2022年高中物理（SWSJ）人教版選修3-1教學案：第二章 第10節(jié) 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻 含答案

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1、2022年高中物理（SWSJ）人教版選修3-1教學案：第二章 第10節(jié) 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻 含答案 一、實驗目的 1．知道伏安法測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理，進一步理解電源路端電壓隨電流變化的關(guān)系。 2．學會根據(jù)圖像合理外推進行數(shù)據(jù)處理的方法。 3．嘗試進行電源電動勢和內(nèi)電阻測量誤差的分析，了解測量中減小誤差的辦法。 二、實驗原理 圖2-10-1 實驗電路如圖2-10-1所示，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，改變R的阻值，測出兩組U、I的值，根據(jù)閉合電路歐姆定律可列出兩個方程： E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r， 聯(lián)立可解出E、r的值。 三、實驗器材 待測電池一

2、節(jié)，電流表(0～0.6 A)、電壓表(0～3 V)各一塊，滑動變阻器一只，開關(guān)一只，導線若干。 圖2-10-2 四、實驗步驟 1．確定電流表、電壓表的量程，按圖2-10-2連接好電路，并將滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端。 2．閉合開關(guān)S，接通電路，將滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動，從電流表有明顯讀數(shù)開始，記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)。 3．同樣的方法，依次記錄多組U、I值。 4．斷開開關(guān)S，拆除電路。 5．以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標在坐標圖上，過這些點作一條直線，根據(jù)縱軸截距求出電動勢，根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻。 五、數(shù)據(jù)處理 為減小測

3、量誤差，本實驗常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法： 1．公式法 利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如表所示： 實驗序號 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值 E＝，r＝作為測量結(jié)果。 圖2-10-3 2．圖像法 把測出的多組U、I 值，在U-I 圖中描點畫圖像，使U-I 圖像的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標點或使各坐標點大致分布在直線的兩側(cè)，如圖2-10-3所示，由

4、U＝E－Ir 可知： (1)縱軸截距等于電源的電動勢 E，橫軸截距等于外電路短路時的電流Im＝。 (2)圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻r＝＝。 六、誤差分析 1．偶然誤差 主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-I 圖像時描點不準確。 2．系統(tǒng)誤差 由于電壓表分流IV，使電流表示數(shù)I小于電池的輸出電流I真。I真＝I＋IV，而IV＝，U越大，IV越大，它們的關(guān)系可用圖2-10-4表示。實測的圖線為AB，經(jīng)過IV修正后的圖線為A′B，可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距都小于A′B，即實測的E和r都小于真實值。 圖2-10-4 七、注意事項 1．為使電池的路端電壓有明顯

5、變化，應選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表。 2．實驗中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時內(nèi)阻r的明顯變化。 3.若干電池的路端電壓變化不很明顯，作圖像時，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點可不從零開始。如圖2-10-5所示，此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E，但圖線與橫軸交點不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠的兩點用r＝求出。 圖2-10-5 4．為了提高測量的精確度，在實驗中I、U的變化范圍要大一些，計算E、r時，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。 八、它案設(shè)計 1．用電流表和電阻箱測E、r(又叫安阻法) 圖 2-1

6、0-6 如圖2-10-6所示，由E＝IR＋Ir可知，如果能得到I、R的兩組數(shù)據(jù)，也可以得到關(guān)于E和r的兩個方程，于是能夠從中解出E和r。這樣，用電流表、電阻箱也可以測定電源的電動勢和內(nèi)阻。 2．用電壓表和電阻箱測E、r(又叫伏阻法) 圖 2-10-7 如圖2-10-7所示，由E＝U＋·r可知，如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù)，同樣能通過解方程組求出E和r。這樣，除了以上兩個方法外，還可以用電壓表、電阻箱來測定電源的電動勢和內(nèi)阻。 [例1]　(xx·天津高考)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約4.5 V，內(nèi)電阻約1 Ω)的電動勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導

7、線外，還有下列器材供選用： A．電流表：量程0.6 A，內(nèi)電阻約1 Ω B．電流表：量程3 A，內(nèi)電阻約0.2 Ω C．電壓表：量程3 V，內(nèi)電阻約30 kΩ D．電壓表：量程6 V，內(nèi)電阻約60 kΩ E．滑動變阻器：0～1 000 Ω，額定電流0.5 A F．滑動變阻器：0～20 Ω，額定電流2 A (1)為了使測量結(jié)果盡量準確，電流表應選用________，電壓表應選用________，滑動變阻器應選用________(均填儀器的字母代號)。 (2)圖2-10-8為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小，還需在電路中用導線將__________和_____

8、___相連、________和________相連、__________和________相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。 圖2-10-8 (3)實驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器，重新連接電路，仍能完成實驗。實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應電壓表的示數(shù)U。用圖像法處理采集到的數(shù)據(jù)，為在直角坐標系中得到的函數(shù)圖像是一條直線，則可以________為縱坐標，以________為橫坐標。 [解析]　(1)為了使測量更準確，電流表選量程為0.6 A的電流表A，電池組的電動勢約4.5 V，故電壓表選D，為了便于調(diào)節(jié)滑動變阻器應選F。 (2)

9、為了使測量誤差盡可能小，測量電源電動勢和內(nèi)電阻的原理圖如圖甲所示，因此將a、d相連，c、g相連，f、h相連。 (3)用電阻箱和電壓表測量電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗原理圖如圖乙所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律，得 E＝U＋r 所以＝＋·， 因此可作出 - 圖像處理數(shù)據(jù)。 [答案]　(1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h (3)　(橫縱坐標互換亦可) [例2]　某研究性學習小組利用圖2-10-9所示的電路測量某電池的電動勢E和內(nèi)阻r。由于電池的內(nèi)阻很小，因此在電路中接入了一個阻值為2.0 Ω的定值電阻R0，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，讀出電壓表相應的示數(shù)，得到了如下數(shù)據(jù)：

10、 圖2-10-9 電阻箱讀數(shù)R/Ω 40.00 20.00 12.00 8.00 6.00 5.00 電壓表示數(shù)U/V 1.89 1.78 1.66 1.57 1.43 1.35 (1)為了比較準確地得出實驗結(jié)論，該小組的同學準備用圖像來處理實驗數(shù)據(jù)。圖像的縱坐標表示電壓表讀數(shù)U，則圖像的橫坐標表示的物理量應該是____________________。 (2)計算出與該組數(shù)據(jù)對應的物理量并填在表格中。 (3)在圖2-10-10所示的圖像中作圖，利用圖像得出E＝________V，r＝________Ω。 圖2-10-10

11、 [解析]　(1)由閉合電路歐姆定律可得E＝U＋·(R0＋r)，所以有U＝E－·(R0＋r)；顯然，若用作為圖像的橫坐標，可得一次函數(shù)，則圖像是直線，圖像與縱軸的交點表示電池的電動勢，圖像斜率的絕對值表示R0＋r。 (2)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，找出電壓表示數(shù)U與所對應電阻的阻值R，由歐姆定律I＝可求出相應的電流。 (3)根據(jù)(2)中所得數(shù)據(jù)，在坐標系中描出對應的點，然后根據(jù)坐標系中的點作直線，作出電源的路端電壓與電流關(guān)系圖像如圖所示；由圖像可知，電源電動勢E＝2.0 V；由于圖像斜率絕對值等于電源內(nèi)阻與定值電阻阻值之和，得k＝r＋R0＝＝2.4 Ω，得電池的內(nèi)阻r＝k－R0＝2.4 Ω－2.0

12、 Ω＝0.4 Ω。 [答案]　(1)電壓U與電阻R的比值(或電流I) (2)表格中數(shù)據(jù)如下： 電阻箱讀數(shù)R/Ω 40.00 20.00 12.00 8.00 6.00 5.00 電壓表示數(shù)U/V 1.89 1.78 1.66 1.57 1.43 1.35 /A 0.047 0.089 0.138 0.196 0.238 0.270 (3)圖像見解析　2.0　0.4 1．為了測出電源的電動勢和內(nèi)阻，除待測電源和開關(guān)、導線以外，配合下列哪組儀器，不能達到實驗目的(　　) A．一個電流表和一個電阻箱 B．一個電壓表、一個電流表和一個滑

13、動變阻器 C．一個電壓表和一個電阻箱 D．一個電流表和一個滑動變阻器 解析：選D　根據(jù)E＝I(R＋r)，由電流表測出電流，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，A正確；根據(jù)E＝U＋Ir，由電流表測出電流，由電壓表測出電壓，可以求出E、r，B正確；根據(jù)E＝U＋，由電壓表測出電壓，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，C正確；因為滑動變阻器不能讀出電阻的數(shù)值，所以只有一個電流表和一個滑動變阻器，測不出電動勢和內(nèi)阻，D錯誤。 2．(多選)某學生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時，所用滑動變阻器的阻值范圍為0～20 Ω，連接電路的實物圖如圖2-10-11所示。關(guān)于該學生接線的說法

14、正確的是(　　) 圖2-10-11 A．滑動變阻器不起變阻作用　 　B．電流表接線有誤 C．電壓表量程選用不當 D．電壓表接線不妥 解析：選AD　移動變阻器觸頭時，不會改變接入電路的電阻大小，變阻器不起變阻作用，A正確；電流表只允許電流從正接線柱流入，從負接線柱流出，而且應該選擇0～0.6 A量程，圖中電流表接線正確，所以B錯誤；圖中電源為兩節(jié)干電池，電動勢為3 V，所以電壓表量程應選用0～3 V，所以C錯誤；圖中開關(guān)不能控制電壓表，且電流從負接線柱流入，從正接線柱流出，所以電壓表的接線不妥，D正確。 3．下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤

15、差，又直觀、簡便的是(　　) A．測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和r B．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值 C．測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U-I圖像，再根據(jù)圖像求出E、r D．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)阻r 解析：選C　A中只測量兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；B中計算E、r平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；D中分別求出I、U的平均值再求解的方法是錯誤的。 4．(多選)用如圖2-10-12甲所示的電路來測量電池電動勢和內(nèi)電

16、阻，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖所示的U-I圖線，由圖乙可知(　　) 圖2-10-12 A．電池電動勢的測量值是1.40 V B．電池內(nèi)阻的測量值是3.50 Ω C．外電路發(fā)生短路時的電流為0.40 A D．電壓表的示數(shù)為1.20 V時電流表的示數(shù)I′＝0.20 A 解析：選AD　圖像與縱坐標的交點為電池的電動勢E＝1.40 V；電池的內(nèi)阻r＝＝ Ω＝1 Ω；根據(jù)E＝U＋I′r，代入數(shù)據(jù)得I′＝＝ A＝0.20 A，故A、D正確。 5．現(xiàn)有一特殊電池，它的電動勢E約為9 V，內(nèi)阻r約為40 Ω，已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA。為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學利用如

17、圖2-10-13甲所示的電路進行實驗，圖中電流表的內(nèi)阻RA為5 Ω，R為電阻箱，阻值范圍0～999.9 Ω，R0為定值電阻，對電路起保護作用。 圖2-10-13 (1)實驗室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格，本實驗選用哪一種規(guī)格的定值電阻最好(　　) A．10 Ω　　　　　　　　 　B．50 Ω C．150 Ω D．500 Ω (2)該同學接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了圖乙所示的圖線，則根據(jù)該同學作出的圖線可求得該電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________ Ω。 解析：(1)把電阻箱的阻值調(diào)為零

18、，則電路中的電流最大Imax＝，代入數(shù)據(jù)得R0＝135 Ω 對比備選選項，C符合要求。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝得 ＝(R0＋R＋RA＋r)＝(R0＋R＋5＋r) 在圖線上取兩個點，讀出兩組、(R＋R0)數(shù)據(jù)，代入方程解得E＝10 V，r＝45 Ω。 答案：(1)C　(2)10　45 6．實驗室中準備了下列器材： A．待測干電池(電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻約為1.0 Ω) B．電流表A1(滿偏電流1.5 mA，內(nèi)阻為10 Ω) C．電流表A2(量程0～0.60 A，內(nèi)阻約為0.10 Ω) D．電壓表V(量程0～15 V，內(nèi)阻約為10 kΩ) E．滑動變阻器R1(

19、0～20 Ω，2 A) F．滑動變阻器R2(0～100 Ω，1 A) G．電阻箱R3：最大阻值為999.9 Ω，允許通過的最大電流是0.6 A H．開關(guān)一個，導線若干 (1)若要將電流表A1改裝成量程為1.5 V的電壓表，需給該電流表串聯(lián)一個________ Ω的電阻。 (2)為了測量電池的電動勢和內(nèi)阻，小明按圖2-10-14(a)設(shè)計好了測量的電路圖，在圖(a)中，甲是________，乙是________。(填器材前面的序號) (3)為了能較為準確地進行測量和操作方便，圖(a)所示的測量電路中，滑動變阻器應選________(填器材前面的序號)。 (4)圖(b)為小明根據(jù)圖

20、(a)的測量電路測得的實驗數(shù)據(jù)作出的I1-I2圖線(I1為電表乙的示數(shù)，I2為電表甲的示數(shù))，由該圖線可得：被測干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________ Ω。(保留兩位小數(shù)) 圖2-10-14 解析：(1)電流表的內(nèi)阻為10 Ω；滿偏電壓為Um＝1.5×10－3×10 V＝1.5×10－2 V；若改裝成1.5 V的電壓表，則應串聯(lián)的電阻為：R＝ Ω＝990 Ω； (2)根據(jù)題意可知，乙為電流表B與電阻箱結(jié)合作為電壓表使用，甲為電流表C，作為電流表使用； (3)因內(nèi)阻較小，故滑動變阻器略大于內(nèi)阻即可，故滑動變阻器選擇E； (4)由閉合電路歐姆定律可得：I1(

21、R3＋RA)＝E－I2r 變形得：I1＝－I2； 由數(shù)學知識可得：圖像中的k＝； b＝； 由圖可知，b＝1.46；k＝×10－3＝0.75×10－3； 故解得：E＝1.46 V(1.46～1.48)，r＝0.75 Ω(0.75～0.78)。 答案：(1)990　(2)C　B　(3)E　(4)1.47　0.76 7．根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖2-10-15甲所示的電路可以測定電池的電動勢和內(nèi)電阻。圖中R0是定值電阻，通過改變R的阻值，測出R0兩端的對應電壓U12，對所得的實驗數(shù)據(jù)進行處理，就可以實現(xiàn)測量目的。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在-R坐標系中描出坐標點，如圖乙所示。已知R0＝150 Ω，

22、請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理。 　 圖2-10-15 (1)圖乙中電阻為________Ω的數(shù)據(jù)點應剔除； (2)在圖乙上畫出-R關(guān)系圖線； (3)圖線的斜率是________(V－1·Ω－1)，由此可得電池電動勢Ex＝________V。 解析：(1)根據(jù)畫圖描點原則應舍掉電阻為80 Ω的點。 (2)連線時應該用平滑曲線擬合，使線過盡可能多的點，不在線上的數(shù)據(jù)點均勻分布在線的兩側(cè)。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得Ex＝U12＋(R＋rx)，所以＝＋＋，由圖可知斜率＝0.004 44，即Ex＝1.50 V。 答案：(1)80　(2)如圖所示　(3)0.004 44　1.50

23、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　電學實驗問題 1．(1)如圖1甲所示為螺旋測微器測量一金屬零件直徑時的示數(shù)，則該金屬零件的直徑為________ cm。 (2)有一游標卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游標上有20個小的等分刻度。用它測量一工件的長度，如圖乙所示。圖示的讀數(shù)是________cm。 圖1 解析：(1)螺旋測微器的固定刻度為5.5 mm，可動刻度為20.0×0.01 mm＝0.200 mm，所以最終讀數(shù)為5.5 mm＋0.200 mm＝5.700 mm＝0.570 0 cm。 (2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為50 mm，游標尺上第3個刻度和主尺上

24、某一刻度對齊，所以游標讀數(shù)為3×0.05 mm＝0.15 mm，所以最終讀數(shù)為：50 mm＋0.15 mm＝50.15 mm＝5.015 cm。 答案：(1)0.570 0　(2)5.015 2．要用伏安法測量一個定值電阻的電阻值，備選的器材規(guī)格如下： A．待測電阻Rx(大約100 Ω) B．直流毫安表A1(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω) C．直流毫安表A2(量程0～40 mA，內(nèi)阻約為40 Ω) D．直流電壓表V1(量程0～3 V，內(nèi)阻約為5 kΩ) E．直流電壓表V2(量程0～15 V，內(nèi)阻約為15 kΩ) F．直流電源(輸出電壓4 V，內(nèi)阻不計) G．滑動

25、變阻器R(阻值范圍0～50 Ω，允許最大電流1 A) H．開關(guān)一個、導線若干 (1)要使測量精度盡量高，在備選的器材中，直流毫安表應選________，直流電壓表應選________。(填器材前面的序號) (2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖(要求電壓和電流的變化范圍盡可能大一些)。 解析：(1)因電源為4 V，若用V2則讀數(shù)誤差大，用電壓表D即可。因電阻值約為100 Ω。故電流的最大值約為：I＝＝ A＝0.03 A＝30 mA，故電流表應選C。 (2)因 ＝ Ω＞100 Ω，故為小電阻用電流表外接法；因滑動變阻器為小電阻確定為分壓式接法。故電路圖如圖所示。 答案：(1)C　D　(2

26、)見解析 3.圖2所示為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300 μA，內(nèi)阻Rg＝100 Ω，可變電阻的最大阻值為10 kΩ，電池的電動勢E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝0.5 Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應是________色，按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx＝________ kΩ。若該歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小、內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結(jié)果與原結(jié)果相比較________(填“變大”“變小”或“不變”)。 圖2 解析：歐姆表是電流表改裝的，必須滿足電流的方向“＋”進“－”出，即回路中電流從

27、標有“＋”標志的紅表筆進去，所以與A相連的表筆顏色是紅色；當兩表筆短接(即Rx＝0)時，電流表應調(diào)至滿偏電流Ig，設(shè)此時歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)，此時有關(guān)系Ig＝得R內(nèi)＝＝5 kΩ；當指針指在刻度盤的正中央時I＝，有＝，代入數(shù)據(jù)可得Rx＝R內(nèi)＝5 kΩ；當電池電動勢變小、內(nèi)阻變大時，歐姆表得重新調(diào)零，由于滿偏電流Ig不變，由公式Ig＝，歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)得調(diào)小，待測電阻的測量值是通過電流表的示數(shù)體現(xiàn)出來的，由I＝＝＝，可知當R內(nèi)變小時，I變小，指針跟原來的位置相比偏左了，歐姆表的示數(shù)變大了。 答案：紅　5　變大 4．為測量一電源的電動勢及內(nèi)阻： (1)在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9 V的電

28、壓表。 A．量程為1 V、內(nèi)阻大約為1 kΩ的電壓表V1 B．量程為2 V、內(nèi)阻大約為2 kΩ的電壓表V2 C．量程為3 V、內(nèi)阻大約為3 kΩ的電壓表V3 選擇電壓表________串聯(lián)________ kΩ的電阻可以改裝成量程為9 V的電壓表。 (2)利用一個電阻箱、一個開關(guān)、若干導線和改裝好的電壓表(此表用符號、 或與一個電阻串聯(lián)來表示，且可視為理想電壓表)，在虛線框內(nèi)畫出測量電源電動勢及內(nèi)阻的實驗原理電路圖。 (3)根據(jù)以上實驗原理電路圖進行實驗，讀出電壓表示數(shù)為1.50 V時，電阻箱的阻值為15.0 Ω；電壓表示數(shù)為2.00 V 時，電阻箱的阻值為40.0 Ω，則電源的電

29、動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________Ω。 解析：根據(jù)電壓表改裝原理，為使讀數(shù)方便，需要選擇電壓表C串聯(lián)一個6 kΩ的電阻改裝成量程為9 V的電壓表，讀數(shù)只需乘以3即可。電壓表示數(shù)為1.50 V時，路端電壓為U1＝4.50 V，電阻箱阻值為R2＝15.0 Ω；電壓表示數(shù)為2.00 V時，路端電壓為U2＝6.00 V，電阻箱的阻值為R2＝40.0 Ω，由閉合電路歐姆定律E＝U＋聯(lián)立方程解得E＝7.5 V，r＝10 Ω。 答案：(1)V3或C　6　(2)見解析　(3)7.5　10 5．實際電流表有內(nèi)阻，可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián)。測量實際電流表G1內(nèi)阻r1的實驗中，可

30、供選擇的儀器如下： ①待測電流表G1(0～5 mA，內(nèi)阻約300 Ω) ②電流表G2(0～10 mA，內(nèi)阻約100 Ω) ③定值電阻R1(300 Ω) ④定值電阻R2(10 Ω) ⑤滑動變阻器R3(0～1 000 Ω) ⑥滑動變阻器R4(0～20 Ω) ⑦干電池(1.5 V) ⑧電鍵S及導線若干。 (1)定值電阻應選________，滑動變阻器應選________。(在空格內(nèi)填寫序號) (2)用鉛筆畫出實驗電路圖，再連接線路圖乙。 圖3 (3)補全實驗步驟： ①按電路圖連接電路，_______________________________________

31、______________； ②閉合電鍵S，移動滑動觸頭至某一位置，記錄G1，G2的讀數(shù)I1，I2； ③________________________________________________________________________； ④以I2為縱坐標，I1為橫坐標，作出相應圖線，如圖丙所示。 (4)根據(jù)I2-I1圖線的斜率k及定值電阻，寫出待測電流表內(nèi)阻的表達式__________________________。 解析：(1)根據(jù)電路連接特點，G2為定值電阻和電流表G1的總電流，若定值電阻選10 Ω，則易使流過G2的總電流超過其滿偏值，故選③ 300 Ω。 (

32、2)由題意可知，本實驗滑動變阻器應采用分壓接法，電流表G2應采用外接法；原理圖如圖甲所示；實物圖如圖乙所示。 (3)根據(jù)實驗原理可知，補充實驗步驟如下： ①將滑動觸頭移至最左端 ③多次移動滑動觸頭，記錄相應的G1、G2的讀數(shù)I1、I2。 (4)根據(jù)歐姆定律：I1r1＝(I2－I1)R1 解得：I2＝I1 即k＝，所以r1＝(k－1)R1。 答案：(1)③　⑥　(2)實驗電路圖、實驗連接圖見解析 (3)①將滑動觸頭移至最左端?、鄱啻我苿踊瑒佑|頭，記錄相應的G1、G2的讀數(shù)I1、I2　(4)r1＝(k－1)R 6．通過實驗描繪一個“2 V　1 W”小燈泡的U-I曲線，可供選擇

33、的儀器有： A．量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω的電流表 B．量程0～100 mA，內(nèi)阻約5 Ω的電流表 C．量程0～3 V，內(nèi)阻10 kΩ的電壓表 D．量程0～15 V，內(nèi)阻50 kΩ的電壓表 E．最大阻值為20 Ω，額定電流為1 A的滑動變阻器 F．最大阻值為1 kΩ，額定電流為0.1 A的滑動變阻器 G．蓄電池4 V、導線、開關(guān)等 (1)為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，實驗中應選用電流表A，電壓表C，那么滑動變阻器應該選________(填器材的序號)； (2)若該同學已正確選用器材，并連接好部分實驗電路，如圖4甲，請在圖甲中完成其余的電路連接，要求小燈泡兩端的電壓能

34、在0～2 V范圍內(nèi)連續(xù)變化，且盡可能減小實驗誤差； 圖4 (3)該同學在正確完成實驗后得到圖乙所示的小燈泡U-I特性曲線，將此小燈泡接在電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為3.0 Ω的電源上，小燈泡的實際功率是________W。 解析：(1)為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，實驗中應選用電流表A，電壓表C，滑動變阻器應用分壓式接法，應選阻值小的變阻器，故應選E。 (2)小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化，滑動變阻器應采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時的電阻R＝4 Ω，電壓表內(nèi)阻為10 kΩ，燈泡電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，電流表應選擇外接法，實驗電路圖如圖所示。 (3)將此小燈泡接在電動勢為1.5 V，內(nèi)

35、阻為3.0 Ω的電源上， 在圖乙所示坐標系內(nèi)作出等效電源的U-I圖像，圖像如圖所示， 由圖示可知，燈泡兩端實際電壓U＝0.6 V，電流I＝0.3 A，燈泡實際功率P＝UI＝0.6×0.3 W＝0.18 W。 答案：(1)E　(2)見解析　(3)0.18 7．某同學在進行擴大電流表量程的實驗時，需要知道電流表的滿偏電流和內(nèi)阻，他設(shè)計了一個用標準電流表G1來校對待測電流表G2的滿偏電流和測定G2內(nèi)阻的電路，如圖5所示，已知G1的量程略大于G2的量程，圖中R1為滑動變阻器，R2為電阻箱，該同學順利完成了這個實驗。 圖5 (1)實驗過程包含以下步驟，其合理的順序依次為________(

36、填步驟的字母代號)。 A．合上開關(guān)S2； B．分別將R1和R2的阻值調(diào)至最大； C．記下R2的最終讀數(shù)； D．反復調(diào)節(jié)R1和R2的阻值，使G1的示數(shù)仍為I1，使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，此時R2的最終讀數(shù)為r； E．合上開關(guān)S1； F．調(diào)節(jié)R1使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，記下此時G1的示數(shù)I1。 (2)僅從實驗設(shè)計原理上看，用上述方法得到的G2內(nèi)阻的測量值與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。 (3)若要將G2的量程擴大為I，并結(jié)合前述實驗過程中測量的結(jié)果，寫出需在G2上并聯(lián)的分流電阻Rs的表達式，Rs＝________。 解析：(1)根據(jù)半偏法測電表內(nèi)阻的步驟可得正確順序為B、E、F、A、D、C。 (2)由于G1測量干路電流，G2測量支路電流，通過R2的電流是兩表示數(shù)之差，然后根據(jù)并聯(lián)電路中電流與電阻成反比準確計算。答案“相等”。 (3)擴大電流表的量程需要并聯(lián)一個電阻，由上述實驗步驟可知其滿偏電流為I1，則有rI1＝(I－I1)Rs，則Rs＝r。 答案：(1)BEFADC　(2)相等　(3)r