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电学实验讲义教师版

发布时间:2013-09-20 13:05:13  

电学试验

描绘小灯泡伏安特性曲线

1. 有一个小灯泡上标有“4.8V 2W”的字样,现在测定小灯泡在不同电压下的电功率,并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线.有下列器材可供选用:

A.电压表V1(0~3V,内阻3kΩ) B.电压表V2(0~15V,内阻15kΩ) C.电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω)D.定值电阻R1=3kΩ E.定值电阻R2=15kΩ F.滑动变阻器R(10Ω,2A) G.学生电源(直流6V,内阻不计) H.开关、导线若干 (1)实验中所用电压表应选用,定值电阻应选用(均用序号字母填写);

(2)为尽量减小实验误差,并要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求的电路图; (3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是, 下图的四个图象中可能正确的是.

A

/V2

B

/V2

/V2 /V2

C D

2. 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大,某同学为研究这一现象,利用下列实验器材:电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0一10Ω)、电源、小灯泡、开关、导线若干来设计实验,并通过实验得到如下数据(I和U分

(1)请在上面的方框中画出实验电路图; (2)在上图中画出小灯泡的I一U曲线;

(3)把本题中的小灯泡接到图示电路中,若电源电动势E=2.0V,内阻不计,定值电阻R=5

Ω,则此时小灯泡的功率

是_______W.

1

I/A

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 U/V

3. 某同学用图所示电路,测绘标有“3.8 V,0.3 V”的小灯泡的灯丝电

阻R随电压U变化的图象.

①除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:

电流表:A1(量程100 mA,内阻约2Ω);

A2(量程0.6 A,内阻约0.3Ω);

电压表:V1(量程5 V,内阻约5kΩ );

V2(量程15 V,内阻约15kΩ );

电源:E1(电动势为1.5 V,内阻为0.2Ω);

E2(电动势为4V,内阻约为0.04Ω)。

为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表_______,电压表

____________,滑动变阻器________,电源___________.(填器材的符号)

②根据实验数据,计算并描绘出R-U的图象如图所示。由图象可知,此

灯泡在不工作时,灯丝电阻为___________;当所加电压为3.00 V时,

灯丝电阻为____________,灯泡实际消耗的电功率为___________W.

③根据R-U图象,可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是下列图中的__________.

测定电阻率

4. 在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”试验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率,采用如图所示的实验电路,M为金属丝c的左端点,O为金属丝a的右端点,P是金属丝上可移动的接触点。

c

b a

在实验过程中,电流表读数始终I?1.25A。电压表读数U

随OP间距离x 的变化如下表:

2

(1)绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线;

(2)求出金属丝的电阻率?,并进行比较。

答案:(1)如图所示;

(2)电阻率的允许范围: ?a:0.96?10?6??m~1.10?10?6??m

?b:8.5?10?6??m~1.10?10?7??m

?c:0.96?10?6??m~1.10?10?6??m

通过计算可知,金属丝a与c电阻率相同,远大于金属丝b的电阻率。

解析:(1)以OP间距离x为横轴,以电压表读数U为纵轴,描点、连线绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线。

(2)根据电阻定律R??lSUS可得??R???。 SlIl

(6.5?3.9)?0.20?10?6

?6?a???m?1.04?10??m ?31.25?(1000?

600)?10

(7.1?6.5)?0.20?10?6

?7?b???m?9.6?10??m ?31.25?(2000?1000)?10

(9.7?7.1)?0.20?10?6

?c???m?1.04?10?6??m ?31.25?(2400?2000)?10

通过计算可知,金属丝a与c电阻率相同,远大于金属丝b的电阻率。

5. 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

3

(2)实验的主要步骤如下:

①正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;

②读出电流表的示数,记录金属夹的位置;

③断开开关,,合上开关,重复②的操作.

(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此给出了图15的关系图线,其斜率为A?1?m?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).

答案:(1)电路实物连线如图所示;

(2)③读出接入电路中的金属丝的长度

同时移动金属夹的位置;

(3)10.5,电流表内阻和电阻箱;

(4)0.200mm,电阻率,9.89×10-7 ??m

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:

4

依据闭合电路欧姆定律得E?I(r?R0?Rn),参照题目给出的图像可得?1r?R0?,???L,可见直线的斜率k?ESIEES

-7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1.54×10Ω?

m;依据直线可得其斜率为10.5A?m,截距为

的直径是0.200mm。 -1-1r?R0,则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为(r?R0);金属丝E

改装电表

6. 一电流表的量程标定不准确,某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程Im。所用器材有:

量程不准的电流表A1,内阻r1=10.0?,量程标称为5.0mA;

标准电流表A2,内阻r2=45,量程为1.0mA;

标准电阻R,阻值10?;

滑动变阻器R,总电阻约为3000?;

电源E,电动势为3.0V,内阻不计;

保护电阻R2;开关S;导线。

回答下列问题:

(1)在答题卡上(图2所示)的实物图上画出连线。

(2)开关S闭合前,滑动变阻器的滑动端c应滑动至端。

(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器的滑动端,使电流表A1满偏;若此时电流表A2的读数为I2,则A1的量程Im=。

(4)若测量时,A1未调到满偏,两电流表的示数如图3所示,从图中读出A1的示数I1=,A2的示数I2=;由读出的数据计算得Im=。(保留

3

位有效数字)

5

(5)写一条提高测量准确度的建议:。

答案:⑴连线如图

⑵阻值最大

⑶Im?I2(R1?r2) r1

⑷6.05mA

解析:⑴连线如图

⑵在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端 ⑶闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏,流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有Imr1?I2(r2?R1)得Im?I2(R1?r2) r1

⑷待测表未满偏有I1r1?I2(r2?R1),将A2的示数0.66mA和其他已知条件代入有 I1?I2(R1?r2)0.66?(10?45)??3.63mA r110

但图中A1的示数3.0mA量程为5.0mA,根据电流表的刻度是均匀的,则准确量程为6.05mA

7. 一直流电压表○V,量程为1V,内阻为1000Ω。现将一阻值在5000~7000Ω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6~7V,内阻可忽略不计),一阻值R2=2000Ω的固定电阻,两个单刀开关S1、S2及若干导线。

(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.

6

答案:7,6.3(1)将待测电压表与标准电阻串联后与电源连接即可。设电源电动势为E,则由闭合电路欧姆定律,

U2当两开关都闭合时,R2被短路,有:U1=E当S1闭合,S2断开时,E=U2+(R1+R2);解两式得:R1=6000Ω,R0

E=6.3V;根据串联分压原理,可得电压表量程为7V。

8. 为测量一电源的电动势及内阻

①在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表

A. 量程为1V、内阻大约为1K?的电压表○v1

B. 量程为2V、内阻大约为2K?的电压表○v2

C. 量程为3V、内阻大约为3K?的电压表○v3

选择电压表串联K?的电阻可以改转成量程为9V的电压表

②利用一个电阻箱、一只开关、若开关导线和改装好的电压表(此表用符号○v1○v2○v3与一个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在虚线框内画出电源电动势及内阻的实验原理电路图。

③根据以上试验原理电路图进行实验,读出电压表示数为1.50V时、电阻箱值为15.0?;电压表示数为2.00V时,电阻箱的阻值为40.0?,则电源的电动势E= V、内阻r=_________?。

答案:①○v3,6②如图

③7.5V,10?

解析:由后面第三问可知电压表读数会超过2V,所以选电压○v3串联一个6K?的电阻即可改成量程为9V的电压表。由电路图知道电压表读数1.5V时候,路端电压为3.5V,读数为2V时,路端电压为6V,由??U?Ir代入数据得到??7.5V, r?10?

9. 一毫安表头mA满偏电流为9.90mA,内阻约为300Ω.要求将此毫安表头改装成量程为1A的电流表,其电路原理如图所示.图中,○A是量程为2A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. ○

(1)

完善下列实验步骤:

7

①将虚线框内的实物图按电路原理图连线;

②将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;

③合上开关;

④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lA:

⑤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”);

⑥多次重复步骤④⑤,直至标准电流表的读数为__________,同时毫安表指针满偏.

(2)回答下列问题:

①在完成全部实验步骤后,电阻箱使用阻值的读数为3.1Ω,由此可知毫安表头的内阻为__________

②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___________A. ③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:

___________________________________________________________________

10. 甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计○G,改装成量范围是0~4V的直流电压表。

①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计○G的内电阻rg,其中电阻R0约为1k?。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用,电阻器R1应选用,电阻器R2应选用(选填器材前的字母)。

A.电源(电动势1.5V) B.电源(电动势6V)

C.电阻箱(0~999.9?) D.滑动变阻器(0~500?)

E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1k?)

F.电位器(0~51k?)

②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是:,,,,最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)

A.闭合S1

B.闭合S2

C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度

D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半

E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半

F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度

③如果所得的R1的阻值为300.0?,则图1中被测电流计○G的内阻rg的测量值为?,该测量值实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)。

④给电流计○G联(选填“串”或“并”)一个阻值为k?的电阻,就可以将该电流计○G改装为量程4V的电压表。

答案:①BCF ②BCAE ③300 略小于④串 19.7

解析:①半偏法测量表头内阻时,首先选择滑动变阻器(必须大于电路所需的最小电阻),根据电路的电压为电动

势,电路的最大电流为表头的满偏电流,则最小电阻为64?3.0?10??30k?,或?30.2?10

8

1.5?7.5?104??75k?,考虑到保护电阻1kΩ,则可知调节滑动变阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分?30.2?10

别接近29kΩ或6.5kΩ,电路图中R2是滑动变阻器,不能选D和E,只能选F。表头满偏时滑动变阻器的阻值越大,实验的误差越小。所以电源选择电动势为6V的B,而且滑动变阻器F的阻值也满足调节所需。而R1是用来测量表头内阻的电阻箱,只能选C。

②实验步骤:第一步闭合S2,选B;第二步调节R2阻值使电流计满偏,选C;第三步闭合S1,选A;第四步调节R1阻值使电流计半偏,选E;第五步读出R1阻值为待测表头的内阻。

③R1的示数为待测表头的内阻是300.0Ω,闭合S1后,电路的总电阻减小,当表头半偏时干路上的电流就大于表头的满偏电流,流过电阻箱的电流就大于表头的满偏电流,所以电阻箱的阻值略小于表头的内阻。

④给表头串联一个电阻可以改装为电压表,改装后的电压表的内阻为RV?

2.0×104Ω=20kΩ,则串联电阻的大小为20kΩ-300Ω=19.7kΩ。

答案:①如图 Um4??= Ig0.2?10?3

②3.0 0.50 27.0

解析:①本实验是对改装电压表进行校准的,将改装电压表和标准电压表并联后要求电压从0至满偏变化,所以滑动变阻器采用分压接法,电路连接如图

②表头的刻度均匀,当指针恰好指到满量程的五分之二时,流过电流表的电流为0.4Ig,根据欧姆定律分别有4?0.4Ig(rg?17?103)和2?0.4Ig(rg?7?103),解得:rg=3.0 kΩ,Ig=0.50mA。 量程为15V的改装电压表的内阻RV?

-3.0 kΩ=27 kΩ。 Um15???3.0?104??30k?,所以改装时串联的电阻是30 kΩ?3Ig0.5?10

测量非常规电阻

11. 右图为一电学实验的实物连线图.该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值(约500Ω).图中

两具电压表量程相同,内阻都很大.实验步骤如下:

①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.

②合上开关S.

③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动,使两个电压表指针都有明显偏转.

④记下两个电压表○V1和○V2的读数U1和U2

⑤多次改变滑动变阻器滑动头的位置,记下○V1和○V2的多组读数U1和

U

2

9

⑥求Rx的平均值.

回答下面问题:

(Ⅰ)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图,其中电阻箱的符号为

,其余器材用通用的符号表示。

(Ⅱ)不计电压表内阻的影响,用U1、U2和R0表示Rx的公式为Rx=___________ ,滑动变阻器的符号为

(Ⅲ)考虑电压表内阻的影响,用U1、U2、R0、V1的内阻r1、V2的内阻r2表示Rx的公式为Rx=__________________ ○○

答案:(1)4.592~4.594;

(2)I电路如图:.

IIRx?U2R0 U1

III.Rx?U2R0r1r2 U1r2(R0?r1)?U2R0r1

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:U1R0U??Rx?2R0 U2RxU1

(3)可考电压表内阻影响,则R0与Rv1的并联电阻与Rx与Rv2的并联电阻串联分压,即:

U1(U2R0r1r21111 ?)?U2(?)解得:Rx?R0r1Rxr2U1r2(R0?r1)?U2R0r1

12. 某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值。

(1)将电阻箱接入a、b之间,闭合开关。适当调节滑动变阻器R’后保持其阻值不变。改变电阻箱的阻值R,得到一组电压表的示数U与R的数据如下表:

请根据实验数据作出U-R关系图象。

(2)用待测电阻RX替换电阻箱,读得电压表示数为2.00V。利用(1)中测绘的U-R图象可得RX=_________ Ω。

(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象测定某一电阻,则测定结果将_________(选填“偏大”或“偏小”)。现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定?

答案:(1)见图

10

(2)20 (19-21都算对)

(3)偏小;改变滑动变阻器的阻值,使电压示数为1.50V。

解析:本题考查替代法测电阻(1)根据题目提供的数据在坐标纸上描点,然后用一条平滑的曲线将各点连接起来。

(2)根据U-R图线,读出电压对应的电阻值,即为待测电阻的阻值。(3)由闭合电路欧姆定律,在待测电阻不变的情况下,内阻增大,内电压增大,外电压减小,再用原来的U-R图线读数,结果偏小;图中10Ω,对应电阻为1.5V,可以通过调节滑动变阻器的大小,使电压表的示数达到1.5V,此时可以根据原来作出的U-I图线准确测定待测电阻的阻值,此过程实际相当与“校表”。

本题有机的将等效替代方法与电阻的测量、通过图像进行数据处理、实验误差的处理等结合起来。处理此类题目,应首先确定实验的原理和步骤,从原理和步骤找出测量电阻通过等效替代的方法,在根据实验条件的变更,分析误差来源,再对实验仪器进行调整减小误差。

测定电流表及电压表内阻

13. 为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。图中A0是标准电流表,R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关,E是电池。完成下列实验步骤中的填空:

(1)将S拨向接点1,接通S1,调节________,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时_____的读数I;

(2)然后将S拨向接点2,调节________,使________,记下此时RN的读数;

(3)多次重复上述过程,计算RN读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值。

答案:见解析。

解析:(1)R0、标准电流表A0;(2)RN,标准电流表A0的示数为I;(3)平均值

备注:本题试题难度为A,主要考查基本实验中电流表的内阻测量相关知识点,属于概念题。

14. 实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下:

①待测电流表G1(0~5mA,内阻约300Ω),②电流表G2 (0~10mA,内阻约100Ω),③定值电阻R1(300Ω),④定值电阻R2(10Ω),⑤滑动变阻器R3 (0~1000Ω),⑥滑动变阻器R4 (0~20Ω),⑦干电池(1.5V),⑧电键

S

及导线若干。

11

(1)定值电阻应选,滑动变阻器应选。(在空格内填写序号)

(2)用连线连接实物图。

(3)补全实验步骤:

①按电路图连接电路,;

②闭合电键S,移动滑动触头至某一位置,记录G1,G2的读数I1,I2;

③;

④以I2为纵坐标,I1为横坐标,作出相应图线,如图所示。

(4)根据I2?I1图线的斜率k及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式。

答案:(1)③,⑥

(2)见图

(3)①将滑动触头移至最左端(写最小给分,最大不给分)

③多次移动滑动触头,记录相应的G1,G2读数I1,I2

(4)r1?(k?1)R1

解析:本题考查测量电流表的内阻的电路实验。(1)电流表G2满偏时为10mA电流,电流表G1满偏时电流5mA,故为了更好地匹配两个电流表的示数同时达到适当的偏转角度,应使用定值电阻分流5mA,根据并联电阻的分流规律可知,定值电阻的阻值与电流表G1内阻相同时效果最好,即选用R1=300Ω的定值电阻③;滑动变阻器作为分压式接法,应选用较小的滑动变阻器,方便调节,即选用⑥滑动变阻器R4。(

2

)直接根据电路图链接实物图,先将电源

的正极连接到滑动变阻器的绕线右下角的接线柱上,然后将左下角的接线柱与电键左端相连,将电键右端与电源负

12

极相连,这样形成主干路,然后再连接支路,注意电表的正负极。(3)①实验前要保护电路,故将滑动变阻器的滑动触头移至最左端;③为了得到多组数据,在多次移动滑动触头,记录下相应的G1、G2读数I1、I2;(4)电流表G1

U(I2-I1)R1II两端的电压等于定值电阻两端的电压U1=(I2-I1)R1,电流表的内阻r1=1-R1,令=k,则电流I1I1I1I1

表G1的内阻r1=(k-1)R1。

15. 要测量电压表V1的内阻RV,其量程为2V,内阻约为2kΩ。实验室提供的器材有:

电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;电压表V2,量程5V,内阻5kΩ;定值电阻R1,阻值30Ω;

定值电阻R2,阻值3kΩ;滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω; 开关S一个,导线若干。

①有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中,测出V1的电压和电流,再计算出RV。该方案实际上不可行,其最主要的原因是();

②请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确,实验须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连好),并标出所选元件的相应字母代号;

③由上问写出V1内阻RV的表达式,说明式中各测量量的物理意义。

答案:

①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流。

②测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示:

③Rv=

16. 图1为测量电压表V内阻r的电路原理图.图中两个固定电阻的阻值均为R,S1、S2是开关,E是电源(内阻可忽略)

U1R2 U2?U1

13

图1

(1)按电路原理图将图2中的实物图连线;

(2)开关S1保持断开,合上开关S2,此时电压表的读数为U1;再合上开关S1,电压表的读数变为U2,电压表内阻 r =___________(用U1、U2和R表示)。

答案:(1)实物图连线如右图所示。

(2)U1R U2?2U1

U1ER?Rr?,合上开关S1,则E?U2,解得r?R。 解析:开关S1保持断开时,U1U2?2U1多用电表使用

17. 使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60 mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至×1Ω挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:

(1)仪器连线如图l所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a为_________ (填“红”或“黑”)色;

(2)若适当调节电阻箱后,图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(a),(b),(c)所示,则多用电表的读数为_________Ω.电流表的读数为_________mA,电阻箱的读数为_________Ω:

14

图2(a)

(3)将图l中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为_________mA;(保留3位有效数字)

(4)计算得到多用电表内电池的电动势为_________V。(保留3位有效数字)

答案:(1)黑(2)14.0 53.0 4.6 (3)102 (4)1.54

解析:(1)多用电表内部的电源正极与黑色表笔连接,电流表正常工作时电流从正接线柱流入,由此可以判定表笔a接内电源正极,为黑色。

(2)如图2(a)为多用电表的×1 Ω欧姆挡,读数为14.0Ω;如图2 (b)为电流表,读数为53.0 mA;如图2(c)为电阻箱,读数为(0×100+0×10+4×1+6×0.1)Ω=4.6Ω

(3)图1连接时,电路中电流I=53.0 mA,则多用电表中电流为53.0 mA,指针指在电流格数为26,将多用电表的两表笔短接,多用电表满偏为50格,则有:50?53.0mA?101.9mA?102mA。 26

(4)设多用电表在×1Ω欧姆挡的内阻为r,由于两表笔短接电流为102mA,则E=102×10-3r;图1连接时,E=53.0×10-3×(14.0+r),联立解得:E=1.54V,r=15.1Ω。

(2)图示为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的偏电流IR=300?A,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 ?,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:(2)红,5,变大

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内此时有关系得;当指针指在刻度盘的正中央时I?1Ig,有2,代入数据可得

;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,

15

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,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。 测定电池电动势和内阻

18. 图1是利用两个电流表

固定电阻R1和

和测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。图中S为开关,R为滑动变阻器,为理想电流表。 内阻之和为10000?(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多),

①按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线。

②在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑动端c移动至(填“a端”、“中央”或“b端”)。 ③闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置,读出电流表

和的示数I1和I2。多次改变滑动端c的

在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1?I2曲线。 ④利用所得曲线求的电源的电动势E=V,内阻r=?.(保留两位小数)

⑤该电路中电源输出的短路电流Im?A。

答案:①连线如图1所示

16

②b端

③如图2所示

④1.49(在1.48~1.50范围内同样给分)(2分)

0.60(在0.55~0.65范围内同样给分)(2分)

⑤2.4(2.3~2.7范围内同样给分)(1分)

解析:①考查电路的连接,注意正负极和滑动变阻器端的连接。

②实验前滑动变阻器接入电路电阻值最大;

④由图线上读出两组数值,代入E=I1R1+(I1+I2)r构成方程组联立求解E和r;

⑤短路电流Im?E/r。

19. 图示电路中,R1=12?,R2=6?,滑动变阻器R3上标有“20?2A”字样,理想电压表的量程有0-3V和0-15V两档,理想电流表的量程有0-0.6A和0-3A两档。闭合电键S,将滑片P从最左端向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A;继续向右移动滑片P到另一位置,电压表指针指在满偏的1/3,电流表指针指在满偏的1/4,则此时电流表示数为__________A,该电源的电动势为__________V。

答案:0.15,7.5

解析:R1、R2并联后于R3串联,从左向右滑动的过程中,R3阻值变大,电路总共电阻增加,总电流减小,R1、R2因其并联阻值不变,两端电压减小,故而电流表读数变小,电压表读数变大即第二次读数分别是0.15A和5V。

12)A?r 6

12第二次,E?0.15?12V?5V?(0.15?0.15?)A?r 6第一次,E?0.3?12V?2.5V?(0.3?0.3?方程组得E=7.5V

即电流表读数为0.15A,电动势为7.5V。

20. 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R

0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:

17

(a)电流表(量程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。

21. 某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999?

,科当标准电阻用)一只电流表(量程IR?0.6A,内阻rg?0.1?)和若干导线。

①请根据测定电动势E内电阻r的要求,设计图4中器件的连接方式,画线把它们连接起来。

②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,

读处与R对应的电流表的示数I,并作记录

当电阻箱的阻值R?2.6?时,

其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时 首先计算出每个电流值I的倒数11;再制作R?坐标图,如图6所示,

II

18

图中已标注出了(R)的几个与测量对应的坐标点,请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。 ③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。

④根据图6描绘出的图线可得出这个

电池的电动势E=V,内电阻r?

?

22. 某同学利用DIS、定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图1所示。实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值R,用电压传感器测得端电压U,并在计算机上显示出如图2所示的1/U-1/R关系图线a。重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图2中的图线b。

1I

R 图2

(1)由图线a可知电池a的电动势Ea=__________V,内阻ra=__________?。

(2)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接,则两电池的输出功率Pa_______Pb,两电池的效率?a_____?b(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(填“大于”、“等于”或“小于”)。

答案:(1)2,0.5,(2)小于,大于

解析:(1)根据E?U?内阻r=E·k=0.5Ω。

(2)从图象可知:截距bb?0.2(),斜率kb?0.13(

2U11r1r,得?RUEER,图象a,截距b=0.5(),斜率k=0.25(1V?1),所以电动势E??2V,Vb1V?),电动势Eb?5V,内阻rb?0.7?,Ea<Eb,ra<rb,VUIR?E????电池的输出功率p??,得小于;电池的效率,得?a大于?b。 ppRab?EIR?r?R?r?

23. 某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(R0=5Ω)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图14(a)

.

①在图14(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接。

②请完成下列主要实验步骤;

A、检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图14(c)所示,读得电阻值是____________;

B、将开关s1闭合,开关s2断开,电压表的示数是1.49V;

19

C、将开关s2_______,电压表的示数是1.16V;断开开关s1。

③使用测得的数据,计算出干电池的内阻是______(计算结果保留二位有效数字)。

④由于所有电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”)。

答案:(1)①0.02s ②0.70cm 0.100m/s

(2)①如图所示②20Ω,闭合③0.69 ④小

解析:(1)C点的瞬时速度等于BD段的平均速度 (2)串联电路中,部分电路的电压与电阻成正比,1.49?1.161.16?可得r 5?r20

24. 在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学涉及了如图所示的实物电路。

(1)试验时,应先将电阻箱的电阻调到____.(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)

(2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值R0=10?的定值电阻两端的电压U,下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是____.(选填1或2)

(3)根据实验数据描点,绘出的11?R图像是一条直线。若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电UU

源的电动势E=,内阻r=(用k、b和R0表示)

答案:(1)最大值(2)2 (3)1b;-R0 kR0k

99=0.03A,若R=60Ω,电流约为=0.15A,后者电300?1060?10解析:(1)为了安全(2)若R=300Ω,电流约为

流大误差小,所以填2。(3)电流I?1U111r1E?I(R?R0?r),,得?,?R图象的斜率k

?,

R??R0UER0EER0UER

20

截距b=b1r1,所以电动势E?,内阻r=?R0 ?kEER0kR0

21

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