【物理】2019届一轮复习人教版电学实验学案
15 电学实验
核心考点 考纲要求
实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线
实验十：测定电源的电动势和内阻
实验十一：练习使用多用电表
实验十二：传感器的简单使用
1．要求会正确使用的仪器主要有：
游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电
压表、多用电表、滑动变阻器、电阻
箱等
2．要求认识误差问题在实验中的重要
U I
游标卡尺的使用与读数
螺旋测微器的使用与读数
实验仪器 电流表、电压表的使用与读数
电阻箱的使用与读数
滑动变阻器的使用与连线
电流表、电压表的选择
测定金属的电阻率 测量电路、控制电路的选择
实验原理的拓展与数据的处理
电学实验
电流表、电压表的选择
描绘小电珠的伏安特性曲线 测量电路、控制电路的选择
描绘 图线并分析其弯曲的原因
电表和滑动变阻器的选择
测定电源的电动势和内阻 实验电路
的选择和连接
数据处理和误差分析
多用电表的使用和读数
传感器的简单使用
考点 1 测定金属的电阻率
（同时练习使用螺旋测微器）
1．基本实验要求
（1）实验原理
根据电阻定律公式知道只要测量出金属丝的长度和它的直径 d，计算出横截面积 S，并用伏安法测出电
阻 Rx，即可计算出金属丝的电阻率。
（2）实验器材
被测金属丝，直流电源（4 V），电流表（0~0.6 A），电压表（0~3 V），滑动变阻器（50 Ω），开关，
导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。学--- /
（3）实验步骤
①用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 d。
②接好用伏安法测电阻的实验电路。
③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值 l。
④把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
⑤改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I 和 U 的值，填入记录表格内。
⑥将测得的 Rx、l、d 值，代入公式
2π
4x
S d UR l lI
中，计算出金属丝的电阻率。
（4）电流表、电压表测电阻两种方法的比较
电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差原因 电流表分压 U 测=Ux＋UA 电压表分流 I 测=Ix＋IV
电阻测量值 测
测
测 I
UR =Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值
V
V
= =U R RR I R R
测 测
测
测 测
V AR R 时，用电流表内接法。
③实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如果电压表的示数有
较大变化，而电流表示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表示数有较大的变化，而电压表示
数变化不大，则可采用电流表内接法。
（2）注意事项
①先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。
②电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。
③电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。
（3）误差分析
①若为内接法，电流表分压。
②若为外接法，电压表分流。
③长度和直径的测量。
3．仪器选择的基本思路
（1）优先考虑安全因素
各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流（或电压）不能超过其允许的最大电流
（或电压）。实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流（一般假设滑动变阻器采用限流式接法时进行
估算）。如：用伏安法作出标有“6 V，0.6 W”字样的小灯泡的 U–I 图象，而实际加在小灯泡两端的电压的最
大值不能超过 6 V。
（2）考虑读数误差因素
一般要求各电表的实际读数不小于其量程的
3
1 ，以减小读数误差。
（3）仪器选择的一般步骤
A．首先选择唯一性的器材；
B．粗画电路图（暂不接电流表和电压表）；
C．估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已
知器材的规格，确定实验电路和实验器材。
4．电阻测量方法荟萃
（1）伏安法：
电路图
外接法：
内接法：
特点：大内小外（内接法测量值偏大，测大电阻应用内接法测量）
（2）安安法
若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用。
①如图甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知 的内阻 R1，则可测得 的内阻
R2= 1 1
2
I R
I 。
②如图乙所示，当两电表的满偏电压 UA2
≫
UA1 时， 串联一定值电阻 R0 后，同样可测得 的电阻
R2= 1 1 0
2
( )I R R
I
。
（3）伏伏法
若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用。
①如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知 的内阻 R1，则可测出 的内阻 R2= 2
1
U
U R1。
②如图乙所示，两电表的满偏电流 IV1
≪
IV2 时， 并联一定值电阻 R0 后，同样可得 的内阻 R2=
2
1 1
1 0
U
U U
R R
。
（4）比较法测电阻
如图所示，测得电阻箱 R1 的阻值及 表、 表的示数 I1、I2，可得 Rx= 2 1
1
I R
I 。
如果考虑电表内阻的影响，则 I1(Rx＋RA1)=I2(R1＋RA2)。
（5）半偏法测电流表内阻
电路图如图所示
步骤：
①断开 S2，闭合 S1，调节 R0，使 表满偏为 I0；
②保持 R0 不变，闭合 S2，调节 R，使 表读数为 0
2
I ；
③由上可得 RA=R。学--+ /
特别提醒：当 R0
≫
RA 时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且阻值的测量值偏
小；电源电动势应选大些的，这样 表满偏时 R0 才足够大，闭合 S2 时总电流变化才足够小，误差才小。
在“测定金属的电阻率”的实验中，提供两节内阻较小的干电池，绕成线圈的金属丝长度为 1 000 mm，
阻值约为 30 Ω。使用的电压表有 3 V（内阻约为 300 Ω）和 15 V（内阻约为 5 Ω）两个量程，电流表有
0.6 A（内阻约为 0.1 Ω）和 3 A（内阻约为 0.02 Ω）两个量程。供限流用的滑动变阻器有 A（0~20 Ω）、B（0~1
500 Ω）两种。可供选择的实验电路有图甲（a）（b）两种。用螺旋测微器测金属丝的直径为 1.708 mm，则：
（1）为减小电阻的测量误差，应选用甲图中____________图所示的电路。
（2）为了 测量便于调 节，应选用 编号为 ____________的滑动 变阻器。电 压表的量程 应选用
____________V。电流表的量程应选用____________A。
（3）如果用多用电表测被测电阻，选×1 挡，示数如图乙所示，该电阻为____________Ω，得该金属的
电阻率为_____________Ω·m。（电阻率结果取一位有效数字）
【参考答案】（1）（b） （2）A 3 0.6 （3）32 7×10–5
【试题解析】（1）因为电源为两节干电池，电动势为 3 V，所以采用量程为 3 V 的电压表，电路中的
最大电流为 0.1 A，所以采用量程为 0.6 A 的电流表，因为 V
A
R R
R R ，所以采用电流表的外接法，故选电路
图（b）；
（2）在选用滑动变阻器时，为了操作方便，应选择和被测电阻阻值相差不大的，所以选 A 变阻器；
（3）欧姆表的读数为 32 Ω，根据公式 LR S
可得 57 10 m 。
1．测金属电阻率的实验：
（1）测长度时，金属丝的起点、终点位置如图 a 所示，则长度为____________cm；
（2）用螺旋测微器测金属丝的直径，示数如图 b 所示，则直径为____________mm；
（3）用多用电表“Ω×1”挡估测其电阻，示数如图 c 所示，则阻值为____________Ω；
（4）在图 d 中完成实物连线（滑动变阻器要求接限流式）；
（5）闭合开关前应将滑动变阻器的滑片 P 移至最____________（选填“左”或“右”）端。
【答案】（1）60.50（60.48~60.51） （2）1.980（1.979~1.981） （3）5 （4）连图如图所
示 （5）左
（4）连图如图所示。
（5）闭合开关前应将滑动变阻器的滑片 P 移至阻值最大处，由连接图可知应该移到最左端。
2．如图甲所示为用多用电表×1 挡测金属丝的电阻，图乙是用螺旋测微器测得的金属丝的直径示意图，图丙
使用游标卡尺测得的金属丝的长度，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
甲 乙 丙
A．电压表 V1（量程 3 V，内阻约为 15 Ω） B．电压表 V2（量程 l5 V，内阻约为 75 Ω）
C．电流表 A1（量程 3 A，内阻约为 0.2 Ω） D．电流表 A2（量程 600 mA，内阻约为 1 Ω）
E．滑动变阻器 R1（0~5 Ω，0.6 A） F．滑动变阻器 R2（0~2 000 Ω，0.1 A）
G．输出电压为 3 V 的直流稳压电源 E H．电阻箱
I．开关 S，导线若干
为了减小实验误差，需进一步测其电阻而采用伏安法，则上述器材中应选用的实验器材有（填代号）
______________。请在方框内设计最合理的的电路图并实物连线。但用该电路电阻的测量值______真实
值（选填大于、等于或小于）。如果金属丝直径为 D，长度为 L，所测电压为 U，电流为 I，写出计算电
阻率____________________
丁 戊
【答案】3.6 2.100 36.20 ADEGI < UπD2/4IL
通过待测电阻的最大电流约为 I= 3
6
E
R
=0.5 A，则电流表应选电流表 A2（量程 600 mA，内阻约为 1 Ω）；
为保证电路安全方便实验操作，滑动变阻器应选滑动变阻器 R1（0~5 Ω，0.6 A）；故需要的实验器材是：
ADEGI。
为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，
A
6= 1
R
R
=6， V 15 000
6
R
R
=250， VR
R >
A
R
R
，电流表应
采用外接法，实验电路图如图甲所示，根据实验电路图连接实物电路图，如图乙所示；电流表采用外接
法，由于电压表的分流作用，电流测量值偏大，由 R= U
I
可知，待测电阻测量值比真实值小。
由电阻定律可知，R=ρ 2
2
4
ππ( )2
L L L
DS D
，R= U
I
，则电阻率ρ=
2π
4
UD
IL
。
甲 乙
考点 2 描绘小电珠的伏安特性曲线
1．基本实验要求
（1）实验原理
①测多组小灯泡的 U、I，并绘出 I–U 图象；
②由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。
（2）实验器材
小灯泡“3.8 V，0.3 A”、电压表“0~3 V~15 V”、电流表“0~0.6 A~3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、
导线若干、坐标纸、铅笔。
（3）实验步骤
①画出电路图（如图所示）。
②将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图所示电路。
③测量与记录
移动滑动变阻器滑片的位置，测出 12 组左右不同的电压值 U 和电流值 I，并将测量数据填入自己设计
的表格中。
④数据处理
A．在坐标纸上以 U 为横轴，I 为纵轴，建立直角坐标系。
B．在坐标纸上描出各组数据所对应的点。
C．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。
（4）实验器材选取
①原则：安全；精确；操作方便。
②具体要求
A．电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中的电流一般不允许超过 0.6 A。
B．用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。
C．电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。
D．电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的 1
3
以上。
E．从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑
动变阻器。
2．规律方法总结
（1）滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
两种接法的电路图
负载 R 上电压的调节范围
0RR
RE
≤U≤E
0≤U≤E
负载 R 上电流的调节范围
0
E
R R ≤I≤ E
R 0≤I≤ E
R
（2）两种接法的适用条件
①限流式接法适合测量阻值较小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电
阻还小）。
②分压式接法适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。
（3）注意事项
①电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。
②滑动变阻器应采用分压式接法：本实验要作出 U–I 图象，要求测出多组包括零在内的电流、电压值，
故控制电路必须采用分压式接法。
③保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯
泡两端的电压不要超过其额定电压。
（4）误差分析
①由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表
的分流，使测得的电流值大于真实值。
②测量时读数带来误差。
③在坐标纸上描点、作图带来误差。
（5）实物连线的原则
①先串后并，接线到柱，注意量程和正负。
②对限流电路，用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依
次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。
③对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动
变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负
接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。
在描绘小电珠的伏安特性曲线实验中，一组同学用量程为 3 V 的电压表测量小电珠的电压，用多用电
表的 250 mA 挡测量通过小电珠的电流。
（1）在图甲的电路中，需要将多用电表的两表笔连接到 a、b 两处。其中黑表笔应与_________（选填
“a”或“b”）连接。
（2）将得到的数据记录在表格中，当电压为 1.50 V 时。对应的多用电表指针指示如图乙所示，其读数
为________mA。
（3）根据表格中的其他数据，在答题卡的坐标纸上绘制出 I–U 曲线。
（4）由 I–U 曲线可以看出，随电压、电流的增大，小电珠的电阻_____________（选填“变大”、“变小”
或“不变”）。
（5）实验完成后，一位同学用多用电表的欧姆挡测量小电珠的电阻。他将选择开关置于电阻“×l”挡，
调零后将红黑表笔接在小电珠的两极上。已知多用电表内部欧姆挡所接电池的电动势为 1.5 V，欧姆挡刻度
盘的中央刻度示数为 15。则指针应位于______区间。
A．R>10 B．7Rg RA= g
g
RR
R R
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