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第2课时电学实验热点实验例析一、测定电源的电动势和内阻例1在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图1所示的实物电路．图1(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10Ω的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填1或2)方案编号电阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点，绘出的1U－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在1U坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________(用k、b和R0表示)．解析(3)由闭合电路的欧姆定律：E＝U＋UR0(R＋r)，U(R0＋R＋r)R0＝E，U(R0＋R＋r)＝ER0，1U＝R0＋R＋rER0＝R0＋rER0＋1ER0R，所以k＝1ER0，E＝1kR0；R0＋rER0＝b，可求得：r＝bk－R0.答案(1)最大值(2)2(3)1kR0bk－R0针对训练1在做“用电流表和电压表测电池的电动势E(约3V)和内电阻r”的实验时，部分器材参数如下：电压表(量程3V)，电流表(量程0.6A)，定值电阻R0(阻值为3Ω)，滑动变阻器R(阻值约30Ω)．(1)小玲同学设计的实验电路如图2甲所示．请你按电路图在图乙上完成实物连接．(2)电路连接正确的情况下，当她闭合开关时发现电压表有示数，电流表没有示数．反复检查后发现电路连接完好，估计是某一元件断路，因此她拿来多用电表检查故障．她的操作如下：图2a．断开电源开关S；b．将多用表选择开关置于×1Ω档，调零后，红黑表笔分别接R两端，读数为30Ω；c．将多用表选择开关置于×100Ω档，调零后，将红黑表笔分别接电压表两端，发现指针读数如图3所示,则所测阻值为______Ω，然后又将两表笔接电流表两端，发现指针位置几乎不变．由以上操作可判断发生断路故障的元件是________(填元件名称)．图3(3)在更换规格相同的元件后，她改变滑动变阻器的阻值，测出了6组对应的数据并在图象上描点如图4所示，请继续完成图象；根据图象可得该电池的电动势E＝________V，电池内阻r＝________Ω(小数点后保留两位数字)．她设计的实验电路中定值电阻R0的作用是_______________________________________________________(说出理由之一即可)．图4答案(1)实物连接如右图所示(2)3.0×103电流表(3)(3.00±0.05)(0.57±0.05)保护电阻；增大电源等效内阻，使调节时两电表示数变化明显．(其他合理答案均正确)二、伏安法测电阻例2某同学要测量一导体的电阻Rx.(1)他先用多用电表粗测其电阻．用已经调零且选择开关指向电阻挡“×100”挡位的多用电表测量，其表盘及指针所指位置如图5所示，要能比较准确地测量该电阻的阻值，应将多用电表的选择开关旋转到电阻挡的________挡位，调到正确挡位后重新调零，再次测量此电阻，其表盘及指针所指位置如图6所示，则该电阻约为________Ω.图5图6(2)该同学想用“伏安法”更精确地测量该导体的电阻Rx，现有的器材及其代号和规格如下：A．待测电阻RxB．电流表A1(量程0～50mA，内阻约为50Ω)C．电流表A2(量程0～5mA，内阻约为30Ω)D．电压表V1(量程0～3V，内阻约为10kΩ)E．电压表V2(量程0～15V，内阻约为50kΩ)F．直流电源E(电动势6V，内阻不计)G．滑动变阻器R1(阻值范围为0～20Ω，允许通过的最大电流为2.0A)H．定值电阻R2＝50ΩI．开关S一个，导线若干．则：①为了使实验误差较小，要求电表的指针的偏转幅度达到半偏以上，并要求测得多组数据进行分析，则电流表应选择______，电压表应选择________(选填器材前的字母代号)．②将你设计的实验电路画在虚线框内．③使用设计的电路图进行测量，若电压表的读数为U，电流表的读数为I，那么，待测电阻的阻值Rx＝________(用已知物理量和测量的物理量的字母符号表示)．答案(1)×10220(2)①BD②如图所示③UI－UR2针对训练2利用如图7所示电路测量一量程为300mV的电压表的内阻RV，RV约为300Ω.图7···(1)请补充完整某同学的实验步骤：①按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器R的滑片P滑到________(填“a”或“b”)端，闭合开关S2；②闭合开关S1，调节滑动变阻器滑片P的位置，使电压表的指针指到满刻度；③保持开关S1闭合和滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关S2，调整电阻箱R0的阻值大小，使电压表的指针指到满刻度的________；读出此时电阻箱R0的阻值，即等于电压表内阻RV.(2)实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱(最大阻值999.9Ω)、电池(电动势约1.5V，内阻可忽略不计)、导线和开关之外，还有如下可供选择的实验器材：A．滑动变阻器(最大阻值200Ω)B．滑动变阻器(最大阻值10Ω)为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器R应选用________(填序号)．(3)对于上述测量方法，从实验原理分析可知，在测量无误的情况下，实际测出的电压表内阻的测量值R测________(填“大于”、“小于”或“等于”)真实值RV.答案(1)①a③一半(2)B(3)大于三、金属或液体电阻率的测定例3某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图8甲所示，可知其长度为________mm；(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为________mm；甲(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图9，则该电阻的阻值约为________Ω；乙图8(4)为更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R电流表A1(量程0～3mA，内阻约50Ω)电流表A2(量程0～15mA，内阻约30Ω)电压表V1(量程0～3V，内阻约10kΩ)图9电压表V2(量程0～15V，内阻约25kΩ)直流电源E(电动势4V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω)滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ)开关S，导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在框中画出测量用的正确电路图，并标明所用器材的代号．答案(1)50.15(2)4.697～4.700(3)220(4)如图针对训练3某同学设计了一个监测河水电阻率的实验．他在一根内径d＝8.00mm的均匀玻璃管两端装上橡胶塞和电极，如图10，两电极相距L＝0.314m，其间充满待测的河水．他先用多用电表“×1K”欧姆挡粗测管内水柱的内阻R，如图11，R＝________Ω.图10图11为提高精度，他又用以下仪器：电压表(3V、15V、300kΩ)、电流表(300μA、50Ω)、滑动变阻器(1kΩ)、电源(12V、6Ω)及开关等，导线若干和实验电路如图12，通过多次实验测量，测出每次实验水柱电阻对应的U、I值；并在图13U－I图象中描出如图所示的包括(0,0)点在内的9个点表示他测得的9组(U，I)值．图12通过对U－I图线分析求出水柱的电阻R＝________Ω.(保留两位有效数字)图13答案1.1×1041.0×104(0.96×104～1.5×104均正确)四、描绘小灯泡的伏安特性曲线例4(2011·福建·19(2))某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：(1)在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至________挡进行测量．(填选项前的字母)A．直流电压10VB．直流电流5mAC．欧姆×100D．欧姆×1(2)该同学采用图14所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20Ω，额定电流1.0A)，L为待测小电珠，为电压表(量程6V，电阻20kΩ)，为电流表(量程0.6A，内阻1Ω)，E为电源(电动势8V，内阻不计)，S为开关．图14Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端；(填“左”或“右”)Ⅱ.在实验过程中，已知各元件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连接好；(图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14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15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”)图15解析(1)因小电珠正常发光时的电阻R＝U2P＝363Ω＝12Ω，小电珠未接入电路的电阻要比正常发光时小得多(因温度的影响)，故用多用电表测未接入电路的小电珠的电阻，应选D.(2)Ⅰ.在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片P置于最左端．Ⅱ.若1点到5点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路．Ⅲ.在I－U图象中的每一点与O点的连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻增大．答案(1)D(2)Ⅰ.左Ⅱ.15(或51)Ⅲ.增大针对训练4某同学想描绘某一热敏电阻的伏安特性曲线，实验室提供下列器材：A．电压表V(量程为0～5V，内阻约5kΩ)B．电流表A1(量程为0～25mA，内阻约为0.2Ω)C．电流表A2(量程为0～0.6A，内阻约为0.1Ω)D．滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流1.5A)E．滑动变阻器R2(0～1000Ω，额定电流0.5A)F．定值电阻R0(R0＝1000Ω)G．直流电源(电动势6V，内阻忽略不计)H．电键一个、导线若干(1)该同学选择了适当的器材组成描绘伏安特性曲线的电路，得到热敏电阻电压和电流的7组数据(如下表)，请你在图16中作出热敏电阻的伏安特性曲线.电压U(V)0.01.02.02.43.03.64.0电流I(mA)0.01.65.88.011.816.020.0图16(2)由此曲线可知，该热敏电阻的阻值随电压的增大而________(选填“增大”或“减小”)．该同学选择的电流表是______(选填“B”或“C”)，选择的滑动变阻器是________(选填“D”或“E”)．(3)请在方框中画出该同学完成此实验的电路图(热敏电阻符号为)答案(1)如下图(2)减小BD(3)如图读题审题解题13．从原理迁移中突破电学实验题答案(1)a.电路图如图所示c．U－I图线如下图约5.0(2)b.2.8(3)B针对训练5(2011·江苏·11)某同学利用如图22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R′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：电阻R/Ω5.010.015.025.035.045.0电压U/V1.001.501.802.142.322.45图22请根据实验数据在图23中作出U－R关系图象．图23(2)用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V．利用(1)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？解析(1)根据表中数据，确定U、R轴刻度，使图象尽量大一些，然后描点、连线[用平滑曲线连接，且必须过(0,0)点]．(2)由作出的图象得到相应的R值，约为20Ω.(3)由I＝ER′＋R＋r知r增大后，计算出的R值会偏小，由题表知