电学实验典型例题(含详解)

电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至×1 Ω 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值．完
成下列填空：
(1)仪器连线如图所示(a 和 b 是多用电表的两个表笔)．若两电表均正常工作，则表笔 a
为________(选填“红”或“黑”)色．
(2)若适当调节电阻箱后，图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图(a)、(b)、(c)
1、(2013 年全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图 1 所示电路，测量
多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使
用的器材有：
多用电表；
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电压表：量程 5 V，内阻十几千欧；
滑动变阻器：最大阻值 5 kΩ；
导线若干．
图1
回答下列问题：
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．
所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为
________Ω. (3)计算得到多用电表内电池的电动势为________V．(保留 3 位有效数字)
5．(12 分)现要测定一个额定电压 2.5 V、额定功率约 0.7 W 的小灯泡的伏安特性曲线． (1)为了测量的电压能从零开始，测量误差较小，请在图甲中连好实物电路图． (2)合上开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于滑动变阻器的________(选填“左端”或 “右端”)． (3)根据实验数据，描绘出的 U­I 图象如图乙所示，由图可知，当灯泡的电压为 1.80 V 时，小灯丝电阻为________Ω，小灯泡的功率为________W(结果保留两位有效数字)．
(5)根据所描 I2­I1 图线求出待测电阻阻值约________Ω.(计算结果保留三位有效数字) 4.(14 分)(2017 届马鞍山模拟)使用多用电表测量电阻时，多用
电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电
阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需
要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为 60 mA 的电流表，
4、解析：(1)因为欧姆表的黑表笔接内部电源的正极，所以根据电路的连接方式可知， a 是黑表笔．
(2)因为多用电表调至×1 Ω 挡，所以读数为 14.0 Ω，电流表的读数为 53.0 mA，电阻箱 的读数为 4.6 Ω.
(3)由于欧姆表的内阻等于欧姆表的中值电阻，所以此欧姆表的内阻为 15 Ω，电阻箱和 电流表的电阻之和为 14 Ω.根据欧姆定律 E＝IR 总＝0.053×(15＋14) V＝1.54 V.
(4)由图乙可确定小灯泡耗电功率 P 与外加电压 U 的关系，符合该关系的图象是图丙中 的________．
1、解析：(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零．图 4 (2)多用电表电流为“红进黑出”，题图 1 中外电路电流由 2 到 1，所以红表笔应连 1 端． (3)多用电表挡位为×1 k，指针指 15，则 R＝15×1 k＝15.0 kΩ，由题图 3 知电压表读数 为 3.60 V. (4)当滑动变阻器连入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电压表 内阻，所以电压表内阻为 12.0 kΩ. (5)15.0 kΩ 为多用电表电阻挡的中值电阻，中值电阻阻值即内电路阻值，所以电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为 15.0 kΩ，设内电路电池电动势为 E，则当电压表示数为 4.00 V 时，15＋E 12＝142，解得 E＝9.00 V. 答案：(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0 2、解析：(1)本实验是用伏安法测电阻，由题图知电压表 V1 测路 端电压，则电压表 V2 测未知电阻 Rx 两端的电压，通过未知电阻的最大
A．待测电源 E(电动势略小于 6 V，内阻不足 1 Ω)； B．电压表 V1(量程 0～6 V，内阻约 6 kΩ)； C．电压表 V2(量程 0～3 V，内阻约 3 kΩ)； D．电流表 A(量程 0～0.6 A，内阻约 0.5 Ω)； E．未知电阻 Rx(约 5 Ω)； F．滑动变阻器(最大阻值 20 Ω)； G．开关和导线． (1)在图中的虚线框内画出完整的实验原理图． (2)实验中开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，当电压表 V1 的示数分别为 U1、U1′时， 电压表 V2 两次的示数之差为 ΔU2，电流表 A 两次的示数分别为 I、I′.由此可求出未知电阻 Rx 的阻值为________，电源的电动势 E＝________，内阻 r＝________.(用题目中给定的字 母表示) 3．(14 分)(2017 届河南豫南九校质量考评)因某卷金属丝的长度不便于使用刻度尺测量， 某同学为了测量出其长度，需要测量出该金属丝的直径和电阻值，因而进行了如 下的操作： (1)首先用螺旋测微器测该金属丝的直径，如图所示，该金属丝直径为 ________mm. (2)为了较准确地得出金属丝的长度，希望尽量准确地测量出此金属丝的电阻(约 300 Ω)， 现有如下实验器材可供选择： A．干电池(1.5 V，内阻不计)； B．电流表 G1(0～5 mA，内阻 r1＝300 Ω)； C．电流表 G2(0～10 mA，内阻约 100 Ω)； D．滑动变阻器 R1(0～10 Ω)； E．滑动变阻器 R2(0～1 000 Ω)； F．开关 S、导线若干． 滑动变阻器应选________(填器材前面的序号)． (3)该同学根据正确设计的电路将实物图连接出一部分，请把剩余部分连接起来．
(4)正确连接电路，改变滑动变阻器滑片的位置，并记录相应的 G1、G2 的读数如下表．以 I2 为纵坐标，I1 为横坐标，作出相应图线.
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流表 G1 示数 I1/mA
0.00 0.50 1.50 2.50 3.50 4.50
电流表 G2 示数 I2/mA
0.00 1.10 3.10 5.20 7.30 9.20
电流约为 Im＝53 VΩ＝0.6 A，故滑动变阻器采用限流式接法，如图所示．
(2)由欧姆定律可得|I－I′|Rx＝ΔU2，可得 Rx＝IΔ－UI2′；由闭合电路欧姆定律得 E＝U1＋Ir，
I′U1－IU1′
U1－U1′
E＝U1′＋I′r，由以上两式解得 E＝ I′－I ，r＝ I′－I .
答案：(1)图见解析
答案：(1)黑 (2)14.0 53.0 4.6 (3)1.54
5、解析：(1)实验电路图如图所示． (2)为了让测量电路中电压从零开始调节，则滑片开始时应滑到 最左端． (3)由图可知，当电压为 1.8 V 时，电流为 0.25 A，则电阻 R＝UI ＝01..285 Ω＝7.2 Ω；功率 P＝UI＝1.8×0.25 W＝0.45 W. (4)由功率公式 P＝UR2可知，功率与电压的图象应为 D. 答案：(1)见解析 (2)左端 (3)7.2 0.45 (4)D
(2)将图 1 中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图 2 所示，这时电压表的
示数如图 3 所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ 和________V.
图2
图3 (4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数 分别为 12 kΩ 和 4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ. (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理 想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图 4 所示．根据前面的实验数 据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1 k” 挡内部电路的总电阻为__________kΩ. 2、(12 分)(2017 届山东烟台一模)利用以下器材设计一个能同时测量电源的电动势、内 阻和一个未知电阻 Rx 阻值的实验电路．
(2)IΔ－UI2′
I′U1－IU1′ I′－I
U1－U1′ I′－I
3、解析：(1)螺旋测微器的固定刻度读数为 0.5 mm，可动刻度读数为 0.01×23.0 mm＝
0.230 mm，所以读数为 0.5 mm＋0.230 mm＝0.730 mm.
(2)根据表格中的数据可得出，滑动变阻器需要使用分压接法，故变阻器选用最大阻值
较小的 D.
(3)由于电流表 G1 的内阻已知，故为了减小误差，实物图连接如图甲所示．
(4)根据表中数据描点，然后连接，使尽可能多的点分布在直线的两侧，如图乙所示．
(5)根据欧姆定律可得 R＝UI ＝I2I－1r1I1，整理得 I2＝R＋R r1I1，结合图象的斜率 k＝R＋R r1＝2.08，
可得 R＝278 Ω. 答案：(1)0.730 (2)D (3)如图甲所示 (4)如图乙所示 (5)278