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 A
B ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A
C ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A
D ．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)3.853
3．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) 84 580.2
4．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 ＝105×10－3
Ω－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 0.667
5．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＝U
I，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 Ω
D．定值电阻R2＝1 980 Ω
E．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 2
I 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 /V
0.40 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c
B ．①连接a ，②连接d
C ．①连接b ，②连接c
D ．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 ＝2.20.5
Ω＝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)B
9.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＝100
Ω；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。