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专题16 DIS电学实验（学生版）
一、用DIS描绘电场的等势线
【实验目的】
用描述法画出电场中一个平面上的等势线。
【实验器材】
DIS（数字信息系统）、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个。
【实验原理】
用DIS的电压转感器探测等势点，用描迹法把等势点连接成等势线。
【实验步骤】
1、安装实验装置
如图9-19所示，在一块平 ( http: / / www.21cnjy.com )整的木板上，依次铺放白纸、复写纸、导电纸，导电纸有导电物质的一面向上，用图钉将它们固定好。在导电纸上方两个与它接触良好的圆柱形电极，电极A与电源的正极相连作为“正电荷”，电极B与电源的负极相连作为“负电荷”。两个电极之间的距离约为10cm，电压为4～6V。将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口，点击“实验单”中的“电压测量”，开始实验。www-2-1-cnjy-com
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2、实验测量
（1）选择基准点
先将两个电极的位置压印在白纸上，然后在两电极的连线上，选取间距大致相等的5个点作为基准点，并用探针把它们的位置压印在白纸上。【出处：21教育名师】
（2）探测等势点
将两个探针分别拿在左、右手，用 ( http: / / www.21cnjy.com )左手中的探针跟导电纸上的某一基准点接触，然后用右手中的探针在导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点，用探针把这些点—压印在白纸上。照这样的方法，在每个基准点的两侧，各探测出五个等势点，每个等势点大约相距1cm。
（3）画等势线取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是等势线（图9-20）
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二、用DIS研究通电螺线管的磁感应强度
【实验目的】
研究通电螺线管的磁感应强度。
【实验器材】
DIS（磁传感器、数据采集器、计算机等）、长螺线管、滑动变阻器、稳压电源、导线等。
应用DIS的磁传感器可以测定磁场的磁感应强度。
1.将图10—29中的磁传感器接入数据采集器。
2.螺线管接入电源后放置在水平桌面上，调节传感器的高度，使它的探管正好在螺线管的轴线上。
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3.点击实验菜单上“研究通电螺线管的磁感 ( http: / / www.21cnjy.com )应强度”，显示屏上将出现B-d坐标及数据表格等（图10-30）。其中B为通电螺线管产生的磁场的磁感应强度，d为次传感器插入线圈的长度。
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4.改变d值，点击“记录数据”，可得到多组不同的d，B值：
5.启动“绘图”功能，在显示屏上可观察到B-d图线
三、研究磁通量变化时感应电流的方向
【探究目的】探究感应电流的方向与磁通量变化的关系.
【实验原理】将条型磁铁的N、S极分别插入感应线圈，或从感应线圈中拉出，观察检流计指针的偏转情况，然后归纳出判断感应电 流方向的规律. 21教育网
【实验器材】条形磁铁、检流计、感应线圈等.
【实验过程】如图12-2中(a)、(b)、(c)、(d)所示，将条型磁 铁插入或拉出，观察并记录检流计指针的偏转方向.
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【例题解析】
例1. 在“描绘电场中等势线”的实验中，有如下一些操作步骤：
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A. 在导电纸上画出电极间连线；
B. 将灵敏电流表的一个探针接一个电极，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动，可找出一系列等电势点；
C. 在平板上先铺上白纸，在铺上复写纸，然后在铺上导电纸；
D. 安好电极，接好电路；
E. 在两电极a、b的连线上，等距离地取五个基准点c、d、e、f、g，并复印在白纸上如图所示；
F. 电流表的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地移动到电流表不偏转时，复印一点，即可找出许多等电势点；
G. 闭合电键。
上述步骤合理操作顺序为 。
例2.在用电流场模拟静电场描绘电场等 ( http: / / www.21cnjy.com )势线的实验中，在下列所给出的器材中，（1）（多选）应该选用的是 （用器材前的字母表示）
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A、6V的交流电源 B、6V的直流电源 C、100V的直流电源
D、量程0~0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表 E、量程0~300uA，零刻度在刻度盘中央的电流表
（2）在实验过程中，两电极间的距离约为 cm,在两电极间应等间距的取 个基准点。
（3）在实验中，按下电键 ( http: / / www.21cnjy.com )，接通电路，若一个探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b。如图所示，则当此探针与a点接触时，电表的指针应 （左偏，指零，右偏）；当此探针与b点接触时，电表的指针应 （左偏，指零，右偏）
例3. （多选）“电场中等势线的描绘”实验中有关注意事项的下列说法，正确是（ ）
A、注意各种纸的铺放的顺序，只要把导电纸在最上面就行了
B、在实验过程中，电极与导电纸的相对位置不能改变
C、两个电极应与导电纸接触良好
D、为了保护灵敏电流表，在探针探测等势点时，两探针间距不能太大
实验序号 磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况
1 向下 插入 右偏
2 向下 拔出 左偏
3 向上 插入 左偏
4 向上 拔出 右偏
例4. 一同学用如图12–9–5所示装置研 ( http: / / www.21cnjy.com )究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系。已知电流从a接线柱流入电流表时，电流表指针右偏，实验时，磁场方向、磁铁运动情况及电流表指针偏转情况均记录在下表中。21cnjy.com
（1）由实验1、3得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（2）由实验2、4得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（3）由实验1、2、3、4得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
例5. 现将电池组、滑线 ( http: / / www.21cnjy.com )变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向右加速滑动时，电流计指针向左偏转。由此可以判断（ ）www.21-cn-jy.com
（A）线圈A向下移动或滑动变阻器滑动端P向左加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转
（B）因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
（C）线圈A中插入铁芯或合上开关，都能引起电流计指针向左偏转
（D）滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央
例6. 在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中：
（1）某同学用通电螺线管代替条形磁铁进行如下实验操作：
A．将灵敏电流计直接与电池两极相连，检测灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系。
B．按右图接好电路。
C．把原线圈放入副线圈中，接通、断开电键观察并记录灵敏电流计指针偏转方向。
D．归纳出感应电流的方向与磁通量变化的关系。
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其中错误之处是____________________、____________________。
（2）已知一灵敏电流计，当电流从正 ( http: / / www.21cnjy.com )接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成右图所示电路，条形磁铁的磁极、运动方向及灵敏电流计的正负接线柱和指针偏转方向均如图所示，试画出螺线管上导线的绕向。2·1·c·n·j·y
例7. 在“研究电磁感应现象”的实验中：
（1）现有器材：A．零刻度在中央的 ( http: / / www.21cnjy.com )灵敏电流计；B．带软铁棒的原、副线圈；C．蓄电池；D．滑动变阻器；E．电键；F．废干电池；G．阻值几十千欧的限流电阻；H．铜环；I．导线若干．实验时，为查明电流表指针偏向和通入电流方向的关系，应选用上述器材中的_____________组成电路（填器材前的字母）．
（2）若选用部分器材组成如图（a）所示实物连接图，合上电键S时发现电流表指针向右偏，填写下表空格：
实验操作 指针偏转情况
滑片P右移时
原线圈停留在副线圈中时
拔出原线圈时
（3）如图（b）所示，A、B为原、副 ( http: / / www.21cnjy.com )线圈的俯视图，已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据图（a）如果原线圈中电流为顺时针方向，则原线圈的运动情况是 ．
（4）某同学利用（1）中部分器材连 ( http: / / www.21cnjy.com )接了一实验电路如图（c）所示，实验过程中螺线管竖直放置且距水平桌面高20cm，S保持闭合．一铜环O沿螺线管的轴线下落，在下落到水平桌面的过程中环面始终保持水平．位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离．铜环先后经过轴线上的1、2、3位置，关于铜环在1、2、3位置时的相关物理量大小比较，在1位置时 最大；在2位置时 最大；在3位置时 最大．（每空需填两个物理量）
【课堂练习】
1. “用DIS描绘电场的等势线”实验装置如图所示，电源正、负极分别与圆柱形电极A、B连接。
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（1）在导电纸上产生的恒定电流场模拟了_____________产生的________；用_______传感器探测等势点。
（2）若用该装置描绘该电场的等差等势线（相邻等势线间电势差相同），下列操作正确的是__________
A．在板上自下而上依次铺放白纸、复写纸和导电纸
B．导电纸有导电物质的一面向下
C．在电极A、B之间的连线上等距离地选取5个基准点
D．连接传感器正、负极的红、黑色探针分别接触高、低电势处时示数为正
（3）若以A、B连线为x轴，A、 ( http: / / www.21cnjy.com )B连线的中点O为坐标原点。将连接传感器正极的红色探针固定在A、B连线中垂线上的某一点，沿x轴移动黑色探针，记录x坐标和相应的传感器示数，y轴坐标表示传感器示数，则做出的y-x图线最接近下列哪个图像？_________
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2. 如图，一长直铁芯上绕有固定线圈M，铁芯右侧悬挂一闭合金属环N，金属环与铁芯共轴。将M接在如图所示电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关。21世纪教育网版权所有
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（1）请填写下列操作中金属环N的摆动方向___________（选填“向左”、“向右”或“不动”）。
操作 环N摆动方向
在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间 ①_________
在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 ②_________
在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时 ③_________
在S已向b闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时 ④_________
在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时 ⑤_________
在S已向b闭合的情况下，断开S ⑥_________
（2）从上述实验现象中可以归纳出：使环N向右摆动的操作引起的共同变化有（请写出2个）______；_____。
3. 在“研究电磁感应现象”实验中
（1）下图给出了可供使用 ( http: / / www.21cnjy.com )的实验器材，某同学选择了电源、开关和带铁芯的原副线圈，还需选择的器材有：________________________________________________。
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（2）从能量转化的角度来看，闭合电路 ( http: / / www.21cnjy.com )的部分导体切割磁感线而产生感应电流的过程是________能转化为_________能；若闭合电路中的感应电流是因磁感强度发生变化而产生的，则是________能转化为_________能。
（3）（多选）下面四幅图中， ( http: / / www.21cnjy.com )“＋”和“－”分别表示灵敏电流计的正、负接线柱。已知电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，电流从负接线柱流入时，指针向负接线柱一侧偏转。图中给出了条形磁铁运动的方向、指针偏转方向或螺线管的绕线方向，以下判断正确的是 （ ）
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A．甲图中电流计的指针偏转方向向右 B．乙图中螺线管内部的磁场方向向下
C．丙图中条形磁铁向下运动 D．丁图中螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向
4. 在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中：
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(1)下列各实验步骤中，___有错误，应改为_____；按正确操作步骤排序为____（填字母）；
A.在导电纸上画出两电极的连线，在该线上对称地找出等距的5个基准点（abcde），并用探针印在白纸上；
B．连接好电极柱的电路并闭合电键；
C．在木板上先铺上白纸，再铺上复写纸，然后再铺上导电纸，导电面向下；
D．取下白纸，将所找的等势点连成等势线；
E.电压传感器的一个探针接触某基准点不动，另一探针缓慢移动直到显示电势差为零时复印一点，类似找出若干等势点。【来源：21cnj*y.co*m】
(2)在电源接通的情况，ab间电势差Uab和bc间电势差Ubc的大小关系是Uab___Ubc（选填“>”，“<”或“=”）；
(3)图示黑点代表实验中各记录点，请将实验结果连成等势线，并画出三条电场线_____。
【实验目的】测量干电池的电动势和内阻
【实验器材】IDS.电学实验电路板.滑线变阻器.待测干电池.导线等.
【实验原理】改变电路的外电阻. ( http: / / www.21cnjy.com )通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流,输入计算机,自动生成U-I图线,由图线得出电动势和内阻.电路图和实物装置图见图10-17和图10-18.【版权所有：21教育】
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1. 【实验步骤】
2. 把电压,电流传感器分别接入数据采集器第一,二输入口;
3. 把实验电路板的开关S断开,电压,电流传感器的测量夹分别接入实验板的U3,I端;
4. 连接滑动变阻器R’,并把阻值调到最大,开关S闭合;
5. 打开计算表格,改变滑动变阻器的触点,使其阻值逐渐减小,同时点击手动按钮,记录几组不同的电压,电流值.
6. 打开坐标绘图界面,设x轴为I2,y轴为U1.,点击直线拟合.得实验结果如图10-19所示;
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【例题解析】
例1. 利用电压表和电流表测一节干电池的 ( http: / / www.21cnjy.com )电动势和内阻值，电路如图12—7—6所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验得到4组数据如表所示。
（1）表中数据经处理后，可以确定电动势ε＝_________V,内阻r＝_________Ω。
（2）现有滑动变阻器：A（ ( http: / / www.21cnjy.com )10Ω，1A）,B(500Ω,0.5A).那么在本次试验中，滑动变阻器R1应选用_________，R2应选用_________ （填A、B或C）。
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例2. 现有一种特殊的电池，它的电动势E恒定 ( http: / / www.21cnjy.com )，内阻r较大。为了测定这个电池的电动势和内电阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，改变电阻箱的阻值，记录电压表示数，得到如图乙所示图线。
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（1）图线中斜率的物理意义是__ ( http: / / www.21cnjy.com )___________，截距的物理意义是_____________。由斜率与截距可以求得E＝___________V，r＝__________。
（2）若实验中电压表内阻的影响不能忽略，则 ( http: / / www.21cnjy.com )由上述图线求得的电动势将比真实值_____________（填“偏大”、“不变”或“偏小”）求得的内阻将比真实值_____________（填“偏大”、“不变”或“偏小”），并简要说明理由（写出必要的计算式）：
例3. 某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻．使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（0～99.99）、滑动变阻器（0～10）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干．考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略．该同学按图连线并通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20．
（1）简要写出利用图示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：
①________________________________________；②_______________________________________；
（2）如图是由实验数据绘出的图象，由此求出待测干电池组的电动势E＝____________V、内阻r＝_____________．（计算结果保留两位小数）
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例4. 在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
（A）待测的干电池 （B）电流传感器1 （C）电流传感器2
（D）滑动变阻器R（0—20Ω，2 A） （E）定值电阻R0（2000Ω） （F）开关和导线若干21·cn·jy·com
某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。
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（1）在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则电流传感器1的示数将________（选填“变大”或“变小”）。
（2）图乙为该同学利用测出的实验数 ( http: / / www.21cnjy.com )据绘出的I1-I2图线（I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值），则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
（3）若将图线的纵坐标改为________，则图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小
【课堂练习】
1. 某同学按照下图所示的电路进行实验。 ( http: / / www.21cnjy.com )闭合电键S，将滑动变阻器的滑片P移到不同位置时，测得各电表的示数如下表所示。（电压表、电流表均可视为理想电表）
实验序号 1 2
A1表示数/A 0.60 0.44
A2表示数/A 0.30 0.32
V1表示数/V 2.40 2.56
V2表示数/V 1.20 0.48
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（1）电路中E、r分别为电源的电动势和内阻 ( http: / / www.21cnjy.com )，R1、R2、R3为三个定值电阻的阻值。这五个物理量中，根据上表中的数据可求出的是________。（写出物理量的符号即可）
（2）实验中，由于用电器故障，发现两个电压表的示数相同且不为零，则可能的故障是：_________。2-1-c-n-j-y
2. 某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻。
（1）如图所示电路中的虚线是该小组同学 ( http: / / www.21cnjy.com )正准备接入的最后一根导线。请指出图中在器材操作上存在的两个错误之处：________________；________________。
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（2）根据实验测得的多组“电阻箱阻值R和对应电流表示数I”数据，作出关系图像，如图所示。由图像可得出该干电池的电动势为__________V；内阻为_________Ω。（保留两位小数）21教育名师原创作品
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（3）该小组同学继续探究用不同方法测定干电池 ( http: / / www.21cnjy.com )的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是（ ）
A．一个伏特表和一个电阻箱
B．一个安培表和一个电阻箱
C．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
D．一个安培表、一个伏特表和两个定值电阻
3. 在测定电池组的电动势（其值不超过3.2V）和内阻的实验中，用电压传感器测量端电压、电流传感器测量总电流，如图a所示。
(1)请完成实验器材实物连接图________。
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(2)滑动变阻器处于最大电阻时闭合电键 ( http: / / www.21cnjy.com )，滑片开始移动到靠近中央的过程中，电压传感器读数从2.83V变化到2.70V，变化很小。由此现象可判断（ ）
A.电动势为2.83V B.滑动变阻器最大阻值比电源内阻大得多
C.电流传感器读数变化量一定也很小 D.若滑片继续移动减小电阻，减小量仍不会超过1V
(3)某同学尝试用图b所 ( http: / / www.21cnjy.com )示电路图进行实验，用电压传感器测量端电压U、电流传感器测滑动变阻器左端的电流I，得到U-I图像如图c所示。由此可求得电源电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。
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4. 某同学要测量一节旧电 ( http: / / www.21cnjy.com )池的电动势和内阻，实验器材有一个电流表、一个电阻箱R、一个1Ω的定值电阻R0，一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验．
实验次数 1
2
3
4
5
R（Ω） 4.0
10.0
16.0
22.0
28.0
I（A） 1.00
0.50
0.34
0.25
0.20
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测得的数据如右表所示：
（1）电路中定值电阻R0的作用是：__________________________________．
（2）该同学为了用作图法来确定电池的电动势和内电阻，若将R作为直角坐标系的纵坐标，则应取____________作为横坐标．【来源：21·世纪·教育·网】
（3）利用实验数据在给出的直角坐标系上画出正确的图象______．
（4）由图象可知，该电池的电动势E=_______V，内电阻r=____Ω．
5. “用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图a．所示，其中R1为定值电阻，R为滑动变阻器．21·世纪*教育网
(1)下列关于图a．电路的说法中正确的有_____
A．甲为电压传感器，R的作用是保护电路 B．甲为电压传感器，R1的作用是保护电路
C．乙为电压传感器，R的作用是保护电路 D．乙为电压传感器，R1的作用是保护电路
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(2)实验测得电池①的路 ( http: / / www.21cnjy.com )端电压U与电流I的拟合曲线如图b．中①图线所示，由此得到电池①的电源电动势E1=_______V，内阻r1=______Ω；21*cnjy*com
(3)改用电池②，重复上述实验方法，得到图 ( http: / / www.21cnjy.com )b．中的图线②．用阻值相同的两个定值电阻分别与电池①及电池②连接，两电池的输出功率相等，则这两个定值电阻的阻值为________Ω，电池①和电池②的效率η1______η2（选填“>”“=”或“<”）．21*cnjy*com
6. 某同学利用DIS测 ( http: / / www.21cnjy.com )定直流电动机效率，装置和电路如图（a），其中A、B、C和D都是传感器。A、B是分别是位移传感器的发射器和接收器，用来测重物上升高度h。而图（b）是所有传感器测得的数据记录，经电脑绘在同一张图上的三种图像（它们横坐标均为时间，纵坐标分别为电压、电流和AB间高度差）。
(1)图（a）中，装置C是________传感器，D是__________传感器。
(2)如图（a）所示，闭合电键前，滑动变阻器滑片应处于_____________。
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(3)根据（b）图中的U-t、I-t和h-t图像，选择区域读取数据，为较精确地算出电动机的效率，则对应的时间段选取较适宜的是_____
A.0~0.5s
B.0~1.0s
C.1.0~2.0s
D.1.0~3.0s
(4)读出所选过程中C、D的示数，已知重物和A的总质量为m=70g，重力加速度g=9.80m/s2，可算得该直流电动机的效率__________%
(5)实验表明电动机的效率总是小于100%的，请指出影响电动机效率达不到100%的一个可能因素__ ___。
7. 用DIS电流传感器测电源电动势和内电阻的实验中，提供的实验器材有：
A.待测电源（电动势E小于3V，内阻r约1.5Ω）；B.DIS实验系统（电流传感器、数据采集器、计算机）；
C.开关K，D.导线若干；E.定值电阻R0=2Ω；F.滑动变阻器R（0~20Ω）；
G.滑动变阻器R（0~200Ω）；H.电阻箱R（0~9999Ω）。
(1)完成本实验需要的器材有（填代号）A、B、C、D、E和_______。
(2)通过调节可变电阻，改变外电路电阻 ( http: / / www.21cnjy.com )R外，由电流传感器得到相应电流值I，以R外为横坐标，I为纵坐标，由计算机拟合得到的I-R外图像为下图中的____
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(3)为了由图像求得E和r ( http: / / www.21cnjy.com )，通过“变换坐标，化曲为直”，将图线变为直线，如图所示。图中纵坐标表示______。由图像可得电动势E=______V，内阻r=_______Ω。
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8. 用如图电路测量干电池的电动势和内电阻。调节电阻箱，得到若干组电阻值R及对应的电流值I。以变量为横轴、变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图像，则该图像的____表示了干电池的电动势，该图像的______表示了干电池的内电阻。
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一、等势线的描绘及电磁感应产生的条件
二、DIS测量电源电动势和内阻相关实验
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专题16 DIS电学实验（教师版）
一、用DIS描绘电场的等势线
【实验目的】
用描述法画出电场中一个平面上的等势线。
【实验器材】
DIS（数字信息系统）、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个。
【实验原理】
用DIS的电压转感器探测等势点，用描迹法把等势点连接成等势线。
【实验步骤】
1、安装实验装置
如图9-19所示，在一块平整的木板上，依次 ( http: / / www.21cnjy.com )铺放白纸、复写纸、导电纸，导电纸有导电物质的一面向上，用图钉将它们固定好。在导电纸上方两个与它接触良好的圆柱形电极，电极A与电源的正极相连作为“正电荷”，电极B与电源的负极相连作为“负电荷”。两个电极之间的距离约为10cm，电压为4～6V。将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口，点击“实验单”中的“电压测量”，开始实验。
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2、实验测量
（1）选择基准点
先将两个电极的位置压印在白纸上，然后在两电极的连线上，选取间距大致相等的5个点作为基准点，并用探针把它们的位置压印在白纸上。
（2）探测等势点
将两个探针分别拿在左、右手，用左手中的探 ( http: / / www.21cnjy.com )针跟导电纸上的某一基准点接触，然后用右手中的探针在导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点，用探针把这些点—压印在白纸上。照这样的方法，在每个基准点的两侧，各探测出五个等势点，每个等势点大约相距1cm。
（3）画等势线取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是等势线（图9-20）
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二、用DIS研究通电螺线管的磁感应强度
【实验目的】
研究通电螺线管的磁感应强度。
【实验器材】
DIS（磁传感器、数据采集器、计算机等）、长螺线管、滑动变阻器、稳压电源、导线等。
应用DIS的磁传感器可以测定磁场的磁感应强度。
1.将图10—29中的磁传感器接入数据采集器。
2.螺线管接入电源后放置在水平桌面上，调节传感器的高度，使它的探管正好在螺线管的轴线上。
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3.点击实验菜单上“研究通电螺线管的磁感应 ( http: / / www.21cnjy.com )强度”，显示屏上将出现B-d坐标及数据表格等（图10-30）。其中B为通电螺线管产生的磁场的磁感应强度，d为次传感器插入线圈的长度。
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4.改变d值，点击“记录数据”，可得到多组不同的d，B值：
5.启动“绘图”功能，在显示屏上可观察到B-d图线
三、研究磁通量变化时感应电流的方向
【探究目的】探究感应电流的方向与磁通量变化的关系.
【实验原理】将条型磁铁的N、S极分别插入感应线圈，或从感应线圈中拉出，观察检流计指针的偏转情况，然后归纳出判断感应电 流方向的规律.
【实验器材】条形磁铁、检流计、感应线圈等.
【实验过程】如图12-2中(a)、(b)、(c)、(d)所示，将条型磁 铁插入或拉出，观察并记录检流计指针的偏转方向.
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【例题解析】
例1. 在“描绘电场中等势线”的实验中，有如下一些操作步骤：
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A. 在导电纸上画出电极间连线；
B. 将灵敏电流表的一个探针接一个电极，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动，可找出一系列等电势点；
C. 在平板上先铺上白纸，在铺上复写纸，然后在铺上导电纸；
D. 安好电极，接好电路；
E. 在两电极a、b的连线上，等距离地取五个基准点c、d、e、f、g，并复印在白纸上如图所示；
F. 电流表的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地移动到电流表不偏转时，复印一点，即可找出许多等电势点；【版权所有：21教育】
G. 闭合电键。
上述步骤合理操作顺序为 。
【答案】C、D、A、E、G、F。不能进行B步骤的操作，因为在导电纸上移动的探针与另一个探针所接的电极很远时电流较大，容易损坏电流计。21*cnjy*com
例2.在用电流场模拟静电场描绘 ( http: / / www.21cnjy.com )电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，（1）（多选）应该选用的是 （用器材前的字母表示）
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A、6V的交流电源 B、6V的直流电源 C、100V的直流电源
D、量程0~0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表
E、量程0~300uA，零刻度在刻度盘中央的电流表
（2）在实验过程中，两电极间的距离约为 cm,在两电极间应等间距的取 个基准点。
（3）在实验中，按下电键，接通电路，若一 ( http: / / www.21cnjy.com )个探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b。如图所示，则当此探针与a点接触时，电表的指针应 （左偏，指零，右偏）；当此探针与b点接触时，电表的指针应 （左偏，指零，右偏）
【答案】（1）B、E；（2）10、5；（3）指零、指零
【解析】本实验利用灵敏电流表指针的偏转情况可 ( http: / / www.21cnjy.com )以判断电场中两点的电势高低，根据两等势点间不会产生电流的规律可知，当电流表的指针不偏转时，跟电流表相连的两个探针相接触的两点电势相等
例3. （多选）“电场中等势线的描绘”实验中有关注意事项的下列说法，正确是（ ）
A、注意各种纸的铺放的顺序，只要把导电纸在最上面就行了
B、在实验过程中，电极与导电纸的相对位置不能改变
C、两个电极应与导电纸接触良好
D、为了保护灵敏电流表，在探针探测等势点时，两探针间距不能太大
【答案】 B、C、D
【解析】本实验是利用在电 ( http: / / www.21cnjy.com )极间加上恒定电压后，电流在导电纸上分布产生的恒定电流场来模拟静电场，这就要求除注意各种纸的铺放顺序外，还要注意让导电纸有导电物质的一面向上放置，并使电极与导电纸接触良好，故A错、C正确；实验中为描绘一个平面上等势线的分布图，要求电极和导电纸的相应位置不能改变。因为电场中各场点的电势是由场源和场点的位置决定的，故选B；在探测等势点时，若两探针间距太大，回造成有较大电流通过灵敏电流表而损坏电流表，D也正确
例4. 一同学用如图12–9–5所示 ( http: / / www.21cnjy.com )装置研究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系。已知电流从a接线柱流入电流表时，电流表指针右偏，实验时，磁场方向、磁铁运动情况及电流表指针偏转情况均记录在下表中。
实验序号 磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况
1 向下 插入 右偏
2 向下 拔出 左偏
3 向上 插入 左偏
4 向上 拔出 右偏
（1）由实验1、3得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（2）由实验2、4得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（3）由实验1、2、3、4得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
【答案】（1）穿过闭合回路的磁通 ( http: / / www.21cnjy.com )量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 （2）穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与磁场方向相同 （3）感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化2·1·c·n·j·y
例5. 现将电池组、滑线变 ( http: / / www.21cnjy.com )阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向右加速滑动时，电流计指针向左偏转。由此可以判断（ ）【来源：21·世纪·教育·网】
（A）线圈A向下移动或滑动变阻器滑动端P向左加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转
（B）因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
（C）线圈A中插入铁芯或合上开关，都能引起电流计指针向左偏转
（D）滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央
【答案】C
例6. 在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中：
（1）某同学用通电螺线管代替条形磁铁进行如下实验操作：
A．将灵敏电流计直接与电池两极相连，检测灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系。
B．按右图接好电路。
C．把原线圈放入副线圈中，接通、断开电键观察并记录灵敏电流计指针偏转方向。
D．归纳出感应电流的方向与磁通量变化的关系。
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其中错误之处是____________________、____________________。
（2）已知一灵敏电流计，当电 ( http: / / www.21cnjy.com )流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成右图所示电路，条形磁铁的磁极、运动方向及灵敏电流计的正负接线柱和指针偏转方向均如图所示，试画出螺线管上导线的绕向。21世纪教育网版权所有
【答案】（1）A中电流计要串接保护电阻后接到电池上，B中原副线圈位置换错了 （2）如右图所示
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例7. 在“研究电磁感应现象”的实验中：
（1）现有器材：A．零刻度在中央的灵敏 ( http: / / www.21cnjy.com )电流计；B．带软铁棒的原、副线圈；C．蓄电池；D．滑动变阻器；E．电键；F．废干电池；G．阻值几十千欧的限流电阻；H．铜环；I．导线若干．实验时，为查明电流表指针偏向和通入电流方向的关系，应选用上述器材中的_____________组成电路（填器材前的字母）．21*cnjy*com
（2）若选用部分器材组成如图（a）所示实物连接图，合上电键S时发现电流表指针向右偏，填写下表空格：
实验操作 指针偏转情况
滑片P右移时
原线圈停留在副线圈中时
拔出原线圈时
（3）如图（b）所示，A、 ( http: / / www.21cnjy.com )B为原、副线圈的俯视图，已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据图（a）如果原线圈中电流为顺时针方向，则原线圈的运动情况是 ．21教育名师原创作品
（4）某同学利用（1）中部分 ( http: / / www.21cnjy.com )器材连接了一实验电路如图（c）所示，实验过程中螺线管竖直放置且距水平桌面高20cm，S保持闭合．一铜环O沿螺线管的轴线下落，在下落到水平桌面的过程中环面始终保持水平．位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离．铜环先后经过轴线上的1、2、3位置，关于铜环在1、2、3位置时的相关物理量大小比较，在1位置时 最大；在2位置时 最大；在3位置时 最大．（每空需填两个物理量）
【答案】（1）ACEGI(或AEFGI)
（2）向右偏，无偏转，向左偏
（3）正从副线圈中拔出
（4）机械能、重力势能；加速度、合力；感应电流、感应电动势等
【课堂练习】
1. “用DIS描绘电场的等势线”实验装置如图所示，电源正、负极分别与圆柱形电极A、B连接。
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（1）在导电纸上产生的恒定电流场模拟了_____________产生的________；用_______传感器探测等势点。www-2-1-cnjy-com
（2）若用该装置描绘该电场的等差等势线（相邻等势线间电势差相同），下列操作正确的是__________
A．在板上自下而上依次铺放白纸、复写纸和导电纸
B．导电纸有导电物质的一面向下
C．在电极A、B之间的连线上等距离地选取5个基准点
D．连接传感器正、负极的红、黑色探针分别接触高、低电势处时示数为正
（3）若以A、B连线为x轴，A、B连线的 ( http: / / www.21cnjy.com )中点O为坐标原点。将连接传感器正极的红色探针固定在A、B连线中垂线上的某一点，沿x轴移动黑色探针，记录x坐标和相应的传感器示数，y轴坐标表示传感器示数，则做出的y-x图线最接近下列哪个图像？_________
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【答案】 (1). 等量异号点电荷 (2). 静电场 (3). 电压 (4). AD (5). B
【解析】（1）[1][2][3]．在导 ( http: / / www.21cnjy.com )电纸上产生的恒定电流场模拟了等量异号点电荷产生的静电场；用电压传感器探测等势点。（2）[4]．A．在板上自下而上依次铺放白纸、复写纸和导电纸，选项A正确；
B．导电纸有导电物质的一面向上，选项B错误；
C．因为要画出等差等势线，则选取的5个基准点距离不应该是等距的，选项C错误；
D．连接传感器正、负极的红、黑色探针分别接触高、低电势处时示数为正，选项D正确；故选AD.
（3）[5]．将连接传感器正极的红色探针固定 ( http: / / www.21cnjy.com )在A、B连线中垂线上的某一点，沿x轴移动黑色探针，探针越靠近O点示数越小，越远离O点示数越大，且示数关于O点对称，指针偏转情况相反，B图正确
2. 如图，一长直铁芯上绕有固定线圈M，铁芯右侧悬挂一闭合金属环N，金属环与铁芯共轴。将M接在如图所示电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关。
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（1）请填写下列操作中金属环N的摆动方向___________（选填“向左”、“向右”或“不动”）。
操作 环N摆动方向
在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间 ①_________
在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 ②_________
在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时 ③_________
在S已向b闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时 ④_________
在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时 ⑤_________
在S已向b闭合的情况下，断开S ⑥_________
（2）从上述实验现象中可以归纳出：使环N向右摆动的操作引起的共同变化有（请写出2个）______；_____。
【答案】 (1). 向右 (2). 向右 (3). 向右 (4). 向右 (5). 向左 (6). 不动 (7). 电路中电流增大 (8). 穿过金属环的磁通量增加（或通电螺线管M的磁场增强）
【解析】（1）[1]在S断开的情 ( http: / / www.21cnjy.com )况下，S向a闭合的瞬间，线圈M中的电流有无到有增大，磁场由无到有增强，通过金属环N的磁通量由无到有增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右摆动。【出处：21教育名师】
[2]在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 ( http: / / www.21cnjy.com )，线圈M中的电流有无到有增大，磁场由无到有增强，通过金属环N的磁通量由无到有增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右摆动。
[3]在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向 ( http: / / www.21cnjy.com )d端移动时，接入电路的电阻减小，电流增大，线圈M中的磁场增强，通过金属环N的磁通量增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右摆动。
[4]在S已向b闭合的情况下 ( http: / / www.21cnjy.com )，将R的滑动头向d端移动时，接入电路的电阻减小，电流增大，线圈M中的磁场增强，通过金属环N的磁通量增大，相当于线圈M向金属环N靠近，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向右摆动。
[5]在S已向a闭合的情况 ( http: / / www.21cnjy.com )下，将R的滑动头向c端移动时，接入电路的电阻变大，电流减小，线圈M中的磁场减弱，通过金属环N的磁通量减小，相当于线圈M远离金属环N，根据楞次定律“来拒去留”，可判断金属环N将向左摆动。
[6]在S已向b闭合的情况下，断开S后，线圈M中没有电流通过，无磁场，所以金属环N不动。
（2）[7] [8]从上述实 ( http: / / www.21cnjy.com )验现象中可以归纳出：使环N向右摆动的操作引起的共同变化有电路中电流增大，穿过金属环的磁通量增加（或通电螺线管M的磁场增强）
3. 在“研究电磁感应现象”实验中
（1）下图给出了可供使用的实验器 ( http: / / www.21cnjy.com )材，某同学选择了电源、开关和带铁芯的原副线圈，还需选择的器材有：________________________________________________。
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（2）从能量转化的角度来看，闭合电路 ( http: / / www.21cnjy.com )的部分导体切割磁感线而产生感应电流的过程是________能转化为_________能；若闭合电路中的感应电流是因磁感强度发生变化而产生的，则是________能转化为_________能。
（3）（多选）下面四幅图中，“＋”和 ( http: / / www.21cnjy.com )“－”分别表示灵敏电流计的正、负接线柱。已知电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，电流从负接线柱流入时，指针向负接线柱一侧偏转。图中给出了条形磁铁运动的方向、指针偏转方向或螺线管的绕线方向，以下判断正确的是 （ ）
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A．甲图中电流计的指针偏转方向向右 B．乙图中螺线管内部的磁场方向向下
C．丙图中条形磁铁向下运动 D．丁图中螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向
【答案】 (1). 滑动变阻器 ( http: / / www.21cnjy.com );灵敏电流计 (2). 机械 (3). 电 (4). 磁场 (5). 电 (6). ABD
【解析】（1）[1]．某同学选择了电源 ( http: / / www.21cnjy.com )、开关和带铁芯的原副线圈，还需选择的器材有：滑动变阻器和灵敏电流计；（2）[2][3][4][5]．从能量转化的角度来看，闭合电路的部分导体切割磁感线而产生感应电流的过程是机械能转化为电能；若闭合电路中的感应电流是因磁感强度发生变化而产生的，则是磁场能转化为电能。【来源：21cnj*y.co*m】
（3）[6]．A．甲图中N ( http: / / www.21cnjy.com )极插入螺线管时，向下的磁通量增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流在螺线管中由上到下，则电流计的电流从“+”极流入，则指针偏转方向向右，选项A正确；
B．乙图中感应电流从“-”极流入电流表， ( http: / / www.21cnjy.com )则螺线管中电流从下往上，根据右手螺旋法则可知螺线管内部的磁场方向向下，选项B正确；C．丙图中感应电流从“+”极流入电流表，则螺线管中电流从上往下，根据右手螺旋法则可知螺线管内部的磁场方向向上，则图中条形磁铁向上运动，选项C错误；D．丁图中感应电流从“-”极流入电流表，则螺线管中电流从下往上，图中条形磁铁向上运动，则螺线管中感应电流的磁场向下，则螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向，选项D正确；故选ABD.
4. 在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中：
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(1)下列各实验步骤中，___有错误，应改为_____；按正确操作步骤排序为____（填字母）；
A.在导电纸上画出两电极的连线，在该线上对称地找出等距的5个基准点（abcde），并用探针印在白纸上；
B．连接好电极柱的电路并闭合电键；
C．在木板上先铺上白纸，再铺上复写纸，然后再铺上导电纸，导电面向下；
D．取下白纸，将所找的等势点连成等势线；
E.电压传感器的一个探针接触某基准点不动，另一探针缓慢移动直到显示电势差为零时复印一点，类似找出若干等势点。
(2)在电源接通的情况，ab间电势差Uab和bc间电势差Ubc的大小关系是Uab___Ubc（选填“>”，“<”或“=”）；
(3)图示黑点代表实验中各记录点，请将实验结果连成等势线，并画出三条电场线_____。
【答案】 (1). C (2). 导电面向上 (3). CABED (4). > (5). 见解析所示
【解析】(1)[1][2][3]导电纸应 ( http: / / www.21cnjy.com )放在最上层，从而形成电流，而为了得出痕迹，应把白纸放在复写纸下方，因此由下至上依次是白纸、复写纸、导电纸。导电纸面朝上，故C错误。应该改为导电纸面朝上。根据实验要求，正确的顺序为CABED。
(2)[4]依题得，该电场并不是匀强电场。由：，可知，当距离相同时，距离点电荷越远，也会减小，因此电势差也会减小。从图中可以看出，ab比bc更接近点电荷，因此：
(3)[5]如图
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【实验目的】测量干电池的电动势和内阻
【实验器材】IDS.电学实验电路板.滑线变阻器.待测干电池.导线等.
【实验原理】改变电路的外电阻 ( http: / / www.21cnjy.com ).通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流,输入计算机,自动生成U-I图线,由图线得出电动势和内阻.电路图和实物装置图见图10-17和图10-18.
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【实验步骤】
1. 把电压,电流传感器分别接入数据采集器第一,二输入口;
2. 把实验电路板的开关S断开,电压,电流传感器的测量夹分别接入实验板的U3,I端;
3. 连接滑动变阻器R’,并把阻值调到最大,开关S闭合;
4. 打开计算表格,改变滑动变阻器的触点,使其阻值逐渐减小,同时点击手动按钮,记录几组不同的电压,电流值.
5. 打开坐标绘图界面,设x轴为I2,y轴为U1.,点击直线拟合.得实验结果如图10-19所示;
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【例题解析】
例1. 利用电压表和电流表测一节干 ( http: / / www.21cnjy.com )电池的电动势和内阻值，电路如图12—7—6所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验得到4组数据如表所示。
（1）表中数据经处理后，可以确定电动势ε＝_________V,内阻r＝_________Ω。
（2）现有滑动变阻器：A（ ( http: / / www.21cnjy.com )10Ω，1A）,B(500Ω,0.5A).那么在本次试验中，滑动变阻器R1应选用_________，R2应选用_________ （填A、B或C）。
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【答案】1.5,3,
【解析】作U—I图像，第二组数据明显有偏差，故舍去。（2）B,A
例2. 现有一种特殊的电 ( http: / / www.21cnjy.com )池，它的电动势E恒定，内阻r较大。为了测定这个电池的电动势和内电阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，改变电阻箱的阻值，记录电压表示数，得到如图乙所示图线。
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（1）图线中斜率的物理意义是__ ( http: / / www.21cnjy.com )___________，截距的物理意义是_____________。由斜率与截距可以求得E＝___________V，r＝__________。
（2）若实验中电压表内阻的影响不能忽略， ( http: / / www.21cnjy.com )则由上述图线求得的电动势将比真实值_____________（填“偏大”、“不变”或“偏小”）求得的内阻将比真实值_____________（填“偏大”、“不变”或“偏小”），并简要说明理由（写出必要的计算式）：
【答案】（1）r/E，1/E，5.2-5.6V，155-175，（2）偏小，偏小，
【解析】由式1/U＝r/ER＋1/E＋r/ERV知使截距偏大而斜率没变
例3. 某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻．使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（0～99.99）、滑动变阻器（0～10）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干．考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略．该同学按图连线并通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20．
（1）简要写出利用图示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：
①________________________________________；②_______________________________________；
（2）如图是由实验数据绘出的图象，由此求出待测干电池组的电动势E＝____________V、内阻r＝_____________．（计算结果保留两位小数）
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【答案】（1）①调节电阻箱R，断开 ( http: / / www.21cnjy.com )开关K，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数；②断开开关D ，再次调节电阻箱R，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数。（2）2.78 2.33
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例4. 在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
（A）待测的干电池 （B）电流传感器1 （C）电流传感器2
（D）滑动变阻器R（0—20Ω，2 A） （E）定值电阻R0（2000Ω） （F）开关和导线若干
某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。
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（1）在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则电流传感器1的示数将________（选填“变大”或“变小”）。
（2）图乙为该同学利用测出的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验数据绘出的I1-I2图线（I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值），则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
（3）若将图线的纵坐标改为________，则图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小
【答案】（1）变小。（2）2.96（士0.04）V；1.68Ω（士0.03）Ω。（3）I1R0
【课堂练习】
实验序号 1 2
A1表示数/A 0.60 0.44
A2表示数/A 0.30 0.32
V1表示数/V 2.40 2.56
V2表示数/V 1.20 0.48
1. 某同学按照下图所示的电路进 ( http: / / www.21cnjy.com )行实验。闭合电键S，将滑动变阻器的滑片P移到不同位置时，测得各电表的示数如下表所示。（电压表、电流表均可视为理想电表）
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（1）电路中E、r分别为电源 ( http: / / www.21cnjy.com )的电动势和内阻，R1、R2、R3为三个定值电阻的阻值。这五个物理量中，根据上表中的数据可求出的是________。（写出物理量的符号即可）www.21-cn-jy.com
（2）实验中，由于用电器故障，发现两个电压表的示数相同且不为零，则可能的故障是：_________。
【答案】 (1). E、R2、R3 (2). RP短路或R2断路
【解析】（1） [1]根据欧姆定律得：，所以可求出R2，根据欧姆定律得：
所以可求出R3，根据闭合电路欧姆定律得： ，
代入两组测量数据可求得：E和（R1+r），但不能求出R1和r的具体值
（2）[2]若两电压表示数相同，说明滑动变阻器两端的电压为零，所以可能的故障原因是Rp短路或R2断路
2. 某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻。
（1）如图所示电路中的虚线是该小组 ( http: / / www.21cnjy.com )同学正准备接入的最后一根导线。请指出图中在器材操作上存在的两个错误之处：________________；________________。
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（2）根据实验测得的多组“电阻箱阻值R和对应电流表示数I”数据，作出关系图像，如图所示。由图像可得出该干电池的电动势为__________V；内阻为_________Ω。（保留两位小数）
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（3）该小组同学继续探究用不同 ( http: / / www.21cnjy.com )方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是（ ）
A．一个伏特表和一个电阻箱
B．一个安培表和一个电阻箱
C．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
D．一个安培表、一个伏特表和两个定值电阻
【答案】 (1). 电键未断开 ( http: / / www.21cnjy.com )(2). 电阻箱阻值为零 (3). 1.37（1.35~1.40） (4). 1.20（1.15~1.25） (5). D21教育网
【解析】（1）[1][2]由图可知，操作错误之处有：电键未断开，电阻箱阻值为零；
（2）[3][4]由闭合电路的欧姆定律可得：；即：
可知图像斜率为E，截距为-r，由图知：；
（3）[5] A. 伏特表测路端 ( http: / / www.21cnjy.com )电压，电流可由路端电压和电阻箱求得，通过改变电阻箱的电阻，可以测得多组数据，故A正确；B. 安培表测电流，再由电流和电阻箱可得路端电压，通过改变电阻箱的电阻，可以测得多组数据，故B正确；C. 安培表测电流，伏特表测路端电压，滑动变阻改变电路的阻值从而获得多组数据，故C正确；D. 安培表测电流，伏特表测路端电压，但只有两个定值电阻则只能则得两组数据，不能精确测量，故D错误
3. 在测定电池组的电动势（其值不超过3.2V）和内阻的实验中，用电压传感器测量端电压、电流传感器测量总电流，如图a所示。21cnjy.com
(1)请完成实验器材实物连接图________。
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(2)滑动变阻器处于最大电阻时闭合 ( http: / / www.21cnjy.com )电键，滑片开始移动到靠近中央的过程中，电压传感器读数从2.83V变化到2.70V，变化很小。由此现象可判断（ ）
A.电动势为2.83V B.滑动变阻器最大阻值比电源内阻大得多
C.电流传感器读数变化量一定也很小 D.若滑片继续移动减小电阻，减小量仍不会超过1V
(3)某同学尝试用图b所示电路图进行实验，用 ( http: / / www.21cnjy.com )电压传感器测量端电压U、电流传感器测滑动变阻器左端的电流I，得到U-I图像如图c所示。由此可求得电源电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。
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【答案】 (1). ( http: / / www.21cnjy.com / ) (2). B (3). 3 (4). 05
【解析】(1)[1]．伏安法测电源电动势与内阻实验，电流传感器（电流表）测电路电流，电压传感器（电压表）测路端电压，实物电路图如图所示：
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(2)[2]．滑动变阻器处于最大电阻时闭合电键，滑片移动到靠近中部的某位置过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路电流增大，内电压增大．路端电压减小，电压传感器读数仅在2.83～2.70V内小幅变动；
A．外电路断路，即外电阻无穷大时，电压传感器示数等于电源电动势，电动势大于2.83V，故A错误；
B．滑动变阻器最大阻值比电源内阻大很多倍，滑动变阻器阻值变化一半时，路端电压变化2.83-2.70=0.13V，路端电压变化很小，说明电源内阻很小，远小于滑动变阻器阻值，故B正确；
C．路端电压变化量小，但不能判断出电流传感器读数变化量一定也很小，故C错误；
D．若滑片继续移动减小电阻，当滑动变阻器接入电路阻值为零，即外电路短路时，电压传感器表示数为零，电压传感器变化幅度会大于2.70V，故D错误；故选B．
(3)[3][4]．由图b所示电路图可知，滑动变阻器左右两部分电阻并联后接入电路，当滑片在中点时，两部分电阻相等，并联电阻阻值最大，路端电压最大，由图c所示图示可知，此时路端电压为U=2.5V，流过一个支路的电流为0.5A，由于两支路电压与电阻都相等，则两支路电流相等，干路电流为I=0.5×2=1A；当干路电流相等时，路端电压相等，由图c所示图象可知，路端电压U′=2.4V时，干路电流I′=0.33+0.87=1.2A，则闭合电路中，电源电动势E=U+Ir，则：E=25+1×r；E=24+1.2×r，解得：E=3V，r=0.5Ω．
4. 某同学要测量一节旧电池的电动势和内 ( http: / / www.21cnjy.com )阻，实验器材有一个电流表、一个电阻箱R、一个1Ω的定值电阻R0，一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验．
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测得的数据如下表所示：
实验次数 1
2
3
4
5
R（Ω） 4.0
10.0
16.0
22.0
28.0
I（A） 1.00
0.50
0.34
0.25
0.20
（1）电路中定值电阻R0的作用是：__________________________________．
（2）该同学为了用作图法来确定电池的电动势和内电阻，若将R作为直角坐标系的纵坐标，则应取____________作为横坐标．2-1-c-n-j-y
（3）利用实验数据在给出的直角坐标系上画出正确的图象______．
（4）由图象可知，该电池的电动势E=_______V，内电阻r=____Ω．
【答案】 (1). 保护电源，防止电源被短路 (2). (3). ( http: / / www.21cnjy.com / ) (4). 6.0 (5). 1.0
【解析】(1)[1]由电路图可知，电阻R0与电阻箱R串连接入电路，电阻R0起保护电路的作用，保护电源，防止电源被短路；
(2)[2]根据闭合电路欧姆定律，有：，公式变形，得到：
所以若将R作为直角坐标系的纵坐标，则应取 作为横坐标．
(3)[3]运用描点法作出图象 ( http: / / www.21cnjy.com / )
(4)[4][5]根据：，可得：；所以该电池的电动势：E=6.0V；内电阻：r=1.0
5. “用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图a．所示，其中R1为定值电阻，R为滑动变阻器．
(1)下列关于图a．电路的说法中正确的有_____
A．甲为电压传感器，R的作用是保护电路 B．甲为电压传感器，R1的作用是保护电路
C．乙为电压传感器，R的作用是保护电路 D．乙为电压传感器，R1的作用是保护电路
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(2)实验测得电池①的路端电压U与电流 ( http: / / www.21cnjy.com )I的拟合曲线如图b．中①图线所示，由此得到电池①的电源电动势E1=_______V，内阻r1=______Ω；21·cn·jy·com
(3)改用电池②，重复上述实验方法，得 ( http: / / www.21cnjy.com )到图b．中的图线②．用阻值相同的两个定值电阻分别与电池①及电池②连接，两电池的输出功率相等，则这两个定值电阻的阻值为________Ω，电池①和电池②的效率η1______η2（选填“>”“=”或“<”）．
【答案】 (1). D (2). 6.0 (3). 2.4 (4). 1.6 (5). <
【解析】(1)[1]甲串联在电路中， ( http: / / www.21cnjy.com )是测量电流的，所以甲是电流传感器；乙接在电源两端，测量电压，所以乙是电压传感器；定值电阻R1在实验中的作用主要是保护电源，防止短路；故D正确，ABC错误．
(2)[2][3]根据U=E I ( http: / / www.21cnjy.com )r可知，图象与纵轴的交点表示电源的电动势，故E1=6.0V；图象的斜率表示内阻，则r1=△U/△I=（6.0 1.2）/（2.0-0）Ω=2.4Ω；
(3)[4][5]由图可知，电池②的电动势E2=4.8V.内阻r2=1.6Ω，外接电阻R时，电源的输出功率为：，则，解得：R=1.6Ω．电池的效率：，带入数据得：η1<η2
6. 某同学利用DIS测定直流电动机效 ( http: / / www.21cnjy.com )率，装置和电路如图（a），其中A、B、C和D都是传感器。A、B是分别是位移传感器的发射器和接收器，用来测重物上升高度h。而图（b）是所有传感器测得的数据记录，经电脑绘在同一张图上的三种图像（它们横坐标均为时间，纵坐标分别为电压、电流和AB间高度差）。
(1)图（a）中，装置C是________传感器，D是__________传感器。
(2)如图（a）所示，闭合电键前，滑动变阻器滑片应处于_____________。
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(3)根据（b）图中的U-t、I-t和h-t图像，选择区域读取数据，为较精确地算出电动机的效率，则对应的时间段选取较适宜的是_____
A.0~0.5s B.0~1.0s C.1.0~2.0s D.1.0~3.0s
(4)读出所选过程中C、D的示数，已知重物和A的总质量为m=70g，重力加速度g=9.80m/s2，可算得该直流电动机的效率__________%21·世纪*教育网
(5)实验表明电动机的效率总是小于100%的，请指出影响电动机效率达不到100%的一个可能因素_________。
【答案】 (1). 电压 (2). 电流 (3). 最左端 (4). D (5). (6). 电动机的电热
【解析】(1)[1][2]由实验原理和目的，要测电动机的效率，则要测出输入电动机的功率或电动机消耗的电功率，所以要测出电动机的输入电压和电流，由图可以看出，C是与电动机并联的，所以是电压表，而D是与电动机串联的，是电流表。(2)[3]为保证安全起见，要使电动机逐步正常，开始闭合电路时使电路的电流最小，则滑动变阻器调到最大，应处最左端。(3)[4]电动机稳定工作的时段是1.0～3.0s，但由于1.0～2.0s时段高度显示不准确，所以选1.0～3.0s，D选最好。(4)[5]电动机输入功率为“”P入＝UI＝0.58×6.0V×0.4×0.4A＝0.557W，而电动机的输出功率：P出＝，所以电动机的效率为：(5) [6] 影响电动机效率达不到100%的一个可能因素为电动机的电热。
7. 用DIS电流传感器测电源电动势和内电阻的实验中，提供的实验器材有：
A.待测电源（电动势E小于3V，内阻r约1.5Ω）；B.DIS实验系统（电流传感器、数据采集器、计算机）；
C.开关K，D.导线若干；E.定值电阻R0=2Ω；F.滑动变阻器R（0~20Ω）；
G.滑动变阻器R（0~200Ω）；H.电阻箱R（0~9999Ω）。
(1)完成本实验需要的器材有（填代号）A、B、C、D、E和_______。
(2)通过调节可变电阻，改变外电路电阻R ( http: / / www.21cnjy.com )外，由电流传感器得到相应电流值I，以R外为横坐标，I为纵坐标，由计算机拟合得到的I-R外图像为下图中的____
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(3)为了由图像求得E和r，通 ( http: / / www.21cnjy.com )过“变换坐标，化曲为直”，将图线变为直线，如图所示。图中纵坐标表示______。由图像可得电动势E=______V，内阻r=_______Ω。
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【答案】 (1). H (2). C (3). (4). 2.8 (5). 1.4
【解析】(1)[1]本实验没有 ( http: / / www.21cnjy.com )伏特表，需要用能够读出具体阻值的电阻箱的阻值与R0的和R外来作为自变量，不能够选择滑动变阻器，故选H。
(2)[2]在闭合电路中，电源电动势为：E=I（R外+r）
可得I与R外的函数关系式为：根据数学知识知，I-R外的图象为图2中的C，故C正确
(3)[3][4][5]根据闭合电路欧姆定律：E=I（R外+r）
可得与R外一次函数关系式为：，根据数学知识，直线的斜率：
解得：E=2.8V；横截距：，解得：r=1.4Ω
8. 用如图电路测量干电池的电动势和内电阻。调节电阻箱，得到若干组电阻值R及对应的电流值I。以变量为横轴、变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图像，则该图像的____表示了干电池的电动势，该图像的______表示了干电池的内电阻。
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【答案】 (1). 斜率 (2). 截距
【解析】[1][2]闭合电路欧姆定律，有：
公式变形，得到：，以变量为横轴、以变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图象，该图象的斜率表示了干电池的电动势 则该图像纵坐标的截距表示了干电池的内电阻
一、等势线的描绘及电磁感应产生的条件
二、DIS测量电源电动势和内阻相关实验
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