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第2讲 电学实验,1.(2016江苏单科,10)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系,已知该金属电阻在常温下的阻值约10 ，R随t的升高而增大，实验电路如图1所示，控温箱用以调节金属电阻的温度。,图1,实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，和电流表的相应示数I1，I2，。然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，。 (1)有以下两电流表，实验电路中应选用_。 A.量程0100 mA，内阻约2 B.量程00.6 A，内阻可忽略 (2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 调节至10.0 ，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是_。 将旋钮a由“0”旋转至“1” 将旋钮b由“9”旋转至“0” 将旋钮c由“9”旋转至“0”,(3)实验记录的t和R的数据见下表,请根据表中数据，在下面的方格纸上作出R-t图线。,由图线求得R随t的变化关系为R_。,由R-t图象知，R0.04t8.8()。,答案 (1)A (2) (3)见解析 0.04t8.8,2.(2015江苏单科，10)小明利用如图2甲所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。,甲 (1)图甲中电流表的示数为_A。 (2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：,请根据表中的数据，在坐标纸上作出U-I图线。,乙 图2,由图线求得：电动势E_V；内阻r_。 (3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合。其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_。,解析 (1)由实验装置图可知，电流表使用0.6 A量程，所以读数为0.44 A。 (2)描点画图，如图所示，根据U-IrE可得电动势为E1.60 V；图线的斜率绝对值等于内阻r1.22 。 (3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大。,答案 (1)0.44 (2)U-I图象见解析图 1.60(1.581.62都算对) 1.22(1.181.24都算对) (3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大,3.(2014江苏单科，10)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图3所示的部件_(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为_mm。,图3,图4 (2)如图4所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中_(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了_(选填“短路”或“断路”)。,(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？ 请写出两条建议。,答案 (1)B 0.410 (2)7、9 断路 (3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值、用图象法求电阻值),考 情 分 析,电学实验是每年都考，主要体现在 (1)基本仪器的原理和使用。 (2)基本的实验目的、原理和实验思想,如实验器材的选取，电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式、电路故障的分析等。 (3)处理实验数据的基本方法，如图象法、平均值法等。,基本仪器使用与读数,规 律 方 法,1.基本仪器的使用 (1)电压表应并联、电流表应串联在电路中，且电流应由正接线柱流入、负接线柱流出。 (2)开始实验前，变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小。 (3)多用电表使用前应检查指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置。若不指零，要用小螺丝刀进行机械调零；红、黑表笔要分别插入“”、“-”插孔；根据测量项目，将选择开关置于相关区域的适当量程上。,用多用电表测电阻：机械调零第一步，断开表笔调螺母；指针指向时，根据阻值来选挡；接着进行电调零，短接表笔指0 ，测时双手勿触阻；测量阻值高精度，中值附近去读数；以后每次换挡后，均要重新电调零；勿忘得数乘倍率，用完拨回“OFF”挡。长期不用，还应把表内电池取出。,2.电表读数的基本方法 测量值最小刻度小格数估读值。,1.如图5所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示。 (1)若使用的是03 V量程的电压表，读数为_V。若使用的是015 V量程的电压表，读数为_V。 (2)若使用的是00.6 A量程的电流表，读数为_A。若使用的是03 A量程的电流表，读数为_A。,精 典 题 组,图5,解析 对于电压表，当选取03 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V,当选取015 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V；对于电流表，当选取00.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取03 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A。 答案 (1)1.68 8.4 (2)0.46 2.30,2.某中学的实验小组的成员在应用多用电表测电阻。 (1)多用电表的表盘如图6所示，其中表盘上的三个重要的部件用三个字母A、B、C标记了出来。该小组的成员在测量电阻时的操作过程如下：,图6,在测量电阻前，首先进行的操作应是机械调零，要调节部件_(填“A”“B”或“C”)，使多用电表的指针指在表盘最_(填“左”或“右”)端的零刻度线位置； 将旋钮C调节到“100”的挡位； 将红表笔插到_(填“”或“”)孔，黑表笔插到_(填“”或“”)孔，将两表笔短接，调节部件_(填“A”“B”或“C”)，使多用电表的指针指在表盘最_(填“左”或“右”)端的零刻度线位置；,完成以上的操作后，将两表笔与被测量的电阻良好接触，多用电表的指针几乎没有发生偏转，为了减小测量的误差，从下列选项中选出正确的操作步骤，并进行正确的排序_，最后测出待测电阻的阻值。 A.用两表笔与待测电阻相接触 B.将两表笔短接进行欧姆调零 C.将旋钮C调节到“1”的挡位 D.将旋钮C调节到“1k”的挡位,(2)该小组的成员将多用电表调节无误后，在进行测量时，如果选用“100”的挡位测量某电阻的阻值，多用电表表盘的指针如图7所示，则该电阻的阻值为_；如果选用100 mA直流电流挡测量电流，指针的偏转如图7所示，则该电流的大小为_；如果选用50 V的直流电压挡测量电压，指针的偏转如图7所示，则该电压的大小为_。,图7,解析 (1)多用电表使用前要进行机械调零，使指针指向左边的零刻度线处，使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零，使指针指向右边的零刻度线处；由于测量电阻时，指针几乎没有发生偏转，说明需增大倍率，使指针指向中央刻度附近。 (2)若用“100”挡测电阻，读数为16.0100 1 600 ；若用100 mA的直流电流挡测电流，读数为4.810 mA48 mA；若用50 V的直流电压挡测电压，读数为24.0 V。 答案 (1)A 左 B 右 DBA (2)1 600 48 mA 24.0 V,仪器的选择、实验方法与数据处理,规 律 方 法,1.实物连线的基本方法 先图后物、由正到负；先串后并、注意量程；接线到位、不可交叉。 (1)分析各元件的连接方式和控制电路的方式。 (2)画出实验电路图。 (3)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接的方式将主电路中要串联的元件依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中。,(4)电压表应并联在电路中，电流表应串联在电路中，且电流应由正接线柱流入、负接线柱流出。 (5)变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小。 (6)连线不能交叉。,2.测量电路的选择 当RxRA时用内接法，如图甲；当RxRV时用外接法，如图乙。,3.控制电路的选择 (1)当被测电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R时，须用分压式电路。 (2)当要求被测电阻上的电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调时，须用分压式电路。 (3)当被测电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多，并且电压表、电流表示数变化不要求从零调节时，可采用限流式。 (4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法消耗功率较小。,4.测电阻的方法：实验电路一般分为电源、控制电路和测量电路三部分。 (1)最为精确的测量方法等效替代法 电流等效替代,电压等效替代,(2)电表内阻测量最常用的方法半偏法 半偏电流法,半偏电压法,5.电源电动势和内阻的测量方法,任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律EUIr，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点。,1.(2016淮安5月模考)现有一摄像机电池，无法从标签上看清其电动势等数据。现进行如下实验操作： (1)选取多用电表的直流电压10 V挡，将两表笔直接接到电池的正、负两极，指针偏转情况如图8，由此可知其电动势约为_ V。是否可以利用多用电表的欧姆挡直接粗测其内阻，答：_(填“可以”或“不可以”)。,精 典 题 组,图8,(2)现要更加准确测量其电动势和内阻，实验室备有下列器材： A.电流表(量程0.6 A，内阻为3 ) B.电压表(量程3 V，内阻为3 k) C.电压表(量程30 V，内阻为30 k) D.定值电阻R1500 E.定值电阻R25 000 F.滑动变阻器(阻值范围030 ) G.开关及导线 该实验中电压表应选_，定值电阻应选_。(均选填选项前的字母序号),实物连线将图9补充完整。,图9 若将滑动变阻器打到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电源电动势和内阻间的关系式为_。,答案 (1)7.1 不可以 (2)B E 如图所示,2.(2016全国卷，23)某同学利用图10所示电路测量量程为2.5 V的电压表 的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值50 )，滑动变阻器R2(最大阻值5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。,图10,实验步骤如下 按电路原理图10连接线路； 将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图10中最左端所对应的位置，闭合开关S； 调节滑动变阻器，使电压表满偏； 保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。 回答下列问题： (1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。 (2)根据图10所示电路将图11中实物图连线。,图11 (3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位)。 (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号)。 A.100 A B.250 A C.500 A D.1 mA,解析 (1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差。 (2)滑动变阻器为分压式，连接实物电路如图所示：,答案 (1)R1 (2)见解析图 (3)2 520 (4)D,电学实验设计,规 律 方 法,1.设计的原则：科学、可靠、方便、准确 2.设计的思路： (1)根据题目要求和给出的条件，根据物理规律和原理，设计实验原理，找出实验原理式。 (2)根据设计的实验原理，由公式确定还有哪些待测量(不能太多)，根据基本仪器的使用知识和控制电路的作用，设计实验电路。,(3)根据设计的实验电路，明确需要测量的物理量，由待测量选择、确定实验器材。 (4)由实验器材设计、制定实验步骤，进行误差评估，将测量值代入原理式，求出所要求的物理量。 近几年江苏高考的要求主要是理解题给的设计性实验方案并能进行推理。,1.(2016常州二模)某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V的某电源的电动势和内阻,实验室可供选择的实验器材如下。 A.电压表V1(03 V，RV110 k) B.电压表V2(015 V，RV250 k) C.电流表A1(03 mA，Rg100 ) D.电流表A2(03 A，内阻约为0.5 ) E.滑动变阻器R1(010 ) F.滑动变阻器R2(01 000 ) G.定值电阻R30.5 H.定值电阻R410 I.开关S以及导线若干,精 典 题 组,回答下列问题： (1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选_(填器材前的序号)，为了操作方便，滑动变阻器应选_(填器材前的序号)，通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大，该小组的同学想将电流表A1改装成量程合适的电流表，则应将电流表A1与定值电阻_(填器材前的序号)_(填“串”或“并”)联，改装后的电流表的量程应为_A；,(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图12甲所示的虚线框内；,图12,(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表A1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的UI图象如图乙所示，则该电源的电动势E_V，内阻r_。(结果保留两位小数),答案 (1)A E G 并 00.603 (2)见解析图 (3)2.96 1.67,2.(2016全国卷，23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。,(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。,图13 (2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。,将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。,答案 (1)如图所示,(2)R2 (3)650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏 c 报警器开始报警,
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