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第二讲 电学实验的创新和设计,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,1.(2015山东理综,22)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表.某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率.改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U-I关系图线.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,回答下列问题: (1)滑片向下移动时,电压表示数 (选填“增大”或“减小”). (2)I0= A. (3)RL消耗的最大功率为 W(保留一位有效数字).,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,解析:(1)当滑片向下移动时,RL阻值减小,则总电阻减小,干路电流I0不变,则电压表读数U=I0R总减小; (2)当RL=0时,电流表读数增大至I0,此时电压表读数为0,则由甲图可知I0=1.0 A; (3)RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2(W),则当I=0.5 A 时,功率的最大值为Pmax=5 W. 答案:(1)减小 (2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确) (3)5,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,2.(2013北京理综,21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值. (1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(050 ,额定电流2 A)、开关和导线若干,以及下列电表: A.电流表(03 A,内阻约0.025 ) B.电流表(00.6 A,内阻约0.125 ) C.电压表(03 V,内阻约3 k) D.电压表(015 V,内阻约15 k) 为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 ,电压表应选用 (选填器材前的字母);实验电路应采用图1中的 (选填“甲”或“乙”).,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图2中实物间的连线.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值 = (保留两位有效数字).,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是 ; 若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是 .(均选填选项前的字母) A.电流表测量值小于流经Rx的电流值 B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值 (5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中正确的是 .,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,解析:(1)电源电压为4 V,为减小测量误差,电压表应选C,通过电阻的最大电流 A=0.6 A,因此电流表选B.因待测电阻远小于电压表内阻,故电流表采用外接法,实验电路选甲. (2)连线如图所示.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,3.(2013安徽理综,21)根据闭合电路欧姆定律,用图1所示电路可以测定电池的电动势和内电阻.图中R0是定值电阻,通过改变R的阻值,测出R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在 坐标系中描出坐标点,如图2所示.已知R0=150 ,请完成以下数据分析和处理.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,(1)图2中电阻为 的数据点应剔除; (2)在坐标纸上画出 关系图线; (3)图线的斜率是 V-1-1,由此可得电池电动势Ex= V.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,解析:(1)图中偏离图线较远的点要舍去,所以电阻为80.0 的数据点应剔除;(2)在坐标纸画一条直线,让较多的点分布在直线上或者均匀分布直线两侧,如图所示.,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,真题模拟体验,名师诠释高考,高考对电学实验的考查,主要涉及以下问题类型:一、基本仪器的使用,尤其是电表、多用电表的欧姆挡的使用和读数.二、以课本原实验为情景,考查电学实验中器材、电路的选择,电路图和实物图的互相转换,实验数据的处理、结论的得出、误差的分析等.三、对课本原实验进行改编、拓展和延伸,如器材、装置、目的、数据处理方法的变化等,考查对原理的深层次理解和迁移应用基本实验方法的能力.在电学实验中多围绕电动势、电阻的测量、用图象处理实验数据等进行拓展延伸.四、给定器材下设计和探究性实验或对新情景实验的理解和探究.,考点二,考点三,考点一,在新课标高考中,共有5个必考的电学实验.其中电阻的测量是整个电学实验的基础,包含定值电阻、电表的内阻、电源的内阻、热(光)敏电阻的测量等,其他的如测金属的电阻率、描绘灯丝的I-U线、传感器的应用等都是它的拓展和变化.主要有用多用表粗测和通过测量电路准确地测量两种途径. 一、电流表的内接法和外接法,考点二,考点三,考点一,二、滑动变阻器的两种接法 1.用电器两端电压要求变化范围较大,或从零开始连续可调,应选分压电路. 2.如果采用限流电路时,电路中最小电流等于或大于用电器的额定电流,应选分压电路. 3.如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多,为了能使用电器两端电压有较大变化,应选分压电路. 4.如果滑动变阻器的全阻值与用电器的阻值相差不多,两种电路都可以对用电器的电压(电流)进行有效方便地控制,从节省电能和电路简单考虑,应选限流电路.,三、电学实验器材的选择 1.根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提.仪器选择一般应考虑三方面的因素 (1)安全因素.如通过电源和电阻的电流不超过其允许的最大电流; (2)误差因素.如选用电表量程应考虑尽可能减小相对误差,电压表、电流表要尽可能使指针接近满刻度的量程,其指针应偏转到满刻度的 左右;使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位; (3)便于操作.如选用滑动变阻器应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节,滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线,否则不便于调节. 2.对器材选择的一般步骤 先找出实验中唯一性器材;画出实验原理图;估算待测电路中的I、U的最大值;考虑能否使电流表和电压表有较大角度的偏转;选择合适量程的电压表和电流表,合适阻值的滑动变阻器,电动势合适的电源.,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,四、实物连图注意事项 1.按一定顺序连接,一般从电源的正极开始,先串联后并联. 2.各导线都应接在接线柱上,不能将导线接在滑动变阻器的滑片上. 3.不应在导线中间出现分叉、导线不能跨过仪器. 4.连接电表应注意选择合适量程,正负接线柱不能接错. 5.开关要控制整个电路,通常与电源串联在一起.,考点一,考点二,考点三,测量电阻主要有测量定值电阻、电表内阻、电池内阻等.测量方法以伏安法为主,还有其他一些方法,例如用替代法、电桥法、欧姆表法测量定值电阻的阻值;用“安安法”(两电流表并联)、“伏伏法”(两电压表并联)、半偏法测电流表或电压表的内阻等.,考点一,考点二,考点三,(2015湖南十校模拟)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻约为500 ,电学符号与小灯泡电学符号相同. 实验室提供的器材有: A.电流表A1(量程为050 mA,内阻RA1约为3 ) B.电流表A2(量程为03 mA,内阻RA2约为15 ) C.定值电阻R1=697 D.定值电阻R2=1 985 E.滑动变阻器R(020 )一只 F.电压表V(量程为012 V,内阻RV=1 k) G.蓄电池E(电动势为12 V,内阻很小) H.开关S一只,考点一,考点二,考点三,(1)如图所示,请选择合适的器材,电表1为 ,电表2为 ,定值电阻为 .(填写器材前的字母编号) (2)将采用的电路图补充完整. (3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx= (填字母),当表达式中的 (填字母)达到 ,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为LED灯正常工作时电阻.,考点一,考点二,考点三,思路点拨:滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法.LED灯的额定电压为3 V,题目所给的电压表量程太大,测量不准确,需通过电流表和定值电阻改装一个电压表,因为通过LED的电流较小,可以用题目中的电压表当电流表使用.根据闭合电路欧姆定律求出LED正常工作时的电阻,根据欧姆定律得出LED电压为3 V 时,得到LED的电阻.,考点一,考点二,考点三,解析:(1)(2)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流,由于电压表的量程较大,测量误差较大,不能用已知的电压表测量LED两端的电压,可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压;,考点一,考点二,考点三,因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法,电路图如图所示. 由以上分析可知,电表1为F,电表2为B,定值电阻为D.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(2014安徽理综,21()某同学为了测量一个量程为3 V的电压表的内阻,进行了如下实验. (1)他先用多用表进行了正确的测量,测量时指针位置如图1所示,得出电压表的内阻为3.00103 ,此时电压表的指针也偏转了.已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为1.5 V,则电压表的示数应为 V(结果保留两位有效数字).,考点一,考点二,考点三,(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV,该同学设计了图2所示的电路图,实验步骤如下: A.断开开关S,按图2连接好电路; B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端; C.将电阻箱R0的阻值调到零; D.闭合开关S; E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置,使电压表的指针指到3 V位置; F.保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5 V位置,读出此时电阻箱R0的阻值,此值即为电压表内阻RV的测量值; G.断开开关S,考点一,考点二,考点三,实验中可供选择的实验器材有: a.待测电压表 b.滑动变阻器:最大阻值2 000 c.滑动变阻器:最大阻值10 d.电阻箱:最大阻值9 999.9 ,阻值最小改变量为0.1 e.电阻箱:最大阻值999.9 ,阻值最小改变量为0.1 f.电池组:电动势约6 V,内阻可忽略 g.开关,导线若干,考点一,考点二,考点三,按照这位同学设计的实验方法,回答下列问题: 要使测量更精确,除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的滑动变阻器中选用 (选填“b”或“c”),电阻箱中选用 (选填“d”或“e”). 电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比,R测 (选填“”或“”)R真;若RV越大,则 越 (选填“大”或“小”).,考点一,考点二,考点三,思路点拨:(1)欧姆表内的电源和表的内阻、电压表构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律可求电压表两端的电压即示数.(2)根据题中步骤可知,该实验的原理是“串联电阻的电压与电阻成正比”,当UbP不变,接入R0时,电压表的示数减半,表明R0的电压等于电压表的电压,电压表的内阻等于R0.要保证R0接入电路时UbP不变,则R的阻值越大越好.,考点一,考点二,考点三,(2)本实验中,只有当电压表电阻RV远远大于滑动变阻器bP段的电阻RbP时,才能把电压表所在支路近似视为断路,这样,在步骤F中保持P位置不变,调节电阻箱R0的阻值时,才可以认为bP段分出的电压近似不变,仍为3 V.调节R0使电压表读数变为1.5 V时,R0上分得的电压近似为1.5 V.此时,R0的电阻近似等于电压表内阻RV.因此,本实验必须满足滑动变阻器总电阻远远小于电压表电阻,故滑动变阻器选c.实验中电阻箱的最大电阻值应大于电压表内阻RV,故电阻箱应选d.,考点一,考点二,考点三,步骤F中,电阻箱阻值调大的过程中,滑动变阻器bP段分出的电压会相应略有增加,当电压表读数为1.5 V时,电阻箱两端电压略大于1.5 V,此时,电阻箱电阻略大于电压表电阻.故电压表内阻测量值大于真实值.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,对点训练1 1.某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值. (1)将电阻箱接入a、b之间,闭合开关.适当调节滑动变阻器R后保持其阻值不变.改变电阻箱的阻值R,得到一组电压表的示数U与R的数据如下表:,考点一,考点二,考点三,请根据实验数据作出U-R关系图象. (2)用待测电阻Rx替换电阻箱,读得电压表示数为2.00 V.利用(1)中测绘的U-R图象可得Rx= .,考点一,考点二,考点三,(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大.若仍用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象测定某一电阻,则测定结果将 (选填“偏大”或“偏小”).现将一已知阻值为10 的电阻换接在a、b之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定?,考点一,考点二,考点三,解析:(1)作图如图所示. (2)由图知与2.00 V对应的电阻为20 ,所以待测电阻为20 . (3)电源的电动势不变,内阻变大,电阻与电源内阻是串联的关系,所以电阻两端的电压变小,故测量值偏小. 答案:(1)见解析图 (2)20(1920都算对) (3)偏小 改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.5 V.,考点一,考点二,考点三,2. (2015上海奉贤二模)用如图所示的电路准确测定待测电阻Rx的阻值.器材:待测电阻Rx(约为一百欧)、直流电源(已知电动势为E=9 V,内阻r较小但不为零且未知,该电池允许输出的最大电流为100 mA)、滑动变阻器R(总阻值200 )、理想电流表A(量程100 mA)、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、导线若干. (1)实验室备有如下几种规格的定值电阻,则本实验选用最好的定值电阻R0是 . A.10 B.50 C.150 D.500 ,考点一,考点二,考点三,(2)实验步骤如下,请补充完整. 闭合S1前,滑动变阻器的滑片处于 ; 闭合S1,将S2接到接线柱1,调节滑动变阻器,并读出此时电流表的示数I1; 保持 不变,将S2接到接线柱2,并读出此时电流表的示数I2. (3)计算Rx的表达式是Rx= (用上述已知物理量和实验测得的物理量表示).,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,该实验是近年高考命题的热点,通过装置、器材、实验数据处理方法的变化来考查考生的实验能力.实验数据的处理方法: 1.计算法 至少测6组U和I值,代入闭合电路欧姆定律E=U+Ir.每两组数据求出一组E和r值,计算出E和r的平均值为实验结果. 2.图象法,把各组U和I数据在U-I图中描点作图,由图线的纵截距和斜率求出E和r值.如图所示,计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用 计算出电池的内阻.,考点一,考点二,考点三,(2014课标全国,23)利用如图(a)所示电路,可以测量电源的电 动势和内阻,所用的实验器材有,待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9 ), 电阻R0(阻值为3.0 ),电阻R1(阻值为3.0 ),电流表A(量程为200 mA,内阻为RA=6.0 ),开关S. 实验步骤如下: 将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S; 多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R; 求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.,考点一,考点二,考点三,回答下列问题: (1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则 与R的关系式为 . (2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R=3.0 时电流表的示数如图(b)所示,读出数据,完成下表.答: , .,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k= A-1-1,截距b= A-1. (4)根据图线求得电源电动势E= V,内阻r= .,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,对点训练2 1.某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(R0=5 )一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(a). (1)在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接. (2)请完成下列主要实验步骤: A.检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(c)所示,读得电阻值是 ; B.将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49 V; C.将开关S2 ,电压表的示数是1.16 V;断开开关S1. (3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是 (计算结果保留两位有效数字).,考点一,考点二,考点三,(4)由于所用电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际 值偏 (选填“大”或“小”).,考点一,考点二,考点三,解析:(1)如图所示.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,2.(2015江苏南京、盐城模拟)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻. A.待测干电池两节,每节电池电动势约为1.5 V,内阻约几欧姆 B.直流电压表V1、V2,量程均为3 V,内阻约为3 k C.定值电阻R0未知 D.滑动变阻器R,最大阻值Rm E.导线和开关,考点一,考点二,考点三,(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图.,考点一,考点二,考点三,(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻R0,方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm,再闭合开关,电压表V1和V2的读数分别为U10、U20,则R0= (用U10、U20、Rm表示).,(3)实验中移动滑动变阻器滑片,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图象如图丙所示.图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则两节干电池的总电动势E= ,总内阻r= (用k、a、R0表示).,考点一,考点二,考点三,解析: (1)由实物图可知电路的连接方式,得出的电路图如图所示. (2)由图可知,V2测量R0与R两端的电压,V1测量R两端的电压,则R0两端的电压为U20-U10;,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,3.(2015天津理综,9(3)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内电阻约1 )的电动势和内电阻,除待测电池组、开关、导线外,还有下列器材供选用: A.电流表:量程0.6 A,内电阻约1 B.电流表:量程3 A,内电阻约0.2 C.电压表:量程3 V,内电阻约30 k D.电压表:量程6 V,内电阻约60 k E.滑动变阻器:01 000 ,额定电流0.5 A F.滑动变阻器:020 ,额定电流2 A (1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (均填仪器的字母代号).,考点一,考点二,考点三,(2)下图为正确选择仪器后,连好的部分电路.为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将 和 相连、 和 相连、 和 相连(均填仪器上接线柱的字母代号).,考点一,考点二,考点三,(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验.实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线,则可以 为纵坐标,以 为横坐标.,考点一,考点二,考点三,解析:(1)干电池正常情况下允许输出电流不能太大,一般小于0.6 A,故电流表选A.电池组在输出电流小于0.6 A的情况下,由电池组内阻约1 可知,电池组内电压小于 0.6 V,外电压大于3.9 V,故电压表选D.当滑动变阻器阻值为20 时,电路中电流约为 ,符合实验测量要求,故滑动变阻器选F. (2)根据测量电动势和内阻的电路原理图分析可知,须将ad、cg、fh连接起来.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,4.(2015安徽理综,21)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器材:一个满偏电流为100 A、内阻为2 500 的表头,一个开关,两个电阻箱(0999.9 )和若干导线. (1)由于表头量程偏小,该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表,则应将表头与电阻箱 (选填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为 .,考点一,考点二,考点三,(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图1所示,通过改变电阻R测相应的电流I,且作相关计算后一并记录如下表.,考点一,考点二,考点三,根据表中数据,图2中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图2中,并画IR-I图线;,根据图线可得电池的电动势E是 V,内阻r是 .,考点一,考点二,考点三,解析:(1)表头改装成大量程的电流表时,应给其并联上一个电阻.由IgRg=(I-Ig)R,解得R=5.0 ,即将电阻箱阻值调为5.0 . (2)图线如答案图所示; 根据题意,题中(2)的表格中的电压为电阻箱两端电压.改装后的毫安表内阻RA约为5.0 ,由闭合电路欧姆定律,得E=U+(RA+r)I,整理得U=E-(RA+r)I,结合图象知,图线在纵轴上的截距表示电池的电动势,有E=1.53 V,图线的斜率大小表示RA+r的阻值,由图线得斜率约为7.0,故 r=k-RA=2.0 .,考点一,考点二,考点三,答案:(1)并联 5.0 (2)如图所示 1.53 2.0,考点一,考点二,考点三,一、总体设计原则 1.科学:设计某一实验,首先要考虑其依据原理的科学性.实验原理的科学性主要是指物理原理(规律、公式)是否正确. 2.可行:可行性主要是从仪器选取、实验条件和操作等方面来看,实验是否符合实际情况,能否达到实验目的. 3.安全:实验方案的实施要安全可靠,不会对仪器、人身及周围环境造成危害,成功率高. 4.简便:实验便于操作、读数及数据处理. 5.精确:实验的误差应在允许的范围之内.若有多种可行的实验方案,应选择误差较小的方案.,考点一,考点二,考点三,二、电路设计的原则:除遵循一中的原则外,还需注意测量电路、控制电路的选择及电路设计常见技巧 (1)电表的反常规用: 内阻已知的电压表,可以当电流表使用; 内阻已知的电流表,可以当电压表使用. (2)定值电阻的活用: 当保护电阻用(满足安全性原则); 减少系统误差,提高精确度(满足精确性原则); 改装电表,扩大电流表或电压表的量程; 已知通过电流时,可以当电压表使用; 已知两端电压时,可以当电流表使用.,考点一,考点二,考点三,(3)滑动变阻器的粗调和微调: 限流电路中,对测量电路而言,全电阻较大的变阻器起粗调作用,全电阻较小的变阻器起微调作用; 分压电路中,变阻器的粗、微调作用正好与限流电路相反.,三、探究过程 提出问题、猜想假设、设计实验、分析与论证等.,考点一,考点二,考点三,在弹性限度内,弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度的比值,叫作弹簧的劲度系数.为了测量一轻弹簧的劲度系数,某同学进行了如下实验设计:如图所示,将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与导轨接触良好,水平放置的轻弹簧一端固定于O点,另一端与金属杆连接并保持绝缘.在金属杆滑动的过程中,弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直,弹簧的形变始终在弹性限度内,通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法,使摩擦对实验结果的影响可忽略不计.,考点一,考点二,考点三,请你按要求帮助该同学解决实验所涉及的两个问题. (1)帮助该同学完成实验设计.请你用低压直流电源( )、滑动变阻器( )、电流表( )、开关( )设计一电路图,画在图中虚线框内,并正确连在导轨的C、D两端. (2)若已知导轨间的距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,正确连接电路后,闭合开关,使金属杆随挡板缓慢移动,当移开挡板且金属杆静止时,测出通过金属杆的电流为I1,记下金属杆的位置,断开开关,测出弹簧对应的长度为x1;改变滑动变阻器的阻值,再次让金属杆静止时,测出通过金属杆的电流为I2,弹簧对应的长度为x2,则弹簧的劲度系数k= .,考点一,考点二,考点三,解析:通读题干,根据题意可知,实验的原理是当金属杆中通过电流时,其受安培力和弹力而运动,若杆缓慢移动,则当二力相等时,杆在导轨上某位置静止.当金属杆中通过不同电流时,杆在导轨上不同位置静止.,(1)低压直流电源E、滑动变阻器R、电流表、开关S串接在C、D两点之间,如图所示.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(2015福建理综,19(2)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接; (2)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为 A; (3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,根据图线判断,将 只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为 W(保留两位小数).,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,答案:(1)连线如图所示 (2)0.44 (3)4 2.25(2.222.28),考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,对点训练3 1.(2014天津理综,9(3)现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有 多用电表(仅可使用欧姆挡); 一个电池组E(电动势6 V); 一个滑动变阻器R(020 ,额定电流1 A); 两个相同的电流表G(内阻Rg=1 000 ,满偏电流Ig=100 A); 两个标准电阻(R1=29 000 ,R2=0.1 ); 一个开关S、导线若干.,考点一,考点二,考点三,(1)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是 (填字母代号). A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆 B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆 C.如需进一步测量可换“1”挡,调零后测量 D.如需进一步测量可换“1 k”挡,调零后测量 (2)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.,考点一,考点二,考点三,解析:(1)根据指针偏角很大可知待测电阻阻值很小,应换“1”挡位,重新调零后测量,所以选项A、C正确. (2)根据实验目的可知需测量待测电阻的电压、电流,为此需要将其中一个电流表G改装成一个电压表(将电流表G与R1串联,改装后量程为3 V),将另一个电流表(将电流表G与R2并联改装成一个电流表,量程为1 A),然后用改装后的电表采用“伏安法”测电阻Rx,由于Rx阻值较小,所以采用电流表外接法.滑动变阻器采用“限流式”接法,可使电路能耗较小.设计电路见答案图. 答案:(1)AC (2),考点一,考点二,考点三,2.(2015广东理综,34(2)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等.,甲,(1)使用多用电表粗测元件X的电阻.选择“1”欧姆挡测量,示数如图甲(a)所示,读数为 .据此应选择图甲中的 (选填“(b)”或“(c)”)电路进行实验.,考点一,考点二,考点三,(3)图乙(a)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件 (选填“X”或“Y”)是非线性元件.,(2)连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐 (选填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验.,考点一,考点二,考点三,(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21 的定值电阻,测量待测电池的电动势E和内阻r,电路如图乙(b)所示.闭合S1和S2,电压表读数为3.00 V;断开S2,读数为1.00 V.利用图乙(a)可算得E= V,r= (结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表).,考点一,考点二,考点三,解析:(1)多用电表欧姆挡读数不估读,所测阻值等于指针所指数值乘倍率,所以示数为101 =10 ;由于电压表内阻(RV)与电流表内阻(RA)乘积大于元件阻值(Rx)大约值的二次方,即RVRA ,所以待测元件为小电阻,应选用电流表的外接法,故选b电路进行实验.(2)滑动变阻器滑片P从左向右滑动,待测元件所并联的滑动变阻器电阻丝长度增加,电阻变大,待测元件两端电压在增大,所以电流表的示数逐渐增大.(3)由题图乙(a)中的图象可知Y线上各点与原点连线斜率在变化,即各工作状态点下Y元件电阻不是定值,X元件是定值电阻,所以Y元件是非线性元件,X元件是线性元件.,考点一,考点二,考点三,
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