1、 第 14 讲 电学实验与创新限时：40 分钟1(2017昭通市二模)某实验小组为了测定某一标准圆柱形导体电阻的电阻率，进行如下实验： 导 学 号 86084307(1)分别用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱形导体的长度 L 和直径 d 进行测量，结果如图所示，其读数分别是 L 23.7_mm， d 2.795(2.7922.796)_mm。(2)图(a)是一个多量程多用电表的内部简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关 S 转到位置 5、6 时，可用来测量 电压 _；当 S 转到位置 1、2 时，可用来测量电流，其中 S 转到 1_位置时量程较大。图(a)(3)用多用电表的电阻“1
2、0”挡，按正确操作步骤测得此圆柱体的电阻值，读数如图(b)，则该电阻的阻值约为 220_。图(b)(4)该同学想用伏安法更精确地测量该电阻 R，现有器材规格如下：待测圆柱体电阻 R直流电源 E(电动势为 4 V，内阻不计)电流表 A1(量程为 04 mA，内阻约 50 )电流表 A2(量程为 010 mA，内阻约 30 )电压表 V1(量程为 03 V，内阻约 10 k)电压表 V2(量程为 015 V，内阻约 25 k)滑动变阻器 R1(阻值范围 015 ，允许通过的最大电流为 2.0 A)滑动变阻器 R2(阻值范围 02 k，允许通过的最大电流为 0.5 A)开关 S，导线若干为减小实验误
3、差，并在实验中获得较大的电压调节范围，请在方框内画出测量电路图(标明所选器材代号)。解析 (1)游标卡尺的读数为 L23 mm70.1 mm23.7 mm；螺旋测微器的读数为 d2.5 mm29.50.01 mm2.795 mm(2)当转换开关 S 转到位置 5、6 时，电阻和表头串联，为电压表，测量电压；S 旋到位置 1 时，并联电阻阻值较小，则分流较大，故 S 旋到位置 1 时，电流表量程较大。(3)电阻 R22.010220 (4)为了获得较大的电压调节范围，滑动变阻器采用分压接法，并且选用最大阻值较小的滑动变阻器，便于操作；电路中最大电流 Imax 14mA，故选用电流表 A2，电流表
4、内3220阻和被测电阻相近，故采用电流表外接法，如图所示2(2017江西省二模)某同学参加了一物理兴趣小组，想通过实验测量一个待测电阻的阻值，实验室内除待测电阻外还有如下器材： 导 学 号 86084308A电阻箱 R1、 R2、 R3、 R4B滑动变阻器 R0C灵敏电流计 GD不计内阻的恒定电源 EE开关、导线若干(1)指导教师先让该同学对如图 1 所示电路进行分析，调节四个电阻箱的阻值，当a、 b 之间的电流表 G 无示数时(此时也称为“电桥平衡”)，则 a、 b 两点间的电势差 为零_(选填“为零”或“不为零”)，4 个电阻之间的关系是： R1R4 R2R3_(用R1、 R2、 R3、
5、R4表示)。(2)该同学还受此启发很快设计了如图 2 所示电路，并按照以下步骤就测出了 Rx：A按图 2 接好电路，调节 R_， P 为滑动变阻器的滑头，当 G 表示数为零时，读出此时电阻箱阻值 R1；B将 Rx与电阻箱 R 互换位置，并且控制 P_不动，再次调节 R_，直至电桥再次平衡时，读出此时电阻箱阻值 R2；C由以上数据即可得 Rx阻值，其大小为 Rx 。R1R2解析 (1)电流表 G 无示数，说明两点间电势相同，故电势差为零；根据原理可知两端的电压相同，根据欧姆定律可得 R1 R3，化简可得 R1R4 R2R3ER1 R2 ER3 R4(2)由题意可知，该同学采用电桥平衡法进行实验；
6、故应调节 R，使 G 表中电流为零，此时读出 R1，则 R1与 Rx的比值等于滑动变阻器左右两边电阻的比值；B应控制 P 不动，使两边电阻的比值不变；互换 Rx与变阻箱 R；再次调节 R，使电流计读数为零；则也有比值等于左右两边电阻的比值；C根据题意有 ，解得 Rx 。R1Rx RxR2 R1R23(2017湖南省衡阳市八中一模)某同学要测量一个微安表(量程为 0500 A)的内阻。可供选择器材有： 导 学 号 86084309A电源(电动势 6 V，内阻较小)B电压表(量程 03 V，内阻约几千欧姆)C电阻箱 R1(0999.9 )D电位器(可变电阻，与滑动变阻器相当)(01.5k)E电位器
7、(015k) 该同学设计了如图的电路进行实验。连接后，主要操作步骤如下：1开关 K 和 K1处于断开状态；2将电位器 R 和电阻箱 R1调至最大值。闭合开关 K，调节电位器 R，让微安表达到满偏，此时电压表示数为 2.00 V；3闭合开关 K1，调节电位器 R 和电阻箱 R1，让微安表达到半偏，此时电阻箱的示数为 300.0 欧，电压表的示数为 2.50 V。完成下列填空：(1)电位器 R 应该选择 E_。(2)由实验数据可知电压表的内阻为 RV 4000(4k,4000.0)_，微安表的内阻为RA 450.0_；(3)若电压表在制造过程中，由于分压电阻的误差，使得示数比真实值偏大，则由此造成
8、微安表内阻的测量值 等于_(选填“大于” 、 “小于” 、 “等于”)真实值。解析 (1)由电路图知，电压表串联在电路中，由于电压表内阻较大，所以电位器应选择大阻值的，故选 E；(2)当 K1断开时，电流表与电压表串联，所以电压表内阻 RV UI4000 ；(3)闭合开关 K1，可求电压表的电流为： I 250010 6 URV 2.504000 25004A，根据并联电路的电流规律，可求电阻箱的电流为： IR A250 A 25004 15004A，电阻箱的电压 UR RIR，所以电流表的内阻： RA 450.0 ；(4)由于分压电阻的URIA误差，使得电压表示数比真实值偏大，但等比例变化并
9、不改变两次测量结果( RA(1 12)R1)，故测量值依然等于真实值。U1U24(2017江西省师大附中一模)某同学想用以下器材组装一只欧姆计，并测量一只约几千欧电阻的阻值。 导 学 号 86084310A .电流表，满偏电流为 1 mA，内阻为 20 B电流表，满偏电流为 0.6 A，内阻为 5 C 电动势 15 V，内阻 5 的直流电源D 电动势 3 V，内阻 3 的直流电源E .最大阻值为 5000 的滑动变阻器F. 最大阻值为 100 的滑动变阻器(1)以上器材应选用 A、D、E_(填字母)。(2)欧姆表调零后，滑动变阻器被接入部分的阻值为 2977_(3)若用此欧姆计测量电阻，发现指
10、针指在满偏电流的三分之一处，则此电阻的阻值约为 6000_解析 (1)欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内电阻，调零时电流表应该满偏，题中电源和电流表有四种组合：组合一：AC 组合，根据欧姆定律，调零后内阻为： 15 k；组合二：BC 组合，15 V1 mA根据欧姆定律，调零后内阻为： 25 k；组合三： AD 组合，根据欧姆定律，调零15 V0.6 A后内阻为： 3 k；组合四：BD 组合，根据欧姆定律，调零后内阻为： 5 3 V1 mA 3 V0.6 A。考虑滑动变阻器最大为 5000 ，应该选组合三，故电流表选 A，电源选 D，滑动变阻器选 E；(2)根据闭合电路欧姆定律有： Ig ，解得 R
11、 r rg 20 3 Er rg R EIg 3 V1 mA2977 (3)指针指在满偏电流的三分之一处，根据闭合电路欧姆定律，有Ig ，解得 Rx2( r rg R)6000。13 Er rg R Rx5某同学用下列器材测定一块手机电池的电动势和内电阻。 导 学 号 86084311电流表 A(量程 3 A，内阻约 0.5 )；电压表 V(量程 15 V，内阻约 15 k)；滑动变阻器 R(050 ，额定电流 3 A)；定值电阻 R03 ；开关 S 及导线若干。(1)为减小实验误差，电路图中的导线应连接到 a_(选填“ a”或“ b”)。(2)连接好电路闭合 S 前，滑动变阻器的滑片 P 应
12、置于 d_(选填“ c”或“ d”)端。(3)根据正确操作，依据得到的电压表和电流表读数，作出对应的 U I 图象如图所示。由图线可知该电池的电动势 E 8.5_V，内电阻 r 0.75_(结果保留两位有效数字)。(4)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数 U 及滑动变阻器消耗的功率 P都会发生变化。以下各示意图中正确反映 P U 关系的是 C_。解析 (1)为减小实验误差，应采用电流表内接，电路图中的导线应连接到 a。(2)连接好电路闭合 S 前，滑动变阻器阻值置于电阻最大的位置，即滑片 P 应置于 d 端。(3)由图线可知该电池的电动势 E8.5 V， r R0 ， r 30.7
13、5 。 U I 8.5 4.01.2(4)滑动变阻器消耗的功率 P U U U2， ，即 P U 关系为二次函数E UR0 r ER0 r 1R0 r关系，故选 C。6(2017揭阳市二模)有一约 7 V 数码电池，无法从标签上看清其电动势等数据。现要更加准确测量其电动势 E 和内电阻 r，实验室备有下列器材： 导 学 号 86084312A电流表(量程 0.6 A，内阻为 3) B电压表(量程 3 V，内阻为 3 k)C电压表(量程 30 V，内阻为 30 k)D定值电阻 R1500 E定值电阻 R25000 F滑动变阻器(阻值范围 030 )G开关及导线(1)该实验中电压表应选 B_，定值
14、电阻应选 E_。(均选填选项前的字母序号)(2)电路图如图所示，将实物连线图补充完整。(3)若将滑动变阻器滑片滑到某一位置，读出此时电压表读数为 U，电流表读数为 I，则电源电动势和内阻间的关系式为 E U( I )r 。83 U3000解析 (1)因电源的电压约为 7V，如果采用 30V 的电压表，则量过大，误差太大，因此电压表量程只能选择 3V。因为小于电动势，故应串联阻值较大的定值电阻扩大量程，并且至少应扩大到 7V，则根据改装原理可以知道：73 R，计算得出 R 至少有330004000，故定值电阻应选择 E。(2)实物连线图如下：(3)电压表读数为 U，电流表读数为 I 时，路端电压为 U 5000 U，干路电流U3000 83为 I ，根据闭合电路欧姆定律得： E U( I )rU3000 83 U3000
