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1、电学实验拓展与创新,第八章恒定电流,成都七中,1.伏安法,电阻的测量,特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，外接法测量值偏小，测小电阻时应采用外接法测量).,练习1,某学习小组的同学拟描绘小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下： 小灯泡L，规格“4.0v0.7A”； 电流表A1，量程3A，内阻r1约为0.1; 电流表A2，量程0.6A，内阻r2=0.2; 电压表V，量程3V，内阻rV=9k； 标准电阻R1，阻值1； 标准电阻R2，阻值3 k; 滑动变阻器R，阻值范围0 10,； 学生电源E，电动势6V，内阻不计； 开关S及导线若干。 请在虚线框内补画出实验电路图，并在
2、图上标明所选器材代号。,2016天津改编:某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关，导线外，还有： 电压表V1（量程03V，内阻为3k） 电压表V2（量程015V，内阻约15k） 电流表A1（量程0200mA，内阻为10） 电流表A2（量程03A，内阻为0.1） 滑动变阻器R1（010，额定电流2A） 滑动变阻器R2（01k，额定电流0.5A） 定值电阻R3（阻值等于1） 定值电阻R4（阻值等于10） 定值电阻R5（阻值等于1K） 电源电动势6V，内阻不计 为了测量时各电表读数不小于其量程的三分之一，并
3、方便调节，请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.,实战演练1,电路设计,2016天津改编:某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了开关，导线外，还有： 电压表V1（量程03V，内阻为3k） 电压表V2（量程015V，内阻约15k） 电流表A1（量程0200mA，内阻为10） 电流表A2（量程03A，内阻为0.1） 滑动变阻器R1（010，额定电流2A） 滑动变阻器R2（01k，额定电流0.5A） 定值电阻R3（阻值等于1） 定值电阻R4（阻值等于10） 定值电阻R5（阻值等于1K） 电源电
4、动势6V，内阻不计 为了测量时各电表读数不小于其量程的三分之一，并方便调节，请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.,实战演练1,电路设计,归纳1：伏安法测量电阻电表量程偏小时的设计方案,电路设计,电流表和电压表的内阻必须明确,练习2,电路设计,为了测量某金属体在额定电压4V时的电阻Rx阻值（约为40）。有以下一些器材可供选择： A、A1（量程0100mA，内阻r1为10） B、A2（量程00.6A，内阻r2为1） C、V1（量程03V，内阻r3约3k） D、V2（量程015V，内阻r4约10k） E、定值电阻R1（10，允许最大电流2A） F、定值电阻R2（1k，允许最大电流
5、0.5A） G、滑动变阻器R3（010、允许最大电流2.0A） H、滑动变阻器R4（01k、允许最大电流0.5A） I、电源E（电动势为约为6V，内阻约为0.2) 单刀单掷开关S一个，导线若干 请画出测量电阻Rx的实验电路图，并在图上标明所选器材符号。,课前练习2,电路设计,为了测量某金属体在额定电压4V时的电阻Rx阻值（约为40）。有以下一些器材可供选择： A、A1（量程0100mA，内阻r1为10） B、A2（量程00.6A，内阻r2为1） C、V1（量程03V，内阻r3约3k） D、V2（量程015V，内阻r4约10k） E、定值电阻R1（10，允许最大电流2A） F、定值电阻R2（1k
6、，允许最大电流0.5A） G、滑动变阻器R3（010、允许最大电流2.0A） H、滑动变阻器R4（01k、允许最大电流0.5A） I、电源E（电动势为约为6V，内阻约为0.2) 单刀单掷开关S一个，导线若干 请画出测量电阻Rx的实验电路图，并在图上标明所选器材符号。,要用伏安法测定一个阻值约为5K的电阻，备有下列器材： A电池组E（6V，内阻很小） B电压表V1（01V，内阻为1K） C电压表V2（06V，内阻约3K） D.电流表A1（0100A，内阻约10） E.电流表A2（00.6A，内阻约1） F定值电阻R0（阻值1） G滑动变阻器R1（05，1A） H滑动变阻器R2（0100，0.2A
7、） I电键、导线 为了尽量减小实验误差， 要求测多组数据且电压从0开始调节。 请选择仪器设计实验电路图,并在图上标明器材符号。,电路设计,实战演练2,要用伏安法测定一个阻值约为5K的电阻，备有下列器材： A电池组E（6V，内阻很小） B电压表V1（01V，内阻为1K） C电压表V2（06V，内阻约3K） D.电流表A1（0100A，内阻约10） E.电流表A2（00.6A，内阻约1） F定值电阻R0（阻值1） G滑动变阻器R1（05，1A） H滑动变阻器R2（0100，0.2A） I电键、导线 为了尽量减小实验误差， 要求测多组数据且电压从0开始调节。 请选择仪器设计实验电路图,并在图上标明器
8、材符号。,电路设计,实战演练2,归纳2：伏安法测量电阻缺表的设计方案,电路设计,缺少电压表,缺少电流表,电流表和电压表的内阻必须明确,某待测金属电阻Rx的阻值大约为100，现要精确测量其阻值，实验室提供如下器材： A电流表A1(量程40 mA、内阻r1为10) B电流表A2(量程200 mA、内阻r2约为2) C电流表A3(量程0.6 A、内阻r3约为0.2) D电压表V(量程15V、内阻r4约为2K) E定值电阻R040 F滑动变阻器R(0-10，1A) G电源E(电动势为4 V) H开关S、导线若干 要保证测量时各电表读数不小于其量程的三分之一，根据所选的电表，设计测量Rx的实验电路，将实
9、验电路图画在虚线框中（正确标注器材符号）。,电路设计,实战演练3,某待测金属电阻Rx的阻值大约为100，现要精确测量其阻值，实验室提供如下器材： A电流表A1(量程40 mA、内阻r1为10) B电流表A2(量程200 mA、内阻r2约为2) C电流表A3(量程0.6 A、内阻r3约为0.2) D电压表V(量程15V、内阻r4约为2K) E定值电阻R040 F滑动变阻器R(0-10，1A) G电源E(电动势为4 V) H开关S、导线若干 要保证测量时各电表读数不小于其量程的三分之一，根据所选的电表，设计测量Rx的实验电路，将实验电路图画在虚线框中（正确标注器材符号）。,电路设计,实战演练3,归
10、纳2：伏安法测量电阻缺表的设计方案,电路设计,缺少电压表,1.伏安法,电阻的测量,特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，外接法测量值偏小，测小电阻时应采用外接法测量). 2.伏伏法 若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用.,3.安安法 若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用.,例1用以下器材可测量电阻Rx的阻值. 待测电阻Rx，阻值约为600 ； 电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计； 电压表V1，量程为0500 mV，内阻r11 000 ； 电压表V2，量程为06 V，内阻r2约为10 k； 电流表A，量程为00.6
11、 A，内阻r3约为1 ； 定值电阻R0，R060 ； 滑动变阻器R，最大阻值为150 ； 单刀单掷开关S一个，导线若干. (1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的 并能测 量多组数据，请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图.,答案,解析,答案见解析图,解析电路的最大电流为Im 0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需要分压式接法，电路如图.,(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx ，式中各符号的意义是_ .(所有物理量用题中代表符号表示),答案,解析,U1为
12、电压表V1的读数，U2为电压表V2的读数，r1为电压表V1的内阻，R0为定值电阻,例2用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材： 电池组E：电动势3 V，内阻不计； 电流表A1：量程015 mA，内阻约为100 ； 电流表A2：量程0300 A，内阻约为1 000 ； 滑动变阻器R1：阻值范围020 ，额定电流2 A； 电阻箱R2：阻值范围09 999 ，额定电流1 A； 开关S、导线若干.,要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题： (1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表 (填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到 ，这样可以改装成
13、一个量程为3.0 V的电压表.,答案,解析,A2,9 000,解析把A2和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V， R 1 000 9 000 .,(2)在图9中画完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号.,答案,图9,(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图10所示，可读出电流表A1的示数是 mA，电流表A2的示数是 A，测得待测电阻Rx的阻值是 .本次测量存在一定的系统误差，考虑这个原因测量值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”).,答案,解析,图10,8.0,150,187.5 ,偏小,解析由图可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 A，,采用电流表外接
14、法，故测量的电流值偏大，因此电阻的测量值比真实值偏小.,利用电流表半偏测 的内阻 1.实验原理(如图)：,用“半偏法”测电阻,2.实验步骤： (1)R1调至阻值最大，闭合S1，调R1的阻值使 示数达满偏值. (2)保持R1阻值不变，闭合S2，调R2使 示数达满偏值一半，同时记录R2的值. (3)Rg测R2.,3.误差分析： 闭合S2后，R2与Rg的并联值R并Ig，而此时 的示数为 Ig，所以IR2 Ig，所以R2Rg，所以Rg测Rg. 只有当R1Rg(R1R2)时，Rg测Rg. 说明：R1Rg、R1R2为选器材提供依据，即R1应选阻值大的电阻；在安全范围内电源应选电动势大的.,例7某同学在进行
15、扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻.他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图18所示.已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱.该同学顺利完成了这个实验.,(1)实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为 (填步骤的字母代号)； A.合上开关S2 B.分别将R1和R2的阻值调至最大 C.记下R2的最终读数 D.反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2 的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终读数为r E.合上开关S1 F.调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数为I1，记下此时G1的示
16、数,图18,答案,解析,BEFADC,解析实验首先要保证G1、G2不被烧坏，应先将R1、R2的阻值调至最大.实验中应保持合上S2与断开S2两种情况下G1的示数I1为G2的满偏电流IG2，当合上S2时，G2示数为 此时流过R2的电流也为 ，得R2RG2.综上所述可知步骤为BEFADC.,(2)仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)；,相等,(3)若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出须在G2上并联的分流电阻R分的表达式，R分 .,解析扩大G2量程时原理如图所示，有(II1)R分I1r，解得R分,4.半偏法测量电表内阻 例3(2015全国卷23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下： 待测电压表 (量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大
