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 1.62.0 2.4 2.80 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 图aA B C － +图bU /V I /A 0.40.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 图aA BC－+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.RU 11-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12E 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 VΩ=，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2E p R R r ⎛⎫= ⎪+⎝⎭，得a p 小于b p ；电池的效率UI REI R rη==+，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．IR R I 11--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-1I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：)(1g r r IE 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 -m1图象。

1、(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4~5Ω。

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1Ω）、直流电压表（内阻约5k Ω）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干。

①在图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) ②根据电路图，在图12（b ）的实物图上连线。

(4分)③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①，②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Ⅱ（a ）图Ⅱ（b ）A30.6 V3 15（2）实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②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；③重复第②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 (Ω)（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。

⑴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。

请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图14⑵实验的主要步骤如下：①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关； ②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；③断开开关， ，合上开关，重复②的操作．⑶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 11A m --⋅（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，使用的器材还包括定值电阻（0R =5Ω）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图14(a).①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。

②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1s 闭合，开关2s 断开，电压表的示数是1.49V ；C 、将开关2s _______,电压表的示数是1.16V ；断开开关1s 。

③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）。

④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”)。

5、在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V ，0.6W ），滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。

①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_____②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。

③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。

④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 b c d e F U/V0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 I/A0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.244 6、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。