73电学实验基础文档格式.docx
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,应采用电流表外接法,由于电压表分流,使IA>
Ix,Rx的测量值比真实值偏小。
3.分别用图(a)、(b)两种电路测量同一未知电阻的阻值。
图(a)中两表的示数分别为3V、4mA,图(b)中两表的示数分别为4V、3.9mA,则待测电阻Rx的真实值为( )
A.略小于1kΩB.略小于750Ω
C.略大于1kΩD.略大于750Ω
[答案] D
[解析] 先判断采用的测量方法,由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大,说明测量的是小电阻,这样电流表分压较大,应该采用(a)图进行测量比较准确。
(a)图中测量值较真实值偏小。
4.
如图所示电路,用伏安法测量电阻的大小。
电阻R=320Ω时,电流表的示数是15mA,电压表的示数是4.5V。
如果用这个电路测量未知电阻R′,电流表的示数是13mA,电压表的示数是5.2V,则电阻R′的大小是( )
A.R>
420ΩB.400Ω<
R′<
420Ω
C.R′=420ΩD.无法确定
[答案] A
[解析] R=320Ω时,两端电压U=4.5V,则通过R的电流IR=
=
A=0.014A=14mA
通过电压表的电流IV=I-IR=(15-14)mA=1mA
电压表内阻RV=
Ω=4500Ω
当电阻为R′时,电压U′=5.2V
通过电压表的电流IV′=
A=1.15mA
通过R′的电流IR′=I′-IV′=(13-1.15)mA=11.85mA
电阻R′=
Ω=439Ω。
二、非选择题
5.用伏安法测一定值电阻的阻值,备选器材如下:
待测电阻Rx(阻值约2.0kΩ,额定功率为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A1(量程0~500μA,内阻50Ω)
电流表A2(量程0~6mA,内阻10Ω)
电源E1(电动势3V,内阻不计)
电源E2(电动势12V,内阻不计)
滑动变阻器R(电阻范围0~10Ω,额定功率25W)
电键S及导线若干
为使测量尽量准确,要求进行多次测量,求得平均值,请画出测量所需的电路原理图,并按题目所给的符号在图中标明所选器材。
[答案] 如图所示
[解析] 因待测电阻Rx的阻值约为2.0kΩ,额定功率为0.05W,由U=
得待测电阻两端电压约为10V,所以电源选E2,电压表选V2,由U=IRx,知允许通过待测电阻的最大电流约5mA,电流表选A2,因RV·
RA<
R
,所以电流表内接,又因R≪Rx,所以滑动变阻器接成分压式。
6.用伏安法测量一个阻值约为20Ω的未知电阻Rx的阻值。
实验电路图如图:
(1)在以下备选器材中,电流表应选用________,电压表应选用________,滑动变阻器应选用________。
电源E(电动势3V、内阻可以忽略不计)
电流表A1(量程0~50mA,内阻约12Ω)
电流表A2(量程0~3A,内阻约0.12Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
滑动变阻器R1(0~10Ω,允许最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(0~1000Ω,允许最大电流0.5A)
定值电阻R(30Ω,允许最大电流1.0A)
开关、导线若干
(2)某次测量中,电压表读数为U时,电流表读数为I,则计算待测电阻阻值的表达式Rx=________。
[答案]
(1)A1 V1 R1
(2)
-R
[解析]
(1)电源电动势E=3V,Rx的阻值约为20Ω,定值电阻R=30Ω,流过电流表的最大电流Imax=
≈0.048A,因此电流表应选A1,电压表应选V1,为了便于分压电路调节,滑动变阻器应选择R1。
(2)由分压电路关系可得Rx=
-R。
7.(2012·
菏泽重点中学联考)用伏安法测量金属丝的电阻(阻值在4~8Ω之间),现提供图甲所示的实验器材。
实验要求获得多组数据,且金属丝上所加的电压须从零开始。
(1)请在图甲中选择必要的器材,并进行连线(两表均选用小量程即可满足实验要求)。
(2)某次实验测量时,表盘刻度及指针如图乙所示,则该金属丝的电阻值为________。
[答案]
(1)电路连线图如图所示。
(2)5.0Ω
[解析] 电源必须连接在直流输出上,采用电流表外接电路,滑动变阻器分压接法。
电压为2.30V,电流为0.46A,该金属丝的电阻值为R=U/I=5.0Ω。
8.为了精确测量某待测电阻Rx的阻值(约为30Ω)。
有以下一些器材可供选择。
电流表:
A1(量程0~50mA,内阻约12Ω)
A2(量程0~3A,内阻约0.12Ω)
电压表:
V1(量程0~3V,内阻很大)
V2(量程0~15V,内阻很大)
电源:
E(电动势约为3V,内阻约为0.2Ω)
定值电阻:
R(30Ω,允许最大电流2.0A)
滑动变阻器:
R1(0~10kΩ,允许最大电流2.0A)
R2(0~1kΩ,允许最大电流0.5A)
单刀单掷开关S一个,导线若干
(1)电流表应选________,电压表应选________,滑动变阻器应选________。
(填字母代号)
(2)请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图。
(要求测量值的范围尽可能大一些,所用器材用对应的符号标出)
(3)某次测量中,电压表示数为U时,电流表示数为I,则计算待测电阻阻值的表达式为Rx=________。
[答案]
(1)A1 V1 R1
(2)如图所示
(3)
9.(2012·
江西盟校联考)用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差。
为了消除系统误差,某研究性学习小组设计了如图所示的测量电路。
(1)请完成下列操作过程:
第一步:
先将R2的滑动触头调到最左端,单刀双掷开关S2合向1,然后闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1;
第二步:
保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变,________________________________________。
(2)根据以上记录数据写出被测电阻Rx的表达式Rx=________。
(3)根据实验原理图连接好实物图。
[答案]
(1)将单刀双掷开关S2合向2,读出电压表和电流表的示数U2、I2
(2)
-
(3)如图所示
[解析] 本题用了一种新的方法来消除系统误差,解题的关键是能否根据题目中的电路图弄清实验原理。
10.实验室有如下器材:
电流表A1(满偏电流约500μA,有刻度无刻度值,内阻rg约500Ω);
电流表A2(量程0~300μA,内阻rA2=1000Ω);
电流表A3(量程0~1mA,内阻rA3=100Ω);
定值电阻R0(阻值1kΩ);
滑动变阻器R(0~5Ω,额定电流2A);
电池(电动势2V,内阻不计);
开关、导线若干。
要求较精确地测出A1表的内阻和满偏电流。
(1)在方框内画出测量电路;
(2)应读取的物理量是________;
(3)用这些量表示的A1表的满偏电流Ig=__________,A1表的内阻rg=________。
[答案]
(1)电路如图所示
(2)A1表满偏时A2表的读数I2、A3表的读数I3
(3)I3-I2
[解析]
(1)要测量A1表的内阻,需测出通过A1表的电流和它两端的电压U1。
A1表没有刻度值,所以不能直接读出满偏电流,要通过A2、A3才能间接测得。
U1m=Igrg≈(5×
10-4×
500)V=0.25V,因A2、A3表的内阻是确定值,故可以把它们当做电压表.A3表的电压量程U3=Ig3·
rA3=0.1V<
U1m,A2表的电压量程U2=Ig2·
rA2=0.3V>
U1m,所以应选择A2与A1并联,这样A2表两端的电压就是U1。
若A3直接与A1、A2串联接在滑动变阻器的分压端,电压小于(U1m+U3)=0.35V,滑动变阻器调节不方便,所以可再串联一个定值电阻R0。
(2)见答案。
(3)当A1表满偏时,读出A2、A3表的读数I2、I3,有Ig=I3-I2。
A1表的内阻rg=
。
11.为了测量一个量程为3V的电压表的内阻RV(约几千欧姆),可以采用图甲电路。
(1)试将图乙所给实验仪器按实验电路连成测量电路。
(2)在测量时,可供选择的实验步骤有:
A.闭合开关S;
B.将电阻箱R0的阻值调到最大;
C.将电阻箱R0的阻值调到零;
D.调节电阻箱R0的阻值使电压表的指针指示1.5V,记下此时R0的值;
E.调节滑动变阻器R的滑动触头P,使电压表的指针指示3.0V;
F.把变阻器R的滑动触头P滑到a端;
G.把变阻器R的滑动触头P滑到b端;
H.断开开关S;
把必要的合理步骤选出来,按操作顺序将字母代号填在横线上________。
(3)若在步骤D中读出R0的阻值为图丙所示位置,则电压表的电阻为________Ω。
用这种方法测出的电压表内阻与真实值相比偏________(填“大”或“小”)。
[答案]
(1)如图所示
(2)GCAEDH (3)2400 大
[解析] (3)由图丙可知接入电路的R0的阻值为2×
1000Ω+4×
100Ω=2400Ω,由步骤D和E可推知,电压表的内阻与R0的阻值相等,即2400Ω。
本实验的原理是R0接入电路后,滑动触头P和b之间的电压变化忽略不计,实际上接入R0后,外电路电阻变大,电路电流变小,从而滑动触头P和b之间的电压变大,由步骤D可知电压表的示数减小为原来的1/2,所以此时电阻箱两端的电压应该大于1.5V,即电阻箱接入电路的阻值大于电压表的内阻,故用这种方法测出的电压表内阻与真实值相比偏大。
12.待测电阻Rx的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:
A.电流表A1(量程150mA,内阻约为10Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30Ω)
C.电压表V(量程15V,内阻约为3000Ω)
D.定值电阻R0=100Ω
E.滑动变阻器R1,最大阻值为5Ω,额定电流为1.0A
F.滑动变阻器R2,最大阻值为5Ω,额定电流为0.5A
G.开关E,电动势E=4V(内阻不计)
H.开关S及导线若干
(1)为了使电表调节范围较大,测量准确,测量时电表读数不得小于其量程的
,请从所给的器材中选择合适的实验器材________(均用器材前对应的序号字母填写);
(2)根据你选择的实验器材,请你在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号;
(3)待测电阻的表达式为Rx=________,式中各符号的物理意义为_________________________________________________________________________________________________________________。
[答案]
(1)A、B、D、E、G、H
I1、I2分别为A1和A2的示数,R0与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值
[解析]
(1)由于电源电动势为4V,电压表V量程为15V,达不到其量程的三分之一,故电压表不能使用;
可用电流表A2与定值电阻R0串联扩大其电压量程当做电压表,再与电流表A1配合使用伏安法测量待测电阻阻值,由于改装的电压表内阻已知,故电流表A1采用外接法,改装的电压表电压量程为20mA×
130Ω=2.6V,滑动变阻器最大阻值为5Ω,无法起到限流作用,故滑动变阻器采用分压式接法,此时考虑到干路最小电流为
=0.8A,故滑动变阻器只能选择R1,经过估算当电流表A1满偏时,电流表A2也正好满偏,非常匹配,因此满足电表读数不得小于量程的三分之一。
故器材选择A、B、D、E、G、H。
(2)如答案图所示。
(3)待测电阻Rx=
,其中I1、I2分别为电流表A1和A2的示数,R0和r2分别为定值电阻和电流表A2的内阻。