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高中三年级物理

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    现在按图①所示的电路测量一节旧干电池的电动势E(约1.5V)和内阻r(约20Ω),可供选择的器材如下:电流表A1、A2(量程0~500μA)内阻约为500Ω,滑动变阻器R(阻值0~100Ω,额定电流1.0A),定值电阻R1(阻值约为100Ω),电阻箱R2、R3(阻值0~999.9Ω),开关、导线若干。
    由于现有电流表量程偏小,不能满足实验要求,为此,先将电流表改装(扩大量程),然后再按图①电路进行测量。
       

    (1)测量电流表A2的内阻
    按图②电路测量A2的内阻,以下给出了实验中必要的操作。
    A.断开S1
    B.闭合S1、S2
    C.按图②连接线路,将滑动变阻器R的滑片调至最左端,R2调至最大
    D.调节R2,使A1的示数为I1,记录R2的值
    E.断开S2,闭合S3
    F.调节滑动变阻器R,使A1、A2的指针偏转适中,记录A1的示数I1
    请按合理顺序排列实验步骤(填序号):__________。
    (2)将电流表A2(较小量程)改装成电流表A(较大量程)
    如果(1)中测出A2的内阻为468.0Ω,现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A,应把R2调为__________Ω与A2并联,改装后电流表A的内阻RA为__________Ω。
    (3)利用电流表A电阻箱R3,测电池的电动势和内阻
    用电流表A、电阻箱R3及开关S按图①所示电路测电池的电动势和内阻。实验时,改变R1的值,记录下电流表A的示数I,得到若干组R3、I的数据,然后通过作出有关物理量的线性图象,求得电池电动势E和内阻r。
    a.请写出与你所作线性图象对应的函数关系式__________;
    b.请在虚线框内坐标中作出定性图象(要求标明两上坐标轴所代表的物理量,用符号表示);
    c.图中__________表示E,图中__________表示r。

    本题信息:2006年江苏高考真题物理实验题难度极难 来源:马凤霞
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本试题 “现在按图①所示的电路测量一节旧干电池的电动势E(约1.5V)和内阻r(约20Ω),可供选择的器材如下:电流表A1、A2(量程0~500μA)内阻约为500Ω,滑动变阻器R(...” 主要考查您对

半偏法测电表的内阻

表头的改装

实验:测定电池的电动势和内阻

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  • 半偏法测电表的内阻
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半偏法测电流表内阻:

①测量方法:电流表半偏法测电阻的电路图如图,R为滑动变阻器,R0为电阻箱,G为待测电流表内阻。实验时,先合上S1,断开S2,调节R使电流计的指针满偏;再合上S2,调节R0使电流计的读数为满刻度的一半,这时,电阻箱的数值即为电流计的内阻。(注意:实验前,变阻器的阻值应放在最大位置;调节R0时,R不动)

②测量原理:S2打开时,设电流表满偏电流Ig=,因为R>Rg,R>>r,所以Ig≈E/R,当S2闭合时,R0和Rg并联,并联后总阻值R<Rg<<R,故S2闭合后,电路中总电流几乎不变,即Ig≈E/R,调节R0使电流表半偏为Ig/2,所以流过R0的电流也为Ig/2,所以R0=Rg
③器材选择:从上述原理可知,S2打开与闭合,近似认为干路中电流不变,前提是R>>Rg。故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大,②R尽可能大。

半偏法测电压表的内阻:

电路如图:实验时,将R1的滑动片P放在左边,合上S1和S2,调节R1,使电压表的读数满偏;保持R1不变,断开S2,调节R0,使电压表的读数为满刻度的一半。则RV=R0

表头:

表头就是指小量程的电流表,一般用G表示。
(1)从电路角度看,表头就是一个电阻,同样遵从欧姆定律。表头和一般电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从表盘上读出来的。
(2)三个参数
满偏电流是指:指针指在满刻度时的电流。
满偏电压是指:电流指满刻度时,加在它两端的电压。
表头内阻是指:表头内线圈的阻值。三个参数之间的关系满足欧姆定律:
电表的改装:





知识拓展:

1.电表改装后的校正改装后的电压表若示数总是小于标准电压表的示数,说明同样总电压下流过表头的电流偏小,串联的分压电阻偏大;或从分压角度来说,同样总电压下分压电阻分得的电压过大,串联的分压电阻阻值偏大,需换用一个较小阻值的电阻或与原分压电阻并联一个适当阻值的电阻。若改装电压表的示数总是大于标准电压表的示数时,情况则相反。改装后的电流表若示数总是小于标准电流表的示数时,说明同样总电流下流过表头的电流偏小,分流电阻分得的电流过大,分流电阻的阻值偏小,应再与分流电阻串联一适当阻值的电阻或直接换用一阻值较大的适当电阻。若改装电流表示数偏大时,情况则相反.
2.电压表与静电计
(1)电压表是用灵敏电流计G串联电阻改装而成的,指针的偏转是由于通电线圈在磁场中受到安培力的作用。因此电压表要有示数,必须有电流通过灵敏电流计G。静电计与验电器类似,由于指针与固定指针的金属杆上电荷间的静电斥力作用使指针偏转,从而测量静电电压。稳定时静电计所在支路中无电流.
(2)电压表用来测量电路两端的电压,静电计一般用在静电场中。若用电压表测量孤立的电容器两端的电压,相当于用一个电阻很大的导体把电容器的两极板连接起来,就会使电容器放电,所以用电压表无法测量。从原理上说,可以用静电计测量直流电路的电压,但是一般直流电路的电压很小,静电计的指针几乎不偏转,所以一般的直流电压不用静电计测量。
(3)在直流电路中,静电计所在支路相当于断路状态,与其串联的任何导体两端电压为零,而电压表相当于一个导体。

非理想电表的处理方法:

在测电流、电压时理想电表对电路的影响是不需考虑的,但实际的电压表内阻不是无限大,实际的电流表内阻也不是零,接入电路中必对原电路产生一定的影响。电压表测电压是根据并联电路中电压相等而得到被测导体两端电压的,电流表测电流是根据串联电路中电流相等而得到通过被测导体电流的。实际上电表的读数是其自身两端的电压或通过其自身的电流。因此对于实际的电表可以看成是能显示自身两端电压或通过自身电流的特殊导体——“会说话”的导体。


实验目的:
测定电池的电动势和内电阻。
实验原理:
    如图1所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组ε、r值,最后分别算出它们的平均值。
    此外,还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

实验器材:
待测电池,电压表(0-3V),电流表(0-0.6A),滑动变阻器(10Ω),电键,导线。
实验步骤:
1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按电路图连接好电路。
2.把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。
3.闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I1、U1),用同样方法测量几组I、U的值。
4.打开电键,整理好器材。
5.处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。
注意事项:
1、为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2、干电池在大电流放电时,电动势ε会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电不宜超过0.3A,短时间放电不宜超过0.5A。因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。
3、要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组,第2和第5为一组,第3和第6为一组,分别解出ε、r值再平均。
4、在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度。
5、干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。
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