第9講電學實驗（二）測電源電動勢和多用表的使用（原卷版）

第第頁第9講電學實驗二：測電源電動勢及內(nèi)阻和多用表的測相關(guān)物理量考點歸納·題型預(yù)覽考點歸納·題型預(yù)覽TOC\o"11"\h\u實驗1：測電源電動勢和內(nèi)阻 2實驗1：多用表測相關(guān)物理量 6課后鞏固·能力自測 11

考點梳理·溫故知新考點梳理·溫故知新實驗1：測電源電動勢和內(nèi)阻一、基本實驗要求1．實驗原理閉合電路歐姆定律．2．實驗器材電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導線、坐標紙和刻度尺．3．基本操作(1)電流表用0.6A的量程，電壓表用3V的量程，按圖連接好電路．(2)把滑動變阻器的滑片移到使阻值最大的一端．(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣的方法再測量幾組I、U值，填入表格中．(4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材．二、數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法1．實驗數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E、r.(2)用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖所示．①圖線與縱軸交點為E；②圖線與橫軸交點為I短＝eq\f(E,r)；③圖線的斜率表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.2．注意事項(1)為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池．(2)電流不要過大，應(yīng)小于0.5A，讀數(shù)要快．(3)要測出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些．(4)若U－I圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|確定．(5)電流表要內(nèi)接(因為r很小)．3．誤差來源(1)偶然誤差：用圖象法求E和r時作圖不準確．(2)系統(tǒng)誤差：電壓表分流.經(jīng)典好題經(jīng)典好題【典例1】如圖甲所示，某同學準備測定一電池（電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為幾歐姆）的電動勢E和內(nèi)阻r。(1)除了待測電池外，還有下列器材供選用：A．電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω）B．電流表（量程0~3A，內(nèi)阻約為0.02Ω）C．電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約為15kΩ）D．電壓表（量程0~15V，內(nèi)阻約為75kΩ）E.滑動變阻器（0~20Ω）F.開關(guān)（S）、導線若干為使測量盡量準確，實驗中電流表應(yīng)選用；電壓表應(yīng)選用。（均填器材的字母代號）(2)請在圖乙所示的實物圖中，用實線代替導線將器件按原理圖甲連接成實驗電路；(3)按正確的器材連接好實驗電路后，接通開關(guān)，改變滑動變阻器的阻值R，讀出對應(yīng)的電流表的示數(shù)I和電壓表的示數(shù)U，并作記錄如圖丙。根據(jù)圖線得到被測水果電池的電動勢E=V，內(nèi)電阻r=Ω（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）?！咀兪?1】在“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，提供的器材有：A．干電池一節(jié)B．電流表（量程0~0.6A，0~3A）C．電壓表（量程0~3V，0~15V）D．開關(guān)S和若干導線E．滑動變阻器R（最大阻值20Ω，額定電流2A）(1)為使測量盡可能精確，請根據(jù)原理圖甲用筆畫線代替導線將圖乙所示的實物連成實驗電路。(2)補全下列實驗步驟中所缺的內(nèi)容：A．按實驗要求連接好電路，使滑動變阻器以（選填“最大”或“最小”）阻值接入電路中。B．閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表和電流表的指針有明顯偏轉(zhuǎn)，讀取電壓表和電流表的示數(shù)。C．繼續(xù)移動，并再次讀取電壓表和電流表的示數(shù)，用同樣方法測量多組數(shù)據(jù)。D．斷開開關(guān)，整理好器材，進行實驗數(shù)據(jù)處理?！咀兪?2】某同學用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材：A．被測干電池一節(jié)B．電流表（量程0~3A，內(nèi)阻約為0.3Ω）C．電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω）D．電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻未知）E．滑動變阻器（0~10Ω；2A）F．滑動變阻器（0~100Ω；1A）G．定值電阻R0（阻值為1Ω，額定功率為5W）H．開關(guān)、導線若干在現(xiàn)有器材條件下，要求盡可能準確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)該同學按照圖甲所示的電路連接好實驗器材并進行實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了如圖乙所示的U?I圖像，則電源的電動勢E=V，電源內(nèi)阻r=Ω。(2)當外電路短路時，通過電源的電流為A。【變式13】某實驗小組為測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，設(shè)計了如圖（a）所示電路，所用器材如下：電壓表（量程，內(nèi)阻約為）；電流表（量程，內(nèi)阻約為）；電阻箱（阻值）；干電池一節(jié)、開關(guān)一個和導線若干。(1)根據(jù)圖（a），完成圖（b）中的實物圖連線。(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值，閉合開關(guān)。逐次改變電阻箱的電阻，記錄其阻值、相應(yīng)的電流表示數(shù)和電壓表示數(shù)。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的圖像如圖（c）所示，則這一節(jié)干電池的電動勢為V（保留3位有效數(shù)字）、內(nèi)阻為（保留2位有效數(shù)字）。(3)本實驗中干電池內(nèi)阻的測量值與真實值相比（填“偏大”或“偏小”）。實驗1：多用表測相關(guān)物理量一、歐姆表的工作原理歐姆表的原理和使用（1）構(gòu)造：如圖所示，歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成．歐姆表內(nèi)部：電流表、電池、調(diào)零電阻串聯(lián)．外部：接被測電阻Rx.全電路電阻R總＝Rg＋R＋r＋Rx.（2）工作原理：閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx).（3）刻度的標定：紅、黑表筆短接(被測電阻Rx＝0)時，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R，使I＝Ig，電流表的指針達到滿偏，這一過程叫歐姆調(diào)零．①當I＝Ig時，Rx＝0，在滿偏電流Ig處標為“0”．(圖甲)②當I＝0時，Rx→∞，在I＝0處標為“∞”．(圖乙)③當I＝eq\f(Ig,2)時，Rx＝Rg＋R＋r，此電阻值等于歐姆表的內(nèi)阻值，Rx叫中值電阻．歐姆表測電阻的誤差分析（1）電池舊了電動勢下降，會使電阻測量值偏大．（2）歐姆表擋位選擇不當，導致表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差，通常使表針指在中央刻度附近，即表盤的eq\f(1,3)～eq\f(2,3)范圍內(nèi)，誤差較?。嶒灒壕毩暿褂枚嘤帽矶嘤秒姳淼脑砗褪褂脴?gòu)造多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，又稱萬用表（2）多用表的使用步驟eq\o\ac(○,1)用螺絲刀輕輕轉(zhuǎn)動多用電表的機械調(diào)零旋鈕（調(diào)整定位螺絲），使指針正對零刻度（電流、電壓的零刻度）。eq\o\ac(○,2)選擋：測電流、電壓時選擇合適的量程；測電阻時選擇合適的倍率，以使指針指在中間刻度范圍。eq\o\ac(○,3)測電阻選用合適的倍率后，用歐姆調(diào)零旋鈕進行調(diào)零（表筆直接接觸，指針指右側(cè)電阻零刻度）。eq\o\ac(○,4)將紅黑表筆接被測電阻兩端進行測量。eq\o\ac(○,5)將指針示數(shù)乘以倍率得測量值。eq\o\ac(○,6)使用完畢后，將選擇開關(guān)扳到或交流電壓最高擋。（3）多用表使用的注意事項eq\o\ac(○,1)使用歐姆表前，首先應(yīng)估測待測電阻的大小，選擇合適的擋位，如果指針偏轉(zhuǎn)角度大小，應(yīng)增大倍率；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大，應(yīng)減小倍率。eq\o\ac(○,2)每次換擋后都要重新進行歐姆調(diào)零。eq\o\ac(○,3)被測電阻要跟電源及其他元件斷開。eq\o\ac(○,4)測電阻時不要用兩手同時接觸表筆的金屬桿。eq\o\ac(○,5)讀數(shù)時應(yīng)將指針示數(shù)乘以相應(yīng)倍率。二極管的單向?qū)щ娦裕?）晶體二極管是由半導體材料制成的，它有兩個極，即正極和負極，它的符號如圖甲所示．（2）晶體二極管具有單向?qū)щ娦?符號上的箭頭表示允許電流通過的方向)．當給二極管加正向電壓時，它的電阻很小，電路導通，如圖乙所示；當給二極管加反向電壓時，它的電阻很大，電路截止，如圖丙所示．（3）將多用電表的選擇開關(guān)撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當黑表筆接“正”極，紅表筆接“負”極時，電阻示數(shù)較小，反之電阻示數(shù)很大，由此可判斷出二極管的正、負極．3.使用多用電表的注意事項（1）表內(nèi)電源正極接黑表筆，負極接紅表筆，但是紅表筆插入“＋”孔，黑表筆插入“－”孔，注意電流的實際方向．（2）區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”．機械零點是表盤刻度左側(cè)的“0”位置，調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤右側(cè)的“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋扭．（3）測電壓時，多用電表應(yīng)與被測元件并聯(lián)；測電流時，多用電表應(yīng)與被測元件串聯(lián)．（4）測量電阻時，每變換一次擋位都要重新進行歐姆調(diào)零．（5）由于歐姆表盤難以估讀，測量結(jié)果只需取兩位有效數(shù)字，讀數(shù)時注意乘以相應(yīng)量程的倍率．（6）使用多用電表時，手不能接觸測試筆的金屬桿，特別是在測電阻時，更應(yīng)注意不要用手接觸測試筆的金屬桿．（7）測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開，否則不但影響測量結(jié)果，甚至可能損壞電表．（8）如果長期不用歐姆表，應(yīng)把表內(nèi)電池取出．經(jīng)典好題經(jīng)典好題【典例2】在練習使用多用電表的實驗過程中：（1）多用電表直流電壓擋有、和共3個量程擋位，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖甲所示，靈敏電流計滿偏電流為、內(nèi)阻，當接線柱接擋位3時直流電壓擋的量程為，則電阻的大小為。（2）利用多用電表測量某電阻阻值，圖乙為多用電表的表盤。①若使用“”的倍率測量某電阻時，指針位置如圖乙所示，則該電阻阻值為。②關(guān)于多用電表的使用，下列操作錯誤的是。A．若測量某電阻時歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，應(yīng)選用更高倍率的擋位完成測量B．測量不同電阻的阻值時，不需要每次都進行機械調(diào)零，但一定都需要重新進行歐姆調(diào)零C．用“”的倍率測量某電阻時指針指在20和30刻度正中間，則測得的阻值小于D．測量某二極管的正向電阻時，應(yīng)使黑表筆接二極管的正極【變式21】（1）關(guān)于多用電表的使用，下列操作正確的是()

A．測電壓時，應(yīng)按圖甲連接方式測量B．測電流時，應(yīng)按圖乙連接方式測量C．測電阻時，應(yīng)按圖丙連接方式測量D．測二極管的反向電阻時，應(yīng)按圖丁連接方式測量（2）如圖所示，為一正在測量中的多用電表表盤，如果用歐姆擋“×100”測量，則讀數(shù)為Ω；如果用“直流5V”擋測量，則讀數(shù)為V；

（3）一個靈敏電流表，它的滿偏電流為Ig=50μA，表頭內(nèi)阻Rg=1000Ω，若要將它改裝成量程為0.5A的電流表，應(yīng)并聯(lián)的電阻阻值為Ω。若要將它改裝成量程為3V的電壓表，應(yīng)串聯(lián)的電阻阻值為Ω。（保留兩位有效數(shù)字）（4）某同學用多用電表測電阻，用已經(jīng)調(diào)好零且選擇開關(guān)指向歐姆擋“×10”擋位的多用電表測量，發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角度太大，這時他應(yīng)將選擇開關(guān)換成歐姆擋的擋位（選填“×100”或“×1”），然后重新進行，再次測量該電阻的阻值?！咀兪?3】指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器。請回答下列問題：(1)使用多用電表粗測電阻時，將選擇開關(guān)撥至歐姆擋“×10”擋，經(jīng)歐姆調(diào)零后進行測量，指針指在圖甲中的a位置，為了使多用電表測量的結(jié)果更準確，該同學應(yīng)該選擇歐姆擋擋（選填“×1”或“×100”）；若經(jīng)過正確操作，將兩表筆接待測電阻兩端時，指針指在圖甲中的b位置，則待測電阻約為Ω；(2)圖乙是某多用電表歐姆擋內(nèi)部電路示意圖，A表筆應(yīng)是（填“紅”或“黑”）表筆。選擇“×100”擋測量某二極管的阻值，指針指在圖甲中的c位置，則與A表筆相連的是二極管的（選填“正極”或“負極”）。(3)若圖乙所示的多用電表歐姆擋具有“×10”擋和“×100”擋兩個擋位，則當開關(guān)S閉合時對應(yīng)的擋位為（選填“×10”或“×100”）。【變式24】(1)用20分度的游標卡尺測量某金屬絲其長度如圖所示，由圖可知其長度為cm；(2)用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測某圓柱形導休的電阻，表盤的示數(shù)如圖所示，則該電阻的阻值約為Ω。(3)同學們便用兩節(jié)干電池（3V）組裝下圖電路進行實驗，其中電表可以從如下中進行選擇：（括號中為電表量程及內(nèi)阻）A．電壓表V1（0~15V，約15kΩ）B．電壓表V2（0~3V，約3kΩ）C．電流表A1（0~3A）D．電流表A2（0~0.6A）E.滑動變阻器R1（阻值范圍0~100Ω，允許通過的最大電流為0.1A）F.滑動變阻器R2（阻值范圍0~20Ω，允許通過的最大電流為1A）應(yīng)選擇電壓表，滑動變阻器。（填器材前字母）課后鞏固·能力自測1．某同學想要測量一節(jié)新干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室提供了如下器材和參考電路：電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）滑動變阻器（最大阻值4kΩ）滑動變阻器（最大阻值8Ω）電壓表（量程3V，15V，內(nèi)阻約6kΩ）電流表（量程3A，內(nèi)阻約1Ω）開關(guān)，導線若干(1)選用合適器材后，為減小誤差，應(yīng)選擇（填寫A或B）電路進行測量。(2)某次測量時電壓表示數(shù)如圖1，則讀數(shù)為V；(3)另外一個同學為了減小計算誤差，將測得的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點如圖2，并根據(jù)圖像上的點利用合適的方法求出電動勢E為V，內(nèi)阻r為Ω。（均保留小數(shù)點后兩位）2．某同學想要測量一節(jié)新干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室提供了如下器材和參考電路：電壓表（量程，內(nèi)阻約）

電壓表（量程，內(nèi)阻約）電流表（量程，內(nèi)阻約）

電流表（量程，內(nèi)阻約）滑動變阻器（最大阻值）

滑動變阻器（最大阻值）開關(guān)，導線若干A．

B．(1)選用合適器材后，應(yīng)選擇（填寫A或B）。(2)另外一個同學為了減小計算誤差，將測得的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點如圖。求出電動勢E為V，內(nèi)阻r為。（均保留小數(shù)點后兩位）3．某實驗小組要測量一電源的電動勢和一電阻。的阻值，他們找到了如下器材：待測電源E待測電阻電流表A：阻值未知的定值電阻阻值為的定值電阻3只開關(guān)S，導線若干因沒有電壓表和電阻箱，該實驗小組經(jīng)過討論后設(shè)計了如圖甲所示的電路進行測量，請回答下列問題：

（1）他們在三只阻值為的定值電阻中至少選擇一只，通過串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的方式連接后作為接到a、b間，下表中列出了的一些可能阻值，其中空白格應(yīng)填。（）23691218（2）每次將接到a、b間時，他們都記錄了對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，得到了如圖乙所示的圖像。根據(jù)該圖像可得電源的電動勢為V，電源的內(nèi)阻r、電流表的內(nèi)阻及定值電阻的阻值之和。（3）最后他們將待測電阻接到a、b之間，測得電流表示數(shù)為，則待測電阻為。4．測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路和圖象如圖所示；請回答下列問題：

（1）如圖甲所示，在閉合開關(guān)之前為防止電表過載而移動滑動變阻器的滑動頭P，應(yīng)放在滑動變阻器處（填“a”或“b”）（2）現(xiàn)備有以下器材：A．干電池1個B．滑動變阻器（）C．電壓表（0～3V）D．電壓表（0～15V）E．電流表（0～0.6A）F．電流表（0～3A）其中電流表應(yīng)選，電壓表應(yīng)選。（填字母代號）（3）根據(jù)原理圖在實物圖上把線連好；（4）如圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象。由此可知這個干電池的電動勢E=V，內(nèi)電阻r=Ω。（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）（5）由于電壓表的分流作用使本實驗電路存在系統(tǒng)誤差，導致，（填“”“”或“”）。5．如圖中，甲所示為某多用電表內(nèi)部簡化電路圖。麓同學想通過該多用表的歐姆擋測量量程為3V的電壓表內(nèi)阻，如圖乙所示。

（1）主要步驟如下：①將選擇開關(guān)撥到“×100”的歐姆擋上；②將兩表筆相接觸，旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻零刻度處；③將紅表筆與待測電壓表（選填“正”或“負”）接線柱相接，黑表筆與另一接線柱相連，發(fā)現(xiàn)此時指針偏轉(zhuǎn)角度很?。虎軗Q用（選填“×10”或“×1k”）歐姆擋重新調(diào)零后測量，發(fā)現(xiàn)此時指針偏轉(zhuǎn)適中，記下電阻數(shù)值；⑤將選擇開關(guān)調(diào)至空擋或交流電壓最高擋后拔下表筆，將多用電表放回桌上原處，實驗完畢。（2）實驗中表盤示數(shù)如圖所示，則歐姆表的讀數(shù)為Ω，此時電壓表讀數(shù)為V。

6．某同學要測定一圓柱形導體材料的電阻率。（1）他先用螺旋測微器測量該材料的直徑，測量結(jié)果如圖甲所示，則該導體材料的直徑mm。

（2）該同學接著用歐姆表粗測該圓柱體的電阻，他進行了如下操作：他先用“×10”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，他應(yīng)該換用（填“×1”或“×100”）擋，換擋重新調(diào)零后再進行測量，指針靜止時位置如圖乙所示，則該圓柱體的電阻為Ω。（3）為了進一步準確測量該圓柱體的電阻，實驗室用伏安法測量金屬絲的電阻，實驗中除開關(guān)、若干導線之外還提供∶電流表A（量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）；電壓表V（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）；滑動變阻器R（0~15Ω）；電源E（電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計）。根據(jù)所選用的實驗器材，應(yīng)選用以下哪個電路圖進行實驗？（填“甲”或“乙”）

（4）若通過測量可知，金屬絲接入電路的長度為，直徑為，通過金屬絲的電流為，金屬絲兩端的電壓為，由此可計算得出金屬絲的電阻率。（用題目所給字母表示）7．某同學想設(shè)計一個測量金屬棒電阻率的實驗方案，實驗室提供的器材有：A．電流表A1（內(nèi)阻Rg=100Ω，滿偏電流Ig=3mA）B．電流表A2（內(nèi)阻約為0.4Ω，量程0~0.6A）C．定值電阻R0=900ΩD。滑動變阻器R（5Ω，額定電流2A）E．干電池組（6