资源描述
第17讲电学实验与创新,总纲目录,考点1多用电表的原理及使用,1.“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮。2.电流的流向电流从电表的“+”插孔(红表笔)流入,从“-”插孔(黑表笔)流出,即“红进、黑出”。,3.欧姆挡刻度不均匀的原因当红、黑表笔短接时,调节滑动变阻器R0(即欧姆调零),使灵敏电流计满偏,Ig=,此时中值电阻R中=Rg+R0+r,当两表笔接入电阻Rx时I=,电阻Rx与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆挡刻度不均匀。,4.电压表、电流表、多用电表的读数技巧(1)对电表读数问题,要先弄清楚电表的精确度,即每小格的数值,再确定估读的方法,是估读、估读还是估读,明确读数的小数位数。,(2)多用电表的使用问题,在弄清其基本原理的基础上,会选择测量项目及量程、挡位,能区分机械调零和欧姆调零的区别,掌握测量电阻的步骤,此外,会看多用电表表盘,最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度,读出表盘刻度后应乘挡位倍率;中间刻度是均匀的,为测量电压和电流的读数刻度,下面三排数字均为方便读数所标注;最下排刻度专为测量2.5V以下交流电压所用,一般较少使用。,1.小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,为了更准确选取电压表和电流表的合适量程,决定先用多用电表测量小灯泡的阻值。(1)在使用前发现电表指针位置如图甲所示,该同学应该调节哪个位置(选“”或者“”)。(2)小明使用多用电表欧姆挡的“10”挡测量小灯泡电阻阻值,读数如图乙所示,为了更准确地进行测量,小明应该旋转开关至欧姆挡(填“100”或“1”),两表笔短接并调节(选“”或者“”)。(3)按正确步骤测量时,指针指在如图丙位置,则小灯泡阻值的测量值为。,答案(1)(2)1(3)28,解析(1)由题图甲可知,电表指针没有指在左侧零刻度处,故应进行机械调零,故应用螺丝刀调节旋钮。(2)由题图乙可知,测量电阻时指针偏转较大,表盘上示数偏小,则说明所选挡位太大,故应换用小挡位,故选:1;同时每次换挡后均应进行欧姆调零,故将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指到右侧零刻度处。(3)由题图可知,电阻R=281=28。,2.如图1所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。,(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图2中多用电表的(选填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如表。两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图2所示。请将记录表补充完整,并在图1的黑箱图中画出一种可能的电路。,答案(1)A(2)短暂(3)5如图所示,解析(1)A是机械调零,B是欧姆调零,C是功能选择开关,故选填A。(2)为防止a、b间存在高压电源在持续接通时烧坏电表,应采用“点触”方式。(3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管。由题图2可以读出a、b间阻值为5。因黑箱内只有三只阻值相等的电阻,由表内数据知b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和,故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍,故a、b间有一只电阻时a、c间两只电阻串联;a、c间有一只电阻时a、b间两只电阻并联。,3.某同学在测量一只小灯泡电阻的实验中,连接了如图甲所示的实物电路图。闭合开关,发现灯泡不亮,电流表的示数为零。,(1)他借助多用电表检查小灯泡。先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“1”挡,再进行调零;又将红、黑表笔分别接触、接线柱,多用电表的表盘恰好如图乙所示,说明小灯泡正常,此时的电阻为。,(2)他将多用电表选择开关旋至某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触、接线柱;闭合开关,发现多用电表的示数约等于电源电动势,说明、接线柱间的导线出现了(选填“断路”或“短路”)。(3)故障排除后,为了使电流表的示数从零开始,要在(选填“、”或“、”)接线柱间再连接一根导线,并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最(选填“左”和“右”)端。,答案(1)欧姆6(2)断路(3)、左,解析(1)根据欧姆表的使用方法可知,每次选完挡后应重新进行欧姆调零;欧姆表的读数为R=61=6;(2)将红、黑表笔分别接触、接线柱,闭合开关,发现多用电表的示数约等于电源电动势,说明、接线柱间的导线出现了断路;(3)为使电流表的示数从零开始,变阻器应采用分压式接法,所以应在、接线柱间再连接一根导线;闭合开关前应将滑片置于输出电压最小的最左端。,4.在物理课外活动中,刘聪同学制作了一个简单的多用电表,图甲为电表的电路原理图。已知选用的电流表内阻Rg=10、满偏电流Ig=10mA,当选择开关接3时为量程250V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示,下排刻度均匀,C为上排刻度线的中间刻度,由于粗心上排刻度线对应数值没有标出。,(1)若指针指在图乙所示位置,选择开关接1时其读数为;选择开关接3时其读数为。(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势,刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱,设计了如下实验:将选择开关接2,红、黑表笔短接,调节R1的阻值使电表指针满偏。将多用电表红、黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使多用电表指针指在C处,此时电阻箱如图丙所示,则C处刻度应为。计算得到多用电表内电池的电动势为V。(保留2位有效数字)(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,若指针指在图乙所示位置,则待测电阻的阻值为。(保留2位有效数字),答案(1)7.0mA175V(2)1501.5(3)64,解析(1)选择开关接1时测电流,多用电表为量程是010mA的电流表,其分度值为0.2mA,示数为7.0mA;选择开关接3时测电压,多用电表为量程0250V的电压表,其分度值为5V,其示数为175V。(2)由图丙所示电阻箱可知,电阻箱示数为01000+1100+510+01=150;指针指在C处时,电流表示数为5mA=0.005A,C处电阻为中值电阻,则电表内阻为150,电源电动势E=I2R=0.0052150V=1.5V;,(3)根据第(1)问可知,调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,电路中的电流值为7.0mA,而表内电池的电动势为E=1.5V,表内总电阻为150,所以待测电阻的阻值为64。,方法技巧多用电表欧姆挡使用六注意(1)选挡接着调零;(2)换挡重新调零;(3)待测电阻与电路、电源要断开;(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近;(5)读数之后要乘倍率得阻值;(6)用完后,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡。,考点2实验器材选取与电路连接问题,1.选择实验器材的三大原则(1)安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的器材,使实验切实可行,能达到预期目标。另外还要注意测量器材的量程,电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。(2)精确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度达到要求即可,并不是精度越高越好。,(3)方便性原则:在不违反前两个原则的前提下,尽量使测量电路简单好接,测量中的调节控制操作方便。用分压式接法时,滑动变阻器应该选用阻值较小的,而额定电流较大的。用限流式接法时,滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的,额定电流应大于被测电阻的额定电流。2.实物图连线的基本原则对限流式电路,一般是从电源的正极开始,把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路,应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来,然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个,依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。,1.同学测量电阻Rx的阻值(阻值约为25k),现备有下列器材:A.电流表(量程为0100A,内阻约2k);B.电流表(量程为0500A,内阻约300);C.电压表(量程为015V,内阻约100k);D.电压表(量程为050V,内阻约500k);E.直流电源(20V,允许最大电流1A);F.滑动变阻器(最大阻值1k,额定功率1W);G.开关和导线若干。,电流表应选,电压表应选。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:(1);(2)。,2.某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线,要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外,还有:电压表V1(量程03V,内阻等于3k)电压表V2(量程015V,内阻等于15k)电流表A1(量程0200mA,内阻等于10)电流表A2(量程03A,内阻等于0.1)滑动变阻器R1(010,额定电流2A)滑动变阻器R2(01k,额定电流0.5A),定值电阻R3(阻值等于1)定值电阻R4(阻值等于10)定值电阻R5(阻值等于1k)电源E(E=6V,内阻不计)请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。该同学描绘出的I-U图像应是下图中的。,答案如图所示B,解析首先考虑测量电路:由于小灯泡的规格为“3.8V,0.3A”,可知电表V2、A2量程太大而不能选用;电表V1、A1则需要改装才能获得小灯泡完整的伏安特性曲线。A1与R4并联可得量程为00.4A的电流表,V1与R5串联可得量程为04V的电压表,因小灯泡电阻值较小,测量电路应采用电流表外接的方式。再考虑控制电路:首先由调节的方便性可知滑动变阻器应选用R1,再由“绘制曲线完整”可知测量电压与电流应从零开始变化,故连接方法应选用分压式接法。在I-U图像中,图线上某点与原点连线的斜率表示该状态下电阻的倒数。由于小灯泡灯丝的阻值是随温度升高而增大的,故只有B正确。,3.(2018江苏宿迁模拟)小明利用如图甲所示的电路测定旧电池组的电动势与内电阻。(1)根据图甲将图乙中的实物连线补充完整。(2)由图丙可知:该电池组的电动势E=V,内阻r=(保留两位有效数字)。,(3)小明又利用上述实验方案测定了同规格新电池组的电动势与内电阻。通过实验发现旧电池组与新电池组相比,电动势几乎没有变化,但它们的输出功率P随外电阻R变化的关系图线有较大差异,如图丁所示。可知图线(选填“A”或“B”)对应的是新电池组,试说出判断的理由:。,4.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。,丙(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U-I图线如图丙所示,根据图线判断,将只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3V、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)。,答案(1)连线如图(2)0.44(4)42.25(2.222.28),解析(1)利用分压法连接电路,注意使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。,方法技巧器材的选择方法(1)电流表和电压表的选择根据电路中的最大电流(或最大电压)进行选择。根据用电器的额定电流(或额定电压)进行选择。根据电源的参数进行选择。(2)滑动变阻器的选择当采用分压式接法时,一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器。当采用限流式接法时,一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器。,考点3电路的设计与实验数据的处理,1.测量电路电流表的内接法和外接法的比较,2.控制电路滑动变阻器的限流式接法和分压式接法(不计电源内阻),3.数据处理实验数据处理的方法有三种:(1)公式法根据实验原理,结合物理公式,计算所研究的物理量。通常计算多组数据,最后采用取平均值的方法,减小实验偶然误差。(2)列表法:把被测物理量分类列表表示出来,表中对各物理量的排列习惯上是先记录原始数据,后计算结果,列表法可大体反映某些因素对结果的影响,常用作其他数据处理方法的一种辅助手段。(3)图像法:把实验测得的量按自变量和因变量的函数关系用图像直观地显示,出来。根据实验数据在坐标纸上画出图像。若是反比关系一般改画成正比图像,同时注意图像斜率、图像截距的物理意义。值得注意的是,创新实验的落脚点几乎都是图像,故备考时一定要将图像法处理数据作为重中之重。,1.某同学现利用图甲所示的电路来测量一电阻Rx的阻值。甲,(1)完成下列实验步骤中的填空:闭合开关S1,断开开关S2,调节电阻箱R和滑动变阻器R,使电流表指针指向一个适当的位置。记下此时和电阻箱的阻值R1,此时电阻箱的读数如图乙所示;闭合开关S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,然后,使,记下此时电阻箱的读数R2,此时电阻箱的读数如图丙所示;(2)在步骤中电阻箱的读数为R1=;在步骤中电阻箱的读数为R2=。(3)电阻Rx的阻值为Rx=。,答案(1)电流表的示数I调节电阻箱R的电阻电流表的读数仍然为I(2)60.080.0(3)20.0,解析(2)由图乙和图丙可知R1=60.0,R2=80.0。(3)由于R1加上Rx在电路中所起的作用与R2相同(电流表指针指示同一位置),则有R1+Rx=R2,故有Rx=R2-R1=80.0-60.0=20.0。,2.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,备有下列器材:A.待测的干电池一节B.电流表A1(量程03mA,内阻Rg1=10)C.电流表A2(量程00.6A,内阻Rg2=0.1)D.滑动变阻器R1(020,1.0A)E.电阻箱R0(09999.9)F.开关和若干导线(1)某同学发现上述器材中没有电压表,他想利用其中的一只电流表和电阻箱改装成一只电压表,其量程为03V,并设计了图甲所示的a、b两个参考实验,电路(虚线框内为改装电压表的电路),其中合理的是(选填“a”或“b”)电路;此时R0的阻值应取。甲(2)图乙为该同学根据合理电路所绘出的I1-I2图像(I1为电流表A1的示数,I2为电,流表A2的示数)。根据该图线可得被测电池的电动势E=V,内阻r=。乙,3.在探究小灯泡的伏安特性时,所用小灯泡上标有“2.5V、0.6W”字样,实验室提供的器材有:A.电流表A1(内阻约为5、量程为025mA)B.电流表A2(内阻约为1、量程为0300mA)C.电压表V1(内阻约为5k、量程为03V)D.电压表V2(内阻约为15k、量程为015V)E.滑动变阻器R1(最大阻值为10、额定电流为0.6A)F.滑动变阻器R2(最大阻值为1000、额定电流为0.2A)G.稳压电源E(电动势为9.0V、内阻可忽略),H.开关一个、定值电阻若干、导线若干由以上信息回答下列问题:(1)实验前设计的电路图如图1所示。为了减小实验误差,该实验所用的电流表、电压表、滑动变阻器分别为(选填器材前的字母)。为保护滑动变阻器和灯泡,应在电路中串联的定值电阻R0合适的电阻值应为(选填“1”“10”“30”或“100”)。(2)请确定测量电路中电压表右侧导线的正确位置后,在图2中用笔画线代表导线,将实物完整连接起来。,图2(3)连接好电路后,通过改变滑动变阻器的滑片位置,并通过计算机描绘了该小灯泡的伏安特性曲线如图3所示。若将两个这样的小灯泡并联后直接接在,电动势E=3V、内电阻r=5的电源上,每个小灯泡所消耗的实际功率为W。(结果保留两位有效数字)图3,答案(1)B、C、E10(2)如图所示(3)0.22(0.210.23),解析(1)由额定值可知小灯泡的额定电流为I=0.24A=240mA,故电压表选用量程为03V的C、电流表选用量程为0300mA的B。为调节方便,滑动变阻器选用总阻值较小的E。因滑动变阻器额定电流为0.6A,则要求电路中阻值至少为R=15才满足安全性要求。而滑动变阻器最大阻值为10,故定值电阻R0选用10的合适。(2)灯泡电压要从0开始变化,变阻器采用分压接法,灯泡电阻RL=10.4,电流表采用外接法。所接实物图见答案。(3)设此时每个灯泡两端电压为U、通过的电流为I,则由闭合电路欧姆,定律有E=U+2Ir,即I=-,在小灯泡的I-U图中作出此图线如图所示,两图线交点坐标为(1.2V,0.18A),故每个灯泡的实际功率为P=IU=0.22W。,方法技巧两种电路的选择阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。临界值计算法:Rx时,用电流表内接法。,实验试探法:按图接好电路,让电压表一根接线P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化(电流表的分压作用明显),而电流表的示数变化不大(电压表分流作用不大),则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。,考点4电学创新实验,创新性实验是根据已知的实验方法设计一个新的实验方案,设计实验原理是创新性实验设计的根本依据和关键。应根据问题的要求和条件,确定实验原理,再通过分析与计算,找出待测量与已知量之间的函数表达式,最后设计合适的实验步骤。1.创新性实验的基本思路:明确目的选择方案选定器材实验操作数据处理得出结论,2.解决电学设计型实验常用的方法(1)转换法:将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量,然后再求待测物理量的值,这种方法叫转换测量法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中,虽然无法直接测量电阻率,但可通过测量金属丝的长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,然后再计算出它的电阻率。(2)替代法:用一个标准的已知量替代被测量,通过调整标准量,使整个测量系统恢复到替代前的状态,则被测量等于标准量。(3)控制变量法:研究一个物理量与其他几个物理量的关系时,要使其中的一个或几个物理量不变,分别研究这个物理量与其他各物理量的关系,然后再归纳总结,如探究电阻的决定因素实验。,考向1实验原理的拓展与创新,1.某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。,(1)在图中画出连线,完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:A.适当增加两导轨间的距离B.换一根更长的金属棒C.适当增大金属棒中的电流其中正确的是(填入正确选项前的标号)。,答案(1)如图所示(2)AC,解析(1)根据左手定则得金属棒中电流为从a流向a1。要求滑动变阻器以限流方式接入电路中,故滑动变阻器接线柱上下各用一个。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,应使它所受安培力F=BIL增大,所以适当增加两导轨间的距离时有效长度L增大,F变大,A项正确;只换更长的金属棒时有效长度L不变,B项错;增大电流,F也增大,C项正确。,考向2实验器材的等效与替换,2.某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值200m)。如图甲所示为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱,容器内表面长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm,将水样注满容器后,用多用电表粗测水样电阻约为2750。,(1)为精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:A.电流表(量程05mA,电阻RA为50)B.电压表(量程015V,电阻RV约为10k)C.滑动变阻器(020,额定电流1A)D.电源(12V,内阻约10)E.开关一只、导线若干请在图乙实物图中完成电路连接。,(2)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,测出一系列数据如表所示,请在图丙所示的坐标纸中作出U-I关系图线。,(3)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率约为m。据此可知,所得水样(选填“达标”或“不达标”)。,答案(1)(2)见解析图(3)134(130140均可)不达标,解析(1)因为要精确测量电阻值,需要电路中电压有较大的变化范围,而滑动变阻器阻值比待测电阻小得多,所以连线时滑动变阻器要用分压式接法;又电流表内阻已知,则采用电流表内接法,电路连接如图1所示。(2)描点、连线,U-I图线如图2所示。,(3)由图2所作图线斜率可知,总电阻为2727,则R=R总-RA=2677,根据电阻定律R=,代入数据得134m200m,故所得水样不达标。,考向3为消除系统误差进行的实验创新,3.(2018江苏清江中学考前冲刺)采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时,由于电表因素造成实验的系统误差,某研究性学习小组对此进行探究实验,设计出如图所示的测量电源电动势E和内电阻r的电路,E是辅助电源,A、B两点间有一灵敏电流计G。,(1)请你补充实验步骤:闭合开关S1、S2,调节R和R使得灵敏电流计G的示数为零,这时,A、B两点的电势A、B的关系是AB(选填“远大于”“远小于”或“等于”),读出电流表和电压表的示数I1和U1,其中I1(选填“远大于”,“远小于”或“等于”)通过电源E的电流。改变滑动变阻器R、R的阻值,重新使得,读出。(2)由上述步骤中测出的物理量,可以得出电动势E表达式为、内电阻r的表达式。,(3)该实验中E测E真(选填“远大于”“远小于”或“等于”),r测r真(选填“远大于”“远小于”或“等于”)。,答案(1)等于等于灵敏电流计示数为零电流表和电压表的示数I2和U2(2)E=U1+r=(3)等于等于,解析(1)闭合开关S1、S2,调节R和R使得灵敏电流计G的示数为零,这时,A、B两点的电势A、B的关系是A等于B,读出电流表和电压表的示数I1和U1,电流表测量的是干路上的电流,其中I1等于通过电源E的电流。改变滑动变阻器R、R的阻值,重新使得灵敏电流计示数为零,读出电流表和电压表的示数I2和U2。(2)根据闭合回路欧姆定律得:E=I1r+U1,E=I2r+U2解得:E=U1+,r=。(3)两次测量,调节R和R使得灵敏电流计G的示数为零,使得A、B之间的等效电阻为零,利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差,所以E测等于E真,r测等于r真。,考向4和新型材料传感器结合的实验创新,4.(2018福建厦门一中模拟)材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻现象”,利用这种效应可以测量压力大小,若图1为某压敏电阻在室温下的电阻-压力特性曲线,其中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值,为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF,请按要求完成下列实验。,(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路,在图2的虚线框内画出实验电路原理图(压敏电阻及所受压力已给出,待测压力大小约为0.41020.8102N,不考虑压力对电路其他部分的影响)。要求误差较小。提供的器材如下:A.压敏电阻,无压力时阻值R0=6000B.滑动变阻器R,全电阻约200C.电流表A,量程02.5mA,内阻约30D.电压表V,量程03V,内阻约3kE.直流电源E,电动势3V,内阻很小,答案(1)如图所示(2)2.00(3)1.51030.60102,解析(1)采用伏安法测量电阻,由于待测电阻较大,电流表采用内接法,滑动变阻器采用分压式接法,如下图所示:,方法技巧对于电学实验的创新,要注意以下问题:(1)在解决设计型实验时,要注意条件的充分利用,如对于给定确切阻值的电压表和电流表,电压表可当作电流表使用,电流表也可当作电压表使用,利用这一特点,可以拓展伏安法测电阻的方法,如伏伏法、安安法等。(2)对一些特殊电阻的测量,如电流表或电压表内阻的测量,电路设计有其特殊性,即首先要注意到其自身量程对电路的影响,其次要充分利用其“自报电流或电压”的功能,因此在测电压表内阻时无须另并联电压表,测电流表内阻时无须再串联电流表。,1.(2018课标,23,10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在2580范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25时的阻值)为900.0;电源E(6V,内阻可忽略);电压表(量程150mV);定值电阻R0(阻值20.0),滑动变阻器R1(最大阻值为1000);电阻箱R2(阻值范围0999.9);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。,图(a)实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下,此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0。实验得到的R2-t数据见下表。,回答下列问题:(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到(填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线;,(3)由图(b)可得到RT在2580范围内的温度特性。当t=44.0时,可得RT=;(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为,则手心温度为。,答案(1)b(2)如图所示(3)450(4)620.033.0,解析(1)滑动变阻器是限流式接法,S1闭合前,滑片应置于使滑动变阻器连入电路的阻值最大的位置,即b端。(2)由题给数据描完点后,观察这些点的分布规律,应画一条平滑曲线,让尽可能多的点落在线上,不在线上的点要均匀分布在线的两侧。(3)由R2-t图线知,当t=44.0时,RT=450。(4)电阻箱的读数为(6100+210+01+00.1)=620.0,由R2-t图像知,当R2=620.0时,t=33.0。,2.(2018课标,22,6分)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100A,内阻900);电阻箱R1(阻值范围0999.9);电阻箱R2(阻值范围099999.9);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。,(2)电阻箱的阻值应取R1=,R2=。(保留到个位),答案(1)如图所示(2)1002910,解析将量程为100A的微安表头改装成量程为1mA的直流电流表,应并联一个分流电阻,分流电阻的阻值为=100,选用R1;再串联一分压电阻可改装成量程为3V的电压表,分压电阻的阻值为=2910,选用R2。,3.(2018课标,23,9分)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0);可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线;图(a),图(b)(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表的示,4.(2017课标,23,9分)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250A,内阻为480。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆100挡。,(1)图(a)中的A端与(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号)。A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=,R4=。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为;若此时B端是与“3”相连的,则读数为;若此时B端是与“5”相连的,则读数为。(结果均保留3位有效数字),答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA1.101032.95V,解析(1)为了确保电表“红”进“黑”出,A端应与“黑”色表笔相连接。(2)R6应是欧姆挡的欧姆调零电阻,故B项正确。(3)当换挡开关接2时,为直流电流1mA挡,满足IgRg=(I-Ig)(R1+R2),得R1+R2=160。当换挡开关接4时,为直流电压1V挡,则满足U=I(R并+R4),R并=120,得R4=880。(4)若B端与“1”相连,则为直流电流2.5mA挡,由1/5估读法可得读数为1.47mA。若B端与“3”相连,则为欧姆100挡,可得读数为1.10103。若B端与“5”相连,则为直流电压5V挡,可得读数为2.95V。,5.(2017课标,23,10分)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表(量程3V,内阻3k);电流表(量程0.5A,内阻0.5);固定电阻R0(阻值1000);滑动变阻器R(阻值09.0);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干。(1)实验要求能够实现在03.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。,由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为W,最大功率为W。(结果均保留2位小数),答案(1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.391.17,解析本题考查电路设计及伏安特性曲线的应用。(1)先考虑测量电路,由于小灯泡的额定电压为3.8V,而电压表的量程只有3V,但其内阻已知,由给定器材规格可知,可串联固定电阻R0将其改装为量程4V的电压表。因小灯泡的电阻较小,采用电流表外接法。再考虑控制电路,由于实验中电压需从0开始变化,故控制电路需采用分压式。(2)由R=知I-U图线的斜率表示电阻的倒数,故随着电流的增加小灯泡电阻逐渐增大。再由R=可知,在L、S不变的情况下,R增大的原因只能是电阻率增大。,(3)当R全部电阻接入电路时,通过灯泡的电流最小,灯泡实际消耗的功率最小。设此时灯泡两端电压为U、通过的电流为I,由闭合电路欧姆定律得E=U+I(R+r),代入数据得I=0.4-0.1U,在灯泡的伏安特性曲线坐标系中作出I=0.4-0.1U的图线,两图线的交点坐标即此时灯泡两端电压与通过灯泡的电流,有U=1.75V、I=225mA,故最小功率为Pmin=IU=0.39W。当R接入电路中的阻值等于0时,电路中电流最大、灯泡实际消耗的功率最大。同理可得Pmax=1.17W。,6.(2017课标,23,9分)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100A,内阻大约为2500)的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20,另一个阻值为2000);电阻箱Rz(最大阻值为99999.9);电源E(电动势约为1.5V);单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。,(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。,(2)完成下列填空:R1的阻值为(填“20”或“2000”)。为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。将电阻箱Rz的阻值置于2500.0,接通S1。将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势(填“相等”或“不相等”)。,将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为(结果保留到个位)。(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:。,答案(1)如图所示(2)20左相等2550(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程,解析本题考查实物连接、电阻的测量、器材的选取。(2)R1为分压电阻,为了有效控制测量电路,故选20的小电阻;为了保护微安表,开始R1的滑片C应滑到左端,使微安表示数为零;当B与D的电势相等时,IDB=0,S2闭合前后电路的电阻不变,导致微安表的示数不变;设R2中电流为I1,Rz中电流为I2,当B=D时URz1=UR2左,URg=UR2右即I2Rz1=I1R2左,I2Rg=I1R2右,得=当Rz与微安表对调时,有=故有=Rg=2550,7.(2016课标,23,9分)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5V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99999.9),滑动变阻器R1(最大阻值50),滑动变阻器R2(最大阻值5k),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。实验步骤如下:按电路原理图(a)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(a)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2.00V,记下电阻箱的阻值。图(a)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(a)所示电路将图(b)中实物图连线。图(b),(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.100AB.250AC.500AD.1mA,答案(1)R1(2)如图所示(3)2520(4)D,
展开阅读全文