学生用低压电源或电池组、灵敏电流计、开关、导电纸、白纸、复写纸、圆柱形金属电极两个、探针两支、图钉、导线若干、木板和塑料底板．

实验步骤

1．在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸应将导电面朝上，用图钉把三层纸一起固定在木板上．

2．在导电纸上相距8―l0cm，平放两个圆柱形电极（或用两枚图钉代替），并将电极分别与6V直流电源的正负极相连接．

3．将两根探针分别接到电流表的“+”、“一”接线柱上（如图1-1所示）．

4．在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取大致相等的5个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上．

5．接通电源，将一探针跟AB连线上某一基准点相接触，然后在导电纸平面AB连线旁距此基准点约lcm处轻轻移动探针，直到使电流表指针不再发生偏转．用探针把这一点位置复印在白纸上．

6．按步骤5的方法在这个基准点两侧逐步由近及远地各探测得到5个等电势点．

7．按同样的方法，找出其余4个基准点的4组等电势点．

8．断开电源，取出白纸，将5组等电势点，分别连接成5条平滑的曲线（如图1-2）．

注意事项

（1）灵敏电流计必须选零刻度在中央的．电源必须是直流稳压电源，电压6V．

（2）电流表允许通过的电流是很小的，一般不超过几百μA，实验时若指针偏转超过满刻度，应立即切断电源，以防损坏电流表．

（3）电流表不要接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表．

（4）几种纸的顺序：自下而上是白纸、复写纸、导电纸，导电纸有导电物质的一面向上，且与导电纸的相对位置不能改变．

（5）两圆柱形金属电极要和导电纸良好接触，且不能太靠近导电纸边缘．

（6）寻找等势点的方法：应从基准点附近由近及远逐渐推移，不能大幅度移动，以免电势差过大，发生电流计过载现象．

（7）导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸上划动，要用点接触法．

（8）描绘等势线时要用平滑曲线将各等势点连接起来，不能画成折线．

误差分析

1．所使用的电流表的精度是本实验产生误差的主要因素之一，因此在条件允许的情况下，要尽可能使用精度较高的电流表；

2．电极与导电纸是否接触良好也是本实验产生误差的主要因素之一，对此安装电极时要加以注意，可以在木板上垫3―5张白纸；

3．导电纸是否符合要求也是本实验产生误差的主要因素之一，导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体；导电涂层要均匀，纸上导电性才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变；

4．圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差．

考点：

灵敏电流计、电源、的选择。

三种纸的叠放次序。

尽快找到等势点。

等势线的对称性及越靠近电极等势线越密。

用电阻很大的电压表代替灵敏电流表。

练习：

1．在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，应选用的是          ．（用器材的字母表示）

A．6V的交流电源

B．6V的直流电源

C．100V的直流电源

D．量程是0―0.5V，零刻度在刻度

E．量程是0―300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表

（1）在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是

①       、②       、③       ．

（2）在实验中，按下开关，接通电路．若一探针与基准点O接触，另一个探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b（如右图1-3实验）则当此探针与a点接触时电表的指针应        （左偏、指零、右偏）；当此探针与b点接触时，电表的指针应        （左偏、指零、右偏）．

2．在“描绘电场中平面上等势线”实验中，在下列所给出的器材中，应该选用的是 （    ）

A．电压为6V的交流电源

B．电压为2V的直流电源

C．电压为6V的直流电源

D．电压为l00V的直流电源

E．0―0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表

F．0―0.6mA的电流表

G．0―300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表

3．如图1-4，在电场中等势线的描绘的实验中，先在导电纸上画出电极a、b（模拟点电荷）的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c、d、e、f、g，如右图实验所示，G为灵敏电流表，甲、乙为两探针，则实验中（    ）

A．探针甲不动，移动乙               B．探针乙不动，移动甲

C．电流表示数为零时说明电流表断路   D．图中虚线表示电场线

4．用电流场模拟静电场描绘各种电场中的等势线时，图1-5中哪些情况是能够实现的（    ）

图1-5

A．图（a）中，圆柱形电极A、B均接在电源正极，用以模拟等量同种电荷的电场

B．图（b）中，圆柱形电极A接电源的正极，圆环形电极B接电源负极，用来模拟正点电荷的电场

C．图（c）中，两平行的长条形电极分别接电源正、负极，用以模拟匀强电场

D．图（d）中，圆柱形电极A接电源负极，用来模拟负点电荷的电场

5．描绘电场中等势线的实验装置如图1-6所示，如果以A、B两个电极的连线为x轴，以A、B连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定在y轴上的某一点，合上电键S，而将另一个探针由x轴的B电极处沿轴向A极处移动的过程中，灵敏电流计G的指针偏角是      ．（填大小变化情况）

6．在用电流场模拟静电场等势线的实验中如图1-7所示，在下列所给的器材中，应该选用的是      （用器材前的字母表示）．

A．6V的交流电源；

B．6V的直流电源；

C．100V的直流电流；

D．量程0―0.5V，零刻度盘在刻度盘中央的电压表；

E．量程0―300μA，零刻度盘在刻度盘中央的电压表；

在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺在木板上，它们的顺序（自上而下）是①        ，②        ，③       ．

7．如图1-8所示，是“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验装置，其中a, g为      ，分别用来模拟        ；当电流从红色探针流人灵敏电流表G时，其指针向左偏转，如图当红色探针接在e点时，黑色探针处于图中位置，发现灵敏电流表指针向右偏转，将黑色探针向       移动，就能找到其等势点．

图1-8

8．在描绘电场中等势线的实验中，先在导电纸上画出电极a，（模拟点电荷）的线，在连线上取间距大致相等的c、d、e、f、g五个点，如1-9所示，G为灵敏电流计，甲乙为两探针，则实验中应是                                                  （    ）

A．探针甲不动，移动乙

B．探针乙不动，移动甲

C．电流计示数为零时，说明电流计断路

D．作出五条等势线后可判断电势的高低，并作出几条电场线．

答案：

1.B、E  （1）导电纸  复写纸  白纸  （2）指零  指零

2.C、G

3. A

4．B、C

5．由大到小、再由小到大

6. B、E

7. 电极，正、负点电荷，右

8. A、D

实验器材

被测金属丝，米尺，螺旋测微器，电压表，电流表，直流电源电键，滑动变阻器，导线若干．

实验步骤

1．用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径D的平均值，然后计算出导线的横截面积S．

2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L（即有效长度），反复测量三次，求出平均值L．

3．依照图2-1中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大．

4．电路经检查无误后，闭合电键s，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S，求出电阻R的平均值．

5．将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式ρ==中，计算出金属丝的电阻率．

6．整理好实验器材，实验结束．

注意事项

1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减少实验的系统误差，必须采用电流表外接法；

2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属丝的两端；

3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；

4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置；

5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大（电流表用0―0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大；

6.求R的平均值可用两种方法：第一种是先算出各次的测量值，再取平均值，第二种是用图象U-I（图线）的斜率来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑；

7．连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上；

8．电流表与电压表的读数，注意有效数字的位数．

误差分析与误差来源

1．直径的测量；

2．长度的测量；

3．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；

4．通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化．

由于本实验采用电流表外接法，所以R_测<R_真，由ρ=，所以ρ_测＜ρ_真．

考点：

螺旋测微器读数。

内接法、外接法、分压法，限流法。

仪器的选择。

电路图、实物图。

练习

1．将图2-2中螺旋测微器的读数写出来．

图2-2

2．某同学在做“测定金属丝电阻率”的实验中，选用长约1m，直径小于l mm，电阻约为2 Ω的金属丝，他的操作是：

A．用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值L；

B．用千分尺在金属丝三个不同部位各测一次直径，算出平均值D；

C．用伏安法测出金属丝的电阻，采用电流表内接电路，测得一组电压U，电流I的值，用R=算出电阻R；

D．将数据代入公式ρ=，求出金属丝的电阻率ρ．

上述步骤中主要的错误和疏漏是：

（1）                                        ；

（2）                                        ；

（3）                                        ．

3．（1）在测定金属丝的直径时，螺旋测微器的读数如图2-3所示．可知该金属丝的直径d=       ×10^－3m．

   （2）图17-11-22 （b）为用伏安法测金属丝电阻率的电路图，其中M代表的是     表，N代表的是     表．若两者的示数分别如图2-4（c）、（d）所示，则被测金属丝的电阻R_测=        Ω．

图2-4

用上述方法测出的金属电阻与其真实值比较是         （填“偏大”、“偏小”或“相同”）．

4．（1）在测定金属丝电阻率的实验中用伏安法下述器材中应选用的是        （用字母代替）．

A．6V电池组

B．电流表（0―0.6A，内阻0.5 Ω）

C．电流表（0―3A，内阻0.01 Ω）

D．电压表（0―3V，内阻1k Ω）

E．电压表（0―1 5 V，内阻5k Ω）

F．滑动变阻器（0―100 Ω，额定电流1A）

G．滑动变阻器（0―20 Ω，额定电流1A）

 （2）在框内画出电路图

 （3）在图2-5中，将各器材连成实验电路．

5．测一个阻值约为25k Ω的电阻R_x有下列器材：

A．电流表（量程100μA，内阻2kΩ）

B．电流表（量程500μA，内阻300 Ω）

C．电压表（量程10V，内阻100kΩ）

D．电压表（量程50V，内阻500kΩ）

E．直流电源（15V，允许最大电流1A）

F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）

G．电键、导线若干

（1）电流表应选      ，电压表应选       ；

（2）画出测量R_x的电路图．

6．09西城零模在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测电阻丝阻值约为4Ω。

（1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径d。其中一次测量结果如图2-6所示，图中读数为d =               mm。                              

（2）为了测量电阻丝的电阻R，除了导线和开关外，

还有以下一些器材可供选择：

电压表V，量程3V，内阻约3kΩ

电流表A₁，量程0.6A，内阻约0.2Ω

电流表A₂，量程100μA，内阻约2000Ω

滑动变阻器R₁，0～1750Ω，额定电流0.3A

滑动变阻器R₂，0～50Ω，额定电流1A

电源E₁（电动势为1.5 V，内阻约为0.5Ω）     

电源E₂（电动势为3V，内阻约为1.2Ω）

为了调节方便，测量准确，实验中应选用

电流表________，滑动变阻器_________，

电源___________。（填器材的符号）

（3）请在右边的方框图中画出测量电阻丝的电阻应采用  

的电路图，并在图中标明所选器材的符号。

（4）请根据电路图，在图2-7所给的实物图中画出连线。

（5）用测量量表示计算材料电阻率的公式是ρ =          （已用刻度尺测量出接入电路中的金属导线的有效长度为l）。

（6）有的同学认为本实验中可以不使用滑动变阻器，只要准确测量一组电压和电流数据就够了。你觉得一定要使用滑动变阻器吗？简述你的理由：                    。

答案：

1． 8.472    6.575

2．（1）A中应测接入电路的电阻丝的长度；

（2）C中测电阻应采用电流表外接法，且应多测几组数据求其平均值；

（3）D中公式为ρ=

3．（1） 0.900

（2） 电压．电流．5.2．偏小

4．（1）A、B、C、D、G

（2）如图2-8

（3）见图2-9              

5．（1）C； B；

（2）电路图如图2-10所示．             

6．（1）0.855（0.002） （2）A₁，R₂，E₂    （3）电路如图2-11 （4）略  （5）     （6）一定要使用滑动变阻器。   因为多次测量取平均值，可以减小偶然误差。

实验原理

在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，U―I，图象不再是一条直线．读出若干组小灯炮两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴就画出U一I曲线．

实验器材

小灯泡、4―6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干．

实验步骤

1．适当选择电流表、电压表的量程，采用电流表的外接法，按图3-1中所示的原理电路图连接好实验电路图．

2．滑动变阻器采用分压接法．把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S．

3．改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开电键S．

4．在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线．

5．拆去实验线路，整理好实验器材．

注意事项

1．因本实验要作出I一U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；

2．本实验中，因被测小灯炮电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的外接法；

3．电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小电珠的额定电压；

4．电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；

5．在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸．连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线．

误差分析

1．测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；

2．描绘U―I线时作图不准确造成的偶然误差．

考点：

器材的选择。

电路图、实物图。

内接法、外接法、限流法、分压法。

练习：

1. （06北京）某同学用图3-2，所示电路，测绘标有“3.8V  0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象．

①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：

电流表：

A₁（量程100mA，内阻约2Ω）；

A₂（量程0.6A，内阻约0.3Ω）．

电压表：

V₁（量程5V，内阻约5kΩ）；

V₂（量程l5V，内阻．约15kΩ），

滑动变阻器

R₁（阻值范围0―10Ω）：

R₂（阻值范围0―2kΩ）．

电源：

E₁（电动势为1.5V，内阻约为0.2Ω）；

E₂（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）．  

为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表        ，电压表        ，滑动变阻器        ，电源        ．（填器材的符号）

②根据实验数据，计算并描绘R―U的图象如图3-2所示．由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为        ；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为        Ω，灯泡实际消耗的电功率为         W．

③根据R―U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系．符合该关系的示意

图是3-3图中的        ．

2．某同学测绘标有“4.8V  0.3A”的小灯泡的电功率随电压变化的图象，要使小灯泡两端的电压在0―4.8V内连续变化．除了导线和电键外．还选择的仪器有    （    ）

A．电流表：量程0―0.6A内阻约1Ω

B．电流表：量程0―3A，内阻约0.2Ω

C．电压表：量程0―6V，内阻约2kΩ

D．电压表：量程0―15V，内阻约为4.5kΩ

E．滑线变阻器：阻值范围0―20Ω，额定电流2A

F．滑线变阻器：阻值范围0―2kΩ．额定电流0.5A

G．电池组：电动势6V，内阻约1Ω

3．某同学研究三种导电元件的伏安特性，他根据实验中所测得的数据，分别绘制了，I

―U图线，如图3-4所示，下列说法正确的是                         （    ）

A．图（1）的元件可以作为标准电阻使用

B．图（2）的阻值随电压升高而增大

C．图（3）的阻值随电压升高而增大

D．只有图（2）才是可能的

4．（1）测电阻的方法有很多种，现在有一只标“220V  40W”的灯泡，它正常工作时的电阻为        Ω．若用多用电表欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻值就     灯泡正常工作时的电阻值（填“大于”、“等于”或“小于”）

（2）用下列器材设计一个实验，测量该灯泡正常工作时的电阻值．

A．220V交流电源

B．单刀双掷开关一只

C．电阻箱一只（0―999.9Ω，额定电流0.5A）

D．固定电阻一只（0.5Ω，额定电流0.3A）

E．交流电流表一只（0―0.3A）

请在方框内画出电路原理图．

5．（08四川）图3-5为伏安法测量电阻的原理图，图中，V为电压表，内阻为4 000Ω；mA为电流表，内阻为50Ω；E为电源，R为电阻箱，R_x为待测电阻，S为开关．

（1）当开关闭合后电压表读数U=1.6V，电流表读数I=2.0mA，若将R_x=作为测量值，所得结果的百分误差是          ．

（2）若将电流表改为内接，开关闭合后，重新测得电压表读数和电流读数，仍将电压表读数与电流表读数之比作为测量值，这时结果的百分误差是       ．（百分误差=

答案：

1. ①据小灯泡的额定电压和额定电流的大小，可选择A₂、V₁和E₂．据分压电路的特点，滑动变阻器应选R₁．

②根据图象可得：U=0时灯泡的电阻为1.5Ω，U=3.00V时，灯泡电阻为11.5Ω，灯泡消耗功率P=．

③小灯泡的电功率P与所加电压U的关系：P=，选图象A．

2. A C E

3. A B

4．（1）正常工作时电压已达额定值，故有P=，所以R==1210Ω；灯泡在正常工作时发热，灯丝电阻率增大，电阻增大，因而用欧姆档测量时阻值应小于正常工作时的电阻值．

（2）应用替代法．因电阻箱的最大阻值小于灯泡正常工作电阻值，故应串联一固定电阻，电路原理图如图3-6。

5．（1）20％  （2）5％

四、把电流表改装成电压表

实验器材

电流表、电位器、电阻箱、开关、电池组、滑动变阻器、标准电压表、导线若干。

实验步骤

1.测定电流表的内阻r_g，按图4-1接好电路．先合上S_2，调整R的阻值使电流表指针恰好指到满刻度．再合上S₁，调整R′的阻值（R的阻值不变），使电流表指针正好指满刻度的一半，则r_g=R′．

2．把电流表改装成量程是3V的电压表．根据测出的电阻和从电流表说明书中查出的满偏电流I_g，计算串联分压电阻R_x，用计算．

3．在电阻箱上取值R_x，再使之跟电流表串联起来，就改装为量程为3V的电压表了，如图4-2所示．

4．把改装成的电压表跟标准电压表校对．按图4-2接好电路，闭合S，改变R的触点，使标准电压表指示不同的读数，看改装成的电压表读数是否正确，并把数据记入自己设计的表格中．

注意事项

1．这个实验比较复杂，做实验前先将实验步骤梳理一遍是必要的．

（1）测r_g；

（2）计算分压电阻R_x；

（3）校对改装后的电压表．

2．测电流表的内阻时，在S₁闭合前，应将R调至最大，以免电流过大烧坏电流表．

3．S₂闭合后，在调节变阻箱R′的电阻时，不能再改变电位器R的阻值，否则将改变电路的总电流，影响测量结果的准确性．

4．测电流表的内阻时，必须确保R＞＞       R′．

5．改装后的电压表与标准电表校对时，滑动变阻器应采用分压接法．

误差分析――误差来源

1．本实验存在系统误差，只有当R＞＞      R′时，才有r_g= R′；

2．由于电流表允许通过的电流太小，也影响了实验测量结果的准确性；

3．R′使用电阻箱，阻值的调节本身就不连续，也是误差来源之一．

考点：

器材的选择。

改装表的步骤及原理。

改装表的误差。

练习：

1.09西城一模

若实验室没有电压表，只能用100μA的灵敏电流表和电阻箱改装。先用如图4-3所示的电路测量电流表的内阻：先闭合S₁，调节R，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S₂，调节R′，使电流表指针偏转到满刻度的，读出此时R′的阻值为2.00×10³Ω。则电流表内阻的测量值R_g =     Ω。将该灵敏电流表改装成量程为3V的电压表，需  　 （“串联”或“并联”）阻值为R₀ =　  Ω的电阻。

2.09朝阳一模

要测量一未知电阻R_x的阻值，实验室提供的器材如下：

A．待测电阻R_x

B．电源E：电动势约为3V

C．电流表A₁：量程为0~5mA，内阻r₁不超过10Ω

D．电流表A₂：量程为0~1mA，内阻r₂为50Ω

E．滑动变阻器R：最大阻值为50Ω

F．电阻箱：阻值0~9 999.9Ω

G．开关、导线若干

①由于没有电压表，甲同学利用电流表A₂和电阻箱改装了一个0~3V的电压表（表盘刻度为改），则电流表A₂应与电阻箱_________（填“串联”或“并联”），电阻箱的阻值应为___________Ω。该同学利用电流表内接法和电流表外接法分别测量R_x两端的电压和通过R_x的电流，读出两表的数据记录如下：