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第2讲电学实验1．(2012年广东卷)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量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6－2－1甲和乙所示，长度为___cm，直径为________mm.1甲乙丙图6－2－1(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：①将滑动变阻器R1的阻值置于最______(填“大”或“小”)处，然后将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表的示数为I0.②将电阻箱R2的阻值调至最_______(填“大”或“小”)，然后将S2拨向接点2，保持R1不变，调节R2，使电流表的示数仍为I0，此时R2的阻值为1280Ω.(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.2解析：(1)游标卡尺的主尺分度值为0.1cm，故主尺应读5.0cm；游标为10分度，分度值为0.01cm，图中第1条刻度线对齐，故游标应读0.01cm×1＝0.01cm.两者相加为所测长度，即5.01cm，注意游标卡尺不需要估读．螺旋测微器的主尺分度值为0.5mm，故主尺应读5.0mm.旋转尺的分度值为0.01mm，故旋转尺应读0.01mm×31.5＝0.315mm.两者相加为所测直径，即5.315mm，注意螺旋测微器需要估读．3(2)为了安全，在接通开关之前，应保证电路中的可变电阻所接入电路中的电阻阻值最大，以避免因电路电流过大而损坏电路元件．(3)此题采用替代法测电阻，用电阻箱替代圆柱体接入电路，调节电阻箱的阻值，使电路的各项参数与原来相同，那么电阻箱的阻值就与圆柱体的阻值相等．答案：(1)5.015.315(2)①大②大(3)128042．(2011年广东卷)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，所用器材有：小电珠(2.5V0.6W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干．(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表______(填“×1”、“×10”或“×100”)倍率的电阻挡；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图6－2－2甲所示，结果为______Ω.甲乙图6－2－25(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图6－2－2乙完成实物图6－2－3中的连线．图6－2－3(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于______端．为使小电珠亮度增加，P应由中点向______端滑动．6数据点abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244(4)下表为电压等间隔变化时所测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点__________(填“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”)间多测几组数据.7答案：(1)×17.5(2)如图39所示．图39(3)ab(4)ab83.(2010年广东卷)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图6－2－4甲所示．甲丙乙图6－2－49(1)在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．(2)请完成下列主要实验步骤：A．检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图丙所示，读得电阻值是____________；B．将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V；C．将开关S2________，电压表的示数是1.16V；断开开关S1.(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是________(结果保留两位有效数字)．(4)由于所有电压表都不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”)．10答案：(1)如图40所示．(2)20Ω闭合(3)0.69Ω(4)小图4011从近三年的电学实验考题来看，考查的主要内容及方向为：(1)基本仪器的使用．(2)测电阻的相关实验，以电流表内外接法及滑动变阻器分压限流接法为重点．12基本电学仪器的使用与读数1．多用电表【例1】多用电表的表头如图6－2－5所示．在正确操作的情况下：图6－2－513(1)若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是__________，测量结果为__________．(2)若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是__________，测量结果为__________．(3)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是__________，测量结果为__________．(4)若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：_______________________，_____________________________.(5)全部测量结束后，应将选择开关拨到______挡或者______________________．(6)无论用多用电表进行哪种测量(限于直流)，电流都应该从________色表笔经______插孔流入电表．14答案：(1)直流电压1.10V(2)直流电流44mA(3)电阻1700Ω(4)改用“×1kΩ”倍率，重新调零；将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得到测量值(5)OFF交流电压500V挡位置(6)红正用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小(即指针所指的刻度值太大)，应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大(即指针所指的刻度值太小)，应该减小倍率重新调零后再测．151．某同学测量一只未知阻值的电阻．他先用多用电表进行测量，按照正确的步骤操作后，测量的结果如图6－2－6所示．则读出的阻值大小为__________Ω；为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选用倍率________(填“大些”或“小些”)的挡位再进行测量．图6－2－6答案：1000大些162．安培表和伏特表【例2】图6－2－7所示的是电压表的刻度盘．若当时使用的是该表的0～3V量程，那么电压表的读数为__________；若当时使用的是该表的0～15V量程，那么电压表的读数为__________．图6－2－717解析：0～3V量程的最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V(由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14～1.18V之间都算正确).0～15V量程的最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V(5.6～5.8V之间都算正确)．答案：1.15V5.7V18基本实验方法1．电路的连接与仪器的选择【例3】利用图6－2－8甲所示的电路测量电流表mA的内阻RA.图中R1、R2为电阻，K1、K2为电键，B是电源(内阻可忽略)．根据图甲所给出的电路原理图，在图乙的实物图上连线．甲乙图6－2－819答案：电路见图41，注意按顺序连，注意正负极连接不要出错．图4120【例4】某同学用图6－2－9所示的电路，测绘标有“3.8V0．3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象．除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：图6－2－921电流表：A1(量程100mA，内阻约2Ω)；A2(量程0.6A，内阻约0.3Ω)；电压表：V1(量程5V，内阻约5kΩ)；V2(量程15V，内阻约15kΩ)；滑动变阻器：R1(阻值范围0～10Ω)；R2(阻值范围0～2kΩ)电源：E1(电动势为1.5V，内阻约为0.2Ω)；E2(电动势为4V，内阻约为0.04Ω)．为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表______，电压表______，滑动变阻器____，电源______．(填器材的符号)．22解析：A1量程才0.1A；V2量程太大；R1对电流控制更有效．答案：A2V1R1E2(1)电路的连接注意事项：①连线时把导线接在接线柱上．②电表的正负接法：电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出．③滑动变阻器应处于有效的控制状态．23(2)选择实验仪器注意事项：①准确性原则：选用电表量程应尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满偏量程，②安全性原则：通过电源、电表、滑动变阻器、用电器的电流不能超过其允许的最大电流．③便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作．若指针偏转不到满偏角度的13，读数误差较大．242．(2011年深圳一模)有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的I－U图线，有下列器材供选用：A．电压表(0～3V，内阻6kΩ)B．电压表(0～15V，内阻30kΩ)C．电流表(0～3A，内阻0.1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.5Ω)E．滑动变阻器(10Ω，2A)F．滑动变阻器(200Ω，0.5A)G．蓄电池(电动势6V，内阻不计)25(1)用如图6－2－10甲所示的电路进行测量，电压表应选用_________，电流表应选用_________，滑动变阻器应选用_________．(用字母代号表示)甲乙图6－2－1026(2)通过实验测得小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图线可求得小灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.(3)若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω的电阻．答案：(1)ADE(2)10(3)11272．实验电路选择【例5】某同学先后完成下面两个实验：甲：测定一节干电池的电动势和内阻；乙：描绘小灯泡的伏安特性曲线．(1)用甲实验测量得到的数据作出U－I图线如图6－2－11中a所示，测得干电池电动势为______V，内阻为________Ω.图6－2－1128(2)在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，为减小误差，方便调节，在给定的四个电路图和三个滑动变阻器E、F、G中，应选取的电路是______，应选取的滑动变阻器是______．E．总阻值15Ω，最大允许电流2AF．总阻值200Ω，最大允许电流2AG．总阻值1000Ω，最大允许电流1A(3)将实验乙中得到的数据在实验甲的同一U－I坐标系内描点作图，得到图线b，若将实验甲中的电池与乙中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为________W.29解析：(1)图线a与纵轴交点的纵坐标为电源电动势的大小，图线斜率为电源内阻的大小．(2)由于小灯泡的电阻较小，故电流表应外接；电压要求可从零开始调节，故滑动变阻器应采用分压式连接，所以应选取的电路是C，应选取的滑动变阻器是E，这样电流控制效果较好．(3)由图线可得，此时小灯泡两端的电压为0.6V，小灯泡中的电流为1.2A，所以小灯泡的实际功率为0.72W.答案：(1)1.50.75(2)CE(3)0.7230连接方式误差来源测量值与真实值关系适用范围外接法电压表分流电流表的读数大于流过待测元件的电流，故R测R真测小电阻内接法电流表分压电压表读数大于待测电阻两端的电压，故R测R真测大电阻1．测量电路——电流表内外接法的选取：(1)电路的对比：31(2)判断方法：①直接比较法：当待测电阻Rx较小且远小于电压表的内阻RV时，应选用外接法；当待测电阻Rx较大且远大于电流表的内阻RA时，应选用内接法．②临界值法：当待测电阻RxRARV时，视Rx为小电阻，应选用外接法；当RxRARV时，视Rx为大电阻，应选用内接法；当Rx＝RARV时，两种接法均可．32调节范围限流式电路分压式电路电压调节范围电流调节范围2．控制电路——滑动变阻器分压式、限流式接法的选取：(1)电路的对比：说明：U为电源端电压，R为滑动变阻器的最大电阻，Rx为待测电阻的阻值．RxURx＋R→U0→UURx＋R→URx0→URx33(2)判断方法：①负载电阻Rx远大于滑动变阻器的总电阻R时，应采用分压式接法，此时若采用限流式接法，对电路基本起不到调节作用．②要求负载上电压或电流的变化范围大，且从零开始连续可调，应采用分压式接法．34③采用限流电路时，电路中的最小电流(电压)仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流(电压)时，应采用变阻器的分压式接法．④负载电阻的阻