高中电学重点实验复习基础知识分压限流内接外接讲义.doc

选修3-1电学重点实验复习
一、 测量电路的选择（电流表的内、外接问题）

外接法（电流表在电压表的外部） 内接法（电流表在电压表的内部）
用来测小电阻（一般指几Ω至几十Ω） 用来测大电阻（一般指上几百甚至上千Ω）
记忆口诀：外小小内大大（外接法用来测量小电阻且测量值比真实值偏小，内接法用来测量大电阻且测量值比真实值偏大）
二、 供电电路的选择（限流式、分压式问题）

可以用限流式供电时就不能用分压式进行供电，因此我们只需要记住必须用分压式供电的三种情况：
1、要求电压或电流从0开始调（比如描绘小灯泡的伏安特性曲线必须采用分压式供电）或者电压或电流的调节范围尽可能大时（放心题目会给的）
2、电表量程较小而电动势较大（即采用限流式供电时，只要接通电路就会损坏电表。）
A
R
A
B
P
A
Rx
S
E
V
R
A
B
P
B
Rx
S
E
V
A
R
A
B
P
C
S
E
Rx
V
A
A
R
A
B
P
D
S
E
V
Rx
3、滑动变阻器的电阻远小于被控制的电阻（比如要测量的电阻几千Ω而滑动变阻器只有几十Ω，调节滑动变阻器时电表读数变化不明显。）

同学们，请仔细观察以上四幅电路图，它们分别采用了怎样的测量和供电电路？此外，你们发现了什么？

实验一、测定金属的电阻率
一、实验目的
　　(1)学会使用各种常用电学仪器，会正确读数.
　　(2)学会使用螺旋测微器并掌握正确读数方法.
　　(3)学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率.
　　(4)学会选择滑动变阻器的连接方式(分压、限流).
二、实验原理
用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由 　 　 ，得
三、实验器材及原理图
待测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干.

例1：某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，通过粗测电阻丝的电阻约为5 Ω，为了使测量结果尽量准确，从实验室找到以下供选择的器材：
　A.电池组(3 V，内阻约1 Ω)
　B.电流表A1(0～3 A，内阻0.0125 Ω)
　C.电流表A2(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)
D.电压表V1(0～3 V，内阻4 kΩ)
　E.电压表V2(0～15 V，内阻15 kΩ)
　F.滑动变阻器R1(0～20 Ω，允许最大电流1 A)
　G.滑动变阻器R2(0～2000 Ω，允许最大电流0.3 A)
　H.开关、导线若干
　(1)实验时应从上述器材中选用 (填写仪器前字母代号).
　(2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时，应采用安培表　　　　　接法，将设计的电路图画在图甲的方框内.
甲

(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图乙，则读数为 mm.
　(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝ .
四、巩固练习
1. 某同学测定一根金属丝的电阻率．
①用螺旋测微器测量金属丝的直径如图所示，则该金属丝的直径为_________mm．
②先用多用电表粗测其电阻．将选择开关调到欧姆挡“×10”档位并调零，测量时发现指针向右偏转角度太大，这时他应该：
a．将选择开关换成欧姆挡的“_______”档位(选填“×100”或“×1”)
b．将红、黑表笔短接，调节________调零旋钮，使欧姆表指针指在_________处．
－

+
A
－
+
V
　　再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如左下图所示，则此段电阻丝的电阻为__________Ω．

15
10

③现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了以下各种器材，4V的直流电源、3V量程的直流电压表、电键、导线等．还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用：
A．电流表A1（量程0.3A，内阻约1Ω） B．电流表A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
C．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω） D．滑动变阻器R2（最大阻值为50Ω）
为了尽可能提高测量准确度且要求电压调节范围尽量大．电流表应选________,滑动变阻器应选________（填器材前面的字母）．
请在右上图中补齐连线以完成本实验．
2.在测定金属丝电阻率的实验中，金属丝长约0.8m ，直径小于1mm ，电阻在5Ω左右，实验步骤如下：
①用螺旋测微器测量金属丝直径如图，则图中读数为 ；

②用伏安法测量金属丝的电阻R。试把图中所给的器材连接成测量R的合适的线路。图中电流表的内阻接近lΩ ，电压表内阻为几千欧，电源的电动势为3V ，变阻器的阻值为0Ω~10Ω 。
③闭合电键后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：
a．若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是 （填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”）。
b．若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至
档（填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”），再将 （填“红”或“黑”）表笔连接电源正极进行排查。
实验二、描绘小电珠的伏安特性曲线
一、实验目的
(1)描绘小电珠的伏安特性曲线；
(2)分析曲线的变化规律并得出结论.
二、实验原理
在小电珠由暗变亮的过程中，温度发生了很大的变化，而导体的电阻会随温度的变化而增大，故在两端电压由小变大的过程中，描绘出的U-I图象不再是一条直线.读出若干组小电珠两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出U-I曲线.
三、实验器材及原理图
小电珠、4-6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干.
甲
例：有一个额定电压为2.8V的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I- U图线，有下列器材供选用：
A.电压表（0～3V，内阻6 kΩ）
　B.电压表（0～15 V，内阻30kΩ）
　C.电流表（0～3 A，内阻0.1Ω）
　D.电流表（0～0.6 A，内阻0.5 Ω）
　E.滑动变阻器（10Ω，1 A）
　F.滑动变阻器（200 Ω，0.6 A）
　G.蓄电池（电动势6V，内阻不计）
乙
　（1）用如图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 （用序号字母表示）.
（2）通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.由图象可求得此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，要使灯泡正常工作，需串联一个阻值为 Ω的电阻.

四、巩固练习
1．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V，0.6W），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________倍率的电阻档（请填写“×1”、“×10”或“×100”）；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图16，结果为________。

② 实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图17完成实物图18中的连线。
③ 如图17所示，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。

2.某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
　A.电流表（量程100 μA，内阻约为 2 kΩ）；
　B.电流表（量程500 μA，内阻约为300 Ω）；
　C.电压表（量程15 V，内阻约为100 kΩ）；
D.电压表（量程50 V，内阻约为500 kΩ）；
E.直流电源（20 V，允许最大电流1 A）；
F.滑动变阻器（最大阻值1 kΩ，额定功率1 W）；
G.电键和导线若干.
（1）电流表应选 ，电压表应选 .（填字母代号）
　（2）该同学正确选择仪器后连接了如图所示电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：
。

实验三、测定电源的电动势和内阻
一、实验目的
(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法与原理；
(2)学习掌握用U-I图象处理数据的方法.
二、实验原理
方法一：改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路欧姆定律U=E-Ir求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值.
方法二（常考方法）：用作图法来处理数据：即在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象.如图所示.所得直线跟纵轴的交点即为电动势E的值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值（切记求斜率时的U一般不是从零开始，所以要十分小心要用ΔU / I0）.
三、实验器材及原理图
电压表、电流表、滑动变阻器、电池、开关和导线.
四、巩固练习
1．用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，器材有：电压表：0-3-15V；电流表：0-0.6-3A；变阻器R1(总电阻20Ω)；以及电键S和导线若干.
①根据现有器材设计实验电路并连接电路实物图甲，要求滑动变阻器的滑动头在右端时，其使用的电阻值最大.

②由实验测得的7组数据已在图乙的U-I图上标出，请你完成图线，并由图线求出E=________V，r =______ Ω. （保留三位有效数字）
2．某同学用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r，R为电阻箱。实验室提供的器材如下：电压表(量程0～3V，内阻约3kW)，电阻箱(阻值范围0～99.9W)；开关、导线若干。
① 请根据图甲的电路图，在图乙中画出连线，将器材连接成实验电路；
R
V

S
图 乙
图 甲
V

② 实验时，改变并记录电阻箱R的阻值，记录对应电压表的示数U，得到如下表所示的若干组 R、U的数据。根据图丙所示，表中第4组对应的电阻值读数是 W；

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电阻R/W
60.5
35.2
20.0

9.9
5.8
4.3
3.5
2.9
2.5
电压U/V
2.58
2.43
2.22
2.00
1.78
1.40
1.18
1.05
0.93
0.85
图 丁

图 丙
×0.1
1
5
6
7
8
9
0
4
3
2
×1
7
1
2
3
4
5
6
0
9
8
×10
5
9
0
1
2
3
4
8
7
6
×100
4
8
9
0
1
2
3
7
6
5

请推导的函数关系式（用题中给的字母表示） ，根据实验数据绘出如图丁所示的图线，由图线得出电池组的电动势E = V，内电阻r = W。（保留三位有效数字）