高三物理电学实验题选编
一.测量电源电动势和内阻
1.给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等,如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻.
(1)在下图所示的虚线框内画出电路图.
(2)实验过程中,将电阻箱拨到45Ω时,电压表读数为0.90 V;若将电阻箱拨到如下图甲所示的 Ω时,电压表的读数如图乙所示,是 V.
(3)根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E= V,内阻r= Ω.
2. 某同学做“测电源电动势和内阻”的实验时,发现实验台上有以下器材:
待测电源(电动势约为4V,内阻约为2Ω)
一个阻值未知的电阻R0
两个相同电压表(内阻很大,有5V、15V两个量程)
电流表(内阻约为5Ω,量程500mA)
滑动变阻器A(0~20Ω,3A)
滑动变阻器B(0~200Ω,0.2A)
电键一个,导线若干。
该同学想在完成学生实验“测电源电动势和内阻”的同时测出定值电阻R0的阻值,设计了如图所示的电路。实验时他用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数。在将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时,记录了U1、U2、I的一系列值. 其后他在两张坐标纸上各作了一个图线来处理实验数据,并计算了电源电动势、内阻以及定值电阻R0的阻值。
根据题中所给信息解答下列问题:
(1)在电压表V1接入电路时应选择的量程是_________,滑动变阻器应选择_________。(填器材代号“A”或“B”)
(2)在画出图线时,用来计算电源电动势和内阻的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用_________、__________表示;用来计算定值电阻R0的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用_________、__________表示。(填“U1、U2、I”或由它们组成的算式)
(3)若实验中的所有操作和数据处理无错误,实验中测得的定值电阻R0的值________其真实值。(填“大于”、“小于”或“等于”)
3. 某同学为测定某电源的电动势E和内阻r以及一段电阻丝的电阻率ρ,设计
了如图(a)所示的电路. ab是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝,R0是阻值为2Ω的
保护电阻,滑动片P与电阻丝接触始终良好.
(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图(b)所示,其示数为d= mm
(2)实验时闭合电键,调节P的位置,将aP长度x和对应的电压U、电流I数据记
录如下表:
x(m)
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
U(V)
1.50
1.72
1.95
2.00
2.10
2.18
I(A)
0.49
0.43
0.38
0.33
0.31
0.28
U/I (Ω)
3.06
4.00
5.13
6.06
6.77
7.79
①该同学根据实验数据绘制了如图(c)所示的U-I图像,可得电源的电动势
E= V;内阻 r = Ω.
②请你根据表中数据在图(d)上描点连线作U/I和x关系图线.
③根据测得的直径可以算得金属丝的横截面积s=0.12×10-6m2,利用图(d)图线,可求得电阻丝的电阻率ρ为 Ω·m(保留两位有效数字);根据图(d)图线还可以得到的信息是 .
4.某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势(电动势E大约在9 V左右,内阻r约为50 Ω。)。已知该电池允许输出的最大电流为150 mA,该同学利用如图所示的电路进行实验,图中电压表的内阻约为2 kΩ,R为电阻箱,阻值范围0~9999 Ω,R0是定值电阻,起保护电路的作用。
(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:
A.2 Ω B.20 Ω
C.200 Ω D.2000 Ω
本实验应选________(填入相应的字母)作为保护电阻。
(2)在右的实物图中,已正确地连接了部分电路,请完成余下电路的连接。
(3)该同学完成电路的连接后,闭合开关S,调节电阻箱的阻值,读取电压表的示数,其中电压表的某一次偏转如图所示,其读数为________。
(4)改变电阻箱阻值,取得多组数据,作出了如图所示的图线,则根据该同学所作的图线可求得该电池的电动势E为________ V,内阻r为________ Ω。(结果保留两位有效数字)
(5)用该电路测电动势与内阻,测量值和真实值的关系E测__________E真,r测__________r真(填“大于”、“小于”或“等于”)。
二.测定金属的电阻率
1.在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学进行了如下操作:
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度l。再用螺旋测微器测量金属丝的直径D,某次测量结果如图所示,则这次测量的读数D= mm。
(2)为了合理选择实验方案和器材,首先使用欧姆表((1挡)粗测拟接入电路的金属丝的阻值R。欧姆调零后,将表笔分别与金属丝两端连接,某次测量结果如图所示,则这次测量的读数R=_________Ω。
(3)使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻值。为了安全、准确、方便地完成实验,除电源(电动势为4V,内阻很小)、待测电阻丝、导线、开关外,电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 (选填器材前的字母)。
(4)若采用图所示的电路测量金属丝的电阻,电压表的左端应与电路中的_______点相连(选填“a”或“b”)。若某次测量中,电压表和电流表读数分别为U和I,请用上述直接测量的物理量(D、l、U、I)写出电阻率ρ的计算式:ρ= 。
2. 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”档位并调零,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“×1”)
b)将红、黑表笔短接,调节________调零旋钮,使欧姆表指针指在_________处.
再次测量电阻丝的阻值,其表盘及指针所指位置如左下图所示,则此段电阻丝的电阻为__________Ω.
c)现要进一步精确测量其阻值,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).
d)请在右上图中补齐连线以完成本实验.
3. 在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图所示.闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):
(1)若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是________(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”).
(2)若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障.先将选择开关旋至________挡(填“欧姆×100”“直流电压10 V”或“直流电流2.5 mA”),再将________(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱.若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是________、________、________.
三.练习使用多用表
1. 某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻.完成下列测量步骤:
(1)检查多用电表的机械零点.
(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处.
(3)将红、黑表笔________,进行欧姆调零.
(4)测反向电阻时,将________表笔接二极管正极,将________表笔接二极管负极,读出电表示数.
(5)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”“右侧”或“中央”);否则,在可能的条件下,应重新选择量程,并重复步骤(3)、(4).
(6)测量完成后,将选择开关拨向__________位置.
2.在如图甲所示的电路中,四节干电池串联,小灯泡A、B的规格为“3.8 V 0.3 A”.合上开关S后,无论怎样移动滑动片,A、B灯都不亮.
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障.
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示);
A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V,e、f间电压为0,则故障是下列哪一项?________.
A.A灯丝断开 B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开 D.B灯被短路
(2)接着训练用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过“欧姆调零”.
①测试前,一定要将电路中的开关S________;
②测c、d间和e、f间电阻时,某次测试结果如图乙所示,读数为________Ω,此时测量的是________间电阻.根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω,它不等于测量值,原因是: _________________________________________________________.
四.测量电阻
1. 用伏安法测量金属丝的电阻,现提供如下图(甲)所示的实验器材电源电动势E=4V。实验要求获得多组数据,且金属丝上所加的电压须从零开始。
①某同学先用多用电表粗测该金属丝的电阻.用已经调好零且选择开关指向欧姆挡“×10”档位的多用电表测量,发现指针的偏转角度太大,这时他应将选择开关换成欧姆挡的 档位(选填“×100”或“×1”),然后进行 ,再次测量电阻丝的阻值,其表盘及指针所指位置如上图(乙)所示,则此段电阻丝的电阻为 Ω.
②请在笔画线代替导线,在(甲)图中进行连线。
③某次实验测量时,选用合适的电表量程,表面刻度及指针如右图(丙)所示,则电流表读数为 A,电压表读数为 V ,该金属丝的电阻值为 Ω。
2.某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx,现备有下列器材:
A.电流表(量程100 μA,内阻约2 kΩ)
B.电流表(量程500 μA,内阻约300 Ω)
C.电压表(量程15 V,内阻约100 kΩ)
D.电压表(量程50 V,内阻约500 kΩ)
E.直流电源(20 V,允许最大电流1 A)
F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W)
G.电键和导线若干
电流表应选____________,电压表应选____________.(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了如图所示的电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题.
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________.
3、测量一未知电阻的阻值.
(1) 某同学首先用多用电表粗测电阻的大小,将多用表选择开关置于×10Ω挡,调零后,将红黑表笔分别接电阻两端,发现指针读数如图所示,则所测阻值为________Ω.
(2) 接着该同学计划用VA法准确测量电阻的阻值,提供的实验器材有:8V直流电源;电压表(0~10V,内阻约20kΩ);电流表(0~50mA,内阻约10Ω);滑动变阻器(0~20Ω,1A);开关和导线.
请根据实验要求和提供的器材,参考下面未完全连接好的实物电路在下面虚线方框内画出实验电路图,并完成下面实物电路未连接的导线.
(3) 实验中移动变阻器滑动头,记下多组电流表、电压表读数(U,I),然后在坐标纸上作出UI图线,图线的________大小表示待测电阻阻值.在这个实验中,测量值________真实值.(填“>”“=”或“<”)
五. 测绘小灯泡伏安特性曲线
1. 有一只标值为“2.5 V,x W”的小灯泡,其额定功率的标值已模糊不清.某同学想通过测绘灯丝伏安特性曲线的方法来测出该灯泡的额定功率.
①已知小灯泡的灯丝电阻约为5 Ω,请先在图甲中补全用伏安法测量灯丝电阻的电路图,再选择电流表、电压表的合适量程,并按图甲连接方式将图乙中的实物连成完整的电路.
②开关S闭合之前,应将图乙中滑动变阻器的滑片置于________(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”).
③该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示,则小灯泡的额定功率为______ W.
2.在研究某电路元件的伏安特性时,得到了如图所示的伏安特性曲线。备用器材有电压表V1(量程为3V,内阻约为6kΩ),电压表V2(量程为15V,内阻约为150kΩ),电流表A1(量程为150mA,内阻约为10Ω),电流表A2(量程为3A,内阻约为0.3Ω),滑动变阻器R1(20Ω 1A),R2(1KΩ 0.2A).
⑴实验中电压表应选择_________,电流表应选择_________,滑动变阻器应选择__________(选填写器材的字母代号)。
⑵请将图中的实物连线补充完整。
⑶通过伏安特性曲线可以知道随着电压的提高此元件的电阻 (选填“不变”、“增加”或“减小”)
⑷把此元件和电阻为99欧姆的标准电阻串联接在电动势为10V,内阻为1Ω的电源两端,此时电源的输出功率为 .
3在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“6 V,3 W”,其他供选择的器材有:
电流表A1(量程3 A,内阻0.2Ω)
电流表A2(量程0.6 A,内阻1Ω)
电压表V1(量程6 V,内阻20 kΩ)
变阻器R1(0~1 000Ω,0.5 A)
变阻器R2(0~20Ω,2 A)
学生电源E(6 V)
开关S及导线若干
(1)实验中要求电压表在0~6 V范围内读数并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表应选 ,变阻器应选 .
(2)在所给的虚线方框中画出此实验的电路图.
(3)以下是该实验的操作步骤
A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数(U、I),移动变阻器的滑动触头,每移动一次记下一组(U、I)值,共测出12组数据
B.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路
C.调节触头位置,使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置
D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线
以上各步骤中存在的错误或不妥之处:? .
将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来 .
(4)小灯泡的I—U图线是一条曲线,其原因是 .
一.测量电源电动势和内阻答案
1.答案 (1)见右图
(2)110 1.10
(3)1.30 20
3.(1)0.385(0.383~0.387)
(2)① 3.0(3V、3.00V也对), 1.0(1Ω、1.00Ω也对);
② 如图
③1.2×10-6(1.1~1.3×10-6 得分)
电流表内阻为2.0Ω(填电流表内阻也得分)
4. (1)B.(2) (3)6.5 v (4)10v 50Ω (5)小于,小于
二.测定金属的电阻率答案
1. ①0.516 (0.515~0.519) ②3Ω ③A C E ④b
2.① 0.520 (2分) ②a ×1 (1分)
b 欧姆 、 右边的0刻度线 、 12 Ω(每空1分)
C A 、 C (每空2分)
3. (1)待测金属丝 (2)直流电压10 V 红 0 E E
三.练习使用多用表答案
1. (3)短接 (4)红 黑 (5)中央 (6)OFF
2 (1)①B ②A (2)①断开 ②6 e、f 12.7 温度高时金属丝的电阻率大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)
四. 测量电阻答案
1. ①×1 (1分) 欧姆调零 (1分) 7.0(1分 6.8~7.2之间的均给这1分)
②如右图所示。(3分,有错则不给这3分)
③0.46A(1分) 2.30V(1分) 5.0Ω(2分写成5或5.00的均给这2分)
2.B C
①电流表应采用内接法②滑动变阻器应采用分压接法
3. (1) 200 (2) 如图所示
(3) 斜率 <
五.测绘小灯泡伏安特性曲线答案
1. ①如图甲所示;实物连线如图乙所示.
②B端 ③1.1
2. ⑴V2 A1 R1
⑵连线如图所示 ⑶ 减小
⑷ 0.26W (0.25~0.27W均给分)
3. 答案 (1)A2 R2
(2)外接法.因为电流表与小灯泡的电阻都较小,电流表的分压影响很大.而电压表的内阻很大,所以应采用外接法,电压表的分流影响很小,可以提高实验的准确性.电路图如下图所示.?
(3)步骤C中,闭合开关前触头应处于使变阻器与小灯泡并联的电阻为零的位置 BCAD
(4)随着电压增加,通过小灯泡的电流增大,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加