(浙江选考)2020版高考物理大一轮复习 第十四章 实验与探究 第3讲 电学实验(一)课件

十、注意事项
1.实验前检查电表指针是否指零，不指零时，要先调零. 2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法. 3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓慢增加电压. 4.作I－U图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较期末)某课外物理研究学习小组准备探究一小灯泡的伏 安特性，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 Ω，然后根据公式计算 出该灯泡的额定电压 U＝ PR＝ 2×0.75 V≈1.22 V. 他们怀疑所得电压值不 准确，于是，设计了一个电路，测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，并根 据测量数据来描绘小灯泡的U－I图线，进而分析灯泡的额定电压. 电源采用两节干电池组成的电池组； 双量程电压表(中间接线柱3 V，右边接线柱15 V)； 双量程电流表(中间接线柱0.6 A，右边接线柱3 A).
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实验8：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系
一、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. 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻 RR＝UI .
二、实验电路图及实物图
如图8所示，
第十四章 实验与探究
第3讲 电学实验(一)
内容索引
NEIRONGSUOYIN
实验7： 测绘小灯泡的伏安特性曲线 实验8： 探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 课时作业
实验7：测绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组 (U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来.
解析 答案
(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的__C__(填字母).
A
B
C
解析 温度变高，电阻变大，所以答案为C.
D
解析 答案
变式4 某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图 7甲所示，现已完成部分导线的连接. (1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始 逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的 连接；
九、常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度 时电表允许的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指 针的实际位置进行读数即可. (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分 别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位. (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后 面一位，即读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点 后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
五、电流表内接法与外接法的比较
电流表内接法
电路图
误差原因 电阻测量值 适用条件
电流表分压 U测＝Ux＋UA
U测 R 测＝ I测 ＝Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值 RA≪Rx
电流表外接法
电压表分流 I测＝Ix＋IV R 测＝UI测测＝RRx＋xRRVV<Rx 测量值小于真实值
RV≫Rx
六、电流表内接法与外接法的选择
二、实验电路图及器材
如图1所示.
图1 小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～ 0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或 电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔.
三、实验步骤
1.确定电表量程，按照实验电路图连接电路. 2.将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化. 3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值. 4.在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据 所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线. 5.拆除电路，整理器材.
负载R上电压的调节 范围(电源内阻不计) 负载R上电流的调节 范围(电源内阻不计)
RE ≤U≤E R＋R0
R＋ER0≤I≤ER
0≤U≤E 0≤I≤ER
八、滑动变阻器两种接法的适用条件
1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不 多或比滑动变阻器的最大电阻还小). 2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).
分析后，正确地选用了伏安法中的变阻
器的分压式接法、电流表的外接法.在测
例2 (2018·新高考联盟联考)小王同学想要探究导体的电阻除与导体的横截面积
有关外，还与哪些因素有关， 他找来了电阻定律实验器.电阻定律实验器规格：
将一根细铜丝连接在ae间，横截面积相同的细铁丝连接在bf间，再将一根横截面
积相同的镍铬丝一端接在g处，接下来拉直后接到c处， 再接到d处，最后接在h处. (1)为了测定电阻丝的电阻大小，小王经
答案
变式3 (2016·浙江4月选考·18)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡 额定电压为2.5 V、电流为0.3 A.
图6 (1)部分连线的实物图如图6甲所示，请在图中完成实物连接图. 答案 见解析图
解析 答案
(2)某次实验中，当电流表的示数为0.18 A时，电压表的指针如图乙所示，则电 压为_1_._5_0_ V，此时小灯泡的功率是_0_._2_7__ W. 解析 电压表的示数为1.50 V，功率P＝UI＝0.27 W.
答案
变式1 在某次“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，所选用的实验器材有
A.小灯泡“2.5 V 0.2 A”
B.电流表0～0.6 A～3 A(内阻约1 Ω)
C.电压表0～3 V～15 V(内阻很大)
D.滑动变阻器“2 A 10 Ω”
E.电源(两节干电池)
F.开关一个，导线若干
图4
(1)在实验时小杰同学采用了如图4所示的实物电路，则具体实验操作前，该电
E.电池组(电动势约3 V，内阻未知)
F.开关，带夹子的导线若干
G.待测小灯泡
图5
(1)实验中滑动变阻器应选择____(填“C”或“D”)，请以笔画线代替导线将尚未连
接好的电压表连入电路中. 答案
(2)在该同学连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的 两 个 不 连当电路之时没有处断开开：关 Ⅰ滑.__动__变__阻__器__的__滑__片__没__有__移_至b端； Ⅱ.____________________________. (3)改正上述两个不当之处后，他在测量中发现，无论如何调节滑动变阻③器的 滑片，电压表和电流表的示数均不能取到较小值，其原因可能是导线____(填 图中导线代号)没有连接好.
四、实验器材选取
1.原则：(1)安全；(2)精确；(3)操作方便. 2.具体要求 (1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允 许超过0.6 A. (2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流. (3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值. (4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上. (5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动 变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器.
图8 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻 器(50 Ω)，开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺.
三、实验步骤
1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d. 2.接好用伏安法测电阻的实验电路. 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求 出其平均值l. 4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置. 5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的 示数I和U的值，填入记录表格内. 6.将测得的 Rx、l、d 值，代入 Rx＝ρSl 和 S＝π4d2中，计算出金属丝的电阻率.
解析 答案
变式2 为描绘小灯泡L(2.5 V 1.0 W)的伏安特性曲线，某同学根据如下可供
选择的器材设计了如图5所示的电路(电路还没有完全接好)，可供选择的实验
器材如下：
A.电流表(量程0.6 A，内阻约1 Ω)
B.电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)
C.滑动变阻器(200 Ω，0.3 A)
D.滑动变阻器(5 Ω，2 A)
1.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx 较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法. 2.临界值计算法 Rx< RVRA时，用电流表外接法；
Rx> RVRA时，用电流表内接法.
七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较
限流式接法
分压式接法
两种接法的电路图
解析 当电源的内阻与电路外电阻相等时，电源的输出功率最大，此时路端电压 为1.5 V，外接总电阻为1 Ω，由题图丙可知，当小电珠电压为1.5 V时，电流为 0.38 A，此时小电珠的电阻为 R＝UI ＝01..358 Ω≈4 Ω，因此小电珠个数为 n＝Rr ＝14＝4， 小电珠的总功率为P＝4UI＝4×1.5×0.38 W＝2.28 W.
路需改进的地方有______________________________________.
答案 电流表应外接 电流表应选0.6 A量程 滑动变阻器滑片应置于最左侧
解析 答案
(2)在方框中画出正确的电路图.
答案 如图所示
答案
(3)当开关闭合后，滑动变阻器的滑片从左向右滑动过程中，灯泡始终不亮， 但电压表有示数，则可能出现的故障是__A__. A.小灯泡灯丝断了 B.连接电源的导线断开 C.电流表上某个接线柱与导线断开 D.开关接触不良造成断路 解析 电压表有示数说明电压表到电源是接通的，A正确.
序号 电压/V 电流/mA
1 0.00
0
2 0.20
80
3 0.60 155
4 1.00 195
5 1.40 227
6 1.80 255
7 2.20 279
图3 答案 如图所示
8 2.70 310
答案
(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为__2_.5_(_2_.4_～__2_._6_均__可__)__ V，这一结果大于 1.22 V，其原因是_灯__泡__的__常__温__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__)__.
(1)甲同学选择合适的器材，连好实物图如图2所示，乙同学检查时发现了几处 错误，请指出其中的2处： ①_滑__动__变__阻__器__采__用__了__限__流__式__接__法____； ②_电__流__表__采__用__了__内__接__法___；
图2
答案
(2)甲同学正确调整电路后，共测得右侧8组数 据，已在图3坐标纸上描好了点，请在坐标纸 上完成U－I图象.
答案 连线如图
图7
解析 答案
(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为_0_._4_4__A； 解析 电流表分度值为0.02 A，可知读数为0.44 A.
解析 答案
(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根 据图线判断，将__4__只相同的小电珠并联后，直 接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回 路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约 为 _2_._2_8_ W(保留两位小数).
四、数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用 Rx＝UI 分别算出各次的数值，再取平均值； (2)用U－I图线的斜率求出. 2.计算电阻率将记录的数据 Rx、l、d 的值代入电阻率计算式 ρ＝RxSl ＝π4dl2IU.
五、注意事项
1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法. 2.被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度， 亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三 次，求其平均值.