1、1电学实验图象问题归纳 白建涛物理图象是物理知识重要的组成部分，利用图象提取物理信息解决物理问题是近几年高高考考查的热点问题。对于图象获取信息主要有这样几方面：一看轴二看点三看斜率四看线五看截距六看面（积） 。在电学实验中对图象的考查尤为突出。一. 图象IU此类图象主要看斜率和图线交点的物理意义例 1某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系可用的器材如下：电源（电动势3V，内阻 1） 、电键、滑动变阻器（最大阻值 20） 、电压表、电流表、小灯泡、导线若干（1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的 U-I 图象如图 a 所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而 （填“增大” 、 “减小”或“
2、不变” ） （2）根据图 a，在图 b 中把缺少的导线补全，连接成实验的电路（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压） 。（3）若某次连接时，把 AB 间的导线误接在 AC 之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是 W。 （电压表和电流表均为理想电表）答案：（1）增大2 分 （2）如图3 分（3）0.32W（0.300.34 都对）U/VI/A0.40.81.21.62.02.42.80 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5图 aAB C +图 bU/VI/A0.40.81.21.62.02.42.80 0.1 0.2 0.3
3、0.4 0.5图 aAB C +图 b2二. 图象I此类图象多为 图象的变式,需认清斜率和截距的含义IU例2.某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形的电池（层叠电池） 。为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材：A电流表G（滿偏电流10mA，内阻10）B电流表A（00.6 A3A，内阻未知）C滑动变阻器R 0（0100，1A）D定值电阻R（阻值990）E开关与导线若干（1）该同学根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，请你按照电路图在乙图上完成实物连线（2）丙图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的 I1-
4、I2图线（ I1为电流表G的示数， I2为电流表A的示数） ，则由图线可以得到被测电池的电动势 E V ，内阻 r= 。答案：图略，10.02 , 1.02三. 图象RU1根据闭合电路欧姆定律导出斜率和截距的含义例 3.某同学利用 DIS，定值电阻 0R、电阻箱 1等实验器材测量电池 a 的电动势和内阻，实验装置如图 1 所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值 R，用电压传感器测得端电压 U，并在计算机上显示出如图 2 所示的 /1U关系图线 a，重复上述实验方法测量电池 b 的电动势和内阻，得到图 2 中的图线 b. 3（1）由图线 a 可知电池 a 的电动势 aE=_V，
5、内阻 ar=_。（2）若用同一个电阻 R 先后与电池 a 及电池 b 链接，则两电池的输出功率ap_ b（填“大于” 、 “等于”或“小于” ） ，两电池的效率 a_ b（填“大于”、 “等于”或“小于” ） 。解析：（1）根据 UErR，得 1rER，图象 a，截距 b=0.5 1()V，斜率 k=0.25 ()V，所以电动势 2Vb，内阻 r=Ek=0.5。（2）从图象可知：截距 0.()，斜率 0.13()bkV，电动势 5bE，内阻0.7br， aE b， ar b，电池的输出功率2pRr，得 ap小于 b；电池的效率 UIR，得 a大于 b。本题考查用伏阻法（电压表和电阻箱）测电源的
6、电动势和内阻，图像法，以及电源的输出功率及效率。四 图象II1或例 4某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势 E 和内电阻 r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为 9.999，科当标准电阻用） 一只电流表（量程 RI=0.6A,内阻 0.1gr）和若干导线。请根据测定电动势 E 内电阻 r的要求，设计图 4 中器件的连接方式，画线把它们连接起来。接通开关，逐次改变电阻箱的阻值 R,读处与 对应的电流表的示数 I,并作记录当电阻箱的阻值 2.6时，其对应的电流表的示数如图 5 所示。处理实验数据时首先计算出每个电流值 I 的倒数 1I;再制作
7、R- I坐标图，4如图 6 所示，图中已标注出了（ 1,RI）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图 5 实验数据对应的坐标点也标注在图 6 中上。在图 6 上把描绘出的坐标点练成图线。根据图 6 描绘出的图线可得出这个电池的电动势 E= V，内电阻 r 解析：根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图 4 所示。由闭合电路欧姆定律有：E =I（ R+r+rg） ，解得
8、： )(1grIER，根据 R-1/I 图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。答案： 见答图 4 见答图 6 见答图 6 1.5（1.461.54） ；0.3（0.250.35）五、R-L 图象例 5在探究金属丝的电阻与金属丝长度的关系的实验中，某实验小组得到了如图所示的 R-L 实验图线，则图线的斜率与导线的横截面积的乘积表示的物理量是 一、aF图象例1某同学在平衡好摩擦力后，保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的图象如右图所示，若牛顿第二定律成立，重力加速度g=10m/s 2，则小车的质量为_kg，小盘的质量为
9、_kg。(二个结果都保留两位有效数字)二、am或a1/m图象某同学把实验得到的几组数据画成图丙的 a-m 图象，为了更直观描述物体的加速度跟其质量的关系，请你根据他的图象在图丁中画出 a- 图象。m151、(1）热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约 45。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯（图中未画出） 、电源（3V、内阻可忽略） 、直流电流表（内阻约1） 、直流电压表（内阻约 5k） 、滑动变阻器（020） 、开关、导线若干。在
10、图 12（a）的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。(4 分)根据电路图，在图 12（b）的实物图上连线。(4 分)简要写出完成接线后的主要实验步骤1)、往保温杯中加入热水，稍等读出温度值。2)、 .(2 分)3)、重复，测出不同温度下的数据。4)、 .(2 分)2、某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性现在器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定） 、电压表，待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻的随温度变化的特性，请你在图的实物图上连线图（a ）图（b）A30.6V3 156（2）实验的主要步骤：正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水
11、，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关， ， ，断开开关；重复第步操作若干次，测得多组数据（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图 10 的 R-t 关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的 R-t 关系式： R= + t()（保留 3 位有效数字）3、某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率,所用器材包括:输出为 3V 的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺） 、米尺、电阻箱、开关和导线等。他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请根据现
12、有器材，设计实验电路，并连接电路实物图 147实验的主要步骤如下：正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关， ，合上开关，重复的操作该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此给出了图的关系图线，其斜率为 （保留三位有效数字） ；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 .的1Am电阻之和（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图 16 所示.金属丝的直径是 .图15 中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是 ，其数值和单位为 （保留三位有效数字） 4、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
13、材还包括定值电阻（ =5 ）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图 14(a).0R在图 14（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。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 14（c）所示，读得电阻值是_;B、将开关 闭合，开关 断开，电压表的示数是 1.49V；1s2sC、将开关 _,电压表的示数是 1.16V；断开开关 。2 1s使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_（计算结果保留二位有效数字） 。由于所有电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”)。85、在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有
14、：小电珠（2.5 V，0.6 W） ，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。粗测 小电珠的 电阻，应选择多用电表_倍率的电阻档（ 请填写“1”、 “10”或“100”）；调零后，将表笔分别与小电珠的两极 连接，示数如 图 16，结果为_ 实验中使用多用电表测量 电压， 请根据实验原理图 17 完成实物图 18 中的连线。开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片 P 置于 _端。为使小电珠亮度增加， P应由中点向 _端滑动。下表 为电压 等间隔变化测得的数据， 为了获得更准确的 实验图象，必 须在相邻数据点_间多测几组数据（请填写“ab”“bc”“cd ”“de”或“ef”数据点 a
15、b c d e F9U/V 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50I/A 0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.2446、按图 1 所示电路在图 2 所给出的实物图中画出连接导线.7、根据电路图，请在图中画出连线，将器材连接成实验电路。10某同学用如图甲所示的气垫导轨和光电门装置“研究物体的加速度与外力关系”，他的操作步骤如下：将一端带有定滑轮的气垫导轨放置在实验台上，将光电门固定在气垫轨道上离定滑轮较近一端的某点B处，将带有遮光条的质量为M的滑块放置在气垫导轨上的A处，用重力为F 的钩码，经绕过滑轮的细线拉滑块，使滑块从同一位置A由静止释放，测出
16、遮光条通过光电门的时间t，改变钩码个数，使滑块每次从同一位置A由静止释放，重复上述实验。记录的数据及相关计算如下表：实验次数 1 2 3 4 5F/N 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45t/（ms） 28.6 23.3 20.2 18.1 16.5t2/（ms ） 2 818.0 542.9 408.0 327.6 272.25t-2/10-4(ms)-2 12.2 18.4 24.5 30.6 36.7(1)若用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d如图乙所示，则遮光条的宽度 d cm,第一次测量中小车经过光电门时的速度为 m/s(保留两位有效数字)(2)实验中遮光条到光电门的距离为
17、s，遮光条的宽度为d，遮光条通过光电门的时间为t，可推导出滑块的加速度a与t关系式为 。（3）本实验为了研究加速度a与外力F的关系，只要作出 的关系图象，请作出该图线。（4）根据作出的图像，判断该同学可能疏漏的重要实验步骤是 。答案11.（共12分） 1.050 cm （2分） 0.37m/s（2分） 21tsdtsa（2分）(3)Ft21（填1/t 2与F 同样得分） （2分） 如图所示（2分）（4）没有将气垫导轨调节水平 (211某同学利用蓄电池、电压表、电阻箱、单刀开关 S1、单刀双掷开关 S2和若干导线来测量一个阻值未知的电阻 Rx，实验原理如图甲。根据原理图，在图乙的实物图中完成余下
18、的电路连线。完成下列相关内容a闭合开关_，把开关 S2拔向 1，调节电阻箱至示数如图丙所示，其电阻值是_，此时电压表的示数是 1.5V；b把开关 S2拔向 2，此时电压表的示数是 0.8V，断开开关 S1。用以上测得的数据，计算出电阻 Rx=_。如果蓄电池内阻不计，测得的阻值与真实值之比_(填“” 、 “”或“”)12、某同学利用如图甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘。通过改变盘中砝码的质量，测得 6 组砝码的质量 和对应的弹簧长度 ，画出 一 图线，对应点已在图上标出，如图乙所示。（重力加速度 ）采用恰当的数据处理，该弹簧的劲度系数为 。（保留 3
19、位有效数字） 请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果 。(填“偏大”、“偏小”或“相同”)V 2 1 ES2S1RxR甲3 0 1 2 4 5 6 7 8 9 3 0 1 2 4 5 6 7 8 9 3 0 1 2 4 5 6 7 8 9 3 0 1 2 4 5 6 7 8 9 1 10 10 1 丙乙V 1212、3.44 (3 分) 相同 (3 分) （2）李兰用如图所示的电路测量该电压表的内阻 Rg，测量步骤如下：先按电路图接好各元件，P 先置于 b 端，断开开关 S，使电阻箱阻值为零。闭合开关 S，调节滑动头 P 于某一位置，使电压表 达到满刻度 Ug。调节电阻箱阻值
20、，使电压表 达到半偏 ，记下电阻箱读数 RV。即得待测电压表内阻 Rg=RV。请回答以下问题：（i）请用笔画线代替导线，将实物图连接完整。（ii）请指出在操作过程中的失误之处 。（iii）这一测量值对实际的内阻而言是偏 （填“大”或“小”）。（iv）请你在不改变实验原理的基础上提出一条提高实验精确度的改进建议： 。1310、 （1）（2 分）220 （2）（i）（2 分）如图所示 （ii）（2 分）滑动头 P 应先置于 a 端（iii）（2 分）大（iv）（2 分）方法一：在 aP 间增加一电压表，当改变 RV时，调整滑动变阻器的滑片 P，使aP 间的电压保持不变。方法二：在安全的条件下，选用阻值远小于 RV的滑动变阻器。方法三：选用电动势较大的电源。
