物理第十四章 實驗與探究 第3講 電學實驗（一）

第3講電學實驗(一)第十四章實驗與探究內容索引實驗9測繪小燈泡的伏安特性曲線課時作業(yè)限時訓練 練規(guī)范 練速度實驗10探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系測繪小燈泡的伏安特性曲線實驗9一、實驗原理一、實驗原理用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在IU坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來.二、實驗電路圖及器材二、實驗電路圖及器材如圖1所示，圖1小燈泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一個、電壓表(03 V15 V)與電流表(00.6 A3 A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20 )一個、學生低壓直流電源(或電池組)、開關一個、導線若干、坐標紙、鉛筆.三、實驗步驟三、實驗步驟1.確定電表量程，按照實驗電路圖連接電路.2.將滑動變阻器滑片滑到阻值為0處，閉合開關，使電壓從0開始變化.3.移動滑片，測出多組不同的電壓與電流值.4.在坐標紙上以I為縱軸，以U為橫軸，建立坐標系.在坐標紙上描出各組數據所對應的點，將各點用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線.5.拆除電路，整理器材.四、實驗器材選取四、實驗器材選取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際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6 A.(2)用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流.(3)電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值.(4)電壓表或電流表的指針應偏轉到滿刻度的 以上.(5)從便于操作的角度來考慮，限流式接法要選用與待測電阻阻值相近的滑動變阻器，分壓式接法要選用較小阻值的滑動變阻器.五、電流表內接法與外接法的比較五、電流表內接法與外接法的比較電流表內接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測UxUA電壓表分流I測IxIV電阻測量值R測 RxRARx測量值大于真實值R測 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，當電壓為1.0 V時，電流為0.10 A，則由歐姆定律可知：R 10 ；IU圖象上各點與原點連線的斜率表示電阻的倒數.由題圖可知，此斜率越來越小，說明電阻在增大.圖6答案10增大變式變式4(2017金華十校聯考)某實驗小組在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，選用的小燈泡為“2.5 V,0.8 W”.(1)在圖7中，請用筆畫線代替導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)根據上述電路，測量得到了多組實驗數據如下表所示，請用表中數據在圖8坐標紙上描點，并作出IU圖線.圖8答案答案答案探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系實驗10一、實驗原理一、實驗原理根據電阻定律公式知道只要測出金屬絲的長度和它的直徑d，計算出橫截面積S，并用伏安法測出電阻Rx，即可計算出金屬絲的電阻率.把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R.二、實驗電路圖及實物圖二、實驗電路圖及實物圖如圖9所示，圖9被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動變阻器(50 )，開關，導線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺.三、實驗步驟三、實驗步驟1.在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.2.接好用伏安法測電阻的實驗電路.3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均值l.4.把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置.5.閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入記錄表格內.四、數據處理四、數據處理五、注意事項五、注意事項1.本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法.2.被測金屬絲的有效長度，是指待測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測金屬絲長度，測量時應將金屬絲拉直，反復測量三次，求其平均值.例例3(2017浙江4月選考18)小明用電學方法測量電線的長度.首先，小明測得電線銅芯的直徑為1.00 mm，估計其長度不超過50 m(已知銅的電阻率為1.75108 m).現有如下實驗器材：量程為3 V、內阻約為3 k的電壓表；量程為0.6 A、內阻約為0.1 的電流表；阻值為020 的滑動變阻器；內阻可忽略、輸出電壓為3 V的電源；阻值為R04.30 的定值電阻，開關和導線若干.小明采用伏安法測量電線電阻，正確連接電路后，調節(jié)滑動變阻器，電流表的示數從0開始增加，當示數為0.50 A時，電壓表示數如圖10甲所示，讀數為_ V.根據小明測量的信息，圖乙中P點應該_(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，Q點應該_(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”).小明測得的電線長度為_ 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，即讀數為2.50 V；由題意知本題的實驗電路圖如圖所示：變式變式5(2017寧波市9月聯考)用伏安法測定電阻約為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，底座的中間有一個可沿電阻絲滑動的金屬觸頭P，觸頭上固定了接線柱，按下P時，觸頭才與電阻絲接觸，觸頭的位置可從刻度尺上讀出，實驗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)本實驗電壓表的量程選_(填“03 V”或“015 V”)(2)根據電路原理圖乙，用筆畫線代替導線，將實驗圖丙連接成實驗電路.答案03 V答案答案連線如圖所示(3)閉合開關后，滑動變阻器觸頭調至一合適位置后不動，將觸頭P自左向右移動的過程中，電流表讀數_(填“增大”、“減小”或“不變”)(4)實驗得到幾組U、I、L的數據，用R 計算出相應的電阻值后作出RL圖線如圖丁所示，取圖線上的兩個點間的數據之差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某同學用伏安法測量導體的電阻，現有量程為3 V、內阻約為3 k的電壓表和量程為0.6 A、內阻約為0.1 的電流表.采用分壓電路接線，圖12甲是實物的部分連線圖，待測電阻為圖乙中的R1，其阻值約為5 .圖12(1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線連接_(填a或b)、導線連接_(填c或d).答案ad解析解析解析因電壓表的內阻遠大于待測電阻R1的阻值，則電流表采用外接法，而滑動變阻器應采用分壓式接法，故測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導線連接a，導線連接d；(2)正確接線測得實驗數據如表,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R1的邊長為l，厚度為h，電阻率為，根據電阻定律，得R1 要測R2的阻值，與測量R1一樣，最優(yōu)的連線應連接a，連接d，選項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體，R2的邊長是R1的 ，若測R2的阻值，則最優(yōu)的連線應選_(填選項).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答案解析課時作業(yè)1.(2015浙江理綜22)圖1甲是小紅同學在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖.1234567圖1(1)根據圖甲畫出實驗電路圖；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)調節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數如圖乙中的、所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為3 V.所示讀數為：_、_、_、_.兩組數據得到的電 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.某學習小組要描繪一個標有“3.6 V,1.2 W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導線和開關外，還有下列器材可供選擇：直流電源E(電動勢4.5 V，內阻不計)；電壓表V(量程5 V，內阻約為5 k)；電流表A1(量程350 mA，內阻約為1 )；電流表A2(量程150 mA，內阻約為2 )；滑動變阻器R1(阻值0200 )；滑動變阻器R2(阻值010 ).(1)實驗中電流表應選_，滑動變阻器應選_；(填寫器材代號) 1234567答案R2A1(2)如圖所示，以下的四個電路中應選用_進行實驗.答案12345673.(2017諸暨市期末考試)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，小燈泡的標稱值為“2.5 V0.5 A”.(1)圖2甲是實驗中部分的電路連線，余下導線的連接方式：導線連接_(選填a或b)、導線連接_(選填c或d)、導線連接_(選填e或f).解析1234567圖2答案cae解析解析根據小燈泡的額定電壓2.5 V，額定電流0.5 A，可以知道電壓表、電流表的連線，同時滑動變阻器應該采用分壓式接法，所以導線、分別連接a、c、e；1234567(2)根據上述電路，測量得到了一組實驗數據，已將數據描繪在圖乙的坐標紙中，請在圖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應用平滑的曲線盡可能多地連接各點.4.(2017嘉興市期末)某小燈泡的額定電壓是2.5 V，小明同學通過實驗測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)請你在圖乙中完成實物接線余下導線的連接；答案答案答案如圖所示1234567(3)小明正確的完成了實驗，根據所測數據描繪了小燈泡的伏安特曲線，如圖丙所示，當小燈泡兩端電壓U2.5 V時，其電阻R_ (結果保留兩位有效數字)；答案8.31234567(4)在(1)和(3)中小燈泡的電阻測量值明顯不同的原因是_.A.(1)中的測量是錯誤的B.(3)中的測量是錯誤的C.(1)中的測量誤差太大D.由于溫度不同造成了電阻值不同1234567答案5.在“探究導體電阻與其影響因素的關系”實驗中，有兩節(jié)新的干電池、開關、若干導線和待測金屬管(其阻值約為5 )及下列器材：A.電壓表03 V，內阻約10 kB.電壓表015 V，內阻約50 kC.電流表00.6 A，內阻約0.05 D.電流表03 A，內阻約0.01 E.滑動變阻器，010 F.滑動變阻器，0100 (1)要求較準確地測出其阻值，電壓表應選_，電流表應選_，滑動變阻器應選_；(填序號)1234567答案CAE解析1234567解析解析由于兩節(jié)干電池的電動勢為3 V，所以電壓表應選A；由于待測金屬管的阻值約為5 ，滑動變阻器F阻值太大，故滑動變阻器應選E.(2)實驗中某同學的實物接線如圖4所示，請指出接線中的兩處明顯錯誤.錯誤1：_；錯誤2：_. 答案導線連接在了滑動變阻器的滑片上解析解析解析由于待測金屬管阻值遠小于電壓表內阻，所以電流表應用外接法，連線圖中的兩處明顯錯誤分別是：錯誤1：導線連接在了滑動變阻器的滑片上；錯誤2：采用了電流表內接法.1234567采用了電流表內接法圖46.在“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”實驗中，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所示的實驗電路.M為金屬絲c的左端點，O為金屬絲a的右端點，P是金屬絲上可移動的接觸點.在實驗過程中，電流表讀數始終為I1.25 A，電壓表讀數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OP間距離x為橫軸，以電壓表讀數U 為縱軸，描點、連線繪出電壓表讀數U隨OP間距離x變化的圖線.1234567(2)求出金屬絲的電阻率，并進行比較.解析1234567答案答案答案見解析通過計算可知，金屬絲a與c電阻率接近，遠大于金屬絲b的電阻率.7.小明對2B鉛筆芯的導電性能感興趣，于是用伏安法測量其電阻值.(1)圖6甲是部分連接好的實物電路圖，請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)小明用電流表內接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數據描到UI圖上，如圖乙所示.在圖中，由電流表外接法得到的數據點是用_(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，而用電流表內接法時測得的電阻偏大，外接法時測得的電阻偏小，所以外接法的數據點是用“”表示的.乙(3)請你選擇一組數據點，在圖上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為_ .(結果保留兩位有效數字)答案答案答案見解析圖乙1234567用“”表示的數據連線時，電阻為1.2 (1.11.3 均可)，用“” 表示的數據連線時，電阻為1.6 (1.51.7 均可)解析