电学实验创新拓展题

电学实验创新拓展题

1．导电玻璃是制造LCD的主要材料之一．为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3V，L”的字样，主要步骤如下，完成下列问题：

（1）首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图甲所示，则直径d=mm；（2）然后用欧姆表×100档粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图乙所示，则导电玻璃的电阻约为Ω；

（3）为精确测量R x在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于量程的，滑动

变阻器便于调节，他们根据下面提供的器材，设计了一个方案．请画出设计电路图，标出所选器材对应的电学符号．

A．电流表A1（量程为60mA，内阻R A1约3Ω）

B．电流表A2（量程为2mA，内阻R A2=15Ω）

C．定值电阻R1=747Ω

D．定值电阻R2=1985Ω

E．滑动变阻器R（0～20Ω）一只

F．电压表V（量程为10V，内阻R V=1kΩ）

G．蓄电池E（电动势为12V，内阻很小）

H．开关S一只，导线若干

（4）由以上实验可测得该导电玻璃电阻率的值

ρ=（用字母表示，可能用到的字母

有长度L、直径d、电流表A1、A2的读数I1、I2、电

压表读数U、电阻值R A1、R A2、R V、R1、R2）

2．某同学要测量如图甲所示金属圆环材料的电阻

率，已知圆环的半径为r．①他先用螺旋测微器测量圆环材料圆形横截面的直径d如图乙所示，则d=mm；

②他再用如图丙所示的电路测量该圆环的电阻，图中圆环接入电路的两点恰好位于一条直径上，电压表的量程为5V．电键S闭合后，电压表右端接到a点时电压表示数为、电流表示数为，接到b点的电压表示数为、电流表示数为．为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在进行实验（填“a”或“b”）；则圆环接入电路的两点间的电阻值为Ω；此值（填“偏大”、“偏小”或“准确”）；

③实验中发现电流表损坏，他又找到另外一个量程为2V，内阻为R1的电压表V1替代电流表

完成了实验．实验中电压表V和V1的示数分别为U和U1，改变滑片位置测得多组U、U1数据，他作出了U﹣U1图象为一条直线，如图丁所示，测得该直线的斜率为k，则金属圆环材料的电阻率的表达式为．（用r、d、k、R1表示）

3．某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝（电阻约为20Ω）材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：

电池组E（电动势为，内阻约1Ω）；

电流表A1（量程0～100mA，内阻约5Ω）；

电流表A2（量程0～，内阻约Ω）；

电阻箱R（0～Ω）；

开关、导线若干．他们的实验操作步骤如下：

A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；

B．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；

C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关S；

D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的示值R和接入电路的电阻丝长度L；

E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L．

F．断开开关，拆除电路并整理好器材．

（1）小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d= mm；

（2）实验中电流表应选择（选填“A1”或“A2”）；

（3）小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R﹣L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=（用给定的物理量符号和已知常数表示）．

4．国标（GB/T）规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ωm．某同学利用图丙电路测量15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动．实验器材还有：

电源（电动势约为3V，内阻可忽略）

理想电压表V1（量程为3V）

理想电压表V2（量程为3V）

定值电阻R1（阻值4kΩ）

定值电阻R2（阻值2kΩ）

电阻箱R（最大值9999Ω）

单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺．

实验步骤如下：

A．用游标卡尺测量并记录玻璃管的内径d；

B．向玻璃管内注满自来水，确保无气泡；

C．用刻度尺测量并记录水柱长度L；

D．把S拨到1位置，记录电压表V1示数；

E．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；

F．改变玻璃管内水柱长度，重复实验C、D、E；

G．断开S，整理好器材．

①测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图a，则d=mm．

②玻璃管内水柱的电阻R x=（用R1、R2、R表示）．

③利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图b所示的R﹣图

象．可求出自来水的电阻率ρ=Ωm（保留三位有效数字）．

5．目前汽车上都有车载电瓶作为备用电源，用久以后性能会下降，表现之一为电瓶的电动势变小，内阻变大．某兴趣小组将一块旧的电瓶充满电，准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内电阻．

A．待测电瓶，电动势约为3V，内阻约几欧姆

B．直流电压表V1、V2，量程均为3V，内阻约为3kΩ

C．定值电阻R0未知

D．滑动变阻器R，最大阻值R m

E．导线和开关

（1）根据如图甲所示的实物连接图，在图乙方框中画出相应的电路图．

（2）实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻R0，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值R m，再闭合开关，电压表V1和V2的读数分别为U10、U20，则R0=（用U10、U20、R m 表示）．

（3）实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1﹣U2图象如图丙所示，图中直线斜率为k，与横轴的截距为a，则电瓶的电动势E=，内阻r=（用k、a、R0表示）．