2011届高三物理二轮复习：实验专题《基本仪器的使用、选择和电路设计》

实验十练习使用多用电表基本仪器的使用、选择和电路设计（第2课时）专题六:物理实验基本仪器的使用、选择和电路设计实验一：测定金属的电阻率实验二：描绘小电珠的伏安特性曲线实验三：测电源电动势和内阻UIR24xRSdUllI（描绘电源的伏安特性曲线）EUIr测定金属的电阻率被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干．【实验原理】24xRSdUllI【实验器材】【实验步骤】1．用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值．2．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.3．测量接入电路中电阻丝的电阻．测定金属的电阻率【实验电路图】测定金属的电阻率【实验注意事项】1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后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，故须采用电流表外接法．3．电键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，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大．测定金属的电阻率例1：在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω.实验室备有下列实验器材：A．电压表V1(量程0～3V，内阻约为15kΩ)B．电压表V2(量程0～15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为11Ω)E．变阻器R1(0～100Ω，0.6A)F．变阻器R2(0～200Ω，0.6A)G．电池组E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)H．开关S，导线若干(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有________．√√√√√测定金属的电阻率(2)为减小实验误差，应选用图7－3－8中________(填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，乙测定金属的电阻率(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如下图所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.0.6352.4测定金属的电阻率例2：某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等．(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲．测定金属的电阻率(2)实验的主要步骤如下：①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；③断开开关，，合上开关，重复②的操作．改变金属丝上金属夹的位置测定金属的电阻率(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙的关系图线，其斜率为________A－1·m－1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了________的电阻之和．金属丝电阻为零时的全电路(即电阻箱和电流表)10.5测定金属的电阻率(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示．金属丝的直径是________．图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________，其数值和单位为(保留三位有效数字)．电阻率0.200mm9.69×10-7Ω·m描绘小电珠的伏安特性曲线【实验原理】1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来．2．电流表外接：因为小电珠电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大．滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化．小电珠(“4V,0.7A”或“3.8V,0.3A”)、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．【实验器材】描绘小电珠的伏安特性曲线【实验步骤】1．设计实验电路并连接实物图．2．把滑动变阻器的滑片P调节到a端，电路经检查无误后，闭合开关S.3．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，记入表格内，断开开关S.4．在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线．5．整理实验器材．描绘小电珠的伏安特性曲线【实验注意事项】1．本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．2．本实验要作出U－I图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法．3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图7－4－1中的a端．4．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．5．连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要画成折线．描绘小电珠的伏安特性曲线例3：(2009年高考福建卷)某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件．图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材(代号)规格电流表(A1)电流表(A2)电压表(V1)电压表(V2)滑动变阻器(R1)滑动变阻器(R2)直流电源(E)开关(S)导线若干量程0～50mA，内阻约为50Ω量程0～200mA，内阻约为10Ω量程0～3V，内阻约为10kΩ量程0～15V，内阻约为25kΩ阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA输出电压6V，内阻不计√√√√√√描绘小电珠的伏安特性曲线(2)为达到上述目的，请在图7－4－3中的虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号．描绘小电珠的伏安特性曲线(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：___________________；不同点：_____________________.相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系不同点：该元件的电阻值随电压的升高而减小，而小电珠的电阻值随电压的升高而增大描绘小电珠的伏安特性曲线例4:小电珠灯丝的电阻会随温度的升高而增大，某同学为研究这一现象，利用下列实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0～10Ω)、电源、小电珠、开关、导线若干来设计实验，并通过实验得到如下数据(I和U分别表示小电珠上的电流和电压)：I/A00.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V00.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)请在下面的方框中画出实验电路图．(2)在图7－4－16中画出小电珠的I－U曲线．描绘小电珠的伏安特性曲线(3)将以上小电珠接到图7－4－17所示的电路中，若电源电动势E＝2.0V，内阻不计，定值电阻R＝5Ω，则此时小电珠的功率是________W.描绘电源的伏安特性曲线1．实验依据：闭合电路欧姆定律．2．实验电路：如图7－5－1所示．【实验原理】描绘电源的伏安特性曲线电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔．【实验器材】测电源电动势和内阻例5：(2009年高考海南卷)图7－5－7甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表．测电源电动势和内阻(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________(填“a端”、“中央”或“b端”)．(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2，多次改变滑动端c的位置，得到的数据为I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068在图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2曲线．b端测电源电动势和内阻在图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2曲线．(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(保留两位小数)1.490.60测电源电动势和内阻例6：(2009年高考北京理综卷)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6A，内阻rg＝0.1Ω)和若干导线．(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来．测电源电动势和内阻(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数1I；再制作R－1I坐标图，如图7－5－11所示，图7－5－11中已标注出了(R，1I)的几个与测量对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图7－5－11上．图7－5－11测电源电动势和内阻(3)在图7－5－11上把描绘出的坐标点连成图线．(4)根据图7－5－11描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.测电源电动势和内阻(4)将欧姆定律的表达式E＝I(R＋r)变形倒数呈线性关系．将图中的直线延长，与纵坐标轴的交点值为－r＝－0.3，则电阻为0.3Ω，直线的斜率得R＝EI－r，由此式可知，外电阻和电流的为k＝E＝5.6－2.64－2＝1.5(V)．谢谢指导