復(fù)習(xí)第七章  穩(wěn)恒電流——實(shí)驗(yàn)

［教學(xué)過(guò)程］

一、實(shí)驗(yàn)：使用多用電表：

（一）多用電表結(jié)構(gòu)

指針式多用電表如圖所示，一般由表頭、測(cè)量電路、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及紅、黑測(cè)量表筆等組成。

表頭是一個(gè)靈敏直流電流表，主要部分是永久磁鐵和可動(dòng)線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，線圈在磁場(chǎng)的作用下帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，電流的大小由指針偏轉(zhuǎn)的角度大小表示。指針偏轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)對(duì)應(yīng)的電流稱為表頭的滿偏電流，表頭線圈的電阻稱為表頭的內(nèi)阻。

（二）多用電表的原理

下圖是簡(jiǎn)化的多用電表電路圖。它由表頭G、直流電流測(cè)量電路、直流電壓測(cè)量電路、電阻測(cè)量電路以及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S等部分組成，其中1、2為電流測(cè)量端，3、4為電壓測(cè)量端，5為電阻測(cè)量端。測(cè)量時(shí)，黑表筆插入公共端，紅表筆則通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接入與待測(cè)量相應(yīng)的測(cè)量端。使用時(shí)，電路只有一部分起作用。

1、測(cè)量電流時(shí)，黑表筆插入公共端，紅表筆根據(jù)待測(cè)電流的大小，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接入1或2端（左下圖）。圖中測(cè)量端旁標(biāo)出的電流是該測(cè)量端的最大測(cè)量電流，即量程。

2、測(cè)量電壓時(shí)，黑表筆插入公共端，紅表筆根據(jù)待測(cè)電壓的大小，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接入3或4端（右上圖），它們的量程分別是50V和500V。

3、多用電表測(cè)量電阻的電路如圖所示，其中電阻為可變電阻，叫調(diào)零電阻；E為電池。當(dāng)待測(cè)電阻接入公共測(cè)量端和測(cè)量端5后，形成閉合電路。

當(dāng)紅、黑表筆相接時(shí)，，調(diào)節(jié)的阻值，使流過(guò)表頭的電流等于滿偏電流，即，式中E為電池的電動(dòng)勢(shì)，r為電池的內(nèi)阻，為圖中虛框內(nèi)各電阻的等效電阻。不難求出，。可見(jiàn)，當(dāng)表頭電流滿偏時(shí)，對(duì)應(yīng)的紅、黑表筆間的被測(cè)電阻為零。

當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(shí)，電路中沒(méi)有電流，表頭指針不偏轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)的紅、黑表筆間的電阻為無(wú)限大。

當(dāng)紅、黑表筆之間接入待測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)表頭的電流若改變，則I隨著改變，可見(jiàn)每一個(gè)值都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的電流I。如果在刻度盤(pán)上直接標(biāo)出與I相對(duì)應(yīng)的電阻的值，那么測(cè)量電阻時(shí)就可以從表盤(pán)上直接讀出待測(cè)電阻的阻值。

實(shí)際上，多用電表的電阻測(cè)量端不止一個(gè)。它的多個(gè)測(cè)量端共用一個(gè)電阻刻度盤(pán)，電阻值按十進(jìn)倍率擴(kuò)大。

（三）使用多用電表

使用多用電表前應(yīng)先檢查其機(jī)械零位。若一開(kāi)始指針不正對(duì)電流表的零刻度，應(yīng)調(diào)節(jié)多用電表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)旋鈕，使指針正對(duì)零刻度。多用電表使用后，要把選擇開(kāi)關(guān)撥至最大交流擋或“OFF”處。多用電表長(zhǎng)期不用時(shí)應(yīng)取出表內(nèi)電池。

1、電壓、電流的測(cè)量

    用學(xué)生電源、小燈泡、滑動(dòng)變阻器等組成閉合電路，用電表測(cè)量電路中各元件上的電壓和電流。

    （1）測(cè)量電流時(shí)多用電表與被測(cè)電路串聯(lián)連接。測(cè)電壓時(shí)，并聯(lián)連接。

    （2）紅表筆應(yīng)接被測(cè)電路的高電勢(shì)一端。

    無(wú)論是測(cè)量電流還是電壓，都應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍淌贡眍^針盡量?？吭诮咏鼭M刻度處，這樣測(cè)量值比較準(zhǔn)確。

  2、電阻的測(cè)量

    從實(shí)驗(yàn)室取各種電阻，用多用電表測(cè)量其阻值。測(cè)量電阻時(shí)，紅表筆是與多用電表內(nèi)的電池負(fù)極相連的。

    使用多用電表測(cè)量電阻時(shí)，應(yīng)先估計(jì)待測(cè)電阻的阻值，選擇適當(dāng)?shù)谋堵蕮?。選擇的原則是實(shí)際測(cè)量該電阻時(shí)，表頭指針停在表盤(pán)刻度的中央附近，這樣測(cè)量值比較準(zhǔn)確。

測(cè)量前要先將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)“”調(diào)零旋鈕，使指針恰好停在歐姆刻度線的零刻度處（圖（a））。測(cè)量時(shí)應(yīng)紅、黑表筆接在被測(cè)電阻器兩端（圖（b）），讀取表盤(pán)歐姆刻度線上的示數(shù)，將此數(shù)值乘以選擇開(kāi)關(guān)所指的倍率，就是被測(cè)電阻的阻值。

  應(yīng)當(dāng)注意：測(cè)量電阻前應(yīng)將電阻器與原工作電路斷開(kāi)，以免損壞多用電表或造成測(cè)量錯(cuò)誤。

3、判斷二極管的質(zhì)量和極性

  用多用電表的電阻擋，量程撥到R×100或R×1k的位置上，用兩表筆分別連接二極管的兩極，然后將兩表筆反過(guò)來(lái)連接二極管的兩極（下圖），可以測(cè)出兩個(gè)電阻值。

（1）測(cè)得兩個(gè)電阻值相差很大，說(shuō)明二極管只有單向?qū)щ娦浴?/span>

（2）在兩個(gè)電阻值差別明顯的前提下，對(duì)于測(cè)得電阻較小的那一次，與黑表筆相接的一極為二極管的正極，與紅表筆相接的一極為二極管的負(fù)極。

（3）測(cè)得兩個(gè)電阻值相差很小，說(shuō)明二極管的質(zhì)量較差，如果兩個(gè)電阻均為零，或均為無(wú)限大，說(shuō)明二極管已壞。

4、查找電路故障

  在如圖的電路中，閉合開(kāi)關(guān)S后，燈泡不亮。

  用多用電表查找該線路故障的方法：

  （1）拆下燈泡，測(cè)量其電阻，看有無(wú)斷路；

  （2）閉合S測(cè)量燈泡兩端電壓，看是否有斷路。

二、描繪小燈泡的伏安特性曲線

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律。

（二）實(shí)驗(yàn)原理

金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大，從而使金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，因此，對(duì)一只燈泡來(lái)說(shuō)，不正常發(fā)光和正常發(fā)光時(shí)燈絲的電阻值可差幾倍或幾十倍，它的伏安特性曲線應(yīng)該是一條曲線。

（三）實(shí)驗(yàn)器材

電源（4~6V）、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電鍵、小燈泡（“4V 0.7A”或“3.8V 0.3A”），導(dǎo)線若干，坐標(biāo)紙。

（四）實(shí)驗(yàn)步驟

1、將實(shí)驗(yàn)器材按圖接好電路。

2、閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位置，將電流表和電壓表的示數(shù)記錄表中，共讀出五組至七組的值。

3、在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，將記錄的數(shù)據(jù)點(diǎn)描在坐標(biāo)系中，畫(huà)出伏安特性曲線。

（五）注意事項(xiàng)

1、電流表應(yīng)采用外接法電路，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法（為什么？）。

2、閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)，燈泡兩端電壓最小。

3、調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓時(shí)不應(yīng)超過(guò)燈泡的額定電壓。

4、建立坐標(biāo)系時(shí)，標(biāo)度應(yīng)適當(dāng)，使曲線盡可能占據(jù)坐標(biāo)系的大部分面積。

（六）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

由于小燈泡在不同的工作狀態(tài)下的功率不同，因而燈絲溫度不同電阻不同，隨溫度的升高電阻值應(yīng)增大，所以伏安特性曲線不是一條直線，而應(yīng)為下圖所示曲線。

三、測(cè)定金屬的電阻率

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、練習(xí)使用螺旋測(cè)微器；

2、學(xué)會(huì)用伏安法測(cè)量電阻的阻值；

3、測(cè)定金屬的電阻率；

（二）實(shí)驗(yàn)器材

螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；電池組；電流表；電壓表；滑動(dòng)變阻器；電鍵；被測(cè)金屬導(dǎo)線；導(dǎo)線若干。

（三）實(shí)驗(yàn)步驟

1、用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S。

2、按圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。

3、用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l。

4、把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合電鍵S。改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開(kāi)電鍵S，求出導(dǎo)線電阻R的平均值。

5、將測(cè)得的R、l、d的值，代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。

6、拆去實(shí)驗(yàn)線路、整理好實(shí)驗(yàn)材料。

數(shù)據(jù)記錄處理

（四）注意事項(xiàng)

  1、測(cè)量金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度，應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進(jìn)行，要測(cè)量三次取平均值。

  2、用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑時(shí)要注意正確讀數(shù)，并且應(yīng)選不同位置測(cè)三次，再取平均值。

 3、實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法，要注意電流表和電壓表量程的選擇，盡量做到使表的指針偏轉(zhuǎn)較大，以減少讀數(shù)誤差，但應(yīng)防止超過(guò)滿偏。

  4、閉合電鍵S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置。

  5、在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流I的值不宜過(guò)大（電流表用0~0.6A量程），通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度過(guò)高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中增大。

  6、求R的平均值可用兩種方法：第一種是用R＝U/I算出各次的測(cè)量值，再取平均值；第二種是用圖象U－I（圖線）的斜率來(lái)求出。若采用圖象法，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要讓各點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。

  7、連接實(shí)物圖時(shí)，所連的導(dǎo)線不交叉，且接到接線柱上，連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器組成主干線路（閉合電路），然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端。

（五）誤差分析

誤差主要來(lái)源：直徑測(cè)量；長(zhǎng)度的測(cè)量；測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響，通電電流大小、時(shí)間長(zhǎng)短，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化。

由于實(shí)驗(yàn)采用電流表外接法，所以，所以。

四、測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?/span>

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?/span>1）測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

  （2）學(xué)習(xí)用圖象法處理數(shù)據(jù)，計(jì)算電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

2、實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出兩組U、I值，代入方程組

就可以求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻r。

為了減小偶然誤差，可以多測(cè)幾組U、I數(shù)據(jù)，求出幾組、r值，最后分別算出它們的平均值。

也可以用作圖法來(lái)處理數(shù)據(jù)，即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組I、U值畫(huà)出U－I圖象（如下圖所示），所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)值，圖線斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)電阻r的值。

（二）實(shí)驗(yàn)裝置及要求

    該實(shí)驗(yàn)的電路圖如圖，值得一提的是本實(shí)驗(yàn)的滑動(dòng)變阻器是限流接法，另外就是電壓表是測(cè)電路的路端電壓，一般電流表的量程為0~0.6A，電壓表的量程為0~3V，變阻器R的阻值應(yīng)該小一些（幾十歐）。

（三）數(shù)據(jù)處理

為了減小偶然誤差，要多做幾次實(shí)驗(yàn)，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用U－I圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。將點(diǎn)描好后，用直尺畫(huà)一條直線，使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，而且在直線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相等。這條直線代表的U－I關(guān)系的偶然誤差比每一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偶然誤差都小。這條直線在U軸上的截距就是被測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E（對(duì)應(yīng)的I＝0），斜率的絕對(duì)值就是被測(cè)電源的內(nèi)阻r。（特別要注意：有時(shí)縱坐標(biāo)的起始點(diǎn)不是0，求內(nèi)阻的一般式應(yīng)該是r＝|△U/△I|）

（四）誤差分析

1、系統(tǒng)誤差：本實(shí)驗(yàn)未考慮電壓表的分流，直接把電流表的示數(shù)作為干路中的電流即通過(guò)電源內(nèi)部的電流。

2、偶然誤差：

  （1）操作中每次讀完數(shù)沒(méi)有立即斷電，造成E、r的變化。

  （2）電表的讀數(shù)不夠精確，應(yīng)使指針指在滿刻度以上。

  （3）作U－I圖線不夠準(zhǔn)確。

由于系統(tǒng)誤差不可避免，造成了該實(shí)驗(yàn)都偏小。

3、注意事項(xiàng)：

  （1）為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些（選用已使用一段時(shí)間的1號(hào)干電池）。

  （2）電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5A。因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。

（3）畫(huà)U－I圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮。這樣，就可以使偶然誤差得到部分地抵消，從而提高精確度。

（4）電池內(nèi)阻較小時(shí)，路端電壓U的變化較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢(shì)小很多。這時(shí)，在畫(huà)U－I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開(kāi)始，而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開(kāi)始（橫坐標(biāo)I必須從零開(kāi)始），但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，不過(guò)直線斜率的絕對(duì)值照樣還是電源的內(nèi)阻，即。

【典型例題】

一、實(shí)驗(yàn)：使用多用電表：

例1. 根據(jù)試題要求填空或作圖。

（1）上圖為多用電表的示意圖，其中S、K、T為三個(gè)可調(diào)節(jié)的部件，現(xiàn)用此電表測(cè)量一阻值為的定值電阻，測(cè)量的某些操作步驟如下：

①調(diào)節(jié)可調(diào)部件K___________，使電表指針停在___________位置；

②調(diào)節(jié)可調(diào)部件K，使它的尖端指向___________位置；

③將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔，筆尖相互接觸，調(diào)節(jié)可調(diào)部件___________，使電表指針指向___________位置。

（2）在用多用表測(cè)量另一電阻的阻值時(shí)，電表的讀數(shù)如下圖所示，該電阻的阻值為___________。

（3）現(xiàn)用伏安法測(cè)量（1）問(wèn)中的那個(gè)定值電阻的阻值（阻值為）。所供器材如下：

電壓表V（量程0~15V，內(nèi)阻），電流表（量程0~50mA，內(nèi)阻20）

電流表（量程0~300mA，內(nèi)阻4）

滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為50，額定電流為1A）

直流電源E（電動(dòng)勢(shì)約9V，內(nèi)阻為0.5），電鍵K

連線用的導(dǎo)線若干根。

在以上器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑模?huà)出電路圖，要求在圖上標(biāo)出所選器材的符號(hào)。

（4）該電阻是由電阻絲繞成的，為了求得該電阻絲材料的電阻率，需用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑，結(jié)果如下圖所示，其讀數(shù)為____________。

答案：（1）S        左端的“0”         擋的×1            T            右端的“0”

（2）20.0k

（3）如下圖所示

（4）0.700mm

例2. 要測(cè)量一塊多用電表直流10mA擋的內(nèi)阻（約為40），除此多用電表外，還有下列器材：直流電源一個(gè)（電動(dòng)勢(shì)E約為1.5V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)），電阻一個(gè)（阻值R為150），電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干。要求：

（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟；

（2）給出的表達(dá)式。

解析：（1）考慮到不能用多用電表自己的歐姆擋測(cè)自己的直流10mA擋的內(nèi)阻，只能考慮用閉合電路歐姆定律來(lái)求，為此設(shè)計(jì)如圖所示的電路來(lái)測(cè)。

（2）由閉合電路歐姆定律得：

答案：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：

①用多用電表的直流電壓擋測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E。

②用多用電表的“擋”測(cè)電阻阻值R。

③將多用電表置于直流10mA擋，與電阻R及電鍵串聯(lián)后接在電源兩端，合上電鍵，記下多用電表讀數(shù)I。

（2）

例3. 在實(shí)驗(yàn)室中，往往利用半偏法測(cè)量電流表或電壓表的內(nèi)阻。測(cè)量電路如下圖所示。E為電源，其電動(dòng)勢(shì)為E，其內(nèi)阻可以忽略；為總阻值較大的滑動(dòng)變阻器；為電阻箱。A為被測(cè)電流表。用此電路，經(jīng)以下步驟可以近似測(cè)得電流表的內(nèi)阻；①閉合，斷開(kāi)，調(diào)節(jié)，使電流表讀數(shù)等于其量程；②保持不變，閉合，調(diào)節(jié)，使電流表讀數(shù)等于；③讀出的值，則。

  （1）按照電路圖在所給出的實(shí)物圖中畫(huà)出連接導(dǎo)線；

（2）若電源的內(nèi)阻忽略不計(jì)，試分析該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差總是使電流表內(nèi)阻的測(cè)量值比其真實(shí)值偏大還是偏??？

（3）真實(shí)值與測(cè)量值之差除以真實(shí)值叫做測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差，即。試導(dǎo)出它與電源電動(dòng)勢(shì)E、電流表量程及電流表內(nèi)阻的關(guān)系式。

解析：（3）相對(duì)誤差與電源電動(dòng)勢(shì)等各量的關(guān)系，需結(jié)合閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析。由步驟①得，由步驟②知后來(lái)電路總電阻為，通過(guò)電流表的電流，以上三式聯(lián)立得

答案：（1）實(shí)物連線如圖所示。

（2）閉合后，回路的總電阻減小，總電流將增大。因此當(dāng)電流表讀數(shù)等于時(shí)，通過(guò)電阻箱的電流將略大于，實(shí)際上電阻箱的電阻比表頭電阻小一些，也就是說(shuō)測(cè)量值比真實(shí)值偏小。

（3）

二、描繪小燈泡的伏安特性曲線

例4. 某同學(xué)利用如圖所示的電路，研究加在標(biāo)有“3.8V 0.3A”的小燈泡兩端的電壓和通過(guò)它的電流的關(guān)系，得到如下表所示的數(shù)據(jù)。

由這些數(shù)據(jù)可以得到：

（1）描繪出小燈泡的I－U曲線。

（2）比較時(shí)小燈泡的電阻的大小，并說(shuō)明其原因。

（3）小燈泡兩端的電壓從零到額定電壓變化時(shí)，小燈泡的最大電阻是多少？最大電功率是多少？

（4）通過(guò)小燈泡的電流等于零時(shí)，這個(gè)小燈泡的電阻是多少？

解析：（1）小燈泡的I－U曲線如圖所示

（2）原因是隨著電壓的增大，通過(guò)小燈泡的電流增大，同時(shí)小燈泡的發(fā)熱量增加，隨著溫度的升高，燈泡燈絲的電阻率增大，則燈泡的電阻增大。

（3）由圖象可知，電流、電壓達(dá)到最大時(shí)，小燈泡的電阻最大，因此，燈泡的最大電阻為：

此時(shí)的電功率也最大：

（4）由小燈泡的伏安特性曲線可知，當(dāng)通過(guò)小燈泡的電流比較小時(shí)，是通過(guò)原點(diǎn)的一條直線，隨著溫度的增加，變成曲線，因此電流等于零時(shí)的電阻即為開(kāi)始電流很小時(shí)的電阻

答案：（1）見(jiàn)圖

（2）略

（3）

（4）

方法總結(jié)：1、為了減小誤差，作圖象時(shí)，應(yīng)使所有點(diǎn)均勻分布在坐標(biāo)平面內(nèi)。

2、連接圖線時(shí)，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)分布在圖線上，不在圖線上的點(diǎn)均勻分布在曲線兩側(cè)。

3、從I－U圖線上，確定某一電壓下的電阻時(shí)，應(yīng)連接該點(diǎn)和原點(diǎn)得一直線，直線的斜率就表示這一電壓下的電阻。

三、測(cè)定金屬的電阻率

例5. 用伏安法測(cè)量電阻阻值R，并求出電阻率。給定電壓表（內(nèi)阻約為）、電流表（內(nèi)阻約為40）、滑動(dòng)變阻器、電源、電鍵、待測(cè)電阻（約為250）及導(dǎo)線若干。

（1）畫(huà)出測(cè)量R的電路圖。

（2）下圖（a）中的6個(gè)點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流I、電壓U的值，試寫(xiě)出根據(jù)此圖求R值的步驟：_____________________。求出的電阻值R＝___________。（保留三位有效數(shù)字）

（3）待測(cè)電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標(biāo)為50分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度與直徑，結(jié)果分別如下圖（b）、圖（c）所示，由圖可知其長(zhǎng)度為___________，直徑為_________。

（4）由以上數(shù)據(jù)可求＝__________。（保留三位有效數(shù)字）

解析：由于待測(cè)電阻（約220）與電流表內(nèi)阻（約40）相近，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻（50k），因此采用電流表外接法，測(cè)得誤差較小，提供待測(cè)電阻電壓的線路，用滑線變阻器連接成限流式或分壓式均可。

答案：（1）如圖甲或乙所示。

（2）①作U—I直線，舍去左起第2點(diǎn)，其余5個(gè)點(diǎn)盡量靠近直線且均勻分布在直線兩側(cè)。

②求該直線的斜率k，則R＝k＝229（221~237均正確）。

（3）

（4）

伏安法測(cè)電阻

（1）原理：R＝U/I，式中U是加在待測(cè)電阻兩端的電壓，I是加電壓U時(shí)通過(guò)待測(cè)電阻的電源。

（2）兩種測(cè)量電路的比較

（3）測(cè)量電路的選擇

為減小伏安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差，應(yīng)對(duì)電流表外接法和內(nèi)接法作出選擇，其方法是：

①阻值比較法：先將待測(cè)電阻的粗約值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若，宜采用電流表外接法；若，宜采用電流表內(nèi)接法。

②臨界值計(jì)算法：當(dāng)內(nèi)外接法相對(duì)誤差相等時(shí)，有所以為臨界值。內(nèi)、外接法均可。

當(dāng)時(shí)，即選用電流表內(nèi)接法；

當(dāng)時(shí)，即選用電流表外接法；

    ③實(shí)驗(yàn)試探法（試觸法）：按圖接好電路，讓電壓表的一根接線P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法。

  例6. 用伏安法測(cè)電阻時(shí)，若事先既不知道準(zhǔn)備使用的電流表和電壓表的內(nèi)阻，也不知道被測(cè)電阻的粗略值（手頭沒(méi)有萬(wàn)用表供測(cè)量），那么就無(wú)法比較的比值大小，也就無(wú)法決定應(yīng)用電流表的內(nèi)接法還是外接法。

    這時(shí)，可采用如下圖所示的電路，把一端與電壓表相連的導(dǎo)線的另一端（圖中用箭頭表示）先后接觸點(diǎn)1和2，根據(jù)電流表、電壓表兩次示數(shù)變化的大小可作出判斷（    ）

    A. 若電流表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表外接法

    B. 若電流表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法

    C．若電壓表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法

    D．若電壓表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表外接法

    解析：當(dāng)電流表的示數(shù)變化明顯時(shí)，說(shuō)明電壓表的分流作用明顯，應(yīng)設(shè)法保證測(cè)量的電流準(zhǔn)確，即采用電流表內(nèi)接法。另外，只有當(dāng)時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)電壓表示數(shù)變化不明顯，故采用電流表內(nèi)接法，所以A錯(cuò)，B正確。

    當(dāng)電壓表的示數(shù)變化明顯時(shí)，說(shuō)明電流表的分壓作用明顯，應(yīng)設(shè)法保證測(cè)量的電壓準(zhǔn)確，即采用電流表外接法。另外，只有當(dāng)時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)電流表示數(shù)變化不明顯，故采用電流表外接法。所以C錯(cuò)，D正確。

    答案：BD

四、測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻

例7. 一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫(huà)出U－I圖線。根據(jù)圖線可讀出被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)＝___________V，內(nèi)電阻r＝___________。

解析：根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)，舍去左起第四點(diǎn)，作U－I直線，其余5個(gè)點(diǎn)盡量靠近直線且均勻分布在直線兩側(cè)，如圖。

該直線在縱軸的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E；求出該直線的斜率k則R＝k。

由圖得：＝1.46V

【模擬試題】

1、在測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線，配合下列哪組儀器，可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>    ）

  A. 一只電流表和一個(gè)電阻箱

  B. 一只電流表、一只電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器

  C. 一只電壓表和一個(gè)電阻箱

  D. 一只電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器

2、某學(xué)生用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍是0~20，連接電路的實(shí)物圖如圖所示，該學(xué)生接線中錯(cuò)誤和不規(guī)范的做法是（    ）

  A. 滑動(dòng)變阻器不起變阻作用

  B. 電流表接線有錯(cuò)

  C. 電壓表量程選用不當(dāng)

  D. 電壓表接線有錯(cuò)

3、用電壓表和電流表測(cè)兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求盡量選擇減小誤差的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀得各組數(shù)據(jù)如下表：

請(qǐng)?jiān)谏蠄D坐標(biāo)上作出U/I圖線，并由圖線求出這兩節(jié)干電池組的電動(dòng)勢(shì)為__________V，電阻為__________。

4、利用如圖所示的一只電壓表、一個(gè)電阻箱和一個(gè)電鍵，測(cè)量一個(gè)電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并用筆畫(huà)線作導(dǎo)線將所給器材連接成實(shí)驗(yàn)電路。用記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的表達(dá)式。

5、（1）一多用電表的電阻擋有三個(gè)倍率，分別是×1、×10、×100。用×10擋測(cè)量某電阻時(shí)，操作步驟正確，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)換到______擋，如果換擋后立即用表筆連接待測(cè)電阻進(jìn)行讀數(shù)，那么缺少的步驟是__________。若補(bǔ)上該步驟后測(cè)量，表盤(pán)的示數(shù)如圖，則該電阻的阻值是_________。

（2）某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖（a）所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻r。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖（b）所示的圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到＝__________V，r＝__________。

6、現(xiàn)要測(cè)量某一電壓表的內(nèi)阻，給定的器材有：待測(cè)電壓表（量程2V，內(nèi)阻為）；電流表（量程1.2mA，內(nèi)阻約500）；直流電源E（電動(dòng)勢(shì)約2.4V，內(nèi)阻不計(jì)）；固定電阻3個(gè)；電鍵S及導(dǎo)線若干。

要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過(guò)其量程的一半。

（1）試從3個(gè)固定電阻中選用1個(gè)，與其他器材一起組成測(cè)量電路，并在虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號(hào)標(biāo)出）。

（2）電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻_____。

7、現(xiàn)要測(cè)定一個(gè)額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡（圖中用表示）的伏安特性曲線，要求所測(cè)電壓范圍為0.1V~0.4V。

現(xiàn)有器材：直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì)），電壓表（量程4.5V，內(nèi)阻約為），電流表（量程250mA，內(nèi)阻約為2），電流表（量程500mA，內(nèi)阻約為），滑動(dòng)變阻器R（最大阻值約為），電鍵S，導(dǎo)線若干。

如果既要滿足測(cè)量要求，又要測(cè)量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是____________，下面兩個(gè)電路應(yīng)該選用的是_________。

8、某同學(xué)按如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)將變阻器的觸片P移到不同位置時(shí)測(cè)得各電表的示數(shù)如下表所示：

將電壓表內(nèi)阻看作無(wú)限大，電流表內(nèi)阻看作零。

（1）電路中E、r分別為電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，為定值電阻。在這五個(gè)物理量中，可根據(jù)表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是（不要求具體計(jì)算）____________

（2）由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了（但不為零）。若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因是_____________________________。

9、金屬的電阻率會(huì)隨著溫度的升高而增大。某同學(xué)通過(guò)做實(shí)驗(yàn)研究一個(gè)小燈泡燈絲的伏安特性。下表是他在實(shí)驗(yàn)時(shí)獲得的通過(guò)燈泡的電流I和燈泡兩端電壓U的一系列數(shù)據(jù)。

（1）這位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選用的是下列器材中的（填字母）__________

A. 直流電源

B. 0~30的滑動(dòng)變阻器

C. 電壓表（0~15V，內(nèi)阻約15k）

D. 電壓表（0~3V，內(nèi)阻約3k）

E. 電流表（0~0.6A，內(nèi)阻約0.1）

F. 電流表（0~3A，內(nèi)阻約0.01）

G. 電鍵

H. 導(dǎo)線

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)他應(yīng)選用下面所示的電路圖___________。

【試題答案】

1、ABC             2、ABD         3、2.9    2.3

4、          

5、（1）×100           調(diào)零（或重新調(diào)零）           （或2.2k）

  （2）2.9        0.9

6、（1）其實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，若選用電阻，則并聯(lián)電阻，電壓表讀數(shù)

電流表讀數(shù)，符合要求，同理可得不符合要求，故選用。

（2）

7、A₂  圖甲

8、對(duì)（1）問(wèn)需先將電路簡(jiǎn)化，把與r看成一個(gè)等效內(nèi)阻，則的兩次示數(shù)即表示端電壓U和U′，的兩次示數(shù)I、I′則表示干路電流。根據(jù)閉合電路歐姆定律即可推得

                  ①

             ②

由①②式可求得E，但不能求出與r的大小。由于電流表內(nèi)阻近似看作零，故兩端電壓即端電壓，其值可由歐姆定律求出?；芈分辛鬟^(guò)的電流為，故或

對(duì)（2）問(wèn)可用假設(shè)推理的方法判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同時(shí)，但又不為零，說(shuō)明的示數(shù)也是路端電壓，即外電路的電壓全降在電阻上，由此可推斷兩端電壓為零，這樣故障的原因可能有兩個(gè)。若假設(shè)是完好的，則一定短路；若假設(shè)是完好的，則一定斷路。

9、（1）ABCEGH

（2）B