高中物理电学实验练习题含详解答案

电学试验练习题例1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻（约100Ω）;直流电流表（量程0~10、内阻50Ω）;直流电压表（量程0~3V、内阻5kΩ）;直流电源（输出电压4V、内阻不计）；滑动变阻器（0~15Ω、允许最大电流1A）；开关1个，导线若干.依据器材的规格和试验要求画出试验电路图.图10-5【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于＜，故电流表应采纳外接法.在限制电路中，若采纳变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，24＞10,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必需采纳分压接法.如图10-5所示.图10-5例2、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。⑴画出试验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。⑵写出主要的试验操作步骤。【解析】⑴试验电路如右图所示（此法俗称”替代法”）。⑵①将S2和相接，登记电流表指针所指位置。②将S2和R1相接，保持R2不变，调整R1的阻值，使电流表的指针指在原位置上，登记R1的值，则＝R1。例3、用以下器材测量一待测电阻的阻值（900～1000Ω）：电源E，具有确定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1＝750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；滑动变阻器R，最大阻值约为100Ω；）单刀单掷开关K，导线若干。测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻的一种试验电路原理图。【解析】如图所示(用已知内阻的电压表代替电流表)例4用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）和规格如下：电流表A1（量程250,内阻r1为5Ω)；标准电流表A2（量程300,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10V，内阻r约为1Ω）；单刀单掷开关S，导线若干。⑴要求方法简捷，并能测多组数据，画出试验电路原理图并标明每个器材的代号.⑵须要干脆测量的物理量是,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1＝。【解析】⑴试验电路图如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。⑵两电流表A1、A2的读数为I1、I2和电流表A1的内阻为r1，待测电阻R1的阻值的计算公式是：例5有一电阻，其阻值在100～200Ω之间，额定功率为0.25W。要用伏安法较精确地测量它的阻值，试验器材有：安培表A1，量程为50，1=100Ω,安培表A2，量程为1A，2=20Ω电压表V1，量程为5V，1=10kΩ,电压表V2，量程为15V，2=30kΩ变阻器R1，变阻范围0～20Ω，2A,变阻器R2，变阻范围0～1000Ω，1A,9V电源，电键，导线。⑴试验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是：。⑵画出所用试验电路图。【解析】⑴允许通过电阻中电流可能的最大值由：得，。因为电阻可能为200Ω，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35，应用电流表的示数来限制通过电阻的电流，因此，电流表应选A1。又因为,所以。因为电阻可能为100Ω，所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V，应用电压表的示数来限制加在电阻两端的电压，因此电压表应选V1。因为R1＜R2,且2A＞35,所以应选变阻器R1。因为R1＜所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为<,所以应选用外接电路。⑵试验所用电路如图所示例6（2000年全国）从下表中选出适当的试验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。⑴在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。器材（代号）规格电流表（A1）量程10，内阻r1待测（约40Ω）电流表（A2）量程500μA，内阻r2=750Ω电压表（V）量程10V，内阻r3=10Ω电阻（R1）阻值约100Ω，作爱护电阻用滑动变阻器（R）总阻值约50Ω电池（E）电动势1.5V，内阻很小导线若干，电键K⑵若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1，式中各符号的意义是。【解析】⑴如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。⑵，I1表示通过电流表A1的电流，I2表示通过电流表A2的电流，r2表示电流表A2的内阻。VV例7（2006年全国Ⅰ、Ⅲ）现要测量某一电压表的内阻。给定的器材有：待测电压表（量程2V，内阻约4kΩ）；电流表（量程1.2，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。VV⑴试从3个固定电阻中选用1个，和其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）⑵电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻。【解析】⑴若干脆将电压表和毫安表串联，因毫安表的量程过大（即两电表量程不匹配）,故应将电压表和确定值电阻并联。试验电路如图所示，若选用电阻R1，则并联电阻＝2000Ω，电压表读数R1SEVU＝·R＝×2000＝1.92＞1V，电流表读数I＝＝＝0.00096A＝0.96＞0.6，R1符合要求，同理可得R2、R3不符合要求，故选RR1SEV⑵电路接通后，通过R1的电流I1＝，则通过电压表的电流为I2＝I－I1＝I－，所以电压表的内阻＝＝例8（2006年全国Ⅱ）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡（图中用\o\(○,×)表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V～4V。A2A1V现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表（量程4.5V，内阻约为4×104Ω），电流表（量程250，内阻约为2Ω），电流表（量程500，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω），电键S，导线若干。假如既要满意测量要求，又要测量误差较小，应当选用的电流表是，下面两个电路应当选用的是A2A1VA2【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压范围为0.1V～4V，因此滑动变阻器采纳分压式接法。依据估算通过小灯泡的额定电流为0.4A，因此电流表应当选用A2临界电阻大于小灯泡电阻，因此应当选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。例9、用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调整滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起爱护作用。除电池、开关和导线外，可供运用的试验器材还有：电流表（量程0.6A、3A）；电压表（量程3V、15V）定值电阻（阻值1、额定功率5W）定值电阻（阻值10，额定功率10W）滑动变阻器（阴值范围010、额定电流2A）滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）,那么（1）要正确完成试验，电压表的量程应选择V，电流表的量程应选择A；R0应选择的定值电阻，R应选择阻值范围是的滑动变阻器。引起该试验系统误差的主要缘由是。（1）3，0.6，1，0～10。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。解析：由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上爱护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，所以爱护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地限制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现起先几乎不变最终突然变更的现象。系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本试验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测<E真，r测<r真。例10、某同学在试验室测定一节干电池的电动势和内阻，试验室中有如下器材：开关、导线。由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了试验要求的测量。①为了便利并能较精确测量，滑动变阻器应选，定值电阻应选用。（填写定值电阻前的序号）②若某次测量中电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2；变更滑动变阻器的位置后，电流表G的示数为I1′，电流表A的示数为I2′。则可知此电源的内电阻测量值为，电动势测量值为。【解析】干电池的电动势和内阻的测量，一般须要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故须要将电流表改装为电压表，且改装后电压表的量程应当达到1.5V，则总电阻为，故定值电阻应选用的序号为的电阻，滑动变阻器应选用②在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则依据全电路欧姆定律有，解之，得，【例11】某探讨性学习小组为了制作一种传感器，须要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，试验室备有下列器材：器材（代号）规格电流表（A1）电流表（A2）电压表（V1）电压表（V2）滑动变阻器（R1）滑动变阻器（R2）直流电源（E）开关（S）导线若干量程0~50，内阻约为50量程0~200，内阻约为10量程0~3V，内阻约为10k量程0~15V，内阻约为25k阻值范围0~15，允许最大电流1A阻值范围0~1k，允许最大电流100输出电压6V，内阻不计①为提高试验结果的精确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。（以上均填器材代号）②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的试验电路原理图，并标明所用器材的代号。③若发觉试验测得的伏安特性曲线和图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线和小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：。解析：①图像中电流0～0.14A，电流表选A2；电源电压6V，但图像只要求电压在0～3V之间调整，为了测量精确电压表选V1；由于绘制图像的须要，要求电压从0～3V之间调整，所以滑动变阻器只能采纳分压式接法，为了能很好调整电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1。②该元件约几十Ω，，电压表的分流作用可以忽视，所以采纳电流表外接法；试验数据的采集要求从零起先，所以滑动变阻器采纳分压式接法。③从图像的形态和斜率变更趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点和原点连线的斜率是电阻的倒数。【例12】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻，但是从试验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，当标准电阻用）一只电流表（量程=0.6A,内阻）和若干导线。①请依据测定电动势E内电阻的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。②接通开关，逐次变更电阻箱的阻值,读处和对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理试验数据时。首先计算出每个电流值I的倒数;再制作坐标图，如图6所示，图中已标注出了（）的几个和测量对应的坐标点，请你将和图5试验数据对应的坐标点也标注在图6中上。③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。④依据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势V,内电阻解析：依据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，须要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本试验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只须要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有：E（），解得：，依据1图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。答案：①见答图4②见答图6③见答图6④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35）【例13】某同学为了较精确的测量一阻值约为20Ω的电阻的阻值.①在以下备选器材中电流表应选,电压表应选,变阻器应选.（只填写器材对应的字母代号）电源E（电动势3V、内阻可忽视不计）电流表A1（量程50，内阻约12Ω）;电流表A2（量程3A，内阻约0.12Ω）;电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）,电压表V2（量程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）;开关及导线若干②请在方框中画出试验电路图（要求干脆测量量的变更范围尽可能大一些，所选器材用对应符号标出）。③若某次测量中，电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式为＝。【解析】测量电阻的阻值一般利用伏安法，电压表明显应选量程为3V的V1；依据欧姆定律简单求得电路中的最大电流，明显超过了电流表A150的量程，但电流表A2的量程又太大，故我们可以将定值电阻R（30Ω）和待测电阻相串联，此时电路中的最大电流，利用电流表A1测量电流即可。由于要求干脆测量量的变更范围尽可能大一些，故只能采纳分压电路，且滑动变阻器运用电阻较小的R1。最终我们确定电流表的解法：由于此时电路的临界电阻，则应当利用电流表的外接法。由此得到试验电路图如图所示，当电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式.【例14】从下表中选取出适当的试验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，画在下面的方框中，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测出多组数据。器材(代号)规格电流表（A1）量程10，内阻r1待测（约40Ω）电流表（A2）量程500μA，内阻r2=750Ω电压表（V）量程10V，内阻r3=10kΩ电阻（R1）阻值约100Ω，作爱护电阻用滑动变阻器（R2）总阻值约50Ω电池（E）电动势1.5V，内阻很小电键（S）导线若干【解析】要测量电流表A1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但依据本题所供应的仪器，我们可以首先确定，在本试验中不行能用到电压表，因为电源的电动势只有1.5V，而电压表的量程为10V，最多不到满偏的1/6，用它来读数误差太大，因此该试验能用到的电表只可能用两块电流表。两块电流表有可能串联，也有可能并联，但题目中电流表A2的内阻r2已知，因此将两电流表并联，依据并联规律I1r12r2可求出电流表A1的内阻r1=。加在电流表两端的电压最大值2=0.375V，而滑动变阻的最大阻值只有50Ω，假如将滑动变阻器接成限流，会超过电流表的量程，将它们烧坏。假如仅仅将滑动变阻器接成分压，滑动变阻器可调整的范围很小，只有全长的1/4，这样测量的次数比较少。故应将定值电阻R1接在干路上用作限流，电路图如图所示。【例15】现有器材：量程为10.0、内阻约30-40的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和干脆测得量表示的待测电动势的表达式为，式中各干脆测得量的意义是：.【解析】依据供应的器材，可任取一个定值电阻和电流表、干电池、开关接成一个串联电路，用欧姆定律建立方程组进行测量。但在本题中，电流表量程为10.0，干电池的电动势约为1.5V，假如把定值电阻R1和电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为180，回路中电流约为1.5V/180=8.3，而假如把定值电阻R2和电流表、干电池、开关接成一个串联电路，，则回路中总电阻约为130，回路中电流约为1.5V/130=11.5，明显，该电流已超过电流表的量程。考虑到试验的可行性，此时用定值电阻R2和R1串联即可，故有如下解答：（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。(连线如图)（2）设I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流，则有，解之，可解得干电池电动势为：.RAR滑GRAR滑G开关、导线。由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了试验要求的测量。①为了便利并能较精确测量，滑动变阻器应选，定值电阻应选用。（填写定值电阻前的序号）②若某次测量中电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2；变更滑动变阻器的位置后，电流表G的示数为I1′，电流表A的示数为I2′。则可知此电源的内电阻测量值为，电动势测量值为。【解析】干电池的电动势和内阻的测量，一般须要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故须要将电流表改装为电压表，且改装后电压表的量程应当达到1.5V，则总电阻为，故定值电阻应选用的序号为的电阻，滑动变阻器应选用②在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则依据全电路欧姆定律有，解之，得，.【例18】小灯泡灯丝的电阻会随温度的上升而变大.某同学为探讨这一现象，用试验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：（1）在左下框中画出试验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变更范围0-10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小灯泡的曲线.（3）某电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω.将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？【解析】（1）为了作出小灯泡的曲线，必需采纳分压的方法；而因为小灯泡的电阻比较小，故采纳电流表的外接法，试验电路图见下图.（2）小灯泡的曲线首先用描点法作出各个点，利用圆滑的曲线连接即可得到下图。（3）作出图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦.【例19】在"测定金属的电阻率"的试验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度0.810m．金属丝的电阻大约为4Ω(1)从图中读出金属丝的直径为.(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的试验器材：A．直流电源：电动势约4.5V，内阻很小；B.电流表A1：量程0～0.6A，内阻0.125Ω;C．电流表A2：量程0～3.0A，内阻0.025Ω;D．电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ;E.滑动变阻器R1：最大阻值10Ω；F.滑动变阻器R2：最大阻值50Ω．开关、导线等．在可供选择的器材中，应当选用的电流表是，应当选用的滑动变阻器是。(3)依据所选的器材，在如图所示的方框中画出试验电路图．(4)若依据伏安法测出电阻丝的电阻为4.1Ω，则这种金属材料的电阻率为Ω·m.（保留二位有效数字）【解析】(1)金属丝的直径为0.522mm(2)电路中的最大电流，明显超过了电流表A10.6A的量程，但电流表A2的量程又太大，故电流表应当选用A1，由于滑动变阻器R1最大阻值为10由于此时电路的临界电阻，故电流表采纳外解法.(3）试验电路如图所示(4)利用电阻定律，则1.1×10-6Ω·m.【例20】在测定一节干电池的电动势和内电阻的试验中，备有下列器材：A．待测的干电池（电动势约为1.5V，内电阻小于1.0Ω)B．电流表G（满偏电流3，内阻10Ω)C．电流表A(0～0.6A，内阻0.1Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω,10A)E.滑动变阻器R2(0～200ΩA)F．定值电阻R0(990Ω)G．开关和导线若干(1)某同学发觉上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图所示中甲的（a)、(b)两个参考试验电路，其中合理的是图所示的电路；在该电路中，为了操作便利且能精确地进行测量，滑动变阻器应选（填写器材前的字母代号）．(2)图乙为该同学依据（1)中选出的合理的试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），则由图线可以得被测电池的电动势V，内阻Ω。【解析】本题中测定干电池的电动势和内电阻须要用电压表和电流表，由于题中只给了两个电流表，故可以通过改装来实现.因为定值电阻R0=990Ω，则电流表G和之串联较好，所以合理的是b图所