高二 第八讲 恒定电流实验一精英班 学生版Word下载.docx

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（1）在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系.

（2）在坐标纸上描出各组数据所对应的点.（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜）

　　（3）将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.

　　4.拆除电路，整理仪器

　　五、实验注意事项

　　1.由于小灯泡的电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法.

　　2.因本实验要作出I-U图线，要求测出电压从零变化至U额的多组数据，因此滑动变阻器要采用分压式接法.　

　　3.开关闭合前滑动变阻器的滑片应移到图51-1中的A端，调节滑片时要注意电压不能超过小灯泡的额定值.

　　4.实验中各组读数要选择均匀，间隔大致相等，作图时两坐标轴的标度要适当，使图线不会偏向一边或过小或过大.

　　5.画I-U曲线时，不能画成折线，而应画成平滑的曲线，偏差较大的点应舍弃.

（二）测定金属的电阻率

　　一、实验目的

　　1.掌握电流表、电压表的使用原理及读数方法，滑动变阻器在电路中的两种连接方法.

　　2.练习使用螺旋测微器.

3.测定金属的电阻率.

　　由电阻定律可知，金属的电阻率　　　.因此测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可算出金属导线的电阻率.

　　三、实验器材

　　被测金属导线、刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关及导线若干.

　　1.用螺旋测微器在被测金属导线的三个不同位置各测一次直径，求出d的平均值.

　　2.按图50-2所示的电路图连接好电路.

　　3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度L.

图50-2

　　4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路的阻值最大的位置，电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表和电压表的示数I和U的值，记录在下表中.断开S，求出电阻R的平均值.

5.将测得的R、L、d的值代入电阻率的计算公式　　　　，计算出金属导线的电阻率.

　　6.拆除实验线路，整理器材.

　　1.用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同的位置各测一次，求其平均值；

用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，应反复测量三次，求其平均值.

　　2.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此采用电流表外接法.

　　3.用伏安法测电阻时，通过金属导线的电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验中逐渐增大.

4.无论滑动变阻器采用限流接法还是分压接法，可根据实验要求或提供的器材规格进行选择.

　　5.为了准确地求出电阻R的平均值，可采用U-I图象法求出其阻值.

　　六、误差分析

　　1.测量电路中电流表和电压表对电阻测量的影响.由于本实验采用电流表外接法，所以R测＜R真，由　　，所以ρ测＜ρ真.

　　2.通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化.

　　3.另外直径测量、长度测量、读数等人为因素也是误差的来源之一.

创新·

方法探究　　提炼方法　展示技巧

　　题型方法

　　一、仪器的选择与电路的设计

　　1.电学实验中仪器的选择方法

（1）基本原则

　　①安全——不损坏实验器材.

　　②精确——尽可能减少实验误差.

　　③方便——便于实验操作、读数和数据处理.

（2）实验仪器的选取

　　①电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流.

　　②用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流.

　　③电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值，一般两表的指针应指到满偏刻度的12至满偏之间的位置为宜.

　　2.滑动变阻器的两种接法及选择方法

例1　在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有标有“6V　1.5W”字样的小灯泡、导线和开关外，还有下列器材：

　　A.直流电源（6V，内阻不计）；

　　B.直流电流表（量程为3A，内阻0.1Ω以下）；

　　C.直流电流表（量程为300mA，内阻约为5Ω）；

　　D.直流电压表（量程为10V，内阻约为15kΩ）；

　　E.滑动变阻器（10Ω，2A）；

　　F.滑动变阻器（1kΩ，0.5A）.

　　实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.

（1）实验中电流表应选用_______，滑动变阻器应选用______.（均用序号表示）

（2）在虚线框内画出实验电路图.

图50-3甲

（3）试将图50-3甲所示的器材连成实物电路.

图50-3乙

　　二、螺旋测微器

　　1.构造：

图50-4为常用的螺旋测微器，它的测砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在G上.

图50-4

2.原理：

精密螺纹的螺距是0.5mm，即K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少等份就知道长度变化了多少个0.01mm.用它测量长度，可以精确到0.01mm，还可以估读到0.001mm（即毫米的千分位），因此螺旋测微器又称为千分尺.

图50-5

　　3.读数方法：

先从固定刻度G上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线

与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数（注意估读），即有：

测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数×

精确度（注意单位为mm）.如图50-5所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为14.5格，最后的读数为：

2.0mm+14.5×

0.01mm=2.145mm.

　4.注意事项

（1）测量前需校对零点：

先使测砧A与测微螺杆并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度是否重合，否则应加以修正.

（2）读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出.螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位.

　　（3）测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮K，改用微调旋钮K′，当听到“咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮K′，并拧紧固定旋钮.这样做既可以保护仪器，又能保证测量结果的准确.

　　三、伏安法测电阻

　　1.原理：

部分电路欧姆定律.

　　2.电流表外接法，如图50-6所示.

（1）R测　=　　　　　　　　　　　　

图50-6

系统误差使得测量值偏小.

（2）系统误差原因：

电压表

分流.

图50-7

　　（3）适用于测小阻值电阻.因为Rx相对于RV越小，

表分流越小，误差越小.

　　3.电流表内接法，如图50-7所示.

（1）　　　　　　　　　　　　　使得测量值偏大.

电流表

　分压.

　　（3）适用于测大阻值电阻，因为Rx越大，

　表分压越小，误差越小.

　　4.内外接法的选用方法

（1）在知道Rx、RV、RA的大约值时，可用估算法：

　　　　　　　时，选外接法；

时，选内接法.

图50-8

（2）在不知道Rx、RV、RA的大约值时，可用试触法.如图50-8所示，触头分别接触a、b，如　

　表变化大，说明　

　表分压大，应选外接法；

如　

　表分流大，应选内接法.

　　　例2　在“测定金属的电阻率”的实验中，提供的电源是一节内阻不计的干电池，被测金属丝的直径小于1mm，长度约为80cm，阻值约为3Ω.使用的电压表有3V（内阻约为3kΩ）和15V（内阻约为15kΩ）两个量程，电流表有0.6A（内阻约为0.1Ω）和3A（内阻约为0.02Ω）两个量程；

供限流用的滑动变阻器有最大阻值分别为10Ω、100Ω、1500Ω的三种，可供选择的实验电路有如图50-9甲、乙所示的两种.用螺旋测微器测金属丝的直径如图50-9丙所示，则：

（1）螺旋测微器的示数是____mm.

（2）为减小电阻的测量误差，应选用____图所示的电路.

　　（3）为在测量中便于调节，应选用最大阻值为____Ω的滑动变阻器.

　　（4）电压表的量程应选用____V.

　　（5）电流表的量程应选用____A.

图50-9　

　　体验成功

　　1.（徐州市2010届第一次质检）在探究“决定导线电阻因素”的实验中，需要进行以下测量.

（1）用螺旋测微器测得导线的直径如图50-10甲所示.其示数是____mm

图50-10甲

（2）欲用伏安法测定一段电阻丝的电阻，其阻值约为12Ω，要求测量结果尽量准确，并且电压、电流测量范围尽可能大一些.下列器材中电流表应选用的是（填选项代号，下同）____，电压表应选用的是____，滑动变阻器应选用的是____.在50-10乙给出的方框内画出应采用的电路图.

　　A.电池组E（6V，内阻很小）

　　B.电流表　　（0～3A，内阻0.0125Ω）　　

C.电流表　　（0～0.6A，内阻0.125Ω）

　　D.电压表　　（0～3V，内阻3kΩ）

　　E.电压表　　（0～6V，内阻6kΩ）

F.滑动变阻器R1（0～5Ω，2A）

图50-10乙

　　G.滑动变阻器R2（0～1000Ω，1A）

　　H.开关、导线

　　2.（2007年重庆理综卷）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图50-11所示的方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零.闭合开关后：

（1）若电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为____.

（2）若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线为____.

图50-11

（3）若反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，

但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为____.

金典·

预测演练　　经典创新　展望高考

　　1.在用伏安法测电阻时，若电流表的内阻为1Ω，电压表的内阻为5000Ω，Rx约为10Ω，则图甲、乙两个电路中哪个测量结果较为准确？

该电路的系统误差使得测量值比真实值偏大还是偏小？

（　）

A.甲电路，偏大　　B.甲电路，偏小

C.乙电路，偏大　D.乙电路，偏小

　　2.在如图所示的电路中，电流表和电压表的示数分别为10mA和2V，电压表的内阻为1000Ω，则待测电阻Rx的真实值应为（　）

　　A.150Ω　　

　　B.200Ω

　　C.250Ω

　　D.300Ω

3.许多精密仪器中常常采用如图所示的电路精确地调节某一电阻两端的电压，图中R1、R2是两只滑动变阻器，通过它们可以对负载电阻R0（阻值约为500Ω）两端的电压进行粗调和微调.已知两滑动变阻器的最大阻值分别为200Ω和10Ω，下列关于R1、R2的说法正确的是（　）

A.如果R1=200Ω，R2=10Ω，则调节R1起粗调作用

　　B.如果R1=10Ω，R2=200Ω，则调节R11起微调作用

　　C.如果R1=200Ω，R2=10Ω，则调节R2起粗调作用

　　D.如果R1=10Ω，R2=200Ω，则调节R2起微调作用

　　4.在“测定金属的电阻率”的实验中，用刻度尺测得电阻丝的长度为60.00cm，测得电阻丝的直径如图甲所示，运用伏安法测得的电压、电流如图乙所示.根据图中示数计算出电阻率ρ的大小为____Ω·

m.（结果保留两位有效数字）

　　5.某同学测绘标有“4.8V0.3A”字样的小灯泡的电功率P随电压U变化的图象，要使小灯泡两端的电压从0到4.8V连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：

　　A.电流表（量程为0.6A，内阻约为1Ω）；

　　B.电流表（量程为3A，内阻约为0.2Ω）；

　　C.电压表（量程为6V，内阻约为2kΩ）；

　　D.电压表（量程为15V，内阻约为4.5kΩ）；

　　E.滑动变阻器（阻值范围为0~20Ω，额定电流为2A）；

　　F.滑动变阻器（阻值范围为0~2kΩ，额定电流为0.5A）；

　　G.电池组（电动势为6V，内阻约为1Ω）.

（1）选用的器材代号为________.

（2）在图甲所示的虚线框中画出实验电路图.

　　（3）根据实验测量的数据描出P-U图象，如图乙所示，小灯泡在1.5V电压下的阻值为________Ω.

甲乙

　　6.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，通过实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡的电流和电压）：

（1）该同学漏填了U=1.20V时对应的电流I，请根据如图甲所示的指针位置，读出电流表的示数，并在上表空格中填上相应的示数.　

甲

（2）在如图乙所示的虚线框中画出实验电路图.　　　　　

乙

可用的器材有：

电压表、电流表、滑动变阻器（变化范围为0~10Ω）、电源、小灯泡、开关、导线若干.

（3）在图丙所示的坐标中画出小灯泡的U-I曲线.

丙

7.需要测量电流表

的内阻r1，实验室中有下列器材可供选用：

在下列设计的四个电路图中，选出你认为最合

适的在对应的横线上写出r1的表达式，并说明所用符号的物理意义；

认为不合适的在对应的横线上写出理由.

A图：

_______________________________

B图：

_______________________________；

C图：

D图：

______________________________.

8.用下列器材测量一待测电阻Rx的阻值（900~1000Ω）：

　　电源E（具有一定内阻，电动势约为9.0V）；

　　电压表　　（量程为1.5V，内阻r1=750Ω）；

　　电压表　　（量程为5V，内阻r2=2500Ω）；

　　滑动变阻器R（最大阻值约为100Ω）；

　　单刀单掷开关S，导线若干.　

（1）测量中要求电压表的示数不小于其量程的　　，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图

（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）.

（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上连线.

　　（3）若电压表　　的示数用U1表示，电压表　　的示数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为：

_____.

　9.要测量一长度为L、直径为D的电阻丝的阻值.

（1）用多用电表粗测该段电阻丝的阻值.用已经调零且选择旋钮指向欧姆挡“×

10”位置的多用电表测量，发现指针偏转角度太大，这时应将选择旋钮指向欧姆挡“_____”位置；

调零后测量，其表盘及指针所指位置如图所示，则此段电阻丝的电阻为_____Ω.

（2）现在需要进一步精确测量该电阻丝的阻值.实验室备有下列器材：

　　A.量程为0.6A、内阻为0.5Ω的电流表；

　　B.量程为3A、内阻为0.1Ω的电流表；

　　C.量程为3V、内阻为6kΩ的电压表；

D.量程为15V、内阻为30kΩ的电压表；

　　E.阻值范围为1kΩ的滑动变阻器R1；

　　F.阻值范围为50Ω的滑动变阻器R2；

　　G.蓄电池的电动势为6V，内阻很小；

　　H.开关一个，导线若干.

　　为使测量结果尽可能准确，电流表应选用_____，电压表应选用_____，滑动变阻器应选用_____.（填仪器的代号）

　　若选择了最合适的器材，采用最恰当的实验电路进行实验测量，电流表的示数是I，电压表的示数是U，则该电阻丝的电阻率ρ=_____.

　　10.有一根细而均匀的导电材料样品，截面为同心圆环，如图甲所示.此样品的长L约为3cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，且该样品的内径太小而无法直接测量.现提供以下实验器材：

A.20等分刻度的游标卡尺；

　　B.螺旋测微器；

　　C.电流表　

　（量程为50mA，内阻r1=100Ω）；

　　D.电流表　　（量程为100mA，内阻r2约为40Ω）；

　　E.滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流为2A）；

　　F.直流电源E（电动势为12V，内阻很小）；

　　G.导电材料样品R2（长L约为3cm，电阻R2约为100Ω）；

　　H.开关一只，导线若干.

　　请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：

（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图乙所示，其示数L=_____mm；

用螺旋测微器测得该样品的外径如图丙所示，其示数D=_____mm.

（2）在虚线框中画出设计的实验电路图，并标明所选器材的字母.

（3）用已知物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d（写出推导过程）.