高中物理电学实验经典题型分析(27个例题)

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图10-5

教师:______ 学生:______ 时间:_____年_____月____日____段

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.

【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法,各仪器的量程和电阻都已经给出,只需计算两种接法哪种合适。

【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.

【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全,这是电学实验的首要原则 ,限流接法虽然简洁方便,但必须要能够控制电路不超过电流的额定值,同时,能够保证可获取一定的电压、电流范围,该题中,即便控制电流最小值不超过电流表的量程,因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小,电流、电压变化范围太小,仍不能用限流接法。

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。

题 电学实验经典题型分析

⑵写出主要的实验操作步骤。

【解本测量仪器是电压表和电流表,当只有一个电表(或给定的电表不能满足要求时),可以用标析】⑵验电路如右图所示。

⑵①将S2与R x相接,记下电流表指针所指位置。②将S2与R1相接,保持R2

不变,调节R1的阻值,使电流表的指针指在原位置上,记下R1的值,则R x

=R1。

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;

电压表V1,量程为,内阻r1=750Ω;

电压表V2,量程为5V,内阻r2=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

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A1(量程250mA,内阻r1为5Ω);标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω);

待测电阻R1(阻值约为100Ω);滑动变阻器R2(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R1的计算公式是R1=________。

【解析】

⑴实验电路图如图所示。

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:11

21

1r 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。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R

U 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

⑵实验所用电路如图所示

例6(从下表中选取出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1,画在下面的方框中,要求方法器材(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=10kΩ 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,内阻很小 电键(S ) 导线若干

【解析】要测量电流表A 1的内阻,按常规思想应用伏安法,将电压表并联在待测电流表两端,但根据本题所提供的仪器,我们可以首先肯定,在本实验中不可能用到电压表,因为电源的电动势只有,而电压表的量程为10V ,最多不到满偏的1/6,用它来读数误差太大,因此该实验能用到的电表只可能用两块电流表。

两块电流表有可能串联,也有可能并联,但题目中电流表A 2的内阻r 2已知,因此将两电流表并联,根据并联规律I 1r 1=I 2r 2可求出电流表A 1的内阻r 1=

1

2

2I r I 。 加在电流表两端的电压最大值U m =I m r 2=,而滑动变阻的最大阻值只有50Ω,如果将滑动变阻器接成限流,会超过电流表的量程,将它们烧坏。如果仅仅将滑动变阻器接成分压,滑动变阻器可调节的范围很小,只有全长的1/4,这样测量的次数比较少。故应将定值电阻R 1接在干路上用作限流,电路图如图所示。

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,内阻约500Ω);直流电源E (电动势约,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

V V mA

R 1

E

V

mA

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