高中物理电学实验图象问题归纳

电学实验图象问题归纳

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.I U 图象

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1Ω）、电键、滑动变阻器（最大阻值20Ω）、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“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 （0.30~0.34都对）……

U /V I /A 0.4 0.8 1.2 1.6

2.0 2.4 2.8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 图a

A B C － +

图b

U /V I /A 0.4

0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 图a

A B

C

－

+

二.I I -图象

此类图象多为I U -图象的变式,需认清斜率和截距的含义

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10Ω）

B ．电流表A （0～0.6 A ～3A ，内阻未知）

C ．滑动变阻器R 0（0～100Ω，1A ）

D ．定值电阻R （阻值990Ω）

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I 1-I 2图线（I 1为电流表G 的示数，I 2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 = Ω。

答案：图略，10.02 , 1.02

三.

R

U 1

1-图象 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1R 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1/1/U R -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.

（1）由图线a 可知电池a 的电动势a E =______V ，内阻a r =____Ω。

（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

a p _______

b p （填“大于”、“等于”或“小于”），两电池的效率a η_____b η（填“大于”、

“等于”或“小于”）。

解析：（1）根据U E U r R =+

，得111r U E E R

=+•，图象a ，截距b=0.51

()V ，斜率

k=0.25()V Ω，所以电动势1

2E V b

==，内阻r=E·k=0.5Ω。

（2）从图象可知：截距10.2()b b V =，斜率0.13()b k V

Ω

=，电动势5b E V ≈，内阻

0.7b r ≈Ω，a E ＜b E ，a r ＜b r ，电池的输出功率2

E p R R r ⎛⎫

= ⎪+⎝⎭

，得a p 小于b p ；电池

的效率UI R

EI R r

η=

=

+，得a η大于b η。 本题考查用伏阻法（电压表和电阻箱）测电源的电动势和内阻，图像法，以及电源的输出功率及效率。

四．

I

R R I 1

1--或图象 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9.999Ω，科当标准电阻用） 一只电流表（量程R I =0.6A,内阻0.1g r =Ω）和若干导线。

①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。

②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R ,读处与R 对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值 2.6R =Ω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R-1

I

坐标图，

如图6所示，图中已标注出了（1

,

R I

）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。

③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。 ④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 = Ω

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+r g ），解得：)(1

g r r I

E R +-⋅

=，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： ① 见答图4 ②见答图6 ③见答图6 ④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35） 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、a —F 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______kg 。(二个结果都保留两位有效数字)

二、a —m 或a —1/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 -

m

1

图象。