第1课时 基础实验

则电源电动势 E＝1a，电源内阻 r＝1b－R0
由于电压表分流作用，通过电源的电流大于UR，则电动势的测量值小于真实值。
答案
(1)电路图见解析
U (2)R
1 (3)a
1b－R0
偏小
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1.连接实物图的四点注意 (1)各导线都应接在接线柱上。 (2)不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器。 (3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。 (4)开关要控制整个电路。
图6
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(2)闭合开关后，调节电阻箱接入电路的阻值。得到多组电阻箱接入电路的阻值 R 和对应的电压表的示数 U，为了比较准确地得出实验结论。该同学准备用直线图 象来处理实验数据，图象的纵坐标表示电压表读数 U，则图象的横坐标表示的物 理量应该是________。 (3)该同学又尝试用另一种图象来处理数据。即根据测得的多组电阻箱的阻值 R 和 记录的对应电压表的读数 U，作出U1 －R1图象如图丙所示，图线与横、纵坐标轴的 截距分别为－b、a，定值电阻的阻值用 R0 表示。则可得该电源的电动势为________， 内阻为________；测得的电动势与真实值比________(选填“偏大”“偏小”或 “不变”)。
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解析 (1)根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示。
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(2)电源电动势为 E＝U＋UR(R0＋r)， 整理得 U＝－UR(R0＋r)＋E，U 与UR是线性关系，要得到直线图象，横坐标应表示UR。
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(3)电源电动势为 E＝U＋UR(R0＋r)， 整理得U1 ＝R0E＋rR1＋E1， U1 －R1图象的斜率 k＝R0E＋r＝ab，纵轴截距 a＝E1，
图2
6
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解析 物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，故最先打出的是A点。 两个相邻计数点之间的时间间隔 T＝0.1 s，根据v－＝v2t 得 C点的速度
vC＝x2BTD＝（5.85－21×.200.）1 ×10－2 m/s≈0.233 m/s 由图知xAB＝1.20 cm xBC＝xAC－xAB＝1.95 cm xCD＝xAD－xAC＝2.70 cm xDE＝xAE－xAD＝3.45 cm
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命题角度三 电阻(电阻率)的测量 【例3】 (2019·江苏卷，11)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作
如下： (1)螺旋测微器如图3所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与 测微螺杆之间，再旋动________(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音， 以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
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(3)闭合开关S，保持电流表示数不变，改变并记录电阻箱的阻值R和对应接入电 路中金属丝长度L的数据，作出R－L图线如图(d)所示。 (4)根据测得的金属丝直径d及R－L图线，求得金属丝的电阻率ρ＝________。(结 果保留3位有效数字) 解析 (1)②欧姆调零时，将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在 欧姆表盘零刻度处(或使指针指在电流满偏的位置)。③测量时，需将多用电表接 在金属丝两端，且电路处于断路状态，所以应断开开关S，取下线夹(或断开开关 S，将线夹夹到Q端)。根据欧姆表读数规则可知金属丝的电阻约为5 Ω。
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2.电流表内接法与外接法的选择 电流表内接法
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电流表外接法
电阻的测量值大于真实值 适用Rx≫RA，大电阻
电阻的测量值小于真实值 适用Rx≪RV，小电阻
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命题角度四 测电源的电动势和内阻 测电源电动势和内阻的三种方法
方法
原理图
用电压表、电流表和 可变电阻(如滑动变阻 器)测量
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解析 (1)该实验的错误之处为：打点计时器连接了直流电源；小车释放时离 打点计时器太远；实验前未平衡摩擦力。 (2)A、C间的距离为3.10 cm。 (3)由 Δx＝aT2，利用逐差法有 a＝xCE4－T2xAC ＝[（10.10－34.1×0）0.0－13.10]×10－2 m/s2≈0.98 m/s2。 答案 (1)打点计时器连接了直流电源；小车释放时离打点计时器太远；实验前 未平衡摩擦阻力(写出一处即可) (2)3.10(3.09～3.11均正确) (3)0.98(0.96～1.0均正确)
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UI22＝RA＋R0，
由作出的U2－I2图线的斜率可得
UI22＝25.5 Ω。 故Rx＝(49.0－25.5) Ω＝23.5 Ω。 答案 (1)C (2)不同 (3)见图甲 (4)见图乙 (5)23.5(23.0～24.0都算对)
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第1课时 基础实验
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测量实验 命题角度一 长度的测量 【例1】 对于如图1所示长度测量工具，请按要求正确读出数据。
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甲
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乙
图1
4
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(1)刻度尺测得纸带A、B两点间的距离是________cm； (2)螺旋测微器的读数是________mm。 解析 (1)由题图可知，毫米刻度尺的最小分度为0.1 cm，故A、B间的距离为 6.25 cm； (2)螺旋测微器的固定刻度为5.5 mm，可动刻度为20.3×0.01 mm＝0.203 mm，所 以最终读数为5.5 mm＋0.203 mm＝5.703 mm。 答案 (1)6.25 (2)5.703
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请根据表中的数据，在方格纸上作出U2－I2图象。
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图5 (5)由此，可求得电阻丝的Rx＝________Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻 率。
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解析 (1)旋转微调旋钮C。 (2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然 后取平均值作为测量值。 (3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如答案图甲所示。 (4)将所给的5组数据标注在U－I图象中，用过原点的直线把它们连在一起，让尽 可能多的点在直线上，如答案图乙所示。 (5)由题意知：UI11＝Rx＋RA＋R0， 由 U1－I1 图线的斜率可得UI11＝49.0 Ω。
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3.一同学在学习金属的电阻率知识时发现不同的材料电阻率一般不同。有些不法商贩 在一些导线中掺入杂质，导致导线的质量不达标，该同学想通过测量导线的电阻率 来进一步确定导线是否合格，于是该同学剥掉导线的绝缘外层，用剪刀剪下一段， 设计了如图9(a)所示的实验电路。
(4)为测量Rx，利用图4甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1 的值，作出的U1－I1关系图象如图5所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测 得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
图7
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解析 根据游标卡尺读数规则，该金属圆片的直径为49 mm＋3×0.05 mm＝ 49.15 mm ； 根 据 螺 旋 测 微 器 读 数 规 则 ， 金 属 圆 片 的 厚 度 为 4.5 mm ＋ 19.9×0.01 mm＝4.699 mm。 答案 49.15 4.699(4.698～4.702均可)
图3
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(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平 均值作为电阻丝的直径。 (3)图4甲中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图4乙实 物电路中的正确位置。
甲
乙
图4
11
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2.某实验小组利用拉力传感器和打点计时器探究加速度与力的关系。他们将拉力传感 器固定在小车上记录小车受到拉力的大小，按照图甲进行实验。t＝0时，小车处于 图8甲所示的位置。
图8
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(1)该同学按图甲完成实验，请指出至少一处错误：______________________ ___________________________________________________________________。 (2)图乙是实验中获得的一条纸带的某部分，选取A、B、C、D、E计数点(每两 个计数点间还有4个计时点未画出)，A、C间的距离为________cm。 (3) 若 打 点 计 时 器 使 用 的 交 流 电 频 率 为 50 Hz ， 则 小 车 的 加 速 度 大 小 为 ________m/s2。(结果保留2位有效数字)
2.用好一个“电阻”
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1.小红同学在做“测定金属电阻率”的实验时，通过游标卡尺和螺旋测微器分别测 量一薄金属圆片的直径和厚度，读出图7中的示数，游标卡尺所示的金属圆片直 径 的 测 量 值 为 ________mm ， 螺 旋 测 微 器 所 示 的 金 属 圆 片 厚 度 的 测 量 值 为 ________mm。
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由逐差法可得 a＝（xCD＋xDE）4－T2（xAB＋xBC）
代入数值解得物块下滑的加速度大小a＝0.75 m/s2。 答案 A 0.233 0.75
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注意区分几个关键点 (1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点；计 数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个 计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。 (2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带。
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数据处理 纵轴截距：E 斜率绝对值：r
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用电流表、电阻 箱测量
用电压表、电阻 箱测量
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纵轴截距：Er 斜率：E1
纵轴截距：E1 斜率：Er
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【例4】 某同学要测量某电源的电动势和内阻，根据实验室提供的器材，设计了如图 6甲的实验电路。 (1)请根据电路图将如图乙的器材连接成电路。
图9
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(1)为了粗略测量该金属丝的电阻，该同学用如图(b)所示的多用电表在连接好的 电路上进行测量。 ①机械调零后将选择开关拨到“×1 Ω”挡。 ②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使__________________________ ___________________________________________________________________。 ③________________，将红表笔接P，黑表笔接Q，多用电表指针如图(c)所示， 则金属丝总电阻约为________Ω。 (2)用螺旋测微器测金属丝直径，测得该金属丝直径d＝0.360 mm。
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命题角度二 利用打点计时器测速 【例2】 (2019·全国卷Ⅰ，22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下
滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图2所示。已知打 点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打 出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是________ 点。在打出C点时物块的速度大小为________m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的 加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)。
甲
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乙
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1.仪器、仪表读数的几条规则 (1)最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一 估读。 (2)最小分度是“2”和“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分 别按二分之一或五分之一估读。 (3)对游标卡尺读数时不要估读。
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