第九章专题强化十七电学实验综合

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专题强化十七　电学实验综合

目标要求　1.了解差值法、半偏法、等效法、电桥法等测电阻的方法.2.会用传感器控制电

路、设计相关实验方案.3.学会替换和改装电表进行实验.4.会利用电学实验知识探究创新实验

方案．

题型一　测电阻的其他几种方法

　　　　　差值法测电阻

1．电流表差值法(如图 1所示)

图1

(1)基本原理：定值电阻 R0的电流 I0＝I2－I1，电流表的电压 U1＝(I2－I1)R0.

(2)可测物理量：

①若R0为已知量，可求得电流表的内阻 r1＝；

②若r1为已知量，可求得 R0＝.

2．电压表差值法(如图 2所示)

图2

(1)基本原理：定值电阻 R0的电压 U0＝U2－U1，电压表的电流 I1＝.

(2)可测物理量：

①若R0为已知量，可求得电压表的内阻 r1＝R0；

②若r1为已知量，可求得 R0＝r1.

例1　(2019·天津卷·9(3))现测定长金属丝的电阻率．

图3

(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图 3所示，其读数是________mm.

(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻 Rx

约为 100 Ω，画出实验电路图，并标明器材代号．

电源 E(电动势 10 V，内阻约为 10 Ω)

电流表 A1(量程 0～250 mA，内阻 R1＝5 Ω)

电流表 A2(量程 0～300 mA，内阻约为 5 Ω)

滑动变阻器 R(最大阻值 10 Ω，额定电流 2 A)

开关 S及导线若干

(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表 A1的读数为 I1，电流表 A2的读数为 I2，则这段金

属丝电阻的计算式 Rx＝________.从设计原理看，则测量值与真实值相比________(填“偏

大”“偏小”或“相等”)．

答案　(1)0.200(0.196～0.204 均可)

(2)如图所示　

(3)　相等

解析　(1)由螺旋测微器的读数规则可知，该金属丝的直径应为 0 mm＋20.0×0.01 mm＝0.200

mm；

(2)对提供的实验器材分析可知，滑动变阻器的总电阻比待测电阻的阻值小得多，因此滑动

变阻器应采用分压式接法，由于没有提供电压表，因此可以用内阻已知的电流表充当电压表，

即将 A1作为电压表，由于 A1的内阻已知，因此 A2应采用外接法；

(3)由电路图可知，Rx＝；由于 A1的内阻已知，因此该实验不存在系统误差，因此测量值与

真实值相等．

　　　　　半偏法测电表内阻

1．电压表半偏法(如图 4所示)

图4

(1)实验步骤

①将R2的阻值调为零，闭合 S，调节 R1的滑动触头，使电压表读数等于其量程 Um；

②保持R1的滑动触头不动，调节 R2，当电压表读数等于 Um时记录下 R2的值，则 RV＝R2.

(2)误差分析

① 测量值偏大：RV测＝R2>RV真．

② 原因分析：当 R2的阻值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此

电压表读数等于 Um时，R2两端的电压将大于 Um，使 R2>RV，从而造成 RV的测量值偏大．显

然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻．

③ 减小误差的方法：选电动势较大的电源 E，选阻值较小的滑动变阻器 R1，满足 R1≪RV.

2．电流表半偏法(电路图如图 5所示)

图5

(1)实验步骤

① 先断开 S2，再闭合 S1，将 R1最大阻值逐渐调小，使电流表读数等于其量程 Im；

② 保持 R1不变，闭合 S2，将电阻箱 R2由最大阻值逐渐调小，当电流表读数等于 Im时记录下

R2的值，则 RA＝R2.

(2)误差分析

① 测量值偏小：RA测＝R2＜RA真．

② 原因分析：当闭合 S2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时

电流表半偏，所以流经 R2的电流比电流表所在支路的电流大，R2的电阻比电流表的电阻小，

而我们把 R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小．

③ 减小误差的方法：选电动势较大的电源 E，选阻值非常大的滑动变阻器 R1，满足 R1≫RA.

例2　(2016·全国卷Ⅱ·23)某同学利用图 6所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表的内阻(内

阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱 R(最大阻值 99 999.9 Ω)，滑动变阻器 R1(最大阻

值50 Ω)，滑动变阻器 R2(最大阻值 5 kΩ)，直流电源 E(电动势 3 V)，开关 1个，导线若干．

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摘要：

专题强化十七　电学实验综合目标要求　1.了解差值法、半偏法、等效法、电桥法等测电阻的方法.2.会用传感器控制电路、设计相关实验方案.3.学会替换和改装电表进行实验.4.会利用电学实验知识探究创新实验方案．题型一　测电阻的其他几种方法　　　　　差值法测电阻1．电流表差值法(如图1所示)图1(1)基本原理：定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表的电压U1＝(I2－I1)R0.(2)可测物理量：①若R0为已知量，可求得电流表的内阻r1＝；②若r1为已知量，可求得R0＝.2．电压表差值法(如图2所示)图2(1)基本原理：定值电阻R0的电压U0＝U2－U1，电压表的电流I1＝.(2)可测物理量：①若...

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