3、誤差源于電壓表分流,測量值小于真實值。
(4)控制電路:當滑動變阻器的阻值較小時,常采用分壓式接法;當滑動變阻器的阻值與待測電阻相差不大時,常采用限流式接法?;瑒幼冏杵鞅仨毥訛榉謮菏降那闆r有:電壓或電流要求從零開始變化;滑動變阻器不能起到限流的作用;限流式接法不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)。若兩種接法均可,則采用總電功率較小的限流式接法。
3.測量電源的電動勢和內(nèi)阻:
(1)常用伏安法(電壓表和電流表),根據(jù)提供的實驗器材,也可以選用伏阻法(電流表和電阻箱)或安阻法(電流表和電阻箱)。
(2)解題方法首先都是根據(jù)閉合電路歐姆定律列式,然后可以分別代入兩組測量數(shù)據(jù)聯(lián)立方程組求解,也可以根據(jù)方
4、程式(一般將方程式寫成線性形式)描點作圖,分析圖線的截距、斜率與電源電動勢和內(nèi)阻的關(guān)系進而求解。
(3)伏安法誤差分析:
a.電流表內(nèi)接法:電源電動勢的測量值無系統(tǒng)誤差,內(nèi)阻的測量值偏大,包含了電流表內(nèi)阻。
b.電流表外接法電源電動勢和內(nèi)阻的測量值都偏小。
【真題回顧】
1. 一同學測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。
(1)如圖所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路.請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處__________;____________.
(2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I,以及計算的數(shù)據(jù)見下表:
根據(jù)表中數(shù)據(jù),在答題卡的方格紙上
5、作出關(guān)系圖象___________.由圖象可計算出該干電池的電動勢為_________V;內(nèi)阻為__________Ω.
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A–1
6.7
6.0
5.3
4.5
3.8
(3)為了得到更準確的測量結(jié)果,在測出上述數(shù)據(jù)后,該同學將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端.調(diào)節(jié)電阻箱,當電流表的示數(shù)為0.33 A時,電壓表的指針位置如圖所示,則該干電池的電動勢應為_______V;內(nèi)阻應為_____Ω.
【解析】(1)連接電
6、路時電源應與電路斷開,所以開關(guān)要斷開;另一錯誤是電阻箱接入電路的電阻是零,這樣容易燒壞電流表和電源。
(2)將數(shù)據(jù)描點連線,做出一條傾斜的直線。根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I(R+r)得,所以圖線的斜率表示電源電動勢V=1.37V,截距絕對值表示r=0.43.0Ω=1.20Ω;用電壓表與電流表并聯(lián),可測得電流表的內(nèi)阻,考慮電表內(nèi)阻對實驗的影響,則E=I(R+RA+r),得,所以圖線的斜率仍表示電動勢,電動勢的準確值為1.37V,圖線的截距表示(RA+r),所以內(nèi)阻精確值為r=(1.20-0.20) Ω=1.00 Ω。
2. 某同學研究小燈泡的伏安特性,所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8
7、V,額定電流0.32 A);電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻3 kΩ);電流表A(量程0.5 A,內(nèi)阻0.5 Ω);固定電阻R0(阻值1 000 Ω);滑動變阻器R(阻值0~9.0 Ω);電源E(電動勢5 V,內(nèi)阻不計);開關(guān)S;導線若干。
(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗電路原理圖。
(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。
由實驗曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻_________(填“增大”、“不變”或“減小”),燈絲的電阻率__________(填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)用另一電源E0(電動勢4 V,內(nèi)阻1
8、.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為__________W,最大功率為__________W。(結(jié)果均保留2位小數(shù))
【解析】(1)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量,故滑動變阻器用分壓式接法,小燈泡為小電阻,電流表用外接法;電壓表量程為3 V,應串聯(lián)定值電阻擴展量程到4 V。
(2)由I–U圖象知,切線的斜率在減小,故燈泡的電阻隨電流的增大而增大,再由電阻定律知,電阻率增大。
(3)當滑動變阻器的阻值為9 Ω時,電路電流最小,燈泡實際功率最小,此時由E0
9、=U+I(r+R)得I=–0.1U+0.4,在圖中作出該直線如左圖所示,交點坐標約為U=1.75 V,I=0.225 A,P1=UI=0.39 W;當滑動變阻器的阻值為0時,燈泡消耗的功率最大,作圖線I=–U+4,此時交點坐標為U=3.70 V,I=0.32 A,如右圖所示,最大的功率P2=UI=1.18 W。
【預測訓練】
1.某同學用以下電路測量電壓表的內(nèi)阻,R1是滑動變阻器,R2、R3、R4是三個電阻箱。實驗操作如下:合上開關(guān)K1后,適當?shù)卣{(diào)節(jié)三個電阻箱的阻值,使開關(guān)K2反復斷開和閉合時待測電壓表的示數(shù)不發(fā)生變化。
(1)電阻箱R2的面板指示如圖,其讀數(shù)為_________
10、_Ω;
(2)待測電壓表的內(nèi)阻可表示為Rv=__________;(用電阻箱的電阻符號表示)
(3)為了提高測量的準確度,可以采用的方法是_____________
A.適當增大電源的電壓
B.適當減小電源的電壓
C.調(diào)小R1的阻值,反復進行上面的操作
D.調(diào)大R1的阻值,反復進行上面的操作
(4)該同學測得電壓表的內(nèi)阻后,繼續(xù)研究這個電路。即在合上開關(guān)K1且反復斷開和閉合開關(guān)K2電壓表的示數(shù)不發(fā)生變化的前提下,進行如下操作:先斷開K2,保持其余電阻保持不變,減小R2,則電壓表的示數(shù)_________(填“增大”或“減小”);再合上K2,則通過該開關(guān)的電流方向為________
11、__(填“從a到b”或“從b到a”)。
【解析】(1)根據(jù)圖象讀數(shù)為1 893 Ω。
(2)開關(guān)K2反復斷開和閉合時待測電壓表的示數(shù)不發(fā)生變化,所以K2兩端電勢相同,根據(jù)題意設電壓表支路電流為I,R3支路電流為,有:,,聯(lián)立解得:。
(3)根據(jù)電橋法測電阻原理可知,回路電流減小誤差增大,所以想提高準確度,增大回路電流,可采取適當增大電源電壓,或者調(diào)小R1的阻值,反復進行上面的操作,BD錯誤AC正確。
(4)減小R2,回路總電阻減小,回路電流增大,根據(jù),路端電壓減小,而R1兩端電壓變大,所以兩并聯(lián)支路電壓減小,而R3、R4不變,所以R3支路電流變小,總電流變大,所以R2支路電流變大,流經(jīng)
12、電壓表電流變大,電壓表示數(shù)變大;電壓表示數(shù)變大,電壓表兩端電勢差增大,R3支路電流變小,R3兩端電勢差變小,所以a點電勢小于b點電勢,電流從b到a。
2.導電玻璃是制造LCD的主要材料之一,為測量導電玻璃的電阻率,某小組同學選取了一個長度為L的圓柱體導電玻璃器件,上面標有“3 V”的字樣。主要實驗步驟如下,完成下列問題。
(1)首先用螺旋測微器測量器件的直徑,示數(shù)如圖1所示,則直徑d=________mm。
3.圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻;表頭的滿偏電流為250 μA,內(nèi)阻為480 Ω。
13、虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位,5個擋位為:直流電壓1 V擋和5 V擋,直流電流1 mA擋和2.5 mA擋,歐姆100 Ω擋。
(1)圖(a)中的A端與______(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。
(2)關(guān)于R6的使用,下列說法正確的是_______(填正確答案標號)。
A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置
B.使用歐姆擋時,先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置
C.使用電流擋時,調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置
(3)根據(jù)題給條件可得R1+R2=______Ω,R
14、4=_______Ω。
(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為________;若此時B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為________;若此時B端是與“5”相連的,則讀數(shù)為________。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
【解析】(1)與多用電表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。
(2)R6是可變電阻,它的作用是歐姆表調(diào)零,使用歐姆擋時,先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置。
(3)B端與“2”相連時,是量程較小的電流表,所以;B端與“4”相連時,是量程較小的電壓表,所以。
(4)若此時B端與“1”相連,多用電表是量程
15、為2.5 mA的電流表,則讀數(shù)為1.47 mA;若此時B端與“3”相連,多用電表是歐姆100 Ω擋,則讀數(shù)為1 100 Ω;若此時B端與“5”相連,多用電表是量程為5 V的電壓表,則讀數(shù)為2.95 V。
【每日一題】
【計算題訓練】如圖所示,兩根質(zhì)量同為m、電阻同為R、長度同為l的導體棒,用兩條等長的、質(zhì)量和電阻均可忽略的長直導線連接后,放在距地面足夠高的光滑絕緣水平桌面上,兩根導體棒均與桌邊緣平行,一根在桌面上,另一根移動到靠在桌子的光滑絕緣側(cè)面上.整個空間存在水平向右的勻強磁場,磁感應強度為B.開始時兩棒靜止,自由釋放后開始運動.已知兩條導線除桌邊拐彎處外其余部位均處于伸直
16、狀態(tài),導線與桌子側(cè)棱間無摩擦.求:
(1)剛釋放時,導體棒的加速度大??;
(2)導體棒運動穩(wěn)定時的速度大小;
(3)若從開始下滑到剛穩(wěn)定時通過橫截面的電荷量為q,求該過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱.
b
a
B
【解析】(1)剛釋放時,設細線中拉力為
對a棒: (2分)
b棒: (2分)
解得:
17、 (1分)
(2)導體棒運動穩(wěn)定時,設細線中拉力為
b棒: (1分)
對a棒: (1分)
又: (1分)
解得: (1分)
(3)從開始下滑到穩(wěn)定,設b棒下降的高度為
則通過橫截面的電荷量
18、 (2分)
由能量關(guān)系得:系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱 (2分)
解得
1927年第五屆索爾維會議,集結(jié)了當時最頂尖的物理學家。當時與會的科學家中,中學就可能接觸的如愛因斯坦、居里夫人、洛倫茲、普朗克、玻爾、海森堡、德布羅意……
他們奠定了物理學之路,然而他們的背后還站著另外一批人——數(shù)學家。如果你進入大學后選擇了物理學相關(guān)的專業(yè),那你必然要花費大量的時間學習微積分、線性代數(shù)、復變函數(shù)、群論……
數(shù)學是學習物理、理解物理、研究物理的工具。下圖中的數(shù)學家們,幾乎每一個都有物理相關(guān)的成就在身。在當今,數(shù)學學得好,物理也可以有所成就,但是數(shù)學學不好,對前沿的理論甚至難以理解。如果你在大學選擇了物理相關(guān)專業(yè),那就一定要重視高等數(shù)學的學習。