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专题3电学实验1知识梳理1.测定金属丝的电阻率⑴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．⑵电路图注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量．(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法．(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．⑶误差分析①若为内接法，电流表分压，测量值偏大。②若为外接法，电压表分流，测量值偏小。③长度和直径的测量．2.描绘小灯泡的伏安特性曲线⑴实验原理①测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；②由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．⑵实验原理图注意事项①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很。②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。⑶误差分析①由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实。②测量时读数带来误差。③在坐标纸上描点、作图带来误差。典型例题例1⑴如图甲所示的电表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A；当使用3A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A，图中表针示数为________A.⑵如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V.(3)旋钮式电阻箱如图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________Ω.今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是_______________________若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为____________．突破训练1(1)电流表量程一般有两种—0～0.6A,0～3A；电压表量程一般有两种—0～3V,0～15V，如图所示；①接0～3V量程时读数为________V.②接0～15V量程时读数为________V.③接0～3A量程时读数为________A.④接0～0.6A量程时读数为________A.(2)完成下列读数（如图所示）。突破训练2某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值，给定器材及规格为：电流表A(量程为0～5mA，内阻约为10Ω)；电压表V(量程为0～3V，内阻约为3kΩ)；最大阻值约为100Ω的滑动变阻器；电源E(电动势约3V)；开关S、导线若干．(1)由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图4甲所示电路试测，读得电压表示数大约为2.5V，电流表示数大约为5mA，则未知电阻的阻值Rx大约为________Ω.(2)经分析，该电路测量误差较大，需改进．请直接在图3甲上改画：①在不需要的连线上画“×”表示，②补画上需要添加的连线．(3)对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图4乙所示的UI图象，得Rx＝________Ω.(保留三位有效数字)图3例2(2013·北京·21)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值．(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50Ω，额定电流2A)、开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_____，电压表应选用____(选填器材前的字母)；实验电路应采用图中的____(选填“甲”或“乙”)．(2)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线．(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是______；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．(选填选项前的字母)A．电流表测量值小于流经Rx的电流值B．电流表测量值大于流经Rx的电流值C．电压表测量值小于Rx两端的电压值D．电压表测量值大于Rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映U－x关系的示意图中正确的是________．例3(2013·天津·9(3))要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．乙选用的器材有：电池组(电动势为4.5V，内阻约1Ω)；电流表(量程为0～250mA，内阻约5Ω)；电压表(量程为0～3V，内阻约3kΩ)；电键一个、导线若干．①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)．A．滑动变阻器(最大阻值20Ω，额定电流1A)B．滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)②实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．突破训练3物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W，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2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝PR＝2×0.75V＝1.22V．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的UI图线，进而分析灯泡的额定电压．A．电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)B．电流表A1(量程150mA，内阻约2Ω)C．电流表A2(量程500mA，内阻约0.6Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω)E．滑动变阻器R2(0～100Ω)F．电源E(电动势4.0V，内阻不计)G．开关S和导线若干H．待测灯泡L(额定功率0.75W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310请你根据实验数据在图4中作出灯泡的U－I图线．图4(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于1.23V，其原因是__________________________________________________________．例4(2013·江苏单科·10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率，实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω.(1)准备使用的实物电路如图所示，请将滑动变阻器接入电路的正确位置．(用笔画线代替导线)(2)现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选________Ω的定值电阻．(3)测量结束后，应先断开开关，拆除____两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图所示，请指出图象中不恰当的地方．突破训练4(2010·海淀模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：器材规格器材规格小灯泡标有“3.8V，0.3A”字样滑动变阻器R1最大阻值10Ω，额定电流1.0A电压表V量程0～5V，内阻约5kΩ滑动变阻器R2最大阻值1kΩ，额定电流0.5A电流表A1量程0～100mA，内阻约4Ω直流电源E电动势约为6V，内阻约为0.5Ω电流表A2量程0～500mA，内阻约0.4Ω导线、电键等(1)在上述器材中，滑动变阻器应选________，电流表应选________．(2)在图2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路．图2图3(3)利用实验中得到的实验数据在I－U坐标系中，描绘出了如图3所示的小灯泡的伏安特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断出下图中正确的是(图中P为小灯泡功率)()小结电学实验电路设计的思路与方法3．控制电路分滑动变阻器的分压式和限流式两种接法，两种接法的选择方法如下：(1)采用限流式接法时不能控制电流(或电压)满足实验要求，即滑动变阻器阻值调到最大，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或额定电压)，则必须选用分压式接法．(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器的最大电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压式接法．(3)若实验中要求测量电路中电压从零开始变化,则必须采用分压式接法．(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．课后训练1．如图2所示为某次实验中两电表的示数情况，则：图2电流表A的示数为________A，电压表V的示数为________V.2．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约4Ω，额定电流约0.5A)；电压表：V(量程3V，内阻约3kΩ)电流表：A1(量程0.6A，内阻约0.2Ω)；A2(量程3A，内阻约0.05Ω)；电源：E1(电动势3V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．图4(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图4所示，读数为______mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图．3．某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图5(a)和(b)所示，长度为________cm，直径为________mm.图5(2)按图3(c)连接电路后，实验操作如下．(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.(b)将电阻箱R2的阻值调至最________(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω.(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.4．某课题小组通过实验测量河水的电阻率．现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个可移动圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品．电路器材如表一，他们用伏安法多次测量的数据如表二(为实验处理的方便，实验时每次都把电流表示数调到相同)；实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图5甲所示．表一器材编号器材名称规格1电流表200μA，内阻约10Ω2电压表12V，内阻约100kΩ3电池组12V，内阻不计4滑动变阻器10Ω1A5开关6导线若干7定值电阻100Ω表二序号水柱长度/cm电压表示数/V电流表示数/μA110210022041003306100440810055010100(1)玻离管内径d的测量值为________cm.(2)根据表一器材和表二数据确定测量电路中电流表应该________(填“内接”或“外接”)，电路的连接方式应该采用________(填“分压电路”或“限流电路”)．(3)用计算出的水柱长度L与水柱电阻R在图6乙中描点，画出RL图象(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)．图6(4)计算