高中物理实验方法之伏阻法
所谓“伏阻法”，就是用伏特表和电阻箱两个测量工具测量某一物理量，主要是 测电源电动势和内阻。
伏阻法测电源电动势和内阻
例1 ?在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电圧表（视为理想电压表）的量程较 小，某同学设计了如图所示的实物电路。
（1）试验吋，应先将电阻箱的电阻调到 _____ （选填“最大值”、“最小值”或“任意值”） （2）改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值Ro=lOQ的定值电阻两端的电压U,下列两组R 的取值方案中，比较合理的方案是 ________________ （选填1或2） 方案编号 电阻箱的阻值R/Q 1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 70.0 50.0 40.0 2 80.0 60.0 （3）根据实验数据描点，绘出的+ _R图像是一条直线。若直线的斜率为k,在*坐标轴
上的截距为b,则该电源的电动势E二 ______________ ,内阻— _______________ （用k、b和R
（）表
示）
9
10.【解析】（1）为了安全。（2）若R = 300Q,电流约—— =0.03A ,若R=60Q.电流约
300
9
-------- = 0.15A,后者电流读数大，误差小，所以填2。 60 + 10
⑶ 电流1 =工，E = I（R+R0+r）,得丄=丄/? +丄+ —〔一，--R图象的斜率
Ro U E& E E& U
*说截距T孟所以电动谿已嘖，内阻一片。
【答案】（1）最大值 （2） 2 (3)
【点评】本题考查测电源的电动势和内阻及图象的物理意义，根据图象求物理暈，这是传承。 难度：较难。
创新点在于在两组R的阻值方案屮选择一个。此问隐含着误差分析，电流表读数较大时误 差小，因为相对误差的分母大。一般要求电流表指针偏转角在一半以上。
例2.某同学利用DIS、定值电阻局、电阻箱川等实验器材测量 电池a的电动势和内阻，实验装置如图1所示。实验时多次改变电阻 箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值尺，用电压传感器测得端电压”， 并在计算机上显示出如图2所示的\\IU-\\IR关系图线a。重复上述实验 方法测量电池b的电动势和内阻，得到图2中的图线b。
(1)由图线a可知电池a的电动势E= _____________ V,内阻心=_
hr
-2.0 (
b
RI2
駢;
(2) ___________________________________________________________ 若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率 __________________________ Pb
(填“大于”、“等于”或“小于”)效率z _________ 7。(填“大于”、“等于”或“小于”) 【解析】(1)根据E = U + —r ,得丄=丄+ -?丄，图彖—截距Z? = 0.5(1/V),斜率 R U E E R
￡ = 0.25(0/ V),所以电动势 E = - = 2V,内阻 r = Ek = 0.5Q。
b
得- =
(2)根据(1)屮电动势为图象在纵轴上的截距的倒数，所以Eh > Ea o又根据E = U+^r, R 1/711
R r U r
在图象中，内阻为横轴上的截距的绝对值的倒数，所以得rb>raO
图b中，图象在纵轴上的截距约为/? = 0.17,所以电动势约为Eh=6V-,图象在横轴上的截 距的绝对值约为b = 1.3,所以内阻约为％=0.770。用以上数据做的P-R关系图彖如下
高中物理实验方法之半偏法
用半偏法测电流表的内阻 例1??现有一块59C2型的小量程电流表G (表头)，满偏电流为500,内阻约
为800?8500,把它改装成1mA、10mA 的两量程电流表之前要测量表头的内 阻。
E 'r
可供选择的器材有：
滑动变阻器Ri，最大阻值200； 滑动变阻器/?2，最大阻值100
电阻箱/?',最大阻值9999Q : 定值电阻他，阻值1胚1; 电池E,电动势1.5V； 电池疋2，电动势3.0V ；
电池E?，电动势4.5V；（所有电池内阻均不计） 标准电流表A,满偏电流1.5/71A ；
单刀单掷开关&和S2,单刀双掷开关S3,电阻丝及导线若干。
（1） 采用如图所示电路，写出用半偏法测电流表的内阻的主要实验步骤， 及如何求得实
验结果。
（2） ________________________________________________ 为提高测量精确度，选
用的滑动变阻器为 _____________________________________________ ；选用的电池 为 ______________ O
【解析】（1）在这个实验屮，第一步，断开S2,闭合S|,调节R,使电流表 满偏，第二步，闭合S2，闭合Si，不调节R,仅调节RS使电流表半偏，则电 流表的内阻约等于电阻箱R'的阻值（即读数）。
（2）答案是①R2 （或最大阻值100心） ②￡3 （或电动势4.5V）
有同学不理解，待测电流表G （表头）的满偏电流仅为50“4,为什么要用 大电动势的电池和大阻值的滑动变阻器呢？这要从半偏法测电流表的内阻的误 差分析谈起。我们用两种方法说明。
方法1.分析法
因为第二步中认为电阻箱R，分流一半，也就是认为第二步与第一步中干路电 流相等。怎么会相等呢？明明是总电阻发生了变化（并联了电阻箱R'）,这就要 求并联了电阻箱R'后对总电阻的影响可以忽略不计。怎样才能忽略不计？要求 R/ 电动势尽可能大。 方法2.公式法 这个分析也可以用公式推导： RA + R F 在第一步中，电流表的电流为I =——-—, 在第二步中，根据并联分流公式，电流表的电流为丄= J p —X— R' 2 RAR \\R RA + R RA+R 从这两式可解得：心=~^，只有当R，?R时，才有尺,=尺，也就是电 R_R‘ 阻箱的读数为电流表的内阻。 例2?将满偏电流Ig=300uA、内阻未知的电流表◎改装成电压表并进行核 对. AE lr ⑴利用如图所示的电路测量电流表◎的内阻（图中电源的电动势E=4V ）：先 闭合Si，调节R,使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S2,保持R不变，调节 亠 2 R',使电流表指针偏转到满刻度的一，读出此时R'的阻值为200Q,则电流 3 表内阻的测量值Rg= ▲ Q? （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Ro二 ▲ Q的电阻. （3） 把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试在答题卡上画出实验电路 图和实物连 接图. 【解析】（1）设电流表的满偏电流为/ ,则根据并联分流的原理，有 /' R<, =/??—= 200x^- = 10（no IG 2/ 3 （2）串联电阻为9900 Q o计算方法如下：串联电路电流相等。有 U-JRG =【G，所以他 R° 丽k 050(0。 （3）如下图 电潦表 2 点评：木题对半偏法有发展，用了彳偏法，只要懂得原理，就能灵活应变， 这就考查了学生的应变能力和知识迁移能力。而不能死记硬背“电流表内阻等于 电阻箱读数”的结论。本题还考查了电流表改装为电压表以及改装后的电压表 的校准。 例3?（1 ）甲同学要把一个量程为200//A的直流电流计O,改装成量度范 阖是0?4V的直流电压表。 ① 她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻其中电阻R。约 1 K1。为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用 , 电阻器R）应选用 , 电阻器R?应选用 （选填器材前的字母） A. 电源（电动势1.5V） E.电源（电动势6V） C. 电阻箱（0?999.90） D.滑动变阻器（0? 500Q ） E. 电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（0?5.UQ） F. 电位器（0?51 m） 为 ② ___________________________________ 该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将&的阻值调至最大。 后续的实验操作步骤依次是 __________________ , __________________, _______________________________________________ , _________________ ,最后记录Ri的阻值并整理好器材。（请按合理的实验顺序，选 填下列步骤前的字母） A. 闭合S】 E.闭合S2 C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D. 调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E. 调节心的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
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