《2018-2019學年高中物理 第二章 第10節(jié) 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻學案（含解析）新人教版選修3-1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學年高中物理 第二章 第10節(jié) 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻學案（含解析）新人教版選修3-1.doc（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻 一、實驗?zāi)康? 1．知道伏安法測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理，進一步理解電源路端電壓隨電流變化的關(guān)系。 2．學會根據(jù)圖像合理外推進行數(shù)據(jù)處理的方法。 3．嘗試進行電源電動勢和內(nèi)電阻測量誤差的分析，了解測量中減小誤差的辦法。 二、實驗原理 實驗電路如圖所示，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，改變R的阻值，測出兩組U、I的值，根據(jù)閉合電路歐姆定律可列出兩個方程： E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r， 聯(lián)立可解出E、r的值。 三、實驗器材 待測電池一節(jié)，電流表(0～0.6 A)、電壓表(0～3 V)各一塊，滑動變阻器一只，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干。 四、實驗步驟 1．確定電流表、電壓表的量程，按實驗電路圖連接好實物電路，并將滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端。 2．閉合開關(guān)S，接通電路，將滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動，從電流表有明顯讀數(shù)開始，記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)。 3．同樣的方法，依次記錄多組U、I值。 4．斷開開關(guān)S，拆除電路。 5．以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標在坐標圖上，過這些點作一條直線，根據(jù)縱軸截距求出電動勢，根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻。 五、數(shù)據(jù)處理 為減小測量誤差，本實驗常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法： 1．公式法 利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如表所示： 實驗序號 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值 E＝，r＝作為測量結(jié)果。 2．圖像法 把測出的多組U、I 值，在UI 圖中描點畫圖像，使UI 圖像的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標點或使各坐標點大致分布在直線的兩側(cè)，如圖所示，由U＝E－Ir 可知： (1)縱軸截距等于電源的電動勢 E，橫軸截距等于外電路短路時的電流Im＝。 (2)圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻r＝＝。 六、誤差分析 1．偶然誤差 主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI 圖像時描點不準確。 2．系統(tǒng)誤差 由于電壓表分流IV，使電流表示數(shù)I小于電池的輸出電流I真。I真＝I＋IV，而IV＝，U越大，IV越大，它們的關(guān)系可用如圖表示。實測的圖線為AB，經(jīng)過IV修正后的圖線為A′B，可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距都小于A′B，即實測的E和r都小于真實值。 七、注意事項 1．為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表。 2．實驗中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時內(nèi)阻r的明顯變化。 3.若干電池的路端電壓變化不很明顯，作圖像時，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點可不從零開始。如圖所示，此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E，但圖線與橫軸交點不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠的兩點用r＝求出。 4．為了提高測量的精確度，在實驗中I、U的變化范圍要大一些，計算E、r時，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。 八、它案設(shè)計 1．用電流表和電阻箱測E、r(又叫安阻法) 如圖所示，由E＝IR＋Ir可知，如果能得到I、R的兩組數(shù)據(jù)，也可以得到關(guān)于E和r的兩個方程，于是能夠從中解出E和r。這樣，用電流表、電阻箱也可以測定電源的電動勢和內(nèi)阻。 2．用電壓表和電阻箱測E、r(又叫伏阻法) 如圖所示，由E＝U＋r可知，如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù)，同樣能通過解方程組求出E和r。這樣，除了以上兩個方法外，還可以用電壓表、電阻箱來測定電源的電動勢和內(nèi)阻。 [例1]　某同學要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)實驗室除提供開關(guān)S和導(dǎo)線外，還有以下器材可供選擇： A．電壓表 V(量程3 V，內(nèi)阻RV＝10 kΩ) B．電流表G(量程3 mA，內(nèi)阻RG＝100 Ω) C．電流表A(量程3 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω) D．滑動變阻器R1(阻值范圍0～10 Ω，額定電流2 A) E．滑動變阻器R2(阻值范圍0～1 000 Ω，額定電流1 A) F．定值電阻R3＝0.5 Ω 該同學依據(jù)器材畫出了如圖1所示的原理圖，他沒有選用電流表A的原因是____________________________________。 (2)該同學將電流表G與定值電阻R3并聯(lián)，實際上是進行了電表的改裝，則他改裝后的電流表對應(yīng)的量程是______ A。 (3)為了能準確地進行測量，同時為了操作方便，實驗中應(yīng)選用滑動變阻器______(填寫器材的符號)。 (4)該同學利用上述實驗原理測得數(shù)據(jù)，以電流表G讀數(shù)為橫坐標，以電壓表 V讀數(shù)為縱坐標繪出了如圖2所示的圖線，根據(jù)圖線可求出電源的電動勢E＝______ V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，電源的內(nèi)阻r＝______(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 [解析]　(1)一節(jié)干電池的電動勢約為1.5 V，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選R1，它的阻值范圍是0～10 Ω，電路中最小電流約為Imin＝＝ A＝0.15 A，電流表A的量程是3 A，電流表量程太大，因此不能用電流表A。 (2)改裝后電流表量程：I＝Ig＋＝0.003 A＋ A＝0.603 A。 (3)為使電路中電流較大，并且方便調(diào)節(jié)，故實驗中應(yīng)選用的滑動變阻器是阻值范圍較小的R1。 (4)由上可知，改裝后電流表的量程是電流表G量程的200倍，圖像的縱截距等于電源的電動勢，由圖讀出電源的電動勢為：E＝1.48 V。圖線的斜率大小k＝r，r＝＝ Ω＝0.83 Ω。 [答案]　(1)電流表量程太大　(2)0.603　(3)R1　(4)1.48　0.83 Ω [例2]　如圖所示，用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中，在電路中接一阻值為2 Ω的保護電阻R0，通過改變滑動變阻器，得到幾組電表的實驗數(shù)據(jù)： U(V) 1.10 0.86 0.70 0.54 0.06 I(A) 0.10 0.16 0.20 0.24 0.36 請完成下列問題： (1)本實驗系統(tǒng)誤差主要因素是_____________________________________________； (2)用作圖法在坐標系內(nèi)作出UI圖線； (3)利用圖線，測得電動勢E＝______ V，內(nèi)阻r＝______ Ω。 (4)電動勢測量值______真實值，內(nèi)阻測量值______真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)。 [解析]　(1)引起誤差的主要因素為電壓表的分流； (2)UI圖線如圖所示； (3)圖像的縱截距表示電源的電動勢，故E＝1.5 V，圖像的斜率表示內(nèi)阻與R0之和，故r＝－R0＝2 Ω； (4)由圖示可知，伏安法測電阻相對于電源來說采用電流表外接法，由于電壓表分流作用，電流表測量值偏小，當外電路短路時，電流測量值等于真實值，電源的UI圖像如圖所示，由圖像可知，電動勢測量值小于真實值，電源內(nèi)阻測量值小于真實值。 [答案]　(1)電壓表的分流作用　(2)見解析圖　(3)1.5　2　(4)小于　小于 1．為了測出電源的電動勢和內(nèi)阻，除待測電源和開關(guān)、導(dǎo)線以外，配合下列哪組儀器，不能達到實驗?zāi)康?　　) A．一個電流表和一個電阻箱 B．一個電壓表、一個電流表和一個滑動變阻器 C．一個電壓表和一個電阻箱 D．一個電流表和一個滑動變阻器 解析：選D　根據(jù)E＝I(R＋r)，由電流表測出電流，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，A正確；根據(jù)E＝U＋Ir，由電流表測出電流，由電壓表測出電壓，可以求出E、r，B正確；根據(jù)E＝U＋，由電壓表測出電壓，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，C正確；因為滑動變阻器不能讀出電阻的數(shù)值，所以只有一個電流表和一個滑動變阻器，測不出電動勢和內(nèi)阻，D錯誤。 2．[多選]某學生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時，所用滑動變阻器的阻值范圍為0～20 Ω，連接電路的實物圖如圖所示。關(guān)于該學生接線的說法正確的是(　　) A．滑動變阻器不起變阻作用　 B．電流表接線有誤 C．電壓表量程選用不當 D．電壓表接線不妥 解析：選AD　移動變阻器觸頭時，不會改變接入電路的電阻大小，變阻器不起變阻作用，A正確；電流表只允許電流從正接線柱流入，從負接線柱流出，而且應(yīng)該選擇0～0.6 A量程，圖中電流表接線正確，所以B錯誤；圖中電源為兩節(jié)干電池，電動勢為3 V，所以電壓表量程應(yīng)選用0～3 V，所以C錯誤；圖中開關(guān)不能控制電壓表，且電流從負接線柱流入，從正接線柱流出，所以電壓表的接線不妥，D正確。 3．下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的是(　　) A．測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和r B．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值 C．測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出UI圖像，再根據(jù)圖像求出E、r D．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)阻r 解析：選C　A中只測量兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；B中計算E、r平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；D中分別求出I、U的平均值再求解的方法是錯誤的。 4．[多選]用如圖甲所示的電路來測量電池電動勢和內(nèi)電阻，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖所示的UI圖線，由圖乙可知(　　) A．電池電動勢的測量值是1.40 V B．電池內(nèi)阻的測量值是3.50 Ω C．外電路發(fā)生短路時的電流為0.40 A D．電壓表的示數(shù)為1.20 V時電流表的示數(shù)I′＝0.20 A 解析：選AD　圖像與縱坐標的交點為電池的電動勢E＝1.40 V；電池的內(nèi)阻r＝＝ Ω＝1 Ω；根據(jù)E＝U＋I′r，代入數(shù)據(jù)得I′＝＝ A＝0.20 A，故A、D正確。 5．小明利用如圖所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)圖1中電流表的示數(shù)為________A。 (2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下： U/V 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I/A 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上(如圖2)作出UI圖線。由圖線求得：電動勢E＝________ V；內(nèi)阻r＝________ Ω。 (3)實驗時，小明進行了多次測量，花費了較長時間，測量期間一直保持電路閉合。其實，從實驗誤差考慮，這樣的操作不妥，因為_____________________。 解析：(1)電流表選擇的量程是0.6 A，所以此時電流表的示數(shù)為0.44 A。 (2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，畫出UI圖像如圖所示， 根據(jù)圖像可知，縱坐標的截距代表電動勢的大小，直線的斜率代表內(nèi)電阻的大小，所以電動勢E＝1.60 V；內(nèi)阻r＝ Ω＝1.2 Ω。 (3)干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大。 答案：(1)0.44　(2)UI圖像見解析圖　1.60(1.58～1.62都算對)　1.2(1.18～1.26都算對) (3)干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大 6．某同學用下列器材測定一節(jié)蓄電池的電動勢和內(nèi)阻，蓄電池的電動勢約為3 V，內(nèi)阻很小。 A．量程是0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω的電流表； B．量程是3 V，內(nèi)阻是6 kΩ的電壓表； C．量程是15 V，內(nèi)阻是30 kΩ的電壓表； D．阻值為0～1 k，額定電流為0.5 A的滑動變阻器； E．阻值為0～10 Ω，額定電流為2 A的滑動變阻器； F．定值電阻4 Ω，額定功率4 W； G．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。 (1)為了減小實驗誤差，電壓表應(yīng)選擇______(填器材代號)，電路圖1中的導(dǎo)線應(yīng)連接到______(填“①”或“②”)，改變滑動變阻器阻值時，為了使電壓表和電流表的讀數(shù)變化比較明顯，滑動變阻器應(yīng)選擇______(填器材代號)。 (2)用上問中的實驗電路進行測量，讀出電壓表和電流表的讀數(shù)，畫出對應(yīng)的UI圖線如圖2中圖線(a)所示，另有一電阻的UI圖線如圖2中圖線(b)所示。若把該電阻單獨與這節(jié)蓄電池連接成閉合回路，則電池兩端的電壓為______ V。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)電壓表應(yīng)該選擇量程是3 V的B；根據(jù)題意得內(nèi)阻很小，為減小誤差所以采用電流表外接法，即選擇①。改變滑動變阻器阻值時，為了使電壓表和電流表的讀數(shù)變化比較明顯，滑動變阻器應(yīng)選擇E。 (2)若把該電阻單獨與這節(jié)蓄電池連接成閉合回路，由電源UI圖線可知電動勢為3.2 V，內(nèi)阻r＝－R0＝1 Ω，由電阻的UI圖線得串聯(lián)的電阻是5 Ω，若把該電阻單獨與這節(jié)蓄電池連接成閉合回路，則電池兩端的電壓為U＝R＝2.67 V。 答案：(1) B?、佟　(2)2.67 7．利用兩個電流表A1和A2測量干電池電動勢E和內(nèi)阻r的電路原理圖如圖1所示；圖中S為開關(guān)，R為滑動變阻器，固定電阻R1和電流表A1內(nèi)阻之和為10 000 Ω(比r和滑動變阻器的總電阻大得多)，A2為理想電流表。 (1)在閉合開關(guān)S前，將滑動變阻器的滑動端c移動至______(填“a端”“中央”或“b端”)。 (2)閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑動端c至某一位置，讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2。多次改變滑動端c的位置，得到的數(shù)據(jù)如下表所示。 I1(mA) 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145 I2(mA) 480 400 320 232 140 68 在圖2所示的坐標紙上以I1為縱坐標、I2為橫坐標畫出所對應(yīng)的I1I2曲線。 (3)利用所得曲線求得電源的電動勢E＝______ V，內(nèi)阻r＝______ Ω(保留兩位有效數(shù)字)。 (4)該電路中電源輸出的短路電流I＝ ______A。 解析：(1)為保證安全，開始時滑動變阻器應(yīng)接到最大值，故應(yīng)接b端； (2)將各點依次描出，連線如下圖所示； (3)由圖示可知，電源電動勢E＝I1(R1＋RA1)＝14910－610 000 V＝1.49 V， 電源內(nèi)阻r＝ ＝ Ω≈0.60 Ω； (4)短路電流I＝＝ A＝2.4 A。 答案：(1)b端　(2)圖像見解析　(3)1.49　0.60　(4)2.4 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電學實驗問題 1．(1)如圖甲所示為螺旋測微器測量一金屬零件直徑時的示數(shù)，則該金屬零件的直徑為________ cm。 (2)有一游標卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游標上有20個小的等分刻度。用它測量一工件的長度，如圖乙所示。圖示的讀數(shù)是________cm。 解析：(1)螺旋測微器的固定刻度為5.5 mm，可動刻度為20.00.01 mm＝0.200 mm，所以最終讀數(shù)為5.5 mm＋0.200 mm＝5.700 mm＝0.570 0 cm。 (2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為50 mm，游標尺上第3個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數(shù)為30.05 mm＝0.15 mm，所以最終讀數(shù)為：50 mm＋0.15 mm＝50.15 mm＝5.015 cm。 答案：(1)0.570 0　(2)5.015 2．要用伏安法測量一個定值電阻的電阻值，備選的器材規(guī)格如下： A．待測電阻Rx(大約100 Ω) B．直流毫安表A1(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω) C．直流毫安表A2(量程0～40 mA，內(nèi)阻約為40 Ω) D．直流電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻約為5 kΩ) E．直流電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約為15 kΩ) F．直流電源(輸出電壓4 V，內(nèi)阻不計) G．滑動變阻器R(阻值范圍0～50 Ω，允許最大電流1 A) H．開關(guān)一個、導(dǎo)線若干 (1)要使測量精度盡量高，在備選的器材中，直流毫安表應(yīng)選________，直流電壓表應(yīng)選________。(填器材前面的序號) (2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖(要求電壓和電流的變化范圍盡可能大一些)。 解析：(1)因電源為4 V，若用V2則讀數(shù)誤差大，用電壓表D即可。因電阻值約為100 Ω。故電流的最大值約為：I＝＝ A＝0.03 A＝30 mA，故電流表應(yīng)選C。 (2)因 ＝ Ω＞100 Ω，故為小電阻用電流表外接法；因滑動變阻器為小電阻確定為分壓式接法。故電路圖如圖所示。 答案：(1)C　D　(2)見解析 3．(1)一量程為3 V的改裝電壓表由靈敏電流計G與電阻R串聯(lián)而成，如圖所示。若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準確值稍大一些，采用下列哪種措施可加以改進________。 A．在R上串聯(lián)一比R小得多的電阻 B．在R上串聯(lián)一比R大得多的電阻 C．在R上并聯(lián)一比R小得多的電阻 D．在R上并聯(lián)一比R大得多的電阻 (2)將此電壓表調(diào)好校準接入電路測某電路兩端的電壓，指針示數(shù)電壓為______ V。 (3)關(guān)于多用電表的使用，下列做法正確的是______ 。 A．把多用電表的選擇開關(guān)旋至適當?shù)闹绷麟妷簱?，用圖a所示的電路，合上開關(guān)S，則可測小燈泡兩端的電壓 B．把多用電表的選擇開關(guān)旋至適當?shù)闹绷麟娏鲹?，用圖b所示的電路，合上開關(guān)S，則可測通過小燈泡的電流 C．把多用電表的選擇開關(guān)旋至適當?shù)臍W姆擋，進行調(diào)零后，用圖c所示的電路，開關(guān)S保持斷開，則可測小燈泡的電阻 D．把多用電表的選擇開關(guān)旋至適當?shù)臍W姆擋，進行調(diào)零后，用圖d所示的電路，會觀察到此時歐姆表示數(shù)很小 解析：(1)在R上串聯(lián)一個比R小得多的電阻，可實現(xiàn)電流表的分壓稍小些，故A正確；在R上串聯(lián)一個比R大得多的電阻，會使電流表的分壓過小，示數(shù)又偏小，故B錯誤；在R上并聯(lián)一個比R小得多的電阻會使其分壓更小，電流表分壓變大，示數(shù)更大，故C錯誤；在R上并聯(lián)一個比R大得多的電阻會使其分壓更小，電流表分壓變大，示數(shù)更大，故D錯誤，故選A。 (2)電壓表讀數(shù)為2.50 V。 (3)測電壓時，其紅表筆接高電勢處，因為電流要從紅表筆流入，故A錯誤；測電流時，其紅表筆接高電勢處，因為電流要從紅表筆流入，故B錯誤；測電路中某個電阻的阻值時，一定要將該電阻與其他元件斷開，避免測量出現(xiàn)較大誤差，C正確；圖d是測量二極管的正向電阻，二極管正向電阻較小，指針應(yīng)該偏轉(zhuǎn)較大，示數(shù)較小，D正確；故選C、D。 答案：(1)A　(2)2.50(2.49～2.51 )　(3)CD 4．為測量一電源的電動勢及內(nèi)阻： (1)在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9 V的電壓表。 A．量程為1 V、內(nèi)阻大約為1 kΩ的電壓表V1 B．量程為2 V、內(nèi)阻大約為2 kΩ的電壓表V2 C．量程為3 V、內(nèi)阻大約為3 kΩ的電壓表V3 選擇電壓表________串聯(lián)________ kΩ的電阻可以改裝成量程為9 V的電壓表。 (2)利用一個電阻箱、一個開關(guān)、若干導(dǎo)線和改裝好的電壓表(此表用符號、 或與一個電阻串聯(lián)來表示，且可視為理想電壓表)，在虛線框內(nèi)畫出測量電源電動勢及內(nèi)阻的實驗原理電路圖。 (3)根據(jù)以上實驗原理電路圖進行實驗，讀出電壓表示數(shù)為1.50 V時，電阻箱的阻值為15.0 Ω；電壓表示數(shù)為2.00 V 時，電阻箱的阻值為40.0 Ω，則電源的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________Ω。 解析：根據(jù)電壓表改裝原理，為使讀數(shù)方便，需要選擇電壓表C串聯(lián)一個6 kΩ的電阻改裝成量程為9 V的電壓表，讀數(shù)只需乘以3即可。電壓表示數(shù)為1.50 V時，路端電壓為U1＝4.50 V，電阻箱阻值為R2＝15.0 Ω；電壓表示數(shù)為2.00 V時，路端電壓為U2＝6.00 V，電阻箱的阻值為R2＝40.0 Ω，由閉合電路歐姆定律E＝U＋聯(lián)立方程解得E＝7.5 V，r＝10 Ω。 答案：(1)V3或C　6　(2)見解析　(3)7.5　10 5．實際電流表有內(nèi)阻，可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián)。測量實際電流表G1內(nèi)阻r1的實驗中，可供選擇的儀器如下： ①待測電流表G1(0～5 mA，內(nèi)阻約300 Ω) ②電流表G2(0～10 mA，內(nèi)阻約100 Ω) ③定值電阻R1(300 Ω) ④定值電阻R2(10 Ω) ⑤滑動變阻器R3(0～1 000 Ω) ⑥滑動變阻器R4(0～20 Ω) ⑦干電池(1.5 V) ⑧電鍵S及導(dǎo)線若干。 (1)定值電阻應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________。(在空格內(nèi)填寫序號) (2)在方框中用鉛筆畫出實驗電路圖，再連接線路圖乙。 (3)補全實驗步驟： ①按電路圖連接電路，___________________________________________； ②閉合電鍵S，移動滑動觸頭至某一位置，記錄G1，G2的讀數(shù)I1，I2； ③_______________________________________________； ④以I2為縱坐標，I1為橫坐標，作出相應(yīng)圖線，如圖丙所示。 (4)根據(jù)I2I1圖線的斜率k及定值電阻，寫出待測電流表內(nèi)阻的表達式__________________________。 解析：(1)根據(jù)電路連接特點，G2為定值電阻和電流表G1的總電流，若定值電阻選10 Ω，則易使流過G2的總電流超過其滿偏值，故選③ 300 Ω。 (2)由題意可知，本實驗滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，電流表G2應(yīng)采用外接法；原理圖如圖甲所示；實物圖如圖乙所示。 (3)根據(jù)實驗原理可知，補充實驗步驟如下： ①將滑動觸頭移至最左端 ③多次移動滑動觸頭，記錄相應(yīng)的G1、G2的讀數(shù)I1、I2。 (4)根據(jù)歐姆定律：I1r1＝(I2－I1)R1 解得：I2＝I1 即k＝，所以r1＝(k－1)R1。 答案：(1)③　⑥　(2)實驗電路圖、實驗連接圖見解析 (3)①將滑動觸頭移至最左端?、鄱啻我苿踊瑒佑|頭，記錄相應(yīng)的G1、G2的讀數(shù)I1、I2　(4)r1＝(k－1)R 6．某物理實驗小組利用實驗室提供的器材測量一螺線管兩接線柱之間金屬絲的長度，可選用的器材如下： A．待測螺線管L(符號)：繞制螺線管的金屬絲電阻率為ρ，直徑為D，阻值約為幾十歐 B．電流表A1：量程10 mA，內(nèi)阻r1＝40 Ω C．電流表A2：量程500 μA，內(nèi)阻r2＝750 Ω D．電壓表 V：量程為10 V，內(nèi)阻為10 kΩ E．保護電阻R1：阻值為100 Ω F．滑動變阻器R2：總阻值約為10 Ω G．電源E，電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻忽略不計 H．開關(guān)一個及導(dǎo)線若干 (1)用多用電表粗測螺線管的電阻，分別選擇倍率“1”和“10”，經(jīng)正確操作后，兩次測量中多用電表表盤示數(shù)如圖甲所示，則金屬絲的電阻約為________Ω。 (2)為了盡可能準確的測量RL，要求電表的指針偏轉(zhuǎn)至少達到滿刻度的，同學們設(shè)計了一種適合的電路，如圖乙所示，請在圖中標明所選電表的符號。 (3)已知金屬絲的直徑為D，利用上述電路圖通過實驗測得a表的讀數(shù)為m，b表的讀數(shù)為n，用已知量和測得量的符號表示金屬絲的長度l，則l＝____________。 解析：(1)歐姆表示數(shù)等于指針示數(shù)與倍率的乘積，倍率越大指針示數(shù)越小，指針越偏右，由于歐姆表指針指在歐姆表中值電阻附近時讀數(shù)較準，由圖示表盤可知，歐姆表應(yīng)選擇1擋位，由表盤可知，40刻線到60刻線間有4條刻度線共5分度，則每一刻度線數(shù)值為4 Ω，歐姆表示數(shù)為：148 Ω＝48 Ω。 (2)由于電源電動勢為1.5 V，小于電壓表量程，所以不能使用電壓表V來測量電壓，由于兩電流表的滿偏電壓分別為U1＝I1r1＝0.4 V，U2＝I2r2＝0.375 V，可以用電流表A2與待測電阻并聯(lián)測電壓，用電流表A1測電流，電路圖如圖所示： (3)螺線管兩端電壓：U＝I2r2＝mr2，螺線管的電阻： R＝＝＝， 由電阻定律可知：R＝ρ＝ρ， 解得，螺線管長度：l＝。 答案：(1)48　(2)圖見解析　(3) 7．某同學在進行擴大電流表量程的實驗時，需要知道電流表的滿偏電流和內(nèi)阻，他設(shè)計了一個用標準電流表G1來校對待測電流表G2的滿偏電流和測定G2內(nèi)阻的電路，如圖所示，已知G1的量程略大于G2的量程，圖中R1為滑動變阻器，R2為電阻箱，該同學順利完成了這個實驗。 (1)實驗過程包含以下步驟，其合理的順序依次為________(填步驟的字母代號)。 A．合上開關(guān)S2； B．分別將R1和R2的阻值調(diào)至最大； C．記下R2的最終讀數(shù)； D．反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2的阻值，使G1的示數(shù)仍為I1，使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，此時R2的最終讀數(shù)為r； E．合上開關(guān)S1； F．調(diào)節(jié)R1使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，記下此時G1的示數(shù)I1。 (2)僅從實驗設(shè)計原理上看，用上述方法得到的G2內(nèi)阻的測量值與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。 (3)若要將G2的量程擴大為I，并結(jié)合前述實驗過程中測量的結(jié)果，寫出需在G2上并聯(lián)的分流電阻Rs的表達式，Rs＝________。 解析：(1)根據(jù)半偏法測電表內(nèi)阻的步驟可得正確順序為B、E、F、A、D、C。 (2)由于G1測量干路電流，G2測量支路電流，通過R2的電流是兩表示數(shù)之差，然后根據(jù)并聯(lián)電路中電流與電阻成反比準確計算。答案“相等”。 (3)擴大電流表的量程需要并聯(lián)一個電阻，由上述實驗步驟可知其滿偏電流為I1，則有rI1＝(I－I1)Rs，則Rs＝r。 答案：(1)BEFADC　(2)相等　(3)r