第3講電學(xué)實(shí)驗(yàn)(一)第十四章實(shí)驗(yàn)與探究?jī)?nèi)容索引實(shí)驗(yàn)9測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線課時(shí)作業(yè)限時(shí)訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度實(shí)驗(yàn)10探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)9一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理用電流表測(cè)出流過(guò)小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在IU坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來(lái).二、實(shí)驗(yàn)電路圖及器材二、實(shí)驗(yàn)電路圖及器材如圖1所示，圖1小燈泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一個(gè)、電壓表(03 V15 V)與電流表(00.6 A3 A)各一個(gè)、滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 )一個(gè)、學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟1.確定電表量程，按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路.2.將滑動(dòng)變阻器滑片滑到阻值為0處，閉合開關(guān)，使電壓從0開始變化.3.移動(dòng)滑片，測(cè)出多組不同的電壓與電流值.4.在坐標(biāo)紙上以I為縱軸，以U為橫軸，建立坐標(biāo)系.在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，將各點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，就得到小燈泡的伏安特性曲線.5.拆除電路，整理器材.四、實(shí)驗(yàn)器材選取四、實(shí)驗(yàn)器材選取1.原則：(1)安全；(2)精確；(3)操作方便.2.具體要求(1)電源允許的最大電流不小于電路中的實(shí)際最大電流.干電池中電流一般不允許超過(guò)0.6 A.(2)用電器的額定電流不能小于通過(guò)該用電器的實(shí)際最大電流.(3)電壓表或電流表的量程不能小于被測(cè)電壓或電流的最大值.(4)電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的 以上.(5)從便于操作的角度來(lái)考慮，限流式接法要選用與待測(cè)電阻阻值相近的滑動(dòng)變阻器，分壓式接法要選用較小阻值的滑動(dòng)變阻器.五、電流表內(nèi)接法與外接法的比較五、電流表內(nèi)接法與外接法的比較電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)UxUA電壓表分流I測(cè)IxIV電阻測(cè)量值R測(cè) RxRARx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè) 1 V后，小燈泡電阻R隨溫度T的升高而_(選填“增大”或“減小”).解析解析解析由題圖可知，當(dāng)電壓為1.0 V時(shí)，電流為0.10 A，則由歐姆定律可知：R 10 ；IU圖象上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù).由題圖可知，此斜率越來(lái)越小，說(shuō)明電阻在增大.圖6答案10增大變式變式4(2017金華十校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，選用的小燈泡為“2.5 V,0.8 W”.(1)在圖7中，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線完成余下的電路連線，要求小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化.圖7答案答案答案次數(shù)n123456789電壓/V00.100.200.400.501.001.502.002.50電流/A00.070.100.160.170.220.260.290.32(2)根據(jù)上述電路，測(cè)量得到了多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)用表中數(shù)據(jù)在圖8坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，并作出IU圖線.圖8答案答案答案探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)10一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)電阻定律公式知道只要測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度和它的直徑d，計(jì)算出橫截面積S，并用伏安法測(cè)出電阻Rx，即可計(jì)算出金屬絲的電阻率.把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R.二、實(shí)驗(yàn)電路圖及實(shí)物圖二、實(shí)驗(yàn)電路圖及實(shí)物圖如圖9所示，圖9被測(cè)金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動(dòng)變阻器(50 )，開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測(cè)微器，毫米刻度尺.三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟1.在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d.2.接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路.3.用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量三次，求出其平均值l.4.把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置.5.閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi).四、數(shù)據(jù)處理四、數(shù)據(jù)處理五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1.本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法.2.被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，是指待測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)金屬絲長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值.例例3(2017浙江4月選考18)小明用電學(xué)方法測(cè)量電線的長(zhǎng)度.首先，小明測(cè)得電線銅芯的直徑為1.00 mm，估計(jì)其長(zhǎng)度不超過(guò)50 m(已知銅的電阻率為1.75108 m).現(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材：量程為3 V、內(nèi)阻約為3 k的電壓表；量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 的電流表；阻值為020 的滑動(dòng)變阻器；內(nèi)阻可忽略、輸出電壓為3 V的電源；阻值為R04.30 的定值電阻，開關(guān)和導(dǎo)線若干.小明采用伏安法測(cè)量電線電阻，正確連接電路后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電流表的示數(shù)從0開始增加，當(dāng)示數(shù)為0.50 A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖10甲所示，讀數(shù)為_ V.根據(jù)小明測(cè)量的信息，圖乙中P點(diǎn)應(yīng)該_(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，Q點(diǎn)應(yīng)該_(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”).小明測(cè)得的電線長(zhǎng)度為_ m.甲解析乙圖10答案2.50接b接a31.4解析解析電壓表量程為3 V，所以得估讀，即讀數(shù)為2.50 V；由題意知本題的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：變式變式5(2017寧波市9月聯(lián)考)用伏安法測(cè)定電阻約為5 的均勻電阻絲的電阻率，電源是兩節(jié)干電池.如圖11甲所示，將電阻絲拉直后兩端固定在帶有刻度尺的絕緣底座的接線柱上，底座的中間有一個(gè)可沿電阻絲滑動(dòng)的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時(shí)，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出，實(shí)驗(yàn)采用的電路原理圖如圖乙所示，電表均可視為理想電表.圖11(1)本實(shí)驗(yàn)電壓表的量程選_(填“03 V”或“015 V”)(2)根據(jù)電路原理圖乙，用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)圖丙連接成實(shí)驗(yàn)電路.答案03 V答案答案連線如圖所示(3)閉合開關(guān)后，滑動(dòng)變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動(dòng)，將觸頭P自左向右移動(dòng)的過(guò)程中，電流表讀數(shù)_(填“增大”、“減小”或“不變”)(4)實(shí)驗(yàn)得到幾組U、I、L的數(shù)據(jù)，用R 計(jì)算出相應(yīng)的電阻值后作出RL圖線如圖丁所示，取圖線上的兩個(gè)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)之差L和R，若電阻絲直徑為d，則電阻率_.(用L、R、d表示)答案不變變式變式6某同學(xué)用伏安法測(cè)量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 k的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 的電流表.采用分壓電路接線，圖12甲是實(shí)物的部分連線圖，待測(cè)電阻為圖乙中的R1，其阻值約為5 .圖12(1)測(cè)R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線連接_(填a或b)、導(dǎo)線連接_(填c或d).答案ad解析解析解析因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻R1的阻值，則電流表采用外接法，而滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，故測(cè)R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線連接a，導(dǎo)線連接d；(2)正確接線測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表,用作圖法求得R1的阻值為_.答案答案答案見解析圖U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.534.6(4.44.7均可)解析解析解析設(shè)R1的邊長(zhǎng)為l，厚度為h，電阻率為，根據(jù)電阻定律，得R1 要測(cè)R2的阻值，與測(cè)量R1一樣，最優(yōu)的連線應(yīng)連接a，連接d，選項(xiàng)B正確. (3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導(dǎo)體，R2的邊長(zhǎng)是R1的 ，若測(cè)R2的阻值，則最優(yōu)的連線應(yīng)選_(填選項(xiàng)).A.連接a，連接c B.連接a，連接dC.連接b，連接c D.連接b，連接d答案解析課時(shí)作業(yè)1.(2015浙江理綜22)圖1甲是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖.1234567圖1(1)根據(jù)圖甲畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；1234567解析解析解析電路圖如圖所示.答案答案答案見解析圖(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖乙中的、所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為3 V.所示讀數(shù)為：_、_、_、_.兩組數(shù)據(jù)得到的電 阻 分 別 為 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 和_.1234567解析答案0.24 A0.10 A2.00 V0.27 V8.3 (8.30.1 均可)2.7 (2.70.1 均可)如填為2.7 (2.70.1 均可) 8.3 (8.30.1 均可)也行12345672.某學(xué)習(xí)小組要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.6 V,1.2 W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有下列器材可供選擇：直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5 V，內(nèi)阻不計(jì))；電壓表V(量程5 V，內(nèi)阻約為5 k)；電流表A1(量程350 mA，內(nèi)阻約為1 )；電流表A2(量程150 mA，內(nèi)阻約為2 )；滑動(dòng)變阻器R1(阻值0200 )；滑動(dòng)變阻器R2(阻值010 ).(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_；(填寫器材代號(hào)) 1234567答案R2A1(2)如圖所示，以下的四個(gè)電路中應(yīng)選用_進(jìn)行實(shí)驗(yàn).答案12345673.(2017諸暨市期末考試)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的標(biāo)稱值為“2.5 V0.5 A”.(1)圖2甲是實(shí)驗(yàn)中部分的電路連線，余下導(dǎo)線的連接方式：導(dǎo)線連接_(選填a或b)、導(dǎo)線連接_(選填c或d)、導(dǎo)線連接_(選填e或f).解析1234567圖2答案cae解析解析根據(jù)小燈泡的額定電壓2.5 V，額定電流0.5 A，可以知道電壓表、電流表的連線，同時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)該采用分壓式接法，所以導(dǎo)線、分別連接a、c、e；1234567(2)根據(jù)上述電路，測(cè)量得到了一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，已將數(shù)據(jù)描繪在圖乙的坐標(biāo)紙中，請(qǐng)?jiān)趫D中描出小燈泡的伏安特性曲線.解析1234567答案答案答案如圖所示解析解析圖象處理時(shí)應(yīng)用平滑的曲線盡可能多地連接各點(diǎn).4.(2017嘉興市期末)某小燈泡的額定電壓是2.5 V，小明同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線，要求采用分壓電路，電流表外接.(1)用多用電表粗測(cè)小燈泡的阻值，倍率選用“1”擋，如圖3甲所示，其電阻為_ ；圖3答案1.01234567(2)請(qǐng)你在圖乙中完成實(shí)物接線余下導(dǎo)線的連接；答案答案答案如圖所示1234567(3)小明正確的完成了實(shí)驗(yàn)，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)描繪了小燈泡的伏安特曲線，如圖丙所示，當(dāng)小燈泡兩端電壓U2.5 V時(shí)，其電阻R_ (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；答案8.31234567(4)在(1)和(3)中小燈泡的電阻測(cè)量值明顯不同的原因是_.A.(1)中的測(cè)量是錯(cuò)誤的B.(3)中的測(cè)量是錯(cuò)誤的C.(1)中的測(cè)量誤差太大D.由于溫度不同造成了電阻值不同1234567答案5.在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，有兩節(jié)新的干電池、開關(guān)、若干導(dǎo)線和待測(cè)金屬管(其阻值約為5 )及下列器材：A.電壓表03 V，內(nèi)阻約10 kB.電壓表015 V，內(nèi)阻約50 kC.電流表00.6 A，內(nèi)阻約0.05 D.電流表03 A，內(nèi)阻約0.01 E.滑動(dòng)變阻器，010 F.滑動(dòng)變阻器，0100 (1)要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_；(填序號(hào))1234567答案CAE解析1234567解析解析由于兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為3 V，所以電壓表應(yīng)選A；由于待測(cè)金屬管的阻值約為5 ，滑動(dòng)變阻器F阻值太大，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E.(2)實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖4所示，請(qǐng)指出接線中的兩處明顯錯(cuò)誤.錯(cuò)誤1：_；錯(cuò)誤2：_. 答案導(dǎo)線連接在了滑動(dòng)變阻器的滑片上解析解析解析由于待測(cè)金屬管阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，連線圖中的兩處明顯錯(cuò)誤分別是：錯(cuò)誤1：導(dǎo)線連接在了滑動(dòng)變阻器的滑片上；錯(cuò)誤2：采用了電流表內(nèi)接法.1234567采用了電流表內(nèi)接法圖46.在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了探究3根材料未知、橫截面積均為S0.20 mm2的金屬絲a、b、c的電阻率，采用如圖5所示的實(shí)驗(yàn)電路.M為金屬絲c的左端點(diǎn)，O為金屬絲a的右端點(diǎn)，P是金屬絲上可移動(dòng)的接觸點(diǎn).在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電流表讀數(shù)始終為I1.25 A，電壓表讀數(shù)U隨OP間的距離x的變化如下表：圖51234567x/mm 600700800900 1 000 1 200 1 400U/V4.004.505.105.906.506.656.82x/mm 1 600 1 800 2 000 2 100 2 200 2 300 2 400U/V6.937.027.157.858.509.059.75(1)繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線；答案答案答案見解析解析解析解析以O(shè)P間距離x為橫軸，以電壓表讀數(shù)U 為縱軸，描點(diǎn)、連線繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線.1234567(2)求出金屬絲的電阻率，并進(jìn)行比較.解析1234567答案答案答案見解析通過(guò)計(jì)算可知，金屬絲a與c電阻率接近，遠(yuǎn)大于金屬絲b的電阻率.7.小明對(duì)2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣，于是用伏安法測(cè)量其電阻值.(1)圖6甲是部分連接好的實(shí)物電路圖，請(qǐng)用電流表外接法完成接線并在圖中畫出.圖61234567答案答案答案見解析圖甲解析1234567解析解析連線如圖甲所示.甲(2)小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測(cè)量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到UI圖上，如圖乙所示.在圖中，由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是用_(選填“”或“”)表示的.1234567解析答案1234567解析解析UI圖象如圖乙所示，UI圖象的斜率反映了電阻的大小，而用電流表內(nèi)接法時(shí)測(cè)得的電阻偏大，外接法時(shí)測(cè)得的電阻偏小，所以外接法的數(shù)據(jù)點(diǎn)是用“”表示的.乙(3)請(qǐng)你選擇一組數(shù)據(jù)點(diǎn)，在圖上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為_ .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案答案答案見解析圖乙1234567用“”表示的數(shù)據(jù)連線時(shí)，電阻為1.2 (1.11.3 均可)，用“” 表示的數(shù)據(jù)連線時(shí)，電阻為1.6 (1.51.7 均可)解析