电学实验专题

电学实验专题

一、实验电路和电学仪器的选择 1．电流表内外接法选取 （１）基本电路

（２）电路的对比

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电阻的电流，故：

真测R R <

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：真测R R >

测大电阻

（３）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内阻R A 时，应选用内接法。

②临界值法：当待测电阻R x V A R R 时，视Rx 为大电阻，应选用内接法；当R x ＝V A R R 时，两种接法均可。

（口决：“内字中间有个大，大内偏大，小外偏小”，即内接法适合测大电阻且系统误差偏大，即测量值大于真实值，外接法适合测小电阻且系统误差偏小，即测量值小于真实值，）

2．滑动变阻器分压式、限流于接法选取 （１）基本电路

（２）电路的对比

调节范围

限流式电路

分压式电路 电压调节范围

U R R U

R x x →+

０→U

电流调节范围

x

x R U

R R U →+

０→

x

R U

说明：U 为电源端电压，R 为滑动变阻器最大电阻，Rx 为待测电阻阻值。 （３）两种接法的选择

①负载电阻Rx 远大于滑动变阻器总电阻R ，须用分压式接法，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变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。 ③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负载电阻的阻值Rx 小于滑动变阻器的总电阻R 或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。

⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流式接法总功率较小。

[例

1]．要用伏安法测定一个阻值只有几欧的待测电阻Ｒｘ

，现提供了以下器材：

Ａ．量程分别是0.6Ａ、3Ａ，内阻分别为几欧、十分之几欧的电流表1只； Ｂ．量程分别是3Ｖ、15Ｖ，内阻分别为1ｋΩ、几千欧的电压表1只； Ｃ．总阻值为20Ω的滑动变阻器1只； Ｄ．6Ｖ的蓄电池1只； Ｅ．开关1只和导线若干． 为使电阻的测量较为准确，并使电表能从零值开始读数，根据提供的实验器材，在如图3－99甲的方框内，画出符合要求的实验电路图．

[变式1]用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：

（阻值约200Ω，额定功率0．05Ｗ）

待测电阻Ｒ

ｘ

（量程0～1Ｖ，内阻10ｋΩ）

电压表Ｖ

１

（量程0～10Ｖ，内阻100ｋΩ）

电压表Ｖ

２

电流表Ａ（量程0～50ｍＡ，内阻30Ω）

（电动势3Ｖ，额定电流1Ａ，内阻不计）

电源Ｅ

１

（电动势12Ｖ，额定电流2Ａ，内阻不计）

电源Ｅ

２

滑动变阻器（电阻0～10Ω，额定电流2Ａ）

开关及导线若干

为使测量尽量准确，要求进行多次测量，并取平均值，请你在方框中画出实验电路原理图，其中，电源选用________，电压表选用________．Array

[变式2]在“测定金属的电阻率”实验中，若粗估金属丝的电阻Rx约为3Ω，为减小误差，要求金属丝发热功率P<0.75W，备有的部分器材有：

A．6V的电池组B、电流表（0—0.6A，内阻0.5Ω）C．电流表（0—3A，内阻0.01Ω）D、电压表（0—3V，内阻1kΩ）

E．电压表（0—15V，内阻5kΩ）F、滑动变阻器（0—100Ω，额定电流1A）G．滑动变阻器（0—20Ω，额定电流1A）

（1）上述器材应选用的是________________________。（用字母代替）

（2）画出实验电路图

3、器材选取原则

1．准确性原则：选用电表量程应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量程，若指针偏转不到满偏角度的１/3，读数误差较大。

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。

根据以上原则，电学仪器的选择有如下建议：

1、电源的选择：选择直流电源，应根据用电器的需要来确定，一般考虑用电器所需的电压、电路中的电流、电源电动势和允许电流等.在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下，选择电动势较大的电源（以获得更多的测量数据）。在相同电动势情况下，通常选择内电阻较小的电源（以获得较稳定的路端电压）,测电源内阻除外。

2、电表的选择：在不超过电表量程的条件下，选择量程较小的电表（以便测量时示数能在满刻度的2/3左右）。

3、滑动变阻器的选择:要由电路中所要求或可能出现的电流、电压的范围来选定变阻器，实际流过变阻器的电流不得超过其额定值；如要通过变阻器的电阻改变来读取不同的电流、电压值时，要注意避免变阻器滑片稍有移动电流或电压就会有很大变化的出现，也要避免出现滑片从一头滑到另一头，电流或电压几乎没有变化的情况.

[例2]一个未知电阻R x，阻值大约为10kΩ—20kΩ.为了较为准确的测定其电

阻值，实验室中有如下器材：

电压表V（量程3V、内阻约为3kΩ)

(量程15V、内阻约为15 kΩ)

电流表A1(量程200μA、内阻约为100Ω)

电流表A2(量程5mA、内阻约为10Ω)

电流表A3(量程0.6A、内阻约为1Ω)

电源电动势为３V

滑动变阻器R的最大阻值为200Ω

开关S

a.在实验中电压表量程应选 ， 电流表应选 。

b.为了尽可能减少误差，请你在虚线框中画出本实验的电路图。

c 、根据实验的需要用笔滑线代替导线，将图7所需的实物连接起来。

[变式]某同学为了测电流表A 的内阻精确值，有如下器材：

电流表A 1（量程300 mA ，内阻约为5Ω); 电流表A 2（量程600 mA ，内阻约为1Ω) ; 电压表V （量程15 V ，内阻约为3 kΩ) ; 定值电阻R 0 (5Ω) ;

滑动变阻器R 1(0～10Ω，额定电流为1 A); 滑动变阻器R 2(0～250Ω，额定电流为0. 3 A) ; 电源E （电动势3 V ，内阻较小）． 导线、开关若干．

(1)要求电流表 A 1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差．在如图所示线框内画出测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号．

(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A 1的内阻1r ，则所用电流表A 1的内阻1r 表达式为1r = ；式中各符号的意义是 。

+

- A

2

V

+

-

A 1

图7

+

- A

3

实验一、测定金属电阻率

一、实验的基本要领

1.实验目的

⑴掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.

⑵掌握螺旋测微器和游标卡尺的适用方法和读数方法.

⑶会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率.

⑷会用伏安法测电阻，解决多种情况下电阻的测量方法.

2．实验原理

⑴电阻的测量：由部分电路欧姆定律得R= ，可见只要测出导体在电压U下通过的电流I，就可以计算出导体的电阻。

⑵电阻率的测量：由电阻定律得ρ= ，可见在电阻已经测定的条件下，只要测出导体的长度L、横截面积S，即可算出某温度时的电阻率ρ。

⑶螺旋测微器的构造原理及读数

读数：测量时被测物体的长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。

测量值（毫米）=固定刻度数（毫米）（注意半毫米刻线是否露出）+可动刻度数?0.01（毫米）

3.实验器材

金属丝、螺旋测微器、安培表、伏特表、直流电源、滑动变阻器、

开关一个、导线若干、毫米刻度尺。

4.实验步骤

⑴按如图所示的原理电路图，将实验器材连接成实验电路，滑动变阻器以阻值最大的状态接入电路中。

⑵闭合开关，调节，使电流表和电压表有合适的示数，读出并记下这组数据。

⑶改变滑动变阻器的滑键位置，重新多次测出导体两端的电压和通过导体的电流，并记录在表格中

⑷用 测出金属丝接入电路中的长度L ,用 在不同位置测出金属丝的直径d 各三次求平均值，然后求出金属丝的横截面积4

2

d S π=

。

5.数据处理

用公式 计算出金属丝的电阻，用公式 计算出金属丝的电阻率。

【重要提示】⑴本实验所测定的金属丝电阻很小（约几欧），滑动变阻器选用

Ω20~0的即可，应选用限流式接法。

⑵由于温度升高，会改变金属丝材料的电阻率，所以电流不要过大（一般在1A 以内），电流表应选多大量程？电流表应内接还是外接？ 6.注意事项

⑴测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。 ⑵本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验中电路必须采用电流表外接法。

⑶闭合开关S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。

⑷在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I 的值不宜过大（电流表用

A 6.0~0量程）

，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过程中逐渐增大。

⑸测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读到下一位数字。

⑹求R 的平均值可用两种方法：第一种是I U R =算出各次的测量值，再去

平均值；第二种方法是用图像法（I U -图线）来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。 7.误差分析

⑴金属丝直径、长度测量带来误差

⑵电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以真测R R <，由

S

l

R ρ

=知真测ρρ<。 ⑶通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差。 二、实验的数据处理

[例1]在―测金属的电阻率‖的实验中，分别用游标卡尺和螺旋测微器测出用金属材料制成的一段圆柱体的长度和横截面的直径如图所示。则该圆柱体的长度为

______mm,横截面的直径为_________mm。

[变式]某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下：

（1）用20分度的游标卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为mm。

（2）用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为mm

[总结]1.游标卡尺不估读，而螺旋测微器一定要估读，以mm为单位时，应读到

千分位，即使正对刻度尺，也要以零补齐到千分位。

2.螺旋测微器读数时，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.

3.游标尺在读数时，除注意主尺上的数字1、2、3。。。。。。单位是cm外，还要注意游标尺是多少分度的，哪一分度与主尺上的刻度对齐。要注意主尺的单位和游标尺的单位要统一，一般先统一到单位mm，然后再换算成其它单位。

[例2]欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果

尽量准确，现备有以下器材：

A.电池组（3V，内阻1Ω）

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（0~15V，内阻15kΩ）

F.滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A）

G.滑动变阻器（0~2000 ，额定电流0.3A）H.开关、导线

（1）上述器材中应选用的是__________________；（填写各器材的字母代号）（2）实验电路应采用电流表______________接法；（填―内‖或―外‖）

（3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如下图所示，图示中I=_______A，U=_______V。

（4）为使通过待测金属导线的电流能在0~0.5A范围内改变请按要求在下面方框内画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图.

（5）某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如图所示，则该金属丝的直径d=_________mm。另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如下右图所示，则该工件的长度L=_________mm。

[变式1]（2012?莆田模拟）某实验小组在―测定金属电阻率‖的实验过程中，正确

操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是、、．

①已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ．电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势E=4.5V，内阻很小．则以下电路图中（填电路图2中的字母代号）电路为本次实验应当采用的最佳电路．但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏．

②若已知实验所用的电流表内阻的准确值R A=2.0Ω，则准确测量金属丝电阻R x 的最佳电路应是上图中的电路（填电路图下的字母代号）．此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻R x=（用题中字母代号表示）．

[变式2]某同学要测某一电阻的阻值（约3~5Ω），现有下列器材：

A.两节干电池

B.电压表0~3V，内阻约10kΩ

C.电流表0~0.6A，内阻约1Ω

D.滑动变阻器，0~10Ω

E.滑动变阻器，0~100Ω

F.开关和若干导线

滑动变阻器采用限流接法，要较准确地测出待测电阻的阻值.

①滑动变阻器应选________；（填序号）

②某同学的实物接线如图所示，指出该同学接线中的错误_________________。

③图中5个点是实验中测得的U、I值，作图并求出R=_______.（保留两位有效数字）.

巧用创新图像求金属的电阻率

1.利用L

U

[例1]有一金属电阻丝的阻值约为20Ω，现用以下实验器材测量其电阻率：A．电压表V1（量程0～15V，内阻约15kΩ）

B．电压表V2（量程0～3V，内阻约3kΩ）

C．电流表A1 (量程为0～0.6A，内阻约为0.5Ω)

D．电流表A2（量程为0～50 mA，内阻约为10Ω）

E．滑动变阻器R1 （阻值范围0～1kΩ，允许最大电流0.2A）

F．滑动变阻器R2 （阻值范围0～20Ω，允许最大电流1.0A）

G．螺旋测微器

H．电池组（电动势3V，内电阻0.5Ω）

I．开关一个和导线若干

⑴某同学决定采用分压式接法调节电路，为了准确地测量出电阻丝的电阻，电压表选，电流表选，滑动变阻器选（填写器材前面的字母）；

⑵用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图a所示，该电阻丝直径的测量值d = mm；

⑶如图b所示，将电阻丝拉直后两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，其间有一可沿电阻丝滑动的触头P，触头的上端为接线柱c．当按下触头P时，

它才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出．实验中改变触头与电阻丝接触的位置，并移动滑动变阻器的滑片，使电流表A示数I保持不变，记录对应的电压表读数U．

该同学的实物连接如图c所示，他的连线是否正确，如果有错，在连接的导线上打―×‖并重新正确连线；如果有导线遗漏，请添加导线，完成正确的实物连接图．

⑷利用测量数据描点作出U – L图线，如图d所示，并求得图线的斜率k．用电阻丝的直径d、电流I和斜率k表示电阻丝的电阻率ρ =．

2.利用L

R 图像

[例2]在―用伏安法测定一条金属丝（总电阻约10Ω）电阻率‖的实验中。

①某同学用螺旋测微器测得金属丝直径d如图甲所示，可读得d = mm。

②他又把金属丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在金属丝上夹上一个小金属夹P，移动金属夹P的位置，从而改变接入电路中金属丝的长度。把这样的装置接入实验电路中，如图乙所示。但他连接线路时却出现了两处错误，请用―×‖标在错误的导线上，再用笔画线代替导线给予改正。

③闭合开关前，滑动变阻器触头应移至 （填―左‖或―右‖）端。闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，以后通过多次改变P 点的位置，得到多组U 、I 、L 的数据，U/I 即得到金属丝长L 时对应的电阻R 。把这多组L 和R 的数据，绘成如图丙所示图线，则该图线斜率表示的物理意义是 （要求用文字表述）。 ④如果图线的斜率k=1Ω/m ，则该金属丝电阻率ρ = 。（保留二位有效数字）

[变式]某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝（电阻约为20Ω）材料的电阻率。他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a 和b 上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c 相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P 的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：

电池组E （电动势为3.0V ，内阻约1Ω）； 电流表A1（量程0～100mA ，内阻约5Ω）；

电流表A2（量程0～0.6A ，内阻约0.2Ω）； 电阻箱R （0～999.9Ω）； 开关、导线若干。

他们的实验操作步骤如下：

A ．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d ；

B ．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；

C ．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关S ；

D ．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的示值R 和接入电路的电阻丝长度L ；

E ．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R 和接入电路的电阻丝长度L 。

F ．断开开关，拆除电路并整理好器材。

（1）小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d=______________mm ；

（2）实验中电流表应选择_________（选填―1A ‖或―2A ‖）；

（3）小明用记录的多组电阻箱的电阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据，绘出了如图丙所示的L R -关系图线，图线在R 轴的截距为0R ，在L 轴的截距为0L ，再结合测出的电阻丝直径d ，可求出这种电阻丝材料的电阻率

ρ=__________（用给定的物理量符号和已知常数表示）。

实验二描绘小灯泡的伏安特性曲线

一、实验目的

描绘小灯泡的伏安特性曲线.

二、实验器材

小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸. 三、实验原理

用电流表和电压表测出小灯泡在不同电压下的电流，建立I

U-坐标系，描点连成直线或平滑曲线即得到小灯泡的伏安特性曲线.

为了尽可能多取些数据点并减小实验误差，应选用电流表外接（小灯泡的电阻一般在几欧或十几欧，是小电阻），滑动变阻器分压接法电路.

四、实验步骤

1.连接电路

将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路.

2.测出小灯泡在不同电压下的电流

（1）闭合开关前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使开关闭合时小灯泡

电压能从0开始变化；同时，这样做也防止开关刚刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝.

（2）移动滑动变阻器触头位置，测出6组不同电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.

（3）画出伏安特性曲线

A.在坐标纸上以U为横轴、以I为纵轴，建立坐标系.

B.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）.

C.将所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.

[思考]描绘出电灯泡的伏安特性曲线，曲线上各点对应的曲线的斜率是否表

示小灯泡在该电压下的电阻值？若是，说明理由；若不是，如何表示该电压下的电阻值？

五、注意事项

1.电路的连接方式

（1）电流表采用外接法：因为小灯泡的电阻很小，与A

0电流表串联

6.0

~

时，电流表的分压影响不能忽略.

(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化.

2.闭合开关S前，滑动变阻器触头应移到小灯泡分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小灯泡电压能从零开始变化.同时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝.

3.I

U-图像在U=1.OV左右将发生明显弯曲，故在U=1.0V左右绘测点要密，否则将出现很大误差.

4.电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定，即使用的若是“3.8V,0.3A”的小灯泡，选用电压表的15V量程，若使用“2.5V,0.6A”的小灯泡，则选用电压表的3V量程.

5.保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加到额定值，读出I后立即断开开关.

6.误差较大的点要舍去，I

U-图像应是平滑曲线而非折线.

六、误差分析

1.由于电压表不是理想电压表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差.

2.在坐标纸上描点、作图带来误差.

考点1.考查仪器的选择、电路的设计、数据的处理与分析

[例1]描绘标有―3V，0．4W‖的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡电压能从零

开始变化．所给器材如下：

A．电流表（0~200mA，内阻0．1Ω）B．电流表（0~0．6A，内阻0．01Ω）C．电压表（0~3V，内阻5kΩ）D．电压表（0~15V，内阻50kΩ）E．滑动变阻器（0~10Ω，0．5A）F．滑动变阻器（0~1kΩ，0．1A）G．电源（3V）H．电键一个，导线若干．

（1）为了完成上述实验，实验中应选择的仪器是________________．

（2）在Ⅱ卷的虚线框中画出完成此实验的原理图，并将实物按电路图用导线连好．

[变式1]现要用伏安法描绘一只标值为―2.5V，0.6W‖小灯泡的I﹣U图线，有下

列器材供选用：

A．电压表（0～3V，内阻3kΩ；0～15V，内阻10kΩ）

B．电流表（0～0.6A，内阻0.5Ω；0～3A，内阻0.1Ω）

C．滑动变阻器（10Ω，2A）

D．滑动变阻器（100Ω，1.0A）

E．蓄电池（电动势6V，内阻不计）

①用如图甲所示的电路进行测量，滑动变阻器应选用（用序号字母表示）．开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应该置于端（选填―A‖、―B‖或―A

B

正

中

间‖

）．

②按图甲所示电路，用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图．

③通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为Ω．

考点2.考查学生实验探究能力、故障分析、误差分析及注意事项

[例2]（1）某同学想测绘标有―3.8 V 0.4 A‖字样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，有下列一些器材可供选择：

A．电源E(电动势为4 V，内阻约为0.04 Ω).

B．电压表V1 (量程为5 V，内阻约为5 kΩ)；

C．电流表A1 (量程为100 mA，内阻约为2 Ω)；

D．电流表A2 (量程为0.6 A，内阻约为0.3 Ω)；

E．滑动变阻器R1(最大阻值为5 Ω)；

F．滑动变阻器R2(最大阻值为100 Ω)；

G．开关及导线若干

为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表，滑动变阻器(填器材前面的选项代号)

（2）选好器材后，该同学按照该实验要求连接电路，请完成下图甲中的实物连线。

（3）该同学根据实验数据，计算并描绘出R－U的图象如图乙所示。由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝的电阻为Ω；

（4）任何实验过程中均存在误差，已知本实验中所用的测量仪器均已校准。下列有关误差的说法中正确的是____________

A．该实验中的误差来源主要是电流表的分压作用；

B．由于电表内阻引起的误差属于偶然误差，可以通过作图法消除；

C．若将电表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差；

D．用R－U图象处理数据，可以有效的消除由于读数引起的失误。

[变式]在做―描绘小灯泡的伏安特性曲线‖实验时，所用器材有：电动势为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开

关和导线．要求能测出尽可能多的数据，如图是没有连接完的实物电路．（已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根）

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；

（2）连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是________________________________________；

（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，再要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向__________端滑动（选填―左‖或―右‖）；（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图所示的U—I图线．根据U—I图线提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是________W．

（5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是________ __________________．实验三测定电源的电动势和内阻

一、实验目的

掌握用电压表和电流表测量电池电动势和内电阻的方法，学会利用图像处理数据的方法.

二、实验原理

在闭合电路中，有闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势E、内阻r、路端电压U、电流I存在关系为Ir

E、在电路中不随外电阻R的变化而改

=，r

U-

E

变.测定电源的电动势和内阻可用三种方法：

方法一：测量原理如图所示，采用改变外电阻，可测得一系列I和U的值（6组），然后再在I

U-图像中描点作图，所得直线与纵轴的交点即为电动势E，图线斜率的绝对值为内阻r，这种方法叫伏安法，用电流表和电压表.

方法二：由r R E I +=

变形得r I

E

R -=，改变电路的电阻R ，测得一系列的I 和R 值，作出I

R 1

-图像.图像在R 轴上的截距即为电源的内阻的负值，直线的斜

率即电源的电动势E .此方法叫安阻法，用电流表和电阻箱.

方法三：由Ir U E +=及r R U U E R U I +==可得，或R

E r E U 1

11?+=,改变电路

的外电阻R ，测出一系列的U 值，作出R U 11-图像.图像在U 1

轴上截距的倒数即

为电源电动势，直线的斜率与在U

1

轴上的截距的倒数的乘积即为电源的内阻.此

方法叫伏安法，用电压表和电阻箱.

三、实验器材

电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干、坐标纸.

四、实验步骤

1.按上图所示电路图连接成电路，电流表取0.6A 量程，电压表去3V 量程，将滑动变阻器阻值调到有效电阻最大（图中左端）.

2.检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器触头的位置，使电流表有明显示数，记下一组（U I ,）值.

3.改变滑动变阻器滑片的位置5次，用同样的方法，再测出5组（U I ,）数值.然后断开开关，整理好仪器.

4.建立坐标系、描点.纵轴表示电压，横轴表示电流，取合适的标度，使所描坐标点绝大部分分布在坐标纸上，必要时纵坐标可以不从零开始取值.

5.根据描出的坐标点作出I U -图像，并延长与两坐标轴相交.

6.测算电动势和内电阻，准确读出I U -图线与纵轴和横轴的交点坐标，即读出E 和短I ，进一步算出内阻I

U I E r ??==

短. 五、注意事项

1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选得大些（选用已使用一

段时间的干电池）.

2.在实验中不要将I 调得过大，每次读完I U 和的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得r E 和明显变化.

3.在画I U -图像时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差.

4.干电池内阻较小时，U 的变化较小.此时，坐标图中数据点呈现出下部大面积空间得不到利用.为此，可使纵坐标不从零开始，把坐标比例放大，可使结果的误差减小.此时图线与横轴交点不表示断路电流.另外，计算内阻要在直线上

任取两个相距较远的点，用I

U

r ??=

计算出电池的内阻r . 六、误差分析

1.本实验采用的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流引起的.真测真测、E E r r <<

2.电表读数带来的误差.

3.如果将六组数据按先后顺序两两依次组成方程组，由于两组数据相邻，变化较小，计算误差较大，为此，注意是前后数据交叉组成方程组.

4.用图像法求电动势和内电阻时，作图不准确造成误差.

七．改进方法

为减小由于电源内阻较小，使路端电压变化不明显带来的误差，可采用以下两种方法改进：

1.若电流表内阻A R 已知，可采用如图甲实验电路图，将电源内阻r 与电流表内阻A R 之和A R r +做为测定对象，即A R r r +=测,则r 的真实值A R r r -测=

2.也可用一个阻值已知的小阻值电阻R 与电源串联，如图乙，原理同上，则

R r r -测=

[例1]测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I 图像如下:请回答下列问题 （1）在闭合开关之前移为防止电表过载而动滑动变阻器的滑动头P 应放在__处。

（2）现备有以下器材：

A ．干电池1个

B ．滑动变阻器（0～50Ω）

C ．滑动变阻器（0～1750Ω）

D ．电压表（0～3V ）

E ．电压表（0～15V ）

F ．电流表（0～0.6A ）

G ．电流表（0～3A ）

其中滑动变阻器应选___ ，电压表应选_ _，电流表应选_ _ _。(填字母代