1、第13课时 电学实验 1.游标卡尺读数 主尺读数(化为毫米单位)游标尺格子数精确度.精确度：10分度为0.1 mm,20分度为0.05 mm,50分度为_ mm.2.螺旋测微器读数 固定刻度毫米数(注意有无半刻度)可动刻度格子数(一定要估读)0.01 mm.注意：最后一位的“0”不要随意增减.0.023.电流表和电压表 量程 精确度 读数规则 电流表03 A 0.1 A 与刻度尺一样，采用估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可 电压表03 V 0.1 V 电流表00.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位，采用 估读 电压表015 V 0.5 V 估读位与最小刻度在同一位，
2、采用 估读 11012154.多用电表(1)电流的流向 电流从多用电表的“”插孔(_表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出，即“红进、黑出”.(2)“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮.(3)欧姆表使用注意事项 选挡接着调零；换挡重新调零；待测电阻与电路、电源断开；尽量使指针指在表盘中间位置附近；读数之后要乘以倍率得阻值；用完后，选择开关要置于“OFF”挡或_挡.红交流电压最高例1(2019湖北“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”期末)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图
3、如图1所示.微安表是欧姆表表头，其满偏电流Ig500 A，内阻Rg950.电源电动势E1.5 V，内阻r1.电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为09 999.图1(1)图1中的a端应与_(填“红”或“黑”)表笔连接.红解析 根据多用电表的流向和偏转规律可知电流从红表笔进黑表笔出向右偏，则a端接红表笔.(2)某同学将图中的a、b端短接，为使微安表满偏，则应调节R1_；然后在a、b端之间接入一电阻Rx后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为Rx_.2 049可得RxRgR1r3 000.3 000解析 欧姆调零时根据闭合电路欧姆定律 IgERgrR1，解得：R1EIg(Rgr)2 049；当接入
4、Rx 后，电流为满偏的一半，则Ig2ERgrR1Rx，(3)如图2甲所示，该同学将微安表与电阻箱R2并联，利用该电路图组装一个“100”倍率的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图乙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节R2_；用此欧姆表测量一个阻值约2 000 的电阻，测量前应调节R1_.图29501 024 解析 因欧姆表的中央刻度为15，倍率为“100”，则欧姆表的内阻R15100 1 500，故调零时的满偏电流为 I ER1103 A，表头和R2并联改装为电流表，由并联分流电压相等得IgRg(IIg)R2，解得R2950；改装后的欧姆表需要进行欧姆调零，则 R1 500 RgR2R
5、gR2R1r，解得：R11 024.1.(2019贵州贵阳市一模)如图3甲所示为实验室的一直流电流表，其使用说明书上附的该电流表的内部电路如图乙所示.图3(1)某次用03 A量程测量时，示数如图丙所示，其读数为_ A.1.20解析 电流表量程为03 A，由题图丙所示表盘可知，其分度值为0.1 A，示数为1.20 A.(2)该电流表00.6 A量程对应的内阻约为_(结果保留两位有效数字)；0.50解析 由题图乙电路图可知，电流表量程为00.6 A时，电流表内阻为：RR1R2R3RgR1R2R3Rg，代入数据可得：R0.50.(3)若电阻R1断路，则电流表允许通过的最大电流约为_ mA(结果保留两
6、位有效数字).5.0 解析 由题图乙电路图可知，电流表量程为03 A时，电流表内阻为 R R1R2R3RgR1R2R3Rg，代入数据可得 R0.1，故 3 AIgIg5 55 0.4 0.1；解得：Ig0.0 050 A5.0 mA.2.(2019贵州部分重点中学教学质量评测卷(四)(1)如图4甲所示为一简易多用电表内部电路原理图，其中G为灵敏电流计.选择开关S与不同接点连接就构成不同的电表，下列分析正确的是_.BCA.A为黑表笔，B为红表笔 B.将选择开关S与3连接，就构成了欧姆表 C.将选择开关S与1、2连接，就构成了电流表，且与1接点相连时量程较大 D.将选择开关S与4、5连接，就构成了
7、电压表，且与4接点相连时量程较大 图4解析 在多用电表使用时应让电流从红表笔进，黑表笔出，当将选择开关S与3连接，就构成了欧姆表，由此可判断A为红表笔，B为黑表笔，故A错误，B正确.将选择开关S与1、2连接，就构成了电流表，根据并联分流原理，并联的电阻越小分得的电流越大，所以与1接点相连时量程较大，故C正确.将选择开关S与4、5连接，就构成了电压表，根据串联分压原理，串联的电阻越大分得的电压越大，所以与5接点相连时量程较大，故D错误.(2)某同学选择欧姆挡“1 k”倍率测量电阻R1、R2的阻值时，指针分别处于a、b两位置，其中a位置在表盘正中央(如图乙所示)，指针在b位置时的偏 转 角 度 恰
8、 好 为 在 a 时 的 一 半，则 电 阻 R1 _，R2_.15.0 k45 k解析 指针指向a位置表盘正中央时，即指向了欧姆表的中值电阻R中，也就是欧姆表本身的内阻，R内R中15.0 k，EIgR内；当指针指向b位置时，偏转角度恰好为在a时的一半，即 I14Ig，由14IgER2R内，另有12IgER1R内，解得：R245 k.1.电阻测量的基本方法(1)伏安法：有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”.(2)安安法：电压表不能用或没有电压表的情形下，若知道电流表内阻，可以将电流表当作_使用，即选择“安安法”.(3)伏伏法：电流表不能用或没有电流表的情况下，若知道电压表内阻，可以将
9、电压表当作_使用，即选择“伏伏法”.(4)伏安加R法：在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的要求，需加保护电阻，“伏安加R法”又叫做“加保护电阻法”.注意：电表的“三用”：如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”.电压表电流表2.电表的替代与改装 在没有电压表或电压表不能用、没有电流表或电流表不能用时，要用到电表的替代与改装.(1)内阻已知的电压表相当于小量程的电流表；(2)内阻已知的电流表相当于小量程的电压表；(3)灵敏电流计串大电阻改装成电压表；(4)灵敏电流计并小电阻改装成电流表；(5)
10、电阻箱与电流表串联相当于电压表；(6)电阻箱与电压表并联相当于电流表；(7)内阻较小的电源串联定值电阻相当于内阻较大的电源.3.电表内阻测量最常用的方法半偏法(1)用半偏法测电流表内阻，如图5所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测R真.图64.等效替代法(1)电流等效替代(如图7)图7(2)电压等效替代(如图8)图85.独特的测量方法电桥法测电阻 在电阻的测量方法中，有一种很独特的测量方法，那就是电桥法.其测量电路如图9所示，实验中调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2.图9根据欧姆定律有：，
11、由以上两式解得：R1RxR2R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值.U1R1U2R2，U1R3U2Rx例2(2019广东揭阳市第一次模拟)如图10甲所示，测量电阻丝的电阻率，电阻丝的电阻约为20.先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度.除电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1)、电阻箱R(0999.9)、开关、导线若干，可供选择的器材还有：电流表A1(量程0100 mA，内阻约5)；电流表A2(量程00.6 A，内阻约0.2
12、).图10(1)实验操作步骤如下：A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；B.根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；D.将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E.断开开关，改变_的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏.重复多次，记录每一次的R和L数据.F.断开开关.金属夹与电阻丝接触点解析 断开开关，改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏.(2)如图乙，用螺旋测微器测量电阻
13、丝直径为d _ mm；0.730解析 螺旋测微器的读数为：0.5 mm23.00.01 mm0.730 mm.(3)电流表应选择_(选填“A1”或“A2”)；A1解析 流过电阻丝的最大电流约为 I 320 A150 mA，为了减小电流表读数误差，所以电流表应选A1.(4)用记录的多组R和L的数据，绘出了如图丙所示图线，截距分别为R0和L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式_(用给定的字母表示).d2R04L0解析 根据题意可知，RLSR0，则：RR0LS，由题图丙可知，斜率的绝对值为R0L0S，而 Sd24，联立解得：d2R04L0.(5)电流表存在一定内阻，这对该实验的测量
14、结果_(选填“有”或“无”)影响.无 解析 由(4)分析可知，电流表的内阻对实验的测量结果无影响.3.(2019四川广元市第二次适应性统考)同学们在测量某电阻丝的电阻Rx的实验中，所用电流表的内阻与 Rx相当，电压表可视为理想电压表.图11变式训练(1)若使用图11甲所示电路图进行实验，为了使Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的_点(填“b”或“c”).实验测得电阻丝的UI图象如图乙所示，根据图象测得 Rx_(保留两位有效数字).c4.0解析 电流表的内阻与Rx相当，为了使 Rx的测量值更接近真实值，应采用电流表的外接法，所以电压表的a端应连接到电路的c点.UI图象的斜率表示电
15、阻的阻值，则 RxUI 0.80.20 4.0.(2)实验中，随着电源电压进一步增加，电阻丝逐渐进入炽热状态，同学们发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会发生变化.在控制电阻丝两端的电压为10 V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测量)的变化关系如图丙所示.由图可知当风速增加时，Rx会_(填“增大”或“减小”).当电源电压不变，在风速增加的过程中，为保持电阻丝两端电压为10 V，需要将滑动变阻器RW的滑片向_(填“M”或“N”)端调节.实验中为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图丁所示的电路.其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响
16、，V为待接入的理想电压表.如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“”端和“”端应分别连接到电路中的b点和_点(填“a”“c”或“d”).减小Md 解析 由题图丙可知当风速增加时，Rx会减小.Rx减小，并联部分电阻减小，并联部分分得电压减小，要让其分得电压不变，滑动变阻器的滑片应向M端移动，维持电路其他部分电阻与并联部分电阻之比不变.风速从零开始增加，置于气流中的电阻Rx会减小，其他电阻不变，要使电压表示数从零开始增加，电压表的正负接线柱只能接在b、d两点，因其他各点间的电势差不可能为零.(1)该同学选用其中的部分器材设计了如图12甲所示的电路进行测量，你认为
17、该设计方案不合理的地方是_.例3(2019山东德州市上学期期末)某同学想要较为精确地测量一只电流表G1(量程为4 mA、内阻约为100)的内阻.实验室中可供选择的器材有：电流表G2：量程为5 mA，内阻约为50；电压表V：量程为4 V，内阻约为4 000 ；定值电阻R1：阻值R15；定值电阻R2：阻值R260；滑动变阻器R3：最大电阻为15 ，额定电流为1 A；直流电源：电动势为1.5 V，内阻为0.5 ；开关，导线若干.电压表量程太大图12解析 待测电流表量程为4 mA，内阻约为100；可知最大电压约为0.4 V，可知电压表量程太大.(2)请用电流表G1、G2和某一定值电阻重新设计实验，并在
18、图乙的方框中将正确的电路图补充完整(图中注明所选器材符号).答案 见解析图 解析 设计电路如图：(3)按照图乙电路进行实验，测得电流表G1的示数为I1，电流表G2的示数为I2，则电流表G1内阻的表达式为RG1_.I2I1I1R2解析 根据欧姆定律可知，待测电流表 G1 内阻表达式为：RG1I2I1R2I1.(4)根据测量数据，作出的I1I2图象如图丙所示，则电流表G1的内阻为_ .(结果保留两位有效数字)90 解析 因 RG1I2I1R2I1(I2I11)R2，由题图丙可知：I2I12.5，可得 RG1(2.51)60 90.4.(2019闽粤赣三省十校下学期联考)用以下器材测量待测电阻Rx的
19、阻值 A.待测电阻Rx：阻值约为200；B.电源E：电动势约为3.0 V，内阻可忽略不计；C.电流表A1：量程为010 mA，内电阻r120；D.电流表A2：量程为020 mA，内电阻r2约为8；E.定值电阻R0：阻值为80；F.滑动变阻器R1：最大阻值为10；G.滑动变阻器R2：最大阻值为200；H.开关S，导线若干；(1)为了测量电阻Rx，现有甲、乙、丙三位同学设计了如图13所示的实验电路图，你认为正确的是_(填“甲”“乙”或“丙”)；变式训练图13乙解析 根据题意，A1内阻为确定值，可考虑将A1与定值电阻R0串联改装为电压表，可得总电压为UIA1(r1R0)10103(2080)V1.0
20、 V，小于电源电动势3.0 V，然后判断能否将改装后的电压表与待测电阻并联然后再与A2串联：由于此时可求出它们的总电流为 I 总IA1URx10 mA1.02001 000 mA15 mA，略小于电流表A2的量程，所以方案可行；又要求电流从零开始，所以变阻器应用分压式接法，电路图选图乙.(2)滑动变阻器应该选_；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于_(填“a”或“b”)端；R1b解析 滑动变阻器R2的最大阻值为200，电阻值太大，对分压的调节效果不好，所以要使用电阻值比较小的R1.在闭合开关前，要使测量的部分的电压最小，所以滑动变阻器的滑片P应置于b端.(3)若某次测量中电流表A1的示数为I
21、1，电流表A2的示数为I2，则Rx的表达式为：Rx_.解析 根据欧姆定律和并联电路电压相等得I1(R0r1)Rx(I2I1)，I1R0r1I2I1解得：RxI1R0r1I2I1.方案 伏安法 伏阻法 安阻法 原理 EUIr EIRIr 电路图 关系式 UEIr 测量电源电动势和内阻的三个常用方案EUURr1U rER1E1IRErE图象 纵轴截距：E 斜率的绝对值：r 纵轴截距：斜率：纵轴截距：斜率：误差分析 E测E真 r测r真 E测E真 r测r真 1ErErE1E任何一种实验方法都要紧扣闭合电路欧姆定律EUIr.注意U、I是如何测量或得出的，明确变量与恒量，找到函数关系，化曲为直，获得直线方
22、程.在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题.求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用：例4(2019北京市东城区上学期期末)某实验小组利用如图14甲所示的电路做”测量电池的电动势和内电阻”的实验.(1)请你根据电路图，在图丙所示的实物图上连线.图14答案 见解析图 解析 根据电路图连接实物图，如图所示：(2)该小组利用测量出来的几组电压和电流值画出了UI图线如图乙.根据图线求出电源的电动势E_，电源的内电阻r_.U2U2U1I0解析 由题图乙可知，电源电动势为 U2，电源内阻 rU2U1I0.(3)另一实验小组也做了“测量电池
23、的电动势和内电阻”的实验，他们在实验室里找到了以下器材：A.一节待测的干电池 B.电流表A1(满偏电流3 mA，内阻RA110)C.电流表A2(00.6 A，内阻RA2约为0.1)D.滑动变阻器R1(020，10 A)E.定值电阻R0(1 190)F.开关和导线若干 图15某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但提供了两块电流表，于是他设计了如图15(a)所示的电路，并进行实验.该同学测出几组电流表A1、A2的数据I1、I2，利用测出的数据画出I1I2图象，则由图象可得被测干电池的电动势E_ V，内电阻r_.(结果均保留两位有效数字)1.50.60解析 由题图(b)可知，图象与纵轴的交点为：I1
24、1.25 mA，与横轴的交点为：I20.5 A，则电源内阻为：rUI I1RA1R0I21.251.0103101 1900.50.60 电源电动势为：EI1(RA1rR0)1.25103(100.61 190)V1.5 V.变式训练5.(2019江苏泰州市上学期期末)如图16所示，某同学准备测量一电池的电动势和内阻.(1)先用多用电表“直流2.5 V挡”粗测该电池电动势，读数为_ V.图161.55解析 用多用电表“直流2.5 V挡”粗测该电池电动势，最小刻度为0.05 V，则读数为1.55 V.(2)为较精确测量电池电动势和内阻，设计了图17甲所示的电路.其中定值电阻R约为3，标有长度刻度
25、的电阻丝ac，每单位长度电阻为R0，电流表内阻不计.根据图甲完成图乙中实物连线.图17答案 见解析图 解析 实物连线如图；(3)闭合开关S，滑动触点P，记录aP的长度L和相应电流表的示数I，测得几组L、I值.以 为纵坐标，L为横坐标，作出如图18所示的图象，已知图象斜率为k，图象与纵轴截距为b，由此可求得电池电动势E_，内阻r_.(用题中字母k、b、R、R0表示)1I1ILR0kbR0k R图18解析 由闭合电路欧姆定律：EI(rRLR0)解得1IRrE R0E L，可知RrE b，R0E k，解得 ER0k，rbR0k R.高考试题中出现的电学创新实验，大都是在教材常规实验的基础上，进行重组
26、、包装、拓展、创新，它们源于教材，但高于教材，解决这类创新实验时，应注意以下三点：(1)无论哪个电学实验，不管怎么创新都离不开电路，离不开实验仪器的选取，电流表内、外接法的判断，滑动变阻器的分压电路与限流电路的分析.(2)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等.(3)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流”或“自报电压”的功能.因此，在测电压表内阻时，
27、无须再并联电压表；测电流表内阻时，无须再串联电流表.例5(2019全国卷23)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表.该同学测得微安表内阻为1 200，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装.然后利用一标准毫安表，根据图19(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表).图19(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线.答案 连线如图所示 解析 量程为250 A的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线.(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指
28、针位置如图20所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是_.(填正确答案标号)图20 A.18 mAB.21 mAC.25 mAD.28 mA C解析 当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 A，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25 mA，选项C正确.(3)产生上述问题的原因可能是_.(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 C.R值计算错误，接入的电阻偏小 D.R值计算错误，接入的电阻偏大 AC解析 根据 IgRg(IIg)R 得：IIgRgR Ig出现该情况可能是微安表内阻测
29、量错误，实际电阻大于1 200，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小，选项A、C正确.(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k_.9979解析 设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有 U(250.25)103R U(200.25)103kR 解得 k9979.变式训练6.(2019安徽“江南十校”综合素质检测)一个标有“3 V 1.5 W”的小灯泡的伏安特性曲线如图21(a)所示.小明同学有两节干电池，其中一节新电池的电动势为1.5 V，内阻为1.5；另一节为旧电池，使用多用电表粗略测出该旧电池的电动势约
30、为1.4 V，查阅资料得知旧电池的内阻为10 以上.图21(1)现用新电池直接给该小灯泡供电，小灯泡发光昏暗，则小灯泡实际功率为_ W(结果保留两位有效数字).0.32(0.300.34)(2)该同学尝试用这两节干电池串联在一起为该小灯泡供电，在接入电路前，先测定该电池组的电动势和内阻，实验室备有下列器材：A.电流表G(满偏电流2 mA，内阻10)B.电流表A(00.6 A，内阻约0.1)C.滑动变阻器R1(05，10 A)D.滑动变阻器R2(050，1 A)F.定值电阻R31 990 G.开关、导线若干 为方便且能较准确地进行测量，选用滑动变阻器_(填写器材前面的序号).D 利用实验室备有的实验器材在虚线框中画出测量电池组电动势和内电阻的电路图.答案 如图所示 该同学根据他设计的实验测出了多组I1(电流表A的示数)和I2(电流表G的示数)，并作出了如图(b)所示的I1和I2的关系图线.根据图线可得，被测电池组的电动势为_ V，内阻为_(结果保留三位有效数字).根据电池组的电动势和内阻判断用新、旧干电池各一节串联在一起为该小灯泡供电比一节新干电池单独使用时亮度_(选填“亮”或“暗”).2.92(2.902.94)11.7(11.611.8)暗