中学生物理实验技能竞赛试题初中组案例

1、中学生物理实验技能竞赛试题（初中组）案例 目录 实验题目 ：伏安法测电阻 . 1 实验题目 ：测定小灯泡的功率 . 7 实验题目 ：研究黑盒子中电阻的连接方式 . 12 实验题目 ：磁电式直流电表的改装 . 17 实验题目 ：测量直流稳压电源的电动势和内阻 . 22 实验题目 ：分压电路的研究 . 28 实验题目 ：测量铜块和石蜡的密度 . 34 实验题目 ：测量匀变速直线运动的加速度 . 39 中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目 ：伏安法测电阻 实验器材 ：1电池组（由 1.5 伏的两节干电池组成） 1 个 2电流表（量程： 1A） 1 只3电压表（量程： 3V） 1 只4滑动变阻

2、器（ 1000， 0.5A ） 1 只5单刀开关 1 个6待测电阻 1 个7导线若干 实验要求 ：用伏安法测量待测电阻的阻值，要求进行多次测量 注意事项 ：1、每测量一组数据完毕，应将单刀开关断开。2按答题纸的要求答题。 中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：伏安法测电阻（答题纸）一、简述实验原理，画出设计的实验电路图。 （20 分）二、简要写出实验步骤（ 10 分）三、列表记录测量数据（ 15 分）四、绘出 图，求出待测电阻的阻值（ 15 分）五、回答思考题（ 10 分） 1你所设计的实验电路中，滑动变阻器所起的作用是什么？（5 分）2在用伏安法测待测电阻 Rx的实验中，若电源电压为

3、 3 伏， Rx的值约为 3 欧 姆。滑动变阻器有两只（规格分别是“ 0.2A，50”和“ 1A，20”） ，测量时， 滑动变阻器应该选择哪一只？（ 5 分）参考答案一、简述实验原理，画出设计的实验电路图。 （20 分）1根据欧姆定律 ，可变形得 ，因而只要用电压表、电流表测出被测电阻两端 的电压 和通过它的电流 ，就可以计算出电阻值 R。这种测定电阻的方法叫伏安 法。（10 分）2（10 分）、简要写出实验步骤（ 10 分）1根据设计的电路图连接电路； 2将滑动变阻器滑片移到使阻值最大点，检查无误后闭合开关；3移动滑动变阻器的滑片，以改变待测电阻两端的电压，测量对应的电流值，测量三次，记录两

4、电表三次对应的读数；4断开开关，整理仪器；5根据实验数据分别求出三次实验对应的电阻值，并计算出它们的平均值。三、列表记录测量数据（ 15 分）测量次数电压表的读数（ V）电流表的读数（ mA）10.404021.2012232.42250四、绘出 图，求出待测电阻的阻值（15 分）1绘 图（7 分）2求待测电阻的阻值可采用两种方法（ 8 分）（1）由 图的斜率求出在曲线上选取两点 A（101mA，1.00V ），B（153mA，1.50V ），则斜率为 所以，待测电阻的阻值约为 。（2）由表格中的测量数据求出，由 ，得所以，五、回答思考题（ 10 分）1你所设计的实验电路中，滑动变阻器所起的作

5、用是什么？（5 分） 一是对电路起保护作用（限制电流过大） ；二是改变被测电阻两端的电压和通过 的电阻的电流（可以获得多组数据，求平均值）2在用伏安法测待测电阻 Rx的实验中，若电源电压为 3 伏， Rx的值约为 3 欧 姆。滑动变阻器有两只（规格分别是“ 0.2A，50”和“ 1A，20”） ，测量时， 滑动变阻器应该选择哪一只，为什么？（ 5 分）应该选择规格是“ 1A，20”的滑动变阻器；因为当滑动变阻器的阻值无限小 的时候，电路中的电流约为 3 伏/3 欧=1 安，如果选择规格是“ 0.2A，50”的 滑动变阻器，它将被烧毁。中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目 ：测定小灯泡的

6、功率 实验器材 ：1直流稳压电源（量程： 10V）1 个2电压表（量程： 3V、15V两档） 1 只3电流表（量程： 0.6A、3A两档） 1 只4滑动变阻器（ 10， 1.5A ） 1 只5滑动变阻器（ 20， 1A）1 只6单刀开关 1 个7待测小灯泡（ 2.5V ， 0.3A ） 1 个8导线若干 实验要求 ：设计测量电路图，测定小灯泡的额定功率 注意事项 ：1按答题纸的要求答题； 2电源电压最大不得超过 6V；3注意保护小灯泡，谨防烧毁。中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：测定小灯泡的功率（答题纸）一、画出设计的测量电路图，写出实验原理。 （20 分）二、说明电压表和电流表量

7、程以及滑动变阻器规格选择的理由。 （ 10 分）三、调节电源电压为 6V，若电流表的示数达到小灯泡的额定电流值时小灯泡正 常发光，计算小灯泡的额定功率和此时的实际功率。 （20 分）四、思考题（ 20 分） 1在本实验中，某同学连接电路完毕后发现开关没有闭合时小灯泡已发光，而 电压表和电流表的示数情况正常，开关闭合后小灯泡反而熄灭，电压表的示数 减小为零， 电流表的示数变大， 但没有超过量程， 造成这种现象的原因是什么？ 画出相应的电路图。 （10 分）2在本实验中， 某同学连接电路完毕并闭合开关， 当调节滑动变阻器的滑片时， 发现小灯泡变亮时电压表的示数减小，小灯泡变暗时电压表的示数增大（器

8、材 是完好的），造成这种现象的原因是什么？画出相应的电路图。 （10 分） 参考答案一、画出设计的测量电路图，写出实验原理。 （20 分） 1测量电路图（ 15 分）2测定小灯泡功率的实验原理：伏安法测定小灯泡功率的原理是利用电压表测 电压，利用电流表测电流，利用公式 P=UI 计算功率，在额定电压下测出的功率 就是额定功率。 （5 分）二、说明电压表和电流表量程以及滑动变阻器规格选择的理由。（ 10 分）1因为待测小灯泡的额定电压和额定电流分别为2.5V 、0.3A ，所以电压表量程选择 3V 这一档，电流表量程选择 0.6A 这一档。2答：若电源电压为 6V，当滑动变阻器的滑片调节到阻值最

9、大的一端时，两种 滑动变阻器的最大电阻值为 10 和 20，电路对应的最小电流值为别为：（1）（2） ，由于小灯泡的额定电流值为 0.3A ，为保护小灯泡不受烧毁，应 选择“ 20，1A”这种规格的滑动变阻器。三、调节电源电压为 6V，若电流表的示数达到小灯泡的额定电流值时小灯泡正 常发光，计算小灯泡的额定功率和此时的实际功率。 （20 分）1额定功率：2. 实际功率： 小灯泡的额定电流值为 0.30A ，调节滑动变阻器使电流表的示数达 到 0.3A 时，电压表的示数为 2.00V ，所以实际功率为四、思考题（ 30 分） 1在本实验中，某同学连接电路完毕后发现开关没有闭合时小灯泡已发光，而

10、电压表和电流表的示数情况正常，开关闭合后小灯泡反而熄灭，电压表的示数 减小为零， 电流表的示数变大， 但没有超过量程， 造成这种现象的原因是什么？ 画出相应的电路图。 （10 分）（1）原因：该同学将开关错接在小灯泡两端。（2）电路图10 分）2在本实验中， 某同学连接电路完毕并闭合开关， 当调节滑动变阻器的滑片时， 发现小灯泡变亮时电压表的示数减小，小灯泡变暗时电压表的示数增大（器材 是完好的），造成这种现象的原因是什么？画出相应的电路图 （1）原因：该同学将电压表错接在滑动变阻器的两端。（2）电路图 中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目 ：研究黑盒子中电阻的连接方式 实验器材 ：1

11、直流稳压电源（量程： 10V）1 个2电流表（量程： 0.6A、 3A两档） 1 只3单刀开关 1 个4导线若干 实验要求 ：画出黑盒子中电阻的连接方式 注意事项 ：1按答题纸的要求答题；2电源电压连续可调。中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：研究黑盒子中电阻的连接方式（答题纸）一、如果黑盒子内有两个相同的电阻组成的简单电路。A、B、C表示从盒内电路引出的三个接线柱，已查明任意两个接线柱之间都有一定的电阻，画出盒内可 能存在的三种电路。 （20 分）二、为进一步探究盒内电路结构和电阻值，请使用提供的实验器材检测电路， 写出检测过程与现象，并画出黑盒子内电阻正确的连接方式。（20 分）

12、 三、若给你一根导线，要求进一步验证你的推断，你还可以利用试探电路进行 哪些测量？写出可能的测量结果。 （20 分） 四、思考题（ 10 分）下图是一只直流电压表，量程有 3V和 15V 两档，假如把它当成黑盒子，请画出 直流电压表内部电路图，并标出元件的主要参数。参考答案一、如果黑盒子内有两个相同的电阻组成的简单电路。A、B、C表示从盒内电路引出的三个接线柱，已查明任意两个接线柱之间都有一定的电阻，画出盒内可 能存在的三种电路。 （20 分）二、为进一步探究盒内电路结构和电阻值，请使用提供的实验器材检测电路， 写出检测过程与现象，并画出黑盒子内电阻正确的连接方式。 （20 分） 图一 图二

13、假如黑盒子中电阻连接方式如上图一，那么，将直流稳压电源调节到6V，与电流表、单刀开关串联接成图二的测量电路。（1）将 A、B分别接到图二的 1、2 端，记录电流表的示数；（2）将 A、C分别接到图二的 1、2 端，记录电流表的示数；（3）将 B、C分别接到图二的 1、2 端，记录电流表的示数。由 可判断出黑盒子中的电阻连接方式及阻值。三、若给你一根导线，要求进一步验证你的推断，你还可以利用试探电路进行 哪些测量？写出可能的测量结果。 （20 分）可将导线将 A、B、 C 三个接线柱任意两端短接，再用图二的测量电路测量第三 端与短接端的电流，即可判断电阻的连接方式及阻值。四、思考题（ 10 分）

14、1下图是一只直流电压表，量程有 3V 和 15V 两档，假如把它当成黑盒子，请 画出直流电压表内部电路图，并标出元件的主要参数。（1）量程为 时，由 ，可求得（2）量程为 时，由 ，可求得 中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目 ：磁电式直流电表的改装 实验器材 ： 1待改装的磁电式电表的表头（量程： 50A） 1 只、 2电阻箱（ 099999.9） 1 只3电阻箱（ 09999.9 ）1 只4滑动变阻器（ 1000， 0.5A ） 1 个5标准直流电压表（量程： 3V） 1 只6直流稳压电源（量程： 10V）1 台7单刀开关 2 个 实验要求 ：将量程为 50A的表头改装为量程为 2

15、V 的直流电压表 注意事项 ：1、直流稳压电源电动势可调范围约为 1.5V?10V。 2按答题纸的要求答题。中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：磁电式直流电表的改装（答题纸）一、用半偏法测量表头的内阻。 （20 分）1、画出实验电路图（ 10 分）2、写出实验步骤，记录表头内阻的测量值（10 分）二、将量程为 50A的表头改装为量程为 2V的直流电压表（ 45 分） 1、实验原理（ 15 分）2、画出校准直流电压表的实验电路（ 10 分）3、数据记录及处理（ 10 分）4、对改装后的电表进行校准，画出校准曲线（10 分）三、思考题（ 5 分） 校正电压表时，如果发现改装表的读数相对于

16、标准表的读数都偏低，其原因是 什么？应如何调节才能达到标准表的数值？参考答案一、用半偏法测量表头的内阻。 （20 分） 1、画出实验电路图（ 10 分） 2、写出实验步骤，记录表头内阻的测量值（10 分）（1）先断开天关 K2，将电阻箱 R2（099999.9）阻值调至最大，并调节滑动 变阻器触头到 a 端；（2）接通开关 K1，调节滑动变阻器触头使表头满偏；（3）再接通开关 K2，使电阻箱 R0（09999.9） 与表头并联，并调节电阻箱的 阻值，直到表头示值为满量程的 1/2 ，因为 R2>>Rg,故可认为 R0Rg； （ 4）记录表头内阻的测量值Rg。（该表头的内阻约为265

17、0，在范围为25002800 均给分）二、将量程为 50A的表头改装为量程为 2V的直流电压表（ 45 分）1、实验原理（ 15 分）（1） 原理图 （7 分）（2） 公式推导 （8 分 ）由上图可知 , ，所以将 代入上式，可得 （此值随表头内阻的测量值而改变）2、画出校准直流电压表的实验电路（ 10 分）3、数据记录及处理（ 10 分）U（改装 ）（V）00.200.400.600.801.001.20 1.401.601.80 2.00U（标准 ）（V）00.190.390.590.790.991.20 1.401.601.80 2.00U=U（ 标 准）-U（ 改装 ） （V）0-0.

18、01 -0.01 -0.01 -0.01-0.01 000004、对改装后的电表进行校准，在计算纸上画出校准曲线（10 分）三、思考题（ 5 分） 校正电压表时，如果发现改装表的读数相对于标准表的读数都偏低，其原因是 什么？应如何调节才能达到标准表的数值？答: 这是因为串联分压的电阻阻值与理论值相比偏大，导致该支路的电流减小， 因而改装表的读数相对于标准表的读数都偏低。应将串联分压的电阻阻值调小 中学物理实验技能竞赛试题 实验题目 ：测量直流稳压电源的电动势和内阻 实验器材 ：1直流稳压电源（量程： 10V 连续可调） 1 个2电压表（量程： 3V） 1 只3电流表（量程： 0.5A） 1 只

19、4滑动变阻器（ 50， 1.5A ） 1 只5电阻箱（ 0- 99999.9 ）一个6单刀开关 1 个7定值电阻（ 2.40 ） 1 个8导线若干 实验要求 ：设计测量电路图，利用作图法求出电源的电动势和内阻 注意事项 ：1按答题纸的要求答题；2直流稳压电源电压已调节好，考生不得另行调节，仅需从正负极输出端接线 即可；3定值电阻（ 2.40 ）可用于辅助测量； 4测量数据不得少于 6 组。中学物理实验技能竞赛试题 实验题目：测量直流稳压电源的电动势和内阻（答题纸）一、画出设计的测量电路图。 （15 分）二、说明电路图的测量原理。 （10 分）三、列表记录测量数据（ 10 分）四、利用作图法求出

20、直流稳压电源的电动势和内阻（20 分）六、思考题（ 10 分）1本实验中，滑动变阻器采用何种接法？其作用是什么？（5 分）2本实验中，除了你采用的测量方法外，还有哪些测量方法？（5 分）参考答案一、画出设计的测量电路图。 （15 分）二、说明电路图的测量原理。 （10 分） 答：采用伏安法进行测量，在闭合电路中，根据全电路欧姆定律，有（1）其中 表示电源的电动势， 表示电路的路端电压， 表示闭合电路中的电流， 表 示电源的内阻。由（ 1）式可变为（2）改变电路的外电阻 ，测出一系列的 和 值，绘出 图象。图象在 轴上的截距即 为电源的电动势 ，直线的斜率即为内阻 的负值。由于直流稳压电源的内阻

21、较小， 约为 0.3 ，在改变外电阻 时路端电压 变化不 明显，为了测量方便，将定值电阻 与电源正极串联，此时可将（3）视为电源新的内阻，待测量出结果后，再由 求出三、列表记录测量数据（ 10 分）0.400.500.600.700.800.901.001.100.3100.2760.2380.2030.1640.1300.0950.060四、利用作图法求出直流稳压电源的电动势和内阻（ 20 分）1电源电动势：由上图可知， 图象是一条直线，在 轴上的截距为 ，即电源的电动势 ；2电源的内阻：在直线上任取两点 ， ，则直线的斜率的绝对值为：，故五、分析实验结果产生误差的原因。 （5 分） 1电压

22、表、电流表的读数不准确；2滑动变阻器的阻值变化不连续，导致引起调节电压或电流的精度不高，易引 起读数误差；3电压表、电流表的系统误差；4定值电阻有误差； 5由作图法描点不准确引起误差。六、思考题（ 10 分） 1本实验中，滑动变阻器采用何种接法？其作用是什么？ 滑动变阻器采用限流接法，其作用是改变外阻值以改变电路中的电流。2本实验中，除了你采用的测量方法外，还有哪些测量方法？ 答：除了采用伏安法外，还有（1）安阻法 ：由（ 1）式可变为 ，或 ，改变电路的外电阻 ，测出一系列的 和 值，作出 - 图象。图象在 轴上的截距即为电源的内阻，直线的斜率即电源的 电动势 。用安培表和电阻箱。2）伏阻法

23、：（1）式可变为 ，或 ，改变电路的外电阻 ，测出一系列的 值， 作出 图象。图象在 轴上的截距的倒数即为电源电动势，直线的斜率与截距的 倒数乘积即为电源的内阻。用伏特表和电阻箱。中学物理实验技能竞赛试题 实验题目 ：分压电路的研究 实验仪器 ：电压表 1 只、滑线变阻器 （300）、电阻箱 RX、直流电源（ E=2.0V）、 单刀开关 1 个、导线若干根。 实验要求 ：1画出分压电路图。2测量并画出负载电阻 RL=3000 和 RL=30 时的分压电路特性曲线图（即分 压电路中 Y与 和 K（X） 的关系图）。3按答题纸要求答题。提 示 ：分压比 Y为负载电路上的电压 UL与电源电压 E之比

24、，即 Y=UL/E； 为负载电阻与变阻器全电阻之比，即 =RL/RO； K（X） 为滑线变阻器上的电阻 比，即 K（X）= RAC/RAB=RX/RO， X 为从滑线变阻器的接头 C到接线端 A 的几何 长度与全长 AB 的比值。中学物理实验技能竞赛试题实验题目：分压电路的研究（答题纸）一、画出分压电路图。 （10 分）二、测量负载电阻 RL=3000 和 RL=30 时的 Y、K（X） 。（30 分）1、RL=3000, =RL/RO=3000/300=10 时次数测量量12345Y=UL/EK(X)=RX/RO2、RL=30, =RL/RO=30/300=0.1 时次数测量量12345Y=

25、UL/EK(X)=RX/RO三、在同一坐标上画出负载电阻 RL=3000 和 RL=30 时的分压电路特性曲线 图（即分压电路中 Y与 K（X）的关系图）。（20 分）请把曲线图画在提供的坐标纸 上，并写上实验编号，贴在答题纸上。四、对实验结果进行理论分析。 （ 10 分）参考答案一、画出分压电路图（ 10 分）二、测量负载电阻 RL=3000 和 RL=30 时的 Y、K（X） 。（30 分）1、RL=3000, =RL/RO=3000/300=10 时次12345678910数测量量Y=UL/E0.100.200.300.400.500.600.700.800.90K(X)=RX/RO0.

26、140.250.340.430.540.630.720.800.912、RL=30, =RL/RO=30/300=0.1 时数测量量次12345678910Y=UL/E0.050.100.200.300.400.500.600.70K(X)=RX/RO0.110.350.640.780.840.900.930.95三、在同一坐标上画出负载电阻 RL=3000 和 RL=30 时的分压电路特性曲线 图（即分压电路中 Y与 K（X）的关系图）。（20 分）请把曲线图画在提供的坐标纸 上，并写上实验编号，贴在答题纸上。关系图见第 3 页四、对实验结果进行理论分析。 （ 10 分）1、当 =10 时，

27、图线是直线，电压 UL 在 0-E 整个区间内均匀变化，这时滑线 变阻器阻值 RO小于负载电阻 RL。理论分析：从分压电路可知当 时，（ 1）有（ 2）从（ 1）、（ 2）两式可知，当取 时，在整个调节范围内负载电阻上电压 UL 随滑 线变阻器上的分压电阻 RAC 成线性变化，而且调节的粗细程度处处相同，即均 匀调节。2、从实验结果看，当 =0.1 时，图线是非线性的，在 K（X） 较小时曲线较平坦， UL增长缓慢，可以进行精细调节，在 K（X） 较大时，曲线较陡， UL变化大，难以 调节。理论分析：当 时，（ 3）有（ 4）从（3）、（4）两式可知， 整个调节范围内负载电表上的电压 UL 是

28、非线性变化的。 它不仅与滑线变阻器上的改变量 有关，还与负载电阻上的电压 UL 有关。 由此可见， RO越小，分压越均匀，但对一定的 RL 和 E，RO越小，流经变阻器的 电流越大，即电源消耗的功率越大，显然不经济，因此在选择变阻器时，需权 衡考虑。中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目 ：测量铜块和石蜡的密度 实验器材 ：1物理天平（含砝码） ）1 架2烧杯 1 个3细线4铜块 1 块5石蜡 1 段6蒸馏水（密度为 0=1 克/ 厘米 3） 实验要求 ： 1、写出测量公式和测量方法。2、测出铜块的密度。3、测出石蜡的密度。4、每个物理量测三次，列表记录测量数据，求出实验结果。说明 ：1

29、、细线的质量不计。2、实验操作、实验报告共 50 分钟。 中学物理实验技能竞赛试题（初中组）（答题纸）一、简述实验原理：二、简述实验步骤：三、数据记录及处理：参考答案一、简述实验原理：根据阿基米德定律：浸在液体中的物体要受到向上的浮力，浮力的大小等于它 排开的同体积液体的重力。如果不计空气浮力， 物体在空气中时重 ，全部浸人水中时重 ，其所受浮力为 ， 应 等 于 同 体 积 水 的 重 力 ， 由 此 可 得 ， 所 以：（1）其中 、 分别为在空气和水中用天平测量的质量。若甲物体的密度大于水的密度，乙物体的密度小于水的密度，乙物体在空气中 受到的重力 ，测出甲、乙两物体用细线捆在一起浸没在

30、水中的视重 （如图所 示）。，则（3）（4）则： ，（5）二、简述实验步骤：1、测量铜块的密度（1）用天平测铜块在空气的质量 。（2）用细线将铜块吊起，用天平测铜块在水中的质量。（3）由（ 1）式算出铜块密度2、测量石蜡的密度（1）用天平测石蜡在空气中的质量 。（2）用天平测出铜块和石蜡两物体用细线捆在一起浸人水中时质量（3）由（ 5）式算出石蜡密度三、数据记录及处理：表一：测量铜块的密度数据记录次数123平均值(g)(g)表二： 测量石蜡的密度数据记录次数123平均值(g)(g)铜块的密度： =8.93g/cm3 石蜡的密度： =0.77 g/cm3 中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目 ：测量匀变速直线运动的加速度 实验器材 ：1打点计时器（频率 50HZ） 1 个2物理小车 1 辆 3学生交直流电源 1 台4纸带5米尺 1 把6坐标纸7木板 1 块8复写纸 实验要求 ：要求用做图法处理数据（至少测量 5 组数据进行描点作图）