电学实验应用 2讲解

1、 专题二十三 电学实验综合应用模拟练习1.有一电流表，量程为1mA，内阻约为100。要求测量其内阻。可选用的器材有：电阻箱，最大阻值为99999.9；滑动变阻器甲，最大最值为10k；滑动变阻器乙，最大最值为2k；电源，电动势约为2V，内阻不计；电源，电动势约为6V，内阻不计；AR1R1S2S1E开关2个，导线若干。采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：a、断开和，将调到最大；b、合上，调节使满偏；c、合上，调节调节使半偏，此时可以认为的内阻。试问：（）上述可供选择的器材中，可变电阻应该选择 ；为了使测量尽量精确，可变电阻应该选择 _，电源 应该选择 _。（）认为内阻，此结果与的真实值相比 。

2、（填“偏大”、“偏小”或“相等”）【解析】用半偏法测电流表的内电阻，待测电表还兼作参考电表。用此法测电表内阻存在系统误差：（1）定性分析：S2闭合后，回路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知：流过电源的电流增大即（A表满度电流值），致使表A半偏时流过的电流，再依据并联电路的特点知读数，即测量值小于真实值。为减小接入时对电流影响，滑动变阻器应选用阻值大一些的。（2）定量分析：闭合，断开时， 闭合，闭合时， 又 解得 。绝对误差，所以相对误差（式中满偏电压）。可见越大、越高误差越小。【答案】（）、滑动变阻器甲、；（）偏小。2.图1是电子射线管的示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏

3、上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是 （填选项代号）。xyzO+阴极电子束狭缝荧光屏阳极图1A、加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B、加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C、加一电场，电场方向沿z轴负方向D、加一电场，电场方向沿y轴正方向【解析】洛伦兹力方向、磁场方向、电荷运动方向关系三者遵从左手定则，判断时“四指”应指向电子运动的反方向即由阳极指向阴极。电子所受电场力的方向与场强方向相反，与电荷是否运动以及如何运动无关。【答案】B。3.检测一个标称值为5的滑动变阻器。可供使用的器材如下：A待测滑动变阻器Rx，全电阻约5（电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）B电流

4、表A1，量程0.6A，内阻约0.6 C电流表A2，量程3A，内阻约0.12D电压表V1，量程15V，内阻约15K E电压表V2，量程3V，内阻约3KF滑动变阻器R，全电阻约20 G直流电源E，电动势3V，内阻不计H游标卡尺 I毫米刻度尺 J电键S导线若干（1）用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表_(填“A1”或“A2”)，所选电压表为_(填“V1”或“V2”)。（2）画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。(3）为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，AV+ + RxRES在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及

5、操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。【解析】（1）不论滑动变阻器R采用分压式接法还是限流式接法，流过待测滑动变阻器 的最大电流约为,所以应选电流表；因电压表 量程过大,测量误差大，所以电压表应选用。（2）因滑动变阻器的全电阻大于待测滑动变阻器的全电阻，因此滑动变阻器宜采用分压式接法，这样可测得更多组（U，I）值，便于用图像法处理实验数据。就该题而言，滑动变阻器也可接成限流式，因为题目并没有要求尽可能得到更多组数据。至于电流表是采用内接法还是外接法，可用临界电阻法判断，也可这样断定：,即比较接近；，即相差甚远，所以电流表应采用外接法。测量电路的原理图及对应的实物连接图如所示。AVRxRESAV

6、+ + RxRES方案一：分压接法AVRxRESAV+ + RxRES方案二：限流接法（3）此类问题常常具有开放性放性，其答案往往不唯一，主要考查学生解决新问题以及灵活变通应用能力。以下测量均不必考虑电阻丝漆膜或氧化层的厚度。案一：需要的器材：游标卡尺、毫米刻度尺主要操作步骤： 数出变阻器线圈缠绕匝数 用毫米刻度尺（也可以用游标卡尺）测量所有线圈的排列长度，可得电阻丝的直径为； 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D，可得电阻丝总长度或用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D，得电阻丝总长度。dDr 重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值。方案二：需要的器材：游标卡尺主要的操作步走骤： 数出变

7、阻器线圈缠绕匝数 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1 和瓷管部分的外经D2，可得电阻丝的直径为电阻丝总长度. 重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值.4.甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为1.5V，内阻很大)，电阻箱R(0-99.99)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。VabES1S2RR1R2先测电阻R1的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r和对应的电压表示数U1，保持电阻箱示数不变，_ ，读出电压表的示数U2。则

8、电阻R1的表达式为R1_。甲同学已经测得电阻，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值。该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压数U，由测得的数据，绘出了如图所示的图线，则电源电动势E_V，电阻R2_。O0.52.80.71UV-11R-1利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1，乙同学测电源电动势E和电阻R2的阻值的做法是：闭合S1，将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了相应的图线，根据图线得到电源电动势E和电阻R2。这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围_（选填“较大”、“较小”或

9、“相同”)，所以_同学的做法更恰当些。【解析】由第一步的操作及后面测得知省缺操作应为“将S2切换到b”；因电压表内阻“很大”（意即“无穷大”），不必考虑它对电路的影响，所以切换后流过的电流不变，由及得。由欧姆定律得,解得.由图知；,代入后解得所以;.“S2切换到b”时有,只要绘出图线同样可求出、,由于的分压作用，致使电压表的读数范围缩小，不利于得到多组数据，也就影响了图线的准确性，使误差增大。答案：较小；甲。5.为了测量一个阻值较大的末知电阻，某同学使用了干电池（1.5V），毫安表（1mA），电阻箱（0-9999W），电键，导线等器材。该同学设计的实验电路如图（a）所示，实验时，将电阻箱阻值置

10、于最大，断开K2，闭合K1，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为，记录电流强度值；然后保持电阻箱阻值不变，断开K1，闭合K2，此时电流示数为，记录电流强度值。由此可得被测电阻的阻值为_W。mAK1K2(b)RxmAK1K2(a)Rx经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差。为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图（b）所示的实验电路，实验过程如下：断开K1，闭合K2，此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小为I；断开K2，闭合K1，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为_，记录此时电阻箱的阻值，其大小为R0。由此可测出Rx_。【解析】（1）设电池电动势

11、、内阻分别、，毫安表内阻为,电流为时电阻箱的值为,则依据闭合电路欧姆定律有K2断开，K1闭合时， K1断开，K2闭合时， 由解得。（2）依据图（b）所示电路测电阻，毫安表作指示用，用以监测电阻箱代替待测电阻后的电路等效性，从测量方法看属于常见的替代法。【答案】；.6.某同学设计了如图（a）所示电路研究电源输出功率变化情况。电源E电动势、内电阻恒定，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，A、V为理想电表。AVabPR1R2R3EK(a)（1）若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小，则R1和R2必须满足的关系是_。（2）若R16W，R212W，电源内电阻r6W，当滑动片P由a滑至b时，电源E的输出

12、功率P随外电路总电阻R的变化关系如图（b）所示，则R3的阻值应该选择（ ）R/P/W6(b)A、2W。 B、4W。 C、6W。 D、8W。7.在“练习使用示波器”实验中，某同学将衰减调节旋钮置于最右边的“”挡，扫描范围旋钮置于“外X”档，“X输入”与“地”之间未接信号输入电压，他在示波器荧光屏上看到的图象可能是下图中的（ ）A B C D【解析】衰减调节旋钮置于最右边的“”挡时，加到偏转极板上的电压信号是正（余）弦波（由机内振荡器产生）；扫描范围旋钮置于“外X”档时，水平扫描电压由外界提供，而“X输入”与“地”之间未接信号输入电压，因此水平方向无偏转，竖直方向会出现一条亮线，选项B正确。答案：

13、B8.实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率=1.710-8m。课外活动小组的同学设计了一个实验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作工程分一下三个步骤：（请填写第步操作）将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“1”；_；把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图所示。1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+VAABPSVERxRBAA

14、BPSVERxRCAVABPSEARxRAVABPSEDRxR（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图示的A、B、C、D四个电路中选择_电路来测量金属丝电阻；（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为_mm；0302025（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_m。（结果保留两位有效数字）（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流表始终无示数。请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。（只需写出简要步骤）【解析】（1）将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使

15、指针指电阻刻度“0”刻线；（2）螺线管金属丝的电阻为，所以电流表应采用外接法；为获得较大的电压调节范围，滑动变阻器应采用分压式接法，故应选电路D.（3）因第一个半毫米刻度线未露出，所以固定刻度读数为；可动刻度读数为，所以金属丝的直径为。（4）由电阻定律得,电阻丝横截面积,所以有。按要求保留两位有效数字有。（5）“电流表无示数”表明电路某处开路。方法一：使用多用电表的直流电压档位,接通电源,将黑表笔固定接触电源的正极或负极，红表笔逐个触及各元件的接线端，若电压为零，则表明电路连通良好；若电压接近或等于电源电压,说明该元件或导线存在断路故障。9.带电粒子的荷质比是一个重要的物理量。某中学物理兴趣小

16、组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的荷质比，实验装置如图所示。电子束M1M2/+荧屏电极板他们的主要实验步骤如下：A 首先在两极板M1M2之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子从两极板中央通过，在荧幕的正中心处观察到一个亮点；B 在M1M2两极板间加合适的电场：加极性如图所示的电压，并逐步调节增高，使荧幕上的亮点逐渐向荧幕下方偏移，直到荧幕上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压为U。请问本步骤目的是什么？C 保持步骤B中的电压U不变，对M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场B，使荧幕正中心重现亮点，试问外加磁场的方向如何？根据上述实验步骤，同学们正

17、确推算出电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为。一位同学说，这表明电子的荷质比将由外加电压决定，外加电压越大则电子的荷质比越大，你认为他的说法正确吗？为什么？【解析】实验步骤B“恰好看不见亮点”表明电子束刚好打到下极板的边沿上。设极板长为L，间距为d，电子束方向偏角为，则有，由平抛运动规律得，,，由以上各式得.所以本步骤的目的是寻求或建立荷质比与相关物理量间的关系。步骤C为使“亮点”重现于荧幕正中心，应使电子（束）所受洛伦兹力方向向上，依据左手定则知：所加磁场B的方向应垂直电场方向向外。考虑到后进一步可得到.不正确，电子的荷质比是其本身的性质,与其它因素无关。10.某同学欲采用如图所

18、示的电路完成相关实验图中电流表A的量程为06A，内阻约01；电压表V的量程为3V，内阻约6k；G为小量程电流表；电源电动势约3V，内阻较小下列电路中正确的是DG测定电流表内阻AV测定一段电阻丝（约5）的电阻AVAR测定电源的电动势和内电阻（约3）B描绘小灯泡（额定电压为2.5V）的伏安特性曲线AVC【解析】测定一段电阻丝的电阻（几）时，安培表应采用外接法，滑动变阻器可接成限流式，也可接成分压式，所以选项A对；测定电源的电动势和内电阻（几以下）时，安培表相对电源应接成外接法，所以选项B对; 描绘小灯泡（额定电压为2.5V）的伏安特性曲线时滑动变阻器应接成分压式电路；用半偏法测定电流表内阻时，滑动变阻器与电阻箱接入位置不正确，滑动变阻器的值无法读出。【答案】AB11.由绝缘介质隔开的两个同轴的金属圆筒构成圆柱形电容器，如图所示。试根据你学到的有关平行板电容器的知识，推测影响圆柱形电容器电容的因素有_.HR2R1利用伏安法测