(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,如图所示,读数为d=
(2) 实验电路如图所示,实验室提供的器材有电源(3V,内阻不计)、开关、导线若干,还有以下器材可供选择:
A. 电压表V1(0—3V,内 阻 约 3kΩ)
B. 电压表V2(0—15V,内 阻 约 15kΩ)
C. 电流表A1(0—0.6A,内 阻 约 0.05Ω)
D. 电流表A2(0—3A,内阻约0.01Ω)
E. 滑动变阻器R1(0—10Ω,0.6A)
F. 滑动变阻器R2(0—1kΩ,0.1A)
应选用的器材有
(3) 该小组同学正确连好电路,进行测量,记录数据如下:
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
U/V | 0.50 | 1.00 | 1.40 | 1.80 | 1.90 | 2.30 |
I/A | 0.100 | 0.210 | 0.280 | 0.360 | 0.450 | 0.460 |
请在图中描绘出U-I图线
(4) 计算该金属丝的电阻率
(5) 关于本实验的误差分析下列说法正确的是
A. 螺旋测微器测金属丝的长度,读数产生的误差属于系统误差
B. 电流表采用外接法,会使金属丝电阻率的测量值偏小
C. 采用U—I图线法求金属丝电阻,能减小系统误差
D. 金属丝发热会产生误差
2 . 一、实验目的
1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法。
2.掌握用图像处理实验数据的方法。
3.掌握实物图连接的技巧。
二、实验原理
如图甲所示,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E、r值,最后分别算出它们的平均值。
此外还可以用图像法来处理数据,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图像,图乙所得直线跟纵轴交点即为
三、实验器材
电压表,电流表,滑动变阻器,干电池,开关,导线。
四、实验步骤
1.选择好电流表、电压表量程,按图甲连接好电路。
2.把变阻器的滑动片移到一端,使接入电路的阻值最大。
3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I1,U1),用同样的方法测量几组I、U值。
4.断开开关时,整理器材。
5.处理数据,用公式法或图像法求出电动势和内阻的值。
五、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(选用已使用过一段时间的干电池)。
2.电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,因此实验中不要将I调得过大。读数要快,每次读完立即断电。
3.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,分别求出E、r值再求平均值。
4.画U-I图像时,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考虑,以减小偶然误差。
5.干电池内阻较小时,U的变化较小,此时坐标图中数据点将集中在上部,呈现下部分大面积空间得不到利用,为此,可使纵坐标不从零开始,如图所示,把坐标的比例放大,可使结果的误差减小,此时图像与横轴交点不表示短路电流,但仍可用计算出电池的内阻r。
六、误差分析
1.偶然误差
(1)由读数不准和电表线性不良引起误差。
(2)用图像法求E和r时,由于作图不准确造成的误差。
(3)测量过程中通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化。
2.系统误差
由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。
(1)如图甲所示,在理论上
E=U+(IV+IA)r
其中电压表示数U是准确的电源两端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差,而且电压表示数越大,IV越大。
结论:
①当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值=真实值。
②E测<E真。
③因为r测=,所以r测<r真。从电路的角度看,电压表应看成内电路的一部分,故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测),如图乙所示,因为电压表和电池并联,所以,R测小于电池内阻r真,因为外电阻R断开时,a、b两点间电压Uab等于电动势E测,此时电源与电压表构成回路,所以Uab<E真,即E测<E真。
(2)若采用如图丙所示的电路,IA为电源电流真实值,理论上有
E=U+UA+IAr
其中UA不可知,而造成误差,而且电流表示数越大,UA越大,当电流为零时,UA=0,电压为准确值,等于E。
结论:
①E为真实值。
②I短测<I短真。
③因为r测=,所以r测>r真,r测为r真和RA的串联值,由于通常情况下电池的内阻较小,所以这时r测的测量误差比较大。
七、其他方案设计
以上测量方法一般称为伏安法,测电源的电动势和内阻还有以下几种方法:
1.安阻法
用一个电流表和电阻箱测量,电路如图甲所示,测量原理为
E=I1(R1+r),E=I2(R2+r)
由此可求出E和r,此种方法使测得的电动势无偏差,但内阻偏大。
2.伏阻法
用一个电压表和电阻箱测量,电路如图乙所示,测量原理为
E=U1+r,E=U2+r
由此可求出r和E,此种方法测得的电动势和内阻均偏小。
3.粗测法
用一只电压表粗测电动势,直接将电压表接在电源两端,所测值近似认为是电源电动势,此时
U=≈E
需满足RV≫r。
4.双伏法
用两个电压表可测得电源的电动势,电路如图所示。测量方法为:断开S,测得V1、V2的示数分别为U1、U2,此时
E=U1+U2+r
RV是V1的内阻;再闭合S,V1的示数为U1′,此时
E=U1′+r
解方程组可求得E和r。
a.在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结,将细线穿过球上的小孔,并把细线上端固定在铁架台的上端;
b.先用游标卡尺测得小球的直径,算出半径,再用刻度尺测量悬挂点与小球下端之间的距离,以两者之差作为摆长L;
c.用停表测量单摆做多次全振动的时间,计算出周期T;
d.改变摆长多次重复实验,测量多组摆长L与对应的周期T的数据,并在坐标纸上做出L-T2的图像;
e.根据图像得出重力加速度的测量值;
f.查询所在地的重力加速度值,与测得的结果进行比较,并进行误差分析。
(1)某次测量摆长时,刻度尺上的“0”刻度与悬点对齐,下端刻度如图1所示,用游标卡尺测量小球的直径,读数如图2所示,则摆长为
(2)为减小误差,步骤c中的计时起点为小球运动到
(3)实验中做出L-T2的图像如图3所示,则重力加速度g=
(4)若查询所在地的重力加速度g=9.797m/s2,请写出一条产生误差的原因
(1)他采用如图所示的实验电路进行测量,图中给出了做实验所需要的各种仪器,请你按电路图把它们连成实验电路
(2)根据实验数据做出图象,如图所示,蓄电池的电动势
(3)这位同学对以上实验进行了误差分析,其中正确的是
A.实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用
B.实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用
C.实验测出的电动势小于真实值
D.实验测出的内阻大于真实值.
(1)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图所示的U-I图线,由图可得该电源电动势E=
(2)一位同学对以上实验进行了误差分析。其中正确的是
A.实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用
B.实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用
C.实验测出的电动势小于真实值
D.实验测出的内阻大于真实值
干电池一节(电动势约1.5V,内阻小于1Ω);
电压表V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表A(量程0.6A,内阻约1Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20Ω);
定值电阻R1(阻值2Ω);
定值电阻R2(阻值5Ω);
开关一个,导线若干。
(1)小明同学按照图甲所示的电路进行实验,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是
A.电压表分流 B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小 D.电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,小明利用现有的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如下表所示。
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
I/A | 0.08 | 0.14 | 0.20 | 0.26 | 0.32 | 0.36 | 0.40 |
U/V | 1.35 | 1.20 | 1.05 | 0.88 | 0.73 | 0.71 | 0.52 |
(3)用笔画线代替导线,请按照改进后的方案,将图乙中的实物图连接成完整电路。
(4)根据表中的数据画出的U-I图像(如图丙所示)可得,电源的内阻为
(5)考虑到电压表分流会引起测量误差,小明用作图的方法进行误差分析,图中实线对应测量值,虚线对应真实值,所作的图像中正确的是
A. B. C. D.
(1)用螺旋测微器测该金属丝的直径的刻度位置如图甲所示,该金属丝的直径d=
(2)用多用电表粗略测量金属丝的阻值,先把选择开关旋到“×1k”挡位,测量时指针偏转如图乙所示,接下来的测量步骤如下:
①断开待测电阻,将选择开关旋到“×100”挡;
②断开待测电阻,将选择开关旋到“×10”挡;
③再接入待测电阻,将指针示数乘以对应倍数,即为待测电阻的阻值Rx,
④将红黑表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0”;
⑤测量结束后,将选择开关旋到“OFF”挡
请帮助该同学选择正确的测量步骤并进行排序
(3)接下来该同学采用“伏安法”较准确地测量该金属丝的阻值,所用实验器材如图丙所示,其中电压表内阻约5KΩ,电流表内阻约5Ω,图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接;
(4)金属丝的电阻率ρ=
(5)正确操作后,关于本实验误差的说法中正确的是
A.金属丝发热会产生误差B.因为电流表的分压使得测量值偏高
C.因为电流表的分流使得测量值偏低D.用U-I图象处理数据可以减小系统误差
电源E(电动势约为6V,内阻约为1Ω);
定值电阻R0(阻值约为5Ω);
电流表A(量程30mA,内阻约为5Ω);
电流表B(量程1A,内阻约为1Ω);
电压表C(量程6V,内阻约为5kΩ);
电压表D(量程3V,内阻约为3kΩ);
滑动变阻器F(阻值0~20Ω);
滑动变阻器G(阻值0~500Ω)
根据题中所给信息,请回答以下问题
(1)电流表应选
(2)该同学操作正确无误,用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数,其数据如下表所示:
I(A) | 0.30 | 0.35 | 0.40 | 0.45 | 0.50 | 0.55 |
U1(V) | 5.68 | 5.61 | 5.57 | 5.51 | 5.48 | 5.40 |
U2(V) | 1.44 | 1.69 | 1.91 | 2.16 | 2.39 | 2.62 |
根据表中数据求得定值电阻R0=
(3)该同学进一步利用了一个辅助电源E′,采用如图乙所示电路测量电源的电动势,测量过程中,调节R后再调节R1,使电流表A1的示数为0,测得多组数据。这样,电源的电动势的测量值
电阻箱、两个、阻值为定值电阻、电流表A(内阻未知)、电键若干、待测电源、导线若干。
(1)现实验小组成员先测量电流表内阻,实验电路如图甲所示,有关实验操作如下:①闭合,打开,调节,使电流表A满偏;
②保持不变,再闭合,调节,当,电流表A的读数为满刻度的三分之二,由此可得电流表的内阻的测量值为
③上述测量中,电流表的内阻测量值比真实值
(2)测定电流表内阻后,实验小组成员设计如图乙所示的电路图测量图中的电源的电动势和内阻。将开关S合上,多次调节电阻箱R的阻值,记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I,实验小组成员作出了图像如图丙所示,根据图像和已知条件可求出电源电动势
环境温度t/℃ | -27 | 0 | 27 | 54 | 81 | 100 |
汞柱高x/cm | 25.8 | 20.4 | 15 | 9.6 | 4.2 | 0.4 |
温度刻度t/℃ | -27 | 0 | 27 | 54 | 81 | 100 |
(1)根据图像提供的信息,水银柱高度x随环境热力学温度T变化的函数关系式为
(2)根据图像和测温装置推断出实验时的大气压强值p0相当于
(3)由于大气压要随季节和天气的变化,所以用这种测温装置来测量温度不可避免地会产生误差,若有一次测量时大气压p0'比上述大气压p0低,那么此次测出的温度测量值与其实际的真实值相比是