高中物理三维设计选修3-1教师用书-二

。通题组

1.把表头G改装成大量程电流表时，下列说法正确的是（）

A.改装原理为串联电阻能减小电流

B.改装成电流表后，表头G本身允许通过的最大电流并不改变

C.改装后，表头G自身的电阻增大了

D.改装后使用时，通过表头G的电流就可以大于改装前允许通过的最大电流

解析：选B改装成大量程电流表后，表头G本身允许通过的最大电流并不改变；改装

成大量程电流表后，因为表头G并联了电阻，故电流表的总电阻减小了，但表头G自身的

电阻并不变化。故选项B正确。

2.（多选）将分压电阻串联在表头上，改装成电压表，下列说法中正确的是（）

A.接上分压电阻后，增大了表头的满偏电压

B.接上分压电阻后，电压按一定比例分别加在表头和分压电阻上，表头的满偏电压不

变

C.如果分压电阻是表头内阻的“倍，则电压表量程扩大为表头满偏电压的“倍

D.通电时，表头和分压电阻中通过的电流一定相等

解析：选BD接上分压电阻后，电压按一定比例分别加在表头和分压电阻上，表头的

满偏电压不变，选项A错误，B正确；分压电阻是表头内阻的〃倍，则表头满偏时分压电阻

两端的电压为“4,电压表的量程为（"+1）4,选项C错误；通电时，表头和分压电阻串联，

故通过它们的电流一定相等，选项D正确。

3.磁电式电流表（表头）最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈

的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程。已知某一表头G,内阻

Rg=30Q,满偏电流/g=5mA,要将它改装为量程为0〜3A的电流表，所做的操作是（）

A.串联一个570Q的电阻

B.并联一个570。的电阻

C.串联一个0.05。的电阻

D.并联一个0.05。的电阻

解析：选D要改装电流表需并联一个分流电阻，设其阻值为R,应有心治二4一/。/?,

所以•七0.05C,故选D。

考点三

0通无词

1.伏安法测电阻的电流表内,外接的选择方法

⑴直接比较法：适用于斗、RA、Rv的大小大致可以估计，当心》以时，采用内接法,

当凡《飞,时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。

(2)比值比较法或临界值法

①比值比较法：当关＞缶时，用内接法；

当氏〈缶时，用外接法。

②临界值法：当RxXR&Rv时,用内接法；

当&＜NRARV时,用外接法。

(3)试触法：适用于R*、Rv、RA的阻值关系都不能确定的情况，如图2-3-7所示，把电

压表的接线端分别接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，匹产

/1

＞峪产，说明电压表的分流对电路影响大，应选用内接法。若电压表的示数有明显变化,

C/1

即匹清〈%鲁,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法。

;-----®_

图2-3-7

2.滑动变阻器的两种接法选择

(1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻

器的总电阻还小)。因为号小，限流式中滑动变阻器分得的电压大，移动滑动触头调节范围

大。

(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。因为&大，分压式

中心几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节。

(3)以下几种情况必须采用分压接法

①若采用限流式不能控制电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测

电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必

须选用分压式接法。

②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑

动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量求

平均值，此时，应改用分压式接法。

③若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法。

(4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，

耗能低。

◎通方法

［典例］用伏安法测量某电阻R*的阻值，现有实验器材如下:

A.待测电阻及：范围在5〜8Q,额定电流0.45A

B.电流表Ai：量程0〜0.6A（内阻0.2。）

C.电流表Az：量程0〜3A（内阻0.05C）

D.电压表Vi：量程0〜3V（内阻3k。）

E.电压表V2：量程0〜15V（内阻15kC）

F.滑动变阻器R：0〜5。

G.蓄电池：电动势12V

H.导线,开关

为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选_______,电压表应选________,并

画出电路图。

［思路点拨］解答本题可按以下思路分析:

根据上额定电流选电流表量程根据七两端最大电压值选电压表量程

一由R,、R、、RA的大小关系选内外接法一根据及与变阻器的阻值关系选分压限流接法

|画电|

|路图|

［解析］待测电阻上的额定电流为0.45A,应选电流表Ai,额定电压Umax=0.45X8V

=3.6V,电压表V2的量程太大，应选电压表Vi；由于YVVRA=N3000X0.2。=<丽。，

Rx<"、出,因此电流表应采用外接法；因为电压表Vi量程小于3.6V,且要较准确地测量，

还有变阻器总电阻较小，故变阻器K应选择分压式接法，其电路如图所示。

［答案］AiV,见解析图

伏安法测电阻的电路设计思路

。通题组

1.在伏安法测电阻的实验中，待测电阻处约为200。，电压表Q）的内阻约为2k。，

电流表®的内阻约为10C,测量电路中电流表的连接方式如图2-3-8（a）或图（b）所示，结果

由公式及=彳计算得出，式中。与/分别为电压表和电流表的示数。若将图（a）和图（b）中电

路测得的电阻值分别记为乐和心2,则（填“如”或"&2”）更接近待测电阻的真实值，

且测量值Rd（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值RX2（填“大

于"、“等于”或“小于”）真实值。

------©------HS＞-

-1—（=3---（A）~*-—~~（A）-

（a）（b）

图2-3-8

解析：根据串、并联电路的特点解题。根据题意知整，电压表的分流作用较显著，

KA蛆

故R.U更接近待测电阻的真实值。图（a）的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故即＞a"

图（b）的测量值是几与Rv并联的电阻阻值，故&2＜及真。

答案：大于小于

2.某同学用伏安法测量一个定值电阻的阻值，实验所需的器材如下：待测电阻&（约100

。），直流毫安表（量程0〜10mA,内阻5。），直流电压表（量程0〜3V,内阻5k£2）,直流电

源（输出电压3V,内阻不计），滑动变阻器（阻值范围0〜15。，允许最大电流1A）,开关一

个，导线若干条。

根据器材的规格和实验要求，在下面的虚线框中画出实验电路图并在如图2-3-9所示的

实物图上连线。

图2-3-9

解析：（1）由于今=粤＜知=［曙，故电流表应用外接法；如果采用限流式接法，则/min

KA3以x1UU

=inn上.isA=25mA>10mA,即最小电流超过电流表的量程，故滑动变阻器应采用分

1WI0II。

压式接法，电路图及实物图连线如图所示。

答案：见解析

课后层级训练，步步提升能力

一、基础题每熟

1.（多选）电阻周、&、心串联在电路中，已知品=10。，&=5O。Ri两端电压为6V,

R2两端电压为12V,贝！J（）

A.电路中的电流为0.6A

B.电阻电的阻值为20。

C.三只电阻两端的总电压为21V

D.电阻此两端的电压为4V

解析：选ABC电路中电流/=空=2A=0.6A,A对；%的阻值为&=华=照Q

K\iUiU.O

=20Q,B对；三只电阻两端的总电压。=/（用+&+&）=21V,C对；电阻以两端的电压

S=〃?3=0.6X5V=3V,D错。

2.三个电阻的阻值之比为品：&：砥=1：2：5,并联后接入电路，则通过三个支路电

流的比值为（）

A.1：2：5B.5：2：1C.10：5：2D.2：5：10

解析：选C三个电阻并联，电压相等，设为U,由欧姆定律得/=9，所以八：/2：/3

:导：普=/:卷::1:1=10：5：2,C对，A、B、D错。

KiK2K3KiK2K31Z3

3.电流表的内阻是Rg=200Q,满刻度电流值是/g=500nA,现欲把此电流表改装成量

程为IV的电压表，正确的方法是（）

A.应串联一个0.1。的电阻

B.应并联一个0.1。的电阻

C.应串联一个1800。的电阻

D.应并联一个1800。的电阻

解析：选C电流表改装成电压表，应串联电阻。电阻两端的电压U'=U-US=1V-

_U

200X500X10-6V=0.9V,串联的电阻阻值为R=『=1800。。

4.一个电流表，刻度盘的每1小格代表1fiA,内阻为/；如果把它改装成量程较大的

电流表，刻度盘的每一小格代表〃|»A,贝！1()

A.给它串联一个电阻，阻值为〃氏

B.给它串联一个电阻，阻值为

C.给它并联一个电阻，阻值为§

D.给它并联一个电阻，阻值为卷

解析：选D把小量程电流表改装成量程较大的电流表应并联一个电阻，由并联电路特

点，/g/?g=(/-/g)/?,所以/?=占外，每一小格变为“fiA,量程变为叫，则/?=尚鼎。

5.两个定值电阻修、后串联后接在输出电压U稳定于12V的直流电源上，有人把一

个内阻不是远大于心、凡的电压表接在用两端，如图1所示，则电压表的示数为8V,如

果他把此电压表改接在R2的两端，则电压表的示数将()

A.小于4VB.等于4V

C.大于4V,小于8VD.大于或等于8V

解析：选A并联电路的电阻小于任何一个支路的电阻，又因为串联电路的电压与电阻

成正比，所以把电阻并联在&的两端，则电压表的示数小于4V,故选A。

6.为测某电阻R的阻值，分别接成如图2所示的甲、乙两电路，在甲电路中电压表和

电流表的示数分别为3V和3mA,乙电路中电表示数分别为2.9V和4mA,则待测电阻的

阻值应为()

A.比1000。略大一些B.比1000。略小一些

C.比725。略大一些D.比7250略小一些

解析：选B电流表示数前后变化相对较大，说明电压表的分流影响较大，应采用电流

表内接的甲电路来测量电阻值，由R=彳可得R泌=1()00。，但R洲实际上是待测电阻与电流

表串联之后的总电阻，所以待测电阻的阻值比1000。略小一些，B正确。

二、易错题金日月

7.(多选)如图3所示的电路中，若谛端为输入端，A5为输出端，并把滑动变阻器的滑

动触片置于变阻器的中央，贝11()

图3

A.空载时输出电压1/"=华

B.当A8间接上负载R时，输出电压UABV当

C.48间的负载R越大，越接近当

D.A3间的负载R越小，越接近半

解析：选ABC空载时4、8间的电压为总电压的一半，即以“=驾，故A正确。当

48间接上负载R后，R与变阻器的下半部分并联，并联电阻小于变阻器总阻值的一半，故

输出电压UABV等，但R越大，并联电阻越接近于变阻器总阻值的一半，U"也就越接近牛,

K越小，并联电阻越小，就越小于半，故B、C正确，D错误。

8.(多选)如图4所示电路，将两个相同的电流计分别改装成电流表A1(0〜3A)和电流表

A2(0~0.6A),把这两个电流表并联接入电路中测量电流。则下列说法中正确的是()

­(5)-----

CZ]-

—@-----

图4

A.Ai的指针半偏时，A2的指针也半偏

B.A1的指针还没有满偏，A2的指针已经满偏

C.A1的读数为1A时，A?的读数为().6A

D.Ai的读数为1A时，干路中的电流为1.2A

解析：选AD电流表是由电流计并联一个电阻改装而成，两电流表并联，所以两表头

也并联，流过两表头的电流相等，Ai的指针半偏时，A2的指针也半偏，A正确，B错误；两

电流表的内阻之比为1：5,则电流之比为5：1。Ai的读数为1A时，A2的读数为0.2A,干

路中的电流为1.2A。C错误，D正确。

三、能力题每通

9.如图5所示，当a、b两端接入100V的电压时，c、d两端电压为20V,当c、d两

端接入100V的电压时，“、b两端的电压为50V,则R1：&：&是（）

A.4：2：1B.2：1：1

C.3：2：1D.1：2：1

解析：选A据题意可知，当a、分两端接电压时，c、d两端电压为两端电压，即

»代入数据可得：R!=2R,同理当c、d两端接电压时，a、方两端电压

Kj-rA1-TA22

为及两端电压，为；TTPJTD.R2=，〃,代入数据得：Ri=2Ri,所以R1：R1：&=4：2：1。

始十十”2

10.如图6所示，电流表G的内阻不可忽略，拈、&是两个可变电阻，当a、b间的电压

为4V时，电流表的指针刚好满偏（指针指在刻度盘的最大值处），当a.b间的电压为3V时,

如果仍要使电流表G的指针满偏，下列方法中可行的是（）

①保持R2不变，增大R②增大修,减小及

③保持此不变，减小Ri④增大凡,减小品

A.①②B.①©

C.②③D.@@

解析：选A当a、分间的电压为3V时，要使电流表G的指针满偏，应使G和Ri的

并联总电阻增大或者使&减小，故①②可以。

11.某学习小组用伏安法测量一未知电阻&的阻值，给定器材及规格为：

电流表A（量程为0〜5mA,内阻约为10。）；

电压表V（量程为0〜3V；内阻约为3k。）；

最大阻值约为100Q的滑动变阻器；

电源E（电动势约为3V）；开关S、导线若干。

（1）由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图7甲所示电路试测，读得电压表示数大

约为2.5V,电流表示数大约为5mA,则未知电阻阻值七大约为。；

（2）经分析，该电路测量误差较大，需要改进，请直接在原图甲上改画：①在不需要的连

线上画“X”，②补画上需要添加的连线；

(3)对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙所示的U-I图像，得Rx=

(保留三位有效数字)

解析：(1)根据图甲测量数据及欧姆定律可得

R号=5/0-3C=50°

(2)待测电阻&约为500。，而电压表的内阻约为3k。，是待测电阻的6倍左右，电流

表的内阻约为10C,待测电阻是电流表内阻的50倍左右，显然用电流表外接法电压表的分

流作用比较大，应该改用电流表内接法。

(3)待测电阻及的大小就等于图乙中图线的斜率，即R产岩=(言温T。=600。。

答案：(1)500(2)见解析⑶600

12.图8为实验室常用的两个量程的电压表原理图。当使用0、A两接线柱时，量程为3

V；当使用0、8两接线柱时，量程为15V。已知电流计的内电阻伍=500。，满偏电流4

=100HAO求：分压电阻R1和&的阻值。

15V3V+

图8

解析：串联分压电路的特点就是电流相同。在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时

经过“表头”的电流均为满偏电流。

接°、4时：/尸赢即肥^^广岛一5。。卜=2.95X104。

4s

接0、8时:/g=R+.：+姑即/?2=-7?g-/?i=(j^-500-2.95X10^n=1.2X10。。

答案：2.95X104。1.2X105。

学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线

实验知能•清清楚楚

一、实验目的

1.描绘小灯泡的伏安特性曲线。

2.分析伏安特性曲线的变化规律。

二、实验原理

用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U,/)值,

在LU坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。

三、实验器材

小灯泡(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0〜3V~15V)与电流表(0-0.6A~3A)

各一个、滑动变阻器(最大阻值20C)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线

若干、坐标纸、铅笔。

四、实验步骤

1.确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按

图1中的原理图连接好实验电路。

2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。

3.移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值/,并将测量数

据填入表格中，断开开关S。

1/(V)00.20.40.60.81.01.2

/(A)

l7(V)1.62.02.42.83.23.63.8

Z(A)

4.拆除电路，整理仪器。

五、数据处理

1.在坐标纸上以。为横轴，以/为纵轴，建立坐标系。

2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点。(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描

图线充分占据整个坐标纸为宜)

3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。

六、误差分析

1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来系统误差。

2.电流表、电压表的读数会带来偶然误差，要严格按照读数规则读数。

3.在坐标纸上描点、作图也会带来偶然误差。

七、注意事项

1.电路的连接方式：

(1)电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8V,0.3A)的电阻很小，与0〜0.6A的电流表串

联时，电流表的分压影响很大。

(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化。

2.闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭

合时小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而

烧坏灯丝。

3.1-U图线在Uo=LOV左右将发生明显弯曲，故在。=1.0V左右绘点要密，以防出

现较大误差。

4.当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录/后马上断开开关。

5.误差较大的点要舍去，图线应是平滑曲线而非折线。

常考题点•明明白白

[例1](2015•浙江高考)图2甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的

实物连接图。

图2

(1)根据图甲画出实验电路图；

(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示,

电流表量程为0.6A,电压表量程为3Vo所示读数为：①、②、③、

④»两组数据得到的电阻分别为和«

［解析］(1)实验电路图如图所示。

(2)电流表量程为0.6A,每一小格代表0.02A,读数时估读到精确度的本位即可；电压

表量程为3V,每一小格代表0.1V,读数时估读到精确度的下一位。读数分别为：①0.10A、

②0.24A、③2.00V、@0.27Vo应用K=彳求电阻时，电流为0.10A时对应的电压为0.27V;

电流为0.24A时对应的电压为2.00V,求得的两组数据对应的电阻分别为2.7。和8.3

［答案］(1)见解析图

(2)①0.10A(2)0.24A③2.00V@0.27V

2.7(±0.1)Q8.3(±0.1)。［如填为8.3(±0.1)。

2.7(±0.1)。也行］

［例2］表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据：

U(v)0.00.20.51.01.52.02.53.0

/(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215

(1)分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是图3中的(选填“甲”或

“乙”);

图3

(2)在图4所示的方格纸内画出小灯泡的U-I曲线。分析曲线可知小灯泡的电阻值随I

变大而.(选填“变大”

［解析］(1)从表中数据可看出，小灯泡两端电压可以从零开始调节，这说明滑动变阻器

应选用分压接法，故应选用甲图。

(2)在方格纸上根据U-1数据描点、连线，其U-/图像如图所示。随U和1的增大，图线

上各点与坐标原点连线的斜率越来越大，故其电阻变大。

［答案］⑴甲

跟踪训练-扎扎实实

1.在描绘小灯泡的伏安特性曲线时，采用如图5所示的电路，实验中发现移动滑动变阻

器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是()

A.灯泡中灯丝已烧断

B.滑片接触不良

C.灯泡内部短路

D.滑动变阻器A端接触不良

解析：选C由题图知，若电压表的电阻无穷大，移动滑片时，因电流表示数有变化，

故和电流表串联的回路中不存在断点，故A错。若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故

B错。若滑动变阻器A端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变化，故D错。若灯

泡内部短路则灯泡两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故

选C。

2.要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零

逐渐增加到3V,并便于操作。已选用的器材有：

电池组（电动势为4.5V,内阻约1C）；

电流表（量程为0〜250mA,内阻约5Q）；

电压表（量程为0〜3V,内阻约3k。）；

开关一个、导线若干。

（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）。

A.滑动变阻器（最大阻值20Q,额定电流1A）

B.滑动变阻器（最大阻值1750C,额定电流0.3A）

解析：（1）描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压

式，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器A。

（2）由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表采用外接法，选用B图。

答案：⑴A（2）B

3.图6为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5

图6

（1）完成下列实验步骤：

①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，________________________________________

②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，________________________________________

③断开开关，……根据实验数据作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。

(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。

解析：(1)①滑动变阻器在最左端时，小灯泡电压最小，为了保护小灯泡不被烧坏，因此

在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处在最左端。②在调节滑动变阻器时，应注意电压表的

示数，不能超过小灯泡的额定电压。

(2)如图所示。

答案：(1)①使它靠近变阻器左端的接线柱

②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压

(2)见解析

4.用图7所示的器材通过实验来研究某电学元件Z的伏安特性曲线。已知电压表的内

阻远大于该电学元件的电阻。

图7

(1)若要求加在电学元件上的电压从零开始逐渐增大，请在虚线框中画出实验原理图。

(2)将图中仪器连成实物连接图。

(3)某实验小组采用合理的实验方法测得多组U、/数据如下表所示。

U/V0.000.200.501.00

Z/A0.0000.0500.1000.150

I//V1.502.002.503.00

//A0.1800.1950.2050.215

利用这些数据绘出的该电学元件的伏安特性曲线如图8甲所示。

//A

0.250

0.200

0.150

0.100

0.050

00.501.001.502.002.503.00AB

甲乙

图8

请根据这些数据和图线回答下列问题：

①该电学元件的电阻随电压U的变大而(填“变大”“变小”或“不变”)。

②若把该电学元件接入如图乙所示的电路中时，电流表的读数为0.070A,已知A、〃两

端电压恒为1.5V,则定值电阻K。的阻值为

解析：(1)题干中明确指出电压表内阻远大于该电学元件的电阻，所以测量电路应采用电

流表外接法；同时还要求电学元件两端的电压从零开始逐渐增大，所以滑动变阻器应采用分

压接法。实验原理图如图甲所示。

(2)实物连接图如图乙所示。

(3)由题图所示IV图线可知，该电学元件的电阻逐渐变大。根据欧姆定律得R+Rn=j=

就点。421Qo电流为0.070A对应题图甲中电学元件两端的电压为0.30V,故电阻/=

21Q—4.3£2=16.7

答案：⑴见解析图甲⑵见解析图乙⑶①变大②16.7

5.某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：

小灯泡L,规格“4.0V0.7A”；

电流表Ai，量程3A,内阻约为0.1。；

电流表A2,量程0.6A,内阻，2=0.2。；

电压表V,量程3V,内阻rv=9k。；

标准电阻Ri,阻值1C；

标准电阻电，阻值3kft；

滑动变阻器R,阻值范围0〜10。；

学生电源E,电动势6V,内阻不计；

开关S及导线若干。

图9

(1)甲同学设计了如图9甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压

表的示数如图乙所示，此时L的电阻为£2。

(2)乙同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L

上的电压值是V»

(3)学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你

在乙同学的基础上利用所供器材，在图丁所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明

所选器材代号。

解析：(1)由题图乙知，电压表的读数为2.30V,根据欧姆定律，L的电阻明尸与=怒!。

=5。。

(2)电压表与电阻生串联，电压表两端的电压3V,根据串联电路电阻与电压的关系，电

阻&两端的电压为IV,灯泡L两端的电压为电压表和电阻及两端的电压之和，即为4V。

(3)如图所示。

答案：(1)5(2)4(3)见解析图

6.要测绘某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V)的伏安特性曲线，

设计电路如图10所示，图中定值电阻K=lkC,用于限流；电流表量程为10mA,内阻约

为5。；电压表(未画出)量程为10V,内阻约为10k。；电源电动势E=12V,内阻不计。

待测元件N

图10

(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：

a.阻值0-200。，额定电流0.3A

b.阻值。〜20。，额定电流0.5A

本实验应选用的滑动变阻器是(填“a”或"b”)。

(2)正确接线后，测得数据如下表所示。

12345678910

t7(V)0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40

/(mA)0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50

①根据以上数据，电压表是并联在M与之间的(填“。”或“产力

②根据以上数据，在图11中画出该元件的伏安特性曲线。

解析：因为描绘的是元件的伏安特性曲线，故要求滑动变阻器采用分压式接法，为了调

节灵活和方便，应选用阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器，故选用滑动变阻器b;根据

题中提供的数据以及电流表内接和外接的判定方法，可知电流表应采用内接法，故电压表应

接在M、尸之间。

答案：(l)b(2)①尸②如图所示

//mA

J//V

7.为研究小灯泡的伏安特性曲线，选用额定值为“3.0V0.4A”的小灯泡进行实验，

实验中除了有仪器：电流表、电压表、开关、导线若干外，还需要、.

(1)根据所学的知识，回答下列问题：

实验中用两电表测量小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流时，电路怎样连接才能使测

得的小灯泡电阻误差较小？为什么？

为使加在小灯泡两端的电压从零开始，且能在较大的范围内调节，滑动变阻器应怎样连

接？在图12甲所示的方框内画出相关的电路图。

图12

(2)请根据你画的电路图，把图乙中的实验器材连成符合要求的实验电路。

(3)为使读数误差尽可能小，电压表的量程应选用挡，电流表的量程应选用

挡，为保证实验安全，测量范围不能超过________V和A,开始做实验闭

合S前，应把尸移到端。

(4)若实验中测得通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压如下表所示，请在坐标纸上画出

人。图线，该小灯泡的电阻有何特征？并分析其主要原因。

UN0.050.140.210.300.480.701.021.481.962.50

Z/A0J00.200.260.300.360.400.440.480.520.56

解析：还需要的仪器有：电源、滑动变阻器。

(1)为了在测量电阻时减小误差，电流表量程选择0〜0.6A,电压表量程选择0〜3V,电

流表采用外接法。

为了能够在较大的范围内测量小灯泡的电压，且小灯泡的电压从零开始，滑动变阻器应

采用分压式接法，电路图如图甲所示。

⑵依据电路图连接实物图如图乙所示。

0.51.01.52.02.51//V

⑶为使读数误差尽可能小，电压表的量程应选用0〜3V挡，电流表的量程应选用0〜

0.6A挡，为保证实验安全，测量范围不能超过3V和0.4A,开始做实验闭合S前，应把尸

移到。端。

(4)/-1/图线如图所示。灯丝电阻随小灯泡两端电压的增大而增大，这是由于随着电压的

增大，灯丝的温度升高，其电阻随温度的升高而增大。

答案：见解析

学生实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器和游标卡尺)

实验知能•清清楚楚

一'实验目的

1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

2.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

3.学会螺旋测微器、游标卡尺的使用方法和读数。

二'实验原理

由R=p=得"=牛,因此，只要测出金属丝的长度/、横截面积S和金属丝的电阻R,

即可求出金属丝的电阻率P。

(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R=f)。电路原理如图1所示。

(2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度I,用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积

So

(3)将测量的数据代入公式〃=竽求金属丝的电阻率。

三'实验器材

被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、

导线若干。

四、螺旋测微器和游标卡尺的使用

1.螺旋测微器的构造原理及读数

(1)螺旋测微器的构造

如图2所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度8固定在尺架C上。旋钮

微调旋钮和可动刻度E、测微螺杆尸连在一起，通过精密螺纹套在5上。

'BE产is

图2

(2)螺旋测微器的原理

测微螺杆尸与固定刻度8之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮O每旋转一周，F

前进或后退0.5mm,而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01

mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微

器又叫千分尺。

(3)读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。

测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一

位)X0.01(mm)如图3所示，固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米而从可动刻度上读的示数

为15.0,最后的读数为：2.0mm+15.0X0.01mm=2.150mm#

图3

2.游标卡尺(如图4所示)

(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度

尺，尺身上还有一个紧固螺钉。

内测量爪

图4

(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。

(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。

不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分

刻度少1mm,常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下

表：

刻度格数每小格与1mm精确度

刻度总长度

(分度)的差值(可准确到)

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻

度线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x+KX精确度)mm。

如图5所示用游标为20分度的卡尺测量球的直径，其读数为(6+13X0.()5)mm=6.65

mm。

01020

图5

五'实验步骤

1.直径测定

用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d,计算

出导线的横截面积S=苧。

2.电路连接

按如图6所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

图6

3.长度测量

用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均

值

4.U、/测量

把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误

后，闭合开关S,改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I

和。的值，记入表格内，断开开关S。

5.拆去实验线路，整理好实验器材。

六、数据处理

1.在求凡的平均值时可用两种方法

(1)用&=与分别算出各次的数值，再取平均值。

(2)用U-/图线的斜率求出。

2.计算电阻率

将记录的数据R*、I、d的值代入电阻率计算式,=/?*=喘。

七'误差分析

1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。（偶

然误差）

2.由于采用的是电流表外接法，金属丝电阻的测量值小于真实值，使电阻率的测量值

偏小。（系统误差）

3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。

4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成系统误差。

八'注意事项

1.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。

2.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、

滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。

3.测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,

亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。

4.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。

5.闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。

6.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度/不宜过大（电流表用0〜0.6A量程）,

通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。

7.求K的平均值时可用两种方法：第一种是用代=彳算出各次的测量值，再取平均值；

第二种是用图像（U-/图线）来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大

一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考

虑。

常考题点•明明白白

［例1］有一根细而均匀的导电材料样品（如图7甲所示），截面为同心圆环（如图乙所示）,

此样品长L约为3cm,电阻约为100。，已知这种材料的电阻率为p,因该样品的内径太小,

无法直接测量，现提供以下实验器材：

A.20等分刻度的游标卡尺

B.螺旋测微器

C.电流表Ai（量程50mA,内阻n=100C）

D.电流表A2（量程100mA,内阻门大约为40。）

E.电流表A3（量程3A,内阻/*3大约为0.1。）

F.滑动变阻器/?(0〜10Q,额定电流2A)

G.直流电源E(12V,内阻不计)

H.导电材料样品及(长L约为3cm,电阻反约为100。)

I.