北京市2013届高三物理二轮复习 电学实验教学案

1 高考综合复习 电学实验高考综合复习 电学实验 要点精析 电学基本仪器电学基本仪器 一 灵敏电流表一 灵敏电流表 灵敏电流表又叫灵敏电流计 在电路中的符号为 用来测量微弱电流 电压的有无和方向 使用时要注意以下几点 电流表的指针指在刻度盘的中部电流为零 如图 10 1 所示 用电流表检测微弱电流时 把 它串联在被测电路中 对于大多数电流表 若指针向右摆动 说明电流由正接线柱流入 从负接 线柱流出 若指针向左摆动 说明电流由负接线柱流入 从正接线柱流出 电流表的刻度是均匀的 如指针偏转 1 格表示通过 10 A 电流 指针偏转 2 格就表示通过 20 A 电流 电流表允许通过的电流是很小的 一般不超过几百 A 实验时若指针超过满度 应立即切 断电源 以防损坏电流表 电流表不要长期接在电路上 防止偶然出现的大电流烧坏电流表 二 电流表和电压表二 电流表和电压表 电流表用来测量电路中的电流强度 电压表用来测量电路中两点之间的电压 使用时注意 机械零点的调整 在不通电时 指针应指在零刻度的位置 选择适当量程 估算电路中的电流和电压 指针应们转到满度的 1 3 以上 若无法估算电 路中的电流和电压 则应先选用较大的量程 再逐步减小量程 正确接入电路 电流表应串联在电路中 电压表应并联在电路中 两种表都应使电流从正 接线柱流入 负接线柱流出 正确读数 读数时视线要通过指针并跟刻度盘垂直 根据所选量程的准确度 正确读出有 2 效数字和单位 注意内阻 电流表和电压表一方面作为仪器使用 同时又是被测电路中的一个电阻 实验 中没有特别要求时 一般不考虑它们的内阻对电路的影响 但在有些测量中 不能忽视它们的内 阻对被测电路的影响 如伏安法测电阻等 三 滑动变阻器三 滑动变阻器 滑动变阻器是一个可以连续改变电阻值的可变电阻 用它可以调节电路中电流的大小及两点 间的电压 1 1 结构 结构 滑动变阻器的结构如图 11 3 所示 表面涂有氧化绝缘层的电阻丝 AB 密绕在瓷管上 滑动触 片 P 与电阻丝紧密接触 接触部分的氧化层已刮掉 且能在滑杆 CD 上左右滑动 根据 R L S 粗细均匀的电阻丝 电阻的大小与长度成正比 随着滑动触片位置的变化 变阻器连 入电路的电阻值也相应发生变化 设某滑动变阻器的阻值范围是 0 50 当滑动片 P 移到左端时 AC AD 间电阻值为零 BC BD 间电阻值为 50 当滑动片 P 移到右端时 AC AD 间电阻值为 50 BC BD 间电阻值为零 如 AP 与 PB 的长度比为 3 2 则 AC AD 间电阻值为 30 BC BD 间电阻值为 20 2 2 限流接法 见图 限流接法 见图 11 411 4 和图和图 11 511 5 和分压接法 见图 和分压接法 见图 11 611 6 限流电路特点 A 用电器 R0与滑动变阻器部分电阻串联 另一部分不起作用 B R0上电压调节范围为 3 C R0上电流调节范围为 分压电路特点 A 用电器 R0与滑动变阻器的部分电阻并联后再与另一部分电阻串联 B R0上电压调节范围为 0 E C R0上电流调节范围为 0 E R0 以上均假设电源内阻忽略不计 由以上比较可知 用分压电路时 负载电压变化范围大 可从零开始 而限流电路中电流的 大小只需等于工作电路的电流 更节能 并且接线简单 操作方便 故在限流电路能满足要求时 就优先采用限流电路 在用限流电路不能满足要求时再用分压电路 弄清两种接法改变负载电压的原理才能理解以下实验中常考的问题 3 3 两种接法中滑动变阻器阻值的选择 两种接法中滑动变阻器阻值的选择 限流接法中为使负载的电压能平稳地由电压表半偏到满偏 选择的滑动变阻器的阻值大约 为被测电阻的几倍或十几倍 实际测量时 要求工作电路上的测量值 电压 电流 范围广一些 以减小误差 限流接法 中 滑动变阻器若比负载电阻的阻值小得多 则负载电压变化范围太小 不利于取得多组数据 甚至在某些题目中不满足保护负载的安全要求 但若滑动变阻器的阻值比负载电阻大得太多 又不方便调节到有效的多组电压 表现为接入 电路的阻值较大时 负载上分得的电压几乎为零 指针偏角不明显 读数的误差大 当接入电路 的阻值与负载相当时 又已经没有几根电阻丝可调节 稍一滑则电阻为零 操作不方便 分压接法中要滑动变阻器阻值远小于工作电路阻值 才能有稳定的输出特性 有利于调节 因为这种情况下 负载与滑动变阻器并联的总阻值约等于与之并联的那部分阻值 这样负载两端 的电压 即并联部分的电压 与干路中那部分电阻的电压比就约等于滑片左右两边的长度比 故 随着滑片的移动 负载两端的电压能稳定均匀地增加 思考 分压电路为什么也不选择阻值远大于负载电阻的滑动变阻器 提示 也是操作不方 便 4 4 分压 限流电路的选择 分压 限流电路的选择 4 若限流接法能满足要求 一般用限流接法 所以一般先用限流电路估算 若能满足条件就不 用分压 采用分压接法时一般是以下原因 题目要求加在工作电路上的电压 或电流 从零开始变化 或要求变化范围尽可能大 应采用分压接法 滑动变阻器阻值限制 如滑动变阻器总阻值小于被测电阻阻值 采用限流接法时工作电路 的电压 电流值变化范围不大 则采用分压接法 这时滑动变阻器阻值小一些比较好 一般小于 负载电阻的一半 即滑动变阻器阻值远小于负载电阻时用分压接法 如滑动变阻器总阻值大于被测电阻阻值 一到几倍 且不要求工作电路上电压从零开始调 节 可采用限流接法 限流电路中滑动变阻器打到最大也不能满足安全要求的应用分压接法 5 5 注意事项 注意事项 使用滑动变阻器时 不仅要注意它的阻值 还要注意它的额定电流 通过滑动变阻器的电 流不能超过它的额定电流 分压电路中 起始位置应在负载电压最小处 即与负载并联的那部分电阻最小 限流电路中 起始位置应在连入电路中的电阻最大处 使通过负载的电流最小 这些都是 为保证负载的安全 四 电阻箱四 电阻箱 1 1 结构 结构 电阻箱有插孔式和转柄式两种 见下图 甲 和 乙 5 2 2 原理 原理 电阻箱是由多个电阻串联而成 它的原理是通过改变串联电阻的个数 从而达到改变电阻的 目的 用途是为实验提供一个可变的 读数精确的电阻 插孔式电阻箱的盖上有一排铜块 铜块间有插孔 当铜塞插在孔里时 就把相邻的两个铜块 连在一起 铜块间电阻被短路 当铜塞拔出时 就把相邻的两个铜块通过电阻丝连在一起 拔出 的铜塞越多 接入电路的电阻值就越大 每个插孔下电阻的电阻值都标在插孔旁 以供选用 转柄式电阻箱由多个定值电阻串联而成 通过转柄来控制接入电路的电阻数值 使用时 把 两个接线柱接入电路 调节盘面上几个旋钮 把各旋钮对应示数乘倍率再相加 就能得到接入电 路的电阻的电阻值 读数时按从高倍到低倍的顺序读出 例如 根据上图 乙 中各旋钮指示数值 可知接线柱间电阻 R 100 1 10 7 1 5 O 1 0 175 O 注意末位零表示测量准确度 不能 省略 该电阻箱调节范围为 0 999 9 3 3 电阻箱和滑动变阻器的区别 电阻箱和滑动变阻器的区别 电阻箱的阻值可以直接读出 滑动变阻器的阻值不能直接读出 电阻箱的电阻值变化是不连续的 滑动变阻器的电阻值可以连续变化 滑动变阻器有滑动片 可动轴头 电阻箱没有 4 4 注意事项 注意事项 不得过载使用 注意额定电流和电阻额定功率 电阻接入电路时 阻值要大一些 以免电路电流太大烧坏电表 若需要将电阻箱阻值调小时 应先调大再调小 如要将 210 调到 209 应将 210 先调 为 219 再调为 209 不能先调为 200 再调为 209 同样要将 9 调到 10 应先调为 19 不能先调为 0 再调为 10 电阻箱不能代替变阻器长时间通电使用 五 多用电表五 多用电表 多用电表可以用来测量电流 电压 电阻等 并且每一种测量都有几个量程 上半部为表头 表盘上有电流 电压 电阻等各种量程的刻度 下半部为选择开关 它的四周刻着各种测量项目 和量程 另外 还有欧姆表的调零旋钮 机械调零旋钮和测试表的插孔 测电阻是依据全电路欧 姆定律 测电流和电压是依据串联和并联电路特点及部分电路欧姆定律 欧姆表内部电路如图 13 2 示 R 为调零电阻 红黑表笔接触 进行欧姆表调零时 表头指针满偏 根据全电路欧姆定 律有 Ig Rg R r 当红 黑表笔间接有未知电阻 Rx时 有 I Rg R r Rx 故每一个未知 电阻都对应一个电流值 I 我们在刻度盘上直接算出与 I 对应的 Rx的值 所测电阻的值即可从表 盘刻度直接读出 当 Rx Rg R r 时 I Ig 2 指针半偏 所以欧姆表内阻等于 R中 6 典型实验典型实验 1 1 用描迹法画出电场中平面上等势线 用描迹法画出电场中平面上等势线 实验所用的电流表是零刻度在中央的电流表 在实验前应先测定电流方向与指针偏转方向的 关系 将电流表 电池 电阻 导线按图 1 或图 2 连接 其中 R 是阻值大的电阻 r 是阻值小的电 阻 用导线的 a 端试触电流表另一端 就可判定电流方向和指针偏转方向的关系 该实验是用恒定电流形成的电场模拟静电场 与电池正极相连的 A 相当于正点电荷 与电池 负极相连的 B 相当于负点电荷 白纸应放在最下面 导电纸应放在最上面 涂有导电物质的一面 必须向上 复写纸则放在中间 2 2 伏安法测电阻 伏安法测电阻 伏安法测电阻有 a b 两种接法 a 叫 安培计 外接法 b 叫 安培计 内接法 外接法的系 统误差是由电压表的分流引起的 测量值总小于真实值 小电阻应采用外接法 内接法的系统误 差是由电流表的分压引起的 测量值总大于真实值 大电阻应采用内接法 如果无法估计被测电 阻的阻值大小 可以利用试触法 如图将电压表的左端接 a 点 而将右端第一次接 b 点 第二次 接 c 点 观察电流表和电压表的变化 若电流表读数变化大 说明被测电阻是大电阻 应该用内 接法测量 若电压表读数变化大 说明被测电阻是小电阻 应该用外接法测量 这里所说的变 化大 是指相对变化 即 I I 和 U U 1 1 滑动变阻器的连接 滑动变阻器的连接 滑动变阻器在电路中也有 a b 两种常用的接法 a 叫限流接法 b 叫分压接法 分压接法被 测电阻上电压的调节范围大 当要求电压从零开始调节 或要求电压调节范围尽量大时应该用分 压接法 用分压接法时 滑动变阻器应该选用阻值小的 用限流接法时 滑动变阻器应该选用阻 值和被测电阻接近的 7 2 2 实物图连线技术 实物图连线技术 无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好 对限流电路 只需用笔画线当作 导线 从电源正极开始 把电源 电键 滑动变阻器 伏安法四部分依次串联起来即可 注意电 表的正负接线柱和量程 滑动变阻器应调到阻值最大处 对分压电路 应该先把电源 电键和 滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来 然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接 头 比较该接头和滑动触头两点的电势高低 根据伏安法部分电表正负接线柱的情况 将伏安法 部分接入该两点间 3 3 描绘小电珠的伏安特性曲线 描绘小电珠的伏安特性曲线 因为小电珠 即小灯泡 的电阻较小 10 左右 所以应该选用安培表外接法 小灯泡的电阻会随着电压的升高 灯丝温度的升高而增大 所以 U I 曲线不是直线 为了反 映这一变化过程 灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压 所以滑动变阻器必须选用分压 接法 在上面实物图中应该选用右面的那个图 开始时滑动触头应该位于左端 使小灯泡两端的 电压为零 由实验数据作出的 I U 曲线如右 说明灯丝的电阻随温度升高而增大 也就说明金属电阻率 随温度升高而增大 若用 U I 曲线 则曲线的弯曲方向相反 若选用的是标有 3 8V 0 3A 的小灯泡 电流表应选用 0 0 6A 量程 电压表开始时应选用 8 0 3V 量程 当电压调到接近 3V 时 再改用 0 15V 量程 3 3 测定金属的电阻率 测定金属的电阻率 被测电阻丝的电阻较小 所以选用电流表外接法 本实验不要求电压调节范围 可选用限流 电路 因此选用上面左图的电路 开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端 本实验通过的电流 不宜太大 通电时间不能太长 以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化 4 4 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 根据闭合电路欧姆定律 E U Ir 本实验电路中电压表的示数是准确的 电流表的示数比通 过电源的实际电流小 所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的 为了减小这个系统误差 电阻 R 的取值应该小一些 所选用的电压表的内阻应该大一些 为了减小偶然误差 要多做几次实验 多取几组数据 然后利用 U I 图象处理实验数据 将 点描好后 用直尺画一条直线 使尽量多的点在这条直线上 而且在直线两侧的点数大致相等 这条直线代表的 U I 关系的误差是很小的 它在 U 轴上的截距就是电动势 E 对应的 I 0 它的 斜率的绝对值就是内阻 r 特别要注意 有时纵坐标的起始点不是 0 求内阻的一般式应该是 r U I 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 选用使用过一段时间的 1 号电池 精题精讲 例题例题 1 1 如下图所示 a b c d 是滑动变阻器的 4 个接线柱 现把此滑动变阻器接入电路 中 并要求滑动变阻器滑片 P 向接线柱 c 滑动时 电路中的电流变小 则接入电路中的接线柱可 能是 A a 和 b B a 和 c C b 和 c D b 和 d 解析 解析 上面两个接线柱都和滑片等势 所以关健是看下面接线柱 C D 选项中都相当于滑片与 b 间 9 电阻接入电路 答案 答案 CD 例题例题 2 2 用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中 1 应该选用的是 用器材的字母表示 A 6 V 的交流电源 B 6 V 的直流电源 C 100V 的直流电源 D 量程是 0 0 5V 零刻度在刻度盘中央的电压表 E 量程是 0 300 A 零刻度在刻度盘中央的电流表 2 在实验过程中 要把复写纸 导电纸 白纸铺放在木板上 它们的顺序 自上而下 是 3 在实验中 按下开关 接通电路 若一个探针与基准点 O 接触 另一个探针已分别在基准 点 O 的两侧找到了实验所需要的两点 a b 如下图所示 则当此探针与 a 点接触时 电表的指针 应 左偏 指零 右偏 当此探针与 b 点接触时 电表的指针应 左偏 指零 右偏 解析 解析 本题主要考查实验仪器的选择及实验原理的理解 首先器材的选择 应选直流电源 但 100 v 直流电源电压太高 所以 电源选用 6V 直流电源 判断某点电势是否与所选基准点电势相等 应选用零刻度在刻度盘中央的电流表 为了描绘等势 线 自上而下把导电纸 复写纸 白纸铺放在木板上 由于 a O b 在同一等势线上 所以 电 流表的指针都应指零 答案答案 1 BE 2 导电纸 复写纸 白纸 3 指零 指零 10 例题例题 3 3 下图中给出的器材为 电源 E 电动势为 12V 内阻不计 木板 N 板上从下往上依次叠放白纸 复写纸 导电纸各一 张 两个金属条 A B 平行放置在导电纸上 与导电纸接触良好 用作电极 滑动变阻器 R 其 总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻 直流电压表 V 量程为 6V 内阻很大 其负接线柱与 B 极相连 正接线柱与探针 P 相连 开关 S 现要用图中仪器描绘两平行金属条 A B 间电场的等势线 AB 间的电压要求取为 6V 1 在上图中连线 完成实验电路原理图 2 下面是主要的实验操作步骤 将所缺的内容填写在横线上 接好实验电路 合上 S 并将探针尸与 A 相接触 用探针压印的方法把 A B 的位置标记在白纸上 画一线段连接 A B 两极 在连线上选取 间距大致相等的 5 个点作为基准点 并用探针把它们的位置压印在白纸上 将探针与某一基准点相接触 这一点 是此基准点的等势点 用探针把这一点的位置也压印在白纸上 用相同的方法找出此基准点的其 他等势点 重复步骤 找出其他 4 个基准点的等势点 取出白纸 画出各条等势线 解析 解析 解答本题首先要弄清实验原理 由于直接描绘电场中的等势线非常困难 所以本实验利用恒 定电流形成的电场来模拟静电场 而且电势从正极到负极逐渐降低 本实验是教材中等势线描绘 的迁移实验 11 1 连接线路如下图所示 因为滑动变阻器总阻值 R 小 所以变阻器必须采用分压接法 2 把变阻器的滑动触头移至靠近 D 端处 因为这时两电极电压最低 调节 R 使电压表读数为 6V 记下电压表读数 在导电纸上移动探针 找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点 例题例题 4 4 用伏安法测量一定值电阻的实验 现有的器材规格如下 1 待测电阻 Rx 约 100 2 直流毫安表 A1 量程 0 10mA 内阻 50 3 直流毫安表 A2 量程 0 30mA 内阻 40 4 直流电压表 V1 量程 0 4V 内阻 5k 5 直流电压表 V2 量程 0 10V 内阻 10k 6 直流电源 输出电压 4V 内阻不计 7 滑动变阻器 阻值范围 0 15 允许最大电流 1A 8 开关一个和导线若干 根据器材的规格和实验要求 为使实验结果准确 直流毫安表应选 直流电压表 应选 应采用电流表的 接法 滑动变阻器应采用 接法 解析 解析 伏安法测电阻原理是 Rx U I 先选毫安表 估算电路最大电流约为 I U Rx 4V 100 40mA 所以选用 A2 再选电压表 因电路电压 U30mA 且待测电阻上电压的变化范围仅为 2 7V 4 100 150 至 4V 之间 用分压式接法待侧 电阻上可获得 0 4V 之间的连续电压 电流可调到 30mA 以下 12 答案 答案 A2 V1 外 分压式 例题例题 5 5 某电压表的内阻在 20 50k 之间 现要测量其内阻 实验室提供下列可选用的器材 待测电压表 V 量程 0 3V 电流表 A1 量程 0 200 A 电流表 A2 量程 0 5mA 电流表 A3 量程 0 0 6A 滑动变阻器 R 最大阻值 1 k 电源 E 电动势 4V 开关 S 和导线若干 1 所提供的电流表中 应选用 填写字母代号 2 为了尽量减小误差 要求测多组数据 画出符合要求的实验电路 解析 解析 1 若将电压全部加在待测电压表上 电流的最大值为 在保证表 不被烧坏 且读数比较准确时 应选电流表 A1 2 为减小实验误差 又保证电压表不损坏 电压表量程为 3V 应采用分压式接法接入滑动 变阻器 因电压表内阻至少是 R 的 20 倍 若采用限流式接法接入滑动变阻器 电压表有可能损 坏 所以正确电路如下图 例题例题 6 6 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大 某同学为研究这一现象 用实验得到如下 数据 I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压 13 1 请画出实验电路图 可用的器材有 电压表 电流表 滑动变阻器 变化范围 0 10 电源 小灯泡 开关 导线若干 2 在下图中画出小灯泡的 U I 曲线 解析 解析 1 因为要描绘灯泡的伏安特性曲线 要求电压几乎要从零开始 所以滑动变阻器用分压接法 由表格可看出 灯泡的电阻只有几欧 所以用安培表外接法 实验电路见下图 2 将表格中各组数据作为坐标在 U I 图上用细铅笔描出 观察曲线走势 然后用光滑的曲 线将这些点连起来 使尽量多的点在这条曲线上 不在曲线上的点均匀的分布在曲线两侧 个别 偏离太远的点舍掉 注意千万不能用直线将各点连接成折线图 如下图中曲线所示 14 拓展 拓展 下图中直线为一电源的伏安安特性曲线 若将上述灯泡接在该电源的两端 则 1 电源的输出功率为多少 2 此时灯泡的电阻为多少 结果保留两位有效数字 3 灯泡的电阻随温度的升高怎样变化 解析 解析 电源的伏安特性曲线上某点坐标值之比 U I 为外电阻值 而电阻的伏安特性曲线上某点的坐 标值之比 U I 为该电阻的阻值 则两图线的交点坐标表示此电阻作此电源的外电路时的路端电压 和干路电流值 显然 交点坐标的乘积就是此时电源的输出功率 即电阻此时消耗的功率 如图 由交点坐标为 0 35A 0 8V 得电源的输出功率为 P 0 8 0 35W 0 28W 此时灯泡的电阻为 R U I 0 8 0 35 2 3 由曲线的料率表示 R 知灯泡的电阻随温度的升高而增大 例题例题 7 7 用半偏法测出的电流表的内阻比真实值大还是小 为什么 解析 解析 半偏法测电流表内阻的方法如图 3 4 3 所示 它的主要原理是当调节 R 使电流表达到满偏后 闭合 S2 此时将有一部分电流从 R 支路通过 电流表的电流减少 如果电流表达到半偏 则认为 另一半电流从 R 通过 根据并联电阻的分流原理 则可得电流表的内阻 rg R 但实际上这个实 验原理有误差 因为当 R 支路与电流表并联后 全电路的实际电流将大于电流表的满偏电流 因 为总电阻减小了 所以当电流表达到半偏时 流过 R 的电流实际将超过满偏电流的一半 即 R rg 所以测量值比真实值偏小 15 例题例题 8 8 电流表的内阻 Rg 3k 满偏电流 Ig 100 A 这个电流表能量度的最大电压 Ug V 要把这个电流表改装成能量度 3V 电压的电压表 那么应在电流表上联一个阻值 R1 k 的分压电阻 如果在这基础上 要使这个电压表能量度 15V 的电压 则应在电压 表上再 联一个阻值 R2 k 的分压电阻 解析 解析 本题是关于电流表改装为电压表的填空题 主要考查学生对改装原理的理解 电流表改装成电压表需串联一个分压电阻 扩大电压表的量程 需再串联一个分压电阻 如 下图所示 能力提高 能力提高 电表内阻测量的方法 16 例题例题 9 9 由闭合电路欧姆定律测定 E 和 r 的常见实验方法有几种 画出每种电路 并简要说明 原理 解析 解析 由 E U Ir 得 只要测出两组或多组 U I 用计算法或图像法就能求出 E r 由于 U IR 故 能测出 U I 或 U R 或 I R 均可求出 E r 有三种方法 17 1 I U 法 用图 3 6 5 甲 或 乙 电路 测出两组 U I 列方程 E U1 I1r E U2 I2r 求解即可 2 I R 法 用图 3 6 6 甲 或 乙 电路 测出两组 I R 列方程组 E I1 R1 r E I2 R2 r 解得 E I1I2 R1 R2 I2 I1 r I2R2 I1R1 I1 I2 3 U R 法 用图 3 6 7 甲 或 乙 电路 测出两组 U R 列方程组 E U1 U1r R1 E U2 U2r R2 解得 E U1U2 R1 R2 U2R1 U1R2 r R 1 R 2 U 1 U 2 U2R1 U1R2 点评 点评 本实验的误差分析对于图 3 6 5 甲 电路 电流表内接法 U 值正确 I 值偏小 I真 I测 18 Iv Iv U Rv U 趋于零时 Iv也趋于零 关系图线见 甲 图 由图可知 E测 E真 r测 r真 对 于图 3 6 5 乙 电路 由图可知 E测 E真 r测 r真 内阻测量误差非常大 实验室常采用 甲 电路图 法 2 其误差分析类同法 1 中 乙 图 E测 E真 r测 r真 r测 r真 RA 法 3 其误差分析类同法 1 中 甲 图 E测 E真 r测 r真 例题例题 10 10 用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r 所用的电路如图 3 6 8 所示 一位同学测得的六组数据如表中所示 1 试根据这些数据在图 3 6 9 中作出 U I 的图线 2 根据图线得出的电池的电动势 E V 根据图线得出的电池内阻 r 3 若不作出图线 只选用其中两组 U I 的数据 可利用公式算出 E 和 r 这样做可能得出 误差很大的结果 选用第 组和第 组的数据 求得 E 和 r 误差最大 解析 解析 利用数据画出 U I 图线 根据 U E Ir 得 纵轴截距为 E 斜率为 r 1 图线如图 3 6 10 所示 2 E 1 46V r 0 72 3 第 3 组和第 4 组数据 点评 点评 作图线时应把个别不合理的数据排除 由直线与纵轴的交点可读出电动势 E 1 46V 再读出直 线与横轴的交点的坐标 U I 连同得出的 E 值带入 E U Ir 得 r E U 19 I 1 46 1 00 60 64 0 72 不需要利用所给的 6 组数据分别进行计算 利用作图就可看出 选用 3 4 两组数据求 E 和 r 相当于用图中 3 和 4 两点作一直线 求 E 和 r 而此直线与所画的直线偏离最大 故误差最大 实际上 第四组数据不合理 应首先排除 例题例题 11 11 如下图所示 盒子内装有导线 一个电源和几个阻值相同的电阻组成的电路 1 2 3 4 为接线柱 用伏特表测得 U12 5 0V U34 3 0V U13 2 0V U24 0 如使盒子内所用 电阻最少 请在图中画出盒内的元件和电路 解析 解析 本题主要考查欧姆定律 路端电压以及闭合电路黑盒问题阻分析方法 由题给的数据可以看出 U12 U13 U34 U24这一电压关系正好符合串联电路冲总电压与分电压 之间阻关系 因此我们可以设想 1 3 3 4 2 4 这三部分的电阻为串联关系 由串联电路中电 压分配与电阻成正比阻规律 可以确定 R13 R34 2 3 而 2 4 之间因认 U24 所以 R24 0 可知 2 4 间为一根导线 由于 R13 R34 2 3 故可初步设想盒内电路如下图 甲 所示 由于要求电 阻个数最少 故最后确定为下图 乙 丙 两种情况 能力提升 能力提升 黑箱内电学元件类型及解答思路 常见的电学黑盒问题可以分为两种 1 纯电阻黑盒 2 其解答思路是 将电阻为零的两接线柱短接 据题给测试结果 分析计算各接线柱之间的电阻分配 并画出的数目最多的两接线柱之间的部分电路 画出电路 的剩余部分 2 闭合电路黑盒 其解答思路是 将电势差为零的两接线柱短接 在电势差最大的两接 线柱间画电源 据题给测试结果 分析计算各接线柱之间的电阻分配 并将电阻接在各接线柱 之间 20 例题例题 12 12 下图中为示波器面板 屏上显示的是一亮度很低 线条较粗且模糊不清的波形 1 若要增大显示波形的亮度 应调节 旋钮 2 若要屏上波形线条变细且边缘清晰 应调节 旋钮 3 若要将波形曲线调至屏中央 应调节 与旋钮 解析 解析 1 辉度调节 2 聚焦调节 3 竖直位移 水平位移 拓展 拓展 下图 5 8 3 a 为示波器面板 b 为一信号源 1 若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形 应将信号源的 a 端与示波器面板上的 接线柱相连 b 端与 接线柱相连 21 2 若示波器所显示的输入波形如图 c 所示 要将波形上移 应调节面板上 旋钮 要使此波形横向展宽 应调节 旋钮 要使屏上能够显示 3 个完整的波形 应调节 旋 钮 解析 解析 1 Y 输入 地 2 竖直位移 或 6 X 增益 或 9 扫描范围和扫描微调 例题例题 13 13 如下图所示为一自动控制温度的电路 请说明其工作原理 解析 解析 本题主要考查 热敏电阻的特点 电流的磁效应 欧姆定律 适当调整滑动变阻器阻 值 使电磁铁对街铁的作用力近似跟弹簧弹力相等 这时电热丝导通开始工作 随着温度升高 热敏电阻阻值减小 通过线圈的电流增大 当温度达到某一预定值时 电磁铁将街铁拉下 电热 丝断路停止工作 同时指示灯亮 当温度降低后 热敏电阻阻值增大 线圈中电流减小 街铁被 弹簧拉起 电热丝重新工作 指示灯灭 从而达到自动控制温度的目的 拓展 拓展 如下图所示 R1R2为定值电阻 L 为小灯泡 R3为光敏电阻 当照射光强度增大时 A 电压的示数增大 B R2中电流强度减小 C 小灯泡的功率增大 D 电路的路端电压降低 答案 答案 ABCD 22 反馈练习 1 在 用描迹法画出电场中平面上的等势线 的实验中 确定等势线 可用多用表进行 应 选用 量程挡 也可用电压表进行 这时对电压表的要求是量程要 内阻要 用电压表