人教版高中物理选修3-1-电学实验复习资料(无答案) 12页

实验1：灯泡的伏安特性曲线一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律.二、实验原理根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即U-I图线是一条过原点的直线.但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I图线就可能不是直线.用伏安法分别测出灯泡两端电压及流过的电流便可绘出U-I图线，三、实验准备1.电流表内接法与外接法选择用R真、R测分别表示待测电阻Rx测量值，RA、RV分别表示电流表和电压表的内阻。电流表外接法（甲图）原因：电压表分流，当RV>>Rx时，R测越接近R真，误差越小。电流表内接法（乙图）原因：电流表分压，当Rx>>RA时，R测越接近R真，误差越小。总结：当时，内接法和外接法测电阻的相对误差相等；当＞时，采用内接法测电阻产生的误差较小；当＜时，采用上接法测电阻产生的误差较小。2．滑动变阻器限流接法和分压接法:（1）限流式图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围限流式电路的特点:a.电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单.b.电能损耗较小.(2).分压式12\n图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围0~E分压式电路的特点:a.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大.但电路结构较为复杂.b.电能损耗较大.总结：分压限流的选择(1)负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连读可调，应选分压电路.(2)若负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路.(3）若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或电路总功率小相差不多，且没有要求电压从零可调,应选限流电路.（4）两种电路均可时限流电路优先，因为限流四、实验步骤1.确定电压表的量程，为减小误差采用安培表外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路.2.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关S.3.改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入表格内，4.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线.5.拆去实验线路，整理好实验器材.五、特别注意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，因此变阻器要采用分压接法.2.由于小灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法.3.开关闭合前变阻器滑片移到接入电路中的阻值最小处.4.开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压.5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大.5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大.例1有一个小灯泡上标有“4V　2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择：A．电压表(0～5V，内阻10kΩ)B．电压表(0～15V，内阻20kΩ)C．电流表(0～3A，内阻1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.4Ω)E．滑动变阻器(10Ω，2A)F．滑动变阻器(500Ω，1A)G．学生电源(直流6V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.12\n(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______．(用序号字母表示)．(3)把下图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．例2某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据：编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在图中画出I—U图象．(2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是____．(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而________．例3、有一灯泡上标有“6V0.1A”的字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：A.电压表(0—5V，内阻2.0kΩ)B.电压表(0—10V，内阻3.0kΩ)C.电流表(0—0.3A，内阻3.0Ω)D.电流表(0—6A，内阻1.5Ω)E.滑动变阻器(30Ω，2A)F.滑动变阻器(100Ω，0.5A)G.学生电源(直流9V)及开关、导线等(1)实验中所用的电压表应选____________，电流表应选____________，滑动变阻器应选____________.(2)画出实验电路图，要求电压从0V开始测量.12\n12\n实验2：测定金属的电阻率一、实验原理1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝)．电路原理图如图所示．2．用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，利用缠绕法用毫米刻度尺测出n圈金属丝的宽度，求出金属丝的直径d，算出横截面积S(S＝)．3．由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率．二、实验器材毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器．三．实验步骤(1)测直径：取一段新的金属导线紧密绕制在铅笔上，用毫米刻度尺测出它的宽度，除以圈数，求出金属丝的直径，并记录．(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路．(3)量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，记录．(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S.(5)拆除实验电路，整理好实验器材．四．数据处理(1)电阻R的值：12\n方法一，平均值法：分别计算电阻值再求平均值；方法二，图象法：利用U－I图线的斜率求电阻．(2)将测得Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝中，计算出金属导线的电阻率．五．实验注意事项(1)为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属导线的长度，应该在连入电路之后在金属导线拉直的情况下进行．(2)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法；(3)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高变化．实验3:多用电表的原理一、欧姆表1．原理：依据____________________定律制成，它是由____________改装而成的．2．内部构造：由______________、___________和____________三部分组成．3．测量原理如图1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝____________.改变Rx，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的________________值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．二、多用电表图11．用途：共用一个表头，可分别测量__________、____________、____________等物理量．2．外形：选择开关周围有不同的测量功能区域及________，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被________________，就相当于对应的仪表．在不使用时，应把选择开关旋到________挡或交流电压最高挡．3．二极管的特点及其电阻测量(1)特点：如图所示，它由________材料制成，左端为______极，右端为________极．(2)电阻测量：正向电阻____________，反向电阻______，可用多用电表判断它的________或区分它的________，二极管具有单向导电性.4(1)．当黑、红表笔短接时(如图3甲所示)，调节R的阻值，使指针指到满刻度，则Ig＝，此时表示的黑、红表笔间电阻为多大？　12\n(2)当黑、红表笔不接触时(如图乙所示)，电路中无电流，指针不偏转，即指向电流表的零点．此时，黑、红表笔之间电阻为多大？　(3)当将电阻Rx接在黑、红表笔间时(如图3丙所示)，则通过电流表的电流I与Rx的关系是怎样的？图3[要点提炼]1．欧姆表内部结构：______、________、________.2．欧姆表原理：________________定律，I＝______________.[问题延伸]1．欧姆表刻度特点：因Rx与I是非线性关系，所以欧姆表的刻度是____________的，零刻度在刻度盘最________端，越向左刻度的密度越大．2．调节Rx，当I＝________Ig(指针半偏)时，Rx＝r＋Rg＋R，即欧姆表表盘的中值电阻等于欧姆表内阻．实验4：练习使用多用电表一、使用多用电表测量电压、电流和电阻使用前应先进行______________，使指针指_______端零刻线。1．用多用电表测量小灯泡的电压用直流电源对小灯泡正常供电。将多用电表的选择开关旋至_______电压挡，其量程应_______小灯泡的两端电压的估计值。用两表笔分别接触灯泡两端的接线柱，红表笔接触点的电势应比黑表笔__________，根据表盘上相关量程的直流电压标度读数，这就是小灯泡两端的电压。2．用多用电表测量通过小灯泡的电流在用直流电源对小灯泡正常供电的情况下，断开电路开关，把小灯泡的一个接线柱上的导线卸开。将多用电表的选择开关旋至_______挡，其量程应_________通过小灯泡的电流的估计值。把多用电表__________在刚才卸开的电路中，电流应从___________流入电表。闭合开关，根据表盘上相关量程的直流电流标度读数，这就是小灯泡两端的电流。例1.图中B为电源，R1、R2为电阻，K为电键。现用多用电表测量流过电阻R2的电流。将多用电表的选择开关调至直流电流挡（内阻很小）以后，正确的接法是()A.保持K闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处B.保持K闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处C.将K断开，红表笔接在a处，黑表笔接在b处D.将k断开，红表笔接在b处，黑表笔接在a处3．使用多用电表测量定值电阻12\n使用多用电表测量定值电阻时，当指针处在表盘附近时读数较为准确些。欧姆表的刻度是的，因此用欧姆表测电阻只是一种粗略的测量。测电阻时，待测电阻要与电源以及其他电阻断开，且不要用手接触表笔端。每换用欧姆档的另一量程时，必须重新进行。实验完毕，应将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至档或交流电压最高档。如果表长期不用，应取出表内的电池。1.调整欧姆零点后，用“×10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，那么正确的判断和做法是A．这个电阻值很小B．这个电阻值很大C．为了把电阻值测得更准确些，应换用“×1”挡，重新调整欧姆零点后测量。D．为了把电阻值测得更准确些，应换用“×100”挡，重新调整欧姆零点后测量。2.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300μA，内阻rg=100Ω，调零电阻最大值R=50kΩ，串联的定值电阻R0=50Ω，电池电动势E=1.5V。用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是（）A．30～80kΩB.3～8kΩC.300～800ΩD.30～80Ω3.某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值，当选择欧姆挡“×1”挡测量时，指针指示位置如下图所示，则其电阻值是__________。如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆挡是_______。改变挡位调整倍率后，要特别注意重新_______________。12\n实验5：测定电池的电动势和内阻一、实验原理和方法1．画出用电压表、电流表加上滑动变阻器来测定电源的电动势和内阻的电路图．　2．画出用电流表、电阻箱测定电源的电动势和内阻的电路图．　3．画出用电压表、电阻箱测定电源电动势和内阻的电路图．二、数据处理1．计算法：取两组实验中获得的数据，列方程：，解得：E＝________________，r＝__________________.为了减小误差，多取几组数据，分别列若干组联立方程，求若干组E和r，最后以电动势的________和内电阻的________作为实验结果．2．图象法：若采用第一种实验电路，在坐标纸上以____________为横坐标、__________为纵坐标建立直角坐标系，根据实验测得的几组数据在坐标系中描点作图。一、实验原理和方法1．根据具体的实验条件，有下列三种测量电路，如图1(1)、(2)、(3)所示分别写出对应的物理关系式：(1)______________；(2)____________；(3)__________．图12．水果电池不太稳定，也可改为测量干电池的电动势和内阻，____________(填“新”或“旧”)干电池的内阻较大，容易测量．同时注意不要把电流调得过大，每次读完示数后立即断电。[问题延伸]恰当选择实验器材，照电路图连好实验器材，使开关处于________状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值________的一端．二、数据处理1．数据处理的方法可用以下两个方法，________法和________法．2．用图象法处理实验数据时，建立合适的坐标系，使画出的图象尽量是直线，如________图象．在画U-I图象时，要使较多的点落在这条直线上，或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可以使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。3.由图像可得：12\n（1）横坐标上的截距为I=，即当外电路短路时，R=0，I=，U=0.（2）纵坐标轴上的截距为电源的电动势E，即当外电路开路时，I=0，U=E,开路时路端电压等于电源的电动势E.（3）斜率的绝对值为k=r==,即图像的斜率的绝对值等于电源的内阻r.（4）图像上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻，R=[问题延伸]干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图象时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)．此时图线和横轴的交点不再是__________，但纵轴的截距仍然是电池的__________，直线斜率的绝对值||照样还是电池的____________.课堂练习1在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ.下面分别为实验原理图及所需的器件图.（例1）（1）.试在下图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E=      V，根据图象求出电池内阻r=        Ω.I(A)0.120.200.310.320.500.57U(V)1.371.321.241.181.101.0512\n2所示为闭合回路中两个不同电源的U－I图象，下列判断正确的是(　　)A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞I2B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2C．电动势E1＝E2，内阻r1＜r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大3．如图所示是根据某次实验记录数据画出的U－I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是(　　)A．纵轴截距表示待测电源的电动势B．横轴截距表示短路电流C．根据r＝，计算出待测电源内电阻为12ΩD．电流为0.3A时的外电阻是18Ω4.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：①干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0）②电压表V（0~15V）③电流表A（0~0.6A、内阻0.1）④电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10）⑤滑动变阻器R1（0~10、10A）⑥滑动变阻器R2（0~100、1A）⑦定值电阻R3=990⑧开关、导线若干　⑴为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_________（填写字母代号）；⑵请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。12\n（第3题）(3)上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1—I2图线（I1为电流表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，内电阻r=_____。12