2019屆高考物理二輪復習 專題六 物理實驗 考點2 電學實驗.doc
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考點2 電學實驗 考點一 電學基本儀器的使用 【必記要點】 1.電流表、電壓表、歐姆表的比較 儀器 極性 量程選擇 讀數(shù) 電流表 有正、負極的電表,電流由電表的正極流入,負極流出 使指針指示超過滿偏刻度的的位置 3 V和3 A量程估讀到最小分度的1/10;15 V量程估讀到最小分度的1/5;0.6 A量程估讀到最小分度的1/2 電壓表 歐姆表 使指針盡量指在表盤的中間位置左右 表盤讀數(shù)乘以相應擋位的倍率 2.使用多用電表應注意的問題 (1)電流的流向 由于使用多用電表時不管測量項目是什么,電流都要從電表的“+”插孔(紅表筆)流入,從“-”插孔(黑表筆)流出,所以使用歐姆擋時,多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆,負極接的是紅表筆。 (2)要區(qū)分開“機械零點”與“歐姆零點” “機械零點”在表盤刻度左側“0”位置。調整的是表盤下邊中間的定位螺絲;“歐姆零點”在表盤刻度的右側電阻刻度“0”位置,調整的是歐姆擋的調零旋鈕。 (3)選倍率 測量前應根據(jù)估計阻值選用適當?shù)膿跷?。由于歐姆擋刻度的非線性,使用歐姆擋測電阻時,表頭指針偏轉過大或過小都有較大誤差。通常只使用表盤中間一段刻度范圍,指針偏轉角度在滿偏到滿偏之間為測量的有效范圍。如當待測電阻約為2 kΩ時,應采用“100”擋。 [例1] 某同學想通過一個多用電表的歐姆擋直接測量某電壓表(量程為10 V)的內(nèi)阻(大約為幾十千歐),該多用電表刻度盤上電阻刻度的中間值為30。 圖6-2-1 (1)歐姆擋的選擇開關撥至________(選填“1 k”或“100”)擋,先將紅、黑表筆短接調零后,選用圖6-2-1甲中________(選填“A”或“B”)方式連接。 (2)如圖乙所示,某同學讀出歐姆表的讀數(shù)為________Ω;如圖丙所示,電壓表的讀數(shù)為________V,歐姆表電池的電動勢為________V。 [解析] (1)用多用電表測電阻時,應讓指針指在中間刻度附近,因而應選“1 k”擋。多用電表測電阻時,需要用其內(nèi)部電源,黑表筆接內(nèi)部電源的正極,電壓表的兩接線柱中,“+”接線柱應接高電勢端,因而A電路的連接方式正確。 (2)題圖乙中歐姆表的讀數(shù)為401 kΩ=40 kΩ題圖丙中電壓表的讀數(shù)為5.0 V。 由閉合電路歐姆定律知歐姆表中電池的電動勢E=U+Ir=U+r=5.0 V+30103 V=8.75 V。 [答案] (1)1 k A (2)4104 5.0 8.75 規(guī)律總結 歐姆表刻度盤特點及多用電表讀數(shù)技巧 1.歐姆表刻度盤不同于電壓、電流刻度盤 (1)左∞右0:電阻無限大與電流、電壓零刻度重合,電阻刻度零與電流、電壓最大刻度重合。 (2)刻度不均勻:左密右疏。 (3)歐姆擋是倍率擋,即讀出的示數(shù)應再乘以該擋的倍率,電流、電壓擋是量程范圍擋。 在不知道待測電阻的估計值時,應先從小倍率開始,熟記“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因為歐姆擋的刻度盤上越靠左讀數(shù)越大,且測量前指針指在左側“∞”處)。 2.讀數(shù)技巧 (1)歐姆表的讀數(shù) a.為了減小讀數(shù)誤差,指針應指在表盤到的部分,即中央刻度附近。 b.指針所在刻度盤處每個小格表示1時,要估讀到下一位,其余情況都不用估讀。 c.電阻值等于指針示數(shù)與所選倍率的乘積。 (2)測電壓、電流時的讀數(shù),要注意其量程,根據(jù)量程確定精確度,精確度是1、0.1、0.01時要估讀到下一位,精確度是2、0.02、5、0.5時,不用估讀到下一位。 【題組訓練】 1.(用多用電表測電阻和電流)某同學想測量電壓表0~3 V擋的內(nèi)阻,他從實驗室拿來一個多用電表、3節(jié)干電池、50 Ω的滑動變阻器1個、開關和若干導線。 圖6-2-2 (1)先用多用表粗測其內(nèi)阻,把選擇開關旋到歐姆擋的“100”倍率,將________(填“紅”或“黑”)表筆接電壓表的“-”接線柱,另一只表筆接“3 V”的接線柱,多用表的指針位置如圖6-2-2甲所示,則電壓表的內(nèi)阻為________Ω。 (2)再用伏安法測量其內(nèi)阻,把多用表的選擇開關旋到直流電流的________(填“100”“10”或“1”)mA擋,請在圖乙完成其余的連線。 (3)實驗中多用表的示數(shù)為I,電壓表的示數(shù)為U,則電壓表的內(nèi)阻為RV=________。 解析 (1)由于多用電表的黑色表筆是流出電流的,故它應該與電壓表的正接線柱連接,紅色表筆應該與電壓表的負接線柱連接;電壓表的內(nèi)阻為R=30100 Ω=3 000 Ω。 (2)由于電路中的最大電流約為I==1.5 mA,若選擇“10 mA”和“100 mA”量程,則指針偏轉的角度會很小,誤差較大,如果通過變阻器的調壓作用,可以讓電壓表中的電流在1 mA以內(nèi),故多用表的直流電流擋選擇“1 mA”量程。 (3)由于電壓表測量的就是電壓表的電壓,電流表測量的就是電壓表的電流,故電壓表的電阻為R=。 答案 (1)紅 3.0103(或3 000) (2)1 如圖所示 (3) 2.(用多用電表判斷電路故障)某照明電路出現(xiàn)故障,其電路如圖6-2-3所示,該電路用標稱值12 V的蓄電池為電源,導線及其接觸完好。維修人員使用已調好的多用表直流50 V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點,用紅表筆分別探測電路的a、b點。 圖6-2-3 圖6-2-4 (1)斷開開關,紅表筆接a點時多用表指示如圖6-2-3所示,讀數(shù)為________V,說明________正常(選填:蓄電池、保險絲、開關、小燈)。 (2)紅表筆接b點,斷開開關時,表針不偏轉,閉合開關后,多用表指示仍然和圖6-2-4相同,可判定發(fā)生故障的器件是________(選填:蓄電池、保險絲、開關、小燈)。 解析 (1)由題圖可知,直流50 V擋的最小分度為1 V,故按“十分之一”估讀法可知讀數(shù)應為11.5 V左右。由于測得的電壓基本等于蓄電池電動勢的標稱值,說明a、c兩點與電源之間是通路,只能是此電路之外的保險絲、開關、小燈中出現(xiàn)了斷路故障,但故障的具體位置不能確定。(2)同理可知,兩表筆接c、b時測得結果仍等于電源電動勢,說明多用表、開關、保險絲、蓄電池形成了一閉合回路,故只能是與多用表并聯(lián)的小燈發(fā)生了斷路故障。 答案 (1)11.5(11.2~11.8之間的值均可) 蓄電池 (2)小燈 考點二 實驗器材與實驗電路的選擇 【必記要點】 一、滑動變阻器的使用 1.滑動變阻器兩種連接方式的比較 方式 內(nèi)容 限流接法 分壓接法 對比 說明 電路圖 串、并聯(lián)關系不同 負載R上電 壓調節(jié)范圍 ≤U≤E 0≤U≤E 分壓電路調節(jié)范圍大 負載R上電 流調節(jié)范圍 ≤I≤ 0≤I≤ 分壓電路調節(jié)范圍大 閉合S前 觸頭位置 b端 a端 都為了保護負載 2.滑動變阻器兩種連接方式的選擇 ①當題中要求負載上電壓或電流從零開始調節(jié)時,應采用分壓式接法; ②當題中要求測量精確度高且調節(jié)范圍大時,一般用分壓式接法; ③當滑動變阻器的總電阻比待測電阻阻值的一半還小時,一般用分壓式接法; ④負載電阻的阻值小于滑動變阻器的總電阻或相差不多,且電壓、電流不要求從零可調時,一般用限流式接法; ⑤兩種接法均可使用時,優(yōu)先用限流式接法(節(jié)能)。 二、電流表內(nèi)、外接法的比較與選擇 1.兩種接法的比較 比較項目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 由于電流表內(nèi)阻的分壓作用,電壓表測量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分流作用,電流表測量值偏大 測量結果 R測==RA+Rx>Rx,測量值偏大 R測==<Rx,測量值偏小 適用條件 Rx?RA 大電阻 Rx?RV 小電阻 2.選擇電流表內(nèi)、外接的方法 內(nèi)接法 外接法 計算法 >或Rx> <或Rx< 試觸法 若不知Rx的大概阻值,可采用“試觸法”,將電路如圖所示連接,空出電壓表的一個接頭S,然后將S分別與a、b接觸一下 若電流表“相對變化”明顯,說明電壓表分流作用較大,采用內(nèi)接法 若電壓表“相對變化”明顯,說明電流表分壓作用較大,采用外接法 [例2] (2018鄭州質檢)在探究小燈泡的伏安特性時,所用小燈泡上標有“2.5 V 0.6 W”字樣,實驗室提供的器材有: A.電流表A1(內(nèi)阻約為5 Ω、量程為0~25 mA) B.電流表A2(內(nèi)阻約為1 Ω 、量程為0~300 mA) C.電壓表V1(內(nèi)阻約為5 kΩ、量程為0~3 V) D.電壓表V2(內(nèi)阻約為15 kΩ、量程為0~15 V) E.滑動變阻器R1(最大阻值為10 Ω、額定電流為0.6 A) F.滑動變阻器R2(最大阻值為1 000 Ω、額定電流為0.2 A) G.穩(wěn)壓電源E(電動勢為9.0 V、內(nèi)阻可忽略) H.開關一個、定值電阻若干、導線若干 由以上信息回答下列問題: (1)實驗前設計的電路圖如圖6-2-5甲所示。為了減小實驗誤差,該實驗所用的電流表、電壓表、滑動變阻器應分別為________(選填器材前的字母)。為保護滑動變阻器和燈泡,應在電路中串聯(lián)的定值電阻R0合適的電阻值應為________(選填“1 Ω”、“10 Ω”、“30 Ω”、“100 Ω”)。 圖6-2-5 (2)請確定測量電路中電壓表右側導線的正確位置后,在圖乙中用筆畫線代替導線,將實物完整連接起來。 (3)連接好電路后,通過改變滑動變阻器的滑片位置,并通過計算機描繪了該小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示。若將兩個這樣的小燈光并聯(lián)后直接接在電動勢E=3 V、內(nèi)阻r=5 Ω的電源上,每個小燈泡所消耗的實際功率為________W。(結果保留兩位有效數(shù)字)。 [解析] (1)由小燈泡的標稱可知,其額定電流為I== A=0.24 A=240 mA,即電流表應選B,電壓表應選C,滑動變阻器以分壓式接入電路,則滑動變阻器應選擇阻值較小的,即選擇E,由于電源的電動勢為9.0 V,為了保護電路,定值電阻應選擇10 Ω。(2)電壓表的內(nèi)阻遠大于小燈泡的電阻值,測量電路部分應選擇電流表外接,即接在a點,用筆畫線代替導線將實物圖連接,如答圖甲所示。(3)設每只燈泡加上的實際電壓和實際電流分別為U和I,在閉合電路中,E=U+2Ir,則U=E-2Ir=3-10I,即I=-,在題圖丙坐標系內(nèi)作出I-U圖象如答圖乙所示,由圖象可知,兩圖象交點坐標為U=1.2 V、I=0.18 A,每只燈泡的實際功率P′=UI=1.20.08 W≈0.22 W [答案] (1)B、C、E 10 Ω (2)如答圖甲 (3)0.22 規(guī)律總結 電路選擇的原則 1.安全性原則 選用儀器組成電路,首先要保證實驗正常進行。例如通過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過其量程,滑動變阻器、被測電阻不得超過其額定電流。 2.精確性、方便性原則 “精確”是指選用儀器組成實驗電路時要盡可能減小測量誤差,提高精確度。 “方便”是指實驗中便于調節(jié)控制,便于讀數(shù)。 3.運用儀器少,耗電少原則。 【題組訓練】 1.(實驗儀器的選擇)LED綠色照明技術已經(jīng)走進我們的生活。某實驗小組要精確測定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時的電阻,已知該燈正常工作時電阻大約500 Ω,電學符號與小燈泡電學符號相同。 實驗室提供的器材有: A.電流表A1(量程為0至50 mA,內(nèi)阻RA1約為3 Ω) B.電流表A2(量程為0至3 mA,內(nèi)阻RA2=15 Ω) C.定值電阻R1=697 Ω D.定值電阻R2=1 985 Ω E.滑動變阻器R(0至20 Ω)一只 F.電壓表V(量程為0至12 V,內(nèi)阻RV=1 kΩ) G.蓄電池E(電動勢為12 V,內(nèi)阻很小) H.開關S一只 (1)如圖6-2-6所示,請選擇合適的器材,電表1為________,電表2為________,定值電阻為________。(填寫器材前的字母編號) (2)將采用的電路圖補充完整。 圖6-2-6 (3)寫出測量LED燈正常工作時的電阻表達式Rx=________(填字母),當表達式中的________(填字母)達到________,記下另一電表的讀數(shù)代入表達式,其結果為LED燈正常工作時電阻。 解析 (1)由于電流表A2內(nèi)阻已知,因此電表2應為電流表A2,而電路中流過燈泡的最大電流I為6 mA,因此回路總電流小于10 mA,因此電表1不能選電流表A1,而由于電壓表內(nèi)阻已知,流過電壓表的電流最大值恰好為12 mA,因此電表1選電壓表V,為了讓燈達到額定功率,因此加在燈兩端的電壓最高為3 V,因此與電流表A2串聯(lián)的電阻應大于1 kΩ,因此定值電阻應選R2。 (2)由于滑動變阻器的阻值較小,只能采用分壓式接法,電路連接圖見答案。 (3)由于加在燈泡兩端的電壓U燈=I2(R2+RA2),流過燈泡的電流為-I2,因此Rx=,當表達式中的I2達到1.5 mA時,加在燈泡兩端的電壓恰好為3 V,此時燈泡恰好正常工作。 答案 (1)F B D (2)如圖所示 (3) I2 1.5 mA 2.(實驗電路的設計)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法),實驗室提供的器材如下: 待測電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約為3 000 Ω),電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω,額定電流2 A),電源E(電動勢6 V,內(nèi)阻不計),開關2個,導線若干。 (1)虛線框內(nèi)為該同學設計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分,將電路圖補充完整。 圖6-2-7 (2)根據(jù)設計的電路,寫出實驗步驟: _______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′,與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比,RV′________RV(填“>”、“=”或“<”),主要理由是________________________ ________________________________________________________________________。 解析 (1)電路圖如圖所示 (2)移動滑動變阻器的滑片,以保證通電后電壓表所在支路分壓最小,閉合開關S1、S2,調節(jié)R1,使電壓表V0指針滿偏,保證滑動變阻器滑片的位置不變,斷開開關S2,調節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏,讀取電阻箱所示的電阻值,此即為測得的電壓表內(nèi)阻; (3)R′V>RV,電壓表串聯(lián)電阻箱后認為電壓不變,而實際該支路電壓變大,故電阻箱分壓大于計算值,則會引起測量值的偏大。 答案 見解析 考點三 實驗數(shù)據(jù)的處理 [例3] 物理學習小組在測定某電源的電動勢E和內(nèi)阻r時,找來一段電阻率較大的粗細均勻的電阻絲ab替代滑動變阻器,設計了如圖甲所示的實驗,其中R0是阻值為2 Ω的保護電阻,滑動片P與電阻絲始終接觸良好。實驗時閉合開關,調節(jié)P的位置,測得aP的長度x和對應的電壓U、電流I數(shù)據(jù),并分別繪制了如圖6-2-8乙所示的U-I圖象和如圖丙所示的-x圖象。 圖6-2-8 (1)由圖乙可得電源的電動勢E=__________ V;內(nèi)阻r=________Ω。(結果均保留兩位有效數(shù)字) (2)根據(jù)測得的直徑可以算得電阻絲的橫截面積S=0.1210-6 m2,利用圖丙可求得電阻絲的電阻率ρ為________Ωm,圖丙中圖象截距的物理意義是______________。(結果均保留兩位有效數(shù)字) (3)此實驗用了圖象法處理數(shù)據(jù),優(yōu)點是直觀,但是不能減少或者消除________________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。 [解析] (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律,電壓表示數(shù)即路端電壓U=E-I(R0+r),因此圖乙中縱截距即為電源的電動勢E=3.00 V,斜率絕對值表示保護電阻R0與電源內(nèi)電阻之和,即(R0+r)= Ω=3.0 Ω,r=1.0 Ω。(2)圖丙中截距為x=0時,即為電路中金屬絲被短路,所測電阻即為電流表的內(nèi)阻;由圖丙可知,金屬絲長0.6 m,電阻為5.8 Ω,由電阻定律R=ρ,代入已知條件解得:ρ=1.210-6 Ωm。 (3)通過圖象法處理數(shù)據(jù)可以消除個別數(shù)據(jù)測量不準確產(chǎn)生的偶然誤差,對系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差沒有修正作用。 [答案] (1)3.0 1.0 (2)1.210-6 電流表內(nèi)阻為2.0 Ω (3)系統(tǒng)誤差 【題組訓練】 如圖6-2-9甲所示是測量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖,R1是電阻箱(0~99.9 Ω),R是滑動變阻器,A1和A2是電流表,E是電源(電動勢12 V,內(nèi)阻忽略不計)。 圖6-2-9 在保證安全和滿足要求的情況下,使測量范圍盡可能大,具體實驗步驟如下: ①閉合S,調節(jié)滑動變阻器R和電阻箱R1,使A2示數(shù)I2=0.20 A,記下此時電阻箱的阻值R1和A1的示數(shù)I1; ②重復步驟①且使A2示數(shù)仍為I2=0.20 A,測量多組R1和I1值; ③將實驗測得的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點,如圖乙所示。 根據(jù)實驗回答以下問題: (1)現(xiàn)有四只供選用的電流表: A.電流表(0~3 mA,內(nèi)阻為2.0 Ω) B.電流表(0~3 mA,內(nèi)阻未知) C.電流表(0~0.3 A,內(nèi)阻為10 Ω) D.電流表(0~0.3 A,內(nèi)阻未知) 請根據(jù)實驗過程判斷A1應選用________,A2應選用________(填寫選項字母)。 (2)在圖乙中的坐標紙上畫出R1與的關系圖。 (3)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)得出Rx=________Ω。 解析 (1)由圖乙可知,A1示數(shù)的最大值約為0.25 A,則A1應選用量程為0.3 A的電流表,由于只要知道電流大小即可,即選用D;由于A2示數(shù)為0.2 A,A2的量程為0.3 A,且必須要知道其內(nèi)阻,因此選用C。 (2)由于題圖所給各點大體處在一條直線上,因此過這些點作一條直線并延長,即得到R1-圖象,如圖所示。 (3)根據(jù)歐姆定律,則有(R1+RA1)I1=I2(Rx+RA2); 整理可得R1=I2(Rx+RA2)-RA1, 由R1-圖象可得k=I2(Rx+RA2), 而R1與的圖象的斜率k=ΩA=10 ΩA; 則有Rx=-RA2=Ω=40 Ω。 答案 (1)D C (2)見解析 (3)40 考點四 電學創(chuàng)新實驗設計 【必記要點】 1.對于電學實驗的創(chuàng)新,耍注意以下問題 (1)在解決設計型實驗時,要注意條件的充分利用,如對于給定確切阻值的電壓表和電流表,電壓表可當作電流表使用。電流表也可當作電壓表使用,利用這一特點,可以拓展伏安法測電阻的方法,如伏伏法、安安法等。 (2)對一些特殊電阻的測量,如電流表或電壓表內(nèi)阻的測量,電路設計有其特殊性。即首先要注意到其自身電阻對電路的影響,其次要充分利用其“自報電流或自報電壓”的功能,因此在測電壓表內(nèi)阻時無需另并聯(lián)電壓表,測電流表內(nèi)阻時無需再串聯(lián)電流表。 2.解決電學設計型實驗常用的方法 轉換法 將不易測量的物理量轉換成易于測量的物理量進行測量,然后再求待測物理量的值的方法叫轉換測量法(簡稱轉換法)。如在測量金屬絲電阻率的實驗中,雖然無法直接測量電阻率,但可通過測量金屬絲的長度和直徑,并將金屬絲接入電路測出其電阻,然后再計算出它的電阻率 替代法 用一個標準的已知量替代被測量,通過調整標準量,使整個測量系統(tǒng)恢復到替代前的狀態(tài)。則被測量等于標準量 控制變量法 研究一個物理量與其他幾個物理量的關系時,要使其中的一個或幾個物理量不變,分別研究這個物理量與其他各物理量的關系,然后再歸納總結。如探究電阻的決定因素實驗 [例4] 國標(GB/T)規(guī)定自來水在15 ℃時電阻率應大于13 Ωm。某同學利用圖6-2-10所示電路測量15 ℃自來水的電阻率,其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管,細管上加有閥門K,以控制管內(nèi)自來水的水量,玻璃管兩端接有導電活塞(活塞電阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移動。實驗器材還有:電源(電動勢約為3 V,內(nèi)阻可忽略),電壓表V1(量程為3 V,內(nèi)阻很大),電壓表V2(量程為3 V,內(nèi)阻很大),定值電阻R1(阻值4 kΩ),定值電阻R2(阻值2 kΩ),電阻箱R(最大阻值9 999 Ω),單刀雙擲開關S,導線若干,游標卡尺,刻度尺。 圖6-2-10 實驗步驟如下: A.用游標卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d; B.向玻璃管內(nèi)注滿自來水,并用刻度尺測量水柱長度L; C.把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù); D.把S撥到2位置,調整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R; E.改變玻璃管內(nèi)水柱長度,重復實驗步驟C、D,記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R; F.斷開S,整理好器材。 圖6-2-11 (1)測玻璃管內(nèi)徑d時游標卡尺示數(shù)如圖6-2-11甲圖所示,則d=________mm。 (2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達式為:Rx=________。(用R1、R2、R表示) (3)利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù),繪制出如圖6-2-11乙圖所示的R-關系圖象。自來水的電阻率ρ=________Ωm。(保留兩位有效數(shù)字) (4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大,則自來水電阻率測量結果將________。(填“偏大”、“不變”或“偏小”) [解析] (1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則,玻璃管內(nèi)徑d=30 mm+00.05 mm=30.00 mm。 (2)把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù),得到通過水柱的電流I1=。由閉合電路歐姆定律,E=U+Rx;把S撥到2位置,調整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R,得到該支路的電流I2=。由閉合電路歐姆定律,E=U+R2,聯(lián)立解得: Rx=。 (3)由電阻定律Rx=,Rx=,聯(lián)立解得:R=。R-關系圖象斜率k=400 Ωm,又k=,S=,解得:ρ==14 Ωm。 (4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大,則通過水柱的電流I1大于測量值,則Rx<R2,得到Rx<,即自來水電阻測量值偏大,則自來水電阻率測量結果將偏大。 [答案] (1)30.00 (2) (3)14 (4)偏大 【題組訓練】 一標有“6 V,0.5 A”的小型直流電動機,轉子由銅導線繞制的線圈組成,阻值約為1 Ω。某興趣小組設計一個實驗,測量此電動機線圈的電阻。實驗室提供的器材除導線和開關外還有: A.直流電源E:8 V(內(nèi)阻不計) B.直流電流表A1:0~0.6 A(內(nèi)阻約為0.5 Ω) C.直流電流表A2:0~3 A(內(nèi)阻約為0.1 Ω) D.直流電壓表V1:0~3 V(內(nèi)阻約為5 kΩ) E.直流電壓表V2:0~15 V(內(nèi)阻約為15 kΩ) F.滑動變阻器R1:0~10 Ω,2 A G.標準電阻R2:5 Ω 圖6-2-12 (1)為能較準確地測出電動機線圈的電阻,應選擇電路圖________[填“甲”或“乙”]。 (2)為使電表指針有較大角度的偏轉,需要選用的電流表是________,電壓表是________。(填寫實驗器材前面的序號) (3)閉合開關后,調節(jié)滑動變阻器控制電動機不轉動時讀出電流表、電壓表示數(shù)。若某次實驗電壓表的示數(shù)為2.5 V,電流表的示數(shù)為0.4 A,則電動機線圈電阻為________Ω。由此可計算出該電動機正常工作時輸出的機械功率為________W(結果保留三位有效數(shù)字)。 解析 (1)電動機額定值為“6 V0.5 A”,因此電流表應選B控制電動機不轉時,兩端最大電壓約為U=0.51 V=0.5 V,滑動變阻器應采用分壓接法,電動機線圈電阻約為1 Ω,電流表內(nèi)阻約為0.5 Ω,電壓表內(nèi)阻很大,電流表應采用外接法,因線圈的電阻太小,為保護電動機和便于實驗,將定值電阻與電動機串聯(lián),故應選擇甲電路圖。 (2)測電動機線圈電阻,應控制電動機不轉,此時通過電動機的電流不大于0.5 A,加在電動機和定值電阻兩端電壓不超過3 V,因此電流表選B,電壓表選D。 (3)由歐姆定律可知r+R2== Ω=6.25 Ω;解得r=(6.25-5) Ω=1.25 Ω。 電動機正常工作時,總功率P=UI=60.5 W=3 W,線圈產(chǎn)生的熱功率PQ=I2r=0.521.25 W≈0.31 W,則電動機輸出的機械功率P機械=P-PQ=(3-0.31)W=3.69 W。 答案 (1)甲 (2)B D (3)1.25 2.69 規(guī)范答題與滿分指導 電學實驗問題 【典例】 (9分)現(xiàn)有一刻度盤總共有N小格、且刻度均勻,量程未準確確定的電壓表V1,已知其量程在13~16 V之間,內(nèi)阻r1=150 kΩ。為測定其準確量程U1,實驗室提供了如下表所列的器材,要求方法簡潔,盡可能減少誤差,并能測出多組數(shù)據(jù)。 器材(代號) 規(guī)格 標準電壓表V2 量程3 V,內(nèi)阻r2=30 kΩ 電流表A 量程3 A,內(nèi)阻r3=0.01 Ω 滑動變阻器R 總阻值1 kΩ 穩(wěn)壓電源E 20 V,內(nèi)阻很小 開關S、導線若干 (1)某同學設計了如圖6-2-13所示的甲、乙、丙三種電路圖。 圖6-2-13 你認為選擇________電路圖測量效果最好。(填“甲”、“乙”、“丙”) (2)根據(jù)測量效果最好的那個電路圖,將下列有關器材連接成測量電路。 圖6-2-14 (3)若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計算V1的量程U1,則所用的表達式U1=________,式中各符號表示的物理量是: ________________________________________________________________________。 規(guī)范解答 評分標準及答題規(guī)則 (1)電壓表V1的內(nèi)阻r1已知,只要測出電壓表滿偏電流,即可由U1=Ir1得出V1的量程,但電流表A的量程太大,無法準確測出其電流,而電壓表V2內(nèi)阻r2已知,故可由I=得出流過V2的電流,即可將V2表當作電流表使用,故選乙圖。 (2)電路連接如圖所示。 (3)U1=U2式中N為V1的總格數(shù),N1為V1讀數(shù)對應的格數(shù),r1為V1內(nèi)阻,r2為V2內(nèi)阻,U2為V2讀數(shù)。 [答案] (1)乙 (2)(3)見解析 (1)第(1)問3分,填空時直接填寫“乙”,填寫其他內(nèi)容不給分。 名師指點 對于器材選擇和電路選擇類題目,應注意要填寫的內(nèi)容。例如器材的選擇,有的題目要求填寫器材代號,有的題目要求填寫器材前的字母,不可填錯。 (2)第(2)問3分,連線有一處錯誤,扣3分。 名師指點 電路的連接應與選擇的原理圖圖乙相對應,若原理圖選擇的是“甲”電路或“丙”電路,即使電路圖連接正確,也不給分。 (3)第(3)問3分。表達式應規(guī)范正確,只寫出表達式而沒有說明式中各量的意義,不給分。 名師指點 實驗結果中若用到所測量的物理量,可設定這些物理量的符號,并注明這些符號所表示的物理意義。 答 題 規(guī) 則 1.電路的連接 連線前一定要畫出實驗電路圖,然后按圖連線,且必須注意以下幾點: (1)連線不能交叉; (2)必須把線接在接線柱上; (3)電流應從電表正接線柱流入,從負接線柱流出; (4)變阻器應處在有效控制狀態(tài),在實際操作中,畫電路圖時,各元件的相對位置應盡量與實物圖相吻合;連實物圖時,應先串后并,先連控制電路后連測量電路。要特別注意變阻器的分壓連接,把變阻器的全電阻、開關、電源連成干路,取變阻器的部分電阻與測量電路并聯(lián)即可。 2.結果的表達 (1)答題時弄清需要回答的是實驗器材的名稱、實驗器材的電路符號還是選項前的代號; 如例2中選擇的電流表、電壓表及滑動變阻器應填器材前的代號。 (2)若填寫的結果是文字表達式,表達式需化簡到最簡,且規(guī)范,表達式后不要帶單位; 如例4中,U1的表達式U1=U2,不可寫成U1=U2v, (3)若填寫的結果是數(shù)值,需注意題目或器材對有效數(shù)字的要求,若填空的后面帶有單位,填空時不再寫單位,若填空的后面無單位,填空時應填寫單位。 如例3中第(1)(2)問中均要求保留兩位有效數(shù)字,在填寫答案時一定要按要求填空。 (4)電表讀數(shù)要符合電表精度要求,電壓表、電流表最小分度是1、0.1、0.001的要估讀到下一位,最小分數(shù)是0.2、0.02、0.5、0.05的不需向下一位估讀。- 配套講稿:
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