高中物理电磁学疑难实验及探究性研究.ppt

2013年高考题 23 8分 某学生实验小组利用图 a 所示电路 测量多用电表内电池的电动势和电阻 lk 挡内部电路的总电阻 使用的器材有 多用电表 电压表 量程5V 内阻十几千欧 滑动变阻器 最大阻值5k 导线若干 回答下列问题 1 将多用电表挡位调到电阻 lk 挡 再将红表笔和黑表笔 调零点 2 将图 a 中多用电表的红表笔和 填 1 或 2 端相连 黑表笔连接另一端 3 将滑动变阻器的滑片调到适当位置 使多用电表的示数如图 b 所示 这时电压表的示数如图 c 所示 多用电表和电压表的读数分别为15 0k 和3 60V 4 调节滑动变阻器的滑片 使其接入电路的阻值为零 此时多用电表和电压表的读数分别为12 0k 和4 00V 从测量数据可知 电压表的内阻为12 0k 5 多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池 一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路 如图 d 所示 根据前面的实验数据计算可得 此多用电表内电池的电动势为9 00V 电阻 lk 挡内部电路的总电阻为15 0k 2011年大纲卷 23 12分 使用多用电表测量电阻时 多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源 一般为电池 一个电阻和一表头相串联 两个表笔分别位于此串联电路的两端 现需要测量多用电表内电池的电动势 给定的器材有 待测多用电表 量程为60mA的电流表 电阻箱 导线若干 实验时 将多用电表调至 1 挡 调好零点 电阻箱置于适当数值 完成下列填空 1 仪器连线如图l所示 a和b是多用电表的两个表笔 若两电表均正常工作 则表笔a为 填 红 或 黑 色 2 若适当调节电阻箱后 图1中多用电表 电流表与电阻箱的示数分别如图2 a b c 所示 则多用电表的读数为 电流表的读数为 mA 电阻箱的读数为 3 将图l中多用电表的两表笔短接 此时流过多用电表的电流为 mA 保留3位有效数字 4 计算得到多用电表内电池的电动势为 V 保留3位有效数字 2012 23 10分 图中虚线框内存在一沿水平方向 且与纸面垂直的匀强磁场 现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力 来测量磁场的磁感应强度大小 并判定其方向 所用部分器材已在图中给出 其中D为位于纸面内的U形金属框 其底边水平 两侧边竖直且等长 E为直流电源 R为电阻箱 A为电流表 S为开关 此外还有细沙 天平 米尺和若干轻质导线 1 在图中画线连接成实验电路图 2 完成下列主要实验步骤中的填空 按图接线 保持开关S断开 在托盘内加入适量细沙 使D处于平衡状态 然后用天平称出细沙质量m1 闭合开关S 调节R的值使电流大小适当 在托盘内重新加入适量细沙 使D 然后读出 并用天平称出 用米尺测量 3 用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小 可以得出B 4 判定磁感应强度方向的方法是 若 磁感应强度方向垂直纸面向外 反之 磁感应强度方向垂直纸面向里 静电场 恒定电流 磁场 电磁感应 交变电流 传感器 一 内接外接问题 外接法 内接法 两种情况 得 得 所以在电压一定时 比较变化的绝对值与内接时测量值的比值的相对大小来加以确定是内接还是外接要准确些 对分压控制电路 输出电压 二 分压与限流问题 可见 U随x的变化是一个复杂的函数 为直观地显示U随x变化的规律 用描点法作出不同的k值时U x 的函数图像 如图1所示 1 输出电压的调节范围为0 E 2 输出电压随RX的增大而非线性单调增大 3 k值越大 即负载电阻RL比R0大得越多 则 对限流控制电路 输出电压 其中k x的意义同上 可见U随x的增大而增大 它所对应的函数图像是双曲线的一部分 输出电压U x 随x的变化规律可用描点法作出 图示为x随不同的k值的函数图像 如图2所示 1 输出电压的调节范围 2 输出电压随RX的增大而非线性单调减小 3 k值越大 即负载电阻RL比R0大得越多 输出电压的线性程度越好 但调节范围变小 输出电压的线性程度的好坏 影响到实验操作的方便性 输出电压的线性程度越好 实验中调节电压越方便 例 为了测定一个 6 3V 1W 的小电珠在额定电压下较准确的电阻值 可供选择的器材有 A 电流表 0 3A 内阻约0 04 B 毫安表 0 300mA 内阻约4 C 电压表 0 10V 内阻10k D 电压表 0 3V 内阻10k E 电源 额定电压6V 最大允许电流2A F 电源 额定电压9V 最大允许电流1A G 可变电阻 阻值范围0 10 额定电流1A H 可变电阻 阻值范围0 50 额定功率0 5W I 导线若干根 电键一个 为使测量安全和尽可能准确 应选用的器材是 用字母代号填写 在右边虚线框内画出电路图 并把图6所示实物图用线连接起来 例2 在 测定金属导体电阻率 的实验中 测量金属丝直径时 螺旋测微器的示数如图所示 用米尺测量金属丝的长度 用欧姆表粗略测量金属丝的电阻约为5 先用伏安法测出金属丝的电阻 然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率 1 从图中读出金属丝的直径为0 640mm 2 在用伏安法测定金属丝的电阻时 除被测的电阻丝外 还有如下供选择的实验器材 直流电源 电动势约4 5V 内阻很小 电流表A1 量程0 0 6A 内阻约为0 1 电流表A2 量程0 3 0A 内阻约为0 05 电压表V1 量程0 3V 内阻约为3k 电压表V2 量程0 15V 内约为6k 滑线变阻器R1 最大阻值5 滑线变阻器R2 最大阻值100 开关 导线等 在可选择的器材中 电流表应该选用A1 电压表应该选用V1 滑线变阻器应该选用R1 3 根据所选的器材 画出精确测量该电阻的实验电路图 图1 U IRA 在I很小时 U趋于零 I增大 U也增大 等效电源是电池与电流表串联 1 三 测电源的系统误差问题 图2 等效电源是电池与电压表并联 2 四 多用电表问题 绝对误差 相对误差 例5 2011年浙江理综 22 10分 在 探究导体电阻与其影响因素的定量关系 试验中 为了探究3根材料未知 横截面积均为S 0 20mm2的金属丝a b c的