摘要:A.U2I2 ? B.U2I2

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在电学实验中由于电压表、电流表内阻的影响,使得测量结果总存在系统误差.某校课外研究性学习小组进行了消除系统误差的探究实验,下面就举两例:
Ⅰ.某组设计了如图1所示的电路,该电路能够测量电源E的电动势和内电阻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:①闭合开关S1、S2
调整滑动变阻器R、R′
调整滑动变阻器R、R′
使得灵敏电流计的示数为零,这时,A、B两点UA、UB的关系是UA
=
=
UB,即A、B相当于同一点,读出电流表和电压表的示数I1和U1,其中I1就是通过电源E的电流.
②改变滑动变阻器R、R′的阻值,重新使得
灵敏电流计的示数为零
灵敏电流计的示数为零
,读出
电流表和电压表的示数I2和U2
电流表和电压表的示数I2和U2

(2)写出步骤①②对应的方程式及电动势和内电阻的表达式
E=U1+
I1(U2-U1)
(I1-I2)
,r=
U2-U1
I1-I2
E=U1+
I1(U2-U1)
(I1-I2)
,r=
U2-U1
I1-I2

Ⅱ.某组利用如图2所示的电路测定金属电阻率,在测量时需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx
(1)请写出测金属丝电阻率的表达式:ρ=
πd2Rx
4l
πd2Rx
4l

(2)利用该电路进行实验的主要操作过程是:
第一步:闭合电键S1,将电键S2接2,调节滑动变阻器RP和r,使电压表读数尽量接近满量程,读出这时电压表和电流表的示数U1、I1
请你接着写出第二步,并说明需要记录的数据:
将电键S2接1,只调节滑动变阻器r,使电压表读数尽量接近满量程,读出这时电压表和电流表的示数U2、I2
将电键S2接1,只调节滑动变阻器r,使电压表读数尽量接近满量程,读出这时电压表和电流表的示数U2、I2

由以上记录的数据计算出被测电阻Rx的表达式为Rx=
U1
I1
-
U2
I2
U1
I1
-
U2
I2

活动总结:经过分析研究就可以看出该活动是十分有成效的,它们都可以消除系统误差,测量的是真实值.
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实验一:甲同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径,测微器的示数如图I所示,该铜丝的直径为
4.831
4.831
mm.有一游标卡尺,主尺的最小分度是lmm,游标上有2个小的等分刻度.乙同学用它测量一工件的长度,游标卡尺的示数如图11所示,该工件的长度为
101.20
101.20
mm.
实验二:甲同学设计了如图III所示的电路测电源的电动势E、内阻r,电阻R0的阻值及电流表A的内阻rA.实验器材有:待测电源E(电动势E、内阻r),待测电阻R0,电压表V(量程3.0V,内阻未知),待测电流表A(量程0.6A,内阻rA),电阻箱R(0~99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.
(1)先测电阻R0阻值和电流表A的内阻rA.请将甲同学的操作补充完整:闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R1和对应的电压表示数U1及电流表示数I1,保持电阻箱示数不变,
将S2切换到b
将S2切换到b
,读出电压表示数U2及电流表示数I2,则电阻R0的表达式R0=
U1
I1
-
U2
I2
U1
I1
-
U2
I2
,电流表A的内阻rA的表达式rA=
U2
I2
-R1
U2
I2
-R1

(2)完成电阻R0的阻值和电流表A的内阻rA的测量之后,由于线路中某一根导线发生断路,无论单刀双掷开关S2切换到a或b,电压表V的示数始终为零,电流表A的示数不为零,则断路的导线可能为:
ec或dS2
ec或dS2

(3)甲同学已经测得电阻R0=1.00Ω,电流表A的内阻rA=1.20Ω,继续测电源的电动势E、内阻r的阻值.该同学的做法是:撤掉电压表后,闭合S1,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I,由测得的数据,绘出了如图Ⅳ所示
1
I
-r图线,则电源电动势E=
1.45
1.45
V,内阻r=
0.70
0.70
Ω.
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