高考物理二轮复习提升 第二部分 专题八 第2讲 实验题突破 课件.ppt

第2讲 实验题突破 物理实验在高考中的地位很突出 它在理综总分中占了18分 是得分率较低的题型 因此 物理实验能力能否提高及高三物理实验复习的成功与否 是高考能否制胜的关键 理综试题中物理实验题就只有一道大题 但它通常包括两道小题 分别考查力学实验和电学实验 从近三年试题看 力学实验题难度较低 2010年和2011年都是考查 研究匀变速直线运动 2012年考查了 探究弹力与弹簧伸长量的关系 电学实验题一般设计为中等难度 2012年放在第 1 小题考查 还明显降低了难度 2010年考查了 利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻 2011年考查了 描绘小电珠的伏安特性曲线 还考查了 测金属的电阻率 但都属于测电阻一类的实验 考点也比较稳定 因此在实验题型突破过程中 考生首先要会正确使用高考考试大纲要求的13种物理仪器 尤其要重点掌握 三尺三表 刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器 电流表 电压表 多用电表 的使用与读数 然后对力学实验和电学实验的复习各抓一个核心 力学实验的核心是 纸带 类实验 电学实验的核心是 测电阻 类实验 复习过程中要重视对实验原理和实验操作步骤的理解 会对实验误差进行分析 由于连 续两年考查实物连线 考生一定要弄会实物连线 因为这是二轮实验专题复习后的实验题型突破 因此要打破一 二轮的复习模式 最好采用 以点带面 的复习方法复习 以点带面的实验复习法 就是在实验复习中紧紧抓住与之相关的重难点 把握总体结构 摸清各知识点的结构体系 以点带面 用面促点 使所掌握的知识相互关联而不孤立零碎 通过这种方法可以让考生们对知识进行整体性 综合性总结 使考生们能达到更高层次 使知识在头脑中清晰化 网络化 系统化 从而提高解决问题的能力 基本仪器的使用和读数 以点带面 对于仪器使用类的实验 多是以填空的形式出现 纵观近几年的高考题 主要考查的仪器是 电流表 电压表 多用电表和电阻箱的使用及读数 刻度尺 螺旋测微器和游标卡尺的读数等 重点掌握 三尺三表 的使用与读数 一 需要估读的仪器 刻度尺 电流表 电压表和螺旋 测微器 1 刻度尺 最小分度值为1mm 量程不等 测量时要估读到毫米的下 一位 使用时注意两点 1 读数时眼睛应正对刻度线 以避免视差 2 测量的长度等于被测物体的两个端点在刻度尺上的读 数之差 1 如图8 2 1所示 甲 乙分别表示两位同学测同一物体长度时的情景 其中用尺不太合理的是 填 甲 或 乙 这一物体的长度应为 cm 图8 2 1 解析 读数比较容易的是甲图 因为甲图的起始刻度 3 容易直接读出 而乙图的测量方法就比较费时 且容易出现错误 没有达到简便易行的原则 所以不太合理 读数时要估读到最小刻度值的下一位 由于此刻度尺的最小刻度值是1mm 所以被测物体的长度是1 90cm 答案 乙1 90 2 电流表和电压表 1 读数规则 2 测量值 最小刻度 小格数 估读值 2 读出下列电表的测量值 图8 2 2 1 电压表接0 3v量程时读数为 v 接0 15v量 程时读数为 v 2 电流表接0 3a量程时读数为 a 接0 0 6a量 程时读数为 a 2 15 10 7 0 80 0 16 3 螺旋测微器 1 原理 螺旋测微器又叫千分尺 它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的仪器 用它测量长度可以准确到0 01mm 螺旋测微器的螺距等于0 5mm 每转一周 螺杆前进或后退0 5mm 把周长分为50等份 刻度每一小格对应表示0 01mm 螺旋测微器读数时 要精确到0 01mm 估读到0 001mm 即结果若用mm做单位 则小数点后必须保留三位 图8 2 3 2 读数方法 测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出 小数 部分由可动刻度读出 测量值 固定刻度读数 可动刻度读数 0 01mm 读数时 要注意固定刻度上半毫米刻度线是否已经露出 3 如图8 2 4所示 读出下列螺旋测微器的测量值 图8 2 4 1 图甲的读数 mm 2 图乙的读数 cm 4 743 或4 744 0 2043 或0 2044 二 不需要估读的仪器 电阻箱 游标卡尺和多用电表1 电阻箱 读数方法 将每个旋钮上指针所指的数值 都为整数 乘以各自的倍率 从最高位依次往下读 即可得到电阻箱的实际阻值 4 如图8 2 5所示 读出下列电阻箱的阻值 图8 2 5 1 图甲的读数 2 图乙的读数 24580 2 204002 2 游标卡尺 三种游标卡尺的比较 5 把图8 2 6中游标卡尺的读数填在下划线上 甲 乙 丙 图8 2 6 1 图甲的读数 mm 2 图乙的读数 mm 3 图丙的读数 mm 21 3 0 50 23 42 3 多用电表 1 测电阻 读数方法 刻度值 倍率 由于是粗测 而且刻度不均匀 故可以估读也可以不估读 2 测电流和电压 读数方法分别与电流表和电压表相同 6 读出图8 2 7中两欧姆表表头的总内阻和指针读数 所选的挡位是否正确 应如何改变 图8 2 7 如果两表笔接rx时 指针指到电流刻度的 则rx 1 如图甲 表头内阻为 读数为 2 如图乙 表头内阻为 读数为 为了能更精确地读数 要把转换开关转到 挡 150 137 136 138 50 1500 1 8 102 1 7 102 1 9 102 10 7 多用电表是由一块高灵敏度磁电式电流表 选择开关和测量线路组成的 其外形如图8 2 8所示 在用多用电表测量电阻时 要用到图中的选择开关k和t s两个部件 请在下述实验步骤中 根据题意要求填空 图8 2 8 a 用小螺丝刀旋动部件 使指针对准电表左侧的 零刻度线 b 将 红 黑 表笔分别插入 插孔 c 将k旋转到 挡 100 的位置 d 将两表笔短接 旋动部件 使指针对准电阻 刻度的零刻度线 e 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 发现指针偏转角度过小 为了得到比较准确的测量结果 还应该进行哪些操作 请 将实验步骤补充完整 答案 s t f 将k旋转到 挡 1k 的位置 g 将两表笔短接 旋动欧姆调零旋钮t使指针对准电阻 的零刻度线 h 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 读取电阻刻线上的指针示数 即测得电阻值为 读数 1k i 将k旋转到 off 挡 或交流电压最高挡 并将表笔拔 出 纸带 类实验 以点带面 高考考试大纲中要求掌握的力学实验一共有七个 其中 研究匀变速直线运动 验证牛顿运动定律 探究动能定理 验证机械能守恒定律 四个实验都与纸带有关 甚至有时 验证动量守恒定律 也用纸带来处理数据 这些实验基本上都是利用纸带直接测量研究对象的位移和时间 可以间接计算出研究对象的速度和加速度 若结合其他物理量 还可以测量与速度 加速度有联系的相关量 如质量 力 功率 功 动能 冲量 动量 重力势能 动摩擦因数 转速等 一 利用纸带测物体的速度和加速度 例1 如图8 2 9所示 某同学在做 研究匀变速直线运动 的实验中 由打点计时器得到一条表示小车运动过程的清晰纸带 纸带上两相邻计数点的时间间隔为t 0 10s 其中s1 7 05cm s2 7 68cm s3 8 33cm s4 8 95cm s5 9 61cm s6 10 26cm 则a点处瞬时速度的大小是 m s 小车运动的加速度计算表达式为 加速度的大小是 m s2 结果保留两位有效数字 图8 2 9 点评 纸带处理方法 用平均速度计算瞬时速度 用逐差 法计算加速度 二 利用纸带测小车的功率 例2 某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率 进 行了如下实验 用天平测出电动小车的质量为0 40kg 将电动小车 纸带和打点计时器按图8 2 10所示安 装 图8 2 10 接通打点计时器 其打点时间间隔为0 02s 的电源 使电动小车以额定功率加速运动 达到最大速度一段时间后关闭小车电源 待小车静止时再关闭打点计时器电源 设小车在整个过程中所受的阻力恒定 在上述过程中 打点计时器在纸带上所打的部分点迹记录 了小车静止之前的运动情况 如图8 2 11所示 图8 2 11 请你分析纸带数据 回答下列问题 1 该电动小车运动的最大速度为 m s 2 该电动小车关闭电源后的加速度大小为 m s2 3 该电动小车的额定功率为 w 点评 利用纸带获取实验数据 利用逐差法求得加速度 根据牛顿第二定律求得小车所受到的阻力 然后再根据小车做匀速直线运动的条件和功率的计算式求得小车的功率 解此题的关键是判断小车做匀减速运动的时刻 由于难以确定 故求匀减速运动的加速度时 不能利用纸带上5 78cm的数据 而应利用后面的五个数据求加速度 当纸带呈现的数据是连续的五个时 一般利用前四个或后四个数据求加速度 解析 1 小车的最大速度为匀速运动的速度 2 小车开始做减速运动的时刻不确定 在求小车关闭电源后的加速度时 分析纸带数据知 5 78cm这段的数据不能用 由逐差法得 3 由牛顿第二定律得 小车做匀减速直线运动时所受到的阻力为f ma 0 40 2 00n 0 80n小车匀速运动时有牵引力f f 则电动小车的额定功率为p fvm 0 80 1 50w 1 20w 答案 1 1 50 2 2 00 3 1 20 三 利用纸带测动摩擦因数 例3 某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数 实验装置如图8 2 12所示 一表面粗糙的木板固定在水平桌面上 一端装有定滑轮 木板上有一滑块 其一端与电磁打点计时器的纸带相连 另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接 打点计时器使用的交流电源的频率为50hz 开始实验时 在托盘中放入适量砝码 滑块开始做匀加速运动 在纸带上打下了一系列的点 图8 2 12 1 图8 2 13给出的是实验中获取的一条纸带的一部分 0 1 2 3 4 5 6 7是计数点 每相邻两计数点间还有4个点 图中未标出 计数点间的距离如图所示 根据图中数据计算出加速度a 保留三位有效数字 2 回答下列问题 为测量动摩擦因数 下列物理量中还应测量的有 b 木板的质量m1d 托盘和砝码的总质量m3 a 木板的长度lc 滑块的质量m2e 滑块运动的时间t 图8 2 13 测量 中所选定的物理量时需要的实验器材是 3 滑块与木板间的动摩擦因数 用被测物理量的字母表示 重力加速度为g 与真实值相比 测量的动摩擦因数 填 偏大 或 偏小 写出支持你看法的一个论据 点评 本题利用逐差法求得加速度 利用牛顿第二定律求得动摩擦因数 主要考查考生的理解 推理 处理数据和计算的能力 解析 1 由逐差法得a 又由t 0 10s解得a 0 497m s2 2 对小车由牛顿第二定律得m3g m2g m2 m3 a 要测量动摩擦因数 由上式可知 需要测出滑块的质量m2 托盘和砝码的总质量m3 故选c d 测质量需要的器材为天平 3 解上式得 这样测出的动摩擦因数偏 大 因为纸带与打点计时器间有摩擦 且小车在运动过程中还要受到空气阻力 答案 1 0 497m s2 2 cd 天平 3 偏大 纸带与打点计时器之间有摩擦 或小车在运动过程中还要受到空气阻力 四 利用纸带测重力加速度 例4 如图8 2 14所示 将打点计时器固定在铁架台上 使重物带动纸带从静止开始自由下落 利用此装置可以测定重力加速度 图8 2 14 1 所需器材有打点计时器 带导线 纸带 复写纸 带铁夹的铁架台和带夹子的重物 此外还需 填字母代号 中的器材 a 直流电源 天平及砝码c 交流电源 天平及砝码 b 直流电源 毫米刻度尺d 交流电源 毫米刻度尺 2 通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据 提高实验的准确程度 为使图线的斜率等于重力加速度 除作v t图象外 还可作 图象 其纵轴表示的是 横轴表示的是 点评 本题考查利用打点计时器测出速度 再作出速度图象 利用斜率求得重力加速度 考查了考生对实验器材的选取和用图象处理数据的方法 答案 1 d 例5 某同学用电火花计时器 其打点周期t 0 02s 来测定自由落体的加速度 试回答 1 下列器材中 不需要的是 a 直尺 b 纸带c 重锤d 低压交流电源 2 实验中在纸带上连续打出点1 2 3 9 如图8 2 15所示 由此测得加速度的大小为 m s2 图8 2 15 3 当地的重力加速度大小为9 8m s2 测量值与实际值有差异的主要原因是 点评 利用纸带获取数据 利用逐差法求得重力加速度 本题考查了考生对实验器材的使用和处理数据的方法的能力 解析 1 本实验用电火花计时器测加速度 用的是220v的交流电源 故不需要低压交流电源 2 由逐差法得重力加速度 答案 1 d 2 9 4 3 受摩擦阻力 空气阻力的影响 五 利用纸带测电动机的转速 例6 一个有一定厚度的圆盘 可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动 用下面的方法测量它匀速转动的角速度 实验器材 电磁打点计时器 米尺 纸带 复写纸片 实验步骤 如图8 2 16所示 将电磁打点计时器固定在桌面上 将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后 固定在待测圆盘的侧面上 使得圆盘转动时 纸带可以卷在圆盘侧面上 图8 2 16 2 某次实验测得圆盘半径r 5 50 10 2m 启动控制装置使圆盘转动 同时接通电源 打点计时器开始打点 经过一段时间 停止转动和打点 取下纸带 进行测量 1 由已知量和测得量表示角速度的表达式为 式中各量的意义是 得到纸带的一 段如图8 2 17所示 求得角速度为 图8 2 17 点评 利用纸带获取实验数据 利用平均速度法求得速度 再结合匀速圆周运动的规律求得角速度 考查了考生灵活处理实验问题的能力和计算能力 答案 1 x1 x2是纸带上选定的先后打下的两点 所分别对应的米尺上的刻度值 n为选定的两点间的打点数 含两点 r为圆盘的半径 t为电磁打点计时器打点的时间间隔 2 6 78rad s 例7 如图8 2 18甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置 半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上 在电动机的带动下匀速转动 在圆形卡纸旁边垂直安装一个改装了的电火花计时器 图8 2 18 1 请将下列实验步骤按先后顺序排好 使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触 接通电火花计时器的电源 使它工作起来 启动电动机 使圆形卡纸转动起来 关闭电动机 拆除电火花计时器 研究卡纸上留下的一段痕迹 如图乙所示 写出角速度 的表达式 代入数据 得出 的测量值 2 要得到角速度 的测量值 还缺少一种必要的测量工具 它是 a 秒表 b 毫米刻度尺 c 圆规 d 量角器 3 写出 的表达式 并指出表达式中各个物理量的意义 4 为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠 在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时 可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动 则卡纸上打下的点分布的曲线将不是一个圆 而是类似一种螺旋线 如图丙所示 这样做测量结果将 填 偏大 偏小 或 不变 式中 是n个点对应的圆心角 n是所研 点评 利用纸带获取实验数据 利用角速度的定义式分析所测量的物理量 考查了考生对于实验方法的迁移能力 误差分析能力和创新能力 答案 1 2 d 3 究计时点的个数 t是计时器的打点周期 4 不变 六 利用纸带探究小车所受阻力与速度的关系 例8 某物理课外小组想探究 带风帆的玩具小车所受阻力与运动速度的关系 他们进行了以下实验探究 猜想 探究步骤 a 将带有风帆的玩具小车 已连接好电源的打点计时器和纸带按如图8 2 19甲所示安装在光滑的倾斜长木板上 a f阻与车的速度v无关 b f阻 v c f阻 v2 图8 2 19 b 接通打点计时器电源 电源频率f 50hz 使玩具小车从静止开始加速运动 足够长的时间后关闭打点计时器 c 改变长木板的倾角 重复以上操作 记录实验数据如下 表所示 请你根据该小组的探究完成下列问题 1 图乙是倾角 10 时打点的一条纸带 通过计算完成表 中对应的空白项 2 通过观察表中的实验数据 试将 60 时小车匀速运动 的速度填在表中对应的空白处 3 结论 在实验误差范围内 通过对数据的观察分析 玩具小车所受阻力与运动速度的定性关系是 也可以进一步通过图象法对数据进行分析 得到玩具小车所受阻力与运动速度的定量关系 点评 利用纸带获取实验数据 利用列表法呈现数据 分析处理数据得出结论 考查了考生获取数据 处理数据的能力 同时也考查了考生的推理 分析综合能力 答案 1 1 50 2 25 2 7 46 3 小车所受阻力与运动速度成正比 七 利用纸带探究牛顿运动定律 例9 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 的 实验装置如图8 2 20甲所示 图8 2 20 1 在平衡小车与桌面之间的摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 计时器打点的时间间隔为0 02s 从比较清晰的点起 每5个点取1个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度a m s2 结果保留两位有效数字 2 平衡摩擦力后 将5个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘 测量小车的加速度 小车的加速度a与砝码盘中砝码的总重力f的实验数据如下表 请根据实验数据在图8 2 21中作出a f的关系图象 图8 2 21 3 根据提供的实验数据作出的a f图线不通过原点 请 说明主要原因 点评 利用纸带获取实验数据 利用逐差法求得加速度 利用列表法呈现数据 利用图象法分析数据 得出结论并分析误差产生的原因 考查了考生分析处理实验数据的方法和能力 答案 1 0 16 或0 15 2 如图63所示 图63 3 未计入砝码盘的重力 八 利用纸带探究动能定理 例10 某实验小组采用如图8 2 22所示的装置探究动能定理 小车中可放置砝码 实验中 小车碰到制动装置时 钩码尚未到达地面 打点计时器的工作频率为50hz 图8 2 22 1 实验的部分步骤如下 在小车中放入砝码 把纸带穿过打点计时器 连在小车后 端 用细线连接小车和钩码 将小车停在打点计时器附近 小车拖动纸带 打点计时器打下一系列的点 改变钩码或小车中砝码的数量 更换纸带 重复上述操作 2 图8 2 23是钩码质量为0 03kg 砝码质量为0 02kg时得到的一条纸带 在纸带上选择起始点o及a b c d和e五个计数点 可获得各计数点到o的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v 请将c点的测量结果填在下表中相应的位置 图8 2 23 3 在小车的运动过程中 对于钩码 砝码和小车组成的系统 做正功 做负功 4 实验小组根据实验数据描绘出了图8 2 24中的图线 其中 根据图线可获得的结论是 要验证 动能定理 还需要测量的物理量是摩擦力和 图8 2 24 5 利用本实验装置及天平 刻度尺还可以进行哪些物理规 律探究 至少写出两个 点评 本题借助于研究匀变速直线运动的实验装置来探究动能定理 进行了实验方法的迁移和创新 考查了实验操作过程中的注意事项 刻度尺的读数 利用纸带获取数据 利用平均速度法处理数据得出瞬时速度 分析了小车的受力及其做功情况 利用列表法呈现数据 利用图象法处理数据并得出结论 答案 1 接通电源释放小车 断开开关 2 5 080 49 3 钩码的重力小车受到的摩擦阻力 4 小车初 末速度的平方差与位移成正比小车的质量 5 探究滑动摩擦力与正压力的关系 测定动摩擦因数 探究物体运动速度随时间变化的规律 研究匀变速运动的规律 探究物体的加速度与力 质量的关系 验证机械能守恒定律等 例11 用图8 2 25甲所示的装置进行 探究动能定理 的实验 实验时测得小车的质量为m 木板的倾角为 实验过程中 选出一条比较清晰的纸带 用直尺测得各点与a点间的距离如图乙所示 已知打点计时器打点的周期为t 重力加速度为g 小车与斜面间的摩擦可忽略不计 那么打d点时小车的瞬时速度为 取纸带上的bd段进行研究 合外力做的功为 小车动能的改变量为 图8 2 25 点评 利用纸带获取数据 利用平均速度法求得瞬时速度 选取纸带上的两点求得合外力的功和小车这两点的动能变化量 从而探究动能定理 九 利用纸带验证机械能守恒定律 例12 验证机械能守恒定律 的实验可以采用如图 8 2 26所示的甲或乙方案来进行 图8 2 26 1 比较这两种方案 填 甲 或 乙 方案好 些 理由是 2 图8 2 27是该实验得到的一条纸带 测得每两个计数点间的距离如图所示 已知每两个计数点之间的时间间隔t 0 1s 则物体运动的加速度a 该纸带是采用 填 甲 或 乙 实验方案得到的 简要写出判断依据 图8 2 27 3 如图8 2 28所示的是采用甲方案时得到的一条纸带 在计算图中点n的速度时 几位同学分别用下列不同的方法计 算 其中正确的有 图8 2 28 点评 本题考查了比较法 通过比较两种实验装置的特点 以尽量减少实验误差为目的选择实验装置 利用纸带获取数据 利用逐差法求得加速度 进一步比较 选择最佳实验方案 本题还考查了在验证机械能守恒定律时 速度计算式的选择方法 触类旁通 以上介绍了纸带在力学实验中的九种作用 不论所给的器材如何变化 不论呈现数据的方式如何变化 其基本原理都是利用纸带获取数据 利用平均速度法求瞬时速度 利用逐差法或图象法求加速度 然后根据所要测量的相关量 探究或验证的物理规律 列出其数学表达式 根据表达式进行相关的分析 选择 判断 计算 以达到设计和完成实验的目的 培养考生综合分析 实验探究和实践创新的能力 答案 1 甲甲方案摩擦阻力较小 所以误差较小 而且操作方便 所需实验器材少 乙a的值与重力加速度相差太大 2 4 83m s2 3 bc 测电阻 类实验 以点带面 高考考试大纲中要求掌握的电学实验一共有五个 除 传感器的简单使用 不能确定跟 测电阻 有关外 测定金属的电阻率 描绘小电珠的伏安特性曲线 测定电源的电动势和内阻 练习使用多用电表 这四个实验都属于 测电阻 的实验 前三个可以说是伏安法测量电阻 间接测 准确测 热测 只不过第三个除了测内阻外还要测量电源电动势 它们的实验电路一般分为电源 控制电路和测量电路三部分 如图8 2 29所示 其中控制电路的核心元件 为 滑动变阻器 它的作用是保证测量电路的电流和电压在一个合适的范围内变化 复习难点在于它在电路中的两种接法 限流式和分压式 测量电路中除了被测元件外 主要元件还有电流表 电压表和电阻箱 这三个元件一般是两两组合的 连入电路可以有两种方法 电流表外接法和电流表内接法 在 练习使用多用电表 中测量电阻属于直接测量 而且是粗略测量 没有伏安法测电阻准确 由于测量时要求电阻与电源断开 因此是 冷测 电阻 与 热测 电阻有可能不一致 多用电表还可以测电压和电流 电源部分 图8 2 29 其指针应偏转到满偏度的以上 使用欧姆表时 宜先用指针尽 一 实验器材的选择 根据教学大纲及高考的要求 选择电学实验器材主要是选择电表 滑动变阻器 电源等器材 选择实验器材一般要考虑四方面因素 1 安全因素 通过电源 电阻和电表的电流不能超过其允 许的最大电流 2 误差因素 选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差 电压表 电流表在使用时尽可能使指针接近满量程 可能在中间刻度附近的倍率挡位 3 便于操作 选用滑动变阻器时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 在调节滑动变阻器时 应使其大部分电阻线都用到 4 实验要求 除以上三个因素外 还应注重实验的实际要求 如电压从零开始起调 所给电源应与用电器匹配等 例13 在 测量金属丝的电阻率 的实验中 1 用螺旋测微器测金属丝的直径如图8 2 30所示 则该金属丝的直径为 mm 图8 2 30 2 已知电阻丝的电阻约为10 现备有下列器材供选用 测量该电阻丝的电阻时应选用的器材有 a 量程是0 0 6a 内阻是0 5 的电流表b 量程是0 3a 内阻是0 1 的电流表c 量程是0 3v 内阻是6k 的电压表d 量程是0 15v 内阻是30k 的电压表 e 阻值为0 1k 额定电流为0 5a的滑动变阻器f 阻值为0 20 额定电流为2a的滑动变阻器g 电压为6v的蓄电池h 开关一个 导线若干 答案 1 0 350 2 acfgh 例14 在 测定电池的电动势和内阻 的实验中 1 第一组同学利用如图8 2 31甲所示的实验电路进行测量 电压表应选择量程 填 3v 或 15v 实验后得到了如图乙所示的u i图象 则电池内阻为 图8 2 31 2 第二组同学也利用图甲所示的电路 连接测量另一节干电池 初始时滑片p在最右端 但由于滑动变阻器某处发生断路 合上开关后发现滑片p向左滑动一段距离x后电流表才有读数 于是该组同学分别作出了电压表读数u与x 电流表读数i与x的关系图 如图8 2 32所示 则根据图象可知 电池的电动势为 v 内阻为 图8 2 32 点评 本题考查了 利用伏安法测电池的电动势和内阻 的实验原理和图象法 公式法处理实验数据 还考查了考生利用图象分析实验现象和处理数据的能力 解本题的关键是识别并利用图象 明确图象所反映的物理意义 答案 1 3v1 5 2 1 51 二 测量电路的选择 电压表和电流表连入电路可以有两种方法 一种是如图8 2 33甲所示 叫做 电流表外接法 一种是如图乙所示 叫做 电流表内接法 由于电流表 电压表内阻的影响 不管采用电流表内接法还是外接法都会引起误差 为了减小误差 常用以下三种方法来判定电流表的连接是选内接法还是外接法 图8 2 33 1 直接比较法 当当rx ra时用内接法 当rx rv时用外 接法 3 试测判断法 当rx ra rv的阻值都不清楚时可采用此法 如图8 2 34 设开关s接a b时 电流表示数分别为ia ib 电压表示数分别为ua ub 图8 2 34 例15 某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值 如图8 2 35所示 他先将电压表接在b点 读得两表示数分别为u1 3 0v i1 3 0ma 然后将电压表改接在a点 读得两表示数分别为u2 2 9v i2 4 0ma 由此可知电压表接到 点时误差较小 测得rx为 图8 2 35 解析 两种接法中 两表示数变化分别为 u u1 u2 3 0v 2 9v 0 1v 显然 电流表示数变化较电压表示数变化明显 这说明电压表的分流作用较大 为了减小误差 应采用电流表内接法 即电压表接b点 故 答案 b1000 i i1 i2 3 0 4 0 ma 1 0ma 三 控制电路的选择 控制电路即滑动变阻器在电路中的连接 常有两种不同的形式 如图8 2 36所示 甲为限流式 乙为分压式 图8 2 36 在具体实验中 滑动变阻器到底是采用分压式还是限流式 判断方法如下 1 当负载电阻的阻值rx远大于滑动变阻器的总电阻r时 须用分压式电路 2 当要求负载上的电压或电流变化范围较大 且从零开始 连续可调时 须用分压式电路 3 当负载电阻的阻值rx小于滑动变阻器的总电阻r或相差不多 并且电压表 电流表示数变化不要求从零调起时 可采用限流式 4 两种电路均可使用的情况下 应优先采用限流式接法 因为限流式接法总功率较小 5 特殊问题中还要根据电压表和电流表的量程以及允许 通过的最大电流值来反复推敲 例16 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 使 用的小灯泡为 6v3w 其他选择的器材有 a 电压表v1 量程6v 内阻20k b 电压表v2 量程20v 内阻60k c 电流表a1 量程3a 内阻0 2 d 电流表a2 量程0 6a 内阻1 e 变阻器r1 0 1000 0 5a f 变阻器r2 0 20 2a g 学生电源e 6 8v h 开关s及导线若干 1 实验中要求电压表在0 6v范围内读数 并记录下12组左右不同的电压值u和对应的电流值i 以便作出伏安特性曲线 在上述器材中 电流表应选用 变阻器应选用 2 请在下面的虚线框内画出实验电路图 答案