高二物理实验专题复习.docx
- 文档编号:25580389
- 上传时间:2023-06-09
- 格式:DOCX
- 页数:56
- 大小:935.96KB
高二物理实验专题复习.docx
《高二物理实验专题复习.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高二物理实验专题复习.docx(56页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高二物理实验专题复习
高二物理实验专题复习
实验一:
描绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验目的:
通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线,并分析曲线的变化规律
二、实验原理:
金属物质的电阻率随温度升高而增大,从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应的变化。
对一只灯泡来说,不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍。
它的伏安特性曲线并不是一条直线,即灯丝的电阻是非线性的。
本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内,其阻值变化,从而了解它的导电特性。
三、实验器材
小灯泡、电压表、电流表、4V~6V学生电源、滑动变阻器、导线若干、电健等
四、实验电路图
1、线路原理图
因为小电珠(即小灯泡)的电阻较小(10Ω左右)所以测量电路应该选用安培表外接法。
因为作图需要多个点,所以控制电路选用滑动变阻器分压式接法。
2、实物接线图
(1)先连好电源、电键、滑动变阻器所组成的串联电路(滑动变阻接下面两个接线柱)
(2)将小灯泡、电流表串联好,再接到滑动变阻器的两个接线柱上(一上一下)
(3)最后将伏特表并接在小灯泡的两端。
(4)注意滑动变阻器的滑动触头实验初应在使小灯泡短路的位置。
(5)注意安培表、伏特表的量程和正负接线柱(若选用的是标有“3.8V0.3A”的小灯泡,电流表应选用0-0.6A量程;电压表开始时应选用0-3V量程,当电压调到接近3V时,再改用0-15V量程。
五、实验步骤:
1.按图连接好电路。
2.检查无误后,将滑片调节至最左边附近、闭合电键,读出一组U、I值,记录于表格。
3.再调节滑线变阻器的滑片到不同位置,读出十二组不同的U、I值,记录于表格。
4.断开电键,整理好器材。
5.在坐标纸上以I为横轴,以U为纵轴、并选取适当的单位。
6.用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置。
7.用平滑曲线将各点依次连接起来。
8.分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律。
记录表格:
次数n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
电压U
电流I
六、关于滑动变阻器限流与分压
滑动变阻器的限流接法如a图,与分压接法如图b
下列情况必须采用分压式接法
①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节。
②用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0,且实验要求用电器电压变化范围较大。
因为限流连接电压变化为:
0~
,范围太小;分压连接电压变化为:
0~
(RL》R0),。
相反,如果采用限流接法(a),由于滑动变阻器的最大值R0太小,实际不能起到限流作用,也不利于调节数据。
③若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时,只能采用分压接法.
下列情况可选用限流式接法
①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且RL与R0接近或RL略小于R0,采用限流式接法.
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压式接法的要求时,采用限流式接法.
③没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时,可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.
七、实验注意事项
对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,应明确以下几点:
1.由欧姆定律可知,对一纯电阻用电器,有I=U/R.因此,当R为定值时,I—U图线应为一过原点的直线.但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由0增至额定电压过程中,灯丝温度由室温升高到近2000℃,因此灯丝电阻率有明显增大,故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线.
2.实验用的小灯泡通常为“3.8V0.3A”一类小电珠,其在白炽状态下电阻很小,在室温下电阻更小,因此为减小实验误差,测量电路应采用电流表外接法.
3.为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化,滑动变阻器应采用分压式连接.
八、规律方法
1、对电路的连接:
例1、用图(a)中所给的实验器材测量一个“12V,5W”的小灯泡在不同电压下的功率,其中电流表有3A,0.6A两档,内阻可忽略,电压表有15V,3V两档,内阻很大,测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V。
(1)按要求在实物图上连线
(2)其次测量时电流表的指针位置如图(b)所示,其计数为A
解:
对于“12V,5W”的小灯泡其额定电流大约是I=5/12A<0.6A,故安培表的量程应选0-0.6A,根据测量要求,电压连续地从0V调到12V,应接成分压电路,又因为电流表内阻可忽略,电压表内阻很大,对电路无影响,电流表内接或外接都可以,故电路连接如图所示。
电流表读数为0.245A
2、对图线的分析能力
例2、一个标有“220V,60W”的白炽灯泡,加上的电压U由0逐渐增大到220V,在此过程中,电压U和电流I的关系可用图像表示,题中给出的四个图线中,肯定不符合实际的是()
解:
利用图像斜率的物理意义——表示电阻这一知识点解题,U—I图像的意义,斜率表示电阻,斜率越大,电阻越大。
如果是曲线,电阻可用该点与O点连线的斜率表示,温度越高,电阻率越大,电阻也越大。
灯泡在电压加大过程中,灯丝中的电流增大,温度升高,电阻变大,所以B对,A图表示电阻不变,C表示电阻变小,D表示先变大,后变小,答案ACD
练习:
1、某灯泡两端的电压为1V时,其电流为0.2A,当电压为2V时,其电流为0.3A,那么电压为1.5V时,则()
A.其电流一定为0.25A
B.其电流一定大于0.25A而小于0.3A
C.其电流一定大于0.2A而小于0.25A
D.以上说法均不对
分析:
分析易知,电压为1.5V时,灯丝电阻5Ω 答: B. 2、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,已备有以下器材: 小灯泡、电压表、电流表、学生电源、开关,还需要的器材是. 答: 滑动变阻器,坐标纸. 3、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,使用的小灯泡为“6V3W”,其他可供选择的器材有: 电压表V1(量程6V,内阻20KΩ) 电压表V2(量程20V,内阻60KΩ) 电流表A1(量程3A,内阻0.2Ω) 电流表A2(量程0.6A,内阻1Ω) 变阻器R1(0~1000Ω,0.5A) 变阻器R2(0~20Ω,2A) 学生电源E(6~8V) 开关S及导线若干. 实验中要求电压表在0~6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,在上述器材中,电流表应选用,变阻器应选用.在图所示的方框中画出实验的原理图. 解: 小灯泡“6V3W”额定电压为6V,额定电流为0.5A,即允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5A,最大电压不超过6V,在选择电压表和电流表时,本着安全、精确的原则,安全原则即量程要大于所测电流或电压值,精确原则是量程要尽量小,量程越小测量越精确,故电流表应选A2,电压表应选V1;滑动变阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则.“安全”即流过变阻器最大电流(I=E/R)应小于允许通过的最大电流.“方便”即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻,本实验中小灯泡在正常工作时电阻为R灯= =12Ω,故应选用R2.连接电路时,变阻器采取分压式;电流表接成外接法.原理图如图所示. 4、用公式R=U2/P求出"220V、40W”电灯泡灯丝电阻为1210欧姆。 用多用电表的欧姆档测得其电阻只有90欧姆,下列说法正确的是() A.两个电阻值相差悬殊是不正常的,—定是测量时读数错误 B.两个电阻值不同是正常的,因为欧姆表测量电阻时误差大 C.两个阻值相差悬殊是不正常的,可能出厂时把灯泡的功率写错了 D.两个阻值相差悬殊是正常的,1210欧姆是正常工作状态下电阻值(温度较高),90欧姆是常温下的阻值 5、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压): I(A) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 (1)在左下框中画出实验电路图.可用的器材有: 电压表、电流表、滑线变阻器(变化范围0—10Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干. (2)在右图中画出小灯泡的U—I曲线. (3)如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是2.0Ω.问: 将本题中的灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少? (简要写出求解过程;若需作图,可直接画在第 (2)小题的方格图中) 解: (1)见下图 (2)见下图4。 D (3)作出U= 图线,可得小灯泡工作电流为0.35安,工作电压为0.80伏,因此小灯泡实际功率为0.28. 6、某同学用图所示电路,测绘标有“3.8V,0.3V”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象. ①除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择: 电流表: A1(量程100mA,内阻约2Ω); A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω); 电压表: V1(量程5V,内阻约5kΩ); V2(量程15V,内阻约15Ω); 电源: E1(电动势为1.5V,内阻为0.2Ω); E2(电动势为4V,内阻约为0.04Ω)。 为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表___________,电压表______________,滑动变阻器________________,电源___________________.(填器材的符号) ②根据实验数据,计算并描绘出R-U的图象如图3所示.由图象可知,此灯泡在不不作时,灯丝电阻为___________;当所加电压为3.00V时,灯丝电阻为____________,灯泡实际消耗的电功率为___________W. ③根据R-U图象,可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的__________. 解: (2)①对器材的选用应以安全、实用为原则。 小灯泡的额定电压和额定电流分别为3.8V和0.3A,故电压表应选V1,电流表A2;由于是分压接法,故滑动变阻器应选R1,便于调节,电源应选E2。 ②由图象可看出: U=0时,小灯泡不工作,对应电阻为1.5Ω,当U=3.0V时,对应的电阻为11.5Ω。 此时,灯泡实际消耗的功率P= =0.78W。 ③由R-U图线可看出,随U的增大,电阻的变化越来越小,而P= ,随U的变化,功率P的变化将更加明显,故选A。 【答案】: (2)① A2 V2 R1 R2 ② 1.5 11.5 0.78 ③ A 7、在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中,实验室备有下列 器材供选择: A.待测小灯泡“3.0V、1.5W” B.电流表(量程3A,内阻约为1Ω) C.电流表(量程0.6A,内阻约为5Ω) D.电压表(量程3.0V,内阻约为10kΩ) E.电压表(量程15.0V,内阻约为50kΩ) F.滑动变阻器(最大阻值为100Ω,额定电流50mA) G.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流1.0A) H.电源(电动势为4.0V,内阻不计) I.电键及导线等 (1)为了使实验完成的更好,电流表应选用________;电压表应选用________;滑动变 阻器应选用________.(只需填器材前面的字母即可) (2)请在虚线框内画出实验电路图. (3)某同学在一次测量时,电流表、电压表的示数如图7-5-5所示.则电压值为 ________V,电流值为________A,小灯泡的实际功率为________W. 解: 待测小灯泡“3.0V、1.5W”,额定电流0.5A,额定电压为3V,因此电流表选 C,电压表选D,滑动变阻器采用分压式接法较准确,滑动变阻器选G,小灯泡电阻很小,电流表外接. 答案: (1)C D G (2)如解析图所示 (3)1.80 0.33 0.59 实验二: 多用电表的使用 (一)电表结构及用途 多用电表(如图1)由上下两部分组成。 上半部分为表盘部分包括机械调零和标度盘。 下半部分为选择开关部分包括0Ω旋扭、选择开关(转换开关)、量程、测试笔插座。 多用电表依靠选择开关的转换及量程的选择,可用来测量直流电压、电流、电阻,交流电压等。 (二)原理 多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成(如图实14-1),表头是一块高灵敏度磁电式电流表,其满偏电流约几十到几百微安,转换开关和测量线路相配合,可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。 测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的,原理如图所示,当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有 Ig= = (1) 当两表笔间接入待测电阻Rx时,有 Ix= (2) 联立 (1)、 (2)式解得 = (3) 由(3)式知当Rx=R中时,Ix= Ig,指针指在表盘刻度中心,故称R中为欧姆表的中值电阻,由 (2)式或(3)式可知每一个Rx都有一个对应的电流值I,如果在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值,那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端,就可以从表盘上直接读出它的阻值。 由于电流和电阻的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度是不均匀的,电阻的零刻度在电流满刻度处。 (三)器材 多用电表,标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个,小螺丝刀。 (四)步骤 1.机械调零,用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处,并将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。 2.选挡: 选择开关置于欧姆表“×1”挡。 3.短接调零: 在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处(若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零,应更换表内电池) 4.测量读数: 将表笔搭接在待测电阻两端,读出指示的电阻值 5.换一个待测电阻,重复以上2、3、4过程,选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定,可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”挡。 6.多用电表用完后,将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡,拔出表笔。 (五)注意事项 1.多用电表在使用前,应先观察指针是否指在电流表的零刻度,若有偏差,应进行机械调零。 2.测电阻前,必须把待测电阻同其它电路断开,不能用两手同时握住两表笔金属部分测电阻。 3.合理选择量程,使指针尽可能指在中间刻度附近(中间1/3)。 若指针偏角太大,应改换低挡位;若指针偏角太小,应改换高挡位。 一般比被测电阻的估计值低一个数量级,如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。 每次换挡后均要重新短接调零,读数时应将指针示数乘以挡位倍率。 4.测量完毕后应拔出表笔,选择开头置OFF挡或交流电压最高挡,电表长期不用时应取出电池,以防电池漏电。 (六)例题 1.多用电表中“+”孔插______(红、黑)表笔,电流是从该表笔流______(填“进”或“出”),欧姆表内部电池的正极是接______(填“红”或“黑”)表笔的。 答案: 红,进,黑。 2.一学生使用多用电表测电阻,他在实验中有违反使用规则之处。 他的主要实验步骤如下: A.把选择开关置于“×1”欧姆挡; B.把表笔插入插孔中,先把两表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上; C.把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连,发现这时指针偏转角度较小; D.换用“×100”挡,发现这时指针偏转适中,随即记下电阻值; E.把表笔从插孔中拔出后,将选择开关置于“OFF”或交流电压最大挡。 这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其它元件或电源断开,不用手碰表笔的金属杆。 这个学生在实验中哪一个步骤违反了使用规则? 答案: D.先调零后再测R 3.调零后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现表针偏转角度很大,正确的判断和做法是 A.这个电阻阻值很小 B.这个电阻阻值很大 C.为了把电阻测得更准一些,应换用“×1”档,重新测量 D.为了把电阻测得更准一些,应换用“×100”档,重新测量 答案: AC (七)习题一 1.用多用电表的欧姆挡测电阻时,下列说法中正确的是_______.(填字母代号) A.多用电表的指针右侧达满偏时,被测电阻值最大 B.多用电表的指针指示零欧时,说明通过被测电阻的电流最大 C.测电阻前,把面板上的选择开关置于相关的欧姆挡上,将两表笔的金属杆直接短接,调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在电流的最大刻度处 D.用欧姆表的R×10Ω挡时,指针指在刻度20~40的正中央,则被测电阻的阻值为300Ω E.测量前,待测电阻跟别的元件和电源断开 F.用欧姆表的R×100Ω挡测电阻时,若指针指在0Ω处附近,则应换用R×1kΩ挡 2.用多用电表测电阻时,若选择“×100”的欧姆档测量发现() A.指针指在电阻刻度较靠近0Ω的某刻度线上,则应换用“×1k”的欧姆档测量 B.指针指在电阻刻度较靠近0Ω的某刻度线上,则应换“×10”或“×1”欧姆档测量 C.指针指在电阻刻度较靠近∝的某刻度线上,则应换用“×1k”的欧姆档测量 D.指针在电阻刻度较靠近∝的某刻度线上,则应换用“×10”或“×1”的欧姆档测量 3.练习用多用电表测电阻的实验中有关欧姆表的使用和连接,下列说法中正确的是() A.黑表笔与表内电源正极相连,红表笔与表内电源负极相连 B.测电阻时,表针偏转角度越大,所测电阻越小 C.两表笔短接调零时,指针不能指在零位,可在读数时将原来的阻值扣除 D.读出表盘指示数值,即得测量值 4.实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只,性能均正常,外形十分相似.现将多用电表转换开关拨到R×100Ω挡,分别测它们的正负电阻加以鉴别: 测甲元件时,R正=R反=0.5kΩ;测乙元件时,R正=0.5kΩ,R反=100kΩ;测丙元件时,开始指针偏转到0.5kΩ,接着读数逐渐增大,最后停在100kΩ上.则甲、乙、丙三个元件分别是() A.电容、电阻、二极管B.电阻、电容、二极管 C.电阻、二极管、电容D.二极管、电阻、电容 5.如图实14-4所示是一个将电流表改装成欧姆表的示意图,此欧姆表已经调零,用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满刻度4/5处,现用该表测一未知电阻,指针偏转到满刻度的1/5处,则该电阻的阻值为() A.4RB.5R C.10RD.16R 6.某同学准备测定一只电阻的阻值,采用的方法是: 用多用电表进行粗测: 多用电表电阻档有3种倍率,分别是×100Ω、×10Ω、×1Ω。 该同学选择×10Ω倍率,用正确的操作方法测量时,发现指针转过角度太小(指针在200到500刻度线之间的某个位置)。 为了准确地进行测量,请你依次写出接着应该进行的主要操作步骤: ①____________________________________________________________________ ②____________________________________________________________________ ③______________________________________________________________________ 若这时刻度盘上的指针位置如图实14-5所示,那么测量结果是______________Ω。 7。 现给出两个阻值不同的电阻R1和R2,用多用电表按正确的操作程序分别测出它们的阻值,测量R1时选用“×100”欧姆挡,其阻值如图实所示中指针①所示,R1=_________Ω;测量R2时选用“×10”欧姆挡,其阻值如图中指针②所示,R2=_________Ω。 将某一小量程的电流表改装成不同量程的电压表,其中量程较大的是电流表与_________(填“R1”、“R2”)__________联(填“串”、“并”)的。 10.用多用表测量电流、电压或电阻时,表盘指针的位置如图实14-9所示。 如果选择开关指在“ —50”位置时,测量结果为;如果选择开关指在“ —10”位置时,测量结果为;如果选择开关指在“Ω—×100”位置时,测量结果为。 11.根据试题要求填空或作图. (1)图实14-10中,中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表测量一阻值为20Ω—30Ω的定值电阻,测量的某些操作步骤如下: ①调节可调部件S,使电表指针停在___________位置; ②调节可调部件K,使它的尖端指向___________位置; ③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调部件___________,使电表指针指向___________位置. (2)在用多用电表测量另一电阻的阻值时,电表的读数如图所示,该电阻的阻值为_______Ω. 参考答案: 1.BCE2.BC3.AB4.C5.D 6.①换挡,由×10Ω倍率改为×100Ω倍率②将两表笔短接,重新调零 ③将待测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数测量结果3000Ω 7. 900300R1串 10.17.2V(17.0-17.4)3.4mA2.9KΩ 11. (1)①左端0②×1③T右端0 (2)2×104 习题二 1.下面关于多用电表的使用中出现的一些与事实不相符合的现象有( ) A.待测电阻不跟别的元件断开,其测量值将偏大 B.测量电阻时,用两手碰表笔的金属杆,其测量值偏小 C.测量电阻时,如果电路不和电源断开,可能出现烧坏表头的情况 D.用多用电表测量60W灯泡的电阻,其阻值比用额定电压和额定功率算出的电阻大 解: 待测电阻不跟别的元件断开时,可能是与其他元件并联,测量值可能偏小;测电阻时,两手碰表笔的金属杆,人体电阻与待测电阻并联,测量值偏小;测量电阻时,如果电路不和电源断开,欧姆表两端的电压可能过大,从而烧坏电表;用多用电表测量灯泡的电阻,测量的是灯泡不发光时的电阻,灯泡用额定电压和额定功率计算出的电阻是灯泡正常发光时的电阻,灯泡正常发光时温度很高,电阻较大.故应选A、D.答案: AD 2.用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图所示.若多用电表的选择开关处于表格中所指的挡位,a和b的相应读数是多少? 请填在表格中. 指针位置 选择开关所处挡位 读数 a 直流电流100mA ________mA 直流电压2.5V ________V b 电阻×100 ________Ω 解: 首先在表盘上找到直流的刻度,直流的符号是“—”,表盘中间的那个刻度是直流的刻度,电流为100mA量程,对应读数为23.0mA;电压为2.5V量程,对应读数为0.57V;欧姆挡上对应读数3.2Ω,再乘以倍率应为320Ω.答案: 23.0 0.57 320 3.如图所示是欧姆表的工作原理图. (1)若表头的满偏电流为Ig=500μA,干电池的电动势为1.5V,把灵敏电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在下表中: (2)这个欧
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物理 实验 专题 复习