高考试题中的电学实验研究Word文档格式.docx

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（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）

Ⅲ该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图1乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。

（填“不变”、“增大”或“减小”）

解析：

（1）规格为“6V，3W”的小电珠的正常工作电阻为：

。

未接入电路时的“冷态”电阻还要小点，一般多用电表的欧姆档中值电阻为“15”。

因此，估测小电珠的电阻时，应选择欧姆档的“×

1”倍率。

（2）Ⅰ本实验中，滑动变阻器为分压式接法，接通开关之前应使小电珠两端电压为零。

所以，应将滑动变阻器的滑动片移至最左端。

Ⅱ电压表、电流表的示数不能调为零，说明电路中是有电流的，电路的串联部分是完好的，只能是“1”和“5”之间是断路的，即“1”点至“5”点的导线没有接好；

Ⅲ伏安特性曲线上各点的U轴坐标与I轴坐标之商，就是导体在该电压（或电流）时的电阻，由图象的弯曲情况可知，随工作电压的增大，电阻逐渐增大。

例2．（广东理综）在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：

小电珠（2.5V，0.6W），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。

（1）粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_____倍率的电阻挡（请填空“×

1”、“×

10”或“×

100”）；

调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图2，结果为______Ω。

（2）实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图3完成实物图4中的连线。

（3）开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于_________端。

为使小电珠亮度增加，P应由中点向________端滑动。

（4）下表为电压等间隔变化测得的数据。

为了获得更准确的实验图像，必须在相邻数据点_______间多测几组数据（请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”、“ef”）

数据点

a

b

c

d

e

f

U/V

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

I/A

0.000

0.122

0.156

0.185

0.216

0.244

（1）应选“×

1”倍率的电阻档（分析同例1），因此，用多用电表欧姆档测得小电珠的电阻8Ω（欧姆表测电阻，不需估读。

）

（2）实验中，电路的最大电流为小电珠的正常工作电流，为：

所以，电流表选0-0.6A量程；

多用电表的红表笔相当于电压表的“+”接线柱；

实验中需要小电珠两端电压从0开始变化至2.5V。

所以，滑动变阻器要接成分压式。

按电路图连接实物，如图5所示。

（3）闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片P置于“a”端（分析同例1）。

为使小电珠亮度增加，就应是小电珠两端电压增大，应将P由中点向“b”端滑动。

（4）分析表中数据可以看出，b组以后各组数据，小电珠的电流随电压几乎线性增加，对应图象接近直线，而a、b两组数据显示，这一段，电流不随电压线性变化，即小电珠伏安特性曲线在这一数据段是非线性的，将出现明显弯曲。

为使测出的这段图象更接近真实图象，应使测量点密集一些。

因此，应在a、b两数据点间多测几组数据。

二、等效法测电阻

在闭合点电路中，测出总电流或端电压，并记下测量数据，然后用电阻箱替代某一电阻，调节电阻箱，当电路中的电流或电压恢复原值时，由闭合电路欧姆定律可知，电阻箱的电阻与被它替换掉的电阻的阻值相等。

例3．（全国课标理综）为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图6所示的电路。

图中，Ao是标准电流表，Ro和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。

完成下列实验步骤中的填空：

（1）将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_____的读数I；

（2）然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时RN的读数；

（3）多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值。

答案：

（1）Ro，Ao；

（2）RN.，电流表Ao的示数为I；

（3）平均值。

将S合向1，闭合S1，将Ro调至使Ao表指针偏转到接近满偏值的某值I，记下此示数。

保持Ro不变；

闭合S1将S合向2，调节RN使Ao表示数恢复到I。

由于电源的电动势E、内阻r、Ro不变。

因此，待测电流表的电阻等于RN。

例4．（江苏物理）某同学利用如图7所示的实验电路来测量电阻的阻值。

（1）将电阻箱接入a、b之间，闭合开关。

适当调节滑动变阻器

后保持其阻值不变。

改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表的示数U与R的数据如下表：

R/Ω

5.0

10.0

15.0

25.0

35.0

45.0

1.80

2.14

2.32

2.45

请根据实验数据作出U-R关系图象。

（2）用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V。

利用图中测绘的U-R图象可得RX=_____Ω。

（3）使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大。

若仍用本实验装置和

（1）中测绘的U-R图象测定某一电阻，则测定结果将_________（选填“偏大”或“偏小”）。

现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和

（1）中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定？

（1）为使图象“占满”坐标平面，选择坐标分度如图9所示，利用表中各组数据描点连线，U-R关系图象如图9中的曲线所示。

（2）由于

阻值不变，用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V，此时Rx的电阻等于为替换时，电压为2.00V时R的电阻。

因此读出图8中电压为2.00V时的电组20Ω，就等于此时Rx的电阻。

（3）偏小；

改变滑动变阻器阻值，使电压表示数为1.50V。

（4）因为

，当电池的内阻r增大时，同一个R，则电压表读数将变小，按原来的U-R图象，则电阻的测量值小于真实值，即偏小。

要使电压表读数为1.50V，因为电池内阻r增大，应该把滑动变阻器阻值

调小，以使

不变。

三、多用电表测电阻与测电源的电动势与内电阻

例5．（全国大纲理综）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。

现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：

待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。

实验时，将多用电表调至×

1挡，调好零点；

电阻箱置于适当数值。

完成下列填空：

（1）仪器连线如图10所示（a和b是多用电表的两个表笔）。

若两电表均正常工作，则表笔a为______（填“红”或“黑”）色；

（2）若适当调节电阻箱后，如图10中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图11（a）（b）（c）所示，则多用电表的读数为 

Ω；

电流表读数为____mA；

电阻箱的读数为 

（3）将图10中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_______mA；

（保留3位有效数字）

（4）计算得到多用电表内电池的电动势为______V。

（1）黑；

（2）14，53.0，4.6；

（3）103；

（4）1.54。

（1）本实验中，欧姆表既是测量仪器（测两表笔间连接的元件的电阻），又是被侧元件（内部电池的电动势）。

由于表笔a与电流表正接线柱相连接，说明欧姆表中的电流是由a表笔流出的，它接的是表内电池的正极，应是黑表笔。

（2）由图11-a可知，欧姆表的示数为R=14Ω，它是电流表与电阻箱的总电阻。

由图11-b可知，电流表的是数为I=53.0mA。

由图11-c可知，电阻箱的电阻为4.6Ω。

（3）（4）由图11-a可知，欧姆表的中值电阻为

=15Ω，与之对应的电流为

对图10所示电路及两表笔对接后的电路分别运用欧姆定律有：

，

；

对于“中值电阻”有：

代入数据解得：

=103mA，E=1.54V。

四、电压表的改装与侧电源电动势

测量电源电动势实验的基本原理时闭合电路欧姆定律，基本方法是“伏安法”。

由此法还可以变通出利用电压表和电阻箱依据和

和

的“伏阻法”，也可变通出利用

的“安阻法”。

如果电压表（或电流表）量程不符合实验要求，可先将电压表（或电流表）改装成符合量程的电压表（或电流表）。

例6．（四川理综）为测量一电源的电动势及内阻

（1）在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表

量程为1V、内阻大约为1kΩ的电压表V1

量程为2V、内阻大约为2kΩ的电压表V2

量程为3V、内阻为3kΩ的电压表V3 

选择电压表 

串联 

kΩ的电阻可以改装成量程为9V的电压表

（2）利用一个电阻箱、一只开关、若干开关、导线和改装好的电压表（此表用符号V1或V3或V3与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表），在虚线框内画出电源电动势及内阻的实验原理电路图。

（3）根据以上试验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50V时、电阻箱值为15.0Ω；

电压表示数为2.00V时，电阻箱的阻值为40.0Ω，则电源的电动势E= 

V、内阻r=_____Ω。

（1）由于题中电压表V3的电阻是准确告知的，因此选它进行改装。

对电压表及串联的分压电阻R，运用欧姆定律有：

R=6kΩ。

（2）由闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律可设计如图12所示的实验电路。

由闭合电路欧姆定律，及部分电路欧姆定律有：

，此时可变形为：

，可作出

图象，由图象的截距可求出电源的内电阻，有图象的斜率可求出电源的电动势。

（3）由于改装后的电压表可视为理想电压表，它的示数就是端电压或电阻箱两端的电压。

整个电路可看成电阻箱与电源内电阻串联，总电压为电源电动势E。

由串联分压关系有：

代入两组数据及可得：

E=2.5V，r=10Ω

五、多用电表测电阻与伏安法测电阻

例7．（安徽理综）

（1）某同学实用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“x1k”挡位，测量时指针偏转如图（a）所示。

请你简述接下来的测量过程：

① 

；

② 

③ 

④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。

（2）接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图（b）所示。

其中电压表内阻约为5kΩ，电流表内阻约为5Ω。

图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接。

（3）图14是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程。

当转换开关S旋到位置3时，可用来测量 

当S旋到位置 

时，可用来测量电流，其中S旋到位置 

时量程较大。

（1）由图可知，欧姆档倍率选大了，应降低一级，并重新调零再测试。

①断开待测电阻，将选择开关旋到“×

100”档；

②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”；

③再接入待测电阻，将指针示数×

100，即为待测电阻阻值。

（2）由图a可知待测电阻约为2kΩ，所以，电流表应内接，图b中滑动变阻器乙接成了分压式。

故最终接成的电路如图15所示。

（3）转换开关S旋到位置3时，表头接有电源，可用来测量电阻；

当S旋到位置“1”或“2”时，可用来测量电流，其中S旋到位置“1”时，分流电阻较小，量程较大。