1、1专题七 电学实验探究1.【测定金属丝的电阻率】某兴趣小组用测定金属丝的电阻率的实验方法测出金属丝的长度,他们查得金属丝电阻率为 ,并粗测电阻丝的电阻约为 5 ,实验室中有以下供选择的器材:A.电池组(3 V,内阻约 1 )B.电流表 A1(03 A,内阻 0.012 5 )C.电流表 A2(00.6 A,内阻约为 0.125 )D.电压表 V1(03 V,内阻 4 k)E.电压表 V2(015 V,内阻 15 k)F.滑动变阻器 R1(020 ,允许最大电流 1 A)G.滑动变阻器 R2(02 000 ,允许最大电流 0.3 A)H.开关,导线若干。(1)为了使实验电路更节能,且测量结果尽量
2、准确,测金属丝电阻时电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 。(填写仪器前字母代号) (2)将设计的电路图画在下面虚线框内。(3)若用螺旋测微器测得金属丝直径 d 的读数如图,则直径 d= mm。 (4)若用 d 表示直径,测得电阻为 R,则金属丝的长度为 。 2.【测电源电动势和内阻】某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻。A.待测干电池两节,每节电池电动势约为 1.5 V,内阻为几欧姆B.直流电压表 V1、V 2,量程均为 3 V,内阻约为 3 kC.定值电阻 R0未知D.滑动变阻器 R,最大阻值为 RmE.导线和开关(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路
3、图。甲乙(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻 R0,方法是先把滑动变阻器 R 调到最大阻值 Rm,再闭合开关,电压表 V1和 V2的读数分别为 U10、 U20,则 R0= (用 U10、 U20、 Rm表示)。 (3)实验中移动滑动变阻器滑片,读出电压表 V1和 V2的多组数据 U1、 U2,描绘出 U1-U2图象如图丙所示,图中直线斜率为 k,与横轴的截距为 a,则两节干电池的总电动势 E= ,总内阻 r= 。(均用 k、 a、 R0表示) 2丙3. 【测量未知电阻 Rx阻值】在测量未知电阻 Rx阻值的实验中,可供选择的器材有:待测电阻 Rx(阻值约 300 )电流表 A1(量程
4、20 mA,内阻约 50 )电流表 A2(量程 50 mA,内阻约 10 )电阻箱 R(0999.9 )滑动变阻器 R1(20 ,2 A)滑动变阻器 R2(1 750 ,0 .3 A)电源 E(电动势 6.0 V,内阻不计)开关 S 及导线若干。丙某同学采用如下方案进行测量: 按图甲连好电路,调节滑片 P 和 R 的阻值,使电流表指针指在合适位置,记下此时 A1示数 I1、A 2示数 I2和电阻箱阻值 R0。 将电流表 A1改接到另一支路(如图乙),保持电阻箱阻值 R0不变,调节 P,使 A2示数仍为 I2,记下此时 A1示数 I1。 计算得到 Rx的阻值。(1)该同学按图甲连成如图丙所示的电
5、路,请指出第 (填图丙中表示导线的数字)条导线连接错误。 (2)正确连线后,闭合 S,将 P 从左向右滑动,发现开始时 A2示数变化不大,当临近最右端时示数变化明显,这是选择了滑动变阻器 (选填“ R1”或“ R2”)造成的。 (3)待测电阻 Rx= (用 I1、 I2、 R0、 I1中的某些量表示);针对该实验方案,下列说法正确的是 (填选项前的字母)。 A.电流表 A1的内阻不会造成系统误差B.电流表 A2的内阻会造成系统误差4. 【描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线 】在探究小灯泡的伏安特性时,所用小灯泡上标有“2 .5 V,0.6 W”字样,实验室提供的器材有:A.电流表 A1(
6、内阻约为 5 、量程为 025 mA)B.电流表 A2(内阻约为 1 ,量程为 0300 mA)C.电压表 V1(内阻约为 5 k、量程为 03 V)3D.电压表 V2(内阻约为 15 k、量程为 015 V)E.滑动变阻器 R1(最大阻值为 10 、额定电流为 0.6 A)F.滑动变阻器 R2(最大阻值为 1 000 、额定电流为 0.2 A)G.稳压电源 E(电动势为 9.0 V、内阻可忽略)H.开关一个、定值电阻若干、导线若干由以上信息回答下列问题:(1)实验前设计的电路图如图甲所示。为了减小实验误差,该实验所用的电流表、电压表、滑动变阻器应分别为 (选填器材前的字母)。为保护滑动变阻器
7、和灯泡,应在电路中串联的定值电阻 R0合适的电阻值应为 (选填“1 ”“10 ”“30 ”或“100 ”)。 甲乙(2)请确定测量电路中电压表右侧导线的正确位置后,在图乙中用笔画线代替导线,将实物完整连接起来。(3)连接好电路后,通过改变滑动变阻器的滑片位置,并通过计算机描绘了该小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示。若将两个这样的小灯泡并联后直接接在电动势 E=3 V、内电阻 r=5 的电源上,每个小灯泡所消耗的实际功率为 W。(结果保留两位有效数字) 丙5. 【电阻的测量】实际电流表都有内阻,为了测量电流表 G1的内阻 rg,提供的器材如下: 待测电流表 G1(05 mA,内阻约 300 ) 电流
8、表 G2(015 mA,内阻约 100 ) 定值电阻 R1(R1=150 ) 滑动变阻器 R2(020 ) 电源(电动势为 3 V) 开关 S 及导线若干(1)为了使测量结果尽量精确,设计并在虚线框中画出实验的电路图。4(2)对照所画电路图连接如图所示的实物图。(3)闭合开关 S,移动滑片至某一位置,记录 G1和 G2的读数 I1和 I2,则待测电流表的内阻可表示为rg= 。 6. 【电学创新实验】某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨 ab 和 a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的 N 极位于两导轨的正上方,S 极位于两导轨的正下方,一金属棒置于
9、导轨上且与两导轨垂直。(1)在图中画出连线,完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:A.适当增加两导轨间的距离B.换一根更长的金属棒C.适当增大金属棒中的电流其中正确的是 (填入正确选项前的标号)。 7.【多用电表的使用】某物理兴趣小组设计了如图 a 所示的欧姆表电路,通过控制开关 S 和调节电阻箱,可使欧姆表具有“ 1”和“ 10”两种倍率。所用器材如下:A.干电池:电动势 E=1.5 V,内阻 r=1.0 B.电流表 G:满偏电流 Ig=1 mA,内阻 Rg=150 C.定值电
10、阻 R1=1 200 D.电阻箱 R2和 R3:最大阻值都为 999.9 E.电阻箱 R4:最大阻值 9 999 F.开关一个,红、黑表笔各 1 支,导线若干(1)5该实验小组按图 a 正确连接好电路。当开关 S 断开时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱 R2= ,使电流表达到满偏,此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻 R 内 ,则 R 内 = ,欧姆表的倍率是 (选填“ 1”或“ 10”)。 (2)闭合开关 S:第一步:调节电阻箱 R2和 R3,当 R2= 且 R3= 时,将红、黑表笔短接,电流表再次满偏; 第二步:在红、黑表笔间接入电阻箱 R4,调节 R4,当电流表指针指向图 b 所示的位置时
11、,对应的欧姆表的刻度值为 。8.【测电源电动势和内阻】某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。他根据老师提供的以下器材,画出了如图所示的原理图。 电压表 V(量程 3 V,内阻 RV约为 10 k) 电流表 G(量程 3 mA,内阻 Rg=100 ) 电流表 A(量程 3 A,内阻约为 0.5 ) 滑动变阻器 R1(020 ,2 A) 滑动变阻器 R2(0500 ,1 A) 定值电阻 R3=0.5 开关 S 和导线若干(1)该同学发现电流表 A 的量程太大,于是他将电流表 G 与定值电阻 R3并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是 A。(保留两位有效数字) (2)为了能
12、准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是 (填写器材编号)。 (3)该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表 G 读数为横坐标,以电压表 V 读数为纵坐标绘出了如图所示的图线,根据图线可求出电源的电动势 E=1.50 V。电源的内阻 r= 。9. 【测定金属丝的电阻率】某学生用如图 a 所示电路测金属导线的电阻率,可供使用的器材有:被测金属导线 ab,电阻约 10 ,导线允许流过的最大电流为 0.8 A,稳恒电源 E,电源输出电压恒为E=12 V,电压表 V,量程为 3 V,内阻约 5 k,保护电阻: R1=10 , R2=30 , R3=200 。刻度尺、螺旋测微器,开
13、关 S,导线若干等。6实验时的主要步骤如下: 用刻度尺量出导线 ab 的长度 l,用螺旋测微器测出导线的直径 d。 按如图 a 所示电路将实验所需器材用导线连接好。 闭合开关 S,移动接线触片 P,测出 aP 长度 x,读出电压表的示数 U。 描点作出 U-x 曲线求出金属导线的电阻率 。完成下列填空:(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径 d,其示数如图 b 所示,该金属导线的直径 d= mm。 (2)如果实验时既要保证安全,又要测量误差较小,保护电阻 R 应选 。 (3)根据多次实验测出的 aP 长度 x 和对应每次实验读出的电压表的示数 U 绘出的 U-x 图线如图 c所示,其中图线的斜率
14、为 k,则金属导线的电阻率 = 。(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示)10. 【电表的改装】一块表头被烧坏的双量程电压表，其内部电路如图 1 甲所示，但测得 R12.8 k、 R214.8 k 是完好的，现用满偏电流和表盘刻度相同的一块新表头 替代 ，已知新表头的满偏电流为 1 mA，内阻为 150 ，且有三个精密定值电阻 r150 ， r2100 ， r3150 .若在保留 R1、 R2的情况下，对电压表进行修复，请完成下列问题：图 1(1)原表头的内阻 rg_ ；(2)在图乙虚线框中画出修复后双量程电压表的电路(标出所选用的相应器材符号).(3)修复后校准完，连
15、接 015 V 量程测量时，某次表盘指针偏转如图丙所示，其电压示数应为_ V.11. 【描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线 】 某实验小组研究两个未知元件 X 和 Y 的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为 3 k)、电流表(内阻约为 1 )、定值电阻等。7(a)(1)使用多用电表粗测元件 X 的电阻,选择“ 1”欧姆挡测量,示数如图(a)所示,读数为 ,据此应选择图中的 (选填“(b)”或“(c)”)电路进行实验。 (2)连接所选电路,闭合 S;滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动,电流表的示数逐渐 (选填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件 X 换成元件 Y,重复
16、实验。 (d)(e)(3)图(d)是根据实验数据作出的 U-I 图线,由图可判断元件 (填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件和阻值 R=21 的定值电阻,测量待测电池组的电动势 E 和内阻 r,如图(e)所示,闭合 S1和 S2,电压表读数为 3.00 V,断开 S2,电压表读数为 1.00 V,结合图(d)可算出 E= V,r= 。(结果均保留两位有效数字,电压表为理想电压表)12. 【测电源电动势和内阻】甲某同学设计了如图甲所示的电路来测量一个量程为 3 V 的电压表的内阻(几千欧),实验室提供直流电源的电动势为 6 V,内阻忽略不计。(1)请完成图
17、乙的实物连接;8乙(2)在该实验中,认为当变阻器的滑片 P 不动时,无论电阻箱的阻值如何增减, aP 两点间的电压保持不变;下列滑动变阻器中选择最恰当的是 ; A.变阻器 A(02 000 ,0 .1 A)B.变阻器 B(020 ,1 A)C.变阻器 C(05 ,1 A)(3)连接好线路后,先将变阻器滑片 P 调到最 端,并将电阻箱阻值调到 (填“0”或“最大”),然后闭合开关 S,调节 P,使电压表满偏,此后滑片 P 保持不动; (4)调节变阻箱的阻值,记录电压表的读数;最后将电压表读数的倒数 U-1与电阻箱读数 R 描点,并画出图丙所示的图线,由图象得,待测电压表的内阻值为 。(保留两位有
18、效数字) 丙13. 【电学创新实验】 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过 Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9 )，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为 1 000 )，滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干.在室温下对系统进行调节，已知 U 约为 18 V， Ic约为 10 mA；流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在 60 时阻值为 650.0 .(1)在
19、图 13 中完成待调节的报警系统原理电路图的连线.图 13(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“ R1”或“ R2”).(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_.9将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_.(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.14. 【电学创新实验】小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值 R 随温度 t 的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约 10 ， R 随 t 的升
20、高而增大，实验电路如图 14 所示，控温箱用以调节金属电阻的温度.图 14实验时闭合 S，先将开关 K 与 1 端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度 t1、 t2、和电流表的相应示数 I1、 I2、.然后将开关 K 与 2 端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1、 I2、，分别记下电阻箱相应的示数 R1、 R2、.(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用_.A.量程 0100 mA，内阻约 2 B.量程 00.6 A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由 9.9 调节至 10.0 ，需旋转图中电阻箱的旋钮“ a”、“b”、“ c”，正确的操作顺序是_.将旋钮 a 由“0”旋转
21、至“1”将旋钮 b 由“9”旋转至“0”将旋钮 c 由“9”旋转至“0”(3)实验记录的 t 和 R 的数据见下表温度 t() 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0阻值 R() 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8请根据表中数据，在图 15 的方格纸上作出 R t 图线.10图 15由图线求得 R 随 t 的变化关系为 R_.专题七 电学实验探究答案1.答案(1)C D F(2)如图所示(3)0.950 (4)解析(1)由于电源电动势为 3V,电表读数要达到半偏,则电压表选 D;由 I= 可知,电路中最大电流约为 0.5A,则电流表选 C;为了节能和使测量结果尽量准确,滑动变阻器采用限流接法,故滑动变阻器电阻不能太大,选 F;(2)为了使测量结果尽量准确,由 Rx=5,则有 Rx ,可知电流表采用外接法,电路见答案图;(3)由主尺上读出 0.5mm,螺旋尺上读数为 45.00.01mm,d=0.950mm;(4)由电阻定律 R= 和 S=得 L= 。
