【物理】2019届一轮复习人教版电学实验中的图象（一）学案

【物理】2019届一轮复习人教版电学实验中的图象（一）学案

电学实验中的图象讲解 电学实验中的图象，除课程标准涉及到的探究性实验、验证性实验外，也涉及到实验综合和实验的拓展，实验的综合是指同一个实验中涉及到两个或两个以上实验的内容，如电学实验中，同时涉及到外电阻的测量和电源电动势和内电阻的测量；多用电表的使用和伏安特性曲线等。通过分析给出的图象斜率和截距的物理意义，画一次函数图象，利用图象的特殊点分析计算某些数据等方式考查考生对物理实验的理解。‎ 电学实验中的图象三种考查方式 考查方向1.图象的分析 ‎【例1】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.5W，此外还有以下器材可供选择：‎ A．直流电源3V（内阻不计）‎ B．直流电流表0 300mA（内阻约为5Ω）‎ C．直流电流表0 ‎3A（内阻约为0.1Ω）‎ D．直流电压表0 3V（内阻约为3kΩ）‎ E．滑动变阻器100Ω，‎‎0.5A F．滑动变阻器10Ω，‎‎2A G．导线和开关 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．‎ ‎（1）实验中电流表应选用　 　，滑动变阻器应选用　　；（均填写仪器前的字母）‎ ‎（2）在图1所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图（虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P向b端滑动时，灯泡变亮）； ‎ ‎（3）根据实验数据，画出的小灯泡I﹣U图线如图2所示．由此可知，当电压为0.5V时，小灯泡的灯丝电阻是　 　Ω；‎ ‎（4）根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图3中所给出的甲、乙、丙、丁图象中可能正确的是　 　．（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）‎ P与U2，在R不变时为正比例关系，由于R随电压的增大而减小；故丙图正确。‎ ‎【答案】（1）B；F（2）如答图所示；‎ ‎（3）5.0；（4）甲、丙 ‎【点拨】由灯泡的额定电流即可选择电流表；根据实验要求明确电路接法，则可选择滑动变阻器；根据实验要求明确接法的选择，则可得出原理图；图中坐标表示灯泡的电流值及电压值；由欧姆定律可求得电阻，根据功率公式可得出正确的图象．注意小灯泡的电阻随着电压的变化而变化，不是定值电阻，不可根据额定功率和额定电压求电阻。‎ ‎【针对训练1】某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：‎ A．被测干电池一节 B．电流表：量程0 ‎0.6 A，内阻 C．电流表：量程0 ‎0.6 A，内阻约为 D．电压表：量程0 3 V，内阻未知 E．电压表：量程0 15 V，内阻未知 F．滑动变阻器：0 10 Ω，‎‎2 A G．滑动变阻器： 0 100 Ω，‎‎1 A H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．‎ ‎(1)在上述器材中请选择适当的器材： (填写选项前的字母)；‎ 丙 ‎(2)实验电路图应选择下图中的 （填“甲”或 “乙”）‎ ‎ (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝ V，内电阻r＝ Ω.‎ ‎【解析】（1）在上述器材中请选择适当的器材：A．被测干电池一节，为了读数准确，所以选择B．电流表：量程0 0‎.6A，D．电压表：量程0 3V，滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F．滑动变阻器，H．开关、导线若干（2）：（1）测量电电动势和内阻的时候，由于电的内阻是很小的，若采用甲 ‎【答案】（1） ABDFH （2） 乙 （3） 1.5 ； 1.0 ‎ ‎【点拨】本实验的易错点是，求电源内阻时，用,原因是没有注意到原点处纵坐标不为0.‎ ‎【针对训练2】某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池)。为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供如下器材：‎ A．电流表A1(满偏电流10 mA，内阻10 Ω)；‎ B．电流表A2(0 ‎0.6 A，内阻未知)；‎ C．滑动变阻器R0(0 100 Ω，‎1 A)；‎ D．定值电阻R(阻值990 Ω)；‎ E．开关与导线若干。‎ 该同学根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，图乙为该同学根据上述设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1－I2图线(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，则由图线可以得到被测电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。(结果保留两位有效数字)‎ ‎【解析】由实验电路，R和A1串联相当于电压表，根据闭合电路欧姆定律E＝I1(R＋RA1)＋(I1＋I2)r 解得：I1＝E－I2 ‎ 延长I1－I2图线，当I2＝0时，读出I1＝9.0 mA，图线斜率的绝对值＝，解得E＝9.1 V，r＝10 Ω。‎ ‎【答案】9.1　10‎ ‎【针对训练3】某实验小组想通过实验测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：‎ A．待测干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为4 Ω)‎ B．直流电流表A1(量程0 ‎0.6 A，内阻约0.5 Ω)‎ C．直流电流表A2(量程0 ‎3 A，内阻约0.1 Ω)‎ D．电压表V1(量程0 2 V，内阻约为2 000 Ω)‎ E．电压表V2(量程0 6 V，内阻约为6 000 Ω)‎ F．滑动变阻器R1(最大电阻20 Ω，额定电流‎2 A)‎ G．滑动变阻器R2(最大电阻200 Ω，额定电流‎1 A)‎ H．电阻箱R3(最大电阻99.9 Ω，额定电流‎1 A)‎ I．开关、导线若干 ‎(1)若用伏安法测电源的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调节，应选择的电流表是 ，电压表是 ，滑动变阻器是 (填代号)．‎ ‎(2)请将图5－11－16中实物连接成实验电路．‎ 图5－11－16　　　　　　　　　　图5－11－17　　　‎ ‎(3)若用伏安法测电源电动势和内阻时，电流表出了故障，实验小组如想方便且能较准确地进行测量，需将实验进行改进，只需去掉电流表，将上述器材中的 换成 即可(填写器材前面的字母)．‎ ‎(4)请画出改进后的实验电路图．‎ ‎(5)实验小组在改进后的实验中得到了多组路端电压和外电阻的数据，对所得数据进行处理后，在坐标纸上作出了如图5－11－17所示图线．由图线得出：干电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω.(结果保留两位有效数字)‎ ‎【答案】　(1)B　D　F ‎(2)如图所示 ‎(3)F　H　(4)如图所示 ‎(5)1.4　3.3‎ ‎【点拨】根据闭合电路欧姆定律电流与电压的关系进行变形得到图象对应的函数表达式；根据变形得到图象对应的函数表达式结合数学知识，明确两坐标轴的含义，即可正确解答．‎ ‎【小结】图象的分析，需要结合图象和题意两个方面，应用部分电路欧姆定律或闭合电路欧姆定律，把图与式对应起来。其中小灯泡的伏安特性曲线是固定的：过原点，且随着电压的升高，电阻值逐渐变大，图象为一次函数的，其斜率和截距可根据表达式确定。‎