专题11 电学实验图象-代数法（函数图像）在物理解题中的应用

专题10 电学实验图象（解析版） —代数法（函数图像）在物理解题中的应用 高考大纲要求的电学实验内容与函数图象对照表 主题 内容 函数图象 实验 实验八：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器） 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线 实验十：测定电源的电动势和内阻 实验十一：练习使用多用电表 实验十二：传感器的简单使用 伏安法测电阻，函数 ,因R不变，U-I图象是直线 函数 ,因R是变量， 图象是曲线 伏安法：函数 ，因r不变，U-I图象是直线。 安阻法：函数 ，因E、r不变， 图象是直线. 伏阻法：函数 ，因E、r不变， 是直线. 1.电压-电流关系图象（ 图象） 如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。 （1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。 （2）a．请在图2画好的U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率； b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。 （3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。 【答案】（1）U–I图象如图所示，图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流 （2）a．如图所示 b．电源输出的电功率 = 当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为 （3） 电动势定义式 根据能量守恒定律，在图1所示电路中，非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即 【点评】U–I图象是直线，表示路端电压U与电流I是线性关系，U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率，因为 ；. 2. 电阻-温度关系图象： 图象 某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25℃时的阻值）为900.0 Ω：电源E（6V，内阻可忽略）：电压表 （量程150 mV）：定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）：电阻箱R2（阻值范围0-999.9 Ω）：单刀开关S1，单刀双掷开关S2。 实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0：断开S1，记下此时R2的读数，逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0°C，实验得到的R2-t数据见下表。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列问题： （1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到 （填“a”或“b”）端； （2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t曲线： （3）由图（b）可得到R1，在25℃-80°C范围内的温度特性，当t=44.0℃时，可得R1= Ω； （4）将Rt握于手心，手心温度下R2的相应读数如图（c）所示，该读数为 Ω，则手心温度为 ℃。 【答案】23．（10分）（1）b （2）如图所示 （3）450 （4）620.0 33.0 【点评】 图象即电阻随温度变化的图象，已知温度可以求电阻，已知电阻可以求温度。 3.电阻-电流倒数关系图象： 图象 一同学测量某干电池的电动势和内阻． （1）题10-1图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处． [来源:学科网] （2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的 数据见下表: 根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出 关系图象．由图象可计算出该干电池的电动势为 V；内阻为 Ω． R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A–1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 （3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如题10-2 图所示，则该干电池的电动势应为 V；内阻应为 Ω． 【解析】（