高二物理电学实验典型例题

实验1、电阻的测定

例1、欲用伏安法测定一段阻值约为5 Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：

A．电池组(3 V，内阻1 Ω)

B．电流表(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)

C．电流表(0～0.6 A，内阻0.125 Ω)

D．电压表(0～3 V，内阻3 kΩ)

E．电压表(0～15 V，内阻15 kΩ)

F．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)

G．滑动变阻器(0～2 000 Ω，额定电流0.3 A)

H．开关、导线

(1)上述器材中应选用的是________________；(填写各器材的字母代号)

(2)实验电路应采用电流表________________接法；(填“内”或“外”)

(3)设实验中，电流表、电压表的某组示数如图1所示，图示中I＝________A，U＝________V.

图1

(4)为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5 A范围内改变，请按要求在下面方框内画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图．

(5)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如图2甲所示，则该金属丝的直径d＝________mm.另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图乙所示，则该工件的长度L＝________mm.

图12

练习1、探究金属丝的电阻与长度关系的实验中，取一段粗细均匀的金属丝拉直后连接在A、B接线柱上，金属丝上安装一个可滑动的金属夹P.实验室提供了下列器材：电压表V(0～3 V～15 V)、电流表A(0～0.6 A～3 A)、4 V直流电源、滑动变阻器(0～20 Ω)、刻度尺、开关和导线若干．

(1)用刻度尺测量金属丝AP段长度l，用电压表和电流表测量AP段的电阻R，请你用笔划线代替导线，在图3甲中用三根导线连接好电路．闭合开关前，应注意________．

(2)实验过程中，某次测量电压表、电流表指针偏转如图乙所示，则电流表和电压表的读数分别为I＝______A，U＝________V.

图3

(3)实验中测出AP段长度l以及对应的电阻值R如下表：

(4)某实验小组在实验中，调节金属夹P时，发现电压表有示数，电流表的示数为零，原因可能是________．

图4

实验2、描绘小灯泡的伏安特性曲线

例2、在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用器材有：电动势为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线，要求能测出尽可能多的数据，图5甲所示是没有连接完的实物电路．(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根)

图5

(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．

(2)连好电路，闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2 V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________(填“左”或“右”)端滑动．

(3)通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表示数，并绘制成了如图乙所示的U－I图线，根据U－I图线提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率为________W.

(4)小灯泡的U－I图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_______ _________________________________________________________________．

练习2．在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，提供的实验器材有

A．小灯泡(额定电压为2.0 V，额定电流约为0.5 A)；

B．电源E：电动势为3.0 V，内阻不计；

C．电压表V：量程为0～3 V，内阻约为1 kΩ；

D．电流表A：量程为0～0.6 A，内阻约为0.6 Ω；

E．滑动变阻器R1：最大阻值为15 Ω，额定电流为1.0 A；

F．滑动变阻器R2：最大阻值为150 Ω，额定电流为1.0 A；

G．开关S及导线若干

实验得到如下数据(I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压)：

(2)请你不要改动已连接导线，在下面的实物连接图11中把还需要连接的导线补上．闭合开关前，应使变阻器滑片放在最________(填“左”或“右”)端．

(3)在下面的坐标系(如图12)中画出小灯泡的U－I曲线．

(4)若将本题中的小灯泡连接在电动势是1.5 V、内阻是1.0 Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率约为________W(保留两位有效数字)．

实验3、测电源电动势和内阻

例3、采用如图6所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．

(1)除了选用图7中的部分器材外，________(填选项)；

A．还需要电压表  B．还需要电流表

C．还需要学生电源  D．不再需要其他器材

图6        图7

 (2)测量所得数据如下：

　　测量次数

(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA＝________．

练习3、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．干电池E(电动势约为1.5 V、内电阻大约为1.0 Ω)

B．电压表V(0～15 V)

C．电流表A(0～0.6 A、内阻0.1 Ω)

D．电流表G(满偏电流3 mA、内阻Rg＝10 Ω)

E．滑动变阻器R1(0～10 Ω、10 A)

F．滑动变阻器R2(0～100 Ω、1 A)

G．定值电阻R3＝990 Ω

H．开关、导线若干

(1)为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是________(填写“R1”或“R2”)；

(2)请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号；

(3)如图8所示为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.

图8

实验4、多用电表的读数

例4、某同学测量一只未知阻值的电阻Rx.

(1)他先用多用电表进行测量，指针偏转如图9甲所示，为了使多用电表的测量结果更准确，该同学应选用________挡位，更换挡位重新测量之前应进行的步骤是__________________________．

(2)接下来再用“伏安法”测量该电阻，所用仪器如图1乙所示，其中电压2表内阻约为5 kΩ，电流表内阻约为5 Ω，变阻器最大阻值为100 Ω.图中部分连线已经连接好，为了尽可能准确地测量电阻，请你完成其余的连线．

(3)该同学用“伏安法”测量的电阻Rx的值将________(选填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的实际值．

图9

练习4、如图10所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，3表针指示如图所示，则：

图10

(1)所测电阻的阻值为________ Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”、“×100”或“×1 k”)．

(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA.

(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V.

例1、解析　(1)电源必须选择；由于电源电动势3 V，待测电阻大约5 Ω，故最大电流不超过0.6 A，为减小误差，选择较小的量程，故选0.6 A的电流表；由于电源电动势3 V，为减小误差，电压表选择较小的量程，故选3 V量程的电压表；为使操作方便，选择电阻值较小的滑动变阻器；故答案为：ACDFH.

(2)由于>，故待测电阻的阻值与电流表内阻相接近，如果采用内接法，电流表的分压作用较大，故应该选用电流表外接法．

(3)电流表示数0.48 A，电压表示数2.20 V.

(4)

电路图如图所示

(5)直径d＝3 mm＋0.01 mm×20.5＝3.205 mm.

L＝50 mm＋0.05 mm×3＝50.15 mm.

答案　(1)ACDFH　(2)外

(3)0.48　2.20

(4)见解析图　(5)3.205　50.15

练习1：解析　(1)如图①；将变阻器滑片移到最右端．

(2)I＝0.42 A，U＝2.30 V.

(3)如图②；R与l成正比．

(4)A、P与电压表间出现断路．

例2、解析　(1)小灯泡的电阻很小，因此采用电流表外接法；实验时，要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压，滑动变阻器应采用分压式接法．实物电路如答案图所示．

(2)将滑片P向右端滑动，可以增大灯泡两端的电压．

(3)根据U－I图象可知，U＝2.5 V时，I＝0.2 A，所以小灯泡的额定功率为P＝UI＝0.5 W.

(4)U－I图线上各点与原点连线的斜率表示灯丝的电阻，图线是曲线而不是过原点的直线，这是因为灯丝的电阻会随温度的升高而增大．

答案　(1)如图所示　(2)右　(3)0.5　(4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大

练习2：解析　(1)该实验，滑动变阻器采用分压式连接，因此只能选E；

(2)实物图连线如下图①，闭合开关前应使小灯泡两端电压为零，滑片P要置于最左端．

图①

(3)如图②

(4)由图中两图线交点得P＝0.4×1.1＝0.44 W(0.4～0.5均正确)．

答案　(1)E　(2)见解析图①　左

(3)见解析图②　(4)0.44　(0.4～0.5均正确)

例3：解析　(1)照片中已有电流表、电阻箱和干电池，还缺少电压表，故选A.

(2)作出U­I图象，由图象斜率可求得r＝(0.75±0.10)Ω.

(3)由欧姆定律得：R＋RA＝，得RA＝－R＝0.22 Ω.

答案　(1)A　(2)(0.75±0.10)Ω　(3)0.22 Ω

练习3：解析　从实验操作方便和安全角度出发，滑动变阻器选小阻值，大额定电流的R1；所给器材中电压表量程过大，不能选用，需要把电流表G与R3串联，被测量电源的内阻很小，电流表相对电源用外接法；图象与纵轴的截距为1.47 mA，为断路时通过G的电流．断路电流乘以(R3＋Rg)等于1.47 V，为电源电动势；图线的斜率为电源内阻r＝0.83 Ω.

答案　(1)R1　(2)电路图如图所示　(3)1.47(1.46～1.48均对)　0.83(0.81～0.85均对)

例4：解析　(1)由图甲可知，所选倍率太小，故应换大一些的倍率．欧姆挡每次换挡后都要重新调零．(2)待测电阻Rx的阻值是滑动变阻器总阻值的10倍，若用限流电路，在改变滑动变阻器的阻值时电流表和电压表的示数变化很小，要用分压接法．又因为待测电阻的大小与电流表内阻的倍数比电压表内阻与待测电阻的倍数更大些，要用电流表的内接法．(3)电流表内接法测量的电阻值等于Rx＋RA，大于真实值．

答案　(1)×100　欧姆挡调零　(2)如图所示，补画①②两条线

(3)大于

练习4：解析　(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值约为14，倍率为“×100”，读数为1.4×103 Ω.

(2)选50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为31.5 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA；测量的精确度为5 mA，应估读到1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为158 mA.

(3)选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V(此时应为估读)，指针对应的读数为6.2 V.

答案　(1)1.4×103　×1 k　(2)31.5　158　(3)6.2