电学设计性实验的分析与例证

电学设计性实验的,分析与例证,祁县东观中学 张明,综观,近几年高考实验题，电学实验一直是高考的焦点，属于每年必考的内容之一，但总结一下可以发现，没有一个是照搬课本中的实验，而是在原有基础上的创新，多为设计性实验。,设计性实验就是要求学生自己设计实施方案的实验，它涉及到选择实验器材、安排实验步骤、进行误差分析等。,它具有有利于激发学生的发散思维、有利于提高和鉴别学生的综合能力和创造能力，因此备受高考的青睐，所以设计性实验在今后的高考中仍将成为一种主要的实验题型。,第一是要对课本中基本实验的原理、方法有清晰深刻的认识，要掌握好实验电路和器材的选择、电表量程的选择，同时还要熟记一些常用的实验方案：如电阻的测定（包括定值电阻、电流表和电压表的电阻）、电源电动势和内阻的测定等。只有熟练地掌握这些基本知识，才能在设计实验时找到“原型”，由原型的启发设计出比较新颖的实验。,如何分析和应对电学设计性实验呢？,第二是要求对实验进行误差分析，它是实验改进的前提，特别是要分析系统误差的来源，这样的话就可以进行适当的电路改装以消除电表对电路的影响。,实验原理举例,定值电阻的测定,电流表内阻的测定,电源电动势和内阻的测定,电压表内阻的测定,基本实验,A,V,R,x,、定值电阻的测定,A,V,R,x,、伏安法,.,电流表和电压表内阻未给定时,a.,待测电阻Rx RA时，采用电流表的内接法.,如图： Rx=U/I，此实验中U 测量偏大, I测量准确，所以,电阻的测量值大于真实值,。,b,.待测电阻RxRA时，采用电流表的外接法.,如图：Rx=U/I，此实验中U,测量准确, I测量偏大，所以,电阻的测量值小于真实值,。,【,例,1】,有一个电阻,R,x,，其阻值大约是,25 k.,请设,计一实验电路，较为准确测定其阻值,.,可供选择的,器材如下：电流表,A,1,(0-100A,r,A1,2k),电流表,A,2,(0-500A, r,A2,300),电压表,V,1,(0-10V,r,V1,100k,）,电压表,V,2,(0-50V,r,V2,500k,）,直流稳压电源,E,（,15V,，,1A,）,滑动变阻器,R(1k,1W),电键,K,导线若干,为使测量尽量准确，要求进行多次测量，请画,出实验电路原理图，其中电流表选用,_,，电压,表选用,_,滑动变阻器接法的选择：,由于,R,x,阻值是滑动变阻器总阻值的,25,倍，若采用限流电路，变阻器对电流、电压的调节作用很小，应该选用调节作用范围大的分压器电路,R,X,V,1,A,2,解析,:,电压表的选择,:,因为电源电压为,15V,，不足电压表,V,2,(50V),量程的,1/3,，所以电压表应选,V,1,（,10V,）。,电流表的选择,:,通过电阻,R,x,的最大电流为,I,max,10V/25K=400A,，所以电流表选,A,2,（,500A,）。,测量电路的选择,：,由于,应采用电流表的内接法。,若无法判断待测电阻R,x,是大电阻还是小电阻时，可以采用,试触法,方法,：,把电压表触头分别接,a,点和,b,点，并观察电压表和电流表的示数,b,R,x,V,a,A,（如图所示）,结论：,如果电压表示数变化明显，则待测电阻为小电阻，应采用电流表的外接法.,如果电流表示数变化明显，则待测电阻为大电阻，应采用电流表的内接法.,【,例,2,】,上图中，将电压表的触头接,a,点时，测得 数据为,2.7V,、,3.0mA,，接,b,点时，测得数据为,2.8V,、,2.0mA,，待测电阻的阻值为,_,欧,.,1400,【,例,3】,欲测定电阻,R,x,的阻值，可供选择的器材有： 电源,E,=4.5V,，内阻不计； 滑动变阻器 总电阻,R=3K,;,电流表,A,1,(0-10mA),电流表,A,2,(0-0.6mA),； 电压表,V,1,(0-3V),电压表,V,2,(0-15V);,电键、导线若干,.,一个电表偏转角度几乎不变，另一电表偏转角度为满偏的,3/4,则由此可知该同学所选用的电压表为,_,电流表为,_,所测电阻为,_,。,某同学按下图连成实验电路，他将,S,1,闭合，把,S,2,接,a,时，两表偏转角度均为满偏的,4/5,；把,S,2,接,b,时，,V,S,2,A,R,x,S,1,R,a,b,解析：,电压表的选择,:,由于,S,2,接,a,时，两表偏转角度均为满偏的,4/5,，若选用电压表,V,2,(0-15V,），读数为,12V,，超过了电源电动势（,E,=4.5V,），所以电压表应选择,V,1,(0-3V,）。,电流表的选择：,S,2,接,b,时,电压表示数为,2.4V,，若,电流表选,A,2,(0-0.6mA),时，示数为,0.45mA,，待测电阻,R,x,为,5.3K,，此时滑动变阻器的阻值约为,4.7K,，大于其总电阻,3K,，不符合题意，所以,电流表应选择,A,1,(0-10mA),，其示数为,7.5mA,，待测电阻,R,x,为,320,。,测量电路的选择：,由于,S,2,接,b,时，一电表偏角变小,而此过程电压表的示数不可能减小，所以电表偏转角度几乎不变应该为电压表，,测量电路选择电流表的内接（即,S,2,接,b,）。,.,电流表和电压表内阻给定时,a.,电流表内阻,R,A,给定时,可采用电流表的内接法准确测定待测电阻,R,x,.,A,V,R,x,结论：,R,x,=,-,R,A,b.,电压表内阻,R,V,给定时,可采用电流表的外接法准确测定待测电阻,R,x,.,A,V,R,x,结论：,R,x,=,【,例,4】,（,2004.,全国）用以下器材测量一待测电,阻,R,x,的阻值（,900,1000,）,实验中备用器材有,:,电源,E,，具有一定内阻，电动势约为,9.0V,；,电压表,V,1,，量程为,1.5V,，内阻,r,1,=750,；,电压表,V,2,，量程为,5V,，内阻,r,2,=2500,；,滑线变阻器,R,，最大阻值约为,100,；,单刀单掷开关,S,，导线若干,(1),测量中要求电压表的读数不小于其量程,的,1/3,，试画出测量电阻,R,x,的一种实验电路原理,图,.(,原理图中的元件要用题图中的相应的英文,字母标注）,(2),若电压表,V,1,的读数用,U,1,表示,电压表,V,2,的,读数用,U,2,表示,则由已知量和测得量表示,R,x,的公,式为,R,x,=_,解析：,本题意在让学生掌握，内阻给定的电压表（电流表）可视为电流表（电压表）。,如：本题中给定的两电压表均可视为量程为,2mA,的电流表。,此题中,R,x,的测量仍然采用伏安法。由于两表内阻给定，可以设计以下电路：,V,1,V,2,R,x,(A),V,2,V,1,R,x,(C),V,1,V,2,R,x,(B),V,2,V,1,R,x,(D),V,1,V,2,R,x,A,、,V,1,V,2,R,x,B,、,V,2,V,1,R,x,C,、,V,2,V,1,R,x,D,、,电压表,V,1,取,1.5V,时，,电压表,V,2,约为,1.6V,不足满偏的,1/3,，故排除,(A),电压表,V,1,取,1.5V,时，,电压表,V,2,约为,3.4V,符合题意。,电压表,V,2,取,5V,时，,电压表,V,1,约为,0.83V,符合题意。,电压表,V,1,取,1.5V,时，,电压表,V,2,约为,1.1V,不足满偏的,1/3,，故排除,(D),现对上述四个电路作一估算（,R,x,取平均值,950,）,S,2,V,1,2,A,R,X,S,1,R,2,R,1,【,例,5,】,利用伏安法测定电阻时，电压表和电流表的内阻会,对测量产生影响，采用图示电路测定电阻可以消除上述影响。,实验步骤如下：,按照图示连接电路；,闭合电键,S,1,，并将电键,S,2,电拨到,1,端，,调节滑动变阻器,R,1,和,R,2,，读出电压表,的示数,U,1,和电流表示数,I,1,。,将电键,S,2,电拨到,2,端，,_,，,并读出电压表的示数,U,2,和电流表示数,I,2,。,根据以上测量可以求出,R,x,=,_,。,保持,R,1,不变，调节,R,2,解析：,U,1,/I,1,-U,2,/I,2,、替代法,V,S,1,R,1,S,2,R,X,R,2,1,2,A,S,1,R,1,R,2,S,2,R,X,1,2,如图为替代法测定电阻的实验电路。,实验方法：,利用单刀双掷开关分别将电阻箱和待测电阻接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。,实验步骤如下：,按图示连接电路；,闭合开关,S,1,，将单刀双掷开,关,S,2,拨到,1,端，调节,R,1,，记,录电流表或电压表的示数；,将,S,2,拨到,2,端，保持,R,1,不变,并调节电阻箱,R,2,，使两次电,流表或电压表的示数相同，,电阻箱,R,2,的示数即为待测电,阻的阻值。,【,例,6,】,（,2004.,北京）为了测定电流表,A,1,的内阻，采用如图,所示的电路。其中：,A,1,是待测电流表，量程为,300,A,内阻约为,100,；,A,2,是标准电流表，量程是,200,A,；,R,1,是电阻箱，阻值范围,0999.9,；,R,2,是滑动变阻器；,R,3,是保护电阻；,E,是电池组，电动势为,4V,，内阻不计；,S,1,是单刀单掷开关，,S,2,是单刀双掷开关。,（,1,）,连接好电路，将开关,S,2,扳到接,点,a,处，接通开关,S,1,，调整滑动变阻器,R,2,使电流表,A,2,读数为,150,A,；然后将开,关,S,2,扳到接点,b,处，保持,R,2,不变，调节,电阻箱,R,1,，使,A,2,的读数仍为,150,A .,若此时电阻箱示数如图所示,，待测电,表的内阻,R,g,=,_,。,86.3,S,2,R,1,A,2,S,1,R,2,a,b,A,1,R,3,（,2,）,上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器,R2,的滑动端位 置，都要保证两块电流表的安全。在下面提供的四个电阻中，保护电阻,R,3,应选用：,_,（填写阻值相应的字母）。,A. 200k,B. 20k,C. 15k,D. 20,（,3,）,下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用。既 要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器,_,（填写阻值相应的字母）是最佳选择。,A.1k,B. 5k,C.10k,D.25k,C,B,S,1,G,R,/,S,2,E r,R,（二）电流表内阻的测定,、半偏法,利用如图所示的实验电路可以较准确地测量电流表的内阻。主要操作步骤如下：,A,、按图所示连接电路图，将变阻器,R,/,滑片拨到最右端。,B,、闭合开关,S,1,，调节变阻器,R,/,，,使电流表指针指到满偏,I,g,。,C,、闭合开关,S,2,，保持变阻器,R,/,不变并调节电阻箱,R,，使电,流表的指针指到半偏,I,g,/2,，记下此时,R,的值，则所测电流表的,内阻,R,g,即为此时的,R,值。,分析,：,闭合,S,2,时，干路电流将大于,I,g,，,调节,R,，,电流表示数达,到,I,g,/2,时，电阻箱的电流大于,I,g,/2,，此时电阻箱,R,示数小于电,流表的内阻。,（若变阻器,R,/,接入电路的阻值远大于电流表的内阻时，可认为干路电流近似不变）,【,例,7,】,（,2001.,全国）图,1,中,E,为电源，电动势为,E,，,R,1,为滑,线变阻器，,R,2,为电阻箱，,A,为电流表。用此电路经以下步骤可,近似测,A,的内阻,R,A,：,闭合,K,1,，断开,K,2,，调节,R,1,，使电流表读数等于其量程,I,0,；,保持,R,1,不变，闭合,K,2,，调节,R,2,，使电流表读数等于,_,，,然后读出,R,2,的值，取,R,A,R,2,。,（,1,）按图,1,所示电路在图,2,所给出的实物图中画出连接导线。,（,2,）真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误,差，即,(R,A,-R,2,)/R,A,。试导出它与电源电动势,E,、电流表,量程,I,0,及电流表内阻,R,A,的关系式。,k,1,A,R,1,k,2,E r,R,2,图,1,解析,：,由步骤得：,由步骤得：,联立两式解得：,k,1,A,R,1,k,2,E r,R,2,图,1,思考：,本实验误差的来源以及减小误差的方法,?,【,例,8,】,（,2004.,天津）现有一块,59C2,型的小量程电流表,G,（表头），满偏电流为,50,A,，内阻约为,800,850,，把它改,装成的,1mA,和,10mA,两量程电流表。,可供选择的器材有：,滑动变阻器,R,1,，最大阻值,20,；,滑动变阻器,R,2,，最大阻值,100k,；,电阻箱,R,/,，最大阻值,9999,;,定值电阻,R,0,，阻值,1k,;,电池,E,1,，电动势,1.5V,；,电池,E,2,，电动势,3.0V,；,电池,E,3,，电动势,4.5V,（所有电池内阻均不计）,标准电流表,A,，满偏电流,1.5mA;,单刀单掷开关,S,1,和,S,2,，单刀双掷开关,S,3,;,电阻丝及导线若干。,（,1,）,采用如图所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确,度，选用的滑动变阻器为,；选用的电池为,。,R,2,E,3,图,1,（,2,）,将,G,改装成两量程电流表。现有两种备选,电路，示于图,1,和图,2,。,为合理电路，,说明另一电路不合理的理由。,（,3,）,将改装后的电流表与标准电流表逐格进,行核对（仅核对,1mA,量程），画出所用电路,图，图中待核对的电流表符号用 表示。,A,/,图,2,图,1,图,2,电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏。,【,例,9,】,(,2005,江苏,),将满偏电流,I,g,=300A,、内阻,未知的电流表,G,改装成电压表并进行核对,(1),利用如图所示的电路测量电流表,G,的内阻,(,图中,电源的电动势,E=4V ),：先闭合,S,1,，调节,R,，使电流表指,针偏转到满刻度；再闭合,S,2,，保持,R,不变，调节,R,，,使电流表指针偏转到满刻度的,2/3,时，读出此时,R,的,阻值为,200,，则电流表内阻的测量值,R,g,=,(2),将该表改装成量程为,3V,的电压表，需,(,填,“串联”或“并联”,),阻值为,R,0,=,的电阻,100,串联,9900,G,E r S,R,0,R,V,、伏安法,(1),待测电流表、电压表各一只， 可以测量待测电流表的内阻。（如图所示）,A,V,(2),两只电流表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻（如图所示）,A,1,A,2,(3),两只电流表内阻都未知，则,需要一只电阻箱才能测定电,表的内阻（如图所示）,R,A,1,A,2,【,例,10,】,（,2000.,全国）从下表中选出适当的实验器材，,设计一电路来测量电流表,A,1,的内阻,r,1,要求方法简捷，有尽可能,高的测量精度，并能测得多组数据。,）,器 材,规 格,电流表A,1,电流表A,2,电压表V,电阻R,1,滑动变阻器R,2,电池E电键、导线,量程10mA，内阻r,1,待测（约40,）,量程500A，内阻r,2,=750,量程10V，内阻r,3,=10k,阻值100,，作保护电阻用总阻值约50,电动势1.5V，内阻很小,若干,（,1,）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。（,2,）若选测量数据中的一组来计算,r,1,，则测量所用的表达式,为,r,1,=_,，式中各符号的意义是：,_,。,解析：,本实验要测定电流表,A,1,的内阻需要借助 一电压表，虽然实验器材给定了电压表，但其量程（,10V,）远大于待测电流表,A,1,的满偏电压（约,0.4V,），所以不能选择此电压表。分析电流表,A,2,，由于内阻给定，可将其视为量程为,0.375V,的电压表，正好与待测电流表,A,1,的满偏电压（约,0.4V,）相吻合。,电路设计如图所示：,测定电流表的内阻为：,r,1,=I,2,r,2,/I,1,R,2,R,1,A,2,A,1,【,例,1,1,】,（,2001.,天津）实验室有器材如图,1,所示，有：电,池,E,，电动势约,10V,，内阻约,1,；电流表,A,1,，量程,10A,，内阻,r,1,约为,0.2,；电流表,A,2,，量程,300mA,，内阻,r,2,约为,5,；电流表,A,3,，量程,250mA,，内阻,r,3,约为,5,；电阻箱,R,1,，最大阻,999.9,，,阻值最小改变量为,0.1,；滑线变阻器,R,2,，最大阻值为,100,；,开关,S,；导线若干。,要求用图,2,所示的电路测定图中,电流表,A,的内阻。,（,1,）,在所给电流表中，哪几个可用,此电路精确测出内阻？,（,2,）,在可测的电流表中任选一个作,为测量对象，在实物图上连成,测量电路。,（,3,）,你要读出的物理量是,_.,用这些物理量表示待测内阻的,计算公式是,_.,（,A,2,、,A,3,）,（,I,2,、,I,3,和,R,1,）,（,I,2,-I,3,）,R,1,/I,3,（三）电压表内阻的测定,、半偏法,S,E r,V,R,/,R,利用如图所示的实验电路可以较准确地测量电压表的内阻。主要操作步骤如下：,A,、按图所示连接电路图，将变阻器,R,/,滑片拨到最左端，电阻箱,R,阻值调为零。,B,、闭合开关,S,，调节变阻器,R,/,，,使电压表指针指到满偏,U,0,。,C,、保持变阻器,R,/,不变,调节电阻箱,R,，使电压表的指针指到,半偏,U,0,/2,，记下此时,R,的值，则所测电压表的内阻,R,V,即为此时的,R,值。,分析,：,调节电阻箱,R,时，分压器输出端的电压将大于,U,0,，,电压表示数达到,U,0,/2,时，电阻箱的电压大于,U,0,/2,，此时电阻箱,R,示数大于电流表的内阻。,（若电压表的内阻远大于分压器,R,/,的阻值时，可认为分压器输出端的电压近似不变）,【,例,1,2,】,现采用如图所示的电路来测定一电压表的,内阻（阻值约,5k,）,实验中提供的器材如下：,A,、电池组,E,1,（电动势,3V,）,B,、电池组,E,2,（电动势,6V,）,C,、电阻箱（,0,9999,）,D,、滑动变阻器,R,1,（,0,20,，,1A,）,E,、滑动变阻器,R,2,（,0,1k,，,0.5A,）,为完成上述实验，电池组,E,应选,_,，滑动变阻,器,R,应选,_,。（填代号）,简述实验步骤。,用上述方法测出的电压表内阻的测量,R,V,_,（填,“大于”、“等于”或“小于”）电压表内阻的真实值,思考,：,怎样减小实验误差？,R,S,1,E r,V,S,2,R,0,R,V,a,b,P,、伏安法,(1),待测电压表、电流表各一只， 可以测量待测电流表的内阻。（如图所示）,(2),两只电压表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻（如图所示）,(3),两只电压表内阻都未知，则,需要一只电阻箱才能测定电,表的内阻（如图所示）,A,V,V,1,V,2,V,1,V,2,R,【,例,1,3,】,（,1997.,全国）某电压表的内阻在,20,千欧,50,千欧之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可选用,的器材,:,待测电压表,V(,量程,3V),电流表,A,1,(,量程,200A ),电流表,A,2,(,量程,5mA),电流表,A,3,(,量程,0.6A),滑动变阻器,R(,最大阻值,1K),电源,E(,电动势,4V),、电键,K.,(1),所提供的电流表中,应选用,_(,填写字母代号,).,(2),为了尽量减小误差,要求测多组数据,.,试在方框中,画出符合要求的实验电路图,(,其中电源和电键及其,连线已画出,).,A,1,【,例,1,4,】,从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量,电压表,V,1,的内阻,r,1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并,能测得多组数据。器材如下：,待测电压表,(V,1,),量程,25V,内阻,r,1,大约,250k,；,标准电压表,(V,2,),量程,2V,内阻,r,2,= 20k,；,电流表,(A),量程,0.6A,内阻,r,3,= 0.02,；,滑动变阻器,R,总电阻,1k,；,稳压电源,E=30V,内阻很小；,电键及导线若干。,S,E,V,1,R,V,2,本实验受所给器材的限制，不能采用替代法与半偏法，应采用伏安法，而器材中提供的电流表,A,量程为,0.6A,，远大于待测电压表的满偏电流（约,0.1mA,），故不能选用。由于标准电压表的满偏电流为,0.1mA,，与待测电压表的满偏电流相近，将其视为电流表，则问题迎刃而解。（电路设计如图）,【,例,1,5,】,(2006.,全国,）现要测量某一电压表,V,的内,阻。给定的器材有：待测电压表,V,（量程,2V,，内阻约,4k,）；电流表,mA,（量程,1.2mA,，内阻约,500,）；直,流电源,E,（电动势约,2.4V,，内阻不计）；固定电阻,3,个：,R,1,=4k,，,R,2,=10k,，,R,3,=15k,；电键、导线若干。,（要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半）,I,试从,3,个固定电阻中选用,1,个，与其它器材一起,组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。,（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）,II,电路接通后，若电压表读数为,U,，电流表读数为,I,，则电压表内阻,R,v,=_,。,如图（甲）为教材上,提供的测定电源电动势和,内阻的实验电路图。,(,四,),、,电源电动势和内阻的测定,为什么教材上要选用,（甲）电路来测量而不用,（乙）电路？电源电动势,E和内阻r的测量值有,怎样,的,偏差？产生误差的原因,是什么？怎样选择仪表来,减小,测量的,误差呢？,A,V,（甲）,A,V,（乙）,设电源电动势和内阻,真实值为,E和r，测量值为E和r。,A,V,（甲）,现,对,（甲）,电路作误差分析：,在（甲）电路中，电压表的测量值是准确的（路端电压）.,由闭合电路欧姆定律得：,其,测量值,为：,联立,、,式可得：,由上式可以看出选用（甲）电路，电源电动势和内阻的测量值都是偏小的，误差是源于电压表的内阻，且电压表的内阻越大，误差越小，与电流表的内阻无关。在实际测量时，由于电压表内阻一般都远大于电源内阻，故（甲）电路的误差是非常小的。,【,例,1,6,】,如图为测定电源电动势和内电阻的实验,电路，实验中可供选择的电压表有,V,1,、,V,2,，其量程,相同，内阻,R,V1, R,V2,;,电流表,A,1,、,A,2,其量程也相同，内阻,R,A1, R,A2,为,了减小测量误差，应选择的电压,表和电流表为（ ）,A,、,V,1,和,A,1,B,、,V,1,和,A,2,C,、,V,2,和,A,1,D,、,V,2,和,A,1,A,V,A B,现,对,（乙）,电路作误差分析：,在（乙）电路中，电流表的测量,值是准确的（干路电流）.,由闭合电路欧姆定律得：,其,测量值,为：,联立,、,式可得：,A,V,（乙）,由上式可以看出（乙）电路，电源电动势测量值是准确的，内阻的测量值是偏大的 。误差源于电流表的内阻，且电流表的内阻越小，误差越小。在实际测量时，由于电流表内阻与电源内阻相差不大，所以（乙）电路中电源内阻的测量有着很大的偏差。这并非说（乙）电路不可用，如果所提供电流表的内阻是已知的，应采用（乙）电路来测量。,【,例,1,7,】,（,2005.,全国,）测量电源的电动势,E,及内阻,r,（,E,约为,4.5V,，,r,约为,1.5,）器材：量程,3V,的理想电,压表,V,；量程,0.5A,的电流表,A,（具有一定的内阻）；固,定电阻,R=4,； 滑线变阻器,R,；电键,K,，导线若干。,画出实验电路原理图（图中各元件需用题目中给,出的符号或字母标出）,实验中，当电流表读数为,I,1,时，电压表读数为,U,1,；,电流表读数为,I,2,时，电压表读数为,U,2,。则可以求,出,E=,，,r=,.,（用,I,1,，,I,2,，,U,1,，,U,2,及,R,表示）,解析,：,实验电路原理图如图。,【,例,1,8,】,（,2001.,上海）要测量由,2,节干电池串联而成的电,池组的电动势,E,和内阻,r,（约几欧），提供下列器材是：电压表,V,（量程,3V,，内阻,1k,）、电压表,V,2,（量程,15V,，内阻,2k,）、,电阻箱（,0,9999,）、电键、导线若干。某同学用量程为,15V,的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：,合上电键,S,，将电阻箱,R,阻值调到,R,1,10,，读得电压表的读,数为,U,1,.,v,将电阻箱,R,阻值调到,R,2,20,，读得 电压表的读数为,U,2,，由方程组,:U,1,E,U,1,r/R,1,和,U,2,E,U,2,r/R,2,解出,、,r. ,为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？,解析：,1,、应选用量程为,3V,的电压表,2,、改变电阻箱的阻值,R,，读取若干个,U,的值，由,I,U/R,计算出电流值，然后作出,U,I,图线，得到,、,r,。,【,例,19,】,为了测定某迭层电池的电动势（约,20V,22V,）和内阻（小于,2,）需要把一个量程为,10V,的电压表接一固定电阻（用电阻箱代替），改装成量程为,30V,的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内电阻，以下是该实验的操作过程：,把电压表量程扩大，实验电路如图，在以下的操作步骤中，第一、二、五步中各有两种操作方法，请选择正确的步骤。,第一步,：,A,、把滑动变阻器滑动片移至最左端,B,、把滑动变阻器滑动片移至最右端,第二步,：,A,、把电阻箱阻值调到最大,B,、把电阻箱阻值调到零,第三步,：闭合电键,第四步,：把变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为,9V,第五步,：,A,、把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为,6V,B,、把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为,3V,第六步,：不改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去,其它线路，即得量程为,30V,的电压表。,S,E,V,R,上述实验可供选择的器材有：,A,、电池组（电动势约,20V,22V,和内阻小于,2,）,B,、电压表（量程,10V,，内阻约,10k,）,C,、电阻箱（阻值范围,0,99999,）,D,、电阻箱（阻值范围,0,99999.9,）,E,、滑动变阻器（阻值,0,20,，额定电流,2A,）,F,、滑动变阻器（阻值,0,2k,，额定电流,0.2A,）,电阻箱应选择,_,，滑动变阻器应选择,_,。,用扩大了量程的电压表，根据伏,安法测定电源电动势,E,和内电阻,r,，,实验电路如图所示，得到两组电,表表面读数：,U,1,=6.00V,I,1,=2.30A;,U,2,=7.00V,I,2,=0.30A.,根据这两组数,据可计算出电源电动势,E,为,_V,，,内电阻,r,为,_,。,A,V,【,例,2,0,】,某研究性小组进行了消除系统误差的探究实验，利用如图所示的电路能够精确测量电源的电动势,E,和内电阻,r,，,E,/,是辅助电源,.A,、,B,两点间有一灵敏电流计,G.,(1),补充下列实验步骤：,闭合,S,1,和,S,2,调节,_,，使灵敏电流计的示数为零，此时,A,、,B,两点的电势,U,A,、,U,B,的关系为,U,A,_U,B,即,A,、,B,相当于同一点，读出电流表示数,I,1,和电压表的示数,U,1,，其中,I,1,就是通过电源的电流,.,改变滑动变阻器,R,和,R,/,重新使,_,，读出,_.,(2),用测得的物理量表示电源的电动势,E,和内电阻,r.,E,/,r,/,R,A,B,S,2,R,/,V,G,A,S,1,Er,滑动变阻器,R,和,R,/,=,灵敏电流计的示数为零,电流表和电压表的示数,I,2,和,U,2,再见,谢谢指导,