高二物理寒假精品课(人教版2019)第6天电学实验(原卷版+解析)

这是一份高二物理寒假精品课(人教版2019)第6天电学实验(原卷版+解析)，共26页。试卷主要包含了了解多用电表的构造和工作原理，其中U－I图像如图乙所示．，6 A，内阻约为0，0”或“15等内容，欢迎下载使用。

熟悉“导体电阻率的测量”的基本原理及注意事项.2.掌握测电阻率的电路图及误差分析．
2.理解测量电源电动势和内电阻的实验原理——闭合电路欧姆定律.
3.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内电阻的方法.
4.了解多用电表的构造和工作原理.
1. 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：
(1)螺旋测微器如图所示1．在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动______(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．
图1
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径．
(3)图2甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置．
图2
(4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图3所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
请根据表中的数据，在图11中方格纸上作出U2－I2图像．
图3
(5)由此，可求得电阻丝的阻值Rx＝________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率．
2. 在练习使用多用电表的实验中：
(1)某同学连接的电路如图4所示．
图4
①若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；
②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是__________的阻值；
③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是__________两端的电压．
(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若________．
A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大
B．测量时发现指针偏角过小，则必须增大倍率，重新欧姆调零后再进行测量
C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 Ω
一、金属丝电阻率的测量原理
由R＝ρeq \f(l,S)得ρ＝eq \f(RS,l)＝eq \f(πd2R,4l)，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.
二、螺旋测微器的原理及读数
误差分析
(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确．
(2)系统误差：
①方法a 若采用甲图电路，电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝eq \f(U,RV).其中U－I图像如图乙所示．
结论：E测方法b 等效电源法
如图甲所示，E测＝eq \f(RV,RV＋r)E真②方法a 若采用丙图电路，电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA.其中U－I图像如图丁所示．
结论：E测＝E真，r测>r真．
方法b 等效电源法
如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真．
(3)电路选择：
①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小．
②当内阻已知时选图丙电路，此时r＝k－RA，没有系统误差．
二、测电源电动势和内阻的误差分析
(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确．
(2)系统误差：
①方法a 若采用甲图电路，电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝eq \f(U,RV).其中U－I图像如图乙所示．
结论：E测方法b 等效电源法
如图甲所示，E测＝eq \f(RV,RV＋r)E真②方法a 若采用丙图电路，电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA.其中U－I图像如图丁所示．
结论：E测＝E真，r测>r真．
方法b 等效电源法
如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真．
(3)电路选择：
①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小．
②当内阻已知时选图丙电路，此时r＝k－RA，没有系统误差．
三、用多用电表测定值电阻的阻值
(1)原理
(2)注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”．
②当多用电表指针指在中央时eq \f(Ig,2)＝eq \f(E,RΩ＋R中)，知中值电阻R中＝RΩ.
一、测定金属丝的电阻率
例题1. 某同学在一次“测定金属丝的电阻率”的实验中，用米尺测量金属丝接入电路的长度为l，用螺旋测微器测量金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为6 Ω)，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：
A．直流电源：电动势约3 V，内阻很小；
B．电流表A：量程0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω；
C．电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ；
D．滑动变阻器：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流0.5 A；
E．开关、导线等．
(1)从图中读出金属丝的直径d为________ mm；
(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出测定金属丝电阻的实验电路图；
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为R，则这种金属材料的电阻率的表达式为________．
解题归纳：实验误差分析
(1)金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差．
(2)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测(3)通电电流过大，时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差．
二、电源电动势和内阻的测量
例题2. 实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究．实验室提供的器材有：
干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；
电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；
电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；
定值电阻R1(阻值2 Ω)；
定值电阻R2(阻值5 Ω)；
开关一个，导线若干．
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________．(单选，填正确答案标号)
A．电压表分流
B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大阻值较小
D．电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示．
请根据实验数据，回答以下问题：
①图丙中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像．
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”)．
③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁所示实物图连接成完整电路．
解题归纳：实验注意事项
(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．
(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快．
(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．
(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|eq \f(ΔU,ΔI)|确定．
（建议用时：30分钟）
1．某同学在一次“测定金属丝的电阻率”的实验中，用米尺测量金属丝接入电路的长度为l，用螺旋测微器测量金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为6 Ω)，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：
A．直流电源：电动势约3 V，内阻很小；
B．电流表A：量程0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω；
C．电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ；
D．滑动变阻器：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流0.5 A；
E．开关、导线等．
(1)从图中读出金属丝的直径d为________ mm；
(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出测定金属丝电阻的实验电路图；
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为R，则这种金属材料的电阻率的表达式为________．
2．某物理实验兴趣小组测定自制盐水的电阻率，在一无盖的长方体玻璃槽中装入一定量的盐水，玻璃槽内腔的长度为40.10 cm，宽度为4.52 cm.
(1)某次实验过程中，在槽中倒入适量的盐水，水面的高度为4.50 cm，用多用电表的电阻挡粗测玻璃槽中盐水的电阻，选择开关置于“×100”挡，发现指针如图甲所示，为较准确地测得玻璃槽中盐水的电阻，该同学接着需要做的实验步骤是换选________________(选填“×10”或“×1 k”)挡．
(2)为了准确测量电阻，准备了以下实验器材：
A．电动势为3 V的电源，内阻约为0.5 Ω；
B．最大阻值为5 Ω的滑动变阻器；
C．最大测量值为3 V的电压表，内阻约为3 kΩ；
D．最大测量值为15 V的电压表，内阻约为5 kΩ；
E．最大测量值为15 mA的电流表，内阻约为1 Ω；
F．最大测量值为0.6 A的电流表，内阻约为0.5 Ω.
实验中要求尽量减小系统误差，应保证电表在测量时其最大读数超过量程的eq \f(1,2)，则电压表应选择________，电流表应选择________．(均填器材前的选项字母)请用笔画线代替导线，完成图乙中的连线．
(3)准确连线后，测出玻璃槽中盐水的高度为H，电压表示数为U，电流表示数为I，改变玻璃槽中的盐水高度，测出如下表所示的5组数据，分析数据后，试通过eq \f(U,I)－eq \f(1,H)图线来求电阻率．图丙中已经描出了各点，请作出图线，求得盐水的电阻率为ρ＝________ Ω·m.(结果保留2位有效数字)
3．某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻．

(1)在方框中画出图乙的电路图；
(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流I＝_______ A，电压U＝_______ V；
(3)实验得到如图丁所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图________(选填“甲”或“乙”)；
(4)该电池的电动势E＝________ V(保留三位有效数字)，内阻r＝________ Ω(保留两位有效数字)．
4．一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)．图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R最大阻值为999.9 Ω；S为开关．按电路图连接电路．完成下列填空：
(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________Ω(填“5.0”或“15.0”)；
(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
(3)根据图(a)所示电路，用R、R0、RV、E和r表示eq \f(1,U)，得eq \f(1,U)＝________；
(4)利用测量数据，作eq \f(1,U)－R图线，如图(b)所示：
(5)通过图(b)可得E＝________V(保留2位小数)，r＝________Ω(保留1位小数)；
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E′，由此产生的误差为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(E′－E,E)))×100%＝________%.
5．在“测定电池的电动势和内阻”实验中，
(1)用如图甲所示的电路图测量，得到的一条实验数据拟合线如图乙所示，则该电池的电动势E＝______ V(保留3位有效数字)；内阻r＝______ Ω(保留2位有效数字)；
(2)现有如图丙所示的实验器材，照片中电阻箱阻值可调范围为0～9 999 Ω，滑动变阻器阻值变化范围为0～10 Ω，电流表G的量程为0～3 mA、内阻为200 Ω，电压表的量程有0～3 V和0～15 V．请在图丙中选择合适的器材，在方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图．
6．小明同学练习使用多用电表测电阻：
(1)如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：
①旋动________，使指针对准电流的“0”刻线．(填“S”或“T”)
②将K旋转到电阻挡“×10”的位置．
③将红、黑表笔短接，旋动________(填“S”或“T”)，使指针对准电阻的________刻线(填“0”或“∞”)．
④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过大．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．
A．将K旋转到电阻挡“×100”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×1”的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表欧姆调零
(2)正确操作后，读数如图乙所示，则阻值为________ Ω.
(3)若欧姆表内用一个新电池(电动势为1.5 V，内阻较小)，测得该电阻读数为R；然后更换另外品牌的新电池(电动势为1.5 V，内阻较大)，欧姆表调零后测得该电阻读数为R′，两次测量值R与R′相比，正确的是________．
A．R′＝R B．R′>R
C．R′＜R D．无法确定
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
电路图
I与Rx的对应关系
相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝eq \f(E,Rg＋r＋R)，即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R)
相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转
待测电阻为Rx，I＝eq \f(E,Rg＋r＋R＋Rx)，指针指到某确定位置
刻度
特点
表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧)
表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(左侧)
表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
次数
水面高H(cm)
电压U(V)
电流I(mA)
1
2.53
2.88
8.7
2
3.00
2.65
9.5
3
3.51
2.63
9.8
4
4.00
2.35
10.9
5
4.50
2.52
13.1
第6天 电学实验 （复习篇）
熟悉“导体电阻率的测量”的基本原理及注意事项.2.掌握测电阻率的电路图及误差分析．
2.理解测量电源电动势和内电阻的实验原理——闭合电路欧姆定律.
3.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内电阻的方法.
4.了解多用电表的构造和工作原理.
1. 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：
(1)螺旋测微器如图所示1．在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动______(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．
图1
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径．
(3)图2甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置．
图2
(4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图3所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
请根据表中的数据，在图11中方格纸上作出U2－I2图像．
图3
(5)由此，可求得电阻丝的阻值Rx＝________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率．
答案 (1)C (2)不同 (3)如图所示
(4)如图所示
(5)23.5(23.0～24.0均可)
解析 (1)A起固定作用，便于读数；B为粗调，调节B使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触；然后调节C，C起微调作用．
(2)电阻丝电阻R＝ρeq \f(l,S)，测量一段电阻丝的电阻，S为这段电阻丝的横截面积，而不是某位置处的横截面积，故应在不同位置进行多次测量，取平均值作为电阻丝的直径以减小误差．
(4)把U2和I2的数据在方格纸中描点，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上．
(5)结合题图中图线的斜率可知R0＋Rx＋RA＝49.0 Ω，R0＋RA＝25.5 Ω，解得Rx＝23.5 Ω.
2. 在练习使用多用电表的实验中：
(1)某同学连接的电路如图4所示．
图4
①若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；
②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是__________的阻值；
③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是__________两端的电压．
(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若________．
A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大
B．测量时发现指针偏角过小，则必须增大倍率，重新欧姆调零后再进行测量
C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 Ω
答案 (1)①R1 ②R1和R2串联 ③R2(或电源)
(2)B
解析 (1)①当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时，多用电表与R1串联，此时测得的是通过R1的电流．
②断开电路，选择开关尖端对准欧姆挡时，测得的是R1和R2串联的总电阻．
③选择开关尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，电阻R1被短路，此时多用电表测得的是电阻R2两端的电压，也是电源两端的电压．
(2)双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值，测量值将偏小，A错误；测量时指针偏角过小，应增大倍率，重新欧姆调零后再进行测量，B正确；欧姆表刻度是左密右疏，选择开关对应“×10”倍率，指针位于20与30正中间时，测量值应小于250 Ω，C错误．
一、金属丝电阻率的测量原理
由R＝ρeq \f(l,S)得ρ＝eq \f(RS,l)＝eq \f(πd2R,4l)，因此，只要测出金属丝的长度l、直径d和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.
二、螺旋测微器的原理及读数
误差分析
(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确．
(2)系统误差：
①方法a 若采用甲图电路，电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝eq \f(U,RV).其中U－I图像如图乙所示．
结论：E测方法b 等效电源法
如图甲所示，E测＝eq \f(RV,RV＋r)E真②方法a 若采用丙图电路，电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA.其中U－I图像如图丁所示．
结论：E测＝E真，r测>r真．
方法b 等效电源法
如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真．
(3)电路选择：
①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小．
②当内阻已知时选图丙电路，此时r＝k－RA，没有系统误差．
二、测电源电动势和内阻的误差分析
(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确．
(2)系统误差：
①方法a 若采用甲图电路，电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝eq \f(U,RV).其中U－I图像如图乙所示．
结论：E测方法b 等效电源法
如图甲所示，E测＝eq \f(RV,RV＋r)E真②方法a 若采用丙图电路，电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA.其中U－I图像如图丁所示．
结论：E测＝E真，r测>r真．
方法b 等效电源法
如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真．
(3)电路选择：
①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小．
②当内阻已知时选图丙电路，此时r＝k－RA，没有系统误差．
三、用多用电表测定值电阻的阻值
(1)原理
(2)注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”．
②当多用电表指针指在中央时eq \f(Ig,2)＝eq \f(E,RΩ＋R中)，知中值电阻R中＝RΩ.
一、测定金属丝的电阻率
例题1. 某同学在一次“测定金属丝的电阻率”的实验中，用米尺测量金属丝接入电路的长度为l，用螺旋测微器测量金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为6 Ω)，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：
A．直流电源：电动势约3 V，内阻很小；
B．电流表A：量程0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω；
C．电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ；
D．滑动变阻器：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流0.5 A；
E．开关、导线等．
(1)从图中读出金属丝的直径d为________ mm；
(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出测定金属丝电阻的实验电路图；
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为R，则这种金属材料的电阻率的表达式为________．
答案 (1)0.935 (2)见解析图 (3)eq \f(πRd2,4l)
解析 (1)从题图中读出金属丝的直径为
d＝0.5 mm＋43.5×0.01 mm＝0.935 mm
(2)因测量金属丝的电阻电流不能太大，由I＝eq \f(E,R＋r)结合电流表读数，电流表应满足偏转一半以上，故总电阻大于5 Ω且小于10 Ω，滑动变阻器可以用限流式接法；由于待测金属丝的电阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图所示：
(3)根据电阻定律，有R＝ρeq \f(l,S)
其中S＝eq \f(1,4)πd2
则ρ＝eq \f(πRd2,4l).
解题归纳：实验误差分析
(1)金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差．
(2)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测(3)通电电流过大，时间过长，致使金属丝发热，电阻率随之变化带来误差．
二、电源电动势和内阻的测量
例题2. 实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究．实验室提供的器材有：
干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；
电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；
电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；
定值电阻R1(阻值2 Ω)；
定值电阻R2(阻值5 Ω)；
开关一个，导线若干．
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________．(单选，填正确答案标号)
A．电压表分流
B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大阻值较小
D．电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示．
请根据实验数据，回答以下问题：
①图丙中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像．
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”)．
③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁所示实物图连接成完整电路．
答案 (1)B (2)①见解析图(a) ②R1
③见解析图(c)
解析 (1)电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确．
(2)①根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示．
②由图像可知E＝1.55 V，U＝0时I＝0.59 A，故r′＝eq \f(E,I)≈2.63 Ω，
由于2 Ω又r′＝r＋R(r为电源内阻，R为定值电阻)，
故定值电阻只能是R1.
③先画出原理图，如图(b)，然后依据原理图将各仪器依次连接起来，如图(c)．
解题归纳：实验注意事项
(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．
(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快．
(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．
(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|eq \f(ΔU,ΔI)|确定．
（建议用时：30分钟）
1．某同学在一次“测定金属丝的电阻率”的实验中，用米尺测量金属丝接入电路的长度为l，用螺旋测微器测量金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为6 Ω)，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：
A．直流电源：电动势约3 V，内阻很小；
B．电流表A：量程0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω；
C．电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ；
D．滑动变阻器：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流0.5 A；
E．开关、导线等．
(1)从图中读出金属丝的直径d为________ mm；
(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出测定金属丝电阻的实验电路图；
(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为R，则这种金属材料的电阻率的表达式为________．
答案 (1)0.935 (2)见解析图 (3)eq \f(πRd2,4l)
解析 (1)从题图中读出金属丝的直径为
d＝0.5 mm＋43.5×0.01 mm＝0.935 mm
(2)因测量金属丝的电阻电流不能太大，由I＝eq \f(E,R＋r)结合电流表读数，电流表应满足偏转一半以上，故总电阻大于5 Ω且小于10 Ω，滑动变阻器可以用限流式接法；由于待测金属丝的电阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图所示：
(3)根据电阻定律，有R＝ρeq \f(l,S)
其中S＝eq \f(1,4)πd2
则ρ＝eq \f(πRd2,4l).
2．某物理实验兴趣小组测定自制盐水的电阻率，在一无盖的长方体玻璃槽中装入一定量的盐水，玻璃槽内腔的长度为40.10 cm，宽度为4.52 cm.
(1)某次实验过程中，在槽中倒入适量的盐水，水面的高度为4.50 cm，用多用电表的电阻挡粗测玻璃槽中盐水的电阻，选择开关置于“×100”挡，发现指针如图甲所示，为较准确地测得玻璃槽中盐水的电阻，该同学接着需要做的实验步骤是换选________________(选填“×10”或“×1 k”)挡．
(2)为了准确测量电阻，准备了以下实验器材：
A．电动势为3 V的电源，内阻约为0.5 Ω；
B．最大阻值为5 Ω的滑动变阻器；
C．最大测量值为3 V的电压表，内阻约为3 kΩ；
D．最大测量值为15 V的电压表，内阻约为5 kΩ；
E．最大测量值为15 mA的电流表，内阻约为1 Ω；
F．最大测量值为0.6 A的电流表，内阻约为0.5 Ω.
实验中要求尽量减小系统误差，应保证电表在测量时其最大读数超过量程的eq \f(1,2)，则电压表应选择________，电流表应选择________．(均填器材前的选项字母)请用笔画线代替导线，完成图乙中的连线．
(3)准确连线后，测出玻璃槽中盐水的高度为H，电压表示数为U，电流表示数为I，改变玻璃槽中的盐水高度，测出如下表所示的5组数据，分析数据后，试通过eq \f(U,I)－eq \f(1,H)图线来求电阻率．图丙中已经描出了各点，请作出图线，求得盐水的电阻率为ρ＝________ Ω·m.(结果保留2位有效数字)
答案 (1)×10 (2)C E 如图所示
(3)如图所示 0.90
3．某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻．

(1)在方框中画出图乙的电路图；
(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流I＝_______ A，电压U＝_______ V；
(3)实验得到如图丁所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图________(选填“甲”或“乙”)；
(4)该电池的电动势E＝________ V(保留三位有效数字)，内阻r＝________ Ω(保留两位有效数字)．
答案 (1)见解析图 (2)0.40(0.39～0.41均可) 1.30(1.29～1.31均可) (3)乙 (4)1.52(1.51～1.54均可) 0.53(0.52～0.54均可)
解析 (1)如图所示
(2)测电池的电动势和内阻所用电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3.0 V，则两表示数分别为0.40 A(0.39 A～0.41 A均可)、1.30 V(1.29 V～1.31 V均可)．
(3)由E＝U＋Ir，得U＝E－Ir，即Ⅰ、Ⅱ两图线的斜率绝对值表示电源内阻，且rⅡ>rⅠ.
题图甲中由于电流表的分压作用，所测电阻为电源内阻与电流表电阻的和，r甲测>r；题图乙中由于电压表的分流作用，所测电阻为电源内阻与电压表电阻的并联值，r乙测(4)由图像可知，电源内阻较小，测一节干电池的电动势与电阻应采用乙电路，将直线Ⅰ延长，与纵轴的截距表示电池的电动势，E＝1.52 V(1.51 V～1.54 V均可)；
从直线Ⅰ上取两点代入E＝U＋Ir，或利用图线的斜率可得电池内阻r＝0.53 Ω(0.52 Ω～0.54 Ω均正确)．
4．一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)．图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R最大阻值为999.9 Ω；S为开关．按电路图连接电路．完成下列填空：
(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________Ω(填“5.0”或“15.0”)；
(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
(3)根据图(a)所示电路，用R、R0、RV、E和r表示eq \f(1,U)，得eq \f(1,U)＝________；
(4)利用测量数据，作eq \f(1,U)－R图线，如图(b)所示：
(5)通过图(b)可得E＝________V(保留2位小数)，r＝________Ω(保留1位小数)；
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E′，由此产生的误差为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(E′－E,E)))×100%＝________%.
答案 (1)15.0
(3)eq \f(R0＋RV,ERVR0)·R＋eq \f(1,E)＋eq \f(RV＋R0r,ERVR0)
(5)1.55 1.0 (6)5
解析 (1)为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电压表满偏电压大，当电压表满偏时有
eq \f(Um,\f(RVR0,RV＋R0))＝eq \f(E－Um,R＋r)
代入数据解得R＋r＝9.5 Ω，故R>7.5 Ω
因此电阻箱接入电路的电阻值选15.0 Ω.
(3)由闭合回路的欧姆定律可得
E＝U＋eq \f(U,\f(RVR0,RV＋R0))(R＋r)
化简可得eq \f(1,U)＝eq \f(R0＋RV,ERVR0)·R＋eq \f(1,E)＋eq \f(RV＋R0,ERVR0)r
(5)由上面公式可得eq \f(R0＋RV,ERVR0)＝k＝eq \f(1,19E)，
eq \f(1,E)＋eq \f(RV＋R0,ERVR0)r＝b＝eq \f(1,E)＋eq \f(r,19E)
由eq \f(1,U)－R图像计算可得k≈0.034 V－1·Ω
延长图线，得到图线与纵轴的交点为0.85 V－1，则有0.85 V－1＝eq \f(1,E)＋eq \f(r,19E)＋eq \f(5,19E)(V－1)
代入可得E≈1.55 V，r≈1.0 Ω.
(6)如果电压表为理想电压表，则有
eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(r,ER0)＋eq \f(1,ER0)R
则此时E′＝eq \f(1,20k)
因此误差为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(\f(1,20k)－\f(1,19k),\f(1,19k))))×100%＝5%.
5．在“测定电池的电动势和内阻”实验中，
(1)用如图甲所示的电路图测量，得到的一条实验数据拟合线如图乙所示，则该电池的电动势E＝______ V(保留3位有效数字)；内阻r＝______ Ω(保留2位有效数字)；
(2)现有如图丙所示的实验器材，照片中电阻箱阻值可调范围为0～9 999 Ω，滑动变阻器阻值变化范围为0～10 Ω，电流表G的量程为0～3 mA、内阻为200 Ω，电压表的量程有0～3 V和0～15 V．请在图丙中选择合适的器材，在方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图．
答案 (1)1.46(1.45～1.47均可) 0.64(0.63～0.67均可) (2)见解析图
解析 (1)根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可得
U＝E－Ir，
将题图乙的图线延长与横纵轴分别相交，如图
可知图线与纵轴交点即为电动势，即E＝1.46 V，图线斜率的绝对值为电源内阻，
即r＝eq \f(ΔU,ΔI)＝eq \f(1.46－1.10,0.56) Ω≈0.64 Ω
(2)第一种方案：一节干电池的电动势约为1.5 V，选用量程为0～3 V的电压表和电阻箱测量，
根据闭合电路欧姆定律E＝U＋eq \f(U,R′)r，
变形得eq \f(1,U)＝eq \f(r,E)·eq \f(1,R′)＋eq \f(1,E)
根据eq \f(1,U)－eq \f(1,R′)图像即可求出干电池的电动势和内阻，电路图如图所示．
第二种方案：选用量程为0～3 V的电压表、电流表G、电阻箱、滑动变阻器测量，其中将电流表G与电阻箱并联，改装成大量程的电流表，电路图如图所示．
6．小明同学练习使用多用电表测电阻：
(1)如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：
①旋动________，使指针对准电流的“0”刻线．(填“S”或“T”)
②将K旋转到电阻挡“×10”的位置．
③将红、黑表笔短接，旋动________(填“S”或“T”)，使指针对准电阻的________刻线(填“0”或“∞”)．
④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过大．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．
A．将K旋转到电阻挡“×100”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×1”的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表欧姆调零
(2)正确操作后，读数如图乙所示，则阻值为________ Ω.
(3)若欧姆表内用一个新电池(电动势为1.5 V，内阻较小)，测得该电阻读数为R；然后更换另外品牌的新电池(电动势为1.5 V，内阻较大)，欧姆表调零后测得该电阻读数为R′，两次测量值R与R′相比，正确的是________．
A．R′＝R B．R′>R
C．R′＜R D．无法确定
答案 (1)①S ③T 0 ④BDC (2)19 (3)A
解析 (1)①S为机械调零旋钮，测量前应旋动部件S，使指针指在“0”刻度线；
③欧姆调零时，应旋动部件T，使指针对准电阻的“0刻线”；
④欧姆表指针偏转角度较大，说明所选挡位太大，应该换小挡位进行测量，应将旋转开关K置于电阻挡“×1”的位置，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理的实验步骤是BDC；
(2)由题图乙可知，被测电阻为19 Ω；
(3)由欧姆表的结构可知，电源的内阻的变化，可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消，两次的测量值是相等的，B、C、D错误，A正确．
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
电路图
I与Rx的对应关系
相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝eq \f(E,Rg＋r＋R)，即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R)
相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转
待测电阻为Rx，I＝eq \f(E,Rg＋r＋R＋Rx)，指针指到某确定位置
刻度
特点
表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧)
表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(左侧)
表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
次数
水面高H(cm)
电压U(V)
电流I(mA)
1
2.53
2.88
8.7
2
3.00
2.65
9.5
3
3.51
2.63
9.8
4
4.00
2.35
10.9
5
4.50
2.52
13.1