2019届二轮复习电学实验(1)课件（47张）（全国通用）

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第 23 讲　电学实验 (1) - 2 - - 3 - 实验 (9) 实验 (10) 测绘小灯泡的伏安特性曲线 核心知识整合 1 . 实验原理图 - 4 - 实验 (9) 实验 (10) 2 . 实验目的 (1) 练习使用电流表和电压表。 (2) 描绘小灯泡的伏安特性曲线。 (3) 根据伏安特性曲线分析电流随电压变化的规律。 3 . 实验原理 (1) 通过调整滑动变阻器 , 改变加在小灯泡上的电压和通过小灯泡的电流 , 用电压表和电流表测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流 , 绘制小灯泡的伏安特性曲线 , 进而研究小灯泡灯丝电阻的变化规律。 (2) 小灯泡电阻较小 , 所以电流表应采用外接法连入电路。 (3) 电压应从 “0” 开始变化 , 所以滑动变阻器采用分压式接法。 - 5 - 实验 (9) 实验 (10) 4 . 实验器材 小灯泡 “3.8 V 　 0.3 A” 、电压表 “0~3 V~15 V” 、电流表 “0~0.6 A~3 A” 、滑动变阻器、学生电源 ( 或电池组 ) 、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。 - 6 - 实验 (9) 实验 (10) 5 . 实验步骤 (1) 画出实验电路图。 (2) 检查电表的指针是否指在 “0” 刻度线 , 若不是 , 应先进行机械调零。 (3) 将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成闭合电路。 (4) 调整滑动变阻器的滑片 , 使其处在合上开关时小灯泡两端的电压为零的位置上。 (5) 闭合开关 , 移动滑动变阻器的滑片 , 使小灯泡两端的电压由零增大至额定电压 , 分别读出上述过程中电压表、电流表的读数 , 同时观察小灯泡的发光情况 , 并将测量数据填入自己设计的表格中。拆除实验电路 , 整理实验器材。 - 7 - 实验 (9) 实验 (10) 6 . 数据处理 在坐标纸上以 U 为横坐标、 I 为纵坐标建立直角坐标系 , 并根据表中数据描点 , 用平滑的曲线连接各点得到 I-U 图线。 7 . 注意事项 (1) 本实验要作出 I-U 图线 , 要求测出一组包括零在内的电压、电流值 , 因此滑动变阻器采用分压接法。 (2) 本实验中 , 因被测小灯泡的电阻较小 , 因此实验电路必须采用电流表外接法。 (3) 实验时要根据小灯泡的额定电压选择电压表的量程。 (4) 因小灯泡的伏安特性曲线不是直线 , 故闭合开关 , 调节变阻器滑片的位置使小灯泡的电压逐渐增大时 , 可在电压表读数每增加一个定值 ( 如 0.5 V) 时 , 读取一次电流值 , 不能任意调节电压、电流读数 ; 但在 U=1 V 左右要适当多测几组数据 ( 此时 I-U 曲线明显变化 ) 。 - 8 - 实验 (9) 实验 (10) (5) 开关闭合前滑动变阻器的滑片应在灯泡两端电压为零的位置。 (6) 两坐标轴选取的标度要合理 , 尽可能使根据数据画出的图线占满坐标纸 , 描点连线时要用平滑的曲线连线 , 注意曲线的斜率不是此状态下小灯泡的电阻。 - 9 - 实验 (9) 实验 (10) 关键能力提升 命题点一 　 实验原理与操作 【例 1 】 在测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中 , 小灯泡额定电压为 2.5 V 、电流为 0.3 A 。 - 10 - 实验 (9) 实验 (10) (1) 部分连线的实物照片如图甲所示 , 请完成实物连接图 ; (2) 某次实验中 , 当电流表的示数为 0.18 A, 电压表的指针如图乙所示 , 则电压为 　　　　 V, 此时小灯泡的功率是 　　　　 W;   (3) 正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的 　　　　 ( 填字母 ) 。   - 11 - 实验 (9) 实验 (10) 答案 : (1) 如解析图所示 　 (2)1.50 　 0.27 　 (3)C 解析 : (1) 本实验中滑动变阻器应用分压式接法 , 由于电灯泡是小电阻 , 电流表应该外接 , 所以如图所示 ; (2) 两节电池电动势为 3 V, 电压表量程选择 3 V, 最小刻度为 0.1 V, 为十分之一估读法 , 读为 1.50 V, 灯泡功率为 P=UI=0.18×1.50 W = 0.27 W; (3) 在伏安特性曲线中 , 电阻大小 为 , 且通电时间越长 , 电阻越大 , 斜率越小 , 选项 C 正确。 - 12 - 实验 (9) 实验 (10) 方法技巧 滑动变阻器限流式接法和分压式接法 ( 电池内阻不计 ) - 13 - 实验 (9) 实验 (10) 【例 2 】 在做 “ 描绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 的实验中 , 实验室提供了以下器材 : A. 小灯泡 (3.8 V,0.3 A) B. 滑动变阻器 (5 Ω,2 A) C. 电流表 (0~0.5 A, 内阻约 0.4 Ω) D. 电压表 (0~5 V, 内阻约 10 kΩ) E. 开关及导线若干 (1) 为实验测量误差尽可能小 , 电流表应选用 　　　 ( 选填 “ 内 ” 或 “ 外 ”) 接法 ;   (2) 为使小灯泡两端电压从零开始连续变化 , 滑动变阻器应选用 　　　　　　 ( 选填 “ 限流式 ” 或 “ 分压式 ”) 接法 ;   - 14 - 实验 (9) 实验 (10) (3) 综上所述 , 应选择甲图中的 　　　　 电路进行实验 ;   - 15 - 实验 (9) 实验 (10) (4) 利用实验数据画出了如乙图所示的小灯泡伏安特性曲线。图中 , 坐标原点 O 到 P 点连线的斜率表示 　　　　　　　　　　　　 ,P 点横纵坐标的乘积表示 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。则根据此图给出的信息可知 , 随着小灯泡两端电压的升高 , 小灯泡的电阻 　　　　 ( 选填 “ 变大 ”“ 变小 ” 或 “ 不变 ”) 。   - 16 - 实验 (9) 实验 (10) 思路点拨 电流表、电压表测电阻两种接法的比较选择 - 17 - 实验 (9) 实验 (10) - 18 - 实验 (9) 实验 (10) 答案 : (1) 外接法 　 (2) 分压式 　 (3)B 　 ( 4)P 状态灯丝电阻的倒数 　 P 状态灯泡实际消耗的功率 　 变大 解析 : (1) 灯泡正常发光时的电阻 : , 电流表内阻约为 0.4 Ω, 电压表内阻约为 10 kΩ, 电压表内阻远大于灯泡电阻 , 电流表应采用外接法。 (2) 灯泡两端电压从零开始变化 , 滑动变阻器应采用分压接法。 (3) 电流表采用外接法、滑动变阻器采用分压接法 , 则应采用图 B 所示实验电路。 (4) 坐标原点 O 到 P 点连线的斜率表示小灯泡电阻的倒数 ,P 点横纵坐标的乘积表示小灯泡消耗的电功率。则根据此图给出的信息可知 , 随着小灯泡两端电压的升高 , 小灯泡的电阻变大。 - 19 - 实验 (9) 实验 (10) 命题点二 　 实验数据处理 【例 3 】 某实验小组利用图甲的实物连线图 , 做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验 , 该小组在实验时测得两组数据 , 第一组是电压从 0 逐渐增加到 2.5 V, 第二组是从 2.5 V 逐渐减小到 0, 将两组数据描在 I-U 图上 , 如图乙 , 第一组数据的数据点在图中是用 　　　　 ( 选填 “ ○ ” 或 “×”) 表示的。   - 20 - 实验 (9) 实验 (10) 另一实验小组用同样的电路实验 , 发现电压表示数的最大值只有 1.5 V, 检查电路正确并连接良好 , 而后将电路断开 , 用电压表直接接到这两节电池串联而成的电池组两端 , 电压表示数为 3.00 V 。请解释原因 :   　 。   答案 : ○ 　 该实验小组所用的电池的内阻较大 解析 : 金属导体电阻随温度的变化而变化 , 第二组中由于开始时温度较高 , 故第二组在相同电压下测得的电阻应较大 , 第一组测出的电阻较小 ; 因图象为 I-U 图象 , 其与原点连线的斜率表示电阻的倒数 , 故第一组数据是用 ○ 表示的。直接测量时为电源的电动势 , 而在接入电路时输出电压较小 , 故说明电源内阻较大。 - 21 - 实验 (9) 实验 (10) 【例 4 】 (2017 浙江名校协作体高二上 ) 某实验小组进行 “ 测绘小灯泡伏安特性曲线 ” 的实验。所用小灯泡的额定电压为 5 V, 除了图甲中所提供的器材外 , 还有一个多用电表。 - 22 - 实验 (9) 实验 (10) (1) 先将小灯泡从电路中单独取出 , 用多用电表的欧姆挡测量其阻值 , 选择开关和指针位置如图乙所示 , 则小灯泡阻值为 　　　　 Ω 。 - 23 - 实验 (9) 实验 (10) (2) 连接好如图甲所示的电路图 , 并使用多用电表的电压挡测量小灯泡的电压 , 红表笔应接触接线柱 　　　 ( 选填 “a”“b” 或 “c”) 的金属部分 , 开关闭合前滑动变阻器滑片应置于变阻器的最 　　　 端 ( 选填 “ 左 ” 或 “ 右 ”) 。   (3) 某同学根据测量结果绘制出的 U-I 图象如图丙所示 , 发现小灯泡在额定电压下的阻值跟多用电表测出的阻值相差较大 , 对这一结果解释合理的是 ( 　　 ) A. 多用电表只能粗测阻值 , 测出的阻值很不准确 B. 伏安法测电阻存在误差 , 所以由图丙得到的阻值很不准确 C. 用多用电表来测电压存在误差 , 所以由图丙得到的阻值很不准确 D. 由多用电表测的是常温下的灯泡阻值 , 而小灯泡在额定电压下发光时温度较高 , 阻值较大 答案 : (1)1.2 　 (2)b 　 左 　 ( 3)D - 24 - 实验 (9) 实验 (10) 解析 : (1) 由图可知 , 欧姆表挡位为 ×1, 故读数为 :1.2×1 Ω=1.2 Ω; (2) 电表在使用中应保证电流红进黑出 , 因此红表笔应接触 b 部分 ; 由于实验中采用分压接法 , 因此开关闭合前滑片应置于变阻器最左端 , 以保证测量端电压最小 ; (3) 由于灯泡电阻随温度的增大而增大 , 因此工作时测量电阻要大于用多用电表测出的数据 , 故 D 正确 ,ABC 错误。 易错警示 多用电表欧姆挡只能测量小灯泡在常温时的电阻 , 小灯泡正常工作后 , 温度升高 , 电阻升高 , 所以用多用电表欧姆挡测量出的小灯泡阻值 , 远远小于小灯泡铭牌上计算出的电阻值。 - 25 - 实验 (9) 实验 (10) 探究导体电阻与其影响因素 ( 包括材料 ) 的关系 核心知识整合 1 . 实验原理图   2 . 实验目的 (1) 探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系 (2) 熟悉螺旋测微器的使用和读数 - 26 - 实验 (9) 实验 (10) 3 . 实验原理 用控制变量法进行探究。保持横截面积和材料两个因素不变的条件下 , 改变导体长度 , 测出相应的电阻及导体长度 , 可得出电阻与导体长度关系。然后再依次研究电阻与另外两个因素的关系。 利用本实验结果 , 我们还可以测量导体的电阻率 , 如果要具体测量导体的电阻 , 为减小误差 , 要根据被测电阻的大小 , 合理选择电流表内接法或外接法。 如上图 ,a 、 b 、 c 、 d 是四条不同的金属导体。在长度、横截面积、材料三个因素方面 ,b 、 c 、 d 跟 a 相比 , 分别只有一个因素不同 ;b 与 a 长度不同 ,c 与 a 横截面积不同 ,d 与 a 材料不同。图中四段导体是串联的 , 每段导体两端的电压与它们的电阻成正比 , 因此 , 用电压表分别测量 a 、 b 、 c 、 d 两端的电压 , 就能知道它们的电阻之比。 - 27 - 实验 (9) 实验 (10) 比较 a 、 b 的电阻之比与它们的长度之比 ; 比较 a 、 c 的电阻之比与它们的横截面积之比 ; 比较 a 、 d 的电阻是否相等。这样就可以得出长度、横截面积、材料这三个因素与电阻的关系。改变滑动变阻器阻值 , 可以获得多组实验数据以得到更可靠的结论。 - 28 - 实验 (9) 实验 (10) 4 . 实验器材 被测金属导体、螺旋测微器 ( 或其他刻度尺 ) 、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线。 5 . 实验步骤 (1) 根据实验原理图 , 连接实物 , 让滑动变阻器接入电路部分电阻最大 , 闭合开关。 (2) 移动滑动变阻器到某一位置 , 记录 a 、 b 、 c 、 d 四条不同的金属导体材料两端的电压。 (3) 移动滑动变阻器位置若干次 , 每次都重新记录 a 、 b 、 c 、 d 四条不同的金属导体材料两端的电压。 (4) 梳理记录的数据 , 探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。 - 29 - 实验 (9) 实验 (10) 6 . 实验结论 导体的电阻与导体的长度成正比 , 导体的电阻与导体的横截面积成反比 , 导体的电阻与导体材料的性质有关。 - 30 - 实验 (9) 实验 (10) 关键能力提升 命题点一 　 实验原理与操作 【例 5 】 ( 实验原理和操作 ) 在探究导体电阻与其影响因素的定量关系的实验中 : (1) 某实验小组用如图甲所示电路对镍铬合金丝和康铜丝进行探究 ,a 、 b 、 c 、 d 是四种金属丝。   ① 实验小组讨论时 , 某同学对此电路提出异议 , 他认为 , 电路中应该串联一个电流表 , 只有测出各段金属丝的电阻 , 才能分析电阻与其影响因素的定量关系。你认为要不要串联电流表 ? 并简单说明理由。 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 31 - 实验 (9) 实验 (10) ② 几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示 , 电路图中金属丝 a 、 b 、 c 分别为下表中编号为 A 、 B 、 C 的金属丝 , 则金属丝 d 应为下表中的 　　　　 ( 用表中编号 D 、 E 、 F 表示 ) 。   - 32 - 实验 (9) 实验 (10) (2) 该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后 , 想测定某金属丝的电阻率。 ① 已测得金属丝长度为 l=80.00 cm, 直径为 d=1.6 mm 。 ② 按图乙所示连接好电路 , 测量金属丝的电阻 R 。改变滑动变阻器的阻值 , 获得六组 I 、 U 数据描在图丙所示的坐标系上。由图可求得金属丝的电阻 R= 　　　　 Ω, 该金属丝的电阻率 ρ = 　　　　 Ω·m ( 保留两位有效数字 ) 。   - 33 - 实验 (9) 实验 (10) - 34 - 实验 (9) 实验 (10) 答案 : (1) 不需要 , 串联电路的电流处处相等 , 电压与电阻成正比 　 E (2)0.52 　 1.3×10 -6 解析 : (1) ① 串联电路的电流处处相等 , 串联电阻两端电压与电阻成正比 , 不需要测出电流 , 根据电阻两端电压大小即可比较出电阻大小。 ② 探究影响电阻的因素 , 应采用控制变量法 , 实验已选 A 、 B 、 C 的金属丝 , 根据控制变量法的要求 , 应控制材料的长度与横截面积相等而材料不同 , 因此 d 应选表中的 E 。 - 35 - 实验 (9) 实验 (10) - 36 - 实验 (9) 实验 (10) 命题点二 　 实验数据处理 【例 6 】 小明用电学方法测量电线的长度。首先 , 小明测得电线铜芯的直径为 1.00 mm, 估计其长度不超过 50 m( 已知铜的电阻率为 1.75×10 -8 Ω·m) 。 现有如下实验器材 : ① 量程为 3 V 、内阻约为 3 kΩ 的电压表 ; ② 量程为 0.6 A 、内阻约为 0.1 Ω 的电流表 ; ③ 阻值为 0~20 Ω 的滑动变阻器 ; ④ 内阻可忽略、输出电压为 3 V 的电源 ; ⑤ 阻值为 R 0 =4.30 Ω 的定值电阻 , 开关和导线若干。 小明采用伏安法测量电线电阻 , 正确连接电路后 , 调节滑动变阻器 , 电流表的示数从 0 开始增加 , 当示数为 0.50 A 时 , 电压表示数如图甲所示 , 读数为 　　　　 V 。根据小明测量的信息 , 图乙中 P 点应该 　　　　 ( 选填 “ 接 a”“ 接 b”“ 接 c” 或 “ 不接 ”),Q 点应该 　　　　 ( 选填 “ 接 a”“ 接 b”“ 接 c” 或 “ 不接 ”) 。小明测得的电线长度为 　　　　 m 。   - 37 - 实验 (9) 实验 (10) 答案 : 2.50 　 接 b 　 接 a 　 31.4 解析 : 由题图可得电压表量程为 3 V, 最小精度 0.1 V, 有效数字应该保留到 0.01 V, 示数应为 2.50 V; 被测量电阻属于小电阻 , 电流表应该外接 ,P 点接 b, 题中要求电流表能从 0 开始变化 , 所以采取分压接法 ,Q 点应接 a, 根据 , 联立可知长度为 31.4 m 。 - 38 - 实验 (9) 实验 (10) 【例 7 】 为测定一段电阻丝的电阻率 ρ , 设计了如图甲所示的电路。 ab 是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝 ,R 0 是阻值为 2 Ω 的保护电阻 , 滑片 P 与电阻丝接触始终良好。 - 39 - 实验 (9) 实验 (10) - 40 - 实验 (9) 实验 (10) (1) 实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示 , 其示数为 d= 　　　　 mm 。   (2) 实验时闭合开关 , 调节 P 的位置 , 记录 aP 长度 x 和对应的电压 U 、电流 I 等相关数据 , 如下表 : - 41 - 实验 (9) 实验 (10) 答案 : (1)0.400(0.398~0.402 均可 ) 　 ( 2) ① 1.3×10 -6 或 1.2×10 -6 　 ② 电流表的内阻为 2.0 Ω( 电流表的内阻 ) - 42 - 1 2 1 .(2018 浙江温州十五校联合体高一下 ) 某同学在做 “ 测绘小灯泡的伏安特性曲线 ” 实验 , 现有如下实验器材 : ① 量程为 3 V 、内阻约为 3 kΩ 的电压表 ; ② 量程为 0.6 A 、内阻约为 0.1 Ω 的电流表 ; ③ 阻值为 0~20 Ω 的滑动变阻器 ; ④ 内阻可忽略、输出电压为 3 V 的电源 ; ⑤ 额定电压是 2.5 V 的小灯泡 ; 开关和导线若干。 - 43 - 1 2 (1) 该同学连接实验电路如图所示 , 闭合开关 S 前请老师检查 , 老师指出图中标示的 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 和 ⑤ 五根连线中有两处错误 , 错误连线是 　　　 ( 选填 “ ① ”“ ② ”“ ③ ”“ ④ ” 或 “ ⑤ ”) 。   (2) 正确连线后 , 闭合开关 S 前 , 应将滑动变阻器滑片 C 移到 　　　 处 ( 选填 “A” 或 “B”) 。调节滑动变阻器 , 电流表的示数从 0 开始增加 , 当示数为 0.50 A 时 , 电压表示数如图所示 , 读数为 　　　　 V 。   (3) 正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的 　　　　 。   - 44 - 1 2 答案 : (1) ①④ 　 (2)A 　 2.50 　 (3)C 解析 : (1) 本题应采用滑动变阻器分压接法 , 同时电流表应采用外接法 ; 电路图如题图所示 ; 由图可知 , ① 线应接在滑动变阻器左下端接线柱上 ; ④ 导线应接在灯泡右侧接线柱或电流表接线柱上。 (2) 实验开始时为了保证实验仪器的正常使用 , 需要将 C 拨到最左端 , 即 A 处 , 此时测量部分电压为零。电压表的最小分度为 0.1 V, 需要估读到 0.01 V, 故读数为 2.50 V 。 (3) 由于灯泡内阻随温度的增大而增大 , 故对应的图象均为曲线 , 在 I-U 图象中应为斜率减小的曲线 ; 故只有 C 正确。 - 45 - 1 2 2 .(2018 浙江 11 月选考 ) 为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻 R x , 小明设计了如图 1 所示的电路 。 (1) 实验时 , 闭合开关 S, 滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变 , 将 c 点先后与 a 、 b 点连接 , 发现电压表示数变化较大 , 电流表示数基本不变 , 则测量时应将 c 点接 　　　 ( 选填 “a 点 ” 或 “b 点 ”), 按此连接测量 , 测量结果 　　　　 ( 选填 “ 小于 ”“ 等于 ” 或 “ 大于 ”)R x 的真实值。   (2) 根据实验测得的 6 组数据 , 在图 2 中描点 , 作出了 2 条图线。你认为正确的是 　　　 ( 选填 “ ① ” 或 “ ② ”), 并由图线求出电阻 R x = 　　　 Ω 。 ( 保留两位有效数字 )   - 46 - 1 2 - 47 - 1 2 答案 : (1)a 　 小于 　 (2) ② 　 7.5 解析 : (1) 由题中表述知 ,c 先后与 a,b 试触 , 电压表变化比较大 , 故电流表的电阻对电路影响比较大 , 所以应该使用电流表外接法 , 即接 a 点 , 测量值比真实值偏小。 (2) 根据电路的接法 , 当电流为零时电压表示数也为零 , 故图线过原点 , 选 ② , 由斜率的倒数即为电阻阻值可知 ,R=7.5 Ω 。