高中物理电学实验经典题型分析(27个例题)
高中物理电学实验专题(含答案)
物理电学实验专题一、伏安法测电阻及拓展1.下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。
要求方法简捷，R X 两端电压能从0开始变化，要求有尽可能高的精确度。
电流表A 1：量程1mA 内阻约50Ω； 电流表A 2：量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3：量程100A μ 内阻约500Ω；电压表V 1：量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻：R 0=9990Ω； 电流表G ：I g =300A μ、R g =10Ω。
滑动变阻器R 1： 阻值约50Ω；额定电流为1A滑动变阻器R 2： 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组：E=3V ；内阻小但不可忽略； 开关，导线若干2. 两块电压表测电阻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； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。
（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的31，试画出测量电阻R x 的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。
（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。
（3）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x ＝_________________。
3. 两块电流表测电阻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。
器材代号 规格 电流表（A 1） 量程100mA ，内阻r 1待测（约40Ω） 电流表（A 2） 量程500uA ，内阻r 2＝750Ω 电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10k Ω 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1.5V ，内阻很小开关（K ）导线若干（1）画出电路图，标明利用器材的代号。
高中物理电学难题及答案
电学选择题1、图1所示的电路中，电源电压恒定．闭合开关S 后，电路正常工作．过了一会儿，两电表的示数突然都变为零，则该电路中出现 的故障可能是:A. 电阻R 断路; B ．电阻R 短路; C ．灯L 断路; D ．灯L 短路.2、如图2所示电路，电阻R1标有“6Ω lA ”，R2标有“3Ω 1．2A ”，电流表A1、A2的量程均为0～3A ，电压表量程0~15V ，在a 、b 间接入电压可调的直流电源．闭合开关s 后，为保证R1、R2均不损坏，则允许加的电源电压和通过电流表A1的电流不得超过 ( )A ．9V 1AB ．3.6V 0.6AC ．9.6V lAD ．3.6V 1.8v3、如图3所示，电源电压不变，闭合开关S 后，滑动变阻器滑片自a 向b 移动的过程中:A ．电压表V1示数变大，v2示数变大，电流表A 的示数变大;B ．电压表V1示数不变，V2示数变大，电流表A 的示数变小;C ．电压表V1示数不变，V2示数变小，电流表A 的示数变大;D ．电压表V1示数变小，V2示数变大，电流表A 的示数变小.4、一个验电器带有正电，它的箔片张开某一角度，用另一个有绝缘手柄的导体靠近验电器的金属球，发现验电器的箔片的张角减小，关于导体的带电情况，下面的说法正确的是（ ）A. 只可能带负电B.只可能带正电C. 可能带负电或不带电D.可能带正电或不带电5、在下图4的电路中，R 为待测电阻，阻值约为5欧。
给你的器材有：滑动变阻器（2A ，0～10欧Ω）；电压表，有2个量程，分别为0～3V 、0～15V ；电流表，有2个量程，分别为0～0.6A 、0～3A ；电池组为新干电池3节串联。
两只电表的量程可采用以下4种选法，但为使测量时能较准确地读数，最后，两只电表的量程应采用 [ ]A ．0～0.6A 和0～1.5VB ．0～3A 和0～15VC ．0～0.6A 和0～3VD ．0～3A 和0～3V6、某精密电子仪器中为了便于调节电路中的电流，其调节部分使用了两个滑动变阻器，如图所示。
最新全国高考物理电学实验部分真题附详细解析(1)
精品文档 （全国卷 1）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡 L（额定电压 3.8 V， 额定电流 0.32 A）；电压表○V （量程 3 V，内阻 3 kΩ ）；电流表○A （量程 0.5 A，内阻 0.5 Ω ）； 固定电阻 R0（阻值 1 000 Ω ）；滑动变阻器 R（阻值 0~9.0 Ω ）；电源 E（电动势 5 V，内阻 不计）；开关 S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在 0~3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原 理图。
（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减 小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）用另一电源 E0（电动势 4 V，内阻 1.00 Ω ）和题给器材连接成图（b）所示的电 路，调节滑动变阻器 R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。
闭合开关 S，在 R 的变化范围 内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。
（结果均保留 2 位小数） 【答案】（1）（2）增大；增大；（3）0.39w 1.17w 【解析】（1）要求能够实现在 0~3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用 精品文档精品文档 分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如图（2）由 I-U 图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律 知，电阻率增大；（3）当滑动变阻器的阻值为 9Ω 时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时 E=U+I（r+R）得 U=-10I+4，在图中作出该直线如图所以， 交 点 坐 标 约 为 U=1.75V ， I=225mA ， P1=UI=0.39W ； 整 理 得 ： ，当直线的斜率最大时，与灯泡的 I-U 曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗 的功率最大。
(完整版)高中物理经典电学实验题(全)
八、电学实验题集粹（33个）1．给你一只内阻不计的恒压电源，但电压未知，一只已知电阻Ｒ，一只未知电阻Ｒｘ，一只内阻不计的电流表但量程符合要求，以及开关、导线等，用来测Ｒｘ接在该恒压电源上时的消耗功率Ｐｘ，画出测量线路图并写出简要测量步骤，以及Ｐｘ的表达式．2．如图3－94所示是研究闭合电路的内电压、外电压和电源电动势间关系的电路．（1）电压表Ｖ的（填“正”或“负”）接线柱应接在电源正极Ａ上，电压表Ｖ′的（填“正”或“负”）接线柱应接在探针Ｄ上．（2）当滑片Ｐ向右移动时，Ｖ′的示数将（填“变大”、“变小”或“不变”）．图3－94 图3－953．有一只电压表，量程已知，内阻为ＲＶ，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）．请用这只电压表和电池，再用一个开关和一些连接导线，设计测量某一高值电阻Ｒｘ的实验方法．（已知Ｒｘ的阻值和ＲＶ相差不大）（1）在如图3－95线框内画出实验电路．（2）简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高值电阻Ｒｘ的计算式．4．在“测定金属的电阻率”的实验中，用电压表测得金属丝两端的电压Ｕ，用电流表测得通过金属丝中的电流I，用螺旋测微器测得金属的直径ｄ，测得数据如图3－96（1）、（2）、（3）所示．请从图中读出Ｕ＝Ｖ，Ｉ＝Ａ，ｄ＝ｍｍ．图3－965．如图3－97所示，是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管，管长Ｌ约40ｃｍ，直径Ｄ约8ｃｍ．已知镀膜材料的电阻率为ρ，管的两端有导电箍Ｍ、Ｎ，现有实验器材：米尺、游标卡尺、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关、导线若干根，请你设计一个测定电阻膜膜层厚度ｄ的实验，实验中应该测定的物理量是，计算镀膜膜层厚度的公式是．图3－976．用万用表的欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是．（填字母代号）Ａ．万用电表的指针达满偏时，被测电阻值最大Ｂ．万用电表的指针指示零时，说明通过被测电阻的电流最大Ｃ．测电阻前，把面板上的选择开关置于相关的欧姆挡上，将两表笔的金属杆直接短接，调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在电流的最大刻度处Ｄ．用欧姆表的Ｒ×10Ω挡时，指针指在刻度20～40的正中央，则被测电阻的阻值为300ΩＥ．测量前，待测电阻应跟别的元件和电源断开Ｆ．用欧姆表的Ｒ×100Ω挡测电阻时，若指针指在零处附近，则应换用Ｒ×1ｋΩ挡7．在“测定金属的电阻率”的实验中，电阻丝的电阻值约为40～50Ω，可供选择的主要器材如下：Ａ．电压表（内阻20ｋΩ，量程0～10Ｖ）Ｂ．电流表（内阻约20Ω，量程0～50ｍＡ）Ｃ．电流表（内阻约4Ω，量程0～300ｍＡ）Ｄ．滑动变阻器（额定电流1Ａ，阻值为100Ω）Ｅ．滑动变阻器（额定电流0.3Ａ，阻值为1700Ω）Ｆ．电池组（电动势为9Ｖ，内阻为0.5Ω）（1）电流表应选，滑动变阻器应选．（2）把如图3－98甲所示的器材连接成测电阻值的实验电路．（3）用螺旋测微器测电阻丝的直径，读数如图3－98（乙）所示，则电阻丝的直径ｄ＝ｍｍ．图3－988．要用伏安法测定一个阻值只有几欧的待测电阻Ｒｘ，现提供了以下器材：Ａ．量程分别是0.6Ａ、3Ａ，内阻分别为几欧、十分之几欧的电流表1只；Ｂ．量程分别是3Ｖ、15Ｖ，内阻分别为1ｋΩ、几千欧的电压表1只；Ｃ．总阻值为20Ω的滑动变阻器1只；Ｄ．6Ｖ的蓄电池1只；Ｅ．开关1只和导线若干．为使电阻的测量较为准确，并使电表能从零值开始读数，根据提供的实验器材，在如图3－99甲的方框内，画出符合要求的实验电路图．图3－99用笔画线代替导线，将如图3－99乙所示的实物图连成实验电路．如果其中一次测量电表的读数如图399丙所示，则由这个测量算得电阻值Ｒｘ＝．9．现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）．要求：（1）在如图3－100所示的方框中画出实验电路图．（2）简要写出完成接线后的实验步骤：（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式ｒ＝．图3－10010．使用如图3－101所示器材测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率Ｐ与它两端电压的平方（Ｕ2）的关系曲线，已知小灯泡标有“6Ｖ，3Ｗ”的字样，电源是两个铅蓄电池串联组成的电池组，滑动变阻器有两种规格，Ｒ1标有“5Ω，2Ａ”，Ｒ2标有“100Ω，20ｍＡ”．各电表的量程如图3－101所示，测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据．（1）把图中实物连成实验电路，滑动变阻器应选用．（2）测量时电压表示数如图3－101所示，则Ｕ＝Ｖ．（3）在如图3－101所示的Ｐ－Ｕ2图象中，可能正确的是，理由是．图3－10111．在用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为2～20Ω，要求变阻器的滑动头在右端时，其所用阻值最大．线路连接图如图3－102所示，其中连线有错误的导线编号为；应改正的接线端为（说明由哪个接线端改为哪个接线端）．图3－10212．利用电压表和电流表测1节干电池的电动势和内阻ｒ，电路如图3－103所示，图中Ｒ1为粗调滑动变阻器，Ｒ2为微调滑动变阻器，实验得到四组数据如表中所示．（1）表中数据经处理后，可以确定电动势＝Ｖ，内阻ｒ＝Ω．（2）现有滑动变阻器：Ａ（10Ω，1Ａ），Ｂ（500Ω，0.5Ａ），Ｃ（500Ω，0.1Ａ）．那么在本次实验中，滑动变阻器Ｒ1应选用，Ｒ2应选用．（填“Ａ”、“Ｂ”或“Ｃ”）Ｉ／ｍＡＵ／Ｖ50.0 1.3575.0 1.35100.0 1.20150.0 1.05图3－10313．如图3－104为“研究电磁感应现象”的实验装置．（1）将图中所缺的导线补接完整．（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下，那么合上开关后［］图3－104Ａ．将原线圈迅速插入副线圈时，电流计指针向右偏转一下Ｂ．将原线圈插入副线圈后，电流计指针一直偏在零刻线右侧Ｃ．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电流计指针向右偏转一下Ｄ．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电流计指针向左偏转一下14．用电流表和电压表测1节干电池的电动势和内电阻，如图3－105中给出了Ａ、Ｂ两个供选用的电路图，为了较精确地测定电动势和内电阻，实验中应选用电路，正确选用电路后，试根据实验数据画出的Ｕ－Ｉ图线，得到电池的电动势＝Ｖ，内电阻Ｒ＝Ω．图3－10515．如图3－106为“研究电磁感应现象”的装置示意图．已知电流从正接线柱流入电流表时，指针向右偏转．（1）闭合开关Ｓ稳定后，将滑动变阻器的滑动触头Ｐ向右滑动，发现电流表指针向右偏转，则可断定电源的正极是．（2）以下做法能使电流表指针向左偏转的是．Ａ．闭合开关Ｓ的瞬间Ｂ．保持开关Ｓ闭合，将原线圈从副线圈中迅速抽出Ｃ．将开关Ｓ断开的瞬间Ｄ．保持开关Ｓ闭合，将原线圈中的铁芯迅速抽出图3－10616．如图3－107是研究自感现象的演示电路图，电感线圈Ｌ的直流电阻与Ｒ相同，Ａ1、Ａ2是相同的电流表，当两电流表中的电流从右端流入时，指针均向右偏；从左端流入时，指针均为向左偏．则当开关Ｓ闭合瞬间，Ａ1与Ａ2中电流的大小关系是Ｉ1Ｉ2（填“＞”、“＜”或“＝”）；当开关Ｓ闭合一段时间再断开的瞬间，表Ａ1和Ａ2的指针偏转方向是：Ａ1，Ａ2；此时通过Ａ1、Ａ2的电流大小关系是：Ｉ1Ｉ2．（填“＞”、“＜”或“＝”）图3－10717．一灵敏电流表，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，试就如图3－108中各图指出：图3－108（1）图甲中电表指针的偏转方向是．（2）图乙中磁铁下方的极性是．（3）图丙中磁铁的运动方向是．（4）图丁中线圈从上向下看的绕制方向是．18．现有阻值为10．0Ω的定值电阻两个，两个开关，若干根导线和一个电流表，该电流表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电流表内阻可忽略不计，电源内阻约为几欧，电流表量程满足测量要求）．（1）在上边方框中画出实验电路图．（2）简要写出完成接线后实验步骤_________________．（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式ｒ＝_________________．19．一同学用如图3-73所示装置研究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系．已知电流从ａ接线柱流入电流表时，电流表指针右偏．实验时，磁场方向、磁铁运动情况及电流表指针偏转情况均记录在下表中．图3-73实验序号磁场方向磁铁运动情况指针偏转情况1 向下插入右偏2 向下拔出左偏3 向上插入左偏4 向上拔出右偏（1）由实验1、3得出的结论是________．（2）由实验2、4得出的结论是________．（3）由实验1、2、3、4得出的结论是________．20．有一只电压表，量程已知，内电阻为ＲＶ，另有一电池组（电动势未知，但不超过电压表的量程，内电阻可忽略），请用这只电压表和电池组，再用一个开关和一些连接导线，设计测量某一高阻值电阻Ｒｘ的实验方法．（已知Ｒｘ的阻值和电压表的内电阻ＲＶ相差不大）（1）在下面方框内画出实验电路．（2）简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高阻值电阻Ｒｘ的计算表达式．21．用如图3-74所示电路测量电源的电动势和内阻ｒ，改变Ｒ的阻值，得到一系列Ｉ、Ｕ值，最后用Ｕ-I图象来处理实验数据，得到和ｒ的值．由于实验原理带来的系统误差，使得求得的值偏________，内阻值ｒ偏________，为了减小误差，必须选用内阻________的电压表和阻值________的电阻Ｒ．图3-7422．把一只量程为300μＡ的电流表改装成一只欧姆表，使电流表表盘上原100μＡ刻线改为10ｋΩ；则200μＡ的刻线改为________ｋΩ，该欧姆表内电路的电阻是________ｋΩ，电源电动势是________Ｖ．23．如图3-75为测量电源电动势和内阻的一种电路图3-75（1）在图中标出各表符号及正、负接线柱．（2）Ｒ０在电路中的作用是________；在合上开关前，变阻器的滑动片应放在________端．（填左、右）（3）用此电路测得的电源电动势和内电阻与真实值比较应该是测________真，ｒ测________ｒ真．（填“大于”、“小于”或“等于”）24．如图3-76所示是打点计时器的简易构造，电源是________压________流电流，分析说明振针打点原理．图3-7625．现有以下器材灵敏电流表：满偏值为6ｍＡ，内阻为100Ω；电池：电动势为3Ｖ，内阻为10Ω；另有可变电阻分别为Ｒ１：0～10Ω的滑动变阻器；Ｒ２：0～9999Ω的电阻箱：Ｒ３：0～1ｋΩ的电位器．要求用上述器材组装一个欧姆表，电路如图3-77所示，回答下列问题：图3-77（1）需要的可变电阻是________．（填代号）（2）该欧姆表正中间的刻度值是________．（3）若某次测量中发现指针在1500Ω处，则表明此时流过灵敏电流表的电流值是________．26．如图3-78实物分别为开关，两个电池串联的电源，电压表，电阻箱，还有导线若干（图中未画出）．现用这些器材来测量电源的电动势和内电阻ｒ．图3-78（1）在上面右边线框内画出实验电路图并按电路图在实物图上连接导线．（2）若要测得、ｒ的值，电阻箱至少需取________个不同数值．（3）若电压表每个分度表示的电压值未知，但指针偏转角度与电压表两端电压成正比，能否用此电路测量?答：________．能否用此电路测ｒ？答：________．27．发光二极管是电器、仪器上作指示灯用的一种电子元件，正常使用时带“＋”号的一端要与电源正极相对（即让电流从元件带“＋”号的一端流入）．现要求用实验测出该元件两端的电压U和通过的电流I，并据此描绘该元件Ｕ-Ｉ图线（伏安特性曲线）．图3-79（1）在图3-79方框内画出实验电路图（要求二极管两端电压能在0～2．5Ｖ间变化）（2）实验测得发光二极管Ｕ-Ｉ图象如图3-79所示，若发光二极管的正常工作电压为2．0Ｖ，而电源是由内阻不计、电动势均为1．5Ｖ的两节干电池串联而成，则应该串一个大小为________Ω的电阻才能使发光二极管正常工作．28．利用如图3-80所示电路对电流表进行校对．图中Ａｘ为待校对电流表，Ａ０为标准电流表，Ｅ为电源，Ｒ１为一限流电阻，Ｒ为一可变电阻，Ｓ为开关，为这一实验准备了如下器材：图3-80蓄电池（电动势6Ｖ，内阻约0．3Ω）待校对电流表（量程0～0．6Ａ，内阻约为0．1Ω）标准电流表（量程0～0．6～3Ａ，内阻不超过0．04Ω）定值电阻甲（阻值8Ω，额定电流1Ａ）定值电阻乙（阻值15Ω，额定电流1Ａ）滑动变阻器甲（阻值范围0～15Ω，额定电流1Ａ）滑动变阻器乙（阻值范围0～100Ω，额定电流1Ａ）已知两电流表的刻度盘都将量程均分为6大格，要求从0．1起对每条刻度一一进行校对．为此，定值电阻Ｒ０应选用________，变阻器Ｒ应选用________．29．如图3-81所示是“用伏安法测量电阻”实验的电路图，只是电压表未接入电路中．图3-82是相应的实验器材，其中待测量的未知电阻Ｒｘ阻值约为1ｋΩ，电流表量程20ｍＡ、内阻小于1Ω，电压表量程15Ｖ、内阻约1．5ｋΩ，电源输出电压约12Ｖ，滑动变阻器甲的最大阻值为200Ω，乙的最大阻值为20Ω．图3-81（1）在图3-81的电路图中把电压表连接到正确的位置．（2）根据图3-81的电路图把图3-82的实物连成实验电路．图3-82（3）说明本实验电路中两个滑动变阻器所起的作用有何不同?答：________．30．用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：待测电阻Ｒｘ（阻值约200Ω，额定功率0．05Ｗ）电压表Ｖ１（量程0～1Ｖ，内阻10ｋΩ）电压表Ｖ２（量程0～10Ｖ，内阻100ｋΩ）电流表Ａ（量程0～50ｍＡ，内阻30Ω）电源Ｅ１（电动势3Ｖ，额定电流1Ａ，内阻不计）电源Ｅ２（电动势12Ｖ，额定电流2Ａ，内阻不计）滑动变阻器（电阻0～10Ω，额定电流2Ａ）开关及导线若干为使测量尽量准确，要求进行多次测量，并取平均值，请你在方框中画出实验电路原理图，其中，电源选用________，电压表选用________．31．利用电流表和两个阻值不同的定值电阻，可以测定电源的电动势和内电阻．在所用器材中电流表Ａ量程为0～0．6～3Ａ，定值电阻Ｒ１和Ｒ２的阻值都约在5～10Ω之间．电源为一节干电池，还有开关Ｓ１、单刀双掷开关Ｓ２及电线若干．图3-83图3-84（1）请按如图3-83所示电路图要求在如图3-84所示实物图上连线．（2）若考虑到电流表内阻ｒＡ对测量的影响，那么测量值与真实值相比，有测________真，ｒ测________ｒ真（选填“＞”、“＜”或“＝”）32．用图3-85所示的电路（Ｒ１、Ｒ２为标准定值电阻）测量电源的电动势和内电阻ｒ时，如果偶然误差可忽略不计，则下列说法中正确的是________．（填字母序号）图3-85Ａ．电动势的测量值等于真实值Ｂ．内电阻的测量值大于真实值Ｃ．测量误差产生的原因是电流表具有内阻Ｄ．测量误差产生的原因是测量次数太少，不能用图象法求和ｒ若将图3-85中的电流表去掉，改用量程适中的电压表来测定电源的电动势和内电阻ｒ．（1）需要读取的数据是___________________．（2）其计算公式是___________________．（3）在下面虚线框内画出实验电路图．33．用如图3-86甲中所给的实验器材测量一个“12Ｖ、6Ｗ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3Ａ、0．6Ａ两挡，内阻可忽略，电压表有15Ｖ、3Ｖ两挡，内阻很大，测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0调到12Ｖ．图3-86（1）按要求在实物图上连线．（2）某次测量时电流表的指针位置如图3-86乙所示，其读数为________Ａ．参考答案1．（如图6）①先用电流表与R串联测出通过R的电流ＩＲ；②再用电流表与Ｒｘ串联测出通过Ｒｘ的电流ＩＲｘ．Ｐｘ＝ＩＲＲＩＲｘ＝ＩＲＩＲｘＲ2．正，正，变小3．（1）实验电路如图7（甲）、（乙）．（2）测量步骤：Ａ．按（甲）图连接实验电路，闭合开关Ｓ，读出电压表的示数Ｕ1．Ｂ．按（乙）图连接实验电路，闭合开关Ｓ，读出电压表的示数Ｕ2．Ｃ．根据闭合电路欧姆定律得＝Ｕ1，＝Ｕ2＋ＲｘＵ2／ＲＶ，联立求解得Ｒｘ＝（Ｕ1－Ｕ2）ＲＶ／Ｕ2．4．1.74Ｖ0.452Ａ 1.834ｍｍ5．管长Ｌ，管直径Ｄ，ＭＮ两端电压Ｕ，及通过ＭＮ的电流Ｉ，ｄ＝ρＩＬ／πＤＵ6．ＢＣＥ7．（1）Ｃ，Ｄ（2）如图8所示（3）0.680图7 图88．实验电路图如图9（甲）所示，实物电路图如图9（乙）所示，Ｒｘ＝4.58Ω．图99．（1）如图10所示（2）①断开开关，记下电压表偏转格数Ｎ1，②合上开关，记下电压表偏转格数Ｎ2，③ｒ＝Ｒ＝（Ｎ1－Ｎ2）／Ｎ2．图10 图1110．（1）Ｒ1；实验电路如图11（电压表选0～15Ｖ，电流表选0.6Ａ）（2）8.0（3）Ｄ；电压增大，灯丝温度升高，灯丝的电阻变大．11．③④⑤，Ｄ改Ｂ，3改0.6，＋改0.612．（1）1.5，3（2）Ｂ，Ａ13．（1）如图12所示（2）Ａ，Ｄ图1214．Ｂ，1.50，0.5015．（1）Ａ，（2）Ａ16．＞，向左，向右，＝17．（1）偏向正极（2）Ｓ极（3）向上（4）顺时针绕制18．（1）实验电路如图7所示．图7（2）实验步骤：①合上开关Ｓ１、Ｓ２，记下电流表指针偏转格数Ｎ１；②合上开关Ｓ１，断开开关Ｓ２，记下电流表指针偏转格数Ｎ２．（3）（（2Ｎ２－Ｎ１）／Ｎ１－Ｎ２）Ｒ或（（Ｎ１－2Ｎ２）／（Ｎ２－Ｎ１）Ｒ．或实验电路如图8所示．图8（2）实验步骤：①合上开关Ｓ１，断开Ｓ２，记下电流表指针偏转格数Ｎ１；②合上开关Ｓ１、Ｓ２，记下电流表指针偏转格数Ｎ２．（3）（（2Ｎ１－Ｎ２）／2（Ｎ２－Ｎ１））Ｒ或（（Ｎ２－2Ｎ１）／2（Ｎ１－Ｎ２））Ｒ．19．（1）穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反．（2）穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．（3）感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．20．（1）实验电路如图9的甲和乙所示图9（2）测量步骤：Ａ．按（甲）图连接实验电路，闭合开关Ｓ，读出电压表的示数Ｕ１．Ｂ．按（乙）图连接实验电路，闭合开关Ｓ，读出电压表的示数Ｕ２．Ｃ．根据闭合电路欧姆定律：＝Ｕ１，＝Ｕ２＋（Ｕ２／ＲＶ）Ｒｘ联立解得：Ｒｘ＝（（Ｕ１－Ｕ２）／Ｕ２）ＲＶ．21．小小大小22．2．5 5 1．523．（1）略（2）限流作用最右（3）＜＜24．①当左接线柱为“＋”时，由安培定则判断知线圈右端为Ｎ极，此时指针落下②当左接线柱为“－”时，由安培定则判断知线圈右端为Ｓ极，此时指针抬起由①、②知交流电每变化一个周期，指针将打一个点25．（1）Ｒ３（2）500Ω（3）1．5ｍＡ26．（1）电路图如图10甲所示实物图如图10乙所示图10（2）2 （3）不能能27．（1）如图11所示图11（2）7728．固定电阻甲滑动变阻器乙29．（1）如图12所示（2）如图13所示（注：实物图只要与答案图2一致）（3）滑动变阻器甲为粗调；滑动变阻器乙为细调．图1330．电路原理图如图14所示Ｅ１Ｖ２31．（1）如图15所示图14图15（2）＝＞32．Ａ、Ｂ、Ｃ（1）两次电压表的读数Ｕ１和Ｕ２（2）Ｅ＝（（Ｕ２－Ｕ１）Ｒ１Ｒ２／（Ｕ１Ｒ２－Ｕ２Ｒ１））＋Ｕ１，ｒ＝（（Ｕ２－Ｕ１）／（Ｕ１Ｒ２－Ｕ２Ｒ１））Ｒ１Ｒ２（3）电路图略（将电压表接在电源两极上）33．①如图16所示图16②0．28（或0．280）。
高中物理电学实验经典题型分析(27个例题)
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 ＜vAR 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 =xARR 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X 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X 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：读数不许的电流表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.[解本测量仪器是电压表和电流表,当惟独一个电表〔或者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S 2与R x 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 x ＝R 1.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；课 题电学实验经典题型分析滑动变阻器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A 1〔量程250mA ,内阻r 1为5Ω>；标准电流表A 2〔量程300mA ,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,并标明每一个器材的代号. 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.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R x ,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X 围0～20Ω ,2A 变阻器R 2,变阻X 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RU P 2=,所以V U VU 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xR <VAR R , 所以应选用外接电路.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,要求方法简捷,有尽可能高的精确度,并能测出多组数据.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1.5V,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,因为电源的电动势惟独 1.5V,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=122IrI .加在电流表两端的电压最大值U m =I m r 2=0.375V,而滑动变阻的最大阻值惟独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份压,滑动变阻器可调节的X 围很小,惟独全长的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 〔20##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1.2mA,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 与导线若干.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U ＝mAR Er并+·R 并＝50020004.2+×2000＝1.92＞1V ,电流表读数I ＝mA＋rR E 并＝50020004.2+＝0.00096A ＝0.96mA ＞0.6mA,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R V ＝2IU＝11RUR I U－ [备考提示]本题涉与实验器材选取和电路设计等,对考生的分析综合能力提出了较高要求,解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材,由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手点.V V mA R 1 SEVmA[变式题]例8〔20##全国Ⅱ〕现要测定一个额定电压4V 、额定功率1.6W 的小灯泡〔图中用错误!表示〕的伏安特性曲线.要求所测电压X 围为0.1V ～4V .现有器材：直流电源E 〔电动势 4.5V ,内阻不计〕,电压表 〔量程4.5V ,内阻约为4×104Ω〕,电流表 〔量程250mA,内阻约为2Ω〕,电流表 〔量程500mA,内阻约为1Ω〕,滑动变阻器R 〔最大阻值约为30Ω〕,电键S,导线若干.如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是,下面两个电路应该选用的是.[解析]在测量小灯泡的伏安曲线时,由于题目要求电压X 围为0.1V ～4V ,因此滑动变阻器采用分压式接法.根据估算通过小灯泡的额定电流为I =0.4A,因此电流表应该选用 .在伏安法测量过程中,由于 临界电阻Ω==200V A R R R 大于小灯泡电阻,因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量.例9、用右图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R 0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有： （a ） 电流表〔量程0.6A 、3A 〕； （b ） 电压表〔量程3V 、15V 〕（c ） 定值电阻〔阻值1Ω、额定功率5W 〕 （d ） 定值电阻〔阻值10Ω,额定功率10W 〕（e ） 滑动变阻器〔阴值X 围0--10Ω、额定电流2A 〕 （f ） 滑动变阻器〔阻值X 围0-100Ω、额定电流1A 〕那末〔1〕要正确完成实验,电压表的量程应选择V,电流表的量程应选择A ； R 0应选择Ω的定值电阻,R 应选择阻值X 围是Ω的滑动变阻器.（2）引起该实验系统误差的主要原因是.[解析]〔1〕3,0.6,1,0～10.〔2〕由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小.由于电源是一节干电池〔1.5V 〕,所选量程为3V 的电压表；估算电流时,考虑到干电池的内阻普通几Ω摆布,加之保护电阻,最大电流在0.5A 摆布,所以选量程为0.6A 的电流表；由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值X 围小,造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值普通比电池内阻大几倍就好了,取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0～100Ω会浮现开始几乎不变最后蓦地变化的现象.关于系统误差普通由测量工具和所造成测量方法造成的,普通具有倾向性,总是偏大或者偏小.本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E 测<E 真,r 测<r 真. 例10、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中有如下器材： A ．待测干电池 B ．电流表G 〔0~3mA,内电阻r 1=20Ω〕 C ．电流表A 〔0~0.6A,内电阻r 2=0.20〕D ．滑动变阻器甲〔最大阻值10Ω〕 E ．滑动变阻器乙〔最大阻值100Ω〕 F ．定值电阻R 1=100Ω G ．定值电阻R 2=500Ω H ．定值电阻R 3=1.5k Ω 开关、导线.由于没有电压表,为此他设计了如图所示的电路完成为了实验要求的测量.①为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选,定值电阻应选用.〔填写定值电阻前的序号〕V A 2 A 1 A 2②若某次测量中电流表G 的示数为I 1,电流表A 的示数为I 2；改变滑动变阻器的位置后,电流表G 的示数为I 1′,电流表A 的示数为I 2′.则可知此电源的内电阻测量值为r =,电动势测量值为E=.[解析] 干电池的电动势和内阻的测量,普通需要电流表和电压表.由于题中没有电压表,故需要将电流表G 改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为1.55003VmA=Ω,故定值电阻应选用的序号为G 的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D ；②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有12112()()E I R r I I r =+++,1212()()E I R r I I r '''=+++解之,得()11211212I I r R r I I I I '-=+''+--, ()2112211212I I I I E R r I I I I ''-=+''+-- [例11]某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r ,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱〔最大阻值为9.999Ω,科当标准电阻用〕 一只电流表〔量程RI =0.6A,内阻0.1gr =Ω〕和若干导线.①请根据测定电动势E 内电阻r 的要求,设计图4中器件的连接方式,画线把它们连接起来. ②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R , 读处与R 对应的电流表的示数I,并作记录 当电阻箱的阻值 2.6R =Ω时,其对应的电流表的示数如图5所示.处理实验数据时.首先计算出每一个电流值I 的倒数1I ;再制作R-1I 坐标图,如图6所示,图中已标注出了〔1,R I〕的几个与测量对应的坐标点,请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上. ③在图6上把描绘出的坐标点练成图线. ④根据图6描绘出的图线可得出这个 电池的电动势E=V,内电阻r =Ω解析：根据闭合电路欧姆定律,测量电源的电动势和内电阻,需要得到电源的路端电压和通过电源的电流,在本实验中没有电压表,但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表,测量电源的路端电压,通过电流表的电流也是通过电源的电流,所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可.实物图的连接如答图4所示.由闭合电路欧姆定律有：E =I〔R+r+r g 〕,解得：)(1g r r IE R +-⋅=,根据R-1/I 图线可知：电源的电动势等于图线的斜率,内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻.答案：① 见答图4 ②见答图6 ③见答图6 ④1.5〔1.46~1.54〕；0.3〔0.25~0.35〕 [例12]某同学为了较精确的测量一阻值约为20Ω的电阻R x 的阻值.①在以下备选器材中电流表应选__________,电压表应选_______,变阻器应选_________.〔只填写器材对应的字母代号〕 电源E 〔电动势3 V 、内阻可忽稍不计〕 电流表A 1〔量程50 mA,内阻约12Ω〕 电流表A 2〔量程3 A,内阻约0.12 Ω〕电压表V 1〔量程3 V,内阻约3 kΩ〕 电压表V 2〔量程15 V,内阻约15 kΩ〕滑动变阻器R 1〔0～10Ω,允许最大电流2.0 A 〕滑动变阻器R 2〔0～1000 Ω,允许最大电流0.5 A 〕 定值电阻R 〔30Ω,允许最大电流1.0A 〕 开关与导线若干②请在方框中画出实验电路图〔要求直接测量量的变化X 围尽可能大一些,所选器材用对应符号标出〕. ③若某次测量中,电压表读数为U ,电流表读数为I ,则计算待测电阻的阻值表达式为Rx ＝________________. [解析]测量电阻的阻值普通利用伏安法,电压表显然应选量程为 3 V 的V 1；根据欧姆定律容易求得电路中的最大电流150xEI mA R==,显然超过了电流表A 1 50 mA 的量程,但电流表A 2的量程又太大,故我们可以将定值电阻R 〔30Ω〕与待测电阻R x 相串联,此时电路中的最大电流60xEI mA R R==+,利用电流表A 1测量电流即可.由于要求直接测量量的变化X 围尽可能大一些,故只能采用分压电路,且滑动变阻器使用电阻较小的R 1.最后我们确定电流表的解法：由于此时电路的临界电阻0123190AxVR R R k R R ==⨯=Ω>+,则应该利用电流表的外接法.由此得到实验电路图如图所示,当电压表读数为U ,电流表读数为I ,则计算待测电阻的阻值表达式x UR R I=-.[例13]现有器材：量程为10.0mA 、内阻约30Ω-40Ω的电流表一个,定值电阻R 1=150Ω,定值电阻R 2=100Ω,单刀单掷开关K,导线若干.要求利用这些器材测量一干电池〔电动势约1.5V〕的电动势. 〔1〕按要求在实物图上连线.〔2〕用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E =,式中各直接测得量的意义是： .[解析]根据提供的器材,可任取一个定值电阻与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,用欧姆定律建立方程组进行测量.但在本题中,电流表量程为10.0mA,干电池的电动势约为1.5V,如果把定值电阻R 1与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,则回路中总电阻约为180Ω,回路中电流约为 1.5V /180Ω=8.3mA,而如果把定值电阻R 2与电流表、干电池、开关接成一个串联电路,,则回路中总电阻约为130Ω,回路中电流约为 1.5V /130Ω=11.5mA,显然,该电流已超过电流表的量程.考虑到实验的可行性,此时用定值电阻R 2与R 1串联即可,故有如下解答： 〔1〕连图：左图只用R 1接入电路；右图用R 1和R 2串联接入电路.<连线如图> 〔2〕设I 1是外电阻为R 1时的电流,I 2是外电阻为R 1和R 2串联时的电流,则有11AE I R R r =++,212AEI R R R r=+++ 解之,可解得干电池电动势为：12212I IE R I I =-.[例14]某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中有如下器材： A ．待测干电池 B ．电流表G 〔0~3mA,内电阻r 1=20Ω〕 C ．电流表A 〔0~0.6A,内电阻r 2=0.20〕D ．滑动变阻器甲〔最大阻值10Ω〕 E ．滑动变阻器乙〔最大阻值100Ω〕 F ．定值电阻R 1=100ΩA R 滑GG ．定值电阻R 2=500Ω H ．定值电阻R 3=1.5k Ω 开关、导线.由于没有电压表,为此他设计了如图所示的电路完成为了实验要求的测量.①为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选,定值电阻应选用.〔填写定值电阻前的序号〕②若某次测量中电流表G 的示数为I 1,电流表A 的示数为I 2；改变滑动变阻器的位置后,电流表G 的示数为I 1′,电流表A 的示数为I 2′.则可知此电源的内电阻测量值为r =,电动势测量值为E=.[解析] 干电池的电动势和内阻的测量,普通需要电流表和电压表.由于题中没有电压表,故需要将电流表G 改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到 1.5V,则总电阻为1.55003VmA=Ω,故定值电阻应选用的序号为G 的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D ；②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有12112()()E I R r I I r =+++,1212()()E I R r I I r '''=+++解之,得()11211212I I r R r I I I I '-=+''+--, ()2112211212I I I I E R r I I I I ''-=+''+--. [例15]小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,用实验得到如下数据〔I和U 分别表示小灯泡上的电流和电压〕：〔1〕在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器〔变化X 围0-10Ω〕、电源、小灯泡、电键、导线若干.〔2〕在右图中画出小灯泡的U-I 曲线.〔3〕某电池的电动势是1.5V,内阻是2.0Ω.将本题中的灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少？[解析]〔1〕为了作出小灯泡的U-I 曲线,必须采用分压的方法；而因为小灯泡的电阻比较小,故采用电流表的外接法,实验电路图见下图.〔2〕小灯泡的U-I 曲线首先用描点法作出各个点,利用圆滑的曲线连接即可得到下图.〔3〕作出Ir E U -=图线,可得小灯泡工作电流为0.35安,工作电压为0.80伏,因此小灯泡实际功率为==UI P 0.28瓦. [例16]在在测定金属的电阻率的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测量金属丝的长度l =0. 810 m ．金属丝的电阻大约为4Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率． <1>从图中读出金属丝的直径为mm .<2>在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测电阻丝外,还有如下供选择的实验器材： A．直流电源：电动势约4.5 V,内阻很小； B.电流表A 1：量程0～0.6 A,内阻0. 125Ω; C．电流表A 2：量程0～3. 0 A,内阻0. 025Ω; D．电压表V ：量程0～3 V,内阻3 k Ω; E.滑动变阻器R 1：最大阻值10Ω； F.滑动变阻器R 2：最大阻值50Ω; G．开关、导线等．在可供选择的器材中,应该选用的电流表是,应该选用的滑动变阻器是.<3>根据所选的器材,在如图所示的方框中画出实验电路图． <4>若根据伏安法测出电阻丝的电阻为R x =4. 1Ω,则这种金属材料的电阻率为Ω·m.〔保留二位有效数字〕[解析]<1>从螺旋测微器主尺读出0.5 mm ,再从游尺读出mm 01.0502.2⨯,故金属丝的直径为0.522mm .< 2>电路中的最大电流A REI x75.0==,显然超过了电流表A 1 0.6 A 的量程,但电流表A 2的量程又太大,故电流表应该选用A 1,由于滑动变阻器R 1最大阻值为10Ω,比被测电阻丝的电阻大,且容易调整,所以采用限流电路即可. 由于此时电路的临界电阻Ω>Ω≈=4200VAR R R ,故电流表采用外解法.<3〕实验电路如图所示<4>利用电阻定律S l R ρ=,则==lRSρ 1.1×10-6Ω·m. [例17]在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材：A．待测的干电池〔电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω> B．电流表G〔满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω> C．电流表A<0～0.6A,内阻0.1Ω>D．滑动变阻器R 1<0～20Ω,10 A>E.滑动变阻器R 2<0～200Ω,l A> F．定值电阻R 0 <990Ω>G．开关和导线若干<1>某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图所示中甲的〔a>、<b>两个参考实验电路,其中合理的是图所示的电路；在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选〔填写器材前的字母代号〕．<2>图乙为该同学根据〔1>中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I 1—I 2图线〔I 1为电流表G 的示数,I 2为电流表A 的示数〕,则由图线可以得被测电池的电动势E=V,内阻r=Ω. [解析]本题中测定干电池的电动势和内电阻需要用电压表和电流表,由于题中只给了两个电流表,故可以通过改装来实现.因为定值电阻R 0=990Ω,则电流表G 与之串联较好,所以合理的是b 图所示的电路,滑动变阻应选D ； 根据全电路欧姆定律容易得到 12()gE I R R I r =++,即120ggr EI I R R R R=-+++ 由I 1—I 2图线可以看出,图线与纵轴的交点为1.48mA ,即01.48gEmA R R=+,故电动势E=1.48V ；又因为图线的斜率121.48 1.250.770.3I k I ∆-===∆,即010000.77gr R R =+,故0.77r =Ω.[例18]如图10-3所示,滑动变阻器电阻最大值为R ,负载电阻R 1=R ,电源电动势为E ,内阻不计.〔1〕当K 断开,滑动头c 挪移时,R 1两端的电压X 围是多少？ 〔2〕当K 闭合,滑动头c 挪移时,R 1两端的电压X 围是多少？ 〔3〕设R 的长度ab =L ,R 上单位长度的电阻各处相同,a 、c 间 长度为x ,当K 接通后,加在R 1上的电压U 1与x 的关系如何？[审题]电键断开或者闭合导致电路浮现两种截然不同的控制电路：限流和分压,把握限流和分压电路的原理是关键[解析]〔1〕若K 断开,则该控制电路为滑动变阻器的限流接法,故2E≤U 1≤E〔2〕若K 闭合,则该控制电路为滑动变阻器的分压接法,故0≤U 1≤E〔3〕U 1=I R 并,R 并=R LR x RLR x +⋅,I =L R x L R E )(-+并 得：U 1=Lx x L ELx +-22[总结]该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压X 围不同[例19]用伏安法测量某一电阻R x 阻值,现有实验器材如下：待测电阻R x 〔阻值约5 Ω,额定功率为1 W〕；电流表A 1〔量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω〕;电流表A 2〔量程0~3 A,内阻0.05 Ω〕;电压表V 1〔量程0~3 V,内阻3 k Ω〕;电压表V 2〔量程0~15 V,内阻15 kΩ〕;滑动变阻器R 0〔0~50 Ω〕,蓄电池〔电动势为6 V〕、开关、导线.为了较准确测量R x 阻值,电压表、电流表应选________,并画出实验电路图. [审题]该题要求选择实验仪器、测量电路与控制电路,因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻R x ,故首先考虑滑动变阻器的限流接法[解析]由待测电阻R x 额定功率和阻值的大约值,可以计算待测电阻R x 的额定电压、额定电流的值约为U =51⨯≈PR V ≈2.2 V,I =5/1/≈R P A=0.45 A.则电流表应选A 1,电压表应选V 1. 又因30002.0⨯=⨯VAR R =24.5 Ω＞R x ,则电流表必须外接.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻R x ,故首先考虑滑动变阻器的限流接法,若用限流接法,则被测电阻R x 上的最小电流为I min =5056+=+R E E x=0.11 A ＜I 额,因该实验没有对电流、电压的调节X 围未作特殊要求,故用限流电路.电路如图10-4所示.[总结]滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大,用分压接法不便于调节,故限流接法是首选,只要能保证安全且有一定的调节X 围即可.[例20]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 ＜vA 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,通过负载的电流最图10-4小,I min =xARR 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X 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X 围太小,仍不能用限流接法. [例21]图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图,器材规格如下： 〔1〕待测电阻R x 〔约100Ω〕 〔2〕直流电源〔输出电压4V,内阻可不计〕 〔3〕直流毫安表〔量程0~10mA,内阻50Ω〕 〔4〕直流电压表〔量程0~3V,内阻5KΩ〕〔5〕滑动变阻器〔阻值X 围0~15Ω,允许最大电流1A〕 〔6〕电键一个,导线若干条根据器材的规格和实验要求,在实物图上连线.并用并用↓〞标出在闭合电键前,变阻器的滑动触点应处的正确位置.[审题]本题不要求选择仪器,只是对已有的仪器进行电路的选择合成,从一定程度上降低了难度,由已知条件,待测电阻与电压表阻值相差较多,滑动变阻器阻值相对较小.[解析]因滑动变阻器阻值小于待测电阻R x 的阻值,所以滑动变阻器应选用分压接法；待测电阻与电表相比,R x 的阻值和电压表的阻值相差较多,所以应选用安培表外接电路,实物连接如图10-8所示.滑动变阻器分压接法时,在闭合电键前,变阻器的滑动触点应置于使负载电压为零处,如图箭头所示. [总结]〔1〕设计测量电阻的电路必须考虑两个方面,首先要确定滑动变阻器是分压电路还是限流电路,再考虑是安培表外接电路还是安培表内接电路. 〔2〕连接实物图时,应该先干路,再支路.滑动变阻器分压接法是要注意电键能控制全电路电流,即断开电键后,电路中无电学仪器仍处于通电状态,电键对支路不起作用是滑动变阻器分压接法时时常浮现的错误.[例22]某电压表的内阻在20～50K Ω之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可选用的器材:待测电压表V <量程3V >,电流表A 1<量程200μA >,电流表A 2<量程5mA >,电流表A 3<量程0.6A >,滑动变阻器R <最大阻值1kΩ>,电源E <电源电压为4V >,开关S .<1>所提供的电流表中应选用<填字母代号>.<2>为了尽量减小误差,要求多测几组数据,试在图10-9方框中画出符合要求的实验电路<其中电源和开关与连线已画出>.[审题]测量电压表的内阻,从已知条件看,需测量通过电压表的电流,因此,需估算通过电压表的最大电流来判断所用电流表的量程.同时,滑动变阻器的全阻值远小于电压表内阻,控制电路应采用分压接法.[解析]电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积,估算电路中的最大电流为所以应选电流表A 1,与电压表串联在电路中.滑动变阻器的电阻远小于电压表内阻.如果用滑动变阻器连成限流电路,一则它对电路的调控作用很不明显,二则是待测电压表分得的最小电压约为图10-7图10-8 图10-9。
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 AB ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 AC ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 AD ．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)3.8533．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) 84 580.24．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 ＝105×10－3Ω－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 0.6675．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＝UI，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 ΩD．定值电阻R2＝1 980 ΩE．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 2I 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 /V0.40 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cB ．①连接a ，②连接dC ．①连接b ，②连接cD ．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 ＝2.20.5Ω＝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)B9.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＝100Ω；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。
高中物理电学实验考点题型与解题方法
(每日一练)高中物理电学实验考点题型与解题方法单选题1、已知如图所示的电路中有一处发生了断路，现用多用电表的电压挡对电路进行故障检查，当两表笔接a、d 和a、b时电表显示的示数均为5V，接c、d和b、c时均无示数，则发生断路的是（）A．LB．RC．R′D．S答案：B解析：由题意可知，测得Uad＝5.0V测量的是电源，测得Ucd＝0VUbc＝0V说明在b→R′→c→L→d之外有断路现象；测得Uab＝5.0V说明a、b之间有断路之处，所以断路是在电阻R上，ACD错误，B正确。
故选B。
2、如图所示为欧姆表原理示意图。
其中，电流表的满偏电流为300μA，内阻R g=100Ω，调零电阻最大值R=50kΩ，电池电动势E=1.5V。
则下列说法中正确的是（）A．左接线处是黑表笔，右接线处是红表笔B．当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是4950ΩC．当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是500ΩD．测二极管正向电阻：左接线处接二极管负极，右接线处接二极管正极答案：D解析：A．电流从红表笔流入，黑表笔流出，所以左接线处是红表笔，右接线处是黑表笔，故A错误；BC．设欧姆表内阻为r，当电流表满偏时，有I g=E r当电流是满偏电流的二分之一时，有I g 2=E R x+r解得R x=5000ΩD．测二极管正向电阻时，电流从二极管正极流入、负极流出，所以左接线处接二极管负极，右接线处接二极管正极，故D正确。
故选D。
3、如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某小灯泡L的U-I图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法正确的是（）A．此电源的内阻为0.67ΩB．灯泡L的额定电压为3V，额定功率为5WC．把灯泡L换成阻值恒为1Ω的纯电阻，电源的输出功率将变大D．小灯泡L的电阻随通过电流的增大而减小答案：C解析：A．此电源的内阻为r=ΔUΔI=0.5Ω故A错误；B．因为该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，所以图像交点坐标就是小灯泡的额定电压和额定电流，则灯泡L的额定电压为3V，额定功率为P=UI=6WC．灯泡此时的电阻R=UI=1.5Ω当外电路的电阻与电源内阻相等时，输出功率最大，外电路电阻与电源内阻差距越小，电源输出功率越大，故把灯泡L换成阻值恒为1Ω的纯电阻，电源的输出功率将变大，故C正确；D．灯泡的温度随通过电流的增大而增大，小灯泡L的电阻随温度的升高而增大，故D错误。
高中物理电学实验练习题及讲解
高中物理电学实验练习题及讲解电学是高中物理中的一个重要分支，它涉及到电流、电压、电阻等基本概念，以及欧姆定律、基尔霍夫定律等基本定律。
以下是一些高中物理电学实验练习题及对应的讲解：1. 实验题目：验证欧姆定律。
实验器材：电源、电阻箱、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤：- 将电源、电阻箱、电流表、电压表通过导线连接成一个闭合电路。
- 调节电阻箱的电阻值，记录不同电阻值下的电流表和电压表的读数。
- 根据欧姆定律 \( V = IR \)，计算电阻值，与电阻箱的设定值进行比较。
讲解：欧姆定律是电学中的一个基本定律，它表明在电路中，通过电阻的电流与两端电压成正比，与电阻成反比。
通过实验可以直观地验证这一定律的正确性。
2. 实验题目：测量串联电路中的电流和电压。
实验器材：电源、电阻器、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤：- 将两个电阻器串联连接，接入电源，并在电路中接入电流表和电压表。
- 测量并记录电路中的电流和两个电阻器两端的电压。
- 根据串联电路的特点，分析电流和电压的分布。
讲解：串联电路中，电流在各个元件中是相同的，而电压则按照电阻值的比例分配。
通过实验可以加深对串联电路电流和电压分布规律的理解。
3. 实验题目：测量并联电路中的电流和电压。
实验器材：电源、电阻器、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤：- 将两个电阻器并联连接，接入电源，并在电路中接入电流表和电压表。
- 测量并记录电路中的总电流以及各个电阻器中的电流和两端的电压。
- 分析并联电路中电流和电压的分布规律。
讲解：并联电路中，各个支路的电压相同，而总电流等于各个支路电流之和。
通过实验可以验证并联电路的电流和电压分配规律。
4. 实验题目：使用基尔霍夫定律求解复杂电路。
实验器材：电源、电阻器、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤：- 构建一个包含多个节点和回路的复杂电路。
- 应用基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）列出方程组。
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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 =xA 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：11211r 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RU 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 <V A R R , 所以应选用外接电路。
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=122I 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 mAR 1EVmAU ＝mA R E r 并+·R 并＝50020004.2+×2000＝＞1V ，电流表读数I ＝mA＋r R E并＝50020004.2+＝＝＞，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R V ＝2I U＝11RU R I U－【备考提示】本题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手点。
【变式题】例8（2006年全国Ⅱ）现要测定一个额定电压4V 、额定功率的小灯泡（图中用○×表示）的伏安特性曲线。
要求所测电压范围为～4V 。
现有器材：直流电源E （电动势，内阻不计），电压表 （量程，内阻约为4×104Ω），电流表 （量程250mA ，内阻约为2Ω），电流表 （量程500mA ，内阻约为1Ω），滑动变阻器R （最大阻值约为30Ω），电键S ，导线若干。
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，下面两个电路应该选用的是 。
【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压范围为～4V ，因此滑动变阻器采用分压式接法。
根据估算通过小灯泡的额定电流为I =，因此电流表应该选用 。
在伏安法测量过程中，由于临界电阻Ω==200V A R R R 大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。
例9、用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。
电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R 0起保护作用。
除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： （a ） 电流表（量程、3A ）；VA 2A 1A 2（b）电压表（量程3V、15V）（c）定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）（d）定值电阻（阻值10Ω，额定功率10W）（e）滑动变阻器（阴值范围0--10Ω、额定电流2A）（f）滑动变阻器（阻值范围0-100Ω、额定电流1A）那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0应选择Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是Ω的滑动变阻器。
（2）引起该实验系统误差的主要原因是。
【解析】（1）3，，1，0～10。
（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。
由于电源是一节干电池（），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在左右，所以选量程为的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。
关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。
本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测<E真，r测<r真。
例10、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：A．待测干电池 B．电流表G（0~3mA，内电阻r1=20Ω）C．电流表A（0~，内电阻r2=）D．滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）E．滑动变阻器乙（最大阻值100Ω） F．定值电阻R1=100ΩG．定值电阻R2=500Ω H．定值电阻R3=Ω开关、导线。
由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。
①为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选，定值电阻应选用。