高中物理电学实验练习题(含详解答案)

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Rx（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 k Ω）; 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R x＜RA R ，故电流表应采用外接法. 在控制电路中，若采v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=RER A Rx=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图所1示0-5. 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Rx，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关 S1、单刀双掷开关S2、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 S2 与 Rx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 Rx＝R1。

例3、用以下器材测量一待测电阻Rx 的阻值（900～1000Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，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Rx 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 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）；1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(用已知内阻的电流表代替电压表)。

⑵两电流表A1、A2 的读数为I1、I2 和电流表A1 的内阻为 r1，待测电阻R1 的阻值的计算公式是：I1R1 r1I I2 1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 A1，量程为50mA，RA1=100Ω,安培表 A2，量程为1A，RA2=20Ω电压表 V1，量程为5V，RV1=10kΩ,电压表 V2，量程为15V，RV2=30kΩ变阻器 R1，变阻范围0～20Ω，2A,变阻器 R2，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：P I 2 R得， I 35mA I 50mA1 。

2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2U数来控制通过电阻的电流，因此，电流表应选 A 1 。

又因为P, 所以RU1 5V U 2 7.1V 。

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R1＜R2, 且2A ＞35mA, 所以应选变阻器R1。

因为 R1＜R x 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。

因为R< RA R V , 所以应选用外接电路。

⑵实验所用电路如图所示x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A1 的内阻 r1，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。

2器材（代号）规格电流表（A1）量程 10mA，内阻 r1 待测（约40Ω）电流表（A2）量程 500μA，内阻 r2=750Ω电压表（V）量程 10V，内阻 r3=10Ω电阻（R1）阻值约 100Ω，作保护电阻用滑动变阻器总阻值约50Ω（R）电池（E）电动势 1.5V，内阻很小导线若干，电键 K⑵若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=____，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)。

⑵I2r1 r ，I12I1表示通过电流表A1 的电流，I2 表示通过电流表A2 的电流，r2 表示电流表A2 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V有：待测电压表（量程 2V，内阻约 4kΩ）；电流表（量程 1.2mA，内阻V mA约500Ω）；直流电源E（电动势约 2.4V，内阻不计）；固定电阻3 个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=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RV=_________。

【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V mA （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R1电路如图所示，若选用电阻R1，则并联电阻R＝2000Ω，电压表并读数U＝R并ErmA· R并＝ 2.42000 500× 2000＝1. 92＞1V，电流表S E读数I＝ER ＋r并＝2.42000 500＝0.00096A＝0.96mA＞0.6mA，R1 符合要求，同mA理可得 R2、R3 不符合要求，故选R1。

3⑵电路接通后，通过R1 的电流I1＝UR1，则通过电压表的电流为I2＝I－I1＝I－UR1，所以电压表的内阻R V＝UI2＝RU1R I－U1例8（2006年全国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○×表示）的伏安特性曲线。

要求所测电压范围为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V 4阻约为 4×10 Ω），电流表（量程 250mA，内阻约为 2Ω），电流表（量程A 1500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大阻值约A 2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A 2伏安法测量过程中，由于临界电阻 R A R 200 大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选RV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R0 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1 、额定功率5W）（d）定值电阻（阻值10 ，额定功率10W）（e）滑动变阻器（阴值范围0--10 、额定电流 2A）（f）滑动变阻器（阻值范围0-100 、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 应选择的定值电阻，R 应选择阻值范围是的滑动变阻器。

（2）引起该实验系统误差的主要原因是。

（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。

解析：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一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A 左右，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4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。

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（0~0.6A，内电阻r2=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 R1=100ΩG．定值电阻 R2=500ΩH．定值电阻 R3=1.5kΩ 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。

（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I1，电流表A 的示数为I2；改变滑动变阻器的位置后，电流表G 的示数为 I1′，电流表A 的示数为I2′。

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，一般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2.5V3mA500 ，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E I1(R2 r1 ) (I1 I2)r ，E I1(R2 r1 ) (I I )2 r解之，得I I1 1r R r21I I I I1 2 1 2，I I I I2 1 1 2E R r21I I I I1 2 1 2【例11】某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。

图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：5器材（代号）规格电流表（A1）量程 0~50mA，内阻约为 50电流表（A2）量程 0~200mA，内阻约为10电压表（V1）量程 0~3V，内阻约为10k电压表（V2）量程 0~15V，内阻约为25k滑动变阻器（ R1）阻值范围 0~15 ，允许最大电流1A滑动变阻器（ R2）阻值范围 0~1k ，允许最大电流直流电源（E）100mA开关（S）输出电压 6V，内阻不计导线若干①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。