导读：电阻元件伏安特性的测定，电阻是电学中最常用到的物理量之一，我们有很多方法可以测量电子组件的电阻，采用补偿原理的方法称为补偿法测电阻，利用欧姆定律来求导体电阻的方法称为伏安法，伏安法是测量电阻的基本方法之一，为了研究元件的导电性，然后作出其伏安特性曲线，根据曲线的走势来判断元件的特性，伏安特性曲线是直线的元件称为线性元件，不是直线的元件称为非线性元件，这两种元件的电阻都可以用伏安法来测量，采用伏电阻元件伏安特性的测定
一、 引言 电阻是电学中最常用到的物理量之一，我们有很多方法可以测量电子组件的电阻，采用补偿原理的方法称为补偿法测电阻，利用欧姆定律来求导体电阻的方法称为伏安法，其中，伏安法是测量电阻的基本方法之一。为了研究元件的导电性，我们通常测量出其两端电压与通过它的电流之间的关系，然后作出其伏安特性曲线，根据曲线的走势来判断元件的特性。伏安特性曲线是直线的元件称为线性元件，不是直线的元件称为非线性元件，这两种元件的电阻都可以用伏安法来测量。采用伏安法测电阻，有两种接线方式，即电压表的外接和内接（或称为电流表的内接和外接）。不论采取那种方式，由于电表本身有一定的内阻，测量时电表被引入电路，必然会对测量结果有一定的影响，因此，我们在测量过程中必须对测量结果进行必要的修正，以减小误差。
二、实验内容 本实验包含测量金属膜的伏安特性和测量小灯泡的伏安特性两个实验，其中，测量金属膜的伏安特性又分为电压表外接和电压表内接两种方式。
三、实验原理 当一个电子元件接入电路构成闭合回路，其两端的电压与通过它的电流的比值即为该条件下电子组件的电阻。若电子元件两端的电压与通过它的电流成固定的正比例，则其伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件；而当电子元件两端的电压与通过它的电流不成固定的正比例时，其伏安特性曲线是一条曲线，这类元件称为非线性元件。 1 一般金属导体的电阻是线性电阻，其伏安特性曲线是一条直线。 电阻是电子元件的重要特性，在电学实验中我们经常要测量其大小。在要求不是很精确的条件下，我们可以采用伏安法测电阻，即测出被测元件两端的电压U和通过它的电流I，然后运用欧姆定律R=U/I,,即可求得被测元件的电阻R。同时，我们也可以运用作图法，作出其伏安特性曲线，从曲线上求得电阻的阻值。伏安特性曲线是直线的电阻称为线性电阻，否则则为非线性电阻。非线性电阻的阻值是不确定的，只有通过作图法才能反映其特性。 用伏安法测电阻，原理和操作都很简单，但由于电表有一定的内阻，必然就会给实验带来一定的误差。伏安法测电阻的电路连接方式有电压表的内接和外接两种方式。 在电压表内接法中，电流表测出的电流值I是通过电阻和电压表的电流之和，即I=IX+IV，因此，R=UX/I=UX/（IX+IV）=RX/（1+RX/RV）。可见，这种条件下，电压表的内阻对实验有一定的影响，运用电压表内接法，会导致测量值比真实值要小。 在电压表外接法中，电压表测出的电压值U包含了电流表两端的电压，即U=UmA+UX，因此，R=U/IX=（UX+UmA）/IX=RX+RmA（其中，UX为电阻两端的真实电压，RX为电阻的真实值，RmA为电流表的内阻，R为测量值）。可见，电流表的内阻对实验结果有一定的影响，运用电压表外接法，会导致测量值比真实值要大，而其差值正好是电流表的内阻。 上述两种伏安法测电阻的电路连接方式，都会给实验结果带来一定的系统误差，为了减小上述误差，我们可以根据被测电阻的大小与电表内阻的大小来选择合适的电路连接方式。当： RX〈〈RV且RX〉RmA时，选择电压表的内接法；RX〉〉RmA且RX〈RV时，选择电压表的外接法；RX〉〉RmA且RX〈〈RV时，两种接法均可。
2 四、 实验设备和方法及结果分析 本实验所用到的设备有：直流数字电压表，量程为2V/20V可调，内阻为1MΩ；直流数字毫安表，量程为200 uA/2mA/20mA/200mA可调，其相应的内阻分别为1kΩ、100Ω、10Ω、1Ω；电阻组件伏安特性测量实验仪集成了0~20V可调直流稳压电源；待测240Ω/2W金属膜电阻；待测小灯泡（12V/0.1A）等。 (一)测量金属膜的伏安特性
1采用电压表内接法测电阻，按照图甲连接好电路，金属膜的电阻RX为240Ω，每○改变一次电压U的值，读出相应的电流I的值，填入表中，作出伏安特性曲线，并从曲线上求得电阻值，记为R1。 电压（V） 电流（mA） 0.50 2.1 1.00 4.2 2.00 8.4 3.00 12.6 4.00 16.8 5.00 21.0 8.00 33.6 10.00 41.9 2采用电压表外接法测电阻，按照图乙连接好电路，金属膜的电阻RX为240Ω，每○改变一次电压U的值，读出相应的电流I的值，填入表中，作出伏安特性曲线，并从曲线上求得电阻值，记为R2。 电压（V） 电流（mA） 0.50 2.1 1.00 4.1 2.00 8.3 3.00 12.4 4.00 16.6 5.00 20.7 8.00 33.2 10.00 41.5
电压表内接法及外接法所测出的金属膜的伏安特性曲线如下图所示： 电压表内接法测电阻I(mA)10500电压表外接法测电阻I(mA)0U(V)0051015U(V) 经计算，R1=239.5Ω，R2=241.2Ω。 R1RX，这难道是巧合？不，在没有实验错误的情况下是必然的。因为采用内接法测电阻测的电阻R= RX/（1+RX/RV），由于分母多了一项RX/RV，致使所测的电阻值偏大。而电压表外接法测电阻测的是电流表和待测电阻的电阻之和，即式R=RX+RmA，必然会大于待测电阻的真实值。 既然测量有一定的误差，我们就必须对其结果进行必要的修正，其修正值为?R= RX-R，因此，?R1=-0.5Ω，?R2=1.2Ω，显然，采用电压表内接法所测得的电阻修正值的绝对值要小，即内接法的误差小，这与理论分析相同。 当然，由于电表本身存在一定的仪器误差，这种误差也不能忽略，它取决于电表的准确度等级和量程，其相对误差为?RX/RX=?U/UX+?I/IX，其中，?U、?I分别为电压表和电流表允许的最大示值误差。 （二）测量小灯泡的伏安特性 在本实验中，我们仅知道小灯泡规格是12V/0.1A，可用的电表有电压表和电流表，选择合适的方式连接电路，测出在不同的电压下小灯泡的电阻。在实验前，我们可以做一个预测：小灯泡为非线性元件。 由于小灯泡在12V时的电阻R=120Ω，R〈〈RV且R〉RmA，因此采用电压表内接 4 法测电阻，误差较小。实验电路图如图甲，并将甲图中的电阻改为小灯泡，调节电压表，并记下电压表和电流表的示数。 电压（V） 电流（mA） 0.50 8.0 1.00 18.9 2.00 24.3 3.00 33.9 4.00 42.2 5.00 62.6 8.00 79.4 10.00 94.2 其伏安特性曲线如下： 测量小灯泡的伏安特性I(mA)051015U(V) 根据小灯泡的伏安特性曲线的走势，我们可以看出小灯泡的电阻为非线性电阻，且其电阻随电压的升高而逐渐增大。 这个结果表面上好像与实验原理中分析的不符，其实是相通的。在实验原理中，我们特别指明了在一定的温度下，因为金属在不同的温度下，电阻率是不同的。对于金属导体而言，在一般情况下，随着温度的升高，金属的电阻率逐渐增大。在小灯泡两端电压逐渐增大的过程中，小灯泡发出的光强也越来越大，这使得小灯泡灯丝的温度也就越来越高，导致了灯丝电阻越来越大，即实验所证实的。 根据小灯泡的伏安特性曲线，我们可以判断小灯泡的电阻为非线性电阻，亦即小灯泡是非线性元件。
五、 实验注意事项 在电学实验中，我们首要注意的是防止电源短路，以免损坏电源。由于我们用的是 5 可调电源，因此，在接通电路之前，应该调节电源，是其输出最小，接通电路之后，再根据实际需要，先粗调，然后再慢慢微调，使电源输出为我们所要的值。 每个元件都有其最大承受电压，即额定电压，超过这个值，元件就很有可能被烧毁，因此我们在实验过程中应注意电压表的读数，使之不超过元件的额定电压。 在读数时，一定要保证两表的示数不变动，若有一表的示数在跳动，则应继续微调，以减小试验误差。
六、 结语 电子元件的伏安特性曲线的测绘这个实验运用欧姆定律，结合电路分析方法，分析了由于电表本身的电阻而导致的误差，具有一定的严密性。但由于本实验不是足够的精确，因此不能用于比较精确的实验中。欲求得更精确的电阻，则须改进实验方法，运用更精密的实验仪器。 小灯泡的伏安特性实验研究了小灯泡电阻随两端电压的变化规律，并分析了其原因，总结了其变化规律，为其它电子元件的研究提供了实验依据。
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----电学实验专题 （十）测定金属的电阻率
实验目的： 测定金属的电阻率
实验思考题： 1．伏安法测量电阻的理论根据是什么？电阻的计算式是怎样的？ 2．伏安法测量电阻有哪两种测量电路？画出电路图。 3．两种电路产生系统误差的原因各是什么？测量结果比电阻的实际值大还是小？ 两种电路测量的结果，绝对误差和相对误差各多大？
两种电路分别适于测量多大的电阻？
如果知道电流表和电压表的内电阻，怎样计算待测电阻值？ 4．已知待测电阻的大约值和电压、电流表的内电阻，怎样选用测量电路？ 在待测电阻大小，安培表、伏特表内阻都不了解的情况下怎样决定采用哪种测量电路？ 5．如果没有安培表，只有伏特表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。 6．如果没有伏特表，只有安培表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。
（十一）描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验目的： 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验思考题： 1．什么是伏安特性曲线？纵坐标是什么物理量？横坐标是什么物理量？ 2．如果研究对象的伏安特性曲线是直线，对于它的电阻作出什么判断？如果是曲线，又怎样？怎样计算在某状态下研究对象的电阻？（不是切线斜率！） 3．什么是线性元件？什么是非线性元件？灯泡是什么元件？ 4．“6.3V,0.3A” “2.5V,0.3A”的小灯泡正常发光时的电阻各是多大？在常温下它们的灯丝电阻是大些还是小些？差多少倍？ 5．测定小灯泡的伏安特性曲线（电阻几欧到二十欧左右）采用什么电路？分压还是限流？安培表是外接还是内接？ 6．定值电阻的伏安特性曲线是直线还是曲线？为什么？ 7．小灯泡的伏安特性曲线什么形状？
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高考物理电学实验攻略
2010 高考物理电学实验攻略 1．伏安法测电阻 1 伏安法测电阻有 a、b 两种接法，a 叫(安培计)外接法，b 叫 （安培计） 内接法。 外接法的系统误差是由电压表的分流引起的， 测量值总小于真实值， 小电阻应采用外接法； 内接法的系统误差是 由电流表的分压引起的， 测量值总大于真实值， 大电阻应采用内接 法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接 a 点，而将右端第一次 接 b 点，第二次接 c 点，观察电流表和电压表的变化，若电流表读数变化大，说明被测电阻是大电阻，应 该用内接法测量； 若电压表读数变化大， 说明被测电阻是小电阻， 应该用外接法测量。 （这里所说的变化大， 是指相对变化，即Δ I/I 和Δ U/U） 。 （1）滑动变阻器的连接 滑动变阻器在电路中也有 a、b 两种常用的接法：a 叫限流接法，b 叫分压接法。分压接法被测电阻上 电压的调节范围大。当要求电压从零开始调节，或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。用分压接 法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。 （2）实物图连线技术 无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法 部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电 程，滑动变阻器应调到阻值最大处） 。V a A bV ARRa b 源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量 V A V A对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的 全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动 触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。（3）描绘小电珠的伏安特性曲线 因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10 Ω 左右）所以应该选用安培表外接法。 小灯泡的电阻会随着电压的升高， 灯丝温 度的升高而增大，所以 U-I 曲线不是直线。为了反映这一变化过程，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到 额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。在上面实物图中应 该选用右面的那个图，开始时滑动触头应该位于左端（使小灯泡两 端的电压为零） 。 由实验数据作出的 I-U 曲线如右， 说明灯丝的电阻随温度升高 而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而增大。 （若用 U-I 曲线， 则曲线的弯曲方向相反。 ） 若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用 0-0.6A 量程；电压表开始时应选用 0-3V 量程，当电压调到接近 3V 时，再改用 0-15V 量程。I/AOU/V2．把电流表改装为电压表 ⑴、用图(a)测定电流表内阻 rg，方法是：先断开 S2，闭合 S1，调节 R，使电流表满偏；然后闭合 S2，调节 R/，使电流表达到半满偏。当 R 比 R / 大很多时，可以认为 rg=R/。 （当 R 比 R/大很多时，调节 R/基本上不改 变电路的总电阻，可认为总电流不变，因此当电流表半满偏时，通过 R/的电流也是满偏电流的一半，两个 分路的电阻相等） 。实际上，S2 闭合后，总电阻略有减小，总电流略有增大，当电流表半满偏时，通过 R / 的 电流比通过电流表的电流稍大，即 R/比 rg 稍小，因此此步测量的系统误差，总是使 rg 的测量值偏小。其 中 R 不必读数，可以用电位器，R/需要读数，所以必须用电阻箱。 根据 rg、Ig 和扩大后的量程， 计算出需要给电 流表串联的电阻 R1 的值。 ⑵、用(b)图把改装的电压表和标准电压表进行校 对。校对要每 0.5V 校对一次，所以电压要从零开 始逐渐增大，因此必须选用分压电路。 如果校对时发现改装电压表的示数总是偏 3.测定金属的电阻率 被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路。因 此选用上面左图的电路。开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。本实验通过的电流不宜太大，通电时 间不能太长，以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。 4.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源 的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 电阻 R 的取值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一 些。 为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据， 然后利用 U-I 图象处理实验数据： 将点描好后， 用直尺画一条 直线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数 大致相等。 这条直线代表的 U-I 关系的误差是很小的。 它在 U 轴上的截距就是电动势 E（对应的 I=0） ，它的斜率的绝对值 就是内阻 r。 （特别要注意：有时纵坐标的起始点不是 0，求内 阻的一般式应该是 r=|Δ U/Δ I |） 。 为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些。 （选用使用过一段时间的 1 号电池） 5.用多用电表探索黑箱内的电学元件 设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两 个。 测量步骤和判定： ⑴用直流电压挡测量，A、B、C 三点间均无电压；说明箱内无电源。 ⑵用欧姆挡测量，A、C 间正、反接阻值不变，说明 A、C 间有一个电阻。⑶用欧姆挡测 量，黑表笔接 A 红表笔接 B 时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一 个二极管，可能在 AB 间，也可能在 BC 间，如右图中两种可能。 ⑷用欧姆挡测量，黑表笔接 C 红表笔接 B 测得阻值比黑表笔 A 红表笔接 B 时测得的阻值 大，说明二极管在 AB 间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。（a）(b)大，则应该适当增大 R1 的阻值(使表头的分压减小一些)，然后再次重新进行校对。U/V 3.0 2.0 1.0 o 0.2 0.4 0.6 I/ARA V SⅢ实验设计 1． 进行实验设计的总体原则 （1） 精确性： 在实验误差允许的范围内， 应尽可能选择误差较小的方案． （2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对器材造成损害，且成功率高． 应便于操作和读数，便于进行数据处理． 2．实验设计的基本思路 （3）可操作性：实验?实验器材 ? 明确目的 ? 确定原理 ? ?待测物理量 ? 数据处理 ? 误差分析 ． ?实验步骤 ?实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些 实验器材， 应测量哪些物理量， 如何编排实验步骤． 而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材 （条 件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件． 以测量电表的内阻为例： 纵向：伏安法及变式 ①电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻 ②两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另 一只的内阻 V A V AA2 V1 A1 V2③两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻 R A1 A2 V1 V2R横向：除伏安法外，还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律（计算法） 2 ①替代法 S R R G2 V1 G2 1 ②半偏法 R2 ③闭合电路欧姆定律（计算法） V 3．电学实验的器材选择和电路设计 （1）电路结构 （2）思路 （3）方法 ①电表选择：为了减小电表读数引起的 偶然误差，选择电表时应先估算待测电流 或电压的最大值，同时要考虑电表间、电 表与电源间的配置是否合理，测量时各电 表的最大偏转量都应接近量程． 控制电路 测量电路 S G S2 R1 R1 S1 S 2 V R22SV211R器材选择完整的实验电路包括三个部分：①测量电路，②控制电路（变阻器、开关） ，③电源． 配置 （ 电 Er阻 不控制计）调节电路选择②分压、限流电路选择 （4）在下列情况下应选择分压电路 ①实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化。 ②限流不能保证安全，即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流．常见于变阻器全 电阻远小于测量部分电阻的情况． ③限流能保证安全， 但变阻器调节过程中， 电表读数变化不明显， 不满足实验测量多组数据的要求． 常 见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况． ④在限流、 分压两种电路都满足实验要求时， 由于限流电路结构简单， 损耗的电功率小， 应优先选用． ⑸滑动变阻器的粗调和微调． [典型分析] 【例 3】 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压） ： I/(A) U(V) 0.12 0.20 0.21 0.40 0.29 0.60 0.34 0.80 0.38 1.00 0.42 1.20 0.45 1.40 0.47 1.60 0.49 1.80 0.50 2.00（1）在左下框中画出实验电路图．可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围 0～10Ω ） 、 电源、小灯泡、电键、导线若于． （2）在图 5―5 中画出小灯泡的 U―I 曲线．图 5―5 （3）若将该小灯泡接在电动势是 1.5V，内阻是 2.0Ω 的电池两端，小灯泡的实际功率是多少?（简要 写出求解过程，若需作图，可直接画在图中） 【例 5】 用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下 ： 待测电阻 Rx （阻值约为 25kΩ ） 电流表 A1： （量程 100 ? A，内阻 2kΩ ） 电流表 A2： （量程 500 ? A，内阻 300Ω ） 电压表 V1： （量程 10V，内阻 100kΩ ） 电流表 V2： （量程 50V，内阻 500kΩ ） 电源 E： （电动势 15V，允许最大电流 1A） 滑动变阻器 R： （最大阻值 1kΩ ） 电键 S，导线若干 为了尽量减小实验误差，要求测多组数据． （1）电流表应选________________，电压表应选__________________． （2）画出实验电路图． 【点评】 伏安法是测量电阻的一种最基本方法，其原理是部分电路欧姆定律，原理式为 Rx ?U ．分 I析这类问题的关键是从电表配置要合理选择器材，从对电路的控制和调节选择控制电路．并联分流和串联分压原理是伏安法测电阻原理的迁移和延伸，下例是这类问题的变式． 【变式】 用以下器材测量一待测电阻 Rx 的阻值（900～1000Ω ） ：电源 E，具有一定内阻，电动势约为 9.0V； 电压表 V1，量程为 1.5V，内阻 r1=750Ω ； 电压表 V2，量程为 5V，内阻 r2=2500Ω ； 滑线变阻器 R，最大阻值约为 100Ω ； 单刀单掷开关 S，导线若干． （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的 中的元件要用题图中的相应的英文字母标注） ． （2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图 5―11 上画出连线． （3）若电压表 V1 的读数用 U1 表示，电压表 v2 的读数用 U2 表示，则由已知量和测得量表示 Rx 的公式 为 Rx=____________________． 【点评】 本题主要考查电阻测量的原理、电路设计、实物连线等知识，测试设计简单实验方案的能 力．①对于内阻已知的电压表，可作电流表使用．使用电表时，必须考虑电表间的量程配置，本题要求电 压表读数不小于量程的1 ，试画出测量电阻 Rx 的一种实验电路原理图(原理图 31 ，因此，电压表 V2 与 V1 的位置不能互换．②进行实物连线时，应注意以下几个 3问题：a．直流电表的正、负接线柱（正接线柱应连接在电路电势高端，负接线柱应连接在电路电势低端） ； b．电表的内外接法；c．滑动变阻器的接法（限流或分压，接通电路后，应使电表读数最小） ；d．开关的 连接（应在干路上，闭合前电表读数为零） ．【例 6】 为了测定电流表 A1 的内阻，采用如图 5―14 所示的电路．其中：A1 是待测电流表，量程为 300 ? A，内阻约为 100Ω ；A2 是标准电流表，量程为 200 ? A；R1 是电阻箱，阻值范围是 0～999.9Ω ；R2 是滑动变阻器；R3 是保护电阻；E 是电池组，电动势为 4V，内阻不计；S1 是单刀掷开关．S2 是单刀双掷开 关．图 5―14图 5―15（1）根据电路图，请在图 5―15 中画出连线，将器材连接成实验电路．（2）连接好电路，将开关 S2 扳到接点 a 处，接通开关 S1，调整 滑动变阻器 R2 使电表 A2 的读数是 150 ? A；然后将开关 S2 扳到接点 b 处，保护 R2 不变，调节电阻 R1，使 A2 的读数仍为 150 ? A．若此 时电阻箱各旋钮的位置如图 5―16 所示， 电阻箱的阻值是_______Ω ， 则待测电流表 A1 的内阻 R1=______Ω ． （3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器 R2 的滑动端位置， 都要保证两块电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻 R3 应选用：_____________________（填写阻值相应的字母） ． A．200kΩ Ω （4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用．既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动 变阻器___________________（填写阻值相应的字母）是最佳选择． A．1kΩ B．5kΩ C．10kΩ D．25kΩ 【点评】 实验条件的控制是高考考查的重点之一．保护电阻和滑动变阻器在电路中起着控制和调节的 作用，选用时应根据实验条件和要求进行优选，既要保证电表安全(不能太小)，又 要方便调节(不能太大)． 【例 7】 现有一块 59C2 型的小量程电流表 G（表头） ，满偏电流为 50 ? A ， B．20kΩ C．15k D．20 图 5―16内阻约为 800～850Ω ，把它改装成 1mA、10mA 的两量程电流表，可供选择的器材 有： 滑动变阻器 R1，最大阻值 20Ω ；滑动变阻器 R2，最大阻值 100kΩ ； 电阻箱 R′，最大阻值 9999Ω ；定值电阻 R0，阻值 1kΩ ； 电池 E1，电动势 1.5V；电池 E2，电动势 3V；电池 E3，电动势 4.5V； （所有电池内阻不计） ，标准电流 表 A，满偏电流 1.5mA； 单刀单掷开关 S1 和 S2；单刀双掷开关 S3；电阻丝及导线若干． （1）采用如图 5―18（甲）所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为____ ______________，选用的电池为_______________．甲乙 图 5―18丙（2）将 G 改装成两量程电流表，现有两种备选电路，如图 5―18（乙） 、 （丙）所示．图_________为 合理电路，另一电路不合理的理由是_______________________________． （3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对 1mA 量程） ，画出所用电路图，图中待核 对的电流表符号用 A′ 来表示． 【特别提示】 1．半偏法测电阻的实验中，实验条件的控制直接影响测量精确度． 2．在分压电路中，为使实验便于调节，应选用全电阻较小的滑动变阻器． 【例 8】 （1）一个电压表 VA 的内阻 RA=1000Ω ，量程为 1.0V，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为 3.0V 的电压表．改装后，再用一量程为 3.0V 的图 5―20精确的电压表 VB 对改装后的电压表的所有刻度进行校准．除了这两个电压表 VA、VB 外，还有下列一些器 材： 电源 E（电动势约为 6V，内阻较小） 变阻器 R（总电阻约 10Ω ） 电阻箱 R0（0～9999Ω ） 开关 S 导线若干 ①如图 5―20 所示是以上器材和两个电压表 VA、VB 的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校 准时的实验电路． ②图中电阻箱的取值等于________________Ω ． （2）用上述电压表 VB 和改装后并已校准过的电压表（以下称之为 VC）以及一个开关和一些导线，去 测量一个电动势大约为 2V 的电源的内阻 r． ①简要写出测量步骤． ②用测得的量表达 r 的公式应为 r=____________． 17． （实验设计）某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验， 以下是实验中可供选用的器材． A．待测小灯泡（额定功率 6W，额定电流 0.5A） B．电流表（量程 0～0.6A，内阻 0.1Ω ） C．电压表（量程 0～5V，内阻约 5kΩ ） D．电压表（量程 0～15V，内阻约 15kΩ ） E．滑线变阻器（最大阻值 50Ω ） F．滑线变阻器（最大阻值 1kΩ ） G．直流电源（电动势 15V，内阻可忽略） H．开关一个，导线若干 实验中调节滑线变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电 压下的电流． （1）请在虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理的电路图．并在每个选用的器材旁标上题目所给 的字母序号．图 5―40 （2）如图 5―40 所示是该研究小组测得小灯泡的 I―U 关系图线．由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温 度的升高而_________________（填“增大” 、 “减小”或“不变” ） ；当小灯泡两端所加电压为 6V 时，其灯 丝电阻值约为_________________Ω ． （保留两位有效数字） 18． （实验设计）有以下可供选用的器材及导线若干条,要求使用个数最少的仪器尽可能精确地测量一 个电流表的满偏电流． A．被测电流表 A1：满偏电流约 700～800 ? A ，内阻约 100Ω ，刻度均匀、总格数为 N B．电流表 A2：量程 0.6A，内阻 0.1Ω C．电压表 V：量程 3V，内阻 3kΩ D．滑动变阻器 R1：最大阻值 200ΩE．滑动变阻器 R2：最大阻值 1kΩ F．电源 E：电动势 3V、内阻 1.5Ω G．开关一个 （1）在虚线框内画出实验电路图,并在每个选用的仪器旁标上题目所给的字母序号．（2）测量过程中测出多组数据,其中一组数据中待测电流表 A 的指针偏转了 n 格，可算出满偏电流 Ig=___________，式中除 N、n 外,其他字母符号代表的物理量是______________． 19． （实验设计）实验室中现有的器材如下： 电池 E （电动势约 10V、内阻 r 约 1Ω ） 标准电流表 A1（量程 300mA，内阻 r1 约为 5Ω ） 电阻箱 R1（最大阻值 999.9Ω ，阻值最小改变量为 0.1Ω ） 滑动变阻器 R2（最大阻值 10Ω ） 开关 S 和导线若干． 要求设计―个测定电流表 A2（量程 250mA，内阻 r2 约为 5Ω ）内阻的实验方案． （1）在方框中画出测量电路，并在每个仪器旁标上英文代号．（2）要直接测出的物理量是____________________，用这些物理量表示待测电流表 A2 内阻的计算公 式是______________． 21． （实验设计） 在测定一节干电池的电动势 中，备有下列器材： A．干电池 E（电动势约为 1.5V，内阻小于 B．电流表 A1（满偏电流 3mA，内阻 r1=10 C．电流表 A2（0～0.6A，内阻 0.1Ω ） D．滑线变阻器 R1（0～20Ω ，10A） E．滑线变阻器 R2（0～100Ω ，10A） F．定值电阻 R3（990Ω ） G．开关和导线若干 （1）为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是______________（填字母代号） （2）请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图． 图 5―41 1.0Ω ） Ω） 和内阻的实验图 5―42 （3）如图 5―42 为某一同学根据他所设计的实验给出的 I1、I2 图线（I1 为 A1 的示数，I2 为 A2 的示数） ， 由图线可求得被测电池的电动势 E＝______________V，内阻 r =_____________Ω ． 22．实验室内有一电压表mA ○ ，量程为 150mV，内阻约为 150Ω ．现要将其改成量程为 10 mA 的电流 表，并进行校准．为此，实验室提供如下器材：干电池 E（电动势为 1.5V） ，电阻箱 R，滑线变阻器 R′， 电流表○ A （有 1.5mA，15mA 与 150 mA 三个量程）及开关 S． （1）对电表改装时必须知道电压表的内阻．可用如图 5―43 所示的电路测量电压表mA ○ 的内阻．在既 不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表○ A 应选用的量程是________________．若合 上 S，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为 150mV，电流表○ A 的读数为 1.05 mA，则电压表的内阻 RmV 为______________．(取三位有效数字)图 5―43 （2）在对改装成的电流表进行校准时，把○ A 作为标准电流表，画出对改装成的电流表进行校准的电路 原理图 （滑线变阻器作限流使用） ， 图中各元件要用题中给出符号或字母标注． 图中电阻箱的取值是_______ （取三位有效数字） ，电流表○ A 应选用的量程是_____________________．
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