九、电学实验实验一 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)1．实验原理由电阻定律R＝ρ得ρ＝.可见，只要测出金属丝的电阻R、横截面积S和长度l，即可求出其电阻率．2．游标卡尺的读数方法从游标尺零刻线所对位置，读出在主尺上以1mm为单位的整数部分；再确定游标尺上的第几条刻线与主尺刻线对齐，由游标尺读出不足整毫米的小数部分，最后把两部分读数相加即得测量长度，即L＝主尺上的整毫米数＋游标尺读数×精度(单位为毫米)．精度＝.3．螺旋测微器的读数方法整数部分由固定刻度的整数决定，小数部分则由固定刻度的半刻度和可动刻度的示数共同决定．若固定刻度过半毫米刻线，则可动刻度的示数加上“0.5mm”；若没有过半毫米刻线，就由可动刻度的示数来确定，读数为L＝固定刻度示数＋可动刻度示数×0.01，结果为×.×××mm，最后一位为估读．4．数据处理(1)金属丝长度l：用刻度尺测出接入电路的实际长度．(2)横截面积S：用螺旋测微器测出金属丝直径d，由S＝计算得出，对螺旋测微器注意读数方法和有效数字位数．(3)电阻R的测量：用伏安法测金属丝的电阻值．5．用伏安法测电阻时电路的选择方法(1)电流表内接、外接的选择①当<时，用电流表内接法．②当>时，用电流表外接法．(2)滑动变阻器两种接法的选择一般选用限流式连接，因限流式易连接且节能．但在下列三种情况下，必须选择分压式连接：①题目所提供的实验仪器、电表的量程或电阻的最大允许电流不够．②变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻值．③要求电路中某部分电路的电压从零开始连续变化．10\n实验二 描绘小电珠的伏安特性曲线1．实验原理图1按如图1所示的原理图连接好实验电路，用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U、I)值后，在U－I坐标系中描出对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．2．电压表、电流表量程的选取电流表一般用0～0.6A量程，电压表量程要看小电珠的额定电压值．3．电路的选择(1)电流表内、外接法的选择小电珠内阻很小，当它与0～0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大，故采用电流表外接法．(2)分压、限流电路的选择为描绘完整的伏安特性曲线，小电珠两端的电压要求从零开始连续变化，因此滑动变阻器应采用分压式连接．4．连线的原则用平滑的曲线(不是折线)将各点连接起来，不在曲线上的点应大致“对称”地分居两侧，偏离较远的点应当舍去．实验三 测定电源的电动势和内阻1．实验原理由闭合电路欧姆定律：E＝U＋Ir，只要测出两组U、I值，就可以列方程组求出E和r.2．实验电路的选择由于电源的内阻一般很小，为减小测量误差，常采用图2甲所示的电路，而不用图乙所示的电路．10\n图23．电压表、电流表量程及滑动变阻器的选取(1)电压表量程：根据测量电源的电动势的值选取，如测两节干电池，电压表选0～3V量程．(2)电流表量程：因要求流过电源的电流不宜过大，一般选0～0.6A量程．(3)滑动变阻器的选取：阻值一般为10～20Ω.4．数据处理图3改变R的值，测出多组U、I值，作出U－I图线，如图3所示，图线与U轴交点的纵坐标即为电源电动势，图线斜率的绝对值即为电源内阻．5．注意事项由于电源的内阻很小，即使电流有较大的变化，路端电压变化也很小，为充分利用图象空间，电压轴数据常从某一不为零的数开始，但U－I图象在U轴上的截距和图线斜率的意义不变．实验四 练习使用多用电表1．实验原理图410\n(1)多用电表可以测量交流电压、直流电压、直流电流和电阻，测量同一物理量时有不同的量程，如图4所示．由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．(2)要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，通过表盘下边中间的定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，通过欧姆挡的调零旋钮调整．(3)在使用多用电表测电阻时，改用不同欧姆挡时，只需“欧姆调零”不必再“机械调零”．2．实验中应注意的问题(1)用多用电表测电阻时测量前应根据估计阻值选用适当的挡位．由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间一段为测量的有效范围．(2)每更换一次挡位，都要重新进行欧姆调零．(3)由于欧姆挡表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只能取两位有效数字，计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率．实验五 传感器的简单应用1．实验原理传感器就是将物体感受到的物理量(一般为非电学量)转换成便于测量的物理量(一般为电学量)的一类元件．其工作过程是利用某元件对某一物理量敏感，按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而实现检测或自动控制．2．敏感元件分类图5光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等．传感器因选用的敏感元件不同，用途也不一样，如光敏传感器可用于路灯控制，而热敏传感器可用于高温控制、火灾自动报警等．如图5为热敏电阻特性实验装置图．改变烧杯中水的温度，可观察到热敏电阻阻值的变化．10\n考点热身精练1．(2022·武汉四月调研)某实验小组用下列器材设计了如图6甲所示的欧姆表电路，通过调控电键S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”、“×10”两种倍率．A．干电池：电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5ΩB．电流表mA：满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝150ΩC．定值电阻R1＝1200ΩD．电阻箱R2：最大阻值999.99ΩE．电阻箱R3：最大阻值999.99ΩF．电阻箱R4：最大阻值9999ΩG．电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干 图6(1)该实验小组按图甲所示正确连接好电路．当电键S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2，使电流表达到满偏电流，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内＝________Ω，欧姆表的倍率是________(选填“×1”、“×10”)．(2)闭合电键S：第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝________Ω且R3＝________Ω时，再将红、黑表笔短接，电流表再次达到满偏电流．第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图乙所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为________Ω.2．(2022·雅安三诊)某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形电池(电动势9V左右)．为了测定该方型电池的电动势E和内电阻r，实验室中提供如下器材：A．电流表A1(满偏电流10mA，内阻RA1＝10Ω)B．电流表A2(0～0.6A，内阻未知)C．滑动变阻器R0(0～100Ω，1A)10\nD．定值电阻R(阻值990Ω)E．开关与导线若干10\n图7图8(1)根据现有的实验器材，设计一个电路，较精确测量该电池的电动势和内阻，请在图7的虚线框中画出电路图．(2)请根据你设计的电路图，写出电流表A1的示数I1与电流表A2的示数I2之间的关系式：I1＝________.(3)图8为该同学根据正确设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1－I2图线，由图线可以求出被测方形电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)3．(2022·河南二模)在“探究导体电阻与材料关系”的实验中，某种待测材料金属丝接入电路部分的长度约为50cm，所用测量仪器均已校准．(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图9所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)．图9(2)某实验小组用伏安法测金属丝的电阻，记录实验数据如下：U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.020.060.160.220.340.460.52由以上实验数据可知：10\n①本次实验的电流表选用的是________、电压表选用的是________、滑动变阻器选用的是________(填以下器材前的字母)．A．电流表A1(0～100mA，内阻约为10Ω)B．电流表A2(0～0.6A，内阻约为0.1Ω)C．电压表V1(0～3V，内阻约为3kΩ)D．电压表V2(0～15V，内阻约为15kΩ)E．滑动变阻器R1(0～1000Ω，0.2A)F．滑动变阻器R2(0～20Ω，2A)②测量Rx是采用图10中的________(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)电路图．图10③可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的字母)．A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m10\n答案精析九、电学实验考点热身精练1．(1)1500 ×10 (2)14.5 150 50解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知：内阻R内＝＝Ω＝1500Ω；故中值电阻应为1500Ω，根据多用电表的刻度设置可知，表盘具有两种倍率，若为“×1”，则中值电阻太大，不符合实际，故欧姆表倍率应为“×10”．(2)为了得到“×1”倍率，应让满偏时对应的电阻为150Ω；电流I1＝A＝0.01A；此时表头中电流应为0.001A，则与之并联电阻R3电流应为：0.01A－0.001A＝0.009A；并联电阻R3＝Ω＝150Ω；R2＋r＝Ω＝15Ω故R2＝15Ω－0.5Ω＝14.5Ω；题图乙所示电流为0.75mA，则干路电流为7.5mA；则总电阻R总＝Ω＝200Ω故待测电阻R测＝(200－150)Ω＝50Ω2．(1)见解析图 (2)(E－I2r) (3)9.0 10解析 (1)测量电池的电动势和内电阻，只需要用一般的伏安法即可求解，由于没有可用电压表，故将R与A1串联充当电压表使用；电流表选用A2，采用电流表相对电源的外接法；原理图如图所示；(2)表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压处理，则由闭合电路欧姆定律可知：I1(R＋RA1)＝E－I2r10\n即：I1＝(E－I2r)(3)题图中图线与纵坐标的交点为9.0mA,则有：9.0mA＝，解得E＝9.0V；题图中图象的斜率为：10×10－3，由公式得图象的斜率等于，故＝10×10－3，解得r＝10Ω.3．(1)0.398 (2)①B C F ②甲 ③C解析 (1)螺旋测微器的读数为d＝0＋39.8×0.01mm＝0.398mm(0.397～0.399都对)；(2)①根据表格数据，电压数值达到2.3V，考查测量的精确性，电压表选择C；而电流表数值达到0.52A，故电流表选择B；根据R＝可知，所测电阻为5Ω左右，考虑操作方便，滑动变阻器选择F；②由给出的数据表可知，电流和电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应用分压式接法；由待测金属丝电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，故应采用甲图；③描绘出的U－I图象如图所示，可求出金属丝的电阻为R＝4.5Ω(4.3～4.7都对)由R＝可得ρ＝，代入数据可得ρ≈1×10－6Ω·m，所以C正确．10
