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1、电学实验误差问题,一. 伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较： (1) 安培表内接法的电路: (2) 安培表外接法的电路: 05年扬州质量检测二12 05年南通质量检测一12 例1 二. 半偏法测量电表电阻的误差 05年泗阳中学月考12 05年南师大附中二模12 例2 三. 其它电学实验中的误差 例3欧姆表 例4 例5 05年盐城三模9 例6高电阻放电测电容,电学实验误差问题,伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较：,1.安培表内接在并联电路之内的电路:,解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：,式中的U是路端电压, I 应是通过电源的电流，,I实= IA + IV = (IA
2、 +U/RV),可见U越大，差值(I实- IA )就越大， U=0时，差值(I实- IA )也为0，,实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大, E测 E真 r测 r真,该电路适用于滑动变阻器阻值很小 (电源内阻很小)的情况.,伏安法测电动势和内阻实验中测量值和真实值的比较：,2.安培表外接在并联电路之外的电路:,解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：,式中的 I 是通过电源的电流， U应是路端电压,U路= UA + UV = ( I RA +UV),可见I 越大，差值 I RA就越大， I=0时差值为0,实际的U-I图线如图虚线示：, E测 =E真 r测 r真,该电路适用于滑动变阻器阻值很大 (
3、电源内阻很大)的情况.,若将电流表的内阻并入电池中，则U路和 I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了, 测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。 U路= E- I (RA +r) = E- I r ,05年扬州质量检测二12、,已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA，为了精确测出它的电动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有： A. 电流表, 量程5mA，内阻约10 B. 电流表, 量程20mA，内阻约40 C. 电压表, 量程5.0V，内阻约5k D. 电压表, 量程15V，内阻约15k E. 滑动变阻器电阻4 k F. 滑动变阻器电阻40 k (1) 为使实验尽可能方
4、便、准确 ，应选用上述仪器中的 （用所给器材的代号填写）. (2) 在虚线框内画出电路图. (3)该电路测得的电源电动势和真实值相比较 。测得的内电阻和真实值相比较 。(填偏大、偏小或相等),A C E,相等,偏大,05年南通质量检测一12、,某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1，电压表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一只; (1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2). (2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路. (3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如
5、图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= .,R1,1.50,图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 ,0.85,例1、,用一只电流表和两个定值电阻测量电源电动势和内阻的实验中,由于未考虑电流表内阻, 测量值E比真实值 ， 测量值r 比真实值 。,用一只电压表和两个定值电阻测量电源电动势和内阻的实验中,由于未考虑电压表内阻, 测量值E比真实值 ， 测量值r比真实值 。,点拨: 将rA看作电源内阻r的一部分.,相同,偏大,解：由戴维南定理，将V表和电源等效为一个新电源，,偏小,偏小,半偏法测量电表电阻的误差,Rg= R2 条件R1R2
6、 Rg测量 Rg真实,RV= R2 - 2 R1 条件R R0 RV测量RV真实,05年泗阳中学月考12.,12（12分）在把电流表改装成电压表的实验中，测定电流表的内阻时，备有如下器材： 电流表（量程2mA，内阻约几十欧） 滑动变阻器（阻值范围050，额定电流1.5A） 电阻箱（阻值范围0999） 电阻箱（阻值范围09999） 电源（电动势2伏，有内阻） 电源（电动势6伏，有内阻） 另外有开关和导线若干. （1）如果采用右上图所示的电路测电流表的内阻，并且要得到较高的精确定，那么从以上备用器材上，R1应选用 , R2应选用 , 电源应选用 （用所给器材的代号填写）.,（2）实验时要进行的步骤
7、有： A合上S1 B合上S2 C将R1的阻值调至最大 D调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度 E调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半 F记下R2的阻值 G按右上图所示的电路连接好电路 以上步骤的合理顺序是 . （3）若步骤F中记录的R2阻值为100，则被测电流表的内阻rg的测量值为 . （4）电流表内阻的测量值与其真实值的大小关系是：R测 R真（填“”、“”或“=”）,G、C、A、D、B、E、F,100,05年南师大附中二模12、,12将电流表改装成电压表，需要先测定电流表的内阻Rg，先提供如下实验器材： 待测电流表A ( Ig=300A，内阻Rg约为2k) 电阻箱R (0999
8、9) 滑动变阻器R0 (010) 低压直流电源 (6伏), 开关和导线若干. (1)参考下列实验步骤,在方框中画出实验电路图,并在下列横线上填空完善实验步骤. A. 按图正确连接电路,在合上开关之前,滑动变阻器的滑动头置于恰当的位置处 B合上开关,调节电阻箱与滑动变阻器,使电流表满偏,记下电阻箱阻值R1 C. 保持滑动变阻器滑动头位置不变,调节电阻箱R的值,使电流表 ,记下电阻箱阻值R2,半偏,（2）由上述测量结果,可求得计算电流表内阻的表达式为Rg = ; （3）由于实验方法产生系统误差,电流表内阻的测量值比真实值 .（填“偏大”、“偏小”或“不变”）,解:由于只有一个电阻箱,滑动变阻器的阻
9、值很小,只能用串联半偏法,电路图如图示:,(1) C. 半偏,(2)保持滑动变阻器滑动头位置不变,认为电压不变,U= Ig(Rg +R1)= 1/2 Ig(Rg +R2), Rg = R2 -2R1,(3) 实际上,使电流表半偏时 R2 R1 , 从 R0中分得的电压变大,Ig(Rg +R1) 1/2 Ig(Rg +R2), R2 -2R1 Rg,测量值比真实值偏大,Rg = R2 -2R1,偏大,上述操作步骤中，必要的操作步骤按合理顺序排列应为 。若在步骤 中，读出R0的值为2400 ，则电压表的内阻RV = 。用这种方法测出的内阻RV与其真实值相比偏 。,E. 调节滑动变阻器的阻值，使电压
10、表的示数为3.0 V,为了测量一个量程为 3.0 V的电压表的内阻，可以采用图所示的电路，在测量时，可供选择的步骤如下：,A.闭合开关S,B.将电阻箱R0的阻值调到最大,F.断开开关S,C.将电阻箱R0的阻值调到零,H.将滑动变阻器的滑动触头调到a端,G.将滑动变阻器的滑动触头调到b端,D.调节电阻箱R0的阻值， 使电压表示数为 1.5 V，读出此时电阻箱R0的阻值，,例2、,H A C E D F,2400,大,例3、,欧姆表中电池用久了，电动势和内阻要改变，测出的电阻值有较大的误差。这时测出的电阻值比真实值偏 。,解：欧姆表原理闭合电路欧姆定律,中值电阻为 R中=E/ Ig,电池用久了,电
11、动势减小,内阻增大， 中值电阻减小。由于欧姆表面板上刻度盘上的中值电阻已经固定,因此电池用旧时指针指在中央时,测量值将会比真实值偏大。同样,指针指在其它位置时,使测出的电阻值也比真实值偏大些.,大,例4、,根据用图甲所示的半偏法测得的电流表内阻改装成的伏特表去测量电压时，其读数比用标准伏特表测得的读数偏 。,解：由于用半偏法测得的电流表内阻值比真实值小，,改装成的伏特表的分压电阻由公式计算得 Rx=U/Ig -r测 比真实值大，,流过电流表的电流偏小,其读数比用标准伏特表测得的读数偏小.,小,例5、,根据用图甲所示的半偏法测得的电流表内阻改装成的量程较大的安培表时，其读数比用标准电流表测得的读
12、数偏 。,解：由于用半偏法测得的电流表内阻值比真实值小，,改装成的安培表的分流电阻由公式计算得 Rx= Igr测/(I-Ig ) 比真实值小， 流过分流电阻Rx的电流偏大,流过电流表的电流偏小,其读数比用标准电流表测得的读数偏小.,小,05年盐城三模9.,用电流表G改装成的量程较大的电流表如图示，在用标准电流表校验时，改装后的电流表读数总比标准电流表的读数略小 （ ） A. 在R上串联一个大电阻 B. 在R上串联一个小电阻 C. 在R上并联一个小电阻 D. 在R上并联一个大电阻,B,例6、,如图甲所示是一种测量电容器电容的实验电路图。实验是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电至电压为U 时
13、所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器，某同学在一次实验时的情况如下： A.按如图甲所示的电路图接好电路 B.接通开关S，调节电阻箱R 的阻值，使电流表的指针偏转接近满刻度.记下此时电流表的示数是I0490A,电压表的示数U08.0V C.断开开关S，同时开始计时，每隔5s测读一次电流 i 的值，将测得数据填入表格.并标示在图乙的坐标纸上（以时间t 为横坐标.电流 i 为纵坐标）, 如图乙中的 小 黑点所示 .,(1)在图乙中画出i -t 图线 (2)图乙中图线与坐标轴所围面积的物理意义是 ， (3)该电容器的电容约为 F （保留两位有效数字）； (4)若某同学实验时把电压表接在E、D两端，则电容的测量值比它的真实值 (填“大”“小”或“相等”.),开始放电时电容器的带电量Q,解: (3)图线与坐标轴所围面积约有32个小方格,每格面积为2510-5 C,Q=8 10-3 C,C=Q/U0 = 1.010-3 F,1.010-3,(4)电压表接在E、D两端，一部分电量通过电压表放电，使通过电流表的电量减小，所以图线下“面积”减小，C测减小。,小,附：戴维南定理,任何一个线性有源电阻性二端网络,对外电路来说,可以用一个电压源与一个电阻串联的支路等效代替.电压源的电动势等于该网络的开路电压,内电阻等于该网络中所有电压源短路、电流源开路时的等效电阻。,求右图R中的电流IR。,
