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【步步高】2013届高考物理二轮复习专题突破 专题九 第2课时 电学实验课件 新人教版


热点实验例析

第2课时

第 2 课时

电学实验

一、测定电源的电动势和内阻 【例 1】 在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,备有如下 器材: A.电源为干电池(电动势为 E,内阻为 r) B.电流表(0~0.6 A、内电阻约 0.1 Ω) C.灵敏电流计 G(满偏电流 Ig=200 μA、内

阻 rg=500 Ω) D.滑动变阻器(0~20 Ω、2.0 A) E.电阻箱 R(0~9 999.9 Ω) F.开关、导线若干

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(1)由于没有电压表,需要把灵敏电流计 G 改装成量程为 2 V 的电 压表,需串联一个阻值为 R=________ Ω 的电阻. (2)改装后采用如图 1 甲所示电路进行测量,请在乙图上完成实物 连线.

本 课 时 栏 目 开 关

图1 (3)在闭合开关 S 前,将滑动变阻器的滑片移动至________(填“a 端”、“中央”或“b 端”).

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(4) 图 2 为该实验绘出的 I1-I2 图线(I1 为灵敏电流计 G 的示数,I2 为电流表 A 的示数),由图线可求得被测电池的电动 势 E=________ V(保留三位有效数字), 内电阻 r=________ Ω(保留两位有效 数字). 图2

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本 课 时 栏 目 开 关

答案 (1)9 500
(2)连线如图
(3)a 端

(4)1.46~1.49 V 均可

0.75~0.95 Ω 均可

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某研究小组收集了两个电学元件:电阻 R0(约为

2 kΩ)和手机中的锂电池(电动势 E 标称值为 3.7 V,允许最大 放电电流为 100 mA).实验室备有如下器材: A.电压表 V(量程 5 V,内阻 RV 约为 4.0 kΩ) B.电流表 A1(量程 100 mA,内阻 RA1 约为 5 Ω) C.电流表 A2(量程 2 mA,内阻 RA2 约为 50 Ω) D.滑动变阻器 R1(0~40 Ω,额定电流 1 A) E.电阻箱 R2(0~999.9 Ω) F.开关 S 一个、导线若干

本 课 时 栏 目 开 关

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①为了测定电阻R0的阻值,小明设计了一电路,图3甲所示为其对 应的实物图,请将图中的实物连线补充完整.图中的电流表A应选 ________(填“A1”或“A2”).

本 ②为测量锂电池的电动势E和内阻r,小红设计了如图乙所示的电 课 1 1 时 栏 路图.根据测量数据作出U-R2图象,如图丙所示.若该图线的斜率 目 开 为k,纵轴截距为b,则该锂电池的电动势E=________,内阻r= 关

________(用k、b和R2表示).

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图3

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答案 ①如图所示

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本 课 时 栏 目 开 关

1 ②E=b

k r=b

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二、电阻的测量 【例2】

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要测量一只量程为2 V的电压表的内阻.现能提供的实

验器材如下: A.待测电压表Vx(量程为0~2 V,内阻未知) B.电流表A(量程为0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω) C.电压表V(量程0~5 V,内阻约为5 kΩ) D.定值电阻R1,阻值为20 Ω; E.定值电阻R2,阻值为2 kΩ; F.滑动变阻器R0,最大阻值为50 Ω,额定电流为1 A; G.电源(电动势为6 V,内阻不计); H.多用电表; I.开关S,导线若干.则:

本 课 时 栏 目 开 关

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(1)用多用电表粗测电压表 Vx 的内阻: 当用“×1 k”挡来测量时, 操作方法和步骤均正确,发现表头指针在刻度盘的右边附近,为 了比较准确地进行测量,应换用________挡.如果此时刻度盘上

本 指针的位置如图 4 所示,那么,该电压表 Vx 的内阻为________ Ω. 课 时 栏 目 开 关

图4 (2)为了比较准确的测量电压表 Vx 的内阻,那么,定值电阻应选 ________(选填器材编号).

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(3)根据要求,在图 5 的虚线框内画出实验电路图(部分已画出).

本 课 图5 时 栏 目 ①根据所画出的电路图,用铅笔画线代替导线,将实验图 6 连接起 开 关 来,使之成为完整的实验图(没有选用的器材不要连接).

图6

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②如果电压表 Vx 的读数为 Ux,电压表 V 的读数 U,那么,电压表 Vx 的内阻 Rx 为________.
答案 (1)×100 3.2×103

本 课 (2)E 时 栏 (3)如图 目 开 关

Ux ①如图 ② R U-Ux 2

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某同学要测量一导体的电阻 Rx.

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(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 7 甲所示,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

本 课 零,再次测量此电阻,其表盘及指针所指位置如图乙所示,则该电 时 栏 阻约为________ Ω. 目 开 关

甲 图7



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(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 Rx B.电流表 A1(量程 0~50 mA,内阻约为 50 Ω) C.电流表 A2(量程 0~5 mA,内阻约为 30 Ω) D.电压表 V1(量程 0~3 V,内阻约为 10 kΩ) E.电压表 V2(量程 0~15 V,内阻约为 50 kΩ) F.直流电源 E(电动势 6 V,内阻不计) G.滑动变阻器 R1(阻值范围为 0~20 Ω,允许通过的最大电流为 2.0 A) H.定值电阻 R2=50 Ω I.开关 S 一个,导线若干.则

本 课 时 栏 目 开 关

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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.

本 课 时 栏 目 开 关

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).

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答案

(1)×10

220

(2)①B D ②如图所示

本 课 时 栏 目 开 关

U ③ U I-R 2

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三、金属或液体电阻率的测定 【例 3】

第2课时

某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)

的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废 水电阻率的达标值 ρ≥200 Ω·m).如图 8 所示为该同学所用盛 水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝 缘材料制成,左右两侧带有接线柱.容器内表面长 a=40 cm,宽 b=20 cm,高 c=10 cm.将水样注满容器后,进行以下操作:

本 课 时 栏 目 开 关

图8

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(1)分别用多用电表欧姆挡的“×100”、 “×1 k”两挡粗测水样 的电阻值时,表盘上指针如图 9 所示,则所测水样的电阻约为 ________ Ω.

本 课 时 栏 目 开 关

图9

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(2)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下 实验器材: A.电流表(量程 5 mA,电阻 RA 为 50 Ω) B.电压表(量程 15 V,电阻 RV 约为 10 kΩ) C.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流 1 A) D.电源(12 V,内阻约 10 Ω) E.开关一只、导线若干 请在实物图 10 中完成电路连接.

本 课 时 栏 目 开 关

图10

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(3)正确连接电路后,闭合开关,测得一组 U、 I 数据; 再调节滑动变阻器,重复上述测量步 骤,测出一系列数据如表所示,请在如图 11 所示的坐标纸中作出 U-I 关系图线.
U/V 2.0 3.8 1.36 6.8 2.20 8.0 2.89 10.2 3.66 11.6 4.15

本 课 时 栏 目 开 关

I/mA 0.73

图11

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(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为____ Ω·m.据 此可知,所得水样在电阻率这一指标上________(选填“达标” 或“不达标”).

本 课 解析 (2)因为要精确测量电阻值,需要电路 时 栏 中电压有较大的变化范围,而滑动变阻器阻 目 开 值又远小于待测电阻,所以连线时滑动变阻 关

器要用分压式接法; 又因为电流表内阻已知, 则采用电流表内接法,电路连接如图所示.

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(3)让绝大多数的点在直线上,其余各点均匀 地分布在直线两侧,如图所示.

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(4)由图线斜率可知,总电阻为 2 794 Ω,又 R= l R 总-RA=2 744 Ω,根据电阻定律 R= ρS,R 本

课 时 代入数据得 ρ=137.2 Ω·m,小于 200 Ω·m,故 栏 目 不达标. 开 关 答案 (1)2 750

(2)见解析图

(3)见解析图

(4)137.2(120~145) 不达标

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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=8.00 mm 的均匀玻璃管两 端装上橡胶塞和电极,如图 12,两电极相距 L= 0.314 m,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 13,R=___ Ω.

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本 课 时 栏 目 开 关

图12

图 13

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为提高精度,他又用以下仪器:电压表 (3 V、15 V、300 kΩ)、电流表(300 μA、 50 Ω)、滑动变阻器(1 kΩ)、电源(12 V、 6 Ω)及开关等,导线若干和实验电路如图 14,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 15 U-I 图 (U,I)值. 图 14

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本 课 时 栏 目 开 关

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

图15

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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)

本 课 时 栏 目 开 关

答案 1.1×104

1.0×104(0.96×104~1.5×104 均正确)

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四、描绘小电珠(或其他电器元件)的伏安特性曲线 【例4】

第2课时

某同学想描绘一只标称为“2.5 V 1.5 W”的小电珠

的伏安特性曲线,实验室提供下列器材: A.电流表A1(量程3.0 A,内阻约0.2 Ω) B.电流表A2(量程0.6 A,内阻约1 Ω) C.电压表V1(量程3.0 V,内阻约3 kΩ) D.电压表V2(量程15.0 V,内阻约10 kΩ) E.滑动变阻器R1(最大阻值为5 Ω,最大允许电流为2 A) F.滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω,最大允许电流为0.5 A) G.电源E(电动势3 V,内阻为0.25 Ω) H.电键、导线若干

本 课 时 栏 目 开 关

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第2课时

(1)为了更好地完成实验,应选择的器材为: 电流表______,电压表 ______,滑动变阻器______;(选择器材前面的字母) (2)请你在下面的虚线框中作出实验原理图;

本 课 时 栏 目 开 关

(3)正确连接电路后,该同学测出如下表所示 的实验数据,请你在图 16 的坐标纸上描出该 电珠的伏安特性曲线;
实验次数 电压 U/V 电流 I/A 1 0 0 2 3 4 5 6 7 8 0.20 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 0.11 0.21 0.33 0.40 0.45 0.48 0.52

图 16

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(4)该同学完成实验后,又将本实验所用器 材按图 17 所示连接,闭合开关后将滑动变 阻器滑片从左向右滑动,发现小电珠先变 暗后变亮,则小电珠最暗时的功率约为 图 17

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本 课 ________ W.(结果保留两位有效数字) 时 栏 答案 (1)B C E 目 开 (2)如图所示 关

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(3)如图所示

本 课 时 栏 目 开 关

(4)1.1~1.2 之间

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第2课时

某物理学习小组的同学在研究性学习过程中,用伏安 法研究某电子元件 R1(6 V A.直流电源(6 V,内阻不计) B.电流表 G(满偏电流 3 mA,内阻 Rg=10 Ω) C.电流表 A(0~0.6 A,内阻未知) D.滑动变阻器 R(0~20 Ω,5 A) E.滑动变阻器 R′(0~200 Ω,1 A) F.定值电阻 R0(阻值 1 990 Ω) G.开关与导线若干 2.5 W)的伏安特性曲线,要求多次测 量尽可能减小实验误差,实验备有下列器材:

本 课 时 栏 目 开 关

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(1)根据题目提供的实验器材,请你设计出测量电子元件 R1 的伏 安特性曲线的电路原理图(R1 可用“ ”表示).(画在虚线框内)

本 课 时 栏 目 开 关

(2)在实验中,为了操作方便且能够准确地进行测量,滑动变阻器 应选用________.(填写器材序号)

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(3)将上述电子元件 R1 和另一电子元件 R2 接入如图 18 甲所示的 电路中,它们的伏安特性曲线分别为如图乙中 oa、ob 所示.电源 的电动势 E=6.0 V,内阻忽略不计.调节滑动变阻器 R3,使电子元 件 R1 和 R2 消耗的电功率恰好相等,则此时电子元件 R1 的阻值为

本 __________ Ω,R3 接入电路的阻值为________ Ω(结果保留两位 课 时 有效数字). 栏 目 开 关

甲 图 18



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答案

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(1)电路原理图如图

本 课 时 栏 目 开 关

(2)D

(3)5.0 5.0

读题 审题 解题

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本 课 时 栏 目 开 关

14.从原理迁移中突破电学实验题

读题 审题 解题

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本 课 时 栏 目 开 关

读题 审题 解题

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答案

(1)用

替换

(2)①如图所示 ②3.5 7

本 课 时 栏 目 开 关

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某同学为测定某电源的电动势 E 和内阻 r 以及一段电阻丝的电阻率 ρ,设计 了如图 21 所示的电路,ab 是一段电阻率较 大的粗细均匀的电阻丝,R0 是阻值为 2 Ω 的

第2课时

图 21 本 保护电阻,滑动片 P 与电阻丝接触始终良好. 课 时 (1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图 22 所示,其示数 栏 目 为 d=________ mm. 开 关

图 22

读题 审题 解题

第2课时

(2)实验时闭合电键,调节P的位置,将aP长度x和对应的电压U、 电流I数据记录如下表: x(m) U(V) I(A) U/I(Ω) 0.10 1.50 0.49 3.06 0.20 1.72 0.43 4.00 0.30 1.95 0.38 5.13 0.40 2.00 0.33 6.06 0.50 2.10 0.31 6.77 0.60 2.18 0.28 7.79

本 课 时 栏 目 开 关

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第2课时

①该同学根据实验数据绘制了如图23所示的U-I图象,可得电源 的电动势E=________ V,内阻r=________ Ω.

本 课 时 栏 目 开 关

图23

读题 审题 解题

第2课时

②请你根据表中数据在图24上描点连线作U/I和x关系图线.

本 课 时 栏 目 开 关

图24

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第2课时

③根据测得的直径可以算得金属丝的横截面积 S= 0.12×10-6 m2,利用上图图线,可求得电阻丝的电阻率 ρ 为 ________ Ω·m(保留两位有效数字); 根据图线还可以得到的 信息是___________.

本 课 时 栏 目 开 关

答案 (1)0.385(0.383~0.387) (2)①3.0(3、3.00 也对) 1.0(1、1.00 也对) ②如图
③1.2×10 6(1.1×10 6~1.3×10 6) 电流表内阻为 2.0 Ω(填电流表内阻也对)
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