电学实验

一、测电源的电动势和内阻

1.原理：E=U+Ir，其中U为路端电压；I为总电流。 原理图：

2.误差分析：甲图中引起误差的原因是电压表分流。E和r的测量值均偏小。

乙图中引起误差的原因是电流表分压。E的测量值准确，r的测量值偏大。

一般情况下采用甲图，若电源内阻较大（测水果电池的E和r）时采用乙图。 3.数据处理的方法：

（1）解析法：测出两组I，U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E

和r。 U/V （2）图象法：据实验记录的数据画出U—I图线，利用电源的 U—I图线可获得的信息：

①纵轴的截距表示电源的电动势E

②横轴的截距表示电源的短路电流I短 (纵坐标U的起点一定要是零) I/A ③图象的斜率表示电源的内阻r 0 ④图线上某点的坐标的意义：纵坐标表示路端电压

横坐标表示通过电源的电流 U/V R 另：⑤电阻R的U—I图线与电源的U—I图线的交点，表示

R 电阻R与此电源相连时的工作电压和工作电流

⑥P总=EI （工作点） U ⑦P出=UI 2⑧P内=Ir I/A ⑨η=

P出P总=

UE=

RRr0

I

4.其它常用方法：

用于电压表量程小于E或题目中有电

A 源r太小的意思表示

V

1

A

A2 V R0 A1 误差：E准确，r偏大 误差：E偏小，r偏小

内阻已知的电流表可改装为电压表

二、描绘小灯泡的伏安特性曲线

原理图：

注意：①小灯泡的电阻较小，用电流表外接 V ②要求电压从零可调，滑动变阻器用分压接法

A × I—U图线 R= I0

0

I U0I0≠

UI U—I图线R=

U U0I0≠

UI

U0

U0

U 0

I0 I 三、伏安法测电阻

1.测金属丝电阻率

原理图： 注意：①金属丝电阻较小一般采用电流表外接

V ②金属丝的电阻率会随温度的增大而增大，

实验时要求使用小电流，因而采用小量程A 的电流表。

由Rls 得 UIRsl 其中①l用刻度尺测量；②s由螺旋测微器或游标卡尺测直

径求得；③R

。

2

2.测一般电阻阻值

（1）根据题目中所给出的条件选择合适量程的电压表和电流表（电压表与电流表的量

程要匹配，读数要能达到

13偏以上，若要求读数更准确则需达到

12偏以上）。

（2）根据RX、RV 、RA的大小选择采用电流表外接还是电流表内接。 （3）根据题目要求选择滑动变阻器的分压接法或滑动变阻器的限流接法。

3.测电表内阻

（1）测电流表内阻

RA已知

常用方法 A V A A2

要求两表的量程要匹配 内阻已知的电流表可以当电压表用

V A R0 定值电阻

A1 待测 R0 定值电阻 A2 定值电阻用来匹配量程

（2）测电压表内阻 常用方法

V A

R0 定值电阻

RV已知 V1 V2 要求两表的量程要匹配 内阻已知的电压表可以当电流表用

V2 V 被测

A

V1 被测 R0 定值电阻

Rx (3)替代法测电阻

Ⅰ. R x Ⅱ.

(4)半偏法测电阻

A V Rx为大电阻 Ⅰ. G 要求： R1>>Rg 误差： 测量值偏小 R1 R 2 S 2 步骤：①闭合S1，调节R1使电流表满偏；

②闭合S2，保持R1阻值不变，调节R2 S1 使电流表半偏；③ Rg= R2

3

要求： R<R1 S1 ②保持R1阻值不变，S2接b，调节R2使

电压表半偏； ③ RV= R2

四、练习使用多用电表（电压表、电流表、欧姆表）

欧姆表原理图 （1）欧姆表调零（电流满偏）红黑表笔短接，Ig=

ERgrR滑

G (2)中值电阻R中=RgrR滑，当R外=R中时电流表半偏 红 黑 （3）被测电阻为R外， I=

ER外R内

（4）换倍率：偏角小（阻值大）换大倍率；偏角大（阻值小换小倍率）。注意换倍率后

必须重新欧姆调零。 五、传感器的简单使用 练习题：

1．用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0=2Ω起保护作用。除电池开关和导线外，可供使用的实验器材还有： U/V 1.6 1.2 0.8

A．电流表（量程0．6A、3A）； B．电压表（量程3V、15V）；

C．滑动变阻器（阻值范围0~10Ω、额定电流2A）；

D．滑动变阻器（阻值范围0~100Ω、额定电流1A）。 0.4 I/A

0

0.2 0.4 0.6 0.8

4

_

R0

+

（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A，滑动变阻器R应选择 （填写实验器材前面的字母）。

（2）根据实验测得数据作出U－I曲线如图所示，则这节干电池的电动势是 V，内电阻是 Ω。

（3）请根据实验电路图连接实物图。

2．某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示． （1）若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应 （选填“R- I”或“R- 1/I”）图象； （2）利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；

（3）由图象可知，该电池的电动势E= V，内阻r= Ω；

（4）利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r比，理论上

E测 E真，r测 r真（选填“>”、“<”或“=”）

Ａ E r 实验次数 R（Ω） I（A） 1/I（A-1） 1 4.0 1.00 1.0 2 10.0 0.50 2.0 3

4 22.0 0.25 4.0 5 28.0 0.20 5.0

R

16.0 0.34 2.9

3. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电压表（内阻很大）、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．

实验次数 1 2 4.0 3 6.0 4 8.0 5 10.0 R（Ω） U（V） 2.0 1.00 1.19 1.27 1.31 1.35 U/R（A） 0.50 0.30 0.21 0.16 0.13

（1）根据表中提供的数据，若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作 图象；

5

A.

B. C. D.

（2）根据（1），利用测得的数据，在坐标纸上画出适当的图象； （3）由（2）中作出的图象可知，该电池的电动势E= V，内阻r = Ω

4.有一个小灯泡上标有“6 V，0.6 W”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：

A.电压表（0-5 V，内阻2.0 kΩ) B.电压表（0-15 V，内阻20 kΩ) C.电流表(0-0.3 A，内阻1.0 Ω) D.电流表（0-3 A，内阻1.0 Ω) E.滑动变阻器（最大阻值为30 Ω,2 A) F.滑动变阻器（最大阻值为100 Ω,0.5 A) G.学生电源（直流9 V)，还有开关、导线等.

(1)实验中所用的电压表应选_________，电流表应选_________，滑动变阻器应选

__________________.

(2)画出实验电路图，要求电压从0 V开始测量.

5. 由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，亲自动手 实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线。可供选择的实验器材有： A．待测电阻器Rx（2.5V, 1.2W）

B．电流表○A（0～0.6A , 内阻为1Ω） C．电压表○V（0～3V, 内阻未知）

D．滑动变阻器 （ 0～10Ω, 额定电流1A） E．电源 （E=3V , 内阻r=1 Ω） F．定值电阻R0 （阻值5 Ω ）

G．开关一个和导线若干

（1）实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在答题纸的方框内画出实验电路图。

6

（2）按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：

I/A U/V UR/V

其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻器两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格，然后在方格图中画出电阻器的伏安特性曲线。

（3）该同学将本实验中的电阻器Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是 W。（结果保留2位小数）

U /V3.02.41.81.20.6O0.15 0.25 0.20 0.40 0.25 0.60 0.30 0.90 0.35 1.25 0.40 1.85 0.45 2.50 0.48 3.00 0.10.20.30.40.5I/A

6.某同学做“测量金属丝电阻率”的实验。

①首先，他用螺旋测微器在被测金属丝上的三个 不同位置各测一次直径，并求出其平均值作为金 属丝的直径d。其中某次测量如图3所示，这次 测量对应位置金属导线的直径为 mm； ②然后他测量了金属丝的电阻：，实验中使用的器材有： a．金属丝（接入电路的长度x0为1m， 电阻约5Ω～6Ω）

10 b．直流电源（4.5 V，内阻不计）

c．电流表（200mA，内阻约1.0Ω

0 0 d．电压表（3V，内阻约3kΩ）

40 e．滑动变阻器（50Ω，1.5A）

f．定值电阻R1（5.0Ω，1.5A）

图3 g．定值电阻R2（10.0Ω，1.0A）

h．定值电阻R3 （100.0Ω，1.0A） i．开关，导线若干

该同学实验时的电路图如图4所示，且在实验中两块电

表的读数都能接近满偏值，定值电阻应该选 （选填“R1”、“R2”或“R3”）；

③该同学根据测量时电流表的读数I、电压表的读数U描绘的U—I图象如图5所示，根据图象可以求得金属丝的电阻Rx= Ω。

7

④设法保持金属丝的温度不变，而逐渐减小上述金属丝（接入电路长度为x0）接入电路的长度x，当电压表的示数保持不变时，下列图象中正确反映了金属丝电阻消耗的功率P随x变化规律的是( )

7. 为了准确测量待测电阻器Rx（阻值约为5Ω）的阻值，有下列器材可供选择 A．电流表（量程3A，内阻r1=0.2Ω） B．电流表（量程0.6A，内阻r2=1Ω,） C．电压表（量程15V，内阻约10kΩ） D．电压表（量程3V，内阻约2kΩ） E．滑动变阻器R（最大阻值为5Ω，额定电流为0.5 A） F．电源（电动势3V，内阻约为1Ω） H．导线、电键

（1）电压表应选____，电流表应选 （填选项对应的字母） （2）在方框中画出测量电路的原理图

（3）恰当选择测量电路后测得电压表、电流表的示数分别是1.90V、0.34A，则待测电

阻器的阻值Rx= Ω（结果保留两位有效数字）

8. 某电压表的内阻在20 kΩ～50 kΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可供选用的器材：待测电压表V(量程3 V)、电流表A1(量程200 μA)、电流表A2(量程5 mA)、电流表A3(量程0.6 A)、滑动变阻器R(最大值1 kΩ)、电源E(电动势4 V)，开关S. (1)所提供的电流表中，应选用________．

(2)为了减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图

9．现要测量某一电压表的内阻．给定的器材有：待测电压表V(量程2 V，内阻约4 kΩ)；电流表 mA(量程1.2 mA，内阻约500 Ω)；直流电源E(电动势约2.5 V，内阻不计)；固定电阻3个；R1＝4 000 Ω，R2＝10 000 Ω，R3＝15 000 Ω；开关及导线若干．要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半． (1)试从3个固定电阻中，选用一个与其他器材一起组成测量电路，并画出测量电路的原理图．(要求电路中各器材用题给定的符号标出)

(2)电路接通后，若电压表的示数为U，电流表的示数为I，则电压表内阻RV＝________.

8

10.某同学为了测电流表A1的内阻r1的精确值，有如下器材：

器材名称 器材代号 器材规格

电流表 A1 量程300mA，内阻约为5Ω

电流表 A2 量程600mA，内阻约为1Ω

电压表 V 量程15V，内阻约为3KΩ

定值电阻 R0 5Ω 滑动变阻器 R1 0~10Ω，额定电流为1A 滑动变阻器 R2 0~250Ω，额定电流为0．3A 电源 E 电动势为3V，内阻较小

导线、电键 若干

（1）要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减少误差。在方框中画出测量用的电路图，并在图中标出所用器材的代号。

（2）若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1= ；式中各符号的意是

11. 要测量一只电压表的内阻RV。提供的器材有：待测电压表V（量程0—3v，内阻约为3KΩ）；电阻箱R0（阻值0—9999.9Ω）；滑动变阻器R1（阻值0—20Ω，额定电流为1A）；滑动变阻器R2（0—1500Ω，额定电流为0.5A）；电源E（电动势为6V，内阻为0.5Ω）；电键S及导线若干。

①如果采用图10所示的电路测定电压表的内阻，并且要得到较高的精确度，那么从以上给出的器材中，滑动变阻器R应选用 。

②在以下所给的实验步骤中，排出合理的顺序为： A．合上电键S；

B．使滑动触头P处于最左端，R′的阻值调至零； C．保持滑动变阻器的解头位置不变，增大电阻箱的阻值，使电压表示数为满偏读数的一半，记下电阻箱的此时阻值R2′

9

D．调节滑动变阻器，使电压表示数满偏；

③用测得的物理量表示电压表内阻应为 ；

④在上述实验中测得的电压表内阻值会比真实值 。（填“偏大”、“偏小”或“相同”）

12. 电流表G的满偏电流Ig为200μA，内阻估计在400～600Ω之间．按下图测定电流表G的内阻Rg，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下： (A)滑动变阻器(阻值范围0—200Ω) (B)滑动变阻器(阻值范围0～175Ω) (C)电阻箱(阻值范围0—999Ω) (D)电阻箱(阻值范围0～99999Ω) (E)电源(电动势6V，内阻0．3Ω) (F)电源(电动势12V，内阻0．6Ω)

按实验要求，R最好选用______，R′最好选用_______，E最好选用_______．(填入选用器材的字母代号)

13. 如图16一(1)所示的电路，金属丝固定在两接线柱a、b上，锷鱼夹c与金属丝接触良好．现用多用表测量保护电阻R0的阻值，请完成相关的内容： A．将转换开关转到“Ω×l”挡，红、黑表笔短接，调节_____________，使指针恰好停在欧姆刻度线的_____________处．

B．先_____________，再将红、黑表笔分别接在R0的两端，测量结果如图16一(2)所示，则R0的阻值为_____________．

14. 某同学得用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤： （1）检查多用电表的机械零点。

（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程处。 （3）将红、黑表笔___________，进行欧姆调零。

（4）测反向电阻时，将__________表笔接二极管正极，将_________表笔接二极管负极，

读出电表示数。 （5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘___________（填“左侧”、“右

侧”或“”）；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3）（4）。 （6）测量完成后，将选择开关拔向_______________位置。

10

15.用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。

指针位置 选择开关所处挡位 a b 直流电流100mA 直流电压2.5V 电阻×100 读 数 mA V Ω b a

16.（1）用多用表的欧姆档测量阻值约为几十k的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆档调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上__________________。

a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，断开两表笔 b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔 c．旋转S使其尖端对准欧姆档1k d．旋转S使其尖端对准欧姆档100

e．旋转S使其尖端对准交流500V档，并拔出两表笔 （2）下述关于用多用表欧姆档测电阻的说法中正确的是（ ）

A．测量电阻时如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的档位，重新调零后测量

B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果 C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开 D．测量阻值不同的电阻时都必须重新调零

17．小明设想用热敏电阻制作一个“温度计”，为此他需要先探究该热敏电阻的阻值随温度变化的规律．现有下列器材：

待测热敏电阻R（约600～2000）， 直流毫安表（量程6mA，内阻约0.5）， 直流电压表（量程3V，内阻约1k），直流恒压电源（输出电压3V，内阻不计）， 滑动变阻器（阻值范围0～500），以及水银温度计、加热装置、开关和导线．

图a

S R V A R V A R/ t/0C 图b

S

0 图c

（1）应选择图 （a、b）的电路探究热敏电阻的温度特性．

11

（2）主要步骤：①连接电路，启动加热装置，待温度稳定为某一温度时，闭合开关，记下 ；

②改变温度，多次重复步骤①操作，得出多组数据；

③根据数据计算热敏电阻阻值R，绘制R随温度t变化的图线．

（3）现将该热敏电阻、恒压电源、开关、导线、 （电压表、电流表）连

接起来，把该电表的刻度改为相应的温度刻度，就制成了一个“温度计”．若R随温度t变化的图线如图c，则用此“温度计”测得的温度越高，对应原电表表盘的刻度值越 （大、小）．

18. a.为了测定光敏电阻Rx的光敏特性，某同学使用多用表“×100”的欧姆挡测其在正常光照下的大致电阻，示数如图甲所示，则所测得的阻值Rx= Ω；

b.为了比较光敏电阻在正常光照射和强光照射时电阻的大小关系，采用伏安法测电阻得出两种“U-I”图线如图乙所示，由此可知正常光照射时光敏电阻阻值为 Ω，强光照射时光敏电阻阻值为 Ω；

0.8 0 0.8 乙

U/V 2.4 I II 4.0 I/×10-3A

甲

c.若实验中所用电压表内阻为5kΩ，电流表内阻为100Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，图丙电路对 照射时（填“正常光”或“强光”）测得的误差较小。请根据图丙将图丁中的仪器连接成完整实验电路。

Rx A V

R E=3V r S

丙

丁

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