）若电阻率P的测量值与参考值相比偏大，产生误差的原因可能是。A.未考虑电阻丝绝缘层厚度B.未考虑灵敏电流计内阻4．某同学准备测量某优良导体材料制作的笔芯的电阻率，使用多用电表测得该笔芯的电阻阻值约为5Ω。实验室有以下器材可供选择：A.电池组（3V）、开关、导线若干B.电流表（0～0.6A，内阻约为0.5Ω）C.电流表（0～3A，内阻约为0.1Ω）D.电压表（0～3V，内阻约为3kΩ）E.电压表（0～15V，内阻约为15kΩ）F.滑动变阻器R1（0～2Ω，额定电流2A）实验步骤如下：（1）用刻度尺测量笔芯的有效长度。重复测量三次，测得有效长度平均值L＝12.00cm。（2）如图甲所示，用螺旋测微器测量笔芯的直径d＝mm。（3）为了提高实验的精确度，要求测量电压数据从零开始测量。实验中电流表应选择，电压表应选择。（填器材前字母序号）（4）为减少实验误差，请你替该同学完成电路连接。在图乙中用笔画线代替导线，完成实物图连接。（5）调节滑动变阻器的阻值，记录下多组电压表和电流表的示数，通过绘制U﹣I图像求得待测笔芯有效长度下的电阻为R＝6.00Ω。根据已知数据求得笔芯的电阻率ρ＝。（结果保留三位有效数字）5．某实验小组要测量一段粗细均匀的金属丝电阻率，实验室提供下列器材：电池组（3V，内阻不计）电流表（0～0.3A，内阻RA＝0.3Ω）电压表（0～3V），内阻约为2kΩ滑动变阻器A（0～200Ω）滑动变阻器B（0～10Ω）开关、导线若干（1）先用螺旋测微器测金属丝的直径，示数如图3所示，则金属丝直径d＝mm；（2）滑动变阻器应选择；（3）根据器材选择最合理的电路图；A．B．C．D．（4）闭合开关后，调节滑动变阻器滑片，测出多组电压表的示数U和电流表的示数I，作I﹣U图像，I为纵坐标，U为横坐标，得到图像的斜率为k，若金属丝的长为L，则金属丝的电阻率ρ＝（用k、d、L、RA表示）。6．某同学在实验室测量一段圆柱形导电材料的电阻率。（1）用螺旋测微器测量其直径，如图所示，读数是mm；（2）已知圆柱形导电材料的电阻约为5Ω，除待测材料外，实验室备有的实验器材如下：A.电源（电动势E＝3.0V，内阻很小）B.电压表V1（0～3V，内阻约15kΩ）C.电压表V2（0～15V，内阻约75kΩ）D.电流表A1（0～0.6A，内阻rA＝2Ω）E.电流表A2（0～3A，内阻约0.1Ω）F.滑动变阻器R（0～20Ω）G.开关、导线若干①为了调节方便，测量准确，实验中电压表应选，电流表应选；（均填写各器材前的字母代号）②为了使圆柱形导电材料的两端电压能从0开始调节，并使测量结果尽可能准确，应选用如图所示的电路进行实验；③根据电路图测得多组电压表和电流表的示数U、I，作U﹣I图像，得到图像的斜率为k，若实验所用导电材料的长为L，横截面直径为D，则得到圆柱形导电材料的电阻率ρ＝（用k、rA、L、D表示）。7．为得到某个圆柱体的电阻率，需要测量该圆柱体的尺寸和电阻。（1）分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲、乙所示，则该圆柱体长度为mm，该圆柱体直径为mm；（2）丙同学用如图丙所示的电路测量电流计的内阻，实验步骤如下：①按电路图连接好实验电路，调节电阻箱R1使其接入电路的阻值最大。②将S1闭合、S2断开，调节电阻箱R1的阻值使电流表满偏，此时电阻箱R1的电阻为R。③闭合S2，保持电阻箱R1的阻值不变，调节电阻箱R2的阻值，当电阻箱R2的阻值为R0时，电流表的指针刚好偏转到满偏刻度的23，则电流表内阻的测量值为Ω；其测量结果与真实值相比8．某同学测量合金丝的电阻率，用到的实验器材如下：A.合金丝RxB.恒流源（输出电流约为70mA）C.电流表A（量程为0～100mA，内阻为1.5Ω）D.电阻箱R0（最大阻值99.9Ω）E.螺旋测微器F.刻度尺G.开关、导线（1）该同学首先用刻度尺测出合金丝长度为L，并用螺旋测微器测量合金丝的直径如图甲所示，该合金丝的直径D＝mm；（2）将实验器材按照图乙所示电路图连接：将电阻箱R0的阻值调为零，然后仅闭合S1，读出此时电流表的示数为68.0mA；然后再闭合S2，同时调节电阻箱R0的阻值，直到电流表示数为34.0mA时，记下此时电阻箱的阻值为R1＝4.6Ω，根据以上实验数据可得合金丝的阻值Rx＝Ω；（3）根据所测量的数据，合金丝的电阻率ρ＝（用题中所给物理量的字母表示）；（4）实验中，因闭合S2，电源输出电流会略有增大，则该实验电阻率的测量值会（填“偏大”或“偏小”）。9．某学校物理兴趣小组捡到一段废弃的合金电阻丝，他们想通过实验测量该合金电阻丝的电阻率。他们用多用电表粗测了一下电阻丝的总阻值大约为10Ω。为了能比较精确测量该电阻丝的电阻率，小组同学设计了测量电路，并将实验器材按设计电路连接好，如图乙所示。实验室提供了下列可选用的器材：A.电源电压恒为E＝3.0V，内阻不计；B.电压表V1（0～3V，内阻约3kΩ）；C.电流表A1（0～0.6A，内阻约0.125Ω）；D.电流表A2（0～3A，内阻约0.0255Ω）；E.滑动变阻器R1（0～5Ω，3A）；F.螺旋测微器；G.开关S、导线若干。（1）如图甲所示，用螺旋测微器测量合金电阻丝的直径为d＝mm。（2）连接电路前，电流表应选（选填“A1”或“A2”）。（3）实验小组的同学利用刻度尺测出合金丝接入电路的长度l。闭合开关，调节滑动变阻器，读出电压表U和电流表的示数I。改变线夹在合金丝上的位置，重复上述步骤，获得多组数据，在方格纸上作出UI−l图像，发现图像是一条倾斜直线如图丙。计算该合金电阻丝的电阻率表达式ρ＝（4）从实验原理上该实验测出合金电阻丝的电阻率（选填“偏大”“偏小”或“不存在误差”）。10．某同学测量图甲所示的圆柱形金属导体棒（阻值Rx约为6Ω）的电阻率。（1）先用螺旋测微器测量该金属导体棒的直径d，如图乙所示其读数为mm。现有下列器材：直流电源（电动势3V，内阻不计）；电流表A（0～0.6A，RA约为0.2Ω）；电压表V（0～3V，RV约为5kΩ）；滑动变阻器R1（0～5Ω）；滑动变阻器R2（0～100Ω）；开关一个，导线若干。（2）实验电路图如图丙所示，实验中滑动变阻器应选用（选填“R1”或“R2”），电压表右端应连接点（选填“M”或“N”）。（3）请用笔画线代替导线，将图丁所示的实物电路连接补充完整。（4）测出金属块的长度l和金属块的阻值Rx，则金属块的电阻率ρ＝（用题中字母表示）。（5）考虑到电表内阻的影响，金属丝的电阻率测量值（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。模型二测量电源的电动势和内阻1．实验原理闭合电路欧姆定律。2．实验器材电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。3．实验步骤(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按电路图连接好电路。(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。4．用实验数据求E、r的处理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E、r。(2)用作图法处理数据，如图所示。①图线与纵轴交点为E；②图线与横轴交点为I短＝eq\f(E,r)；③图线的斜率的绝对值表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|。5．误差分析(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。(2)系统误差：①如图甲所示方法a电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝eq\f(U,RV)。其中U－I图像如图乙所示。结论：E测<E真，r测<r真。方法b等效电源法如图甲所示，E测＝eq\f(RV,RV＋r)E真<E真，r测＝eq\f(RVr,RV＋r)<r真。②如图丙所示方法a电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA。其中U－I图像如图丁所示。结论：E测＝E真，r测>r真。方法b等效电源法如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真。(3)电路选择：①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小。②当内阻已知时选图丙电路，此时r＝|k|－RA，没有系统误差。【例题精讲】1．某实验小组要测定一节干电池的电动势E和内阻r，要求测量结果尽量准确，实验室提供以下器材：A.待测干电池E（电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω）B.电流表A（量程0～0.6A，内阻为0.3Ω）C.电压表V1（量程0～3V，内阻约为3kΩ）D.电压表V2（量程0～15V，内阻约为20kΩ）E.滑动变阻器R1（阻值变化范围为0～10Ω，额定电流为2A）F.滑动变阻器R2（阻值变化范围为0～50Ω，额定电流为1A）G.开关、导线若干（1）实验中，电压表应选，滑动变阻器应选（均选填器材前的字母）；（2）请根据实验目的，将甲图中的实物连线补充完整；（3）该小组实验测得多组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U﹣I图像，如图乙所示。则电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω（结果均保留两位有效数字）。2．实验小组要用实验室提供的器材测量一节干电池的电动势和内阻，同时测出未知电阻的阻值。器材有：一个待测定值电阻Rx；一个多用电表；一个滑动变阻器R；电流表（RA约为0.50Ω，0～0.6A）；电压表（RV约为3kΩ，0～3V）；被测干电池电动势约1.5V、内阻约1Ω；以及电键S、导线若干。（1）先用多用电表的“×10”挡粗测定值电阻Rx的阻值，指针偏转角度很大，下一步应将多用电表的挡位调至“×1”挡，重新欧姆调零，再次测量结果如图1所示，则电阻Rx的阻值为Ω。（2）有如图2（a）、（b）所示两种测量电池电动势和内阻可供选择的实验电路图。为使测量结果尽量准确，应选择（填“a”或“b”）电路图。（3）连接好电路进行实验，记录多个电压表和电流表的示数，作出U﹣I图线，如图3所示，则该电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω（结果均保留两位小数）。3．小王同学测量两节串联干电池组的电动势和内阻，该小组所在的实验室中有下列实验器材：A.干电池二节，每节电动势为1.5V左右B.电流表（量程为0～0.6A，RA＝0.30Ω）C.电压表（量程为0～3V，内阻约为2kΩ）D.滑动变阻器R1（阻值为0～100Ω，0.1A）E.滑动变阻器R2（阻值为0～10Ω，2A）F.开关K，单刀双掷开关SG.导线若干（1）在本实验中，滑动变阻器应选择（选填“D”或者“E”）；（2）在现有的实验器材下，为尽可能精确测量干电池电动势和内阻，图甲中的开关S应接到（选填“1”或者“2”）；（3）经过正确操作，得到多组U、I数据，作出U﹣I图像如图乙所示，则两节干电池总的电动势为V，总内阻为Ω（结果均保留至小数点后两位）。4．在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了以下器材：A.待测干电池组（两节干电池）B.电压表V1（量程3V，内阻约5kΩ）C.电压表V2（量程15V，内阻约500Ω）D.电流表G（量程50mA，内阻Rg＝6Ω）E.电阻箱R0（0～999.9Ω）F.滑动变阻器R1（0～10Ω）G.滑动变阻器R2（0～1000Ω）H.开关、导线若干。（1）若用上述实验器材设计的实验方案中用到了电压表和滑动变阻器，为尽量减小实验误差，实验中电压表选择；为了实验操作方便，滑动变阻器选择。（填写器材前的字母代号）（2）由于所给电流表G的量程太小，实验小组用电阻箱R0与电流表G并联，可使其量程扩大，改装后的电流表量程为原量程的4倍，则电阻箱R0＝Ω。（3）把改装后的电流表记作A，应该选择的实验电路是图中的（选填“甲”或“乙”）。（4）根据实验数据出U﹣I图线（U是电压表读数，I是改装后电流表A的读数），如图丙所示。由图线可得，待测电源的电动势E＝V，内阻r＝Ω。（结果均保留三位有效数字）5．某兴趣小组将一辆电动自行车电瓶充满电后取下一块电池，测量它的电动势（约12V）和内阻（约1Ω）。实验室提供的实验器材如下：A.电压表V（量程0～15V，内阻约为50kΩ）B.电流表A（量程0～0.6A，内阻为10Ω）C.滑动变阻器R1（0～10Ω）D.定值电阻R2＝2.5ΩE.定值电阻R3＝100ΩF.开关、导线若干（1）为了满足实验要求，电流表需要并联定值电阻（填“R2”或“R3”）；（2）为了消除系统误差，尽可能准确地测量电池的电动势和内阻，选用（填“甲”或“乙”）实验电路图；（3）如图丙所示为兴趣小组利用正确实验电路获得数据后绘制的U﹣I图像的部分图线，则电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω（结果均保留3位有效数字）。6．某兴趣小组测量一节干电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：A．量程0～3V电压表，内阻约为1000ΩB．量程0～0.6A的电流表，内阻约为5ΩC．滑动变阻器R1（0∼5Ω）D．滑动变阻器R2（0∼500Ω）E．开关、导线若干（1）连接电路如图甲所示，P点应连接在（选填“A”、“B”或“C”）点；（2）为了实验操作方便和读数准确，滑动变阻器应选择（选填“R1”或“R2”）；（3）为更准确测量干电池电动势和内阻，某同学对实验进行了改进，设计了如图乙所示的电路，闭合开关S1，将开关S2接在a端，调节电阻箱R的阻值，记录多个电压表和电流表的示数，作出U﹣I图线，如图丙中图线1所示，图线1在U轴和I轴的截距分别为U1＝1.45V和I1＝0.90A。保持开关S1闭合，再将开关S2接在b端，调节电阻箱R的阻值，记录多组电压表和电流表的示数，作出U﹣I图线，如图丙中图线2所示，图线2在U轴和I轴的截距分别为U2＝1.40V和I2＝0.95A。从尽可能减小电表引起的系统误差的角度可得，电动势E＝V，内阻r＝Ω。（结果保留三位有效数字）7．某实验小组的同学为了测量电源的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路。（1）为了选择合适的金属丝，该小组的同学首先用多用电表粗略测量了金属丝的电阻值，测量时先将旋钮调至“×1”倍率，并进行欧姆调零，结果指针偏转的角度如图乙所示，则待测金属丝的阻值为R＝Ω，测量完毕，应将旋钮调至挡；（2）电路图甲中，电键闭合前，金属丝上的滑片应置于（填“a”或“b”）端；（3）闭合电键，移动滑片P的位置，将滑片P到a端的距离记为L，同时记录多组与L相对应的电流表的读数I，在处理实验数据时，将L作为横轴，为了得到倾斜的直线，如图丙所示，则图像的纵轴应为（填“I2”“I”或“1I”）；若金属丝的直径为d、电阻率为ρ，电流表的内阻为Rx，定值电阻阻值为R0，图像的斜率为k、截距为b，该电源的电动势为E＝，电源的内阻为r＝8．某小组的同学设计了测定金属丝的阻值Rx和电源的电动势与内阻的实验，电压表为理想电表。（1）实验前，该实验小组同学用螺旋测微器测量了金属丝的直径，测得金属丝的直径为mm。（2）该实验小组同学又设计了如图乙所示电路图，操作步骤如下：请根据电路图乙将实物图丁补充连接完整；①实验时，将单刀双掷开关板到位置“1”，调节电阻箱的阻值为R1时，电压表的示数为U1；②仅将单刀双掷开关扳到位置“2”，电压表示数为U2；由操作①、②可知电路图中电阻Rx＝（用以上测量的物理量符号表示）；③为了完成电源电动势和内阻的测量，将单刀双掷开关扳到位置“1”，多次调节电阻箱的阻值R，并读出相对应的电压表的示数U，利用数据描绘了如图乙所示的图像。已知定值电阻的阻值为R0＝10Ω，若测得定值电阻Rx＝6.8Ω，如果图乙中a＝2.3、b＝0.5、c＝0.2，则该电源的电动势为E＝V；内阻为r＝Ω（结果均保留两位有效数字）。9．某同学利用如图所示的实验装置测量一节干电池的电动势和内阻。（1）将答题卡中的图1对应的实物电路连接完整；（2）图中电流表的示数为A；（3）根据实验测得的几组I、U数据作出U﹣I图像如图所示，由图像可确定：该电源的电动势为，电源的内电阻为Ω（结果保留到小数点后两位）；（4）连接滑动变阻器和电流表的导线接头处因严重氧化而出现“接触电阻”，由此导致干电池内阻的测量结果：（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。10．充电宝与普通电池类似，具有一定的电动势和内阻。（1）用电压表0﹣15V量程直接测量充电宝两端的电压，如图甲所示，示数为V。（2）采用如图乙所示电路测量，定值电阻R0＝3.00Ω，电压表的①接线头分别接在a、b点测得两组数据，在U﹣I坐标系中描点、连线如图丙所示，则接b点对应线（选填“A”或“B”），充电宝的电动势E＝V，内阻r＝Ω（结果均保留两位小数）。以上测量结果（选填“有”或“没有”）系统误差。（3）某同学设计了如图丁所示电路进一步测量，闭合开关S1和S2，调节两个滑动变阻器的滑片，使得灵敏电流计G的指针指向0，记录此时电压表电流表的示数为U1、I1，改变两滑动变阻器的滑片位置后，再次使得灵敏电流计G的指针指向0，记录另一组数据U2、I2，根据两组数据求得电池的电动势和内阻。评价一下该方案有何优缺点？。模型三用多用电表测量电学中的物理量1．认识多用电表(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等物理量，并且每一种测量项目都有几个量程。(2)外形如图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。(3)多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。(4)原理图：2．用多用电表测量小灯泡的电压和电流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。红表笔接电势高(选填“高”或“低”)的点。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。此时电流从红表笔流入多用电表。3．用多用电表测定值电阻的阻值(1)原理电路图I与Rx的对应关系相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R)，此时指针指在满偏电流Ig处(欧姆表内阻RΩ＝Rg＋r＋R)相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转待测电阻为Rx，I＝eq\f(E,RΩ＋Rx)，指针指到某确定位置，此时Rx＝eq\f(E,I)－RΩ刻度特点表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧)表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧)表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀两点说明(1)黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。(2)当多用电表指针指在中央时eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,RΩ＋R中)，故中值电阻R中＝RΩ。(2)测量步骤①估测待测电阻阻值，选择合适的量程。②欧姆调零。③将被测电阻接在红、黑表笔之间。④读数：指针示数乘以倍率。⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”档，长期不用应取出电池。(3)注意事项①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零调节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“0”位置，欧姆调零调节的是欧姆调零旋钮。②使指针指在中值附近，否则换挡。③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。④手不能接触表笔的金属杆。⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开。4．用多用电表测二极管的正、反向电阻(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。(2)用欧姆挡判断二极管的正负极将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)。【例题精讲】1．在“练习使用多用电表”实验中某同学用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤粗测金属丝的电阻。（1）表盘的示数如图1所示，则该金属丝的阻值约为Ω。（2）如图是某收音机电路板的正、反两面，该同学在测量其中一个电阻的阻值时，将红黑表笔接在该电阻两端，测量结果将（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。（3）该同学在测量完毕后发现电表没有“OFF”挡，因此按照操作规范将选择开关置于交流电压最高挡，他向老师提问这么做的原因，正确的解释是。A．该挡位的内阻非常大，表笔之间几乎没有电流，非常安全B．该挡位的内阻非常小，电流容易达到满偏，方便进行欧姆调零C．该挡位的电动势非常大，引起指针的偏转角度足够大2．图甲为某种简易欧姆表的电路图，图乙为其表盘的标度，已知表盘中间的刻度值为“15”，单位为欧姆，图中所用器材如下：A.干电池（电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω）B.电流表G（满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝179Ω）C.电阻箱R0（最大阻值999.9Ω）D.滑动变阻器R（最大阻值为2000Ω）E.开关一个，导线若干根据实验电路和实验器材，完成以下问题：（1）开关S断开时，将a、b表笔短接进行欧姆调零，此时滑动变阻器R接入电路的阻值为Ω；（2）此时该欧姆表的倍率为（选填“×1”“×10”“×100”或“×1000”）；（3）闭合开关S，适当调整电阻箱R0的阻值，该欧姆表的倍率将（选填“变大”或“变小”）。3．图甲为一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图。（1）图中B端接的是（选填“红”或“黑”）表笔；（2）当选择开关接“1”或“2”时，多用电表可用来测量（选填“电流”“电压”或“电阻”）；（3）在完成机械调零后，该同学用此多用电表测量一段电阻丝的阻值。他先将选择开关旋至欧姆挡“×10”挡位，测量时发现指针偏转角度过大。为得到比较准确的测量结果，他将选择开关旋至欧姆挡的挡位（选填“×100”或“×1”），接着将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度线。再次进行测量后其指针指示如图乙所示，所测电阻值为Ω。4．图甲为多用电表刻度盘，图乙为多用电表功能选择开关。（1）使用多用电表前发现其指针出现在图甲①位置，则需要调节图乙中（选填“S”或“K”）处的旋钮。（2）某同学用欧姆表“×10”倍率的电阻挡测某未知电阻的阻值，指针位于图甲中③位置，为了得到比较准确的测量结果，应选择倍率为（选填“×1”或“×100”）的电阻挡，重新进行欧姆调零并完成测量。（3）该同学粗测一节干电池的电动势，将图乙中挡位旋钮旋至直流电压2.5V量程处，红表笔接电池正极，黑表笔接负极，指针位于图甲中②位置，对应的数值为V。5．小梦同学自制了一个两挡位（“×1”“×10”）的欧姆表，其内部结构如图所示。电流计G的内阻RG＝200Ω，满偏电流IG＝15mA。电源电动势E＝6V，内阻r＝0.5Ω。R0为调零电阻，R1和R2为定值电阻，“①”、“②”为两接线柱。单刀双掷开关S与m接通时，欧姆表挡位为“×1”，此时经欧姆调零后，欧姆表内阻为20Ω。用此表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：（1）小梦选择“×10”挡对Rx进行测量。测量前，先短接、欧姆调零，短接时红表笔接接线柱（填“①”或“②”）。调零后发现R0的滑片指向最上端。则调零电阻的最大阻值R0Ω，定值电阻R2＝Ω。（2）选用“×1”挡测量时，电流表偏转13，则待测电阻Rx＝Ω（3）自制欧姆表用了一段时间后，电源内阻r略微增大了一些，选用“×1”挡测量电阻时，测量值真实值。（选填“＞”“＜”或“＝”）。6．如图甲所示是测量电学量常用的多用电表，具有方便携带、功能多样的优点。（1）当用此多用电表测量一阻值约为100Ω的电阻时，请补充完成下列步骤：①旋动部件（选填“K”、“T”或“S”），使指针对准电流的“0”刻线。②将选择开关旋转到电阻挡（选填“×1”、“×10”或“×100”）的位置。③将红黑表笔短接，旋动部件（选填“K”、“T”或“S”），使指针对准电阻的（选填“0”或“∞”）刻线。④读取数据，然后关闭电表，并拔出表笔。（2）杨宁同学在学习了多用电表的工作原理后，设计了一个有“×1”“×10”两个挡位的简易欧姆表，其内部电路示意图如图乙所示。已知电源电动势E＝1.5V，表头的满偏电流为Ig＝1mA，内阻Rg＝270Ω。①图乙中a表笔为（选填“红表笔”或“黑表笔”）。②若c与e相连，该欧姆表的中间刻度示数为“15”，则图乙中R1+R2＝Ω。2．艾依钟同学在实验室做电学实验时，设计了如图甲所示的电路。已知电源的电动势约为12V，开关闭合后灯泡不发光，于是该同学拿来一只多用电表进行电路故障的分析，其操作如下：（1）将多用电表的选择开关指到直流50V的挡位，红、黑表笔分别插入相