倒計(jì)時(shí)第2天　電學(xué)實(shí)驗(yàn) A．主干回顧 B．精要檢索 1．實(shí)驗(yàn)要點(diǎn) 分類 名稱 ?？家c(diǎn) 測量性實(shí)驗(yàn) 測定金屬的電阻率 由R＝ρ得ρ＝R，金屬導(dǎo)線的電阻R可用伏安法測量，金屬導(dǎo)線的長度l用毫米刻度尺測量，金屬導(dǎo)線的橫截面積S可由其直徑d算出，S＝π2，d可由螺旋測微器測量 測定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 控制電路采用限流式接法，測量電路一般采用電流表內(nèi)接法，測量數(shù)據(jù)一般用圖象法處理 探究性實(shí)驗(yàn) 描繪小電珠的伏安特性曲線 控制電路用分壓式接法(電流、電壓從零開始連續(xù)調(diào)節(jié))，測量電路適當(dāng)選取電流表內(nèi)接法或外接法 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 傳感器的簡單應(yīng)用 光電轉(zhuǎn)換和熱電轉(zhuǎn)換及半導(dǎo)體光敏元件和熱敏元件在電路中的控制作用 2.電學(xué)量的測量 物理量 測量工具(方法) 備注 電流 電流表 串聯(lián)，讀數(shù)＝指示的格數(shù)×精度＋估讀 電壓 電壓表 并聯(lián)，讀數(shù)＝指示的格數(shù)×精度＋估讀 多用電表 ①讀數(shù)＝指針指示數(shù)×倍率(指針指示在上端表盤中間附近位置較準(zhǔn)) ②“機(jī)械零點(diǎn)”在刻度盤左側(cè)“0”位置，需要調(diào)零時(shí)通過表盤下方中間的定位螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)；“歐姆零點(diǎn)”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，需要調(diào)零時(shí)通過歐姆擋的調(diào)零旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)．測電阻時(shí)每變換一次擋位，都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零 ③負(fù)接線柱電勢(shì)高(與內(nèi)部電源的正極相連)，接黑表筆，正接線柱電勢(shì)低，接紅表筆 電阻 電阻箱替代法 電阻箱電阻的讀數(shù)＝各擋位的電阻值相加 伏安法 Rx＝(U表示電阻兩端電壓，I表示通過電阻的電流) 半偏法(測電流表內(nèi)阻、測電壓表內(nèi)阻) 調(diào)好滿偏后，保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，以保持測量電路的電流或電壓基本不變 電動(dòng)勢(shì) 和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律(電壓表與電流表、電壓表與定值電阻、電流表與定值電阻組合) ①方程組法：測出幾組I、U的數(shù)據(jù)，建立E＝U＋I(xiàn)r的方程組，求E、r值，取平均值 ②圖象法：建立U­I圖象，縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì)E，斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)電阻r 3.兩種測量電路 內(nèi)接法 外接法 電路結(jié)構(gòu) 誤差原因 電流表分壓U測＝Ux＋UA 電壓表分流I測＝Ix＋I(xiàn)V 測量數(shù)值 R測＝>Rx R測＝<Rx 誤差分析 測量值大于真實(shí)值 測量值小于真實(shí)值 適用條件 Rx?RA RV?Rx 適用測量 大電阻 小電阻 電路選擇 計(jì)算法 >或R>RARV <或R<RARV 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(gè)接頭S，然后將S分別與a、b接觸一下 若電流表“相對(duì)變化”明顯，說明電壓表分流作用較大，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法 若電壓表“相對(duì)變化”明顯，說明電流表分壓作用較大，應(yīng)采用電流表外接法 4.兩種控制電路 限流式接法 分壓式接法 電路圖 觸頭P初始位置 b端 a端 電壓調(diào)節(jié)范圍 ≤Ux≤E 0≤Ux≤E C.考前熱身 1．①某實(shí)驗(yàn)小組在“測定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)過程中，正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖1所示，則它們的讀數(shù)依次是________mm、________A、________V. 甲　　　　　　　　　乙　　　　　　　丙 圖1 ②已知實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器阻值范圍為0～10 Ω，電流表內(nèi)阻約為幾歐，電壓表內(nèi)阻約為20 kΩ，電源為干電池(不宜在長時(shí)間、大功率狀況下使用)，電源電動(dòng)勢(shì)E＝4.5 V，內(nèi)阻較?。畡t圖2電路圖中，________(選填字母代號(hào))電路為本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)采用的最佳電路，但用此最佳電路測量的金屬絲電阻仍然會(huì)比真實(shí)值偏________(選填“大”或“小”)． 甲　　　　　　　　　　　　　　乙 圖2 ③若已知實(shí)驗(yàn)所用的電流表內(nèi)阻的準(zhǔn)確值RA＝2.0 Ω，那么測量金屬絲電阻Rx的最佳電路應(yīng)是上圖2中的________(選填字母代號(hào))電路．此時(shí)測得電流為I、電壓為U，則金屬絲電阻Rx＝________(用題中字母代號(hào)表示)． 【解析】?、俾菪郎y微器的固定刻度讀數(shù)為0.5 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為49.9×0.01 mm＝0.499 mm，金屬絲直徑為0.5 mm＋0.499 mm＝0.999 mm.電流表讀數(shù)為0.42 A，電壓表讀數(shù)為2.29 V. ②因RV?Rx(Rx＝ Ω≈5.5 Ω)，測量電路采用電流表外接法，故最佳電路為甲電路，此時(shí)測量結(jié)果因電壓表的分流而偏小． ③若已知電流表內(nèi)阻時(shí)，最佳電路為乙電路．由歐姆定律得：Rx＋RA＝，那么Rx＝－RA. 【答案】?、?.998～1.000間均可　0.42　2.28～2.30間均可?、诩住⌒　、垡摇。璕A 2．(1)某研究小組的同學(xué)為了測量某一電阻Rx的阻值，甲同學(xué)先用多用電表進(jìn)行粗測．使用多用電表歐姆擋時(shí)，將選擇開關(guān)置于合適的擋位后，必須先將兩表筆短接，再進(jìn)行________使指針指在歐姆刻度的“0”處．若該同學(xué)將選擇開關(guān)旋在“×1”位置，指針在刻度盤上停留的位置如圖3所示，則所測量的值為________Ω. 圖3 (2)為進(jìn)一步精確測量該電阻，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上擺放有以下器材： A．電流表(量程15 mA，內(nèi)阻未知) B．電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻未知) C．電阻箱(最大電阻99.99 Ω) D．電阻箱(最大電阻999.99 Ω) E．電源(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻1 Ω) F．單刀單擲開關(guān)2只 G．導(dǎo)線若干 乙同學(xué)設(shè)計(jì)的電路圖如圖4所示，現(xiàn)按照如下實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)： 圖4 ①調(diào)節(jié)電阻箱，使電阻箱有合適的阻值R1，僅閉合S1，使電流表有較大的偏轉(zhuǎn)且讀數(shù)為I； ②調(diào)節(jié)電阻箱，保持開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2閉合，再次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2，使電流表讀數(shù)仍為I. a．根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)器材可知，電流表應(yīng)選________，電阻箱應(yīng)選擇________．(填器材前字母) b．根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知，待測電阻Rx＝________(用題目所給測量數(shù)據(jù)表示)． (3)利用以上實(shí)驗(yàn)電路，閉合S1、S2，調(diào)節(jié)電阻箱R，可測出電流表的內(nèi)阻RA，丙同學(xué)通過調(diào)節(jié)電阻箱R，讀出多組R和I值，作出了 ­R圖象如圖5所示．若圖象中縱軸截距為1 A－1，則電流表內(nèi)阻RA＝________Ω. 圖5 【解析】　(1)根據(jù)多用電表測電阻的要求，將選擇開關(guān)旋在適當(dāng)?shù)臍W姆擋位之后，紅、黑表筆短接再進(jìn)行歐姆調(diào)零．根據(jù)圖中指針的位置，可得被測電阻值Rx＝18.0×1 Ω＝18.0 Ω. (2)②a.根據(jù)閉合電路歐姆定律能估算出通過待測電阻的最大電流，從而可選擇電流表的量程，然后再通過求出電路中需要的最大電阻，來選擇電阻箱． b．根據(jù)①可知：I＝ 根據(jù)②可知：I＝ 解得：Rx＝R2－R1. (3)電路中閉合S1、S2可得： I＝變形可得， ＝·R＋·(RA＋r) 又知縱軸截距為1 A－1，則有 (RA＋r)＝1 A－1 將E＝3 V，r＝1 Ω，代入上式 解得：RA＝2 Ω. 【答案】　(1)歐姆調(diào)零　18.0　(2)②a.A　D　b．R2－R1　(3)2 3．牛小曼同學(xué)對(duì)紐扣鋰電池的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，該電池的內(nèi)阻約為1 kΩ，電動(dòng)勢(shì)標(biāo)稱值為3 V．為了測定其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，除待測電池外，還備有如下器材： A．電壓表V1：量程為3 V、內(nèi)阻約為100 kΩ B．電壓表V2：量程為4 V、內(nèi)阻約為10 MΩ C．電流表A1：量程為3 A、內(nèi)阻約為8 Ω D．電流表A2：量程為0.6 A、內(nèi)阻約為50 Ω E．定值電阻R1：1 kΩ F．定值電阻R2：30 kΩ G．滑動(dòng)變阻器：0～5 kΩ H．開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)為了較準(zhǔn)確測量，電表應(yīng)選用________、________；定值電阻選用________；(填器材前的編號(hào)) (2)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路． 【解析】　(1)因?yàn)榧~扣鋰電池短路電流I0＝3 mA，兩個(gè)電流表量程太大，電壓表V1測R1的最大電流恰好為3 mA.所以電表采用電壓表A和B；定值電阻R2的阻值太大，與兩電表不匹配，所以定值電阻采用E； (2)量程大的電壓表V2測路端電壓，電壓表V1接在滑動(dòng)變阻器兩端(電壓表V1接在定值電阻兩端也可)，電路如圖所示. 【答案】　(1)A　B　E　(2)見解析 4．為了描繪一個(gè)標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材： A．標(biāo)有“6 V　3 W”字樣的小燈泡一個(gè) B．9 V學(xué)生電源一個(gè) C．量程為0～3 V的電壓表，內(nèi)阻約為3 kΩ D．量程為0～9 V的電壓表，內(nèi)阻約為15 kΩ E．量程為0～0.6 A的電流表，內(nèi)阻約為0.5 Ω F．量程為0～3 A的電流表，內(nèi)阻約為0.1 Ω G．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～50 Ω，允許通過的最大電流1.5 A) H．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～500 Ω，允許通過的最大電流0.5 A) I．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干 (1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，方便調(diào)節(jié)電路，請(qǐng)?jiān)谙旅娼o定的四個(gè)電路圖和上述所給的器材中選取適當(dāng)?shù)碾娐泛推鞑?，并將它們的編?hào)填在橫線上．應(yīng)選取的電路是________；電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________． (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定的數(shù)據(jù)，以電壓U為橫坐標(biāo)，電流I為縱坐標(biāo)畫出圖線，在下面給出的四個(gè)I­U圖線中，最能反映實(shí)際情況的是________，請(qǐng)簡要說明理由_________________________________________________________． 【解析】　(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線的電路一定要用分壓電路作為控制電路，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值較小的G.“6 V　3 W”小燈泡的額定電流和額定電壓下的電阻分別是0.5 A、12 Ω，電壓表、電流表應(yīng)該選擇D和E，而＝ Ω＝50 Ω>12 Ω，所以測量電路應(yīng)該選用電流表外接電路．電路應(yīng)該選擇C.(2)因?yàn)闊艚z電阻隨著溫度的升高而增大，所以I­U圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)的連線的斜率隨著電壓的增大而逐漸減小，故選項(xiàng)C正確． 【答案】　(1)C　D　E　G (2)C　燈絲電阻隨著溫度的升高而增大 5．某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)水果電池(電動(dòng)勢(shì)約為4.5 V，內(nèi)阻約為1 Ω)，現(xiàn)要測量這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.他從實(shí)驗(yàn)室借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)滑動(dòng)變阻器(最大阻值為10 Ω)、一只電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻約為15 kΩ)、一只電流表(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω)、一個(gè)定值電阻(R0＝5 Ω)和若干導(dǎo)線． 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖6 (1)該同學(xué)利用上述器材設(shè)計(jì)了如圖6甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)調(diào)到________(選填“最大”或“最小”)． (2)斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，再閉合開關(guān)S，讀取并記錄電壓表的示數(shù)及電流表的示數(shù)．改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，多次重復(fù)上述操作，可得到多組電壓值U及電流值I，并以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，畫出U­I關(guān)系圖線(該圖線為一條直線)，如圖乙所示．由圖線可求得電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)利用該實(shí)驗(yàn)電路測出的電動(dòng)勢(shì)E測和內(nèi)阻r測與真實(shí)值E真和r真相比，理論上E測________E真，r測________r真(選填“>”、“<”或“＝”)．引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_______________________________________ ___________________________________________________________. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37162102】 【解析】　(1)為了保證測量電表的安全，開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)調(diào)到最大． (2)根據(jù)U­I關(guān)系圖線可直接讀出電池的電動(dòng)勢(shì)；電池的等效內(nèi)阻(R0＋r)為圖線斜率的絕對(duì)值． (3)由于電壓表的分流作用，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的測量值均偏?。? 【答案】　(1)最大　(2)4.3(或4.4)　0.79(0.70～1.00均正確)　(3)<　<　電壓表的分流