1、1选修 3-1第 3讲 电学实验(一)李仕才考试内容及要求知识内容学考要求2015.10考题2016.4考题2016.10考题2017.4考题2017.11考题2018.4考题2018.6考题测绘小灯泡的伏安特性曲线 18 18探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 18一、测绘小灯泡的伏安特性曲线1实验目的(1)掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式(2)掌握伏安特性曲线的描绘方法(3)理解小灯泡的伏安特性曲线为什么是曲线2实验原理(1)实验原理图(如图 1所示)图 1(2)用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测得多组( U、 I)值，在 I U坐标系中描出各对应点，
2、用一条平滑的曲线将这些点连起来，分析小灯泡的伏安特性2(3)电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差较大(4)滑动变阻器分压式接法：由于电压要从 0开始变化，应采用分压式接法3实验器材小灯泡“2.5 V,0.3 A” 、电压表“03 V15 V” 、电流表“00.6 A3 A” 、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔4数据处理(1)在坐标纸上以 U为横轴， I为纵轴，建立直角坐标系(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线5误差分析(1)电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大(2)测量时读数带来误差
3、，读数时视线要与刻度盘垂直(3)在坐标纸上描点、作图带来误差不要画成折线，应用平滑曲线拟合各点，误差较大的点应大胆舍去例 1 (2017余杭、萧山、新登、昌化四校第二学期期中)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：A小灯泡 L(3 V,5 )B滑动变阻器 R(010 ，额定电流 1.5 A)C电压表 V1(量程：03 V，内阻为 5 k)D电压表 V2(量程：015 V，内阻为 10 k)E电流表 A1(量程：00.6 A，内阻为 0.5 )F电流表 A2(量程：03 A，内阻为 0.1 )G铅蓄电池、开关各一个，导线若干实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调
4、到额定电压(1)为了减小误差，实验中应选电压表_，电流表_(填器材前的字母)(2)该同学按图 2所示连接，两电表都有示数，但电压表示数无法调节到零，检查后发现有一处未连接正确，请在图上补上缺少的一条导线图 2(3)某同学实验后作出的 I U图象如图 3所示，请分析该图象形成的原因是_3图 3答案 (1)C E (2)电路图如图所示(3)随着电压、电流的增大，小灯泡灯丝温度升高，灯丝电阻率(或电阻)增大解析 (1)小灯泡的额定电压为 3 V，故电压表应选 C；小灯泡的额定电流I 0.6 A，电流表应选 E.(2)由于要求小灯泡两端电压可连续地从零开始调节，ULRL 3 V5 故滑动变阻器应采用分
5、压式接法，将滑动变阻器的左下接线柱与电源负极相连(3)随着电压、电流的增大，小灯泡灯丝温度升高，灯丝电阻率(或电阻)增大例 2 描绘一个标有“6 V,3 W”字样的小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：A9 V 学生电源一个；B量程为 03 V 的电压表，内阻约为 3 k；C量程为 010 V 的电压表，内阻约为 15 k；D量程为 00.6 A 的电流表，内阻约为 0.5 ；E量程为 03 A 的电流表，内阻约为 0.1 ；F滑动变阻器(阻值范围 010 ，允许通过的最大电流为 3.0 A)；G滑动变阻器(阻值范围 0500 ，允许通过的最大电流为 0.5 A)；H开关一个，导线若干(1
6、)为减小实验误差，方便调节，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光请在下列给定的四个电路图和上述所给的器材中选取适当的电路和器材，并将它们的编号填在横线上应选取的电路是_，电压表应选_；电流表应选_；滑动变阻器应选_4(2)根据实验测定的数据，以电压 U为横坐标，电流 I为纵坐标画出图线，在图中给出的四个 I U图线中，最能反映实际情况的是_答案 (1)C C D F (2)C解析 (1)由于实验要求电流从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻较小，电流表应用外接法，所以应选取 C图中的电路；根据小灯泡的额定电压为 6 V可知电压表应选择 C；小灯泡的额定电流为
7、 I 0.5 A，所以电流表应选择 D；滑动变阻器PU采用分压式接法时，其阻值越小调节越方便，所以滑动变阻器应选择 F；(2)I U图象上的点与原点连线的斜率的倒数等于灯丝的电阻，由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以图线上的点与原点连线的斜率应逐渐减小，所以最能反映实验情况的是 C.二、探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系1实验目的(1)探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系(2)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法(3)会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率2实验原理：把金属丝接入如图 4所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测通过金属丝的
8、电流，根据 Rx 计算金属丝的电阻 Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的UI有效长度 l，用游标卡尺测量金属丝的直径 d，计算出金属丝的横截面积 S；根据电阻定律Rx ，得出计算金属丝电阻率的公式 .lS RxSl d2U4lI图 43实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(50 )，5开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺4数据处理(1)在求 Rx的平均值时可用两种方法第一种是用 Rx 算出各次的数值，再取平均值UI第二种是用 U I图线的斜率求出(2)计算电阻率：将记录的数据 U、 I、 l、 d的值，代入电阻率计算公式 Rx .Sl d
9、2U4lI5注意事项(1)为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量被测金属丝的长度，应该在连入电路之后并且在拉直的情况下进行(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故采用电流表外接法(3)开关 S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大(4)电流不宜太大(电流表用 00.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免被测金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大6误差分析(1)被测金属丝直径、长度的测量带来误差(2)测量电路中电流表及电压表对电阻的测量有影响，因为电流表外接，所以 R 测 1 V后，小灯泡电阻 R随温度 T的升高而_(选填“增大”或“减小”)图 3答案 (1)D (2)10 增大
10、5(2017余姚市期中)用如图 4甲所示的电路图研究额定电压为 2.4 V的灯泡 L的伏安特性，并测出该灯泡在额定电压下工作时的电阻值图 4(1)在闭合开关 S前，滑动变阻器的滑动触头应该置于_端(选填“ a”或“ b”)(2)按电路图甲测出的灯泡电阻值比真实值_(选填“偏大”或“偏小”)根据所得到的的图象(如图乙所示)，它在额定电压下实际功率 P_ W， I U图象是一条曲线而不是直线的原因是_12答案 (1) a (2)偏小 1.2 灯泡的电阻随温度升高而增大解析 (1)闭合开关前，应将滑动触头置于输出电压最小的 a端；(2)根据欧姆定律，电阻测量值为 R 测 ，若考虑电压表内阻的影响，待
11、测电阻的真实值为UIR 真 ，比较可知 R 测 R 真 ，所以测出的灯泡电阻值比真实值偏小；根据 I U图象读出UI IVU2.4 V时对应的电流 I0.5 A，所以小灯泡的实际功率为 P 实 UI1.2 W，根据欧姆定律有： I ，可见 I U图象上的点与原点连线斜率的倒数等于灯泡的电阻，由于连线的斜UR率逐渐减小，所以灯泡的电阻随温度的升高而增大，即 I U图象是一条曲线而不是直线的原因是灯泡的电阻随温度升高而增大6(2017浙江 4月学考18)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 1.75108 m)现有
12、如下实验器材：量程为 3 V、内阻约为 3 k 的电压表量程为 0.6 A、内阻约为 0.1 的电流表阻值为 020 的滑动变阻器内阻可忽略，输出电压为 3 V的电源阻值为 R04.30 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 5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.图 5答案 2.50 接 b 接 a 31.4解析
13、量程为 3 V，最小分度为 0.1 V，故读数为 2.50 V；根据题意知，本题的实验电路图如图所示：13根据 Rx R0UIRx LSS d24联立可得 L31.4 m7(2017金华十校调研)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中，某实验小组用如图 6所示电路对镍铬合金丝和康铜丝进行探究， a、 b、 c、 d是金属丝图 6(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需不需要串联电流表？_(填“需要”或“不需要”)(2)几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示：电路图中四种金属丝
14、a、 b、 c分别为下表中编号为 A、B、C 的金属丝，则 d应该选下表中的_(用表中编号 D、E、F 表示).编号 材料 长度 L/m 横截面积 S/mm2A 镍铬合金 0.30 0.50B 镍铬合金 0.50 0.50C 镍铬合金 0.30 1.00D 镍铬合金 0.50 1.00E 康铜 0.30 0.50F 康铜 0.50 1.00答案 (1)不需要 (2)E解析 (1)串联电路电流处处相等，串联电阻两端电压与电阻成正比，不需要测出电流，根据电阻两端电压比值即可得出电阻比值(2)探究影响电阻的因素，应采用控制变量法，实验已选编号为 A、B、C 的金属丝，根据控制 变 量 法 的 要 求
15、 ， 选 择 d时 应 控 制 材 料 的 长 度 与 横 截 面 积 相 等 而 材 料 不 同 ， 因 此 应 选 表 中 的 E.148(2017浙江名校新高考研究联盟第三次联考)小王同学想要探究“导体电阻除与电阻丝的横截面积有关外，还与哪些因素相关” ，他找来了电阻定律实验器，电阻定律实验器规格：将一根细铜丝连接在 a、 e间，横截面积相同的细铁丝连接在 b、 f间，再将一根横截面积相同的镍铬丝一端接在 g处，接下来拉直后接到 c处，再接到 d处，最后接在 h处(1)为了测定电阻丝的电阻大小，小王经分析后，正确地选用了伏安法中的变阻器的分压式接法、电流表的外接法在测量细铜丝电阻时的实物
16、连接如图 7所示，闭合开关 S前请老师检查，老师指出图中标示的、两根连线有一处错误，错误连线是_(选填“”或“”)；图中标示的、和三根连线有一处错误，错误连线是_(选填“”“”或“”)图 7(2)接下来某次测量中(已采用正确的测量电路)，小王将导线连接在 g上，导线连接在c上，改变滑动变阻器的滑片多次测量得电阻 R1.再将导线连接到 h处，多次测量得电阻R2.小王认为，若 R22 R1，则说明在其他因素不变的情况下，导体的电阻与长度成正比你认为上述操作中存在的问题是：_(指出问题即可)(3)“探究导体电阻与其影响因素的关系” ，实验方法与下列哪个实验的方法是相同的_A探究合力与分力的关系B探究加速度与力、质量的关系C探究做功与速度之间的关系D探究小灯泡的伏安特性曲线答案 (1) (2)没有考虑 c、 d间导体的电阻 (3)B解析 (1)由于变阻器采用分压式接法，图中连线应连在滑动变阻器的左下接线柱上；由于电流表采用外接法，图中连线的左端应接在细铜丝 a端(或电流表 0.6 A接线柱上)(2)因g、 h间接入电路的电阻包含了 c、 d间导体的电阻，故在操作上未考虑此电阻是错误的(3)该实验与“探究加速度与力、质量的关系”实验在实验方法上均采用了控制变量法，故选 B.
