專題10電學(xué)實驗中圖像解答總結(jié)

方法歸納

【本專題涉及到的常見的實驗】

各類電學(xué)實驗

【方法總結(jié)提升】

1、考查類型

①描點作圖題：單位長度恰當(dāng)，數(shù)據(jù)盡可能分散，平滑曲線連接，大多數(shù)點過連線。

②看圖象找結(jié)論：看圖找出兩個量之間的關(guān)系。

③非線性轉(zhuǎn)換成線性圖象解決問題

④分析圖象斜率、截距、面積、特殊點物理意義題

⑤畫圖象解決問題

2、高考大綱要求的電學(xué)實驗內(nèi)容與函數(shù)圖象對照表

內(nèi)容函數(shù)圖象

實驗：測定金屬的電阻率

實驗：描繪小電珠的伏安特性曲

線

實驗：測定電源的電動勢和內(nèi)阻

【例題1】某實驗小組在電壓表、電流表、電阻箱等實驗器材中選?些來測量干電池組的電

動勢與內(nèi)阻。

（3）你認為以上方案測量的內(nèi)阻哪一個更接近真實值________（填“甲”或"乙

【解析】（1）多用電表的歐姆擋的電源正極與黑表筆連接，電源負極與紅表筆相連，測電壓

表內(nèi)阻時應(yīng)紅表筆與電壓表的負極相連；

電阻讀數(shù)為

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律

化簡整理得

（本問中電流表內(nèi)阻的影響屬于誤差分析范疇）

（3）甲方案中，誤差來源于電壓表分流，由于電壓表內(nèi)阻很大，分流較小，乙方案中電流

表分壓，其內(nèi)阻相比電源內(nèi)阻分壓較大，相比較而言，甲方案的誤差較小，更接近真實值：

【例題2】某同學(xué)設(shè)計了一個測量液體電阻率的實驗，他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩

個橡膠塞和銷電極，如圖甲所示，兩電極相距，其間充滿待測的河水，安裝前他用游標(biāo)卡

尺測量玻璃管的內(nèi)經(jīng)，測量結(jié)果為。。

所用儀器：

量程15V、內(nèi)阻約300k。的電壓表

量程200pA、內(nèi)阻約50Q的電流表

最大阻值為IkQ的滑動變阻器，

電動勢E=12V、內(nèi)阻約為『6。的電池組，開關(guān)等各一個，以及導(dǎo)線若干

圖乙坐標(biāo)中包括坐標(biāo)為（0.0）的點在內(nèi)的9個點表示他較為準(zhǔn)確測得的9組電流/、電壓U

的值，在坐標(biāo)中已作出圖線。

根據(jù)以上材料完成以下問題：

①由圖線得液體的電阻R=kQ

②圖丙中的儀器實物已部分連線，請完成剩余部分的連接,保證能測出圖乙數(shù)據(jù)。

③開關(guān)閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)先滑至______（填"A”或"B”）端。

④求出液體的電阻率P=（用題中給出的字母D、L、R及數(shù)學(xué)常數(shù)表示）。

【解析】（I）①由圖線得液體的電阻為

②實物圖為

③為保護電路，開關(guān)閉合前滑動變阻滯的滑片應(yīng)先滑至A端；

④由電阻定律有

解得

【例題3】.小明在超市中發(fā)現(xiàn)兩種?品牌的5號干電池，他利用電流表和電壓表設(shè)計實驗，

分別測定一節(jié)這兩種品牌干電池的電動勢和內(nèi)阻。

（1）實驗時有開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及以下器材：

A.電壓表（0—3V,內(nèi)阻約為IkQ）

B.電流表（0—3A,內(nèi)阻為0.2Q）

C.電流表（0—0.6A,內(nèi)阻為0.5C）

D.滑動變阻器（0—2（）。，允許通過的最大電流為1A）

E.滑動變阻器（0-200Q,允許通過的最大電流為0.5A）

實驗中電流表應(yīng)選用;滑動變阻器應(yīng)選用。（均填相應(yīng)器材前的字

母）

（2）請選擇小明應(yīng)該選擇的實驗電路是圖（填呷"或Z"）。

【答案】CD乙0.33（0.30?0.4。均可）AD#DA

【解析】（1）從圖像可知測量的電流不超過0.6A,故電流表選C；0—200Q的滑動變阻器阻

值太大，調(diào)節(jié)不方便，故滑動變阻器選D：

AB.輸出功率與外電路電阻的關(guān)系為

CD.輸出功率與路端電壓的關(guān)系為

故選ADo

【例題4】某同學(xué)用如圖所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)電阻

r，R為電阻箱。實驗室提供的器材如下：電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約3kQ）,電阻箱（限值

范圍"999.9。）；開關(guān)、導(dǎo)線若干。

（1）根據(jù)圖中的電路圖，將器材連接成實驗電路；

（2）實驗時，改變電阻箱R的值，記錄下電壓表的示數(shù)U,得到若干組R、U的數(shù)據(jù)；

（4）關(guān)于這個實驗中存在的誤差以及減小誤差的各種方法，下列說法正確的是（單

選）

A.電壓表的分流作用引起的誤差屬于偶然誤差

B.同學(xué)讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差

C.本實驗用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差

D.如果將電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)就可以減小偶然誤差

［答案】2.8Z2.90.65/0.66/0.67/0.68/0.69/0.70/0.71/0.72/0.73/0.74C

【解析】（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律有

可得

可知，圖像的斜率和截距分別為

結(jié)合圖像可知

（3）若考慮電流表內(nèi)阻，由閉合電路歐姆定律可得通過截距計算電源內(nèi)阻偏大，相當(dāng)于把

電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻一起等效為電源內(nèi)阻測出o

3.某實驗小組同學(xué)想測量一個約幾歐姆電阻人的阻值，實驗室提供的器材：

A.電池組（電動勢為3V）

G.開關(guān)、導(dǎo)線若干

（1）為了減小實驗誤差，電壓表應(yīng)選,電流表應(yīng)選（填寫所選器材前的

序號）。

（2）要使得測量誤差最小，他們測量是采用如圖哪種接法。

【答案】BDC5.4偏小

【解析】（1）由于電池組的電動勢為3V,為了減小實驗誤差，電壓表應(yīng)選B,由于待測電

阻約兒歐姆，由歐姆定律可知，電路中最大電流

則電流表應(yīng)選D。

（2）要使得測量誤差最小，由于待測電阻較小，應(yīng)采用電流表外接法，電壓表和電流表示

數(shù)從（）開始變化，滑動變皿器采用分壓接法。

故選C。

由于電壓表的分流，所測電流偏大，則電阻的測量結(jié)果與真實結(jié)果相比偏小。

4.實驗小組利用伏安法測量電阻R的阻值，除開關(guān)、若干導(dǎo)線外實驗室還提供以下儀器。

F.滑變阻器與（最大阻值為100。，允許通過最大電流為1A）

G.滑變阻器與（最大阻值為100。，允許通過最大電流為0.3A）

H.多用電表

實驗過程如下，請回答與實驗過程中相關(guān)的問題：

（1）首先粗測電阻段，將多用電表選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)至歐姆“xl”擋，并進行歐姆調(diào)零，測得凡

的電阻如圖甲所示，則此的阻值約為C;

（2）實驗要將靈敏電流表G和電阻箱串聯(lián)改裝成量程為3V電壓表，電阻箱阻值凡需調(diào)至

C；

（3）選擇合適儀器，使測量數(shù)據(jù)盡可能多，請在方框中畫出設(shè)計電路圖；

【答案】5.058006.0等于

【解析】（1）由圖知段的電阻約為

（2）靈敏電流表G改裝成量程為3V電壓表，擴大倍數(shù)

串聯(lián)電阻

（3）電阻最大電流

電流表A】量程過大，電流表應(yīng)選人2；

由于改裝電壓表內(nèi)阻已知，可以根據(jù)兩個電流表讀數(shù)得到待測電阻的實際值，電流表應(yīng)

外接；要求測量數(shù)據(jù)盡可能多，應(yīng)采用分壓式，選用滑動變阻器飛，電路圖如圖所示：

（4）由

可得

解得

R?6.0Q

由于采用圖像斜率求得《電阻，故測量值等于其真實值。

5.節(jié)日的彩燈扮靚了我們的城市，彩燈由許多小彩燈串聯(lián)后接在照明電路上，形成一串五

光十色的彩燈帶，下圖是一個小彩燈的圖片，當(dāng)彩燈帶中一個小彩燈燈絲燒斷后，彩燈帶卻

不會熄滅，其原因是：小彩燈內(nèi)有一根表面涂有絕緣物質(zhì)的細金屬絲與燈絲并聯(lián)，當(dāng)燈絲正

常發(fā)光時，金屬絲與燈絲支架不導(dǎo)通；當(dāng)燈絲燒斷時，金屬絲與燈絲支架瞬間導(dǎo)通，其他小

彩燈仍能發(fā)光，小明找來一串彩燈帶進行探究實驗（其中有一個小彩燈的燈絲已燒斷）。實

驗室還提供下列器材：

A.電流表A（量程0~0.6A,內(nèi)阻不計）

B.電壓表V（量程0I5V,內(nèi)阻約2kQ）

C.滑動變阻器R（阻值0?10Q,額定電流1A）

D.電源（E=10V,內(nèi)阻很?。?/p>

E.開關(guān)、導(dǎo)線若干

（1）取下燈絲已燒斷的小彩燈，把燈帶接在照明電路上，發(fā)現(xiàn)燈帶（選填“亮”

或“不亮”）。

（2）小明要測量小彩燈燈絲的伏安特性曲線。請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲實物電路連接

完整。

（3）正確操作測得實驗數(shù)據(jù)，記錄如下表。在圖乙中，作出燈絲燒斷前的伏安特性曲線。

實驗序號12345678

電壓表示數(shù)UN0.41.02.03.04.05.06.07.5

電流表示數(shù)〃A0.100.190.270.330.370.400.420

<4）燈絲燒斷前小彩燈的電阻隨著其兩端電壓的增大市o

（5）實驗中發(fā)現(xiàn)，燈絲燒斷后，小彩燈并沒有導(dǎo)通，其原因可能是。

【解析】（1）取下燈絲已燒斷的小彩燈后，燈帶斷路，把燈帶接在照明電路上，燈帶不亮

（2）測量小彩燈燈絲的伏安特性曲線，電壓需要從零開始變化，因此滑動變阻器應(yīng)該采用

分壓式接法，電流表內(nèi)阻不計則不分壓，因此采用內(nèi)接法，實物電路連接如下

（3）根據(jù)測得實驗數(shù)據(jù)，描點，連線，作出燈絲燒斷前的伏安特性曲線如下

（5）實驗中燈絲燒斷時彩燈兩端電壓約為7.5V,遠小于實際使用時燈絲燒斷后彩燈兩端的

電壓220V,不能將絕緣層擊穿，所以電路不能導(dǎo)通

6

11.疊層電池具有體積小輸出電壓高的特點，某實驗小組欲測量一塊疊層電池的電動勢和內(nèi)

阻，所用器材如下：

待測疊層電池（電動勢約為9V,內(nèi)阻約為十幾歐）；

定值電阻凡（凡約為幾十歐）；

開關(guān)S一個、單刀雙擲開關(guān)K一個、導(dǎo)線若干°

（2）如圖所示是乙、西兩位同學(xué)設(shè)計的測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗電路圖，其中

（填“乙”或“丙”）同學(xué)的實驗電路更加合理。

【解析】（1）將K接到1端調(diào)整為K接到2端，改變滑動變阻器阻值，電流表的讀數(shù)不變，

則開關(guān)調(diào)整前后總電阻不變，則

林9999.9。9949.9。=50。

（2）若選擇乙同學(xué)的電路圖，為保證測量值不超過電流表的量程，則調(diào)節(jié)范圍約為

O9nA~l.OmA之間，測展范圍過?。粌?nèi)同學(xué)電路圖中，電流表與定值電阻并聯(lián)后，相當(dāng)丁擴

大電流表的量程，調(diào)節(jié)范圍更大，更合理。

（3）按丙同學(xué)所選的電路圖分析推到得電動勢表達式

變形整理可得

根據(jù)已知條件可得

解得

7.（1）在“練習(xí)使用多用電表”的實驗中，小明同學(xué)用歐姆擋去測量“220V、60W”的白熾燈

不發(fā)光時的燈絲電阻，將選擇開關(guān)調(diào)至歐姆擋"X10”擋，并進行正確操作后，指針位置如圖

所示，則該白熾燈的燈絲電阻為

（2）在“金屬絲電阻率的測量”實驗中，小明同學(xué)用米尺測出金屬絲的長度/,用螺旋測微器

測量其直徑d如圖所示，則直徑k_mm；經(jīng)粗測金屬絲的電阻約為5C,為了使測量更加

準(zhǔn)確，他用伏安法測量該金屬絲的電阻，所用的電路如圖所示，圖中電壓表的右端應(yīng)與

（選填%“或””）點連接；電路連接正確后，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U和/,該金屬

絲的電阻率片（結(jié)果用題中字母表示）。

（3）某中學(xué)生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和桔子制作了“水果電池”，經(jīng)粗測電動勢

約為0.85V,他們再用如圖所示的實驗電路測量該電池的電動勢E和內(nèi)阻小圖中電流表A】

內(nèi)阻為IOOQ,量程0~100RA；電流表A2內(nèi)阻為50Q,量程0?600pA；滑動變阻器Ro最大

阻值5kQ。

①現(xiàn)有兩定值電阻：R/=100C、/?2=9900Q,實驗中R應(yīng)選擇定值電阻（選填“R/”或

火”）；

②根據(jù)兩個電流表Ai和A?測量的多組數(shù)據(jù)，描點作出/出圖像，如圖所示。山圖像可求得

該水果電池的電動勢E=V,內(nèi)阻=C（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。

【解析】（1）歐姆表的讀數(shù)為指針?biāo)缚潭瘸艘员堵剩詧D示電阻值為

（2）螺旋測微器的讀數(shù)為固定刻度與可動刻度之和，所以

由于待測金屬絲的阻值較小，所以電流表應(yīng)采用外接法，即電壓表右端應(yīng)與。點相連；

根據(jù)電阻定律

聯(lián)立可得

（3）由圖可知，Ai與R串聯(lián)改裝成大量程電壓表，且電源電動勢約為O.85V,所以R應(yīng)選

阻值較大的心，此時電壓表的量程為

根據(jù)閉合電路歐姆定律可得

代入數(shù)據(jù)可得

結(jié)合圖像可得

解得

8.某實驗小組用電流表G和電阻箱進行一系列實驗，分別是測量電流表的內(nèi)阻、改裝電壓

表和測量電源的電動勢和內(nèi)阻。實驗器材如下：

A.電流表G：滿偏電流仁0』5mA,內(nèi)阻未知

B.電流表A

C.電阻箱R最大阻值為9999.9C,

D.電源：電動勢E=1.2V,內(nèi)阻可忽略不計

E.待測臍橙水果電池：電動勢約為0.6V,內(nèi)阻約為1000C

F.導(dǎo)線開關(guān)若干

（D測量電流表G的內(nèi)阻治

①按如圖甲所示的電路圖連接好電路，先將電阻箱H的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)Si，斷開

開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱上使電流表A的示數(shù)大于量程的3,且兩電流表的示數(shù)都沒有超過量

程，讀出電流表A的示數(shù)為加電阻箱的示數(shù)為Q：

②保持開關(guān)Si閉合，再閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R，使電流表A的示數(shù)仍為小讀出電阻

箱的示數(shù)當(dāng)：

（II）用該電流表G和電阻箱R改裝一個電壓表

（IH）用該電流表G和電阻箱R測量臍橙水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r

①按圖乙所示的電路圖連接好電路，電路還有部分沒有畫出（包括電流表G和電阻箱R）：

根據(jù)實驗回答下列問題：

（I）電流表G內(nèi)阻的表達式為凡=（用Q、&表示）；

（2）通過以上測量得到電流表G內(nèi)阻為&=100C,用電流表G和電阻箱R改裝成量程為

IV的電壓表，應(yīng)將電阻箱及與電流表G（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），將電阻箱R的阻值

調(diào)到Q（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；

【解析】（1）由于閉合開關(guān)8,斷開開關(guān)S2與保持開關(guān)Si閉合，再閉合開關(guān)S2兩種情況

中，電流表A的示數(shù)均為人表明兩種電路中的總電阻相等，即電流表G內(nèi)阻的表達式為

（2）改裝電壓表時，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，可知，應(yīng)將電阻箱R與電流表G串聯(lián)；

用電流表G和電阻箱R改裝成量程為IV的電壓表，將電阻箱R的阻值調(diào)到

（3）實驗中需要測電流表的電流與電阻箱的讀數(shù)，作出電路圖，如圖所示

根據(jù)閉合電路歐姆定律有

則有

結(jié)合圖像有

解得

9.某實驗小組想盡量準(zhǔn)確地測量一節(jié)舊電池的電動勢E和內(nèi)阻廣，實驗器材有：

待測舊電池E；

標(biāo)準(zhǔn)電池段（內(nèi)阻而已知）

電壓表V（內(nèi)阻&’未知）

單刀雙擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干

設(shè)計的電路圖如圖1所示：

主要實驗步驟如下：

①根據(jù)電路圖1，連接實驗器材；（）

回答下列問題：

（1）在圖2中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實物圖。

（3）對圖3由直線乙可得出舊電池的電動勢石=，，=o

【解析】（1）根據(jù)電路圖1，連接實物圖如圖所示。

（2）開關(guān)S撥到小由流合電路歐姆定律可得

整理可得

則題圖3中圖線甲的縱截距

解得電壓表的內(nèi)阻為

（3）同理題圖3中的圖線乙的表達式為

則題圖3中圖線乙的縱截距

斜率為

其中

解得舊電池的電動勢和內(nèi)阻分別為

10.用伏安法測量電源電動勢和內(nèi)阻時，由于?電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，測顯結(jié)果總存在

系統(tǒng)誤差。按如圖甲所示的電路進行測量，可以消除這種系統(tǒng)誤差。利用這個電路還可以對

電壓表、電流表的內(nèi)阻進行測量。實驗室提供的器材有：

電流表A（內(nèi)阻約為2Q）,

主要實驗步驟如下：

②重復(fù)①操作，反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱與和&（與①中的電阻值不同），使電流計G的示數(shù)為（）,

得到了多組人U；

回答下列問題：

（1）電流計G的示數(shù)為o時，電路中A和〃兩點的屯勢外和外的關(guān)系為；

（3）由圖乙可得電源的電動勢七=V,內(nèi)阻r=C。（結(jié)果均保留2位

有效數(shù)字）

（2）由「電流計G的示數(shù)為零，所以電流表的示數(shù)等手電壓表的電流與電阻R1的電流之和,

則在操作①中，通過電壓表的電流

電壓表的內(nèi)阻為

解得

11.某實驗小組設(shè)計了探究小燈泡燈絲電阻與溫度的關(guān)系實驗。實驗室提供的器材如下：

A.待測小燈泡（額定功率L25W,額定電流0.5A）

B.電流表（量程0~（）.6A,內(nèi)阻0.1Q）

C.電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約5kQ）

D.電壓表（量程0~15V