专题三 电学实验

1、专题3 电学实验1知识梳理1.测定金属丝的电阻率1 实验原理 根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率2 电路图u 注意事项 (1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量 (2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法 (3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大 3 误差分析 若为内接法，电流表分压，测量值偏 大 。 若为外接法，电压表分流，测量值偏 小 。 长度和直径的测量 2. 描绘小灯泡的伏安特性曲线1 实验原

2、理 测多组小电珠的U、I的值，并绘出IU图象； 由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系2 实验原理图u 注意事项 电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很。 滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。3 误差分析 由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实。 测量时读数带来误差。 在坐标纸上描点、作图带来误差。典型例题例1 如图甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为_A；当使用3 A量

3、程时，对应刻度盘中每一小格代表_A，图中表针示数为_A. 如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示_V，图中表针的示数为_V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_V，图中表针示数为_V. (3)旋钮式电阻箱如图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_.今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是_若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为_ 突破训练1 (1)电流表量程一般有两种00.6 A,03 A；电压表量程一般有两种03 V,015 V，如图所示； 接03 V量程时读数为_V. 接015 V量程时读数为_V. 接03 A量程时读数为_A. 接00.

4、6 A量程时读数为_A. (2)完成下列读数（如图所示）。 突破训练2某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值，给定器材及规格为：电流表A(量程为05 mA，内阻约为10 )；电压表V(量程为03 V，内阻约为3 k)；最大阻值约为100 的滑动变阻器；电源E(电动势约3 V)；开关S、导线若干(1)由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图4甲所示电路试测，读得电压表示数大约为2.5 V，电流表示数大约为5 mA，则未知电阻的阻值Rx大约为_ .(2)经分析，该电路测量误差较大，需改进请直接在图3甲上改画：在不需要的连线上画“”表示，补画上需要添加的连线(3)对改进的电路进行测量，并根据测量

5、数据画出了如图4乙所示的UI图象，得Rx_ .(保留三位有效数字)图3例2 (2013北京21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值 (1)现有电源(4 V，内阻可不计)、滑动变阻器(050 ，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A电流表(03 A，内阻约0.025 ) B电流表(00.6 A，内阻约0.125 ) C电压表(03 V，内阻约3 k) D电压表(015 V，内阻约15 k) 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_ (选填器材前的字母)；实验电路应采用图中的_ (选填“甲”或“乙”) (2)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部

6、分导线请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线 (4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_(选填选项前的字母) A电流表测量值小于流经Rx的电流值B电流表测量值大于流经Rx的电流值C电压表测量值小于Rx两端的电压值D电压表测量值大于Rx两端的电压值 (5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是_ 例3 (2013天津9(3)要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐

7、渐增加到3 V，并便于操作乙选用的器材有：电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 )；电流表(量程为0250 mA，内阻约5 )；电压表(量程为03 V，内阻约3 k)；电键一个、导线若干实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号) A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)突破训练3物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W，额定电压值已模糊不清他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 ，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U V1.2

8、2 V他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的UI图线，进而分析灯泡的额定电压A电压表V(量程3 V，内阻约3 k)B电流表A1(量程150 mA，内阻约2 )C电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 )D滑动变阻器R1(020 )E滑动变阻器R2(0100 )F电源E(电动势4.0 V，内阻不计)G开关S和导线若干H待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择_(填“R1”

9、或“R2”)(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310请你根据实验数据在图4中作出灯泡的UI图线图4(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结果大于1.23 V，其原因是_例4 (2013江苏单科10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用PUI得到电功率，实验所使用的小灯泡规格为“3

10、.0 V1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 .(1)准备使用的实物电路如图所示，请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线)(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图所示，请指出图象中不恰当的地方突破训练4(2010海淀模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：器材规格器材规格小灯泡标有“3.8 V，0.3 A”字样滑动变阻器R1最大阻值10 ，额定电

11、流1.0 A电压表V量程05 V，内阻约5 k滑动变阻器R2最大阻值 1 k，额定电流0.5 A电流表A1量程0100 mA，内阻约4 直流电源E电动势约为6 V，内阻约为0.5 电流表A2量程0500 mA，内阻约0.4 导线、电键等(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_，电流表应选_(2)在图2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路 图2图3(3)利用实验中得到的实验数据在IU坐标系中，描绘出了如图3所示的小灯泡的伏安特性曲线根据此图给出的信息，可以判断出下图中正确的是(图中P为小灯泡功率)()小结电学实验电路设计的思路与方法3控制电路分滑动变阻器的分压式和限流式两种接法，两种接

12、法的选择方法如下：(1)采用限流式接法时不能控制电流(或电压)满足实验要求，即滑动变阻器阻值调到最大，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或额定电压)，则必须选用分压式接法(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器的最大电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压式接法(3)若实验中要求测量电路中电压从零开始变化,则必须采用分压式接法(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低课后训练 1如图2所示为某次实验中两电表的示数情况，则：图2电流

13、表A的示数为_ A，电压表V的示数为_ V.2在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约4 ，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 k)电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 )；A2(量程3 A，内阻约0.05 )；电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；E2(电动势12 V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20 )；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线图4(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图4所示，读数为_mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理

14、图3某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图5(a)和(b)所示，长度为_cm，直径为_mm.图5(2)按图3(c)连接电路后，实验操作如下(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最_处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.(b)将电阻箱R2的阻值调至最_(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 .(3)由此可知，圆柱体的电阻为_.4某课题小组通过实验测量河水的电阻率现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一

15、个可移动圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品电路器材如表一，他们用伏安法多次测量的数据如表二(为实验处理的方便，实验时每次都把电流表示数调到相同)；实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图5甲所示表一器材编号器材名称规格1电流表200 A，内阻约10 2电压表12 V，内阻约100 k3电池组12 V，内阻不计4滑动变阻器10 1 A5开关6导线若干7定值电阻100 表二序号水柱长度/cm电压表示数/V电流表示数/A110210022041003306100440810055010100(1)玻离管内径d的测量值为_ cm.(2)根据表一器材和表二数据确定

16、测量电路中电流表应该_(填“内接”或“外接”)，电路的连接方式应该采用_(填“分压电路”或“限流电路”)(3)用计算出的水柱长度L与水柱电阻R在图6乙中描点，画出RL图象(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)图6 (4)计算出所测水的电阻率为_ m.5一只小灯泡，标有“3 V,1.5 W”的字样现要描绘小灯泡03 V的伏安特性曲线实验器材有：A最大阻值为10 的滑动变阻器B电动势为6 V、内阻约为1.0 的电源C量程为0.6 A、内阻约为1.0 的电流表A1D量程为3 A、内阻约为0.1 的电流表A2E量程为3 V、内阻约为6 k的电压表V1F量程为15 V、内阻约为10 k的电压表V2

17、G开关、导线若干(1)电压表应选用_；电流表应选用_(将选项代号的字母填在横线上)(2)在该实验中，设计了如图1所示的四个电路为了减小误差，应选取的电路是_(将选项代号的字母填在横线上) 图1(3)以下是该实验的操作步骤：A将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路；B调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大；C闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数(U1，I1)，移动滑动变阻器的滑片，每移动一次记下一组(U，I)值，共测出12组数据；D按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线指出以上步骤中存在错误或不妥

18、之处并修改6有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线，现有下列器材供选用：A电压表(05 V，内阻10 k)B电压表(015 V，内阻20 k)C电流表(03 A，内阻0.4 )D电流表(00.6 A，内阻1 )E滑动变阻器(最大阻值为10 ，允许最大电流为2 A)F滑动变阻器(最大阻值为500 ，允许最大电流为1 A)G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图2甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：_.(2)实验中所用电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)图27图3为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实

19、验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.图3(1)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，_；断开开关，根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图8某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V,0.7 A”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 ；电流表A2，量程0.6 A，内阻r20.2 ；电压表V，量程3 V，内阻rV9 k；标准电阻R1，阻值1 ；标准电阻R2，阻值3 k；滑动变阻器R，阻值范围010 ；学生电源E，电动势6 V，内

20、阻不计；开关S及导线若干 甲同学设计了如图5(1)所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图(2)所示，此时L的电阻为_.图5乙同学又设计了如图10a所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_V.学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图6b所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号 图6参考答案突破训练2解析本题考查伏安法测电阻及电流表外接法和内接法的选择(1)根据用图甲测量的数据和欧姆定律可得：Rx 500 .(2)待测电阻Rx约为500 ，而电压表的内阻约为

21、3 k，是待测电阻的6倍左右，电流表的内阻约为10 ，待测电阻是电流表内阻的50倍左右，所以用电流表外接法电压表的分流作用比较大，应改为电流表内接法(3)待测电阻Rx的大小就等于图乙中图线的斜率，即Rx 500 .答案(1)500(2)如图所示(3)500例2解析：例3 解析AB实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V、内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_W.在灯泡的IU图上作出电源的IU图线，交点坐标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流，此时P灯IU0.11 W0.1 W.突破训练3解析(1)根据PI2R，估算灯泡的电流大约是600 mA，因此电流

22、表应选A2；本实验要描绘出灯泡的UI图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由PUI0.75 W，再结合图象可知U额2.5 V；大于1.23 V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.42.6)灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)例4解析（1）解析(3)测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，防止电池出现短路以致被烧毁突破训练4 答案(1)R1A2(2)见解析图(3)BD解析(1)为方便电路调节，滑动变阻器

23、应选择R1；小灯泡正常工作时I额0.3 A300 mA100 mA，故电流表应选A2.(2)因为要求小灯泡上的电压从0开始增大，滑动变阻器应选用分压式接法；而小灯泡正常工作时R灯 13 RV5 k，故电流表应选择外接法，其实验电路如图所示(3)在IU图象中，图线斜率逐渐减小，小灯泡的R逐渐增大；由P知在PU2图象中，图线的斜率应逐渐减小，故B正确；由PI2R在PI2图象中图线的斜率R应逐渐增大，故D正确规范思维(1)电路选择要根据具体的情况来进行确定(2)实验原理是确定电路的首要条件(3)各个用电器的作用要明确，选择电路要根据需要来进行选择例2 (1)A(2)见解析图半导体材料0.64(0.6

24、00.68)解析(1)由测量的数据及题目要求可知，滑动变阻器应采取分压式接法因为元件Z的电阻较小，所以电流表应外接，因此实验电路应选A图(2)描点画出元件Z的IU图线如下图曲线所示由IU图线可知，Z是半导体材料当电流强度为0.80 A时，元件Z两端的电压为0.80 V，定值电阻R上的电压为0.70 V，此时元件Z上消耗的电功率为0.64 W.课时作业：1.解析电流表选择03 A的量程，刻度盘中有三个大格，则每一大格为1 A，每一大格又分为10小格，则每一小格表示0.1 A，故指针所指的示数为1.50 A电压表选择015 V的量程，刻度盘中有三个大格，则第一大格为5 V，每一大格又分为10小格，

25、则每一小格表示0.5 V，故指针所指的示数为7.5 V.答案1.507.52.解析(1)螺旋测微器的读数为1.5 mm27.30.01 mm1.773 mm.(2)在用伏安法测电阻的实验，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测电阻丝的额定电流为0.5 A，所以电流表选A1，电源选E1即可电路原理图如图所示答案(1)1.773(1.7711.775均正确)(2)A1E1电路图如解析图3.解析(1)长度l5.0 cm1 mm5.01 cm；直径d5 mm31.5mm5.315 mm.(2)(a)为保护电路使电路中电流不会超出电流表量程，应将滑动变阻器接入电路的阻值置于最大处

26、(b)为使电路中电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大(3)将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示当S2拨向2时，其等效电路图如图乙所示由闭合电路欧姆定律知I，当I相同均为I0时，R2R圆柱体，所以R圆柱体1 280 .答案(1)5.015.315(2)大大(3)1 2804.解析(1)由游标卡尺直接读数得玻璃管内径为2.26 cm；(2)电流表内阻远小于电压表内阻，故电流表采用内接法，待测电阻很大，滑动变阻器阻值较小，为操作方便，应该采用分压电路；(3)由表二中数据可以计算出不同长度水柱的电阻，R1 20 k、R240 k、R360 k、R480 k、R5100 k，在坐标系中描点得到RL图线如图所示；(4)取L30 cm时，R360 k，d2.26 cm，由电阻定律R得：，代入数据解得：80.2 m.答案(1)2.26(2)内接分压电路(3)如解析图所示(4)80.25.解析(1)因为小