电学实验提高训练题组 公开课教学设计

《电学实验》提高训练题组省份：福建省姓名：江小安1．(改编)现有一小灯泡上标有“，”的字样，其中“x”字样模糊不清，小明同学为了弄清这个小灯泡在正常工作时的实际电功率，他设计出如下电路进行测量，如图1所示，已知电源是三节新的干电池(内阻可忽略不计)，滑动变阻器标有“20Ω，1A”字样，电流表(0～0.6A、0～3A，内阻可忽略不计)，电压表(0～3V、0～15V)，所有器材均完好．(1)请你用笔画线代替导线，按实验电路把图中的器材连线补充完整(导线不要交叉)．AAVLabRKE图1图2(2)小明在连接电路时，将最后一根导线接好后，就看到灯泡发光，而且很亮，同时电压表指针偏转角度太大．你认为他在连接电路时可能存在的错误或不妥是：①②③实验次数12346电压(V)电流(A)电阻(Ω)(3)正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的阻值，小明经过实验得到了五组数据，其中第一次实验时电流表示数如图所示，请把读数填在表中.①由表可知，当电压表的示数为时，电流表读数为A，小灯泡处于正常发光状态，此时小灯泡的额定功率为W．②小明分析表中的数据，发现小灯泡中的电流与它两端的电压不成正比，请你分析产生这种现象的原因是：③在实验中，滑动变阻器的滑片应置于处，这样做的好处是：(4)假如电压表0～15V量程已损坏，小明仍想测出小灯炮的额定功率，请你将小明设计的电路图画在图中的方框内．图3答案：(1)如答图1所示.答图1答图1AAVLabKER答图2答图2(2)①在连接电路时没有将开关断开；②滑动变阻器滑片没有调到使连入电路电阻最大的位置；③电压表选择了小量程.(3)①0.32A,；②灯丝电阻随温度的升高而增大；③最大阻值；防止电流过大，烧坏电路元件.(4)如答图2所示.解析：(1)因为小灯泡的额定电压为，电压表应选0～15V量程；小灯泡功率介于1～2W之间，电阻约～Ω左右，电源是三节新的干电池，电路中最大电流约0.62A，考虑到滑阻的应用，电流表0～0.6A量程即可；两表电流从正接线柱流入、从负接线柱流出；(2)在连接电路时，将最后一根导线接好后，就看到灯泡发光，说明在连接电路时没有将开关断开；闭合开关时灯很亮，说明滑动变阻器滑片没有调到使连入电路电阻最大的位置；电压表指针偏转角度太大，说明电压表选择了小量程；(3)①当灯两端的电压等于额定电压时，灯正常发光，依据所选量程读出电流表的示数为0.32A，利用P=UI=计算灯的额定功率；②随着电压的增大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻率将增大，故灯丝电阻随温度的升高而增大；③滑动变阻器应置于阻值最大处，防止因电流过大而烧坏电路元件.(4)假如电压表0～15V量程已损坏，可用0～3V的量程，不过要将电压表与滑动变阻器并联，又因安培表内阻可忽略不计,故当电压表的示数等于－=时，灯两端的电压就是，灯正常发光．2．(改编)现有一种遥控玩具用的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图4所示的电路进行实验，图中电流表的量程为50mA，内阻RA=10Ω，R1为电阻箱，阻值范围0～Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用．RR0KR1A图4图5(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格供选择，你认为合理的是A.10ΩWB.150ΩWC.200ΩWD.2000ΩW(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关K，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数；改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图4所示的图线(已知该直线的截距为4.0A-1)．则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为V，内阻r为答案：(1)B(2)，～之间也可)解析：本题考查了课本实验原理的迁移与变式，器材选择、电路原理分析、数形结合.(1)当滑动变阻器阻值调至最小，通过负载的电流最大，Imax==50mA，代入数据求得R0=120Ω，通过R0的电流由可知，四个定值电阻都符合要求，但为了便于控制，选用略比120Ω大些的150Ω的定值电阻.(2)由得，直线斜率，即E=；由于截距得r=Ω.KRmAEVRxKVRmARxE3KRmAEVRxKVRmARxE图6图7已知他所选用的器材如下：R：2000Ω滑动变阻器Rx:50Ω和1000Ω的定值电阻各一只mA：量程为5mA、内阻约为10Ω的电流表V：量程为3V、内阻大于1000Ω的电压表E：两节干电池实验测得的数据记录如下：Rx(Ω)测量电路U(V)I(A)U/I(Ω)实验150Ω图6×10-3图7×10-3实验21000Ω图6×10-31034图7×10-3600由以上数据可知：a、由对比实验1可知，当待测电阻阻值，误差就越小；此时安培表应采用接法，测量更准确.b、由对比实验2可知，当待测电阻阻值，误差就越小；此时安培表应采用接法，测量更准确.答案：a、比伏特表内阻值小得越多，外；b、比安培表内阻值大得越多，内解析：从表中数据可以看出，实验1中安培表的分压作用不能忽略，造成误差较大；实验2中伏特表的分流作用不能忽略，造成误差较大。4．(原创)某同学为了研究滑动变阻器在限流式电路中的作用及滑动变阻器的选取，其选用如图8电路，若电源电动势E，内阻较小可忽略不计，电压表为理想电表，待测电阻阻值为Rx，滑动变阻器最大阻值为R.(1)待测电阻Rx两端电压的调节范围是.图8图9(2)为了能定量研究滑阻的滑动片匀速往右移动时，电压表示数变化情况，该同学作了如下改进，将滑阻换成可读数的电阻箱，如图9所示.这样就可读出电压表的示数随外阻变化的规律.已知电源电动势E为4V，内阻不计；定值电阻Rx阻值为1000Ω，电压表量程为4V，现将电阻箱阻值从零开始增加，每次增加100Ω，并记下电压表的读数，直至增加至5000Ω，将所记录的数据作出四个U-R图象进行分析,如图10-a、10-b、10-c、10-d所示.(图10-a)(图10-b)(图10-c)(图10-d)①若选用量程为0～5000Ω的滑阻，试由图10-a分析该图象的特点：.②由以上各图对比可知，欲使滑动变阻器在限流式电路中起较好的控制作用，在可提供的四种滑动变阻器(0～500Ω、0～1000Ω、0～2000Ω、0～5000Ω)中应选用量程为的较为合理.选择的理由是.答案：(1)(2)①当滑动片匀速移动并且阻值在0～2000Ω时电压变化范围较大，但在2000～5000Ω间电压在左右变化，滑阻起的作用不大,不利于测量.(意思相近也可)②0～2000Ω；当滑阻阻值均匀变化时，电压表示数变化也较为均匀，且指针在三分之一满偏开始变化，利于读数.(意思相近也可)5．某物理兴趣小组要精确测量一只电流表G(量程为lmA、内阻约为l00Ω)的内阻.实验室中可供选择的器材有：电流表A1：量程为3mA内阻约为200Ω；电流表A2：量程为0.6A，内阻约为Ω；定值电阻R1：阻值为l0Ω；定值电阻R2：阻值为60Ω；滑动变阻器R3：最大电阻20Ω，额定电流1.5A；直流电源：电动势，内阻Ω；开关，导线若干.(1)为了精确测量电流表G的内阻，你认为该小组同学应选择的电流表为____、定值电阻为__________.(填写器材的符号)(2)在方框中画出你设计的实验电路图.(3)按照你设计的电路进行实验，测得电流表A的示数为I1，电流表G的示数为I2，则电流表G的内阻的表达式为rg=(4)请列出你所知道的测量电阻的方法：(至少写出两种)A1GR2KE、rR3答案：(1)A1GR2KE、rR3(4)伏安法、欧姆表法、半偏法、替代法、电桥法等均可答图3解析：待测电流表G自身可测出电流，故只需测出其两端的电压，但没有电压表供选择，只有定值电阻供选，且考虑电流表A1量程3mA，待测电流表G量程是1mA，可在待测电流表G两端并联一定值电阻，由电流表A1测出并联的总电流I1，与待测电流表G测出的电流I2之差，即为通过定值电阻的电流，此时定值电阻两端的电压即为待测电流表G两端的电压；考虑仪表的安全及多次测量以减少误差，可以使用滑动变阻器的分压接法；据答图3设计实验电路．答图3待测电流表G量程是1mA，因此可以选电流表A1：量程为3mA，内阻约为200Ω；当通过电流表A1和待测电流表G的电流都达到满量程时，此时通过并联电阻的电流为2mA，考虑到待测电流表G内阻约为100Ω，满偏电压约为，故并联电阻阻值，则定值电阻最小应为50Ω；现定值电阻只有两个，若选用10Ω的，则并联部分流过待测电流表G的电流约为，电流表指针不足三分之一满偏；若用60Ω的，则并联部分流过待测电流表G的电流约为，为保证电路安全，定值电阻应选阻值为60Ω的R2更合理一些，但采用分压电路后可以有效控制测量部分的电压和电流.(2)待测电流表与定值电阻并联，然后由电流表测出并联电流，滑动变阻器采用分压接法，电路图如图所示．(3)电流表A的示数为I1，电流表G的示数为I2，通过定值电阻的电流为I=I1-I2，电流表G两端的电压U=IR2，待测电流表内阻6.(改编)使用伏安法测电阻，不论是采用安培表内接还是外接，仍然存在误差.现在有人设计了如图的实验电路来测定某一电阻Rx，其中的R是一个电阻箱，R0为滑动变阻器，已知电压表、电流表均符合实验要求，试根据以下实验电路图回答以下问题：AAVR0RxKER图11(1)请简述实验步骤，写出实验需要测量的物理量及求Rx的方程式或表达式.(2)能否利用上述电路图测出A表的内阻.答：(选填“能”或“不能”)；若“能”请简述理由：；（不要求列出表达式）若“不能”，请设法选择图中的电阻箱和电表测出此电表的内阻并画出电路图.答案：(1)方法一：调整电阻箱，使其阻值为R1，记录此时电压、电流的值U1、I1；改变电阻箱的电阻值为R2时，记录此时电压和电流的值U2、I2，……①……②由以上两式联立，消去式中的RA，可得：……③(其它表达式也可)方法二：使电阻箱阻值为R1，对应有一电流和电压值，改变电阻箱阻值，同时改变滑动变阻器，保持电压表读数不变,使电流表读数为原来的2倍,记下此时电阻箱的阻值R2，则有：求得(2)能,由①②③式联立可求得安培表的内阻RA7．利用下表中的实验器材，设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据.器材(代号)规格电流表(A１)量程10mＡ，内阻r１待测(约40Ω)电流表(A２)量程500μA，内阻ｒ２＝750Ω电压表(V)量程10V，内阻ｒ３＝10kΩ电阻(R１)阻值约100Ω，作保护电阻用滑动变阻器(R２)总阻值约50Ω电池(E)电动势V，内阻很小电键(K)、导线若干(1)画出电路图,标明器材代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r１，则所用的表达式为ｒ１＝，式中各符号的意义是：.答案：(1)电路图如下答图4(以下三种方案，任选一种均可)：RR1A1A2SER2A1A2SER1R2A1A2SER1R2方案一方案二方案三答图4(2),式中I1、Ｉ2分别是电流表A１、A2的读数，r1、r2分别是电流表A1、A2的内阻.解析：题中直接判定必选的器材是电池E，电键K，导线若干.由A1量程是10mA，r1约为40Ω，E是电动势，可判定必须再选电阻R1，滑