2006~2007年高三年物理实验专题
1、如图所示，水平桌面上固定着斜面体A，有小铁块B．斜面体的斜面是曲面，由其截面图可以看出曲线下端的切线是水平的．现提供的实验测量工具有：天平、直尺．其它的实验器材可根据实验需要自选．现要设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，小铁块B克服摩擦力做的功．请回答下列问题：
除题中供给的器材外，还需要选用的器材是：_________________
___________________________________．
简要说明实验中需要测量的物理量(要求在图上标明)：
____________________ _____．
（3）写出实验结果的表达式（重力加速度g已知）：________________________ ______________．
2、（1）用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：?
待测电阻Rx（阻值约为25kΩ） 电流表A1：（量程100A，内阻2kΩ）
电流表A2：（量程500A，内阻300Ω） 电压表V1：（量程10V，内阻100kΩ）
电流表V2：（量程50V，内阻500kΩ） 电源E：（电动势15V，允许最大电流1A）
滑动变阻器R：（最大阻值1kΩ） 电键S，导线若干?
为了尽量减小实验误差，要求测多组数据．?
（1）电流表应选________________，电压表应选__________________．?
（2）画出实验电路图．?
2、（2）用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：?
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，内阻r1=750Ω；?
电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω；?
滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；
单刀单掷开关S，导线若干．
（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注）．?
（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线．?
（3）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=____________________．?
3、为了测定电流表A1的内阻，采用如图所示的电路．其中：A1是待测电流表，量程为300A，内阻约为100Ω；A2是标准电流表，量程为200A；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀掷开关．S2是单刀双掷开关．?
（1）根据电路图，请在图中画出连线，将器材连接成实验电路．
（2）连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电表A2的读数是150A；然后将开关S2扳到接点b处，保护R2不变，调节电阻R1，使A2的读数仍为150A．若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示，电阻箱的阻值是_______Ω，则待测电流表A1的内阻R1=______Ω．
（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用：___________（填写阻值相应的字母）．
A．200kΩ B．20kΩ
C．15kΩ D．20Ω
下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用．既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器
（填写阻值相应的字母）是最佳选择．?
A．1kΩ B．5kΩ
C．10kΩ D．25kΩ
4、现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50，内阻约为800～850Ω，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表，可供选择的器材有：
滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ；
电阻箱R′，最大阻值9999Ω；定值电阻R0，阻值1kΩ；
电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3V；电池E3，电动势4.5V；（所有电池内阻不计），标准电流表A，满偏电流1.5mA；
单刀单掷开关S1和S2；单刀双掷开关S3；电阻丝及导线若干．?
（1）采用如图（甲）所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为__________________，选用的电池为_______________．?
甲 乙 丙
（2）将G改装成两量程电流表，现有两种备选电路，如图（乙）、（丙）所示．图_________为合理电路，另一电路不合理的理由是_______________________________．
（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用来表示．?
5、（1）一个电压表VA的内阻RA=1000Ω，量程为1.0V，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为3.0V的电压表．改装后，再用一量程为3.0V的精确的电压表VB对改装后的电压表的所有刻度进行校准．除了这两个电压表VA、VB外，还有下列一些器材：?
电源E（电动势约为6V，内阻较小）
变阻器R（总电阻约10Ω）
电阻箱R0（0～9999Ω）
开关S
导线若干
①如图所示是以上器材和两个电压表VA、VB的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校准时的实验电路．
②图中电阻箱的取值等于________________Ω．?
（2）用上述电压表VB和改装后并已校准过的电压表（以下称之为VC）以及一个开关和一些导线，去测量一个电动势大约为2V的电源的内阻r．
①简要写出测量步骤．?
②用测得的量表达r的公式应为r=____________．?
6、图中E为直流电源，R为已知电阻，V为理想电压表，其量程略大于电源电动势，S1和S2是开关．现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r，试写出主要实验步骤及结果的表达式．
7、在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx．
图A 图B
请写出测金属丝电阻率的表达式：＝_________________（用上述测量量的字母表示）．
若实验中测量：金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图A所示，则金属丝长度的测量值为l＝_________________cm?，金属丝直径的测量值为d=_________________mm．
（3）用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差．按如图B所示的电路进行测量,可以消除由于电表内阻造成的系统误差．利用该电路进行实验的主要操作过程是:
第一步：先将R2的滑动头调到最左端,单刀双掷开关S2向1闭合，闭合电键S1，调节变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些（不超过量程），读出此时电压表和电流表的示数U1、I1．
第二步：保持两滑动变阻器的滑动头位置不变，将单刀双掷开关S2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2．?
请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式Rx=__________________．
8、某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材．A．待测小灯泡（额定功率6W，额定电流0.5A） B．电流表（量程0～0.6A，内阻0.1Ω） C．电压表（量程0～5V，内阻约5kΩ） D．电压表（量程0～15V，内阻约15kΩ） E．滑线变阻器（最大阻值50Ω） F．滑线变阻器（最大阻值1kΩ） G．直流电源（电动势15V，内阻可忽略） H．开关一个，导线若干。实验中调节滑线变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流．?
（1）请在虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理的电路图．并在每个选用的器材旁标上题目所给的字母序号．?
图5—40
（2）如图5—40所示是该研究小组测得小灯泡的I—U关系图线．由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而_________________（填“增大”、“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为6V时，其灯丝电阻值约为_________________Ω．（保留两位有效数字）
9、有以下可供选用的器材及导线若干条,要求使用个数最少的仪器尽可能精确地测量一个电流表的满偏电流．?A．被测电流表A1：满偏电流约700～800，内阻约100Ω，刻度均匀、总格数为N
?B．电流表A2：量程0.6A，内阻0.1Ω
C．电压表V：量程3V，内阻3kΩ
?D．滑动变阻器R1：最大阻值200Ω
?E．滑动变阻器R2：最大阻值1kΩ
?F．电源E：电动势3V、内阻1.5Ω
?G．开关一个
（1）在虚线框内画出实验电路图,并在每个选用的仪器旁标上题目所给的字母序号．
（2）测量过程中测出多组数据,其中一组数据中待测电流表A的指针偏转了n格，可算出满偏电流Ig=___________，式中除N、n外,其他字母符号代表的物理量是______________．
10、实验室中现有的器材如下：?
电池E（电动势约10V、内阻r约1Ω）
标准电流表A1（量程300mA，内阻r1约为5Ω）
电阻箱R1（最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω）
滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）
开关S和导线若干．?
要求设计—个测定电流表A2（量程250mA，内阻r2约为5Ω）内阻的实验方案．?
（1）在方框中画出测量电路，并在每个仪器旁标上英文代号．?
（2）要直接测出的物理量是____________________，用这些物理量表示待测电流表A2内阻的计算公式是______________．
2006~2007年高三年物理实验专题（设计实验精讲）
实验设计应把重点放在力学和电学实验上，力学以打点计时器为中心展开，电学以电阻测量为中心展开．?
1．进行实验设计的总体原则?
（1）精确性：在实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案．?
（2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对器材造成损害，且成功率高．?
（3）可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理．?
2．实验设计的基本思路?
．
实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤．而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件．?
以测量电表的内阻为例：
纵向：伏安法及变式
（1）电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻
（2）两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻
（3）两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻
横向：除伏安法外，还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律（计算法）
（1）替代法：
（2）半偏法：
（3）闭合电路欧姆定律(计算法)
3．电学实验的器材选择和电路设计?
（1）电路结构?
完整的实验电路包括三个部分：①测量电路，②控制电路（变阻器、开关），③电源．
（2）思路?
（3）方法?
①电表选择：为了减小电表读数引起的偶然误差，选择电表时应先估算待测电流或电压的最大值，同时要考虑电表间、电表与电源间的配置是否合理，测量时各电表的最大偏转量都应接近量程．?
②分压、限流电路选择?
在下列情况下应选择分压电路?
（1）实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化。?
（2）限流不能保证安全，即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流．常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况．?
（3）限流能保证安全，但变阻器调节过程中，电表读数变化不明显，不满足实验测量多组数据的要求．常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况．?
在限流、分压两种电路都满足实验要求时，由于限流电路结构简单，损耗的电功率小，应优先选用．?
③滑动变阻器的粗调和微调．?
在限流电路中，对测量电路而言，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用；在分压电路中，变阻器的粗、微调作用正好与限流电路相反．?
[典型分析]
例1、如图所示，水平桌面上固定着斜面体A，有小铁块B．斜面体的斜面是曲面，由其截面图可以看出曲线下端的切线是水平的．现提供的实验测量工具有：天平、直尺．其它的实验器材可根据实验需要自选．现要设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，小铁块B克服摩擦力做的功．请回答下列问题：
（1）除题中供给的器材处，还需要选用的器材是：
____________________________________________________________．
（2）简要说明实验中需要测量的物理量(要求在图上标明)：
_____________________________________________________________．
（3）写出实验结果的表达式（重力加速度g已知）：
____________________________________________________________．
解析：
本实验测定小铁块克服摩擦力所做功的原理是动能定理和平抛运动的规律。
小铁块自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，根据动能定理…①
离开曲面后，小铁块做平抛运动，直到落地，
则
所以，…………②?
将②代入①得
显然，实验中需要测量的物理量是：斜面高度H、桌面高度h，小铁块平抛的水平距离S、小铁块质量m．如图5—9所示，其中S需用重锤线和白纸、复写纸来确定．
答案：
（1）重锤线、铺在地面上的白纸和复写纸
（2）斜面高度H、桌面高度h，小铁块平抛的水平距离S，小铁块质量m
（3）
点评：
题给实验器材对实验原理的设计有一定的限制作用．本题没有给足实验器材，首先要根据题给实验条件和要求，构思相关的物理情景，从而确定实验原理，然后根据原理式确定需要测量的物理量和还需选用的实验器材．?
例2、（一）用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：?
待测电阻Rx（阻值约为25kΩ）
电流表A1：（量程100A，内阻2kΩ）
电流表A2：（量程500A，内阻300Ω）
电压表V1：（量程10V，内阻100kΩ）
电流表V2：（量程50V，内阻500kΩ）
电源E：（电动势15V，允许最大电流1A）
滑动变阻器R：（最大阻值1kΩ）
电键S，导线若干?
为了尽量减小实验误差，要求测多组数据．?
（1）电流表应选________________，电压表应选__________________．?
（2）画出实验电路图．?
解析：
（1）器材选择（测量电路）
从减小电表读数引起的偶然误差的角度考虑，两电表及电表与电源间的配置要合理．注意到电源电动势远小于电压表V2的量程，而跟电压表V1的量程较接近，若选用电压表V2来测量电压，其最大偏转量达不到量程的，读数时偶然误差太大，所以选用V1较恰当；而此时通过电流表的最大电流
，因此，电流表A2与V1配置较好．?
（2）电路选择（控制电路）?
电路选择主要从滑动变阻器对电路的控制和调节的角度考虑．若采用限流电路控制，注意到测量部分的总电阻约为20kΩ，远大于滑动变阻器的总电阻（1kΩ），要保证电表安全，变阻器分得的电压至少为5V，阻值应调到10kΩ，显然，限流不能起到保证电表安全的作用，更不能进行有效调节，所以，只能采用分压电路控制，实验电路如图所示．
点评：
伏安法是测量电阻的一种最基本方法，其原理是部分电路欧姆定律，原理式为．分析这类问题的关键是从电表配置要合理选择器材，从对电路的控制和调节选择控制电路．并联分流和串联分压原理是伏安法测电阻原理的迁移和延伸，下例是这类问题的变式．
变式：
（二）、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：?
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，内阻r1=750Ω；?
电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω；?
滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；
单刀单掷开关S，导线若干．
（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注）．?
（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线．?
（3）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=____________________．?
点拨：
（1）本题中测量电阻的原理是并联分流或串联分压．由于滑动变阻器的最大阻值远小于测量部分的阻值，且电源电动势大于两电压表的量程，在调节滑动变阻器的过程中，为保证电压表的安全，且其读数有明显的改变，滑动变阻器应采用分压式控制电路，电路原理图如图甲或乙所示．?
（2）实物连线如图甲或乙所示
（3）若采用甲电路，根据并联电路的电流分配关系，
解得．?
若采用乙电路，根据串联电路的电压分配关系，
解得．?
点评：本题主要考查电阻测量的原理、电路设计、实物连线等知识，测试设计简单实验方案的能力．①对于内阻已知的电压表，可作电流表使用．使用电表时，必须考虑电表间的量程配置，本题要求电压表读数不小于量程的，因此，电压表V2与V1的位置不能互换．②进行实物连线时，应注意以下几个问题：a．直流电表的正、负接线柱（正接线柱应连接在电路电势高端，负接线柱应连接在电路电势低端）；b．电表的内外接法；c．滑动变阻器的接法（限流或分压，接通电路后，应使电表读数最小）；d．开关的连接（应在干路上，闭合前电表读数为零）．
例3、为了测定电流表A1的内阻，采用如图所示的电路．其中：A1是待测电流表，量程为300A，内阻约为100Ω；A2是标准电流表，量程为200A；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀掷开关．S2是单刀双掷开关．?
（1）根据电路图，请在图中画出连线，将器材连接成实验电路．
（2）连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电表A2的读数是150A；然后将开关S2扳到接点b处，保护R2不变，调节电阻R1，使A2的读数仍为150A．若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示，电阻箱的阻值是_______Ω，则待测电流表A1的内阻R1=______Ω．
（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用：___________（填写阻值相应的字母）．
A．200kΩ B．20kΩ
C．15kΩ D．20Ω
（4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用．既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器___________________（填写阻值相应的字母）是最佳选择．?
A．1kΩ B．5kΩ
C．10kΩ D．25kΩ
解析：
（1）实物连线如图5—17所示．
?
（2）电阻箱的阻值R1=0×100Ω＋8×10Ω＋6×1Ω＋3×0.1Ω=86.3Ω．
本题测量电流表的内阻的方法是“替代法”．即用电阻箱的阻值替代电流表A1的内阻值，其条件是：开关S2分别扳到a处和b处时，保持滑动变阻器R2不变，且使电流表A2读数相同．所以，待测电流表A1的内阻Ω．
（3）当R2调为零时，要使电路中的电流I不超过电流表A2的量程，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电阻R总至少为：Ω=20kΩ．由于电流表A1、A2的内阻（约为100Ω）远小于R总,故保护电阻R3应选用20kΩ的电阻，但若选用200kΩ的电阻，则电路中电流太小，电流表A1、A2指针偏转量太小，读数不明显，实验误差太大．所以,正确的选项为B．
（4）由于R3=20kΩ，调整滑动变阻器R2时，要使电流表A2的读数为150，则－R3=Ω－2×104Ω≈7kΩ．若选用1kΩ或5kΩ滑动变阻器，则不能满足实验要求（A2读数为150）；若选用25kΩ的滑动变阻器，则调节范围太小（不方便调节），所以，选用10kΩ的滑动变阻器较合适，正确的选项为C．
点评：
实验条件的控制是高考考查的重点之一．保护电阻和滑动变阻器在电路中起着控制和调节的作用，选用时应根据实验条件和要求进行优选，既要保证电表安全(不能太小)，又要方便调节(不能太大)．
例4、现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50，内阻约为800～850Ω，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表，可供选择的器材有：
滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ；
电阻箱R′，最大阻值9999Ω；定值电阻R0，阻值1kΩ；
电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3V；电池E3，电动势4.5V；（所有电池内阻不计），标准电流表A，满偏电流1.5mA；
单刀单掷开关S1和S2；单刀双掷开关S3；电阻丝及导线若干．?
（1）采用如图（甲）所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为__________________，选用的电池为_______________．?
甲 乙 丙
（2）将G改装成两量程电流表，现有两种备选电路，如图（乙）、（丙）所示．图_________为合理电路，另一电路不合理的理由是_______________________________．
（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用来表示．?
解析：
（1）用此电路测量表头内阻的方法是半偏法． S2断开和S2闭合的两次操作中要求干路电流（Ig）近似不变，而满足这个条件必须使滑动变阻器R的阻值远大于Rg，因此滑动变阻器应选用R2．而，显然E越大，R2越大，实验条件满足得越好，误差越小，所以，电池应选用E3．
（2）图（乙）所示的电路较合理，因为图（丙）电路在通电状态下，更换量程时会造成两个分流电阻都未并联在表头两端，以致通过表头的电流超过其满偏电流而损坏．?
（3）核对电路如图所示．为使改装后的电流表与标准表在0～1mA之间逐格核对，应选用分压电路．由于和满偏电流和满偏电压都很小，为使滑动变阻器便于调节，即有较大的调节范围，滑动变阻器应选用R1，电池应选用E1，且在电流表所在的支路上串联定值电阻R0，起保护作用．
点评：
测量电阻的方法很多（包括伏安法、替代法、半偏法等），但其原理总是部分电路欧姆定律或闭合电路欧姆定律．在具体问题中，选用哪种测量方法应根据所提供的实验器材和实验要求来确定．
【特别提示】
1．半偏法测电阻的实验中，实验条件的控制直接影响测量精确度．?
2．在分压电路中，为使实验便于调节，应选用全电阻较小的滑动变阻器．
例5、（1）一个电压表VA的内阻RA=1000Ω，量程为1.0V，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为3.0V的电压表．改装后，再用一量程为3.0V的精确的电压表VB对改装后的电压表的所有刻度进行校准．除了这两个电压表VA、VB外，还有下列一些器材：?
电源E（电动势约为6V，内阻较小）
变阻器R（总电阻约10Ω）
电阻箱R0（0～9999Ω）
开关S
导线若干
①如图所示是以上器材和两个电压表VA、VB的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校准时的实验电路．
②图中电阻箱的取值等于________________Ω．?
（2）用上述电压表VB和改装后并已校准过的电压表（以下称之为VC）以及一个开关和一些导线，去测量一个电动势大约为2V的电源的内阻r．
①简要写出测量步骤．?
②用测得的量表达r的公式应为r=____________．?
解析：
（1）①实物连线如图所示，为了使改装表与标准表在零到量程的范围内一一校对，应采用分压电路．?
②根据串联电路的电压分配关系，有
解得R0=2000Ω
（2）①先将电压表VC通过开关、导线与电源连接，读出VC上的示数UC；再将电压表VC和VB串联，通过开关、导线与电源连接，读出VC上的示数UC′和VB上的示数UB．
②根据上述两步操作可得①?
②?
③?
由①②③三式解得Ω
点评：
本题综合考查了电表改装、电表校准电路及测量电源内阻的方法，测试设计和完成实验的能力．用电压表VB和VC测量电源的内阻时，应注意：尽管两电压表的量程相同，但其内阻并不一定相同(表头可能不同)．
6．图中E为直流电源，R为已知电阻，V为理想电压表，其量程略大于电源电动势，S1和S2是开关．现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r，试写出主要实验步骤及结果的表达式．
实验步骤：
（1）将S1闭合，S2断开,电压表直接和电源相连，记下电压表读数U，就是电源的电动势;
（2）S1、S2均闭合，记下电压表读数U2，即为电阻R两端电压．
根据闭合电路欧姆定律，有，即，解得
7．在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx．
图5—38 图5—39
（1）请写出测金属丝电阻率的表达式：＝_________________（用上述测量量的字母表示）．
（2）若实验中测量：金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图5—38所示，则金属丝长度的测量值为l＝_________________cm?，金属丝直径的测量值为d=_________________mm．
（3）用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差．按如图5—39所示的电路进行测量,可以消除由于电表内阻造成的系统误差．利用该电路进行实验的主要操作过程是:
第一步：先将R2的滑动头调到最左端,单刀双掷开关S2向1闭合，闭合电键S1，调节变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些（不超过量程），读出此时电压表和电流表的示数U1、I1．
第二步：保持两滑动变阻器的滑动头位置不变，将单刀双掷开关S2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2．?
请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式Rx=__________________．
答案：（1）
（2）36.48～36.520.796～0.799
（3）
8．某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材．
?A．待测小灯泡（额定功率6W，额定电流0.5A）
?B．电流表（量程0～0.6A，内阻0.1Ω）
?C．电压表（量程0～5V，内阻约5kΩ）
?D．电压表（量程0～15V，内阻约15kΩ）
?E．滑线变阻器（最大阻值50Ω）
?F．滑线变阻器（最大阻值1kΩ）
?G．直流电源（电动势15V，内阻可忽略）
H．开关一个，导线若干
实验中调节滑线变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流．?
（1）请在虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理的电路图．并在每个选用的器材旁标上题目所给的字母序号．?
图5—40
（2）如图5—40所示是该研究小组测得小灯泡的I—U关系图线．由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而_________________（填“增大”、“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为6V时，其灯丝电阻值约为_________________Ω．（保留两位有效数字）
答案：
（1）
（2）增大，17Ω
9．有以下可供选用的器材及导线若干条,要求使用个数最少的仪器尽可能精确地测量一个电流表的满偏电流．?
A．被测电流表A1：满偏电流约700～800，内阻约100Ω，刻度均匀、总格数为N
?B．电流表A2：量程0.6A，内阻0.1Ω
C．电压表V：量程3V，内阻3kΩ
?D．滑动变阻器R1：最大阻值200Ω
?E．滑动变阻器R2：最大阻值1kΩ
?F．电源E：电动势3V、内阻1.5Ω
?G．开关一个
（1）在虚线框内画出实验电路图,并在每个选用的仪器旁标上题目所给的字母序号．
（2）测量过程中测出多组数据,其中一组数据中待测电流表A的指针偏转了n格，可算出满偏电流Ig=___________，式中除N、n外,其他字母符号代表的物理量是______________．
答案：
（1）首先来分析电路的测量部分．由于电流表A2量程与待测电流表A1量程相差太大，从实验测量精度考虑，不能直接将电流表A2与电流表A1串联来测量电流．注意到电压表内阻已知，而允许通过电压表的最大电流为，跟待测电流表的量程接近，因此，可将电压表与电流表A1串联，利用其读数来计算通过电流表A1的电流．?
再来分析电路的控制部分．若将滑动变阻器接成限流式，则通过待测电流表的最小电流大约为，显然，不能保证电表安全,也无法通过调节测量多组数据．因此，应采用分压式控制电路，为了便于调节，应选用最大阻值20Ω的滑动变阻器．?
综合以上分析，选用的器材应为A、C、D、F、G其实验电路如图所示．
（2）实验过程中，调节滑动变阻器滑动触头，使待测电流表A1的指针偏转n格，读出此时电压表V的示数U，则通过待测电流表的电流由此可得,电流表的满偏电流，式中U为电压表的读数，RV为电压表的内阻．
10．实验室中现有的器材如下：?
电池E（电动势约10V、内阻r约1Ω）
标准电流表A1（量程300mA，内阻r1约为5Ω）
电阻箱R1（最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω）
滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）
开关S和导线若干．?
要求设计—个测定电流表A2（量程250mA，内阻r2约为5Ω）内阻的实验方案．?
（1）在方框中画出测量电路，并在每个仪器旁标上英文代号．?
（2）要直接测出的物理量是____________________，用这些物理量表示待测电流表A2内阻的计算公式是______________．
答案：
（1）如图所示
（2）A1、A2两电流表的读数I1、I2和电阻箱R1的阻值．
11．如图中给出的器材为：
电源E（电动势为12V，内阻不计）；
木板N（板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张）；
两个金属条A、B（平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，用作电极）；?
滑线变阻器R（其总电阻值小于两平行电极间导电纸的电阻）；?
直流电压表（量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连）；
开关S．?
现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线．AB间的电压要求取为6V．?
（1）在图中连线，画成实验电路原理图．?
（2）下面是重要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．?
a．接好实验电路．?
b．____________________________________________．?
c．合上S，并将探针P与A相接触．?
d．____________________________________________．?
e．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上，画一线段连接AB两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置压印在白纸上．?
f．将探针与某一基准点相接触，________________________，这一点是此基准点的等势点．用探针把这一点的位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其他等势点．?
g．重复步骤f，找出其他4个基准点的等势点，取出白纸画出各条等势线．
答案：（1）连接线路如图所示．?
（2）把变阻器的滑动触头移到靠近D端处．调节R，使电压表读数为6V．记下电压表读数，在导电纸上移动探针，找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点．
12．在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：?
A．干电池E（电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω）
B．电流表A1（满偏电流3mA，内阻r1=10Ω）
C．电流表A2（0～0.6A，内阻0.1Ω）
D．滑线变阻器R1（0～20Ω，10A）?
E．滑线变阻器R2（0～100Ω，10A）
F．定值电阻R3（990Ω）
G．开关和导线若干?
（1）为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是______________（填字母代号）?
（2）请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图．?
图5—42
（3）如图5—42为某一同学根据他所设计的实验给出的I1、I2图线（I1为A1的示数，I2为A2的示数），由图线可求得被测电池的电动势E＝_________V，内阻r =________Ω．
答案：
（1）R1
（2）电路如图所示
（3）1.4 8，0.8
13．实验室内有一电压表，量程为150mV，内阻约为150Ω．现要将其改成量程为10 mA的电流表，并进行校准．为此，实验室提供如下器材：干电池E（电动势为1.5V），电阻箱R，滑线变阻器R′，电流表（有1.5mA，15mA与150 mA三个量程）及开关S．?
（1）对电表改装时必须知道电压表的内阻．可用如图所示的电路测量电压表的内阻．在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表应选用的量程是________________．若合上S，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV，电流表的读数为1.05 mA，则电压表的内阻RmV为______________．(取三位有效数字)?
（2）在对改装成的电流表进行校准时，把作为标准电流表，画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图（滑线变阻器作限流使用），图中各元件要用题中给出符号或字母标注．图中电阻箱的取值是_______（取三位有效数字），电流表应选用的量程是_____________________．
答案:（1）当电压满偏时，通过其电流1mA，故电流表选1.5mA量程．?
若合上S后， =143Ω．??
（2）可把电压表当成量程为150mV、Rg=143Ω表头处理，其改装后量程为10mA，则通过的满偏电流为=1.05mA．
由部分电路欧姆定律知=16.8Ω．??
量程选15mA．
14．一只量程为1V，内阻RV约为900Ω的电压表是由小量程电流表改装而成的，现在要测量它的内阻并对该表进行校正．实验室提供了以下供选择的器材：?
A．待测电压表
B．标准电压表（量程1 V）
C．滑动变阻器（最大阻值1 000Ω，额定电流1A）
D．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流1A）
E．电阻箱（最大阻值999．9Ω，最小改变量0.1Ω）
F．电阻箱（最大阻值99．9Ω，最小改变量0.1 Ω）
G．电池组（电动势约3 V，内阻约1Ω）
H．导线和开关若干．?
（1）为了用半偏法测量该电压表的内阻，某同学设计了两种电路，如图甲、乙所示，要使测量较精确，应选择___________________（填“甲”或“乙”）电路．在器材的选择上，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的器材中选用___________________________________（用器材前的序号字母表示）．?
用上述方法测出的电压表内阻的测量值RV_________（填“大于”、“等于”或“小于”）电压表内阻的真实值．
（2）在对该电压表进行校正时，该同学已经选择好器材，如图所示．若要求对电压表的每一条刻度线都进行校正，请你将这些器材连接成测量电路，并标出所选滑动变阻器的序号字母．
答案：（1）乙；D、E；大于 （2）如图所示．
15．量程为3V的电压表V内阻约为3kΩ，要求测出该电压表内阻的精确值．实验中可供选用的器材有：?
电阻箱Ra（最大值9999.9Ω，阻值最小改变量0.1Ω）?
滑线变阻器Rb（最大阻值1000Ω，允许最大电流0.2A）?
电源E（开路电压约为5V，内阻可忽略不计）?
开关S及导线若干?
（1）设计一个易于操作的测量电路，要求画出实验电路图并标出所用器材符号．?
（2）列出测量步骤，并写出计算电压表内阻的最后公式．
答案：（1）如图所示
（2）合上开关S，调节电阻箱阻值，使电压表指针在中央刻度处，记下电阻箱的阻值R1；再调节电阻箱电阻，便电压表指针指在满偏刻度处，记下电阻箱的阻值R2．?
（或）
16、测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4．5V，r约为1．5Ω）。
器材：量程3V的理想电压表，量程0．5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑线变阻器R′，电键K，导线若干。
①画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E=____________，r=__________。（用I1，I2，U1，U2及R表示）
答案：（2）①实验电路原理图如图。
②
17、“黑盒子”表面有a．b．c三个接线柱，盒内总共有两个电子元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：（05北京）
第一步：用电压挡，对任意两接线柱正．反向测量，指针不发生偏转
第二步：用电阻×1000挡，对任意两个接线柱正．反向测量，指针偏转情况如图1所示。
（1）第一步测量结果表明盒内______________________。
（2）图2示出了图1〔1〕和图1〔2〕中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是_______Ω，图3示出了图1〔3〕中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是__________Ω。
（3）请在图4的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。
（4）一个小灯泡与3V电池组的连接情况如图5所示。如果把图5中e．f两端用导线直接相连，小灯泡仍可正常发光。欲将e．f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连，使小灯泡仍可发光。那么，e端应连接到__________接线柱，f端应连接到_______接线柱。
答案：（1）不存在电源 （2）1200，500 （3）如下图所示（4）c．a
18、热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约4~5Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯（图中未画出）．电源（3V．内阻可忽略）．直流电流表（内阻约1Ω）．直流电压表（内阻约5kΩ）．滑动变阻器（0~20Ω）．开关．导线若干。（05广东）
（1）在图8（a）的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。
（2）根据电路图，在图8（b）的实物图上连线。
（3）简要写出完成接线后的主要实验步骤______________________。
答案：1）如答图1 (2)如答图所示。
(3)①往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计值；
调节滑动变阻器，快速测出电流表和电压表的值；
③重复①～②，测量不同温度下的数据；
④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。
19、如图所示，A、B是两个相同的小物块，C是轻弹簧，用一根细线连接A、B使弹簧C处于压缩状态，然后放置在光滑的水平桌面上．提供的测量器材有天平和刻度尺．试设计一个测定弹簧此时弹性势能Ep的实验方案，说明实验中应测定的物理量(同时用相应的字母表示)，并写出计算弹簧弹性势能Ep的表达式（用测得物理量的字母表示）．
答案：应测量的物理量有：小物块的质量m，两小物块的落地点之间的距离S，桌面的高度h，桌面的长度d．?
