电学实验强化训练(含答案)

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1、1 高中物理电学实验专项训练1.某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括： 输出为 3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图 14 （2）实验的主要步骤如下：正确链接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关，_，合上开关，重复的操作。（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图15 的关系图线

2、，其斜率为 _A-1m-1( 保留三位有效数字) ；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_的电阻之和。（4） 他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图16 所示。金属丝的直径是_。图 15 中图线的斜率、电源电动势和金属丝横 截 面 积 的 乘 积 代 表 的 物 理 量 是 _, 其 数 值 和 单 位 为_（保留三位有效数字） 。图 14 图 15 图 16 2 【答案】电路图如图所示读出接入电路中的金属丝的长度 1.63 电源的内阻与电阻箱0.200mm 金属丝的电阻率1.5410-7m 【解析】 依据实验器材和实验目的测量金属丝的电阻率，电路图如图所示；电路实物图如图所 示 ， 依

3、 据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 得）（xRRrIE0， 参 照 题 目 给 出 的 图 像 可 得LESERrI01,可见直线的斜率 ESk，可知斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属的电阻率，其数值和单位为1.5410-7m；依据直线可得其斜率为1.63A-1 m-1，截距为 ERr0，则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为（0Rr） ；金属丝的直径是0.200mm 。2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

4、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。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0.6AmA E,r s

5、 R0 Rx 3 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 0 100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于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。3图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的偏电流RI=300A,内阻 Rg=100 ，可变电阻 R 的最大阻值为10 k，电池的电动势E=1.5 V, 内阻 r=0.5

6、 ，图中与接线柱A 相连的表笔颜色应是色，接正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则 Rx= k.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小， 内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较（填“变大” 、 “变小”或“不变” ） 。答案： 红， 5，变大解析： 本题考查欧姆的结构、测量原理和相关计算，还涉及测量误差的分析。欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向“+”进“- ”出，即回路中电流从标有“ +”标志的红表笔进去，所以与A相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接 ( 即Rx=0) 时，电流表应调至满偏电流Ig，设此时欧姆表的内阻为R内此时有

7、关系内REIg得k5内 gIER；当指针指在刻度盘的正中央时I=Ig/2 ，有xgRREI内2，代入数据可得k5内RRx；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式内REIg，欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由内内内内1RRIRRRIRREI xgxgx，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。4 4. 如图所示的电路中，1、 2、3、4、5、6 为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3 根导线以及电路中的各点连接。（1）为了

8、检测小灯泡以及3 根导线， 在连接点1、2 已接好的情况下，应当选用多用电表的挡。在连接点1、2 同时断开的情况下，应当选用多用电表的挡。（2）在开关闭合情况下，若测得5、6 两点间的电压接近电源的电动势，则表明_ 可能有故障（3）将小灯泡拆离电路，写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。答案 （1）电压；欧姆（2）开关或连接点5、6 （3）调到欧姆档将红、黑表笔相接, 检查欧姆档能否正常工作测量小灯泡的电阻, 如电阻无穷大, 表明小灯泡有故障. 解析： (1) 在 1、 2 两点接好的情况下, 应当选用多用电表的电压档, 在 1、2 同时断开的情况下, 应选用欧姆档(2) 表明 5、6

9、 两点可能有故障. (3) 调到欧姆档将红黑表笔相接, 检查欧姆档能否正常工作测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大, 表明小灯泡有故障. 5 5. 一直流电压表，量程为1 V，内阻为1 000, 现将一阻值为50007000之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程. 为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为 67 V，内阻可忽略不计） ，一阻值R2=2000的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干线 . （1）为达到上述目的，将答题卡上对应的图连成一个完整的实验电路图. （2）连线完成以后，当S1与 S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V ；当 S1闭合， S2断开时，电

10、压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为 V，电源电动势为V. 解析：（1）连线如图（2）7 6.3 6 6. 右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量特测电阻Rx的阻值（约500） 。图中两个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如下：调节电阻箱，使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端。合上开关S。将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都具有明显偏转。记下两个电压表和的读数U1和U2。多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下和的多组读数U1和U2。求Rx的平均值。回答下列问题：（）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻

11、箱的符号为滑 动 变 阻 器 的 符 号为，其余器材用通用的符号表示。（）不计电压表内阻的影响，用U1、U2和R0表示Rx的公式为（）考虑电压表内阻的影响，且U1、U2、R0、的内阻r1、的内阻r2表示Rx的公式（2）电路原理图如图所示解析： （1）螺旋测微器固定刻度部分读数为4.5mm，可动刻度部分读数为0.093mm, 所以所测铜丝直径为4.593mm。（ 2 ） 不 计 电 压 表 内 阻 ， 根 据 串 联 分 压 原 理 ， 有 ：0 12021RUURRRUU x x（ 3） 可考电压表内阻影响，则 R与 R的并联电阻与R与的并联电阻串联分压，即：)11()11(22 101rRU

12、rRUx解得：10210212102 )(rRUrRrUrrRURx。7 7. 一毫安表头满偏电流为9.90 mA ，内阻约为300 要求将此毫安表头改装成量程为1 A 的电流表，其电路原理如图所示图中，是量程为2 A 的标准电流表，R0为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源完善下列实验步骤：虚线框内的实物图按电路原理图连线；滑动变阻器的滑动头调至端（填“a”或“b” ） ，电阻箱R0的阻值调至零；合上开关；调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1 A ；调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会（填“增大” 、 “减小”或“不变” ） ；多

13、次重复步骤，直至标准电流表的读数为，同时毫安表指针满偏回答下列问题：在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1 ，由此可知毫安表头的内阻为用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏， 此时流过电阻箱的电流为对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：。答案： 连线如图b减小1 A 310 0.495 （0.494 0.496 均可）例如： 电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；标准表和毫安表的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比；等等A mA R0 S E 8 解析： （1）将滑动变阻器的滑动头调至b 点是为了保护毫安表；在调节电阻箱时，由于

14、接入回路的电阻增加，故电流表电流会减小；为了能成功改装为1A 的量程的电流表，需要通过调节滑动变阻器使标准电流表示数回到1A； （2）电阻箱的电阻读数为3.1 ，此时毫安表满偏，电阻箱上的电流为1000mA 9.9mA=990.1mA，根据并联电阻值与电流值成反比，可计算毫安表的内阻为310；若毫安表半偏， 电阻箱的电流也减半为495mA=0.495A；本实验可能因电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化，导致标准电流表的示数无法精准显示1A，还有电表本身读数上的误差，以及电表指针偏转本身不是随电流均匀偏转等都可能影响改装后的电流表的准确程度。8. 有一电流表，量程为 1 mA，内阻r1约为 10

15、0 。要求测量其内阻。可选用器材有：电阻器R0，最大阻值为99999.9 ；滑动变阻器甲，最大阻值为10 k ；滑动变阻器乙，最大阻值为2 k ；电源E1，电动势约为2 V ，内阻不计；电源E2，电动势约为6 V，内阻不计；开关2 个，导线若干。采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：断开S1和S2，将R调到最大；合上S1调节R使满偏；合上S2，调节R1使半偏，此时可以认为的内阻rgR1，试问：在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择；电源E应该选择。认为内阻rgR1，此结果与rg的真实值相比。 （填“偏大”、 “偏小” 或“相等”）答案： R0；滑动变阻器甲；E2偏小A A A A A A A A A R1 RS2 S1 E 9 9实验室新进了一批低电阻电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率 =1.7108 m。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第步操作）将红、黑表笔分别插入多用电表的“”、 “”插孔；选择电阻档“1” ；_ ；把红