电学实验.docx

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电学实验

1．（2011•泰兴市模拟）

（1）有一游标卡尺，主尺的最小分度为1mm，游标尺上有20个等分刻度，用该卡尺测长度时，可以准确到　_________　mm，如图1所示工件的长度为　_________　mm．

2．（2008•徐州模拟）

（1）如图所示，螺旋测微器的示数为　_________　mm，游标卡尺的示数为　_________　mm．

例1要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。

已选用的器材有：

电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）:

电流表（量程为0~250mA，内阻约5Ω）;

电压表（量程为0~3V，内限约3kΩ）:

电键一个、导线若干。

（1）实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）。

A．滑动变阻器（最大阻值20Ω,额定电流1A）

B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）

（2）实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）。

实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。

如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是W。

【考点】本题考查电学实验仪器的选择、电路设计、伏安特性曲线等知识。

【答案】①A；②B；③0.1

【解析】①在测绘小灯泡的伏安特性曲线时，滑动变阻器应该采用分压式连接，而滑动变阻器用小阻值时，便于调节，所以用最大阻值为20Ω的滑动变阻器，故选项A正确；②因要求小灯泡电压从零开始持续可调，所以滑动变阻器应使用分压式连接，由于小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，故选B；③将小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50Ω的电源两端时，由

可得

，再在小灯泡的伏安特性曲线图象中作出电源的I－U曲线（如图所示），在图象中的两曲线的交点即为小灯泡的电流值与电压值，所以小灯泡消耗的功率P＝UI＝0.1W。

例2物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，上边标称功率值为0．75W，额定电压值已模糊不清。

他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的

额定电压U=

=

V=1．23V。

他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计了一个电路进行测量。

当电压达到1．23V时，发现灯泡亮度很弱，继续缓慢地增加电压，当达到2．70V时，发现灯泡已过亮，立即断开开关，并将数据记录在表中。

A．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）B．A1电流表（量程150mA，内阻约2Ω）

C．电流表A2（量程500mA，内阻约0．6Ω）D．滑线变阻器R1（0－20Ω）

E．滑线变阻器R2（0－50Ω）

F．电源E（电动势4．0V，内阻不计）

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/v

0．20

0．60

1．00

1．40

1．80

2．20

2．70

I/mA

80

155

195

227

255

279

310

G．开关S和导线若干

请你根据实验要求，帮助他们完成实验分析：

（1）根据表中的实验数据，在给出的方格纸内作出U—I图线，并从图线上分析该灯的额定电压应为________V；这一结果大于一开始的计算结果，原因是____________________________________。

（2）从表中的实验数据可以分析，他们实验时所选择的最佳电路和器材应为下面四个电路图中的图；电流表选择（填A1或A2）；滑线变阻器选择（填R1或R2）。

解析：

作出U—I图线，如图所示。

由图线得，电压等于2．5V时，电流约0．3A，其功率约为0．75W，即该灯的额定电压为2．5V。

灯泡电阻随温度升高而变大，故一开始的计算结果偏小。

由记录的数据可

知，毫安表需选用A2，

并且需外接，在控制电路中，当采用限流式接法时，通过表中第一组数据可以求出可变电阻R约为（4－0．2）/0．08＝47．5Ω，故选用变阻器R2完全可以满足要求，电路图选（A）。

若采用分压式接法，由于灯泡的最大电阻约2．5/0．3＝8．3Ω，变阻器R1与灯泡并联部分的最大阻值约为16．7Ω（电动势为4V），滑动触头在阻值0~16．7Ω间滑动，也可以比较方便地进行操作，电路图选择（C）。

答案：

（1）如图（3分）；2．5（2分）；灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻（或答灯泡电阻随温度升高而变大，意思对就可以给分），（1分）；

（2）（A）（2分）；A2（1分）；R2（2分）；（说明：

如果电路图选（C），且滑线变阻器选R1的，可以得4分；电路图选（C），但滑线变阻器选R2的，只能得2分）

例3二极管是一种半导体元件，电路符号为

，其特点是具有单向导电性。

某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究。

据了解，该二极管允许通过的最大电流为50mA。

（1）该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的电阻挡来判断它的正负极：

当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断_______（填“左”或“右”）端为二极管的正极。

（2）实验探究中他们可选器材如下：

A．直流电源（电动势3V，内阻不计）；

B．滑动变阻器（0〜20Ω）；

C．电压表（量程15V、内阻约80KΩ）；

D．电压表（置程3V、内阻约50KΩ）；

E．电流表（量程0.6A、内阻约1Ω）；

F．电流表（量程50mA、内阻约50Ω）；

G．待测二极管；

H．导线、开关。

为了提高测量精度，电压表应选用_______，电流表应选用_______。

（填序号字母）

（3）实验中测量数据如下表,请在坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线。

电流I/mA

0

0

0.2

1.8

3.9

8.6

14.0

21.8

33.5

50.0

电压U/V

0

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

2.50

（4）同学们将该二极管与阻值为10Ω的定值电阻串联后接到电压恒为3V的电源两端，则二极管导通时定值电阻的功率为_______W。

例4　二极管是电子线路中常用的电子元件．它的电路符号如图14甲所示，正常使用时，“＋”极一端接高电势，“－”极一端接低电势．要描绘某二极管在0～8V间的伏安特性曲线，另提供有下列的实验器材：

电源E（电动势为8V，内阻不计）：

多用电表电压挡有五个量程，分别为2.5V、10V、50V、250V、500V，可视为理想电压表；开关一个；滑动变阻器一个；

表一块；导线若干．

图14

　　　　　图15　　　　　　　　图16

（1）在图14乙的方框内画出测定二极管伏安特性曲线的电路原理图，多用电表在电路图中用

表示，并注明多用电表电压挡所选量程．

（2）利用多用电表电压挡测量正常使用中的二极管电压时，电流从________（选填“红”或“黑”）表笔流入多用电表．

（3）某同学通过实验得出了图15所示的伏安特性曲线图．接着，他又用该二极管、电源E和另一只固定电阻R组成图16所示的电路，当闭合开关后，用多用电表的电压挡测得R两端的电压为0.8V，由此可以判断固定电阻R的阻值大约为________Ω.

解析　

（1）由题意可知电流正向通过二极管时，二极管的电阻较小，故

表应外接，由于要描绘二极管在0～8V间的伏安特性曲线，故滑动变阻器应采用分压式接法，电源电动势为8V，故多用电表的电压挡选10V的．电路图如图所示．

（2）利用多用电表电压挡测量正常使用中的二极管电压时，电流从红表笔流入多用电表．

（3）由闭合电路欧姆定律可知二极管两端的电压为7.2V，据伏安特性曲线图可知电压为7.2V时对应的电流是10mA，故电阻R的阻值大约为80Ω.

答案　

（1）电路原理图见解析图　

（2）红　（3）80

3某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系．可用的器材如下：

电源（电动势3V，内阻1Ω）、电键、滑动变阻器（最大阻值20Ω）、电压表、电流表、小灯泡、导线若干．

（1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的U-I图象如图a所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而▲（填“增大”、“减小”或“不变”）．

（2）根据图a，在图b中把缺少的导线补全，连接成实验的电路（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）。

（3）若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是▲W。

（电压表和电流表均视为理想电表）

4．（2014•大庆三模）有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法测绘这个小灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：

A．电压表V1（0～5V，内阻约10kΩ）B．电压表V2（0～10V，内阻约20kΩ）

C．电流表A1（0～0.3A，内阻约1Ω）D．电流表A2（0～0.6A，内阻约0.4Ω）

E．滑动变阻器R1（0～10Ω，2A）F．滑动变阻器R2（0～100Ω，0.2A）

G．学生电源（直流6V）、开关及导线

（1）为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表　_________　，电流表　_________　，滑动变阻器　_________　．（填器材前的选项符号）

（2）为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，请在虚线框中画出实验电路图．　_________　

（3）P为第图线上的一点，PN为图线上P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则由图可知：

随着所加电压的增加，小灯泡的电阻将　_________　（填“增大”、“减小”或“不变”）；对应P点，小灯泡的电阻值约为　_________　Ω．（保留三位有效数字）

5．（2014•南开区一模）（3）某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．

①用螺旋测微器测量其直径如图1所示，由图可知其直径为　_________　mm；

②用多用电表的电阻“×l0”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图2，则该电阻的阻值约为　_________　Ω．

③该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：

待测圆柱体电阻R

电流表A1（量程0～4mA，内阻约50Ω）

电流表A2（量程0～10mA，内阻约30Ω）

电压表V1（量程0～3V，内阻约10kΩ）

电压表V2（量程0～l5V，内阻约25kΩ）

直流电源E（电动势4V，内阻不计）

滑动交阻器R1（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）

滑动变阻器R2（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）

开关S，导线若干

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在图3方框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．

①请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在方框中．其中滑动变阻器应选___．

②若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为____，式中符号的含义为___．

3.答案：

（1）×1k欧姆调零

（2）①R1电路图如图所示。

②

U1表示电压表V1的示数，U2表

6．

（1）（2013广东二校联考摸底）一个额定功率为0.1W的电阻，其阻值不详。

用欧姆表粗测其阻值，其结果如图所示。

现有下列器材，试选择合适的器材及适当的电路，较精确地测定该电阻的阻值。

A．电流表，量程0～500μA，内阻约150Ω

B．电流表，量程0～10mA，内阻约10Ω

C．电压表，量程0～3V，内阻约5KΩ

D．电压表，量程0～15V，内阻约10KΩ

E．干电池两节，每节电动势为1.5V

F．直流稳压电源，输出电压12V，额定电流1A

G．滑动变阻器，0～50Ω，0.5A

H．电键一只，导线若干

①欧姆表测得的电阻值约为Ω；

②电流表应该选择，电压表应该选择，电源应该选择，（填字母代号）；

③请在下列实验电路图中选择合适的电路图（）

7．（2014•河北模拟）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．电流表A1（量程3mA，内阻Rg=10Ω）

B．电流表A2（量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω）

C．滑动变阻器R1（0～20Ω，10A）

D．滑动变阻器R2（0～1750Ω，lA）

E．定值电阻R3=990Ω

F．被测干电池E（电动势约为1.5V，内电阻小于1Ω）

G．开关、导线若干

①请在方框内画出实验电路图1（用所给器材符号表示）．

②现已将测得的数据描绘在如图所示的坐标系中，则被测电池的电动势E=　_________　V，内阻r=　_________　（小数点后保留两位数字）．

1（2012年3月四川南充市二模）某同学测定一根金属丝的电阻率.

①用螺旋测微器测量金属丝的直径如左下图所示，则该金属丝的直径为_____mm.

②先用多用电表粗测其电阻.将选择开关调到欧姆挡“×10”档位，测量时发现指针向右偏转角度太大，这时他应该：

a将选择开关换成欧姆挡的“_____”档位（选填“×100”或“×l”）

b.调零后再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如右下图所示，则此段金属丝的电阻约为_____Ω。

③现要进一步较精确测量其阻值，实验室提供了以下各种器材:

4V的直流电源、3V量程的直流电压表、电键、导线等.还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用：

A.电流表A1（量程0.3A,内阻约1Ω）

B.电流表A2（量程0.6A,内阻约0.3Ω）

C.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）

D.滑动变阻器R2（最大阻值为50Ω）

为了尽可能提高测量准确度且要求电压调节范围尽量大.电流表应选_____滑动变阻器应选_____（填器材前面的字母）

n

例5现要测量一待测电阻的阻值，所用器材如下：

标准电流表A1（量程250mA，内阻r1＝5Ω）；

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6V，内阻r约为1Ω）；

单刀单掷开关，导线若干。

（1）要求方法简捷，并能测量多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。

（2）实验中，需要直接测量的物理量是____________，用测得的量表示待测电阻R1的

阻值R1＝_________。

例6：

在做﹤测定金属的电阻率＞的实验中，若待测电阻丝的电阻约为5Ω，要求测量结果尽量准确，备有以下器材：

A．电池组（3V、内阻1Ω）B.电流表（0—3A，内阻0.0125Ω）

C．电流表（0—0.6A，内阻0.125Ω）

D．电压表（0—3V，内阻3KΩ）E.电压表（0—15V，内阻15KΩ）

F．滑动变阻器（0--20Ω，额定电流1A）

G．滑动变阻器（0--2000Ω，额定电流0.3A）H.开关、导线

上述器材中应选用的是：

-----------，（只填写字母代号）

设实验中电流表、电压表的一组数据如图2，则I=------A，

U=-------V。

试绘出测量电阻的电路图：

例7　（2012·四川·22

（2））某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：

小灯泡L，规格“4.0V　0.7A”；

电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；

电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；

电压表V，量程3V，内阻rV＝9kΩ；

标准电阻R1，阻值1Ω；

标准电阻R2，阻值3kΩ；

滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；

学生电源E，电动势6V，内阻不计；

开关S及导线若干．

①甲同学设计了如图1甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为________Ω.

图1

②乙同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是________V.

③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图丁所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．

解析　①电压表的示数U＝2.30V，所以灯泡L的电阻RL＝

＝

Ω＝5Ω.

②由题图知电压表V与R2串联，根据串联分压，当电压表V的示数为3V时，R2两端的电压U2＝

R2＝

×3000V＝1V，所以灯泡两端的电压U′＝UV＋U2＝（3＋1）V＝4V.

③要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变为4.0V，电流表的量程应变为0.7A，因此将电压表V与标准电阻R2串联改装成量程为4.0V的电压表，将电流表A2与标准电阻R1并联改装成量程为0.6A＋

A＝0.72A的电流表．故虚线框内实验电路如图所示．

答案　①5　②4　③见解析图

例8　（2013·天津·9（3））要测绘一个标有“3V　0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．乙选用的器材有：

电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；

电流表（量程为0～250mA，内阻约5Ω）；

电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；

电键一个、导线若干．

①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________（填字母代号）．

A．滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）

B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）

②实验的电路图应选用下列的图________（填字母代号）．

③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图6所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V、内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W.

图6

解析　①测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求能较大范围测量数据，所以控制电路部分应用分压式接法，滑动变阻器应用最大阻值小额定电流大的A.

②灯泡的电阻R＝

＝15Ω，额定电流I＝

＝0.2A，由R＝15Ω＜

＝

Ω，依据公式法“大内小外”的原则，可知电流表应采用外接法，故选B.

③在灯泡的IU图上作出电源的I－U图线，交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流和电压，此时P灯＝IU＝0.1×1W＝0.1W.

答案　①A　②B　③0.1

8．在研究规格为“6V　3W”的小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大．实验提供的电流表量程为0.6A、内阻约1Ω，电压表量程为10V、内阻约20kΩ.

（1）下列实验电路图，最合理的是________；

（2）小灯泡接入电路前，某同学使用如图7所示的多用电表欧姆挡直接测量小灯泡的电阻，应将选择开关旋至________挡（填“×1”或“×10”）．

图7

图8

（3）某同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图8所示，则小灯泡的电阻值随温度的升高而________（填“增大”、“减小”或“不变”）．实验过程中，小灯泡消耗的功率为0.6W时，小灯泡两端的电压是________V.

答案　

（1）甲　

（2）×1　（3）增大　2

解析　

（1）实验要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大，故滑动变阻器应选分压式接法，小灯泡的内阻较小，电流表应采用外接法，选甲图；

（2）小灯泡的电阻较小，欧姆挡选“×1”即可；（3）由于图线向上弯曲，斜率增大，故小灯泡的电阻值随温度的升高而增大．由图线可得小灯泡消耗的功率为0.6W时，小灯泡两端的电压是2V.

9某班举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图，并能较准确地测量一电池组的电动势及其内阻．给定的器材如下：

A．电流表G（满偏电流10mA，内阻10Ω）

B．电流表A（0～0.6A～3A，内阻未知）

C．滑动变阻器R0（0～100Ω，1A）

D．定值电阻R（阻值990Ω）

E．多用电表

F．开关与导线若干

（1）小刘同学首先用多用电表的直流10V挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如图20所示，则该电表读数为________V.

图20

（2）该同学再用提供的其他实验器材，设计了如图21甲所示的电路，请你按照电路图在图乙上完成实物连线．

图21

（3）图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1－I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池组的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω（保留2位有效数字）．

答案　

（1）7.2　

（2）如图所示　（3）7.5　5.0

10．多用电表可以用来测电流、电压、电阻等，挡位如图2所示．

图2

（1）当接通1或2时，为____挡.1的量程比2的量程____（填大或小）．

（2）测量某电阻时，用×10Ω挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用____挡（填“×1Ω”或“×100Ω”），换挡后，在测量前要先进行________．

（3）如图3所示，A、B、C是多用电表在进行不同测量时，转换开关分别指示的位置．D是多用电表表盘指针在测量时的偏转位置．

图3

若用A挡测量，指针偏转如D，则读数是________；

若用B挡测量，指针偏转如D，则读数是________；

若用C挡测量，指针偏转如D，则读数是________．