高中电学实验
测定金属的电阻率 2．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为 50 cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)．(2)用伏安法测金属丝的电阻 R x.实验所用器材为：电池组(电动势 3 V，内阻约 1 Ω)、电流表(内阻约 0.1 Ω)、电压表(内阻约 3 kΩ)、滑动变阻器 R(0～20 Ω，额定电流 2 A)、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量 R x 是采用上图中的______图(选填“甲”或“乙”)．(3)如图是测量 R x 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P 置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．(4)这个小组的同学在坐标纸上建立 U、I 坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的 4 个坐标点．请在图中标出第 2、4、6 次测量数据的坐标点，并描绘出 U－I 图线．由图线得到金属丝的阻值R x ＝________Ω(保留两位有效数字)．(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)． A．1×10－ 2 Ω·m B．1×10－ 3 Ω·m C．1×10 － 6 Ω·m D．1×10－ 8 Ω·m(6)任何实验测量都存在误差．本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是 ________(有多个正确选项)． A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D．用 U－I 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 答案(1)0.398(0.395～0.399 均正确)(2)甲(3)见解析图(4)见解析图 4.4(4.3～4.7 均正确)(5)C(6)CD 解析(1)螺旋测微器的读数为 0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm.(2)由实验记录的数据可知 R x 的阻值大约为 5 Ω.由题知 R x ≪R V，故电流表 外接．若滑动变阻器接为限流的形式，则 R x 两端电压的最小值 U min ＝520＋5＋1＋0.1 E≈0.6 V，而从实验数据可知 R x两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻器应采用分压的形式．(3)如图所示．(4)选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示． 图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值 R x ＝4.4 Ω.(5)根据 R x ＝ρ lS 得金属丝的电阻率 ρ＝R x Sl＝ πR x d24l＝ 3.14×4.4×0.398×10－ 3 24×0.5 Ω·m≈1.09×10－ 6 Ω·m，故选项 C 正确，选项 A、B、D 错误．(6)由读数引起的误差属于偶然误差，选项 A 错误；由电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项 B 错误，选项 C 正确；利用 U－I 图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项 D 正确． 4．现要测量一待测电阻的阻值，所用器材如下：
标准电流表 A 1(量程 250 mA，内阻 r 1 ＝5 Ω)； 电流表 A 2(量程 300 mA，内阻 r 2 约为 5 Ω)； 待测电阻 R 1(阻值约为 100 Ω)； 滑动变阻器 R 2(最大阻值 10 Ω)； 电源 E(电动势约为 6 V，内阻 r 约为 1 Ω)； 单刀单掷开关，导线若干．(1)要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号．
(2)实验中，需要直接测量的物理量有________________，用测得的量表示待测电阻 R 1 的阻值 R 1 ＝ ________.答案(1)实验电路原理图见解析图(2)两电流表 A 1、A 2 的读数 I 1、I 2 I 1I 2 －I 1 r 1 解析(1)由于 A 1 的内阻已知，可当做电压表来用；又给了另一个电流表 A 2，可结合两电流表示数之差，利用欧姆定律测 R 1 的阻值；题目要求测多组数据，滑动变阻器应接成分压式；电路图如图所示：
(2)实验中，测出两电流表 A 1、A 2 的读数 I 1、I 2 之后，则(I 2 － I 1)R 1 ＝ I 1 r 1，所以 R 1 ＝I 1 r 1I 2 － I 1.描绘小电珠的伏安特性曲线 练习题 1． 有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个小电珠的 U I 图线.有下列器材供选用: A.电压表(0~5 V,内阻 10 kΩ)B.电压表(0~10 V,内阻 20 kΩ)C.电流表(0~3 A,电阻 1 Ω)D.电流表(0~0.6 A,内阻 0.4 Ω)E.滑动变阻器(5 Ω,1 A)F.滑动变阻器(500 Ω,0.2 A)G.电源、开关一个、导线若干(1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用.为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用(用序号字母表示).(2)请在框内画出满足实验要求的电路图,并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.答案:(1)A D E(2)3.小灯泡灯丝的电阻会随灯丝温度的变化而变化,因而引起功率变化.一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题,实验室备有的器材是:电压表(0~3 V,约 3 kΩ),电流表(0~0.6 A,约 0.1 Ω),电池,开关,滑动变阻器,待测小灯泡,导线若干.实验时,要求小灯泡两端电压从 0 逐渐增大到额定电压.(1)在虚线框内画出实验电路图(2)根据实验测得数据描绘出如图所示的 U I 图像,由此可知,小灯泡电阻 R 随温度 T 的关系是:温度 T 越高,电阻 R(填“越大”、“越小”或“不变”).(3)如果一电池的电动势 2 V,内阻 2.5 Ω.请你根据上述实验的结果,确定小灯泡接在该电池的两端, 小灯泡的实际功率是 W.(结果请保留两位有效数字)解析:(1)要求小灯泡两端电压从 0逐渐增大到额定电压,所以滑动变阻器采用分压式连接;小灯泡的电阻较小,伏安法采用电流表外接法.(2)电压越高,小灯泡温度 T 越高,根据 U I 图像可知,电阻 R 越大.(3)电池的电动势 2 V,内阻 2.5 Ω,在小灯泡的 U I 图像上作出电池的 U I 图像,如图所示,两线交点的电压、电流值为小灯泡实际的电压、电流值,可得 U=1.02 V,I=0.39 A,所以实际功率 P=UI≈0.40 W.答案:(1)实验电路图如图所示(2)越大(3)0.40(0.38~0.43 均可)测定电源的电动势和内阻 练习题 2．在做测量一只蓄电池(电动势约为 2.2 V，内阻很小)的电动势和内阻的实验时，备有下列器材供选用：
A．定值电阻(阻值已知为 R 1 ＝1 Ω，额定功率约 5 W)B．定值电阻(阻值已知为 R 2 ＝10 Ω，额定功率约 10 W)C．直流电流表(量程 0～0.6 A～3 A，内阻不能忽略)D．直流电压表(量程 0～3 V～15 V，内阻较大)E．滑动变阻器(阻值范围 0～10 Ω)F．滑动变阻器(阻值范围 0～1 000 Ω)G．电键 H．导线若干(1)为防止电源短路，用作保护电阻的定值电阻选用______(填“A”或“B”)；滑动变阻器选用________(填“E”或“F”)．(2)某同学将选定的器材在实物图 4 上连线完成了实验电路，闭合电键后无论怎样移动滑片 P，发现电压表示数约为 2.2 V 不变，电流表的示数几乎为零，若电路中只有一处故障，则电路故障可能是下述中的________． A．b、c 间断路 B．a、b 间某点电阻丝断路 C．P 与电阻丝未接通 D．保护电阻断路
(3)排除故障后，某小组讨论发现图中有一条导线连接错误，请在错误导线上画上“×”，并画出正确接线．(4)改正错误后按正确操作完成实验，根据实验记录，将测量数据描点如右上图，请在图上作出相应图象．则待测蓄电池的电动势 E 为________V，内阻 r 为________Ω.(结果均保留三位有效数字)解析(1)如用 R 2 ＝10 Ω 的定值电阻，则电流过小，与 U－I 图象不符，无法完成实验，因此应选 A.滑动变阻器应选 E，因为滑动变阻器 F 阻值过大，不易调节．(2)电压表有示数约为 2.2 V 且不变，说明 a、c 之间断路，选项 A、C 正确．(3)由于电源内阻很小，电流表一定外接．(4)根据作出的图象知，纵轴截距为电动势 E＝2.20 V，(2.10 V～2.30 V 皆可)k＝| ΔUΔI|＝R 1 ＋r，所以 r＝0.500 Ω(0.400 Ω～0.600 Ω 皆可)． 答案(1)A E(2)AC(3)图线如图所示(4)2.20(2.10～2.30)0.500(0.400～0.600)4.某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电动势 E 和内阻 r，R 为电阻箱，V 为理想电压表，其量程略大于电池的电动势．实验中通过多次改变电阻箱的阻值 R，从电压表上读出相应的示数 U，该小组同学发现 U 与 R 不成线性关系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示。
序号 1 2 3 4 5 6 7 1R(Ω－ 1)0.1 0.4 0.5 1.0 2.0 2.5 5.0 1U(V－ 1)0.36 0.44 0.43 0.60 0.87 1.00 1.58 回答下列问题：
(1)根据表中的数据和实验原理，你认为第______(填序号)组数据是错误的，原因是：_____________ ________________________________________________________________________．(2)根据实验数据，请在图 10 所给的坐标系中绘出 1U －1R 关系图线．(3)由图线可知，该干电池的电动势 E＝________ V，内阻 r＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)解析(1)根据 E＝U＋ UR r，得1U ＝rE ·1R ＋1E，知1R 变大，1U 就变大，故第 3 组数据错误．(2)根据给定的各组 1R、1U 值在坐标系中描出位置，然后依据这些位置作出1U －1R 图线，如图所示．(3)根据 1U ＝rE ·1R ＋1E 知，纵轴截距是电动势的倒数，斜率是rE，有1E ＝0.35，rE ＝1.58－0.355.0－0，得 E≈2.9 V，r≈0.71 Ω.答案(1)3 随着电阻的减小路端电压应逐渐减小(2)见解析图(3)2.9 0.71 多用电表 的 使用 练习题 1．如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍 率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图
所示，则：(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果 要用此多用电表测量一个阻值约为 2.0×10 4 Ω 的 电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡 图 8 是________(选填“×10”、“×100”或“×1 k”)．(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为 50 mA 的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；当选用量程为 250 mA 的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.(3)当选用量程为 10 V 的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V.解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为 15，倍率为“×100”，读数为 1.5×10 3 Ω；测 2.0×10 4 Ω 电阻时应选“×1 k”的欧姆挡．(2)选 50 mA 直流电流挡，则每一大格表示 10 mA，每一小格表示 1 mA，测量的精确度为 1 mA，应估读到 0.1 mA(此时为 1/10 估读)，指针对应的读数为 30.8 mA；选择量程为 250 mA 的电流挡，则每一大格表示 50 mA，每一小格表示 5 mA，测量的精确度为 5 mA，应估读到 1 mA(此时为 1/5 估读)，指针对应的读数为 154 mA.(3)选择 10 V 电压挡，则每一大格表示 2 V，每一小格表示 0.2 V，测量的精确度为 0.2 V，应估读到 0.1 V(此时应为 1/2 估读)，指针对应的读数为 6.2 V.答案(1)1.5×10 3 ×1 k(2)30.8(30.7～30.9 都正确)154(3)6.2
