3、誤差源于電壓表分流,測量值小于真實(shí)值。
(4)控制電路:當(dāng)滑動變阻器的阻值較小時(shí),常采用分壓式接法;當(dāng)滑動變阻器的阻值與待測電阻相差不大時(shí),常采用限流式接法?;瑒幼冏杵鞅仨毥訛榉謮菏降那闆r有:電壓或電流要求從零開始變化;滑動變阻器不能起到限流的作用;限流式接法不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)。若兩種接法均可,則采用總電功率較小的限流式接法。
3.測量電源的電動勢和內(nèi)阻:
(1)常用伏安法(電壓表和電流表),根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材,也可以選用伏阻法(電流表和電阻箱)或安阻法(電流表和電阻箱)。
(2)解題方法首先都是根據(jù)閉合電路歐姆定律列式,然后可以分別代入兩組測量數(shù)據(jù)聯(lián)立方程組求解,也可以根據(jù)方
4、程式(一般將方程式寫成線性形式)描點(diǎn)作圖,分析圖線的截距、斜率與電源電動勢和內(nèi)阻的關(guān)系進(jìn)而求解。
(3)伏安法誤差分析:
a.電流表內(nèi)接法:電源電動勢的測量值無系統(tǒng)誤差,內(nèi)阻的測量值偏大,包含了電流表內(nèi)阻。
b.電流表外接法電源電動勢和內(nèi)阻的測量值都偏小。
【真題回顧】
1. 一同學(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。
(1)如圖所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路.請指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處__________;____________.
(2)實(shí)驗(yàn)測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I,以及計(jì)算的數(shù)據(jù)見下表:
根據(jù)表中數(shù)據(jù),在答題卡的方格紙上
5、作出關(guān)系圖象___________.由圖象可計(jì)算出該干電池的電動勢為_________V;內(nèi)阻為__________Ω.
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A–1
6.7
6.0
5.3
4.5
3.8
(3)為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果,在測出上述數(shù)據(jù)后,該同學(xué)將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端.調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33 A時(shí),電壓表的指針位置如圖所示,則該干電池的電動勢應(yīng)為_______V;內(nèi)阻應(yīng)為_____Ω.
【解析】(1)連接電
6、路時(shí)電源應(yīng)與電路斷開,所以開關(guān)要斷開;另一錯誤是電阻箱接入電路的電阻是零,這樣容易燒壞電流表和電源。
(2)將數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線,做出一條傾斜的直線。根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I(R+r)得,所以圖線的斜率表示電源電動勢V=1.37V,截距絕對值表示r=0.43.0Ω=1.20Ω;用電壓表與電流表并聯(lián),可測得電流表的內(nèi)阻,考慮電表內(nèi)阻對實(shí)驗(yàn)的影響,則E=I(R+RA+r),得,所以圖線的斜率仍表示電動勢,電動勢的準(zhǔn)確值為1.37V,圖線的截距表示(RA+r),所以內(nèi)阻精確值為r=(1.20-0.20) Ω=1.00 Ω。
2. 某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性,所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8
7、V,額定電流0.32 A);電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻3 kΩ);電流表A(量程0.5 A,內(nèi)阻0.5 Ω);固定電阻R0(阻值1 000 Ω);滑動變阻器R(阻值0~9.0 Ω);電源E(電動勢5 V,內(nèi)阻不計(jì));開關(guān)S;導(dǎo)線若干。
(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量,畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。
(2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。
由實(shí)驗(yàn)曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻_________(填“增大”、“不變”或“減小”),燈絲的電阻率__________(填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)用另一電源E0(電動勢4 V,內(nèi)阻1
8、.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為__________W,最大功率為__________W。(結(jié)果均保留2位小數(shù))
【解析】(1)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量,故滑動變阻器用分壓式接法,小燈泡為小電阻,電流表用外接法;電壓表量程為3 V,應(yīng)串聯(lián)定值電阻擴(kuò)展量程到4 V。
(2)由I–U圖象知,切線的斜率在減小,故燈泡的電阻隨電流的增大而增大,再由電阻定律知,電阻率增大。
(3)當(dāng)滑動變阻器的阻值為9 Ω時(shí),電路電流最小,燈泡實(shí)際功率最小,此時(shí)由E0
9、=U+I(r+R)得I=–0.1U+0.4,在圖中作出該直線如左圖所示,交點(diǎn)坐標(biāo)約為U=1.75 V,I=0.225 A,P1=UI=0.39 W;當(dāng)滑動變阻器的阻值為0時(shí),燈泡消耗的功率最大,作圖線I=–U+4,此時(shí)交點(diǎn)坐標(biāo)為U=3.70 V,I=0.32 A,如右圖所示,最大的功率P2=UI=1.18 W。
【預(yù)測訓(xùn)練】
1.某同學(xué)用以下電路測量電壓表的內(nèi)阻,R1是滑動變阻器,R2、R3、R4是三個(gè)電阻箱。實(shí)驗(yàn)操作如下:合上開關(guān)K1后,適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)三個(gè)電阻箱的阻值,使開關(guān)K2反復(fù)斷開和閉合時(shí)待測電壓表的示數(shù)不發(fā)生變化。
(1)電阻箱R2的面板指示如圖,其讀數(shù)為_________
10、_Ω;
(2)待測電壓表的內(nèi)阻可表示為Rv=__________;(用電阻箱的電阻符號表示)
(3)為了提高測量的準(zhǔn)確度,可以采用的方法是_____________
A.適當(dāng)增大電源的電壓
B.適當(dāng)減小電源的電壓
C.調(diào)小R1的阻值,反復(fù)進(jìn)行上面的操作
D.調(diào)大R1的阻值,反復(fù)進(jìn)行上面的操作
(4)該同學(xué)測得電壓表的內(nèi)阻后,繼續(xù)研究這個(gè)電路。即在合上開關(guān)K1且反復(fù)斷開和閉合開關(guān)K2電壓表的示數(shù)不發(fā)生變化的前提下,進(jìn)行如下操作:先斷開K2,保持其余電阻保持不變,減小R2,則電壓表的示數(shù)_________(填“增大”或“減小”);再合上K2,則通過該開關(guān)的電流方向?yàn)開_______
11、__(填“從a到b”或“從b到a”)。
【解析】(1)根據(jù)圖象讀數(shù)為1 893 Ω。
(2)開關(guān)K2反復(fù)斷開和閉合時(shí)待測電壓表的示數(shù)不發(fā)生變化,所以K2兩端電勢相同,根據(jù)題意設(shè)電壓表支路電流為I,R3支路電流為,有:,,聯(lián)立解得:。
(3)根據(jù)電橋法測電阻原理可知,回路電流減小誤差增大,所以想提高準(zhǔn)確度,增大回路電流,可采取適當(dāng)增大電源電壓,或者調(diào)小R1的阻值,反復(fù)進(jìn)行上面的操作,BD錯誤AC正確。
(4)減小R2,回路總電阻減小,回路電流增大,根據(jù),路端電壓減小,而R1兩端電壓變大,所以兩并聯(lián)支路電壓減小,而R3、R4不變,所以R3支路電流變小,總電流變大,所以R2支路電流變大,流經(jīng)
12、電壓表電流變大,電壓表示數(shù)變大;電壓表示數(shù)變大,電壓表兩端電勢差增大,R3支路電流變小,R3兩端電勢差變小,所以a點(diǎn)電勢小于b點(diǎn)電勢,電流從b到a。
2.導(dǎo)電玻璃是制造LCD的主要材料之一,為測量導(dǎo)電玻璃的電阻率,某小組同學(xué)選取了一個(gè)長度為L的圓柱體導(dǎo)電玻璃器件,上面標(biāo)有“3 V”的字樣。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下,完成下列問題。
(1)首先用螺旋測微器測量器件的直徑,示數(shù)如圖1所示,則直徑d=________mm。
3.圖(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻;表頭的滿偏電流為250 μA,內(nèi)阻為480 Ω。
13、虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個(gè)擋位,5個(gè)擋位為:直流電壓1 V擋和5 V擋,直流電流1 mA擋和2.5 mA擋,歐姆100 Ω擋。
(1)圖(a)中的A端與______(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。
(2)關(guān)于R6的使用,下列說法正確的是_______(填正確答案標(biāo)號)。
A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置
B.使用歐姆擋時(shí),先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置
C.使用電流擋時(shí),調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置
(3)根據(jù)題給條件可得R1+R2=______Ω,R
14、4=_______Ω。
(4)某次測量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時(shí)B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為________;若此時(shí)B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為________;若此時(shí)B端是與“5”相連的,則讀數(shù)為________。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
【解析】(1)與多用電表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。
(2)R6是可變電阻,它的作用是歐姆表調(diào)零,使用歐姆擋時(shí),先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置。
(3)B端與“2”相連時(shí),是量程較小的電流表,所以;B端與“4”相連時(shí),是量程較小的電壓表,所以。
(4)若此時(shí)B端與“1”相連,多用電表是量程
15、為2.5 mA的電流表,則讀數(shù)為1.47 mA;若此時(shí)B端與“3”相連,多用電表是歐姆100 Ω擋,則讀數(shù)為1 100 Ω;若此時(shí)B端與“5”相連,多用電表是量程為5 V的電壓表,則讀數(shù)為2.95 V。
【每日一題】
【計(jì)算題訓(xùn)練】如圖所示,兩根質(zhì)量同為m、電阻同為R、長度同為l的導(dǎo)體棒,用兩條等長的、質(zhì)量和電阻均可忽略的長直導(dǎo)線連接后,放在距地面足夠高的光滑絕緣水平桌面上,兩根導(dǎo)體棒均與桌邊緣平行,一根在桌面上,另一根移動到靠在桌子的光滑絕緣側(cè)面上.整個(gè)空間存在水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.開始時(shí)兩棒靜止,自由釋放后開始運(yùn)動.已知兩條導(dǎo)線除桌邊拐彎處外其余部位均處于伸直
16、狀態(tài),導(dǎo)線與桌子側(cè)棱間無摩擦.求:
(1)剛釋放時(shí),導(dǎo)體棒的加速度大?。?
(2)導(dǎo)體棒運(yùn)動穩(wěn)定時(shí)的速度大?。?
(3)若從開始下滑到剛穩(wěn)定時(shí)通過橫截面的電荷量為q,求該過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱.
b
a
B
【解析】(1)剛釋放時(shí),設(shè)細(xì)線中拉力為
對a棒: (2分)
b棒: (2分)
解得:
17、 (1分)
(2)導(dǎo)體棒運(yùn)動穩(wěn)定時(shí),設(shè)細(xì)線中拉力為
b棒: (1分)
對a棒: (1分)
又: (1分)
解得: (1分)
(3)從開始下滑到穩(wěn)定,設(shè)b棒下降的高度為
則通過橫截面的電荷量
18、 (2分)
由能量關(guān)系得:系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱 (2分)
解得
1927年第五屆索爾維會議,集結(jié)了當(dāng)時(shí)最頂尖的物理學(xué)家。當(dāng)時(shí)與會的科學(xué)家中,中學(xué)就可能接觸的如愛因斯坦、居里夫人、洛倫茲、普朗克、玻爾、海森堡、德布羅意……
他們奠定了物理學(xué)之路,然而他們的背后還站著另外一批人——數(shù)學(xué)家。如果你進(jìn)入大學(xué)后選擇了物理學(xué)相關(guān)的專業(yè),那你必然要花費(fèi)大量的時(shí)間學(xué)習(xí)微積分、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、群論……
數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)物理、理解物理、研究物理的工具。下圖中的數(shù)學(xué)家們,幾乎每一個(gè)都有物理相關(guān)的成就在身。在當(dāng)今,數(shù)學(xué)學(xué)得好,物理也可以有所成就,但是數(shù)學(xué)學(xué)不好,對前沿的理論甚至難以理解。如果你在大學(xué)選擇了物理相關(guān)專業(yè),那就一定要重視高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)。