物理实验专题练习3

物理实验专题练习（3）1．某同学设计了一个如图7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1Ω）、电阻箱（0～99.99Ω）、滑动变阻器（0～10Ω）、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。

（1）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20Ω。

试分析该测量产生误差的原因是_________________________________________。

（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：①_______________________________________________________________________； ②_______________________________________________________________________； （3）图8是由实验数据绘出的R I-1图象，由此求出待测干电池组的电动势E ＝____________V 、内阻r＝_____________ Ω。

（计算结果保留三位有效数字）2．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表的内阻要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

3．某同学对黑箱(见图1)中一个电学元件的伏安特性进行研究．通过正确测量，他发现该元件两端的电压U ab (U ab =U a -U b )与流过它的电流I 之间的变化关系有如下规律阻值约总阻值约①当-15V <U ab <0V 时，I 近为零．②当U ab ≥0时，U ab 和I 的实验数据见下表： （1）在图2中画出U ab ≥0时该元件的伏安特性曲线．(可用铅笔作图)（2）根据上述实验事实．该元件具有的特性是_______________（3）若将此黑箱接入图3电路中，并在该电路的cd 两端输入如图4(甲)所示的方波电压信号u cd ,请在图4(乙)中定性画出负载电阻R L 上的电压信号u ef 的波形．4．用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）：电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0V ； 电压表V 1，量程为1.5V ，内阻r 1=750Ω； 电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2=2500Ω； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关S ，导线若干．（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的13，试画出测量电阻R x 的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注）．（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图5—11上画出连线．（3）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表v 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x =____________________．5．有以下可供选用的器材及导线若干条,要求使用个数最少的仪器尽可能精确地测量一个电流表的满偏电流．A ．被测电流表A 1：满偏电流约700～800A ，内阻约100Ω，刻度均匀、总格数为NB ．电流表A 2：量程0.6A ，内阻0.1ΩC ．电压表V ：量程3V ，内阻3k ΩD ．滑动变阻器R 1：最大阻值200ΩE ．滑动变阻器R 2：最大阻值1k ΩF ．电源E ：电动势3V 、内阻1.5ΩG ．开关一个图5—11（1）在虚线框内画出实验电路图,并在每个选用的仪器旁标上题目所给的字母序号．（2）测量过程中测出多组数据,其中一组数据中待测电流表A的指针偏转了n格，可算出满偏电流I g=___________，式中除N、n外,其他字母符号代表的物理量是______________．6．实验室中现有的器材如下：电池E（电动势约10V、内阻r约1Ω）标准电流表A1（量程300mA，内阻r1约为5Ω）电阻箱R1（最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω）滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）开关S和导线若干．要求设计—个测定电流表A（量程250mA，内阻r2约为5Ω）内阻的实验方案．2（1）在方框中画出测量电路，并在每个仪器旁标上英文代号．内阻的计算公（2）要直接测出的物理量是____________________，用这些物理量表示待测电流表A2式是______________．7．在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A．干电池E（电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω）（满偏电流3mA，内阻r1=10Ω）B．电流表A1（0～0.6A，内阻0.1Ω） D．滑线变阻器R1（0～20Ω，10A）C．电流表A2E．滑线变阻器R2（0～100Ω，10A） F．定值电阻R3（990Ω）G．开关和导线若干⑴为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是______________（填字母代号）⑵请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图．⑶如图5—42为某一同学根据他所设计的实验给出的I1、I2图线（I1为A1的示数，I2为A2的示数），由图线可求得被测电池的电动势E＝_____________V，内阻r =_____________Ω．mA，量程为150mV，内阻约为150Ω．现要将其改成量程为10 mA的电流表，8．实验室内有一电压表○并进行校准．为此，实验室提供如下器材：干电池E（电动势为1.5V），电阻箱R，滑线变阻器R′，电流表○A（有1.5mA，15mA与150 mA三个量程）及开关S．mA的内阻．在既（1）对电表改装时必须知道电压表的内阻．可用如图5—43所示的电路测量电压表○不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表○A应选用的量程是________________．若合上S，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV，电流表○A的读数为1.05 mA，则电压表的内阻R mV为______________．(取三位有效数字)图5—43（2）在对改装成的电流表进行校准时，把○A作为标准电流表，画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图（滑线变阻器作限流使用），图中各元件要用题中给出符号或字母标注．图中电阻箱的取值是_______（取三位有效数字），电流表○A应选用的量程是_____________________．9．量程为3V的电压表V内阻约为3kΩ，要求测出该电压表内阻的精确值．实验中可供选用的器材有： 电阻箱R a（最大值9999.9Ω，阻值最小改变量0.1Ω）（最大阻值1000Ω，允许最大电流0.2A）滑线变阻器Rb电源E（开路电压约为5V，内阻可忽略不计） 开关S及导线若干（1）设计一个易于操作的测量电路，要求画出实验电路图并标出所用器材符号．（2）列出测量步骤，并写出计算电压表内阻的最后公式．10．一只量程为1V，内阻R V约为900Ω的电压表是由小量程电流表改装而成的，现在要测量它的内阻并对该表进行校正．实验室提供了以下供选择的器材：A．待测电压表 B．标准电压表（量程1 V）C．滑动变阻器（最大阻值1 000Ω，额定电流1A）D．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1A）E．电阻箱（最大阻值999．9Ω，最小改变量0.1Ω）F．电阻箱（最大阻值99．9Ω，最小改变量0.1 Ω）G．电池组（电动势约3 V，内阻约1Ω） H．导线和开关若干．（1）为了用半偏法测量该电压表的内阻，某同学设计了两种电路，如图5—44甲、乙所示，要使测量较精确，应选择___________________（填“甲”或“乙”）电路．在器材的选择上，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的器材中选用___________________________________（用器材前的序号字母表示）．用上述方法测出的电压表内阻的测量值R V_________（填“大于”、“等于”或“小于”）电压表内阻的真实值．物理实验专题练习（3）参考答案1．（1）并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大（2）①调节电阻箱 R，断开开关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（3）2.81 2.33析：由测定电源电动势和内阻实验的原理，此种接法出现误差的原因是电流表的分压作用。

而R=r+r，安图线的斜率表示电源电动势的倒数，据此得出电动势E＝2.81v, 内阻r＝2.33Ω。

有的考生不能正确理解图象的物理意义，从而无法得出正确的答案。

属于难题。

2．3．(1) (2)单向导电性 (3)4．（1）本题中测量电阻的原理是并联分流或串联分压．由于滑动变阻器的最大阻值远小于测量部分的阻值，且电源电动势大于两电压表的量程，在调节滑动变阻器的过程中，为保证电压表的安全，且其读数有明显的改变，滑动变阻器应采用分压式控制电路，电路原理图如图5—12甲或乙所示．图5—12（2）实物连线如图5—13甲或乙所示图5—13（3）若采用甲电路，根据并联电路的电流分配关系，21121xU U U r r R =+ 解得1122112xU r r R U r U r =-．若采用乙电路，根据串联电路的电压分配关系，1211U U U r R -=解得2111()xU U R r U -=．5．（1）首先来分析电路的测量部分．由于电流表A 2量程与待测电流表A 1量程相差太大，从实验测量精度考虑，不能直接将电流表A 2与电流表A 1串联来测量电流．注意到电压表内阻已知，而允许通过电压表的最大电流为33V 1000A310μ=⨯Ω，跟待测电流表的量程接近，因此，可将电压表与电流表A 1串联，利用其读数来计算通过电流表A 1的电流．再来分析电路的控制部分．若将滑动变阻器接成限流式，则通过待测电流表的最小电流大约为33V 750A(31)10μ=+⨯Ω，显然，不能保证电表安全,也无法通过调节测量多组数据．因此，应采用分压式控制电路，为了便于调节，应选用最大阻值20Ω的滑动变阻器．综合以上分析，选用的器材应为A 、C 、D 、F 、G 其实验电路如图5—47所示．（2）实验过程中，调节滑动变阻器滑动触头，使待测电流表A 1的指针偏转n 格，读出此时电压表V 的示数U ，则通过待测电流表的电流VU IR =由此可得,电流表的满偏电流m a x VN N UI I n n R ==，式中U 为电压表的读数，R V 为电压表的内阻．6．（1）如图5—48所示（2）A 1、A 2两电流表的读数I 1、I 2和电阻箱R 1的阻值121212,I I R r R I -=．图5—48 图5—507．（1）R 1 （2） 电路如图5—50所示 （3）1.4 8，0.8图5—478．（1）当电压○mA 满偏时，通过其电流U I R==1mA ，故电流表选1.5mA 量程．若合上S 后，3m V315010V 1.0510AU R I --⨯==⨯ =143Ω．（2）可把电压表○mA 当成量程为150mV 、R g =143Ω表头处理，其改装后量程为10mA ，则通过○mA 的满偏电流为315010V143g ggU I R -⨯==Ω=1.05mA ．由部分电路欧姆定律知3315010V(1010.5)10gU RI --⨯==-⨯=16.8Ω． ○A 量程选15mA ．图5—519．（1）如图5—53所示（2）合上开关S ，调节电阻箱阻值，使电压表指针在中央刻度处，记下电阻箱的阻值R 1；再调节电阻箱电阻，便电压表指针指在满偏刻度处，记下电阻箱的阻值R 2．V 212R R R =-（或2211V 12U R U R R U U -=-）10．（1）乙；D 、E ；（2）大于图5—53。