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重点实验篇--电学实验
发布时间:2016-10-27 16:41:51   来源:   评论:0 关注:

重点实验篇--电学实验实验1 探究串、并联电路电流的特点 注意事项①连接和拆除电路时,开关都要断开.②使用电流表前要校零,电流表要串
重点实验篇--电学实验
实验1 探究串、并联电路电流的特点 
 注意事项
①连接和拆除电路时,开关都要断开.②使用电流表前要校零,电流表要串联在电路中,且电流从正接线柱流入,从负接线柱流出.所测电流不能超过电流表的量程.③为保证实验结论的普遍性,应更换灯泡,多次测量.
 故障分析
开关闭合后,若电流表指针反偏,表明电流表的正负接线柱接反;若电流表的指针偏转在最右端,表明所选的量程过小.
 实验结论
串联电路中的电流处处相等;并联电路中干路电流等于各支路电流之和.
探究串、并联电路电压特点,可知:在串联电路中,电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和;在并联电路中,电路两端的总电压与各支路两端的电压相等.  

示例 (2015·宿迁模拟)甲、乙两位同学在探究并联电路中电流的规律时,看到实验桌上的器材有:学生电源一个、开关一个、不同规格的小灯泡若干个、导线若干,他们交流后决定:




(1)  由甲同学向老师报告,要求增加的元件是________.
(2)  甲同学率先探究并联电路中的电流规律,刚接好最后一根导线,表的指针就发生了偏转,由此可知在连接电路时,他忘了________.
(3)  在乙同学的协助下,甲同学完成了探究并联电路电流规律的正确连接.甲同学读取电流表的示数后,感觉比其他实验小组的读数大一些,于是他断开开关观察发现电流表还有0.04A的读数,这时他才意识到使用电流表之前还必须________.
(4)  甲同学解决了以上问题后,将电流表分别接入ABC三点处,闭合开关,C点电流如图乙所示,请你帮他把表格中缺的数据填在横线上:________.
(5) 甲同学根据上表中的数据得出了并联电路中电流的规律,请你指出甲同学实验不足:________,改进方法是______________.
解析:(1) 探究并联电路的电流规律,要测量电流,所以甲同学向老师报告,要求增加的元件是电流表.(2) 刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转,由此可知在连接电路时,他们忘了断开开关.(3) 电流表不接入电路时,电流表还有0.04A的读数,说明在实验之前没有对电流表调零,在使用前应对电流表调零,使指针指在零刻度线上.(4) 由图乙电流表可知,使用的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,示数为0.5A.(5) 为得出普遍结论,应换用不同规格的器材进行多次实验,仅根据一次测量就得出实验结论,实验结论不具有普遍性,结论不可靠.
答案:(1) 电流表 (2) 断开开关 (3) 调零 (4) 0.5 (5) 实验次数太少 更换不同规格的小灯泡,多测几组数据,分析归纳得出结论。
实验2 探究影响导体电阻大小的因素 
 思想方法
①控制变量法.导体电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,在探究其中一个因素时必须控制其他因素不变.②转换法.电阻的大小是通过灯泡的亮暗变化来体现的,灯泡亮接入的电阻小,灯泡暗接入的电阻大.
 实验结论
在材料相同时,导体的长度越长,横截面积越小,导体的电阻越大.


示例 (2015·黑河)小明、小红和小亮在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时,做出了如下猜想.
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关;
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关;
猜想三:导体的电阻可能与导体的材料有关.
实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如表所示:


(1)  如图所示电路,闭合开关后,在MN之间分别接上不同导体,通过观察相关现象来比较导体电阻大小,小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点:

小明认为:电流表是多余的,观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小.
小红认为:灯泡是多余的,根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小.
小亮认为:灯泡和电流表同时使用更好,因为灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表.
你赞同________(填“小明”“小红”或“小亮”)的观点.
(2)  为了验证猜想二,可依次把MN跟________(填序号)的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小.
(3)  依次把MN跟电阻丝AB的两端连接,闭合开关,电流表的示数不同,分析比较AB两根电阻丝电阻的大小,可探究电阻跟____________的关系,其结论是________________.
(4)  小丽在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想________的实验验证.
解析:(1) 在MN之间分别接上不同的导体,则通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小,同时灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表,故小亮的观点正确.(2) 要验证猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关,应控制导体材料与长度相同而横截面积不同,由表中数据可知,应选编号为AC的两根电阻丝进行实验.(3) AB两根电阻丝材料相同、横截面积相同,长度不同,可以探究导体的电阻与导体的长度的关系.分别将AB两根电阻丝接入电路中MN两点间,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:当材料和横截面积相同时,导体越长电阻越大.(4) 要探究电阻大小与导体材料的关系时,需保证电阻丝的长度、横截面积相同,材料不同,小丽在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,他利用这根电阻丝和上述电路不能完成对猜想三的实验验证.
答案:(1) 小亮 (2) AC (3) 导体的长度 当材料和横截面积相同时,导体越长电阻越大 (4) 三

实验3 探究通过导体的电流与电压、电阻的关系 
 思想方法
控制变量法.探究电流与电压的关系时,要控

示例 (2015·盐城)小华利用下列器材探究电流与电阻的关系.实验器材:电源(4.5V)、电流表、电压表、制电阻一定;探究电流与电阻的关系时,要控制导体两端的电压不变.
 故障分析
①闭合开关后,电压表有示数,电流表无示数,则电阻R断路.②闭合开关后,无论怎样移动滑片,两表示数不变化,原因是变阻器没有一下一上连接到电路中.
 实验结论
电阻一定时,电流与电压成正比;电压一定时,电流与电阻成反比.三个定值电阻(R1=5Ω,R2=15Ω,R3=25Ω).滑动变阻器标有“30Ω 1A”字样


(1)  用笔画线代替导线完成图甲的实物连接.
(2)  连接电路时,开关应处于________状态,闭合开关,小华发现电流表无示数,电压表有示数.原因可能是电阻R________(填“断路”或“短路”).
(3)  实验中,小华控制R两端的电压不变,示数如图乙所示,读数为________V.
(4)  小华读出R1接入电路时的电流后,断开开关,将R1换成R2后.接下来她应该进行的操作是________________.
解析:(1) 将变阻器串联在电路中,由图甲知,变阻器已接了下面一个接线柱,可再接上面任意一个接线柱,如图丙所示.(2)  为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态;电流表无示数,电路发生断路,电压表有示数,则与电压表并联的电阻R断路.(3)  由图甲知,电压表选择0~3V的量程,图乙示数为2.5V.(4)  由电路图可知,将R1换成R2后,应先将滑片移至最右端,使其阻值最大,然后闭合开关,并调节滑片使电压表的示数为2.5V不变.
答案:(1) 如图丙所示 (2) 断开 断路 (3) 2.5 (4) 将滑片移至最右端,闭合开关,调节滑片使电压表的示数为2.5V


实验4 测量定值电阻的阻值 
 注意事项
①滑动变阻器要一上一下串联接入电路.②为减少实验误差,须改变变阻器滑片,进行多次测量取平均值.③不能用小灯泡代替Rx做此实验,因为灯丝电阻随温度的变化而变化.④用单只电表测电阻时,采用串联电路,利用串联电路的电流和电压特点立方程.

示例 (2015·常州模拟)小亮在做“用伏安法测电阻”的实验中,连接的实验电路如图甲所示:


(1)  请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整.
(2)  连完最后一根导线后,小亮发现电流表、电压表的指针发生偏转,造成上述现象的原因是______________________.
(3)  排除故障后,小亮移动滑动变阻器的滑片,分别测出了几组电压和电流值,记录在表格中,根据实验数据算出Rx的电阻为________Ω.


(4)  完成上述实验后,老师提出:怎样利用电流表和滑动变阻器测量电阻呢?小亮看到滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω 1.5A”字样,于是想出了方法,很快测出了Rx电阻的大小(电源电压保持不变但未知).
①请你在图乙虚线框内画出小亮设计的电路图.
②简述实验过程中要测量的物理量并用相应字母表示:
a.    ;
b.    .

Rx=____________(用已知量和测量量表示).
解析:(1) 将电压表与电阻并联,电流表、滑动变阻器与电阻串联,滑动变阻器已接了下面一个接线柱,可再接上面任意一个接线柱,如图丙所示.(2)  连完最后一根导线后,小亮发现电流表、电压表的指针发生偏转,说明连接电路过程中未断开开关.(3)  由表格中数据知,R1
I1(U1)0.1A(1V)=10Ω;R2I2(U2)0.2A(2.1V)=10.5Ω;R3I3(U3)0.3A(3.2V)≈10.7Ω;则R3(R1+R2+R3)3(10Ω+10.5Ω+10.7Ω)=10.4Ω.(4)  ①将电流表串联在电路中,如图丁所示.②将滑片移至最右端,闭合开关,读出电流表的示数I1;将滑片移至最左端,读出电流表示数I2;③根据电路在两种状态下电源电压相等可得:I2RxI1(Rx+20Ω),则RxI2-I1(I1)×20Ω.
答案:(1) 如图丙所示 (2) 连接电路过程中未断开开关 (3) 10.4 (4) ①如图丁所示 ②将滑片移至最右端,闭合开关,读出电流表的示数I1 将滑片移至最左端,读出电流表示数I2 ③
I2-I1(I1)×20Ω
 
实验5 测量小电灯的功率 
 注意事项
①为保护电路元件,闭合开关前,必须将滑片置于阻值最大处.②当开关闭合时,可能灯不亮,此时应移动滑片减小其接入的电阻,眼睛观察电压表的示数,直到达到要求的电压值,再去读电流表的示数.③实验中多次测量是为了找出电功率与电压的关系及亮度规律.

示例 (2015·镇江)小明用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率(部分实验器材的规格已标明).


(1)  请用笔画线代替导线将图甲中滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大.
(2)  实验中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,两电表指针始终处于图乙所示位置,则接线柱________(填接线柱的数字编号)间出现了________(填“短路”或“断路”).
(3)  故障排除后,小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡U­I图像如图丙所示,则小灯泡的额定功率是________W,所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的________(填选项前字母).
A. “5Ω 2A”    B. “15Ω 2A”
C. “25Ω 2A”     D. “30Ω 2A”
(4)  在每次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡的阻值变化了ΔR2,则ΔR1________(填“>”“<”或“=”)ΔR2,你的理由是____________________.
解析:(1) 由图甲知,变阻器滑片在最右端,要使其阻值最大,下面应接左边的接线柱,如图丁所示.(2) 由图乙知,电流表的示数为零,电压表的示数约等于电源电压,说明与电压表并联的灯泡发生了断路现象,即③⑦之间发生了断路.(3) 由图甲知,灯泡的额定电压为2.5V,由图丙知,当U=2.5V时,I=0.3A,则灯泡的额定功率PUI=2.5V×0.3A=0.75W;灯泡正常发光时,变阻器两端的电压U=3V-2.5V=0.5V;由图像知,当灯泡两端电压最小时,变阻器的阻值最大,可知此时U=3V-0.5V=2.5V;此时电路中的电流为0.1A,则滑动变阻器的阻值R
I(U滑)0.1A(2.5V)=25Ω,所以滑动变阻器的规格是“25Ω 2A”,C正确.(4)  滑动变阻器接入电路的阻值减小,此时灯泡的阻值变大,但电路中的电流变大,可知电路中的总电阻变小,所以变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值,ΔR1>ΔR2.
答案:(1) 如图丁所示 (2) ③⑦ 断路 (3) 0.75 C (4) > 滑动变阻器的电阻减小,电路中电流增大,总电阻变小,此时灯泡的电阻增大,所以滑动变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值


实验6 探究影响电流热效应的因素 
 思想方法
①控制变量法.控制电流和通电时间相同,改变电阻,探究电流产生的热量跟电阻的关系;控制电阻和通电时间相同,改变电流大小,探究电流产生的热量跟电流大小的关系.②转换法.导体产生热量的多少不易观察,根据气球膨胀的程度大小可知电流通过电阻丝产生的热量的多少.
 实验结论
在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多;在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,产生的热量越多.


示例 (2015·衡阳)为了探究电流产生的热量跟什么因素有关,王军设计了如图所示的甲、乙两种装置,他将两根阻值不同的电阻丝(R1R2)分别密封在两个完全相同的烧瓶中,并通过短玻璃管与相同的气球相连,两次实验电源电压不变.

(1)  实验中通过__________的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少.
(2)  甲装置可探究电流产生的热量与________的关系.
(3)  在装置甲、乙的两次实验中,通过比较相同时间内气球BD的变化情况,可探究电流产生的热量与________的关系.
(4)  甲、乙两装置同时实验,在相同的通电时间里,与________(填气球字母标号)气球相通的电阻丝产生的热量最多.
解析:(1) 当电阻丝通电后,电流产生热量使瓶内温度升高,从而使气球膨胀,根据气球膨胀的程度大小可知电流通过电阻丝产生的热量的多少.这种方法叫转换法.(2) 甲中阻值不相等的两电阻串联,则两电阻中的电流相等,通电时间也相等,所以可探究电流产生热量与电阻大小的关系.(3) 由乙图可知两电阻并联,而B瓶与D瓶电阻相等,电压不相等,则可知两瓶中的电流不同,可探究电流产生的热量与通过电流的关系.(4) 甲图中两电阻串联,则通过两电阻的电流相等,由焦耳定律可得,电阻大的电阻丝发热较多,即B中产生的热量要多;乙图中两电阻并联,则电压相等,由QW
R(U2)t可得,电阻小的产生的热量要多,故CD产生的热量要多;而BD电阻相等,由欧姆定律可得,B中电流小于D中电流,故D中热量要比B中热量多,故C中热量最多.
答案:(1) 气球膨胀的程度大小 (2) 电阻
(3) 电流 (4) C 
实验7 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 
 思想方法
①控制变量法.控制电流相同,可探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系;控制匝数相同,可探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系.②转换法.电磁铁的磁性强弱不易观察,根据吸引大头针的数量可知电磁铁磁性的强弱.
 实验结论
电磁铁磁性的大小与线圈匝数和电流大小有关.电流不变,匝数越多,电磁铁磁性越强;匝数不变,电流越大,电磁铁磁性越强.

示例 (2015·常州模拟)为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关,小丽同学作出以下猜想:
猜想A:电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性;
猜想B:通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强;
猜想C:外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越强.
为了检验上述猜想是否正确,小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕制若干圈,制成简单的电磁铁.如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况.
 
a
    b
 
 
c
    d
 
 
根据小丽的猜想和实验,完成下面填空:
(1)  通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同,来判断它________的不同.
(2)  通过比较________两种情况,可以验证猜想A是正确的.
(3)  通过比较________两种情况,可以验证猜想B是正确的.
(4)  通过比较d中两电磁铁,发现猜想C不全面,应补充________作为条件.
解析:(1) 电磁铁磁性的强弱可用吸引大头针数目的多少来体现,所以通过观察电磁铁吸引大头针的多少的不同,来判断它磁性的不同.(2) 电磁铁磁性的有无可以通过电磁铁是否吸引大头针来判断.由ab两图可知,a图的开关断开,电路中没有电流,电磁铁也不吸引大头针,说明电磁铁没有磁性.b图的开关闭合,电路中有电流,电磁铁吸引大头针,说明电磁铁有磁性.(3) 猜想B是验证磁性的强弱是否与电流大小有关,因此要控制匝数相同,电流大小不同.比较几个图,只有bc符合条件.(4) 猜想C是验证磁性的强弱是否与线圈匝数有关,因此要控制电流的大小相同,线圈匝数不同.在d图中,由于两电磁铁串联,控制了电流相等,而匝数不同,符合条件.电流大小不仅与线圈匝数有关,还与电流大小有关,因此描述时,要增加电流相等这个条件.
答案:(1) 磁场强弱 (2) ab (3) bc (4) 电流相等
实验8 探究磁场对通电导体的作用 
 思想方法
①控制变量法.探究磁场中通电导线作用力大小与导线中电流的大小是

示例 (2015·泰州模拟)在探究“磁场对通电直导线的作用”活动中,小明按照图示组装实验器材.

(1)  小明把一根轻质的铝棒作为直导线放在蹄形磁体的磁场里,否有关时,要控制直导线的长度和磁场的强弱不变.②转换法.通过观察通电导线摆动的幅度来判断磁场对通电导线作用力的大小.
 实验结论
磁场对通电导体有力的作用,其力的方向与磁场方向和电流方向有关.改变通电导体的受力方向,可以通过改变磁场方向或导体中的电流方向来实现.接通电源,看到直导线向左运动.说明磁场对通电导线有________的作用.
(2)  若只将磁体的两极对调,接通电源,观察到直导线向________(填“左”或“右”)运动.
(3)  探究“磁场对通电直导线的作用”活动后.小明提出:磁场对通电导线作用力的大小与什么因素有关?
思考后认为可能影响磁场对电流作用的因素有:直导线的长度、磁场的强弱和导线的电流大小.
请在图中器材的基础上,添加适当的器材,设计一个简单实验,探究磁场中通电导线作用力大小与导线中电流的大小是否有关.
简要做法:  

如何判断:  
.
解析:(1) 把一根轻质的铝棒作为直导线放在蹄形磁体的磁场里,接通电源,看到直导线向左运动.说明磁场对通电导线有力的作用.(2) 只将磁体的两极对调,接通电源,导体的运动方向会改变,所以观察到直导线向右运动.(3) 探究磁场中通电导线作用力大小与导线中电流的大小是否有关,可以在其他条件不变的情况下,添加一滑动变阻器来改变电路中的电流.其做法如下:在如图所示的电路中串联一个滑动变阻器,移动变阻器的滑片,改变导线中电流的大小,观察通电导线摆动的幅度;判断方法:比较通电导线摆动的幅度,以此判断磁场对通电导线作用力大小与导线中电流的大小是否有关.
答案:(1) 力 (2) 右 (3) 在如图所示的电路中串联一个滑动变阻器,移动变阻器的滑片,改变导线中电流的大小,观察通电导线摆动的幅度 比较通电导线摆动的幅度,以此判断磁场对通电导线作用力大小与导线中电流的大小是否有关

实验9 探究感应电流产生的条件 
 

示例 (2014·扬州)在探究“感应电流产生的条件”实验中.

 思想方法
控制变量法.探究感应电流大小与磁场强弱关系时,控制导体切割磁感线的速度和长度不变;探究感应电流大小与导体切割磁感线的速度关系时,控制磁场强度和导体长度不变.
 实验结论
①闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时,会产生感应电流.②感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关.③感应电流的大小与线圈匝数和导体切割磁感线运动的速度有关.(1)  如图,a、b两接线柱间应接入________(填“大”或“小”)量程的电流表.
(2)  导体在磁场中运动时,电流表指针没有发生偏转,其原因可能是________________________.
(3)  改正错误后继续实验,小王发现每次电流表指针的偏转角度不相同,于是他对影响感应电流大小的因素作以下猜想.
猜想一:与导体切割磁感线运动的速度大小有关;
猜想二:与磁场的强弱有关;
猜想三:与导体的匝数有关.
为了验证猜想三,他设计的方案是:分别让两个匝数不同的线圈,在如图所示的磁场中水平向左运动,观察电流表指针的偏转角度.请对此方案作出评价,指出存在的主要问题是__________.请你说出小王最终如何判断猜想三是否正确:__________________.
解析:(1) 由于产生的感应电流比较小,因此为了使实验现象明显,应选择小量程的电流表.(2) 导体在磁场中运动时,电流表指针没有发生偏转,可能是开关没有闭合,或者线圈没有做切割磁感线运动.(3) 要研究感应电流的大小与线圈的匝数是否有关,应该控制磁场强弱和线圈切割磁感线的速度不变,只改变线圈匝数,观察电流表指针偏转的角度.两次偏转角度,若相差不大,与线圈匝数无关;若相差明显,与线圈匝数有关.
答案:(1) 小 (2) 开关没有闭合(或导体没有做切割磁感线运动) (3) 没有控制线圈切割磁感线速度大小不变 比较指针两次偏转角度,若相差不大,与线圈匝数无关;若相差明显,与线圈匝数有关






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