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专题9 电学实验
【估读原则】最小单位为1、0.1、0.01等，按估读；最小单位为2、0.2、0.02等，按估读；最小单位为5、0.5、0.05等，按估读。
1．电流表、电压表的示数如图a、图b所示。电流表的读数为 ，电压表的读数为 。
2．下图中弹簧测力计的读数为 N。
【伏安法测电阻】百分误差分析
【滑动变阻器的限流式主电路和分压式主电路】
1．负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R，须用分压式主电路。
2．要求负载电压、电流变化范围较大（或从零开始连续可调），须用分压式主电路。
3．限流限不住，须用分压式主电路。
【测定电源的电动势和内电阻】
1．电路选择：如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻和电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大；用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小，测量引起的误差小，故本实验用甲电路图。
2．百分误差分析。
【多用电表的使用】
1．电流方向：“黑出红入”。
2．区分机械调零和电阻调零，测电阻时每换一次挡都要进行电阻调零。
3．刻度线3条：上为电阻专用，中间为电流、电压、交流直流共用，下为交流2.5V专用。
4．读数方法：按相应的、和估读，其中电阻本身是粗测。
5．使用完毕，选择开关要置于OFF挡（或交流电压最大挡），长期不用应把表内电池取出。
【提高训练】
1.某同学将量程为200μA、内阻为500Ω的表头改装成量程为1mA和10mA的双量程电流表，设计电路如图甲所示。定值电阻R1=500Ω，R2和R3的值待定，S为单刀双掷开关，A、B为接线柱。回答下列问题：
（1）按图甲在图乙中将实物连线；
（2）表笔a的颜色为 色（填“红”或“黑”）;
（3）将开关S置于“1”挡时，量程为 mA；
（4）定值电阻的阻值R2= Ω，R3= Ω。（结果取3位有效数字）
（5）利用改装的电流表进行某次测量时，S置于“2”挡，表头指示如图丙中所示，则所测量电流的值为 mA。
2．现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图（a）和图（b）所示。
（1）由上图读得圆柱体的直径为_________mm，长度为__________cm。
（2）若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为=____________。
3．实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为，查得铜的电阻率为，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻，从而确定导线的实际长度。可供使用的器材有：
电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω；
电压表：量程3V，内阻约9kΩ；
滑动变阻器R1：最大阻值5Ω；
滑动变阻器R2：最大阻值20Ω；
定值电阻：R0=3Ω；
电源：电动势6V，内阻可不计；
开关、导线若干。
回答下列问题：
（1） 实验中滑动变阻器应选 （填“”或“”），闭合开关S前应将滑片移至 端（填“”或“”）。
（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）。
4.在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则 （填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
5.如图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻（10Ω），R1 是电阻箱（0～99.9Ω），R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源（电动势10V，内阻很小）。
在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下：
（i）连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；
（ii）闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调滑动变阻器R，使A1示数I1 = 0.15A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2示数I2。
（iii）重复步骤（ii），再测量6组R1和I2；
（iv）将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。
根据实验回答以下问题：
① 现有四只供选用的电流表：
A．电流表（0～3mA，内阻为2.0Ω） B．电流表（0～3mA，内阻未知）
C．电流表（0～0.3A，内阻为5.0Ω D．电流表（0～0.3A，内阻未知）
A1应选用 ，A2应选用 。
② 测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1 = 0.15A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。
③ 在坐标纸上画出R1与I2的关系图。
④ 根据以上实验得出Rx = Ω。（保留2位有效数字）
6.某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧题图甲所示的部件 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）。从图中的示数可读出合金丝的直径为 mm。
（2）图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中 （选填图中表示接线柱的数字）之间出现了 （选填“短路”或“断路”）。
（3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进 请写出两条建议。
。
7.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________（选项“甲”或“乙”）。
（2）现有电流表（0-0.6A），开关和导线若干，以及以下器材：
A.电压表（0-15V） B.电压表（0-3V） C.滑动变阻器（0-50Ω） D.滑动变阻器（0-500Ω）
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U-I图线。
序号 1 2 3 4 5 6
电压U（V） 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
电流I（A） 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480
（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以及干电池的输出功率P都会发生变化，图3的各示意图中正确反映P-U关系的是____
8.某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验。
（1）他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图甲所示，得到电压表的内阻为3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5V，则电压表的示数应为 V（结果保留两位有效数字）。
（2）为了更准确地测量该电压表的内阻Rv，该同学设计了图乙所示的电路图，实验步骤如下：
A．断开开关S，按图乙连接好电路；
B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；
C．将电阻箱R0的阻值调到零；
D．闭合开关S；
E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V的位置；
F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V，读出此时电阻箱R０的阻值，此值即为电压表内阻Rv的测量值；
G．断开开关S．
实验中可供选择的实验器材有：
a．待测电压表
b．滑动变阻器：最大阻值2000Ω
c．滑动变阻器：最大阻值10Ω
d．电阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
e．电阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
f．电池组：电动势约6V，内阻可忽略
g．开关，导线若干
按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：
①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用
（填“b”或“c”），电阻箱中选用 （填“d”或“e”）。
②电压表内阻的测量值R测和真实值R真相比，R测　　　　R真（填“＞”或“＜”）；若RV越大，则越 （填“大”或“小”）
9.在“DIS测电源的电动势和内阻”的实验中
（1）将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、开关及若干导线连接成电路如图（a）所示。图中未接导线的A端应接在 点（选填：“B”、“C”、“D”或“E”）。
（2）实验得到的U-I关系如图（b）中的直线Ⅰ所示，则电池组的电动势为 V，内电阻阻值为
。
（3）为了测量定值电阻的阻值，应在图（a）中将“A”端重新连接到 点（选填：“B”、“C”、“D”或“E”），所得到的U-I关系如图（b）中的直线Ⅱ所示，则定值电阻阻值为 。
答 案
【估读原则】115mA、5.00V、3.6
【提高训练】
1.（1）如图所示
（2）黑
（3）10
（4）225、25.0
（5）0.780
2.（1）1.844（1.842-1.846）、4.240 （2）
3.（1）、a
（2）如图所示
（3）2.30（2.29-2.31）
（4）94（93-95）
4. 、大于、小于
5.（1）D、C
（2）变大
（3）如图所示
（4）31
6.（1）B、0.410 （2）7.9、断路
（3）①电流表改为内接；②测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。（或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值。）
7.（1）甲
（2）B、C
（3）如图所示
（4）1.50（1.49-1.51）、0.83（0.81-0.85）
（5）C
8.（1）1.0 （2）①c、d ② >、小
9.（1）C （2）2.8、2 （3）D、3

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