高中物理电学实验练习题含详解答案

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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(约100 Ω);直流电流表(量程0~10 、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<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,x

A R R R E ++24 >10 ,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,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 1。

例3、用以下器材测量一待测电阻的阻值(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250,内阻r 1为5Ω);标准电流表A 2(量程300,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,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50,1=100Ω,安培表A 2,量程为1A ,2=20Ω

电压表V 1,量程为5V ,1=10kΩ,电压表V 2,量程为15V , 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35,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 >35, 所以应选变阻器R 1。因为R 1< 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为x R

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10,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K

11,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)。⑵21

21r I 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1.2,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 。

【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=500

20004.2+=0.00096A =0.96>0.6,R 1符合要求,同理可得R 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=2I U =11RU R I U

- V V R 1 S E

V

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