高中物理电学实验练习题含详解答案(DOC 11页).docx
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1、电学实验练习题例1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻Rx(约100 );直流电流表(量程010 mA、内阻50 );直流电压表(量程03 V、内阻5 k);直流电源(输出电压4 V、内阻不计);滑动变阻器(015 、允许最大电流1 A);开关1个,导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.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Rx,故电流表应采用外接法.在控制电路中,若采用变阻器的限流接法,当滑动变阻器阻值调至最大,通过负载的电流最小,Imin=24 mA10 mA,此时电流仍超过电流表的量程,故滑动变阻器必须采用分压接法.如图
2、10-5所示.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Rx,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。画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。写出主要的实验操作步骤。【解析】实验电路如右图所示(此法俗称”替代法”)。将S2与Rx相接,记下电流表指针所指位置。将S2与R1相接,保持R2不变,调节R1的阻值,使电流表的指针指在原位置上,记下R1的值,则RxR1。例3、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001000):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表V1,量程为1.5V,内
3、阻r1750;电压表V2,量程为5V,内阻r22500;滑动变阻器R,最大阻值约为100;)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Rx的一种实验电路原理图。【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)与规格如下:电流表A1(量程250mA,内阻r1为5);标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5);待测电阻R1(阻值约为100);滑动变阻器R2(最大阻值10);电源E(电动势约为10V,内阻r 约为1);单刀单掷开关S,导线若干。要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图并标明每个器
4、材的代号.需要直接测量的物理量是_,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1_。【解析】实验电路图如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。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Rx,其阻值在100200之间,额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有:安培表A1,量程为50mA,RA1=100,安培表A2,量程为1A,RA2=20电压表V1,量程为5V,RV1=10k,电压表V2,量程为15V, RV2=30k 变阻器R1,变阻范围020 ,2A,变阻器R2,变阻范围01000,1A,9V电源,电键,
5、导线。实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是: 。 画出所用实验电路图。【解析】允许通过电阻中电流可能的最大值由:得,。因为电阻可能为200,所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA,应用电流表的示数来控制通过电阻的电流,因此,电流表应选A1。又因为,所以 。因为电阻可能为100,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控制加在电阻两端的电压,因此电压表应选V1。因为R1 R2,且2A35mA, 所以应选变阻器R1。因为R1Rx 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。实验所用电路如图所示例6(2000年全国)从下表中选出适当的实验器材
6、,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。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10mA,内阻r1待测(约40)电流表(A2)量程500A,内阻r2=750电压表(V)量程10V,内阻r3=10电阻(R1)阻值约100,作保护电阻用滑动变阻器(R)总阻值约50电池(E)电动势1.5V,内阻很小导线若干,电键K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】如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。,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
7、表示电流表A2的内阻。mA VV例7(2006年全国、)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4k);电流表 (量程1.2mA,内阻约500);直流电源E(电动势约2.4V,内阻不计);固定电阻3个:R1=4000,R2=10000,R3=15000;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。试从3个固定电阻中选用1个,与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。)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RV =_。【解析】若直接将电压表与毫安表串联,因毫安表的量程
8、过大(即两电表量程不匹配),故应将电压表与一定值电阻并联。实验电路如图所示,若选用电阻R1,则并联电阻2000,电压表读数R1SEVmAUR20001.921V,电流表读数I0.00096A0.96mA0.6mA,R1符合要求,同理可得R2、R3不符合要求,故选R1。电路接通后,通过R1的电流I1,则通过电压表的电流为I2II1I,所以电压表的内阻RV例8(2006年全国)现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡(图中用表示)的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V4V。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4104),电流表
9、(量程250mA,内阻约为2),电流表 (量程500mA,内阻约为1),滑动变阻器R(最大阻值约为30),电键S,导线若干。如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是 ,下面两个电路应该选用的是 。A2【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0.1V4V,因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为I=0.4A,因此电流表应该选用 。在伏安法测量过程中,由于临界电阻大于小灯泡电阻,因此应该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,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值
10、电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:(a) 电流表(量程0.6A、3A);(b) 电压表(量程3V、15V)(c) 定值电阻(阻值1、额定功率5W)(d) 定值电阻(阻值10,额定功率10W)(e) 滑动变阻器(阴值范围0-10、额定电流2A)(f) 滑动变阻器(阻值范围0-100、额定电流1A),那么(1)要正确完成实验,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。(2) 引起该实验系统误差的主要原因是 。(1)3,0.6,1,010。(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
11、。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左右,加上保护电阻,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,所以保护电阻不宜太大,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010能很好地控制电路中的电流和电压,若取0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。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。本实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、某同学在实验室测定一节干电
12、池的电动势和内阻,实验室中有如下器材:A待测干电池 B电流表G(03mA,内电阻r1=20)C电流表A(00.6A,内电阻r2=0.20)D滑动变阻器甲(最大阻值10)E滑动变阻器乙(最大阻值100) F定值电阻R1=100G定值电阻R2=500 H定值电阻R3=1.5k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实验要求的测量。为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选 ,定值电阻应选用 。(填写定值电阻前的序号) 若某次测量中电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2;改变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r= ,电动势
13、测量值为E= 。【解析】 干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表,故需要将电流表G改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为,故定值电阻应选用的序号为G的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D;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,则根据全电路欧姆定律有 ,解之,得, 【例11】某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件。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,实验室备有下列器材: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
14、阻器(R2)直流电源(E)开关(S)导线若干量程050mA,内阻约为50量程0200mA,内阻约为10量程03V,内阻约为10k量程015V,内阻约为25k阻值范围015,允许最大电流1A阻值范围01k,允许最大电流100mA输出电压6V,内阻不计为提高实验结果的准确程度,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)为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号。若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合,请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?相同点: ,不同点: 。解析:图像中电流00.14A,电流表选A2;电源电压
15、6V,但图像只要求电压在03V之间调整,为了测量准确电压表选V1;由于绘制图像的需要,要求电压从03V之间调整,所以滑动变阻器只能采用分压式接法,为了能很好调节电压,滑动变阻器应选用阻值较小的R1。该元件约几十,电压表的分流作用可以忽略,所以采用电流表外接法;实验数据的采集要求从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法。从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点,突出都是“非线性”,图像上某点与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,但是从实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)
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