届一轮复习人教版电学实验一学案Word文件下载.docx

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探究导体电阻与其影响因素

（包括材料）的

关系

一、测绘小灯泡的伏安特性曲线

1．实验目的

（1）掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式．

（2）掌握伏安特性曲线的描绘方法．

（3）理解小灯泡的伏安特性曲线为什么是曲线．

2．实验原理

（1）实验原理图（如图1所示）

图1

（2）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，测得多组（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，分析小灯泡的伏安特性．

（3）电流表外接：

因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差较大．

（4）滑动变阻器分压式接法：

由于电压要从0开始变化，应采用分压式接法．

3．实验器材

小灯泡“2.5V,0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．

4．数据处理

（1）在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．

（2）在坐标纸上描出各组数据所对应的点．

（3）将描出的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．误差分析

（1）电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大．

（2）测量时读数带来误差，读数时视线要与刻度盘垂直．

（3）在坐标纸上描点、作图带来误差．不要画成折线，应用平滑曲线拟合各点，误差较大的点应大胆舍去．

例1　（2017·

余杭、萧山、新登、昌化四校第二学期期中）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：

A．小灯泡L（3V,5Ω）

B．滑动变阻器R（0～10Ω，额定电流1.5A）

C．电压表V1（量程：

0～3V，内阻为5kΩ）

D．电压表V2（量程：

0～15V，内阻为10kΩ）

E．电流表A1（量程：

0～0.6A，内阻为0.5Ω）

F．电流表A2（量程：

0～3A，内阻为0.1Ω）

G．铅蓄电池、开关各一个，导线若干．

实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压．

（1）为了减小误差，实验中应选电压表________，电流表________．（填器材前的字母）

（2）该同学按图2所示连接，两电表都有示数，但电压表示数无法调节到零，检查后发现有一处未连接正确，请在图上补上缺少的一条导线．

图2

（3）某同学实验后作出的I－U图象如图3所示，请分析该图象形成的原因是________________________________________________________________________．

图3

答案　

（1）C　E　

（2）电路图如图所示

（3）随着电压、电流的增大，小灯泡灯丝温度升高，灯丝电阻率（或电阻）增大

解析　

（1）小灯泡的额定电压为3V，故电压表应选C；

小灯泡的额定电流I＝＝＝0.6A，电流表应选E.

（2）由于要求小灯泡两端电压可连续地从零开始调节，故滑动变阻器应采用分压式接法，将滑动变阻器的左下接线柱与电源负极相连．

（3）随着电压、电流的增大，小灯泡灯丝温度升高，灯丝电阻率（或电阻）增大．

例2　描绘一个标有“6V,3W”字样的小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

A．9V学生电源一个；

B．量程为0～3V的电压表，内阻约为3kΩ；

C．量程为0～10V的电压表，内阻约为15kΩ；

D．量程为0～0.6A的电流表，内阻约为0.5Ω；

E．量程为0～3A的电流表，内阻约为0.1Ω；

F．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω，允许通过的最大电流为3.0A）；

G．滑动变阻器（阻值范围0～500Ω，允许通过的最大电流为0.5A）；

H．开关一个，导线若干．

（1）为减小实验误差，方便调节，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光．请在下列给定的四个电路图和上述所给的器材中选取适当的电路和器材，并将它们的编号填在横线上．应选取的电路是________，电压表应选________；

电流表应选________；

滑动变阻器应选________．

（2）根据实验测定的数据，以电压U为横坐标，电流I为纵坐标画出图线，在图中给出的四个I－U图线中，最能反映实际情况的是________．

答案　

（1）C　C　D　F　

（2）C

解析　

（1）由于实验要求电流从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法；

由于灯泡电阻较小，电流表应用外接法，所以应选取C图中的电路；

根据小灯泡的额定电压为6V可知电压表应选择C；

小灯泡的额定电流为I＝＝0.5A，所以电流表应选择D；

滑动变阻器采用分压式接法时，其阻值越小调节越方便，所以滑动变阻器应选择F；

（2）I－U图象上的点与原点连线的斜率的倒数等于灯丝的电阻，由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以图线上的点与原点连线的斜率应逐渐减小，所以最能反映实验情况的是C.

二、探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的关系

（1）探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系．

（2）掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法．

（3）会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．

2．实验原理：

把金属丝接入如图4所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测通过金属丝的电流，根据Rx＝计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用游标卡尺测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；

根据电阻定律Rx＝ρ，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝＝.

图4

被测金属丝，直流电源（4V），电流表（0～0.6A），电压表（0～3V），滑动变阻器（50Ω），开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺．

（1）在求Rx的平均值时可用两种方法

①第一种是用Rx＝算出各次的数值，再取平均值．

②第二种是用U－I图线的斜率求出．

（2）计算电阻率：

将记录的数据U、I、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝Rx＝.

5．注意事项

（1）为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量被测金属丝的长度，应该在连入电路之后并且在拉直的情况下进行．

（2）本实验中被测金属丝的电阻值较小，故采用电流表外接法．

（3）开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大．

（4）电流不宜太大（电流表用0～0.6A量程），通电时间不宜太长，以免被测金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大．

6．误差分析

（1）被测金属丝直径、长度的测量带来误差．

（2）测量电路中电流表及电压表对电阻的测量有影响，因为电流表外接，所以R测<

R真．

（3）通电电流过大，时间过长，致使被测金属丝发热，电阻率随之变化带来误差．

例3　（2017·

玉环中学模拟）北京市技术质量监督局曾对市场中电线电缆产品质量进行抽查，检验负责人说：

“十几个不合格产品中，大部分存在导体电阻不合格问题，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜；

再一个就是铜材质量可能合格，但把横截面积缩小了，买2.5平方毫米的线，拿到手的线可能是1.5平方毫米或1.5平方毫米多一点，载流量不够；

还有一个问题是绝缘层质量不合格，用再生塑料制作电线外皮，电阻率达不到要求……”．

（1）现从一捆横截面积为1平方毫米的不合格的电线中截取一段，采用绕线法测量其横截面积，读数如图5甲所示，可得该导线的半径约为________mm（保留3位有效数字）；

经你判断该导线的横截面积________（填“合格”或“不合格”）．

（2）欲测量该捆电线的电阻率是否合格，经查阅，纯铜的电阻率为1.8×

10－8Ω·

m.取长度为100m（真实长度）的该电线，并用伏安法测量其电阻，所用器材有：

A．电源（电动势约为5V，内阻不计）

B．长度为100m的待测电线一捆（电阻约为2Ω）

C．滑动变阻器（5Ω，2A）

D．电压表（量程为5V，内阻为5kΩ）

E．电流表（量程为0.6A、3A，内阻分别为0.125Ω、0.025Ω）

某同学设计如图乙的电路，所选电表量程均合理，则电压表的另一端应接________（填“a”或“b”），测得电压表读数为4.50V，电流表读数如图丙所示，为________A，经你判断，这捆电线的电阻率________（填“合格”或“不合格”）．

图5

答案　

（1）0.625　合格　

（2）a　2.50　不合格

解析　

（1）由题图甲可知，10匝线圈的直径的总长度为：

12.5mm，则导线的半径为：

＝0.625mm，则横截面积为：

S＝πr2≈1.23mm2，说明横截面积合格．

（2）因待测电线的阻值很小，故采用电流表外接法，所以电压表的另一端接a，电流表的量程选3A，最小分度值为0.1A，则读数为2.50A．电阻R＝＝Ω＝1.8Ω，ρ＝＝Ω·

m≈2.21×

m，故这捆电线的电阻率不合格．

1．（2016·

浙江10月学考·

18）“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接．小王的连接如图6甲所示，闭合开关S前请老师检查，老师指出图中标示的①、②两根连线有一处错误，错误连线是______（填“①”或“②”）；

图中标示的③、④和⑤三根连线有一处错误，错误连线是________（填“③”“④”或“⑤”）．小王正确连线后，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片C移到________处（填“A”或“B”）．闭合开关S，此时电压表读数为________V．缓慢移动滑片C至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为________A.

图6

答案　①　④　A　0　0.32

解析　本实验的电路图如图所示：

应该采用分压式接法，电流表采用外接法，所以①、④两根连线有问题．实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C滑到最左端，即A处，开关闭合后，电压表读数为0V．题图乙中电流表的读数为0.32A.

2．（2017·

金华、温州、台州三地联考）某同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用小灯泡上标有“3.8V　0.5A”的字样．现有电压表（0～4.5V，内阻约为3kΩ）、电源、开关和导线若干，以及以下器材：

A．电流表（0～0.6A，内阻约为1Ω）

B．电流表（0～3A，内阻约为0.25Ω）

C．滑动变阻器（0～20Ω）

D．滑动变阻器（0～500Ω）

（1）实验中如果既满足测量要求，又要误差较小，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．（选填相应器材前的字母）．

（2）下面给出了四个电路图，请你根据实验要求选择正确的实验电路图________．

答案　

（1）A　C　

（2）C

解析　

（1）根据小灯泡的规格可知，其额定电流为0.5A，故电流表选A.测绘小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始调节，滑动变阻器使用分压式接法；

为了调节方便，应该选用总阻值小的滑动变阻器C.

（2）在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，需要电压从零开始，故选择分压电路，因小灯泡电阻较小，为了避免电流表分压引起较大误差，故应选电流表外接电路，故选C.

3．（2016·

浙江4月学考·

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

2.5V、电流为0.3A.

图7

（1）部分连线的实物图如图7甲所示，请在图中完成实物连接图