【知识点详解】
1. **伏安法测量电阻**:伏安法是物理学中常见的测量电阻的方法,通过测量电阻两端的电压(V)和流经电阻的电流(I),利用欧姆定律(R=V/I)来计算电阻的阻值。在本题中,由于待测电阻较大,电表的内阻会对其测量结果产生影响,因此需要采用特殊方法避免误差。
2. **消除电表内阻误差**:为了减少电表内阻对测量的影响,引入了高精度的电阻箱和单刀双掷开关。在电路中,通过开关切换,可以将电阻箱接入电路,使得电压表和电流表的读数保持一致,从而消除电表内阻的影响。在图1所示的电路中,学生需要将器材按照电路图正确连接,并通过调节电阻箱来匹配伏安法测量的读数。
3. **实验步骤**:
- 步骤1:将开关S拨向Rx,通过滑动变阻器调整电流和电压至合适值,并记录读数。
- 步骤2:接着,切换开关S至电阻箱R,调节电阻箱直至电压表和电流表的读数与步骤1相同。记录此时电阻箱的阻值。
- 步骤3:根据步骤2中的数据,可计算出待测电阻Rx的阻值。
4. **电阻箱的应用**:电阻箱是一种可以精确设定阻值的电子设备,常用于精密测量和实验中。在本实验中,它被用来模拟理想的电压表或电流表,以消除真实电表内阻带来的测量误差。
5. **数据处理**:通过比较电阻箱的阻值和待测电阻的电压/电流读数,可以进一步计算出电流表或电压表的内阻。在题目的第2部分,通过多组数据的测量和处理,可以得到电流表的内阻。
6. **测量范围和精度**:在实验设计时,要考虑到测量范围和精度的需求。例如,在第二个实验中,通过调节滑动变阻器和电阻箱,使电流表的读数在0.15A附近变化,这样可以确保测量范围尽可能大且准确。
7. **实验图表分析**:在第三个实验中,通过在坐标纸上描点并绘制R1与I2的关系图,可以发现它们之间的线性关系,这有助于进一步计算未知电阻的值。根据坐标图的斜率和截距,可以得到电池的电动势和内阻。
8. **电源电动势和内阻的测量**:在最后一个实验中,利用电阻箱和电压表,通过改变电阻箱的阻值并记录电压表的读数,可以在-R坐标系中得到关系图。斜率代表电源内阻的倒数,截距则对应于电源的电动势。
这些题目涵盖了高中物理中的基本实验技能和数据分析方法,包括伏安法、电阻箱的使用、消除电表内阻误差、以及电源电动势和内阻的测量等知识点。通过这些实验,学生能够提升实际操作能力和理论联系实际的能力,为高考物理做好充分的准备。