当前位置: 首页 > >

【状元360】2014届高考物理二轮专题析与练课件专题七实验(共80张PPT)全国通用-二轮复*_图文

发布时间:

力学 实 实验 验 与 探 究 电学 实验

实验一:研究匀变速直线运动 实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系 实验三:验证力的*行四边形定则 实验四:验证牛顿运动定律 实验五:探究动能定理 实验六:验证机械能守恒定律 实验七:验证动量守恒定律 实验八:测定金属的电阻率(同时练*使用螺旋测微器) 实验九:描绘小电珠的伏安特性曲线 实验十:测定电源电动势和内阻 实验十一:练*使用多用电表 实验十二:传感器的简单使用

1.要求会正确使用的仪器主要有刻度尺、游标卡尺、螺旋测 微器、温度计、天*、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、 弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等. 2.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量 的结果.间接测量的有效数字运算不作要求.

考向一 仪器仪表的使用及数据处理 1.测量仪器的读数方法 (1) 需要估读:在常用的测量仪器中,刻度尺、螺旋测微器、 天*、弹簧秤等读数时都需要估读.因为最终的读数要以有效 数字的形式给出,而有效数字的最后一位数字为估读数字,应 和误差所在位置一致,在实际操作中,究竟估读到哪一位数字, 应由测量仪器的精度 ( 即最小分度值 )和实验误差要求两个因素 共同决定. (2)不需要估读:游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要 估读;欧姆表刻度不均匀,可以不估读或按半刻度估读.

2. 打点计时器系列实验中纸带的处理 (1) 纸带的选取.一般应从点迹清晰、无漏点的纸带中选取 有足够多点的一段作为实验纸带. (2) 根据纸带上点的密集程度选取计数点.打点计时器每打 n 个点取一个计数点,则计数点时间间隔为 n 个打点时间间隔, 即 T=0.02n s.一般取 n=5,此时 T=0.1 s.

(3) 测量计数点间距离.为了测量、计算的方便和减小偶然 误差,测量距离时不要分段测量,尽可能一次测量完毕,即测 量计数起点到其他各计数点的距离如下图所示,则由图可得 SⅠ =S1,SⅡ=S2-S1,SⅢ=S3-S2,SⅣ=S4-S3,SⅤ=S5-S4,SⅥ= S6-S5.

(4) 判定物体运动的性质 ① 若 SⅠ、SⅡ、SⅢ、SⅣ、SⅤ、SⅥ基本相等,则可判定物体在 实验误差范围内做匀速直线运动. Δ s2=SⅢ-SⅡ,Δ s3=SⅣ-SⅢ,Δ s4=SV ② 设 Δ s1=SⅡ-SⅠ, -SⅣ,Δ s5=SⅥ-SⅤ,若 Δ s1、Δ s2、 Δ s3、Δ s4、Δ s5 基本相等,则 可判定物体在实验误差范围内做匀变速直线运动. ③ 测定第 n 点的瞬时速度.物体做匀变速直线运动时,在 某段时间内的*均速度等于中间时刻的瞬时速度.即测出第 n 点的相邻的前、后两段相等时间 T 内的距离,由*均速度公式 SⅣ+SⅤ S5-S3 就可求得如上图中第 4 点的瞬时速度为 v4= 2T = 2T .

④ 测定做匀变速直线运动物体的加速度,一般用逐差法求 加速度.将如上图所示的连续相等时间间隔 T 内的位移 SⅠ、SⅡ、 SⅣ-SI 2 SⅢ、SⅣ、SⅤ、SⅥ分成两组,利用 Δ s=aT ,可得 a1= a 3T2 、 2 S V- S Ⅱ SⅥ-SⅢ = 3T2 、a3= 3T2 ,再算出 a1、a2、a3 的*均值,即 a= a1 + a2 + a3 就是所测定的做匀变速直线运动物体的加速度.若为 3 奇数组数据则将中间一组去掉,然后再将数据分组利用逐差法 求解.

某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物 体的加速度,电源频率 f=50 Hz,在纸带上打出的点中,选出 零点,每隔 4 个点取 1 个计数点,因保存不当,纸带被污染, 如下图所示,A、B、C、D 是依次排列的 4 个计数点,仅能读出 其中 3 个计数点到零点的距离:SA=16.6 mm,SB=126.5 mm, SD=624.5 mm.

若无法再做实验,可由以上信息推知 (1)相邻两计数点的时间间隔为__________s; (2)打 C 点时物体的速度大小为__________m/s;(取两个有 效数字) (3)物体的加速度大小为________.(用 SA、SB、SC、SD 和 f 表示)

【解析】 (1)打点计时器打出的纸带每隔 4 个点选择一个 计数点,则相邻两计数点的时间间隔为 T=0.1 s. (2)根据某段时间内的*均速度等于中间时刻的瞬时速度得 SD-SB vC= 2T =2.5 m/s. (3)匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移 以 aT2 均匀增大,有 BC = AB + aT2 , CD = BC + aT2 = AB + 2aT2 , BD = 2AB + 3aT2,所以 ?SD-SB?-2?SB-SA? ?SD-3SB+2SA?f2 a= = . 3T2 75

【答案】

(1)0.1

(2)2.5

?SD-3SB+2SA?f2 (3) 75

【规律方法】 以纸带为主线的实验是历年来力学实验的 重点,而根据纸带分析计算物体的速度和加速度又是重中之 重.处理纸带问题需注意以下两方面: ?sn+sn+1? (1)速度利用 vn= 2T 求解,做题时注意区分其中的 T 是指“两计时点之间的时间”还是“两计数点之间的时间”; (2)为减小误差,灵活选择计数点利用逐差法求加速度,一 般情况下 a1+a2+a3 ?s4+s5+s6?-?s1+s2+s3? - a= = ,同样需注意式 3 9T2 中的 T 所指的时间.

考向二

几个典型的力学实验

1.探究弹力和弹簧伸长的关系

利用如图所示装置,改变钩码个数,测出弹簧总长度和所 受拉力(钩码总重量)的多组对应值,填入表中.算出对应的弹簧 的伸长量.在坐标系中描点,根据点的分布作出弹力 F 随伸长 量 x 变化的图象,从而确定 F 与 x 间的函数关系.解释函数表 达式中常数的物理意义及其单位.该实验要注意区分弹簧总长 度和弹簧伸长量,对探索型实验,要根据描出的点的走向,尝 试判定函数的关系.

2.互成角度的两个力的合成 该实验是要用互成角度的两个力和另一个力 产生相同的效 果,看其用*行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验 误差允许范围内相等,如果在实验误差允许范围内相等,就验 证了力的合成的*行四边形定则.

3.验证牛顿第二定律 (1) 了解该实验的系统误差的来源 ① 用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力.由牛顿第二 定律,可知由于砂桶也在做匀加速运动,因此砂和砂桶的总重 量肯定大于小车受到的实际拉力.可以推导出结论:只有在小 车的总质量 M 远大于砂和砂桶的总质量 m 时,才能使该系统误 差足够小. ② 没有考虑摩擦阻力的作用.应该用*衡摩擦力的方法来 消除这个系统误差. (2) 为研究 a、F、m 三者的关系,要利用“ 控制变量法” 分 别研究 a 与 F、a 与 m 的关系.

4.探究动能定理 实验方案一:探究做功与物体动能变化的关系

实验装置如右图所示,所用器材有长木板、小车、橡皮筋、 打点计时器及电源、纸带等.我们通过橡皮筋带动小车运动来 探究对物体做的功与物体速度变化的关系.小车在橡皮筋的作 用下弹出,沿木板滑行.当我们用2 条、3 条……同样的橡皮筋 进行第 2 次、第 3 次……实验时,每次橡皮筋拉的长度都保持 一样,那么第 2 次、第 3 次……实验中橡皮筋对小车做的功就 3 倍……如果把第一次实验时橡皮筋做的功记 是第一次的 2 倍、 为 W,以后各次做的功就是 2W、3W、…

由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计 时器测出,也可以用其他的方法测出.这样进行若干次测量, 就得到了若干组功和速度的数据.

实验方案二:探究功与质量、速度间的定量关系 实验装置如下图所示,实验器材有天*、气垫导轨、数字 计时器及计算机辅助设备.滑块在气垫导轨上受重力和支持力 两个力的作用,当滑块沿导轨滑行时,滑块重力沿倾斜导轨方 mgh 向的分力对滑块做功,这一分力为 F1= l .在滑块经过两光电 mghs 门的过程中,这一分力所做的功为 W=F1s= l ,式中 m 为滑 块(连同遮光条)的质量,可用天*测出;h 为垫块的高度,l 为 垫块与导轨接触点到导轨底端的距离,s 为两光电门间的距离, 均可用刻度尺测出.

以 v1、v2 分别表示滑块经过光电门 G1、G2 时的速度,根据 固定在滑块上的两遮光条的间距和由数字计时器显示的滑块经 过光电门 G1、G2 的时间,即可算出 v1、v2. 由 m、 v1 、 v2 组成的式子可能为 m(v2-v1)、 m(v2-v1)2、 m(v2 2 3 3 3 -v2 1)、m(v2-v1) 、m(v2-v1)、…. 将实验数据分别代入以上各式,运用计算机辅助设备进行 数据处理,即可发现功与质量、速度间的定量关系.

实验方案三:探究功与物体速度变化的关系 实验装置如下图所示,实验器材有打点计时器、学生电源、 导线、复写纸、钩码、刻度尺、纸带、小车等.小车在绳子拉 力作用下滑行.由于拉力做功而使小车获得的速度,可以由纸 带和打点计时器测出.利用纸带就可以得出若干组速度和相应 的功的数据.

在钩码质量 m 远小于小车质量 M 的情况下,可认为对小车 的拉力 F=mg,以拉力对小车做的功 W 为纵坐标,小车获得的 速度 v 为横坐标,作出 W-v 图象,从图象可以得出 v 与 W 的 关系,可以看到 W-v 图象不是直线,而可能满足 W∝v2,计算 各数据中 v2 和相应的外力做功 W 的数据, 然后作出 W-v2 图象, 如果作出的图象是一条直线,说明外力做功 W 与物体速度的* 方 v2 成正比,即 W∝v2.

5.验证机械能守恒定律 本实验要求验证物体自由下落过程中机械能守恒,如下图 所示纸带的左端是用夹子夹重物的一端.

(1) 要多做几次实验,选点迹清晰且第 1、2 两点间距离接 * 2 mm 的纸带进行测量. (2) 用刻度尺量出从 0 点到 1,2,3,4,5 各点的距离 h1、h2、h3、 h4、h5,利用“ 匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段位 移内的*均速度 ” ,算出 2,3,4 各点对应的瞬时速度 v2、v3、v4, 1 2 验证与 2,3,4 各点对应的重力势能减少量 mgh 和动能增加量 2mv 是否相等.

(3) 由于摩擦和空气阻力的影响,本实验的系统误差总是使 1 2 mgh>2mv . (4) 本实验不需要在打下的点中取计数点,也 不需要测重物 的质量. 1 1 ? ? (5) 用图象法验证 a∝F、a∝m 后者必须用 a-m 图象,不 ? 能用 a-m 图象

6.验证动量守恒定律 该实验通过测量碰撞后的速度变化,对比碰撞前、后速度 与质量乘积之和在误差范围内是否相等来验证动量守恒定 律.考查的实验主要有两种:研究物块在气垫导轨上的碰撞, 通过打点计时器和纸带测量物块碰撞前、后的速度来验证动量 守恒定律;用碰撞实验器验证动量守恒定律,即通过测量小球 在有、无发生碰撞的情况下飞出轨道 做*抛运动的水*位移, 来验证动量守恒定律.

如下图所示, 用“碰撞实验器”可以验证动量守恒 定律,即研究两个小球在轨道水*部分碰撞前、后的动量关系.

(1)实验中,直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的, 但是,可以通过仅测量______(填选项前的序号),间接地解决这 个问题. A.小球开始释放的高度 h B.小球抛出点距地面的高度 H C.小球做*抛运动的射程

(2)图中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时, 先让入射球 m1 多次从斜轨上 S 位置释放,找到其*均落地点的 位置 P,测量*抛射程 OP;然后,把被碰小球 m2 静止于轨道的 水*部分,再将入射小球 m1 从斜轨上 S 位置静止释放,与小球 m2 相撞,并多次重复. 接下来要完成的必要步骤是__________(填选项的符号) A.用天*测量两个小球的质量 m1、m2 B.测量小球 m1 开始释放的高度 h C.测量抛出点距地面的高度 H D.分别找到 m1、m2 相碰后*均落地点的位置 M、N E.测量*抛射程 OM、ON

(3) 若两球 相碰前 、 后的动 量 守恒, 其 表达式 可 表示为 ____________________[用(2)中测量的量表示]; 若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为 ____________________[用(2)中测量的量表示].

(4)经测定,m1=45.0 g,m2=7.5 g,小球落地点的*均位置 距 O 点的距离如下图所示.

碰撞前、后 m1 的动量分别为 p1 与 p1′,则 p1∶p1′= ______; 若碰撞结束时 m2 的动量为 p2′, 则 p1′∶p2′= 11∶ ______. p1 实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值 为 p1′+p2′ ______.

(5)有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其 他条件不变,可以使被撞小球做*抛运动的射程增大. 请你用(4)中已知的数据, 分析和计算出被撞小球 m2 *抛运 动射程 ON 的最大值______cm.

【解析】 (1)在落地高度不变的情况下,水*位移就能反 映*抛初速度的大小,所以,仅测量小球做*抛运动的射程就 能间接测量速度.因此选 C. (2)测量*均落点的位置,找到*抛的水*位移,因此步骤 中 D、E 是必须的,而且要 D 先 E 后,至于用天*测质量先后 均可.所以答案是 ADE 或 DAE 或 DEA.

OP OM ON (3)设落地时间为 t,则 v1= t ,v1′= t ,v2′= t , 动量守恒的表达式是 m1v1=m1v1′+m2v′2, 动能守恒的表达式 1 1 1 2 2 是2m1v1=2m1v1′ +2m2v2′2,所以若两球相碰前、后的动量守 恒,则 m1?OM+m2?ON=m1?OP 成立,若碰撞是弹性碰撞,动 能守恒,则 m1?OM2+m2?ON2=m1?OP2 成立.

p1 OP 44.80 14 (4)碰撞前、后 m1 的动量之比 = = = ,碰撞 p1′ OM 35.20 11 p1′ m1OM 45.0×35.20 11 后 m1、m2 的动量之比 = = = ,碰撞前、 p2′ m2ON 7.5×55.68 2.9 p1 m1OP 后 总 动 量 之 比 = = p1′+p2′ m1OM+m2ON 45.0×44.80 =1.01. 45.0×35.20+7.5×55.68

(5)发生弹性碰撞时,被碰小球获得的速度最大,根据动量 守恒和动能守恒有 1 1 1 2 2 m1v1=m1v1′+m2v2′,2m1v1=2m1v1′ +2m2v2′2. 2×45 2m1 联立,得 v2′= v1.因此,最大射程为 ×44.80 m1+m2 45+7.5 =76.80 cm.
【答案】 (1)C (2)ADE 或 DAE 或 DEA (3)m1?OM + m2?ON = m1?OP m1?OM2 + m2?ON2 = m1?OP2 (4)14∶11 2.9 1~1.01 (5)76.80

【规律方法】 高考实验题,一般都不是课本上现成的实 验,但其原理、方法以及所考查的知识均是学生所学过的,即 用“学过的实验方法”“用过的仪器”进行新的实验,以考查 其基本实验能力和理解、推理、迁移的能力.

考向三

仪器和电路的选择及伏安法测电阻

1.分压电路与限流电路的选择 通常滑动变阻器以限流接法为主,但在下列 3 种情况下, 必须选择分压接法: (1) 题目所提供的实验仪器、电表量程或电阻的最大允许电 流不够. (2) 变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻阻 值. (3) 要求某部分电路的电压从零开始连续变化.

2.伏安法测电阻 伏安法测电阻分外接法和内接法.外接法的系统误差是由 电压表的分压引起的,测量值总小于真实值,小电阻应采用外 接法;内接法的系统误差是由电流表的分压引起的,测量值总 大于真实值,大电阻应采用内接法.

如果无法估计被测电阻的阻值大小,可以利用试触法:如 图将电压表的左端接 a 点,而将右端第一次接 b 点,第二次接 c 点,观察电流表和电压表的变化,若电流表读数变化大,说明 被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;若电压表读数变化大, 说明被测电阻是小电阻, 应该用外接法测量.这里所说的变化大, ΔI ΔU ? 是指 相对变化,即 I 和 U ? ?

关于实验中实验器材的选取及实验电路的设计,其思路是 首先对待测元件或者其他在实验中起关键作用的元件(如待选的 变阻器和给定的电源等)的特性进行了解,对实验中电流、电压 以及电阻、功率的最大值和最小值进行估算(有时可估算中值), 然后以实验目的和此估算结果为基本依据,参考其他给定的仪 表、元件的特性,决定实验电路和仪表量程,最后确定其他元 件的选择.

一电流表的量程标定不准确, 某同学利用如下图所 示的电路测量该电流表的实际量程 Im.

所用器材有量程不准的电流表 A1,内阻 r1=10.0 Ω,量程 标称为 5.0 mA;标准电流表 A2,内阻 r2=45.0 Ω,量程 1.0 mA; 标准电阻 R1,阻值 10.0 Ω;滑动变阻器 R,总电阻为 300.0 Ω; 电源 E,电动势 3.0 V,内阻不计;保护电阻 R2;开关 S;导线.

回答下列问题: (1)在如下图所示的实物图上画出连线连成实验电路.

(2)开关 S 闭合前,滑动变阻器的滑动端 c 应滑动至______ 端. (3)开关 S 闭合后,调节滑动变阻器的滑动端,使电流表 A1 满偏; 若此时电流表 A2 的读数为 I2, 则 A1 的量程 Im=________. (4)若测量时, A1 未调到满偏, 两电流表的示数如下图所示, 从图中读出 A1 的示数 I1=______,A2 的示数 I2=______;由读 出的数据计算得 Im=________.(保留三个有效数字)

(5)写出一条提高测量准确度的建议:

【解析】 (1)连线如下图所示.

(2)在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触 头滑动到阻值最大端. (3)闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏,流过的电流为 I2?R1+r2? Im.根据并联电路电压相等, 有 Imr1=I2(r2+R1), 得 Im= . r1 (4)待测表未满偏有 I1r1=I2(r2+R1),将 A2 的示数 0.66 mA 和其他已知条件代入,有 I2?R1+r2? 0.66×?10+45? I1= = mA=3.63 mA. r1 10 但图中 A1 的示数为 3.0 mA,量程为 5.0 mA,由于电流表 的刻度是均匀的,则准确量程为 6.05 mA. (5)多次测量取*均值.

【答案】 (1)见解析 (2)b I2?R1+r2? (3)Im= r1 (4)3.0 mA 0.66 mA 6.05 mA (5)多次测量取*均值

【规律方法】 本题涉及电路实物连线和电表的读数.关 于电路实物连线要注意几点:①电键必须控制全电路;②电表 的量程合适和正、负极正确;③滑动变阻器的“两端限流、三 端分压”接法且要求在闭合电键前,必须保证限流接法中滑动 变阻器以最大电阻接入电路,分压接法中滑动变阻器输出端电 压为零;④检查安培表的内、外接法是否正确;⑤导线不能接 在滑动变阻器的支架或滑动触头上,不能穿越用电器,不能有 交叉线.

考向四

测定金属的电阻率

1.电路设计:由于被测金属丝的阻值较小,所以选用电流 表外接法;本实验不要求电压调节范围从零开始,滑动变阻器 可选用限流接法. 2.测量被测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入 电路的两个端点之间的长度,即电压表两端点间的待测金属丝 长度,测量时应将金属丝拉直.

3.在用伏安法测电阻时,通过金属丝的电流强度 I 不宜过 大(电流表用 0~0.6 A 量程), 通电时间不宜过长, 以免金属丝的 温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大. RS πd2U 4.由电阻定律得金属导线的电阻率 ρ= l = 4lI .

在“测定金属的电阻率”实验中, 用螺旋测微器测 量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测出金属丝的长 度 L,金属丝的电阻大约为 5 Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻 Rx,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.

(1)从图中读出金属丝的直径为________mm; (2)为此取来两节新的干电池、 开关和若干导线及下列器材: A.电压表 0~3 V,内阻 10 kΩ; B.电压表 0~15 V,内阻 50 kΩ; C.电流表 0~0.6 A,内阻 0.05 Ω; D.电流表 0~3 A,内阻 0.01 Ω; E.滑动变阻器,0~10 Ω; F.滑动变阻器,0~100 Ω.

①要求较准确地测出其阻值,电压表应选 ______,电流表 应选__________,滑动变阻器应选__________.(填序号) ②实验中实物接线如下图所示,请指出该同学实物接线中 的两处明显错误.

错误 1:___________________; 错误 2:_______________

【解析】 (1)金属丝的直径为 d=0.5 mm +18.0×0.01 mm =0.680 mm. (2)电流表和电压表指针偏转大时测量误差小,所以电压表 选 A,电流表选 C,滑动变阻器限流式控制电路时,其阻值为待 测电阻的 2~5 倍为好,所以选 E.

【答案】 (1)0.680 (2)①A C E ②错误 1:导线连接在滑动变阻器的滑片上 错误 2:采用了电流表内接法 错误 3:电压表量程接到了 15 V 上(任选两个错误即可 )

【规律方法】 在高考 实验中,仪器的选择是一种重要题 型,通过合理选择实验仪器能够考查学生的实验能力.仪器选 择的基本原则:安全可行、精确合理、操作方便.选择仪表时, 要先对电路中待测量的最大值和最小值进行估算,使最大值与 仪表量程接*,最小值在仪表量程的 25%左右.若实验中要测 量物理量的多个值,则两值之间必须存在明显的差别,否则误 差会较大.在给定电源的仪器选择中,一般先根据电动势的大 小选择电压表,然后根据欧姆定律选择电流表,对于滑动变阻 器,若实验使用分压电路,在满足额定电流的情况下,选择阻 值较小的变阻器;若使用限流电路,应选择和测量电 路电阻阻 值差不多的变阻器.

考向五

描绘小电珠的伏安特性曲线

1.因本实验要作出 U-I 图线,要求测出一组包括零在内 的电压、电流值,因此滑动变阻器要采用分压接法. 2.本实验中,因被测小电珠电阻较小,因此实验电路必须 采用电流表外接法. 3.电键闭合后,调节变阻器滑片的位置,使小电珠的电压 逐渐增大,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.调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小电 珠的额定电压.

4.小电珠可以短时间地在高于额定电压下使用,一般可以 超过额定电压的 10%~20% ,实验时, 应使小电珠两端电压由 低向高逐渐增大,绝不要一开始就使小电珠在高于额定电压下 工作.如果灯丝在低温状态,直接超过额定电压使用,会由于 灯丝冷电阻过小,瞬间电流过大而烧坏小电珠. 5.为了减小误差,在作图时,所选分度比例要恰当.

现要用伏安法描绘一个标值为“2.5 V,0.6 W”小电珠的I-U 图象,有下列器材供选用: A.电压表(0 ~ 3 V),内阻3 kΩ ;0 ~15 V,内阻10 kΩ

~ 0.6 A),内阻0.5 Ω ;0 ~3 A,内阻0.1Ω C.电滑动变阻器流表(100 Ω, 1.0 A D.蓄电池(电动势6 V,内阻8计)
B.电流表(0

(1)用如图甲所示的电路进行测量,滑动变阻器应选用 (用字母序号表示).开关S闭合之前,滑动变阻器的滑片应该置于

端(选填“A”“B”或“AB正中 间”) (. 2)按图甲所示电路,用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验 所需电路图.

(3)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示.由图线可求得此 灯泡在正常工作时的电阻为 Ω.

【解析】 (1)在保证电路安全的情况下,为方便实验操作,应 该选择最大阻值较小的滑动变阻器,故选滑动变阻器C;滑动变阻器采 用分压接法,闭合开关前,滑片应置于A端. (2)根据图甲所示电路图连接实物电路图如图所示.

【答案】 (1)C (2)如解析图所示. (3)10 【规律方法】 本实验中由于小电珠的电阻值较小,电流表应采 用外接法;又由于实验中要求小电珠的电压要能够从0开始连续调节, 故滑动变阻器应采用分压式接法.

考向六

测定电源的电动势和内阻

1.对于“测定电源的电动势和内阻”实验,根据闭合电路 U 欧姆定律的不同形式,如 E=U+Ir,E=I(R+r),E=U+ R r, 可采用不同的实验方法.

2.在“测定电源的电动势和内阻”实验中,因路端电压和 干路中的电流的函数关系 U=E-Ir 是一次函数,因而实验数据 对应于图象上的点应连接为直线. (1)在画 U-I 图线时, 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.这样就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度.

(2)为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据, 然后利用 U-I 图象处理实验数据:将点描好后,用直尺画一条 直线,使尽量多的点在这条直线上,而且在直线两侧的点数大 致相等.这条直线代表的 U-I 关系的误差是很小的,它在 U 轴 上的截距就是电动势 E(对应的 I=0),它的斜率的绝对值就是内 阻 r.

某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势 和内阻,使用的器材还包括定值电阻 (R0=5 Ω ) 一个、开关两个、 导线若干,实验原理图为图 a.

a

b
b

c

(1)在图 b 的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余 下电路的 连接. (2)请完成下列主要实验步骤: A.检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图 c 所示,读得电阻值是 ______ ; B.将开关 S1 闭合,开关 S2 断开,电压表的示数是 1.49 V; C.将开关 S2________ ,电压表的示数是 1.16 V ,然后断开 开关 S1.

(3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是 _____(计算结 果保留两位有效数字). (4)由于所用电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比 实际值偏________(选填“大”或“小”).

【解析】 (1)略. (2)闭合 S2 后电阻箱才工作. (3)S 1 闭合、 S2 断开时, RV 很大,认为 E=U1; U2 E-U 2 S1、S2 都闭合时, R = . r+ R 0 ?U1 ? 解得 r=? -1÷ R-R 0=0.69 Ω. ?U2 ?

U1-U2 (4)忽略电压表电阻的影响,有 r 测+R0= U R. 2 考虑电压表电阻的影响,设电压表的电阻为 RV,电压表与 电阻箱的并联电阻为 R 并,则上两式变为 ? ?U1= E-U1 , ?RV R0+r真 ? ?U2 E-U2 = . ? ?R并 R0+r真 U1-U2 两式相减并整理,得 r 真+R0= U U . 2 1 -R R并 V

? r测+R0 R ? R U2-U1 ? U2 U1? - = R R ?=1+R · U <1(因为 U1>U2),r 测<r V? r真+R0 U2? V 2 ? 并 真,测量值偏小.

【答案】 (1)略 (2)20 Ω 闭合 (3)0.69 Ω (4)小

采用如图所示的电路测定电源的电动势和内阻.

(1)除了选用左上图中的部分器材外, A.还需林电压表 B.还需要电流表

.(填选项前的字母)

C.还需要学生电源

D.不再需要任何器材

(2)测量所得数据如下:

用作图法求得电源的内阻r =

;
= .

(3)根据第5组所测得的实验数据,求得电流表内阻RA

【解析】 (1) 对照电路图,会发现缺少电压表; (2) 根据闭合电路欧姆定律,有E=U+Ir,变形得到U=-Ir+E,作出

U-I 图象如图所示.

斜率的绝对值表示内电阻,故 (3)根据闭合电路欧姆定律,有U=IRA+Ir,故

【答案】 (1)A (2)见解析图 0.76Ω

(3)0.22Ω

【规律方法】 在测电源电动势和内阻的实验中,应用图 象处理实验数据考得比较多,一般是用伏特表和安培表配合测 量电动势和内阻,变化量是 U 和 I,由闭合电路欧姆定律变形, 得 U=E-Ir,所以用 U-I 图象,图象在 U 轴的截距表示电动 r.电阻箱与安培表配合测量电动 势,图象斜率的绝对值等于内阻 势和内阻,变化量是 R 和 I,由闭合电路欧姆定律变形,得 R= 1 1 E· I -r,所以用 R- I 图象,图象在 R 轴的截距是-r,斜率为电 动势 E.电阻箱与伏特表配合测量电动势和内阻,变化量是 R 和 1 r 1 1 1 1 U,由闭合电路欧姆定律变形,得 = · + ,所以用 - 图象, U ER E U R 1 1 r 图象在U轴的截距是E,斜率为E.



相关推荐


友情链接: