高中物理电学实验练习题含详解答案
高中物理电学实验专题(含答案)

物理电学实验专题一、伏安法测电阻及拓展1.下表中选出适当的器材,试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。
要求方法简捷,R X 两端电压能从0开始变化,要求有尽可能高的精确度。
电流表A 1:量程1mA 内阻约50Ω; 电流表A 2:量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3:量程100A μ 内阻约500Ω;电压表V 1:量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻:R 0=9990Ω; 电流表G :I g =300A μ、R g =10Ω。
滑动变阻器R 1: 阻值约50Ω;额定电流为1A滑动变阻器R 2: 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组:E=3V ;内阻小但不可忽略; 开关,导线若干2. 两块电压表测电阻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K ,导线若干。
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的31,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 =_________________。
3. 两块电流表测电阻从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1。
要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。
器材代号 规格 电流表(A 1) 量程100mA ,内阻r 1待测(约40Ω) 电流表(A 2) 量程500uA ,内阻r 2=750Ω 电压表(V ) 量程10V ,内阻r 3=10k Ω 电阻(R 1) 阻值约100Ω,作保护电阻用 滑动变阻器(R 2) 总阻值约50Ω 电池(E ) 电动势1.5V ,内阻很小开关(K )导线若干(1)画出电路图,标明利用器材的代号。
高中物理电学实验复习22道经典例题及详细分析

恒定电流实验复习题(44道电学实验题)一、电阻的测量㈠“安安”法“安安”法是利用两块电流表测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电流表测电压(或算电压),此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。
设计电路时除考虑电流表的量程外,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。
2.1利用“安安”法测电流表的内阻1、从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表A 1的内阻r 1,要求方法简捷,有尽可能高的精确度,并测量多组数据。
(1)画出实验电路图:标明所用器材的代号。
(2)若选取测量中的一组数据来计算r 1,则所用的表达式r 1= ,式中各符号的意义是: 。
器材(代号)与规格如下:电流表A 1,量程10mA ,内阻待测(约40Ω);电流表A 2,量程500μA ,内阻r 2=750Ω;电压表V ,量程10V ,内阻r 2=10k Ω电阻R 1,阻值约为100Ω;滑动变阻器R 2,总阻值约50Ω;电池E ,电动势1.5V ,内阻很小;电键K ,导线若干。
分析与解:大多数考生看到此题,第一感觉考虑的就是伏安法,由于没有考虑电表的量程,当然做不正确。
少数考生想到要满足“有尽可能高的精确度”的条件,认为电压U 的测定,不能选量程是10V 的电压表。
因为电流表两端允许施加的最大电压约为0.4V ,因而电压表不能准确测出电流表的两端的电压,但由于缺乏创新精神,想不出其他方法,也做不正确。
只有极少数有“安安”法新思路的考生才能做正确。
答案:将电流表A 2并联在电流表A 1的两端,利用电流表测量电压;要满足“多测几组数据”,滑动变阻器R 2采用分压接法;实验电路如图3所示,其表达式2211I r r I ,式中I 1、I 2、r 1、r 2分别表示通过电流表A 1、A 2的电流和它们的内阻。
2.2利用“安安”法测定值电阻的阻值2、用以下器材测量一待测电阻的阻值。
器材(代号)与规格如下:电流表A 1(量程250mA ,内阻r 1为5Ω);标准电流表A 2(量程300mA ,内阻r 2约为5Ω);待测电阻R 1(阻值约为100Ω),滑动变阻器R 2(最大阻值10Ω);电源E (电动势约为10V ,内阻r 约为1Ω),单刀单掷开关S ,导线若干。
最新全国高考物理电学实验部分真题附详细解析(1)

精品文档 (全国卷 1)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡 L(额定电压 3.8 V, 额定电流 0.32 A);电压表○V (量程 3 V,内阻 3 kΩ );电流表○A (量程 0.5 A,内阻 0.5 Ω ); 固定电阻 R0(阻值 1 000 Ω );滑动变阻器 R(阻值 0~9.0 Ω );电源 E(电动势 5 V,内阻 不计);开关 S;导线若干。
(1)实验要求能够实现在 0~3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原 理图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_________(填“增大”“不变”或“减 小”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)用另一电源 E0(电动势 4 V,内阻 1.00 Ω )和题给器材连接成图(b)所示的电 路,调节滑动变阻器 R 的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。
闭合开关 S,在 R 的变化范围 内,小灯泡的最小功率为____________W,最大功率为___________W。
(结果均保留 2 位小数) 【答案】(1)(2)增大;增大;(3)0.39w 1.17w 【解析】(1)要求能够实现在 0~3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量,故滑动变阻器用 精品文档精品文档 分压式接法,小灯泡为小电阻,电流表用外接法,如图(2)由 I-U 图象知,切线的斜率在减小,故灯泡的电阻随电流的增大而增大,再由电阻定律 知,电阻率增大;(3)当滑动变阻器的阻值为 9Ω 时,电路电流最小,灯泡实际功率最小,此时 E=U+I(r+R)得 U=-10I+4,在图中作出该直线如图所以, 交 点 坐 标 约 为 U=1.75V , I=225mA , P1=UI=0.39W ; 整 理 得 : ,当直线的斜率最大时,与灯泡的 I-U 曲线的交点坐标最大,即灯泡消耗 的功率最大。
高中物理电学实验专题含答案(word版)

c.保持滑动变阻器阻值不变,调电阻箱阻值使电压表指针偏转满刻度一半,同时记下电阻箱阻值为
R0 ;
d.调滑动变阻器使电压表指针偏转满刻度;
e.将电阻箱阻值调到零; 按上述步骤得出电压表内电阻的测量值等于
________,__为减小误差,滑动变阻器应选 _______。__
(2) 采用图乙电路,要求两表示数适当,能尽量多取数据,电流表应选
_____,_ 电表内阻对电阻率的测量 ______影_响(选填 “有”或 “没有 ”)。
3
6.某学习小组用如图所示的电路测量电源的电动势和内阻,待测电池的电动势约为 0-9999 Ω,理想电压表的量程为 3V,定值电阻 R0=10.0 Ω
9V,变阻箱的量程为
(1) 图中电路不完整,应用导线将电压表正极与 _______连__接 (填 “a”或 “b”) (2) 实验时,应先将电阻箱的电阻调到 _________填(“最大 ”或“最小 ”)
D.定值电阻 R1=100 Ω, R2 =500 Ω, R3=1000 Ω;
E.滑动变阻器 R4=10 Ω, R5=1000 Ω,
(1) 采用图甲电路,从下面所列步骤中选出合理的步骤,按顺序排列为
___________。___
a.将变阻器滑动触头移到 b 端,闭合电键;
b.将变阻器滑动触头移到 a 端,闭合电键;
(3) 若将实验记录的电阻箱阻值 R 与对应的电压表读数 U 记录于表格,然后在平面直角坐标系内以
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为纵坐
标, R 为横坐标,作出一条平滑直线,请用该直线的斜率
k 和纵轴截矩 b 定值电阻 R0 表达出电源电动势 E
和内电阻 r 的计算式: E=_______、_ r=_______。_(两空均用字母表示)
高中物理电学实验练习 (共20个实验有答案)

“小灯泡伏安特性”中的功率问题一、实验题1.做“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验时,已知所用小电珠的额定电压和额定功率分别为2.5V、1.2W,,实验可供选择的器材如下:a.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约5Ω)b.电流表A2(量程0~3A,内阻约0.1Ω)c.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)d.电压表V2(量程0~15V,内阻约2000Ω)e.滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流1A)f.滑动变阻器R2(阻值0~5000Ω,额定电流500mA)g.直流电源的电动势为3.0V,内阻忽略不计h.开关k,导线若干①为了完成实验且尽可能减小实验误差,电流表应选择,电压表应选择,滑动变阻器应选择(填写实验器材前的序号)②请设计合理的电路来完成该实验,把电路图画在方框里。
③实验中,当电压表的示数为U 时,电流表的示数为I,则小电珠电阻的真实值U(填“大于”“等于"或“小于")。
I④通过实验得到多组数据,做出小电珠的伏安特性曲线,如图所示。
如果取两个这样的小电珠并联以后再与一阻值为2.0Ω的定值电阻串联,接在电动势为3.0V、内阻忽略不计的直流电源两端,则每个小电珠消耗的实际功率为W 。
(结果保留两位小数)【答案】a c e 大于0.55(0.53—0.55)【解析】(1)灯泡额定电压是2.5V,电压表应选c;由表中实验数据可知,最大电流为0.49A,电流表选a;为方便实验操作,滑动变阻器应选e;(2)描绘小灯泡伏安特性曲线,电压与电流要从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法;由表中实验数据可知,灯泡最大电阻约为3.7Ω,电压表内阻约为2kΩ,灯泡电阻阻值远小于电压表内阻,电流表应采用外接法,电路图如图所示:(3)由于电压表的分流作用,所以电流表的示数比流经灯泡的电流偏大,故根据欧姆定律R =U测量电阻偏小,即计算得到的小电珠的电阻值IU小于真实值;则小电珠电阻的真实值大于。
I(4)将定值电阻与电源等效为内阻为2.0Ω,电动势为3.0V 的电源,由闭合电路欧姆定律得:U=3.0﹣2.0I,将路端电压与电流的关系图象作入图象中,如图所示:由图可知,U=1.28V,I=0.43A,所以灯泡的实际功率为:P =UI = 0.55W2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,实验室提供了如下器材:A.小灯泡(3V,1.8W)B.电压表(量程3V,内阻约为20kΩ)C.电流表(量程0.6A,内阻约为0.2Ω)D.滑动变阻器(0~10Ω,2A)E.电源(电动势3V,内阻不计)F.开关及导线若干,坐标纸实验中要求小灯泡上的电压从零开始测量尽可能准确,调节测量多组对应的U、I 值。
高中物理电学实验专项训练(含答案)

测定金属的电阻率(含练习使用螺旋测微器)一、实验目的1. 掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
2. 掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。
3. 学会利用伏安法测电阻,进一步测出金属丝的电阻率。
二、实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
要点(一)测量仪器、仪表的读数[例1](2018·广州调研)(1)如图所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左至右分别为10等分、20等分、50等分,它们的读数依次为________mm,________mm,________mm。
(2) 使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径,示数如图所示,则图(a)、(b)金属丝的直径分别为________ mm,________ mm。
(3) ①图甲用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表________ A,表针的示数是________A;当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表________ A,图中表针示数为________ A。
[提示与总结]1. 考查游标卡尺的读数[对应第(1)题](1) 10分度的游标尺的读数:主尺上读出整毫米数+游标尺上与主尺上某一刻线对齐的游标的格数×110。
(2) 20分度的游标尺的读数:主尺上读出整毫米数+游标尺上与主尺上某一刻线对齐的游标的格数×120。
(3) 50分度的游标尺的读数:主尺上读出整毫米数+游标尺上与主尺上某一刻度对齐的游标的格数×150。
2.考查螺旋测微器的读数[对应第(2)题]方法:固定刻度数mm+可动刻度数(估读一位)×0.01 mm。
②图乙使用较小量程时,每小格表示__________ V,图中指针的示数为________ V,若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示________ V,图中表针指示的是________ V。
[答案](1) 17.723.20 3.20(2) 2.1500.048(3) ①0.020.440.1 2.20②0.1 1.700.58.53.考查电流表和电压表的读数[对应第(3)题](1) 若刻度盘上每一小格为:1 , 0.1 , 0.001…时,需估读到最小刻度值的下一位。
高中物理:电学实验 练习(含答案)

高中物理:电学实验练习(含答案)(时间:45分钟)1.研究性学习小组围绕一个量程为30 mA的电流计展开探究。
(1)为测量该电流计的内阻,同学甲设计了如图(a)所示电路。
图中电源电动势未知,内阻不计。
闭合开关,将电阻箱阻值调到20 Ω时,电流计恰好满偏;将电阻箱阻值调到95 Ω时,电流计指针指在如图(b)所示位置,则电流计的读数为________mA,由以上数据可得电流计的内阻R g=________Ω。
(2)同学乙将甲设计的电路稍作改变,在电流计两端接上两个表笔,如图(c)所示,设计出一个简易的欧姆表,并将表盘的电流刻度转换为电阻刻度;闭合开关,将两表笔断开,调节电阻箱,使指针指在“30 mA”处,此处刻度应标阻值为________Ω(填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电流刻度。
则“10 mA”处对应表笔间电阻阻值为________Ω。
若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻变大不能忽略,电动势不变,但将两表笔断开,指针仍能满偏,按正确使用方法再进行测量,其测量结果与原结果相比将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
2.某同学要测量一未知电阻R x的阻值(阻值约为200 Ω),手头有如下器材:一节干电池E,一只电压表V(刻度清晰,但是读数模糊不清),滑动变阻器R1(阻值范围0~20 Ω),电阻箱R2(阻值范围0~99.9 Ω),电阻箱R3(阻值范围0~999.9 Ω),开关S1和单刀双掷开关S2,导线若干(1)该同学采用如图甲所示电路进行测量,其中电阻箱应选________;(填R2或R3)(2)用笔画线表示导线,按照图甲所示的电路图将图乙中的实验器材连接成实验电路;(3)实验中,该同学先将开关S1闭合,再将开关S2接通“1”,调节R1,使电压表指针指向恰当的位置并记录下该位置。
接下来他应该怎样操作,才能准确测出R x的阻值?简述操作的要点___________________________________。
高中物理【电学实验基础】典型题(带解析)

高中物理【电学实验基础】典型题1.如图所示,其中电流表A 的量程为0.6 A ,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A ;R 1的阻值等于电流表内阻的12;R 2的阻值等于电流表内阻的2倍.若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是________.A .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 AB .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 AC .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 AD .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A解析:选C .当接线柱1、2接入电路时,R 1与电流表并联,由于R 1=R A 2,可知流过R 1的电流为流过电流表电流的2倍,所以1、2接线柱间的电流为通过电流表电流的3倍,所以每一小格是原来的3倍,即为0.06 A ,所以A 、B 错误;当接线柱1、3接入电路时,电流表与R 1并联,然后再与R 2串联,串联电阻对电流无影响,与1、2接入电路的效果一样,所以每一小格表示0.06 A ,C 正确,D 错误.2.写出如图所示的游标卡尺和螺旋测微器的读数:(1)游标卡尺的读数为________mm ;(2)螺旋测微器的读数为________mm.解析:(1)由图甲所示游标卡尺可知,主尺示数是1.0 cm =10 mm ,游标尺示数是0×0.05 mm =0.00 mm ,游标卡尺示数为10 mm +0.00 mm =10.00 mm.(2)由图乙所示螺旋测微器可知,固定刻度示数为3.5 mm ,可动刻度示数为35.3×0.01 mm =0.353 mm ,螺旋测微器示数为3.5 mm +0.353 mm =3.853 mm.答案:(1)10.00 (2)3.8533.如图甲所示为某次测量时电压表的刻度盘的情形,若当时使用的是该表的0~3 V 量程,那么电压表读数为________V ,若当时使用的是该表的0~15 V 量程,那么电压表读数应为________V ;如图乙所示的电阻箱的读数为________Ω.解析:0~3 V 量程最小刻度是0.1 V ,要向下估读一位,读1.15 V(由于最后一位是估读的,有偶然误差,读成1.14~1.16 V 都算正确).0~15 V 量程最小刻度为0.5 V ,只要求读到0.1 V 这一位,所以读5.7 V(5.6~5.8 V 都算正确).图乙中的电阻箱有6个旋钮,每个旋钮上方都标有倍率,将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率,从最高位依次往下读,即可得到电阻箱的读数为84 580.2 Ω.答案:1.15(1.14~1.16均可) 5.7(5.6~5.8均可) 84 580.24.有一只满偏电流I g =5 mA ,内阻R g =400 Ω的电流表G .若把它改装成量程为10 V 的电压表,应________联一个________Ω的分压电阻,该电压表的内阻为________Ω;若把它改装成量程为3 A 的电流表,应________联一个________Ω的分流电阻,该电流表的内阻为________Ω.解析:改装成电压表时应串联一个分压电阻.由欧姆定律得U =I g (R g +R 1),分压电阻R 1=U I g -R g =105×10-3Ω-400 Ω=1 600 Ω,该电压表内阻R V =R g +R 1=2 000 Ω.改装成电流表时应并联一个分流电阻,由并联电路两端电压相等得I g R g =(I -I g )R 2.分流电阻R 2=I g I -I g R g =5×10-3×4003-5×10-3 Ω=0.668 Ω.该电流表内阻R A =R 2R g R 2+R g=I g R g I =0.667 Ω. 答案:串 1 600 2 000 并 0.668 0.6675.某同学用伏安法测定待测电阻R x 的阻值(约为10 k Ω),除了R x 、开关S 、导线外,还有下列器材供选用:A .电压表(量程0~1 V ,内阻约10 k Ω)B .电压表(量程0~10 V ,内阻约100 k Ω)C .电流表(量程0~1 mA ,内阻约30 Ω)D .电流表(量程0~0.6 A ,内阻约0.05 Ω)E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确,电压表选用________,电流表选用________,电源选用________.(均填器材的字母代号)(2)画出测量R x阻值的实验电路图.(3)________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是______________________.解析:(1)若电源选用E,则通过R x的最大电流为0.15 mA,两个电流表均无法准确测量,故电源应选用F.由此可知电路中的最大电流约为1.2 mA,故电流表选用C.电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且量程接近电源电压,故电压表选用B.(2)因为待测电阻阻值较大,所以电流表应采用内接法.滑动变阻器的阻值范围很小,应采用分压接法,实验电路图如图所示.(3)因为电流表采用内接法,电压表测出的电压为R x与电流表串联后两端电压,U测>U实,而R=UI,所以R测>R实.答案:(1)B C F(2)见解析图(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压6.用一段长80 cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验.(1)用多用电表粗测电阻丝的电阻,测量值约为6.0 Ω.(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,结果如图甲所示,由此可知金属丝直径的测量结果为________mm.(3)在用电压表和电流表测金属丝的电阻时,提供下列供选择的器材:A .直流电源(电动势约为4.5 V ,内阻很小)B .电压表(量程3 V ,内阻约3 k Ω)C .电压表(量程15 V ,内阻约15 k Ω)D .电流表(量程0.6 A ,内阻约0.125 Ω)E .电流表(量程3 A ,内阻约0.025 Ω)F .滑动变阻器(阻值范围0~15 Ω,最大允许电流1 A)G .滑动变阻器(阻值范围0~200 Ω,最大允许电流2 A)H .开关、导线若干要求操作简便且能保证测量准确度,在供选择的器材中,电流表应选择________,电压表应选择________,滑动变阻器应选择________.(均填字母代号)(4)根据上面选择的器材,在图乙中完成实验电路的连接.解析:(2)螺旋测微器固定刻度读数为0.5 mm ,可动刻度的读数为0.01×43.4 mm =0.434 mm ,所以最终读数为:0.5 mm +0.434 mm =0.934 mm ,因为需要估读,故0.932~0.936 mm 均可.(3)选择电表时,要使指针偏转尽量大一些,在其满刻度的23左右偏转比较准确,故电压表选择B ,电流表选择D ,待测电阻6 Ω 左右,为了便于调节,因此选择阻值范围0~15 Ω的滑动变阻器F 即可.(4)待测电阻较小,因此滑动变阻器应采用限流接法,电流表应采用外接法,其实物图如图所示.答案:(2)0.934(0.932~0.936均可)(3)D B F(4)见解析图7.某实验小组要精确测定一个额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约为300 Ω,电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有:A.电流表A1(量程为15 mA,内阻R A1约为10 Ω)B.电流表A2(量程为2 mA,内阻R A2=20 Ω)C.定值电阻R1=10 ΩD.定值电阻R2=1 980 ΩE.滑动变阻器R(0~20 Ω)一个F.电压表V(量程为15 V,内阻R V约为3 kΩ)G.蓄电池E(电动势为4 V,内阻很小)H.开关S一个(1)要完成实验,除蓄电池、开关、滑动变阻器外,还需选择的器材有________(填写器材前的字母编号).(2)请在虚线框内画出实验电路图.(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式R x=________,说明式中题目未给出的各物理量的意义:_____________________________________________________________.解析:(1)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流,由于电压表V的量程偏大,测量误差较大,不能用电压表V测量LED灯两端的电压,可以将电流表A2与定值电阻R2串联改装为电压表测量电压;LED灯正常工作时的电流在10 mA左右,可以用电流表A1测量通过LED灯的电流.(2)因为滑动变阻器阻值远小于LED 灯的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法.电路图如图所示.(3)根据闭合电路欧姆定律知,LED 灯两端的电压U =I 2(R 2+R A2),通过LED 灯的电流I =I 1-I 2,所以LED 灯正常工作时的电阻R x =U I =I 2(R 2+R A2)I 1-I 2.I 1、I 2分别为电流表A 1、A 2的读数.答案:(1)ABD (2)如解析图所示 (3)I 2(R 2+R A2)I 1-I 2I 1、I 2分别为电流表A 1、A 2的读数 8.某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3 V 、内阻约为3 k Ω的电压表和量程为0.6 A 、内阻约为0.1 Ω的电流表.采用分压电路接线,图1是实物的部分连线图,待测电阻为图2中的R 1,其阻值约为5 Ω.(1)测R 1阻值的最优连接方式为导线①连接______(填“a ”或“b ”)、导线②连接________(填“c ”或“d ”).(2)正确接线测得实验数据如下表,用作图法求得R 1的阻值为________Ω.U /V0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 I /A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53(3)已知图21R 2的边长是R 1的110,若测R 2的阻值,则最优的连线应选________(填选项). A .①连接a ,②连接cB .①连接a ,②连接dC .①连接b ,②连接cD .①连接b ,②连接d解析:(1)因电压表的内阻远大于待测电阻的阻值,故采用电流表外接法,又知滑动变阻器采用分压电路接线,故测R 1阻值的最优连接方式为导线①连接a 、导线②连接d .(2)作图如图所示,则R 1=ΔU ΔI =2.20.5Ω=4.4 Ω.(3)根据电阻定律可得R =ρL dL =ρd,故R 2=R 1,要测R 2的阻值,与测量R 1一样,最优的连线应①连接a ,②连接d ,故B 正确.答案:(1)a d (2)图见解析 4.4~4.7 (3)B9.某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路.(1)已知表头G 满偏电流为100 μA ,表头上标记的内阻值为900 Ω.R 1、R 2和R 3是定值电阻.利用R 1和表头构成1 mA 的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表.若使用a 、b 两个接线柱,电压表的量程为1 V ;若使用a 、c 两个接线柱,电压表的量程为3 V .则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R 1=________Ω,R 2=________Ω,R 3=________Ω.(2)用量程为3 V ,内阻为2 500 Ω的标准电压表○V 对改装表3 V 挡的不同刻度进行校准.所用电池的电动势E 为5 V ;滑动变阻器R 有两种规格,最大阻值分别为50 Ω和5 k Ω.为方便实验中调节电压,图中R 应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器.(3)校准时,在闭合开关S 前,滑动变阻器的滑动端P 应靠近________(填“M ”或“N ”)端.(4)若由于表头G 上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,则表头G 内阻的真实值________(填“大于”或“小于”)900 Ω.解析:(1)根据题意,R 1与表头G 构成1 mA 的电流表,则I g R g =(I -I g )R 1,得R 1=100Ω;若使用a 、b 两个接线柱,电压表的量程为1 V ,则R 2=U ab -I g R g I=910 Ω;若使用a 、c 两个接线柱,电压表的量程为3 V ,则R 3=U ac -I g R g I-R 2=2 000 Ω.(2)电压表与改装电表并联之后,电阻小于2 500 Ω,对于分压式电路,要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分,同时还要便于调节,故滑动变阻器选择小电阻,即选择50 Ω的电阻.(3)在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近M端,使并联部分分压为零,起到保护作用.(4)改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,说明通过表头G的电流偏小,则实际电阻偏大,故表头G内阻的真实值大于900 Ω.答案:(1)100910 2 000(2)50(3)M(4)大于10.某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA,内阻大约为2 500 Ω)的内阻.可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω,另一个阻值为2 000 Ω);电阻箱R z(最大阻值为99 999.9 Ω);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片.(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线.(2)完成下列填空:①R1的阻值为________Ω(填“20”或“2 000”).②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近.③将电阻箱R z的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1.将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置.最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B 与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”).④将电阻箱R z和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将R z的阻值置于2 601.0 Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变.待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位).(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:_______________________________.解析:(1)根据原理图(a),将图(b)中的实物连线如图所示.(2)①滑动变阻器R 1在实验中为控制电路,且为分压接法,应选总阻值小的滑动变阻器,故R 1的阻值为20 Ω.②为了保护微安表,S 1闭合时,微安表上的电压为零,故开始时应将R 1的滑片C 滑到滑动变阻器的左端.③接通S 2前后,微安表的示数保持不变,说明S 2闭合后,没有电流流过S 2,故B 、D 两点的电势相等.④实验过程中,由于测量电路,即由R z 、、R 2组成的电路的阻值很大,可认为测量电路两端的电压不变,故与R z 互换后通过R 2、R z 和的电流不变,电路如图所示.由于B 、D 两点的电势相等,对于图甲,I 1R μA =I 2R ′I 1R z1=I 2R ,即R μA R z1=R ′R对于图乙,I 1R z2=I 2R ′I 1R μA =I 2R ,即R z2R μA =R ′R所以R μA R z1=R z2R μA所以R μA =R z1R z2= 2 500×2 601 Ω=2 550 Ω.(3)提高测微安表内阻的精度,可减小系统误差,如调节R 1上的分压,尽可能使微安表接近满量程.答案:(1)见解析图(2)①20②左③相等④2 550 (3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程。
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图10-5 电学实验练习题例1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻R x (约100 Ω);直流电流表(量程0~10 mA 、内阻50 Ω);直流电压表(量程0~3 V 、内阻5 kΩ);直流电源(输出电压4 V 、内阻不计);滑动变阻器(0~15 Ω、允许最大电流1 A );开关1个,导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式,即电流表的内接法和外接法,由于R x <v A R R ,故电流表应采用外接法.在控制电路中,若采用变阻器的限流接法,当滑动变阻器阻值调至最大,通过负载的电流最小,I min =x A R R R E ++=24 mA >10 mA,此时电流仍超过电流表的量程,故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.例2、在某校开展的科技活动中,为了要测出一个未知电阻的阻值R x ,现有如下器材:读数不准的电流表A 、定值电阻R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。
⑴画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。
⑵写出主要的实验操作步骤。
【解析】⑴实验电路如右图所示(此法俗称”替代法”)。
⑵①将S 2与R x 相接,记下电流表指针所指位置。
②将S 2与R 1相接,保持R 2不变,调节R 1的阻值,使电流表的指针指在原位置上,记下R 1的值,则R x =R 1。
例3、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;滑动变阻器R ,最大阻值约为100Ω;)单刀单掷开关K ,导线若干。
测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻R x 的一种实验电路原理图。
【解析】如图所示 (用已知内阻的电压表代替电流表)例4用以下器材测量一待测电阻的阻值。
器材(代号)与规格如下:电流表A 1(量程250mA ,内阻r 1为5Ω);标准电流表A 2(量程300mA ,内阻r 2约为5Ω); 待测电阻R 1(阻值约为100Ω);滑动变阻器R 2(最大阻值10Ω);电源E (电动势约为10V ,内阻r 约为1Ω);单刀单掷开关S ,导线若干。
⑴要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图并标明每个器材的代号. ⑵需要直接测量的物理量是______,用测的量表示待测电阻R 1的计算公式是R 1=______。
【解析】⑴实验电路图如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。
⑵两电流表A 1、 A 2的读数为I 1、I 2和电流表A 1的内阻为r 1,待测电阻R 1的阻值的计算公式是:11211r I I I R -= 例5有一电阻R x ,其阻值在100~200Ω之间,额定功率为0.25W 。
要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有:安培表A 1,量程为50mA ,R A 1=100Ω,安培表A 2,量程为1A ,R A 2=20Ω电压表V 1,量程为5V ,R V 1=10kΩ,电压表V 2,量程为15V , R V 2=30kΩ变阻器R 1,变阻范围0~20Ω ,2A,变阻器R 2,变阻范围0~1000Ω,1A ,9V 电源,电键,导线。
⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是: 。
⑵画出所用实验电路图。
【解析】⑴允许通过电阻中电流可能的最大值由:R I P 2=得,mA I mA I 503521==。
因为电阻可能为200Ω,所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA ,应用电流表的示数来控制通过电阻的电流,因此,电流表应选A 1。
又因为RU P 2=,所以V U V U 1.7521== 。
因为电阻可能为100Ω,所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V ,应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压,因此电压表应选V 1。
因为R 1< R 2,且2A >35mA, 所以应选变阻器R 1。
因为R 1<R x 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。
因为x R <V A R R , 所以应选用外接电路。
⑵实验所用电路如图所示 例6(2000年全国)从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。
⑴在虚线方框中画出电路图,标明所用器材的代号。
器材(代号) 规 格电流表(A 1) 量程10mA ,内阻r 1待测(约40Ω)电流表(A 2) 量程500μA ,内阻r 2=750Ω电压表(V ) 量程10V ,内阻r 3=10Ω电阻(R 1) 阻值约100Ω,作保护电阻用滑动变阻器(R )总阻值约50Ω电池(E ) 电动势1.5V ,内阻很小导线若干,电键K11=____,式中各符号的意义是_______。
【解析】⑴如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。
⑵2121r I r =,I 1表示通过电流表A 1的电流,I 2表示通过电流表A 2的电流,r 2表示电流表A 2的内阻。
例7(2006年全国Ⅰ、Ⅲ)现要测量某一电压表 的内阻。
给定的器材有:待测电压表 (量程2V ,内阻约4k Ω);电流表 (量程1.2mA ,内阻约500Ω);直流电源E (电动势约2.4V ,内阻不计);固定电阻3个:R 1=4000Ω,R 2=10000Ω,R 3=15000Ω;电键S 及导线若干。
要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。
⑴试从3个固定电阻中选用1个,与其它器材一起组成测量电路,并在虚线框内画出测量电路的原理图。
(要求电路中各器材用题中给定的符号标出。
)⑵电路接通后,若电压表读数为U ,电流表读数为I ,则电压表内阻R V =_________。
【解析】⑴若直接将电压表与毫安表串联,因毫安表的量程过大(即两电表量程不匹配),故应将电压表与一定值电阻并联。
实验电路如图所示,若选用电阻R 1,则并联电阻并R =2000Ω,电压表读数U =mA R E r 并+·R 并=50020004.2+×2000=1.92>1V ,电流表读数I =mA +r R E并=50020004.2+=0.00096A =0.96mA >0.6mA ,R 1符合要求,同理可得2、R 3不符合要求,故选R 1。
⑵电路接通后,通过R 1的电流I 1=1R U ,则通过电压表的电流为I 2=I -I 1=I -1R U ,所以电压表的内阻R V =2I U =11RU R I U - 例8(2006年全国Ⅱ)现要测定一个额定电压4V 、额定功率1.6W 的小灯泡(图中用○×表示)的伏安特性曲线。
要求所测电压范围为0.1V ~4V 。
V V mAR 1 SEV mA现有器材:直流电源E (电动势 4.5V ,内阻不计),电压表 (量程4.5V ,内阻约为4×104Ω),电流表 (量程250mA ,内阻约为2Ω),电流表 (量程500mA ,内阻约为1Ω),滑动变阻器R (最大阻值约为30Ω),电键S ,导线若干。
如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是 ,下面两个电路应该选用的是 。
【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时,由于题目要求电压范围为0.1V ~4V ,因此滑动变阻器采用分压式接法。
根据估算通过小灯泡的额定电流为I =0.4A ,因此电流表应该选用 。
在伏安法测量过程中,由于临界电阻Ω==200V A R R R 大于小灯泡电阻,因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。
例9、用右图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。
电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R 0起保护作用。
除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:(a ) 电流表(量程0.6A 、3A );(b ) 电压表(量程3V 、15V )(c ) 定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W )(d ) 定值电阻(阻值10Ω,额定功率10W )(e ) 滑动变阻器(阴值范围0--10Ω、额定电流2A )(f ) 滑动变阻器(阻值范围0-100Ω、额定电流1A ),那么(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择 V ,电流表的量程应选择 A ; R 0应选择 Ω的定值电阻,R 应选择阻值范围是 Ω的滑动变阻器。
(2)引起该实验系统误差的主要原因是 。
(1)3,0.6,1,0~10。
(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。
解析:由于电源是一节干电池(1.5V ),所选量程为3V 的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几Ω左右,加上保护电阻,最大电流在0.5A 左右,所以选量程为0.6A 的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。
系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小。
本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E 测<E 真,r 测<r 真。
例10、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中有如下器材:A .待测干电池B .电流表G (0~3mA ,内电阻r 1=20Ω)C .电流表A (0~0.6A ,内电阻r 2=0.20)D .滑动变阻器甲(最大阻值10Ω)E .滑动变阻器乙(最大阻值100Ω)F .定值电阻R 1=100ΩV A 2 A 1A 2G .定值电阻R 2=500Ω H .定值电阻R 3=1.5k Ω开关、导线。
由于没有电压表,为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。
①为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选 ,定值电阻应选用 。
(填写定值电阻前的序号)②若某次测量中电流表G 的示数为I 1,电流表A 的示数为I 2;改变滑动变阻器的位置后,电流表G 的示数为I 1′,电流表A 的示数为I 2′。
则可知此电源的内电阻测量值为r = ,电动势测量值为E= 。
【解析】 干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。
由于题中没有电压表,故需要将电流表G 改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V ,则总电阻为1.55003V mA=Ω,故定值电阻应选用的序号为G 的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D ; ②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有 12112()()E I R r I I r =+++,1212()()E I R r I I r '''=+++解之,得()11211212I I r R r I I I I '-=+''+--, ()2112211212I I I I E R r I I I I ''-=+''+-- 【例11】某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件。