1、专题八 实验专题 (2011江苏卷)某同学利用如图8.21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：如 图 8.2 1电阻R/w5.010.015.025.035.0电压U/V1.001.501.802.142.32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2.00 V利用(1)中测绘的U-R图象可得Rx=_ w.(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
2、 电 阻，则 测 定 结 果 将_(选填“偏大”或“偏小”)现将一已知阻值为10 w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】替换Rx后，在电源不变的情况下由电压表示数找出对应的电阻值，当电源的内阻增大，对应外电阻上的电压将减小，故测量结果偏小【答 案】(1)如 右 图(2)20(3)偏小 改变滑动变阻器阻值，使电压表示数为1.50 V.【命题解读】在考纲中权定的三个电学实验探究目标不同，但是测量电路和控制电路的选取是一样的，一些考查的基本流程是雷同的，如合理选择器材(从量程角度考虑两表)、正确画出电路(比较
3、两表内阻的大小，电流表外接还是内接，甚至还要有保护电阻的参与)、连接电路、准确判断(电路中出现故障如何判断)、描点连线、得出结论、误差分析(测量结果偏大还是偏小)等等，这些内容构成江苏高考的主流 热点一 重视实验的基础性 【例1】(2010宁夏卷)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图8.23虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大
4、RL的测量结果如表1所示回答下列问题：(1)根据图8.23所示的电路，在图8.24所示 的 实 物 图 上 连线图8.23温度t()30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值(w)54.351.548.344.741.437.934.7图8.2-4(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在图8.25坐标纸上作RL-t关系图线图8.25(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图8.26(甲)(乙)所示电流表的读数为_，电压表的读数为 .此时等效电阻 RL的阻值为_；热 敏 电 阻 所 处 环 境 的 温 度 约 为_图8.26 323.03050.06105.0
5、2150115.0mA,65.00V43.5640115.0 103.0.IURw根据电路图连接电路根据数据描出点，拟合成直线，对照图找出【解析】相应的温度【答案】(1)如下图所示(2)如右图所示(3)115.0mA 5.00V 43.5w 64.0(62.066.0)【规律方法】已知电路图连接实物图一定要按部就班，拟定电流的方向，从电源的正极开始，一个连一个，先串联再并联，最后检测电路；对于读数类问题一定要注意有效数字，要注意单位，要注意最小刻度即对应的估读；描点连线时要注意坐标轴的合理性，每一小格的选取是否让图误差更小，连线时采用拟合法先看看图线的朦胧态对应的形状，再用平滑的图线连线成形，
6、最后要注意误差分析【变式练习】某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻完成下列测量步骤：(1)检查多用电表的机械零点(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的挡位处(3)将红、黑表笔，进行欧姆调零(4)测反向电阻时，将 表笔接二极管正极，将 表笔接二极管负极，读出电表示数(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘 (填“左侧”、“右侧”或“中央”)；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)、(4)(6)测量完成后，将选择开关拨向 位置【解析】本题考查多用电表的使用首先要机械调零在选择量程后还要进行欧姆调零而且每一次换倍率都要重复这样的过程将
7、红黑表笔短接，即为欧姆调零测量二极管的反向电阻时应将红笔接二极管的正极，黑笔接负极欧姆表盘的刻度线分布不均匀，在中央的刻度线比较均匀，所以尽量让指针指向表盘的中央测量完成后应将开关打到OFF挡【答案】短接红黑中央OFF【例题2】某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量水果电池的电动势E和内阻r.A电流表G1(内阻Rg=15，满偏电流Ig=2mA)B电流表G2(量程20mA，内阻约2)C滑动变阻器R1(01000)D电阻箱R2(09999.9)E待测水果电池(电动势E约4V，内阻r约200)F开关S，导线若干热点二 提倡实验的创新度 (1)实验中用电流表G1改
8、装成量程04V的电压表，需_(选填“串联”或“并联”)一个阻值为的电阻；(2)用电流表G2和改装成的电压表测量水果电池的电动势和内阻，为尽量减小实验的误差，请在虚线方框中画出实验电路图；(3)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在图8.27中描点画出U-I图线；由图线可得，水果电池的电动势E=_V，内电阻r=_；(4)实验测得的水果电池的电动势和内阻与真实值相比，E测_E真，r测_r真(选填“大于”、“小于”或“等于”)I/mA4.05.08.010.012.014.0U/V3.042.852.301.901.501.14图8.27 1334152 10G4V3.80V(3.
9、753.85)190198(185194)2 112035.REr本题中没有电压表，所以要用灵敏电流计改装要将改装为大量程的的电压表，要串联一个电阻，阻值为比较改装后的电压表和电流表以及电源的内阻，可以确定电流表外接以减小误差如下图甲所示如图乙所示，读出图线与纵坐标的截距即电动势填均可【解析】，内电阻填均可 .4EErr测测用电流表外接法测电源电动势与内阻，相当于测电源与电流表串联后的等效电动势与等效内阻，可知【规律方法】根据闭合电路的欧姆定律测量电源电动势和内阻【变式练习】(1)一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是1、10、100.用10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小
10、，为了较准确地进行测量，应换到挡如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图8.28，则该电阻的阻值是.图8.28(2)某研究性学习小组利用图8.29所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图8.210所示的R-1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E=V，r=.图8.29图8.210【答案】（1）100调零（或从新调零）2.2103（或2.2k）（2）3.0 0.9 31002.2 10.3.0V9120.,.EERRrIIr表头指针偏转角度小，说明测量电阻的阻值偏大，应选择大倍率的挡挡，换挡后必须重新调
11、零，由图刻度读出测量电阻的阻值为由闭合电路欧姆定律，所以图中直线的斜率值为电源电动势的值，截距为内电阻的值，所以求出电源电动势为，内电阻为【解析】热点三关注实验的评估性【例3】某物理兴趣小组的同学想用如图8.211甲所示的电路探究一种热敏电阻的温度特性(1)请按电路原理图将图乙中所缺的导线补接完整为了保证实验的安全，滑动变阻器的滑动触头P在实验开始前应置于_端(选填“a”或“b”)图8.211(2)正确连接电路后，在保温容器中注入适量冷水接通电源，调节R记下电压表和电流表的示数，计算出该温度下的电阻值，将它与此时的水温一起记入表中改变水的温度，测量出不同温度下的电阻值该组同学的测量数据如下表所
12、示，请你在图8.212的坐标纸中画出该热敏电阻的R-t关系图对比实验结果与理论曲线(图中已画出)可以看出二者有一定的差异除了读数等偶然误差外，你认为还可能是由什么原因造成的？_温度/30405060708090100阻值/k7.85.33.42.21.51.10.90.7(3)已知电阻的散热功率可表示为P 散=k(t-t0)，其中k是比例系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度现将本实验所用的热敏电阻接到一个恒流源中，使流过它 的 电 流 恒 为 40mA，t0=20，k=0.16W/，由理论曲线可知，该电阻的温度大约稳定在 _，此 时 电 阻 的 发 热 功 率 为_W.图8.1-12【解析
13、】(1)连线图如下(2)作图如上原因：电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大随着温度的升高，热敏电阻的阻值变小，电流表的分压作用更明显，相对误差更大(能答出任一要点即可)(3)在(2)的R-t图象中作出如图所示的图线，据其与理论图线的交点即可求得电阻的温度为502，发热功率为4.80.3.【规律方法】“伏安法测电阻”要求熟练掌握电流表的两种接法：内接法和外接法；熟练应用部分电路欧姆定律；“描绘小灯泡的伏安特性曲线”原理是部分电路欧姆定律，电流表用外接法，变阻器用分压式接法；“测电源的电动势和内阻”原理是闭合电路欧姆定律，变阻器用限流式接法；“电表改装(测内阻)”熟练掌握串并联电路的分配规律，
14、掌握半偏法测内阻；可见，电学实验中考查最为频繁的就是测量电路与控制电路的选取【变式练习】用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率r.给定电压表(内阻约为50k)、电流表(内阻约为40)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻(约为250)及导线若干(1)画出测量R的电路图(2)图8.213甲中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出 根 据 此 图 求 R 值 的 步骤：.求出的电阻值R=.(保留3位有效数字)图8.213甲(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图8.213中乙、丙所示由图可知其长度为，直径为.(4)由 以 上 数 据 可
15、 求 出r=.(保留3位有效数字)2225229(221237)0.800cm0.194cm8.46 10m(8.16123410m8.76 1,VxxARRRUIkRkrrRRSl由题中数据的所以电流表外接，滑动变阻器阻值未知，故采用分压或限流皆可，如下图所示作直线，舍去左起第 点，其余 个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧求该直线的斜率，则均为正确 由图可知其长度为，直径为根据得【解析】20m)均为正确【答案】（1）见解析（2）作U-I直线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近直线且均 匀 分 布 在 直 线 两 侧（3）0.800cm0.194cm(4)8.4610-2m热点四 强调实验的
16、综合性(2010上海卷)某同学利用DIS、定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图8.214(a)所示实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如图8.214(b)所示的1/U-1/R关系图线a.重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图8.214(b)中的图线b.(1)由图线a可知电池a的电动势Ea=_V，内阻ra=_.(2)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率Pa_Pb(填“大于”、“等于”或“小于”)，效率a_b(填“大于”、“等于”或“小于”)图8.2-14 20.5
17、1/V0.25(/V)2V.0.2 1/V0.13(/V)5V0.7.()01.51112.1bbbbaabbababEUrabkEbkErEErrPRPrEkUrRUEERbEUIRRrEIRrP根据，得，图象，截距，斜率，所以电动势，内阻从图象可估出：截距，斜率，电动势，内阻，电池的输出功率，得 小于；电池的效率，【解析】得大于【规律方法】在江苏考试说明中，“测定金属的电阻率”、“描绘小灯泡的伏安特性曲线”、“测电源的电动势和内阻”，这三个实验有上述的共性，其理论基础都是闭合电路的欧姆定律，这是综合创新的基点，所以解决时根据规律结合题中提供的器材选取对应的公式【变式练习】现代社会已离不开电
18、视、手机等电子产品，但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水，这些废水是否达标也引起了人们的关注某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为r200m)图8.215甲为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a=40cm，宽b=20cm，高c=10cm.他将水样注满容器后，进行以下操作：(1)他先后用多用电表欧姆挡的“1k”、“100”两个挡位粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图8.215乙中所示，则所测水样的电阻约为 w.(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量
19、所取水样的电阻：A电流表(量程5mA，电阻RA=800)B电压表(量程15V，电阻RV约为10.0k)C滑动变阻器(020w，额定电流1A)D电源(12V，内阻约10)E开关一只、导线若干请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接。图8.2-15(3)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图8.216的坐标系中作出U-I关系图线.(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为_m.据此可知，所测水样在电阻率这一指标上(选填“达标”或“不达标”)U/V2.03.86.88.010.211.6I/mA0.731.362.2
20、02.893.664.15图8.2-16【答案】（1）1800（2）如图左（3）如图右（4）不达标【命题预测】用如图8.217甲所示的装置探究直流电机转动时线圈的电热功率与输入电流的关系，图中电路图未画出现备有如下实验器材：A直流电机M(3.0V 1W)；B3V直流电源C电流表(00.6A 0.5)；D电流表(03A 0.1)E电压表(03V 内阻约3k)；F滑动变阻器(05)G开关、导线若干；H秒表I电火花打点计时器；J重锤P(约0.1kg)K纸带；L刻度尺；M弹簧测力计；N游标卡尺(1)为测量电机线圈的电热功率，上述提供的器材中多余的是_(写 出 器材序号)；(2)根据实验要求，在图甲虚线
21、框内画全实验电路图；图8.2-17(3)实验中，若测出电压表的读数为U，电流表的读数为I，重锤的重力为G，电机匀速提升重物的速度为v，则电机线圈的电热功率可表示为_；若在某一输入电流下，电机提升重锤运动时打点纸带如图乙所示(图中相邻计数点的时间间隔T=0.04s)，根据纸带数据，可求得重锤匀速向上运动时的速度v=_m/s.(4)改变电路中的电流，得出电机线圈在不同电流I下的电热功率P热，作出P热I2图线如图丙中实线所示发现实验图线与理论图线存在较大偏差，你认为产生这种偏差的原因可能_(回答一个原因即可)【预测缘由】本题较好的将力学知识和电学内容融合起来，考查面广，考前对本题仔细挖掘定会有收获的【答案】(1)D、H、N(2)如下图所示(3)UI-Gv 0.55(4)存在摩擦阻力；或电机温度升高，电阻增大