整理高三电学实验.docx

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整理高三电学实验

2012物理电学实验回顾

一、测电源电动势和内阻

1．在测电源电动势和内阻实验中，下列说法正确的是（　　）

A．用新电池较好　　　　　　　　B．用旧电池好

C．新、旧电池一样D．以上说法都不对

解析：

旧电池内阻较大，实验时，电压表读数变化较大，误差较小．答案：

B

2．为了测量两节串联干电池的电动势，某同学设计了如图甲所示的实验电路，其中E是待测电池组，内阻不能忽略；V1、V2是两只量程合适的相同的电表，内阻不是很大，且未知；S1、S2是单刀单掷开关；导线若干．

（1）请根据电路图甲，在图乙中将器材连成实物图．

（2）实验需要测量的物理量是____________________________________________．

（3）用测出的物理量，导出串联电池组电动势的表达式是________________．

解析：

连接实物图如图所示

先闭合S1、断开S2，记下V1、V2的示数U，由闭合电路欧姆定律可得：

E＝2U＋

r，

再闭合S2，记下V1的示数U′，则有：

E＝U′＋

r，

联立解得：

E＝

.

答案：

（1）见解析图

（2）S1闭合，S2断开时V1、V2的示数U；S1、S2闭合后V1的示数U′

（3）E＝

3．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999.9Ω，可当标准电阻用）、一只电流表（量程Ig＝0.6A，内阻rg＝0.1Ω）和若干导线．

（1）请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，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，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数

，再制作R－

坐标图，如图丙所示，图丙中标注出了（

，R）的几个与测量对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上．

（3）在图丙上把描绘出的坐标点连成图线．

（4）根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________V，内电阻r＝__________________Ω.

解析：

（1）本实验是采用电流表和电阻箱组合测定电池电动势和内阻，只需将它们串联起来即可，实物连接如图．

（2）如图

（3）图中坐标为（1.2,2.8）的点不合理舍去，过其他的点作直线，如

（2）中图．

（4）由E＝IR＋Ir得R＝

－r，图线的斜率等于电源电动势，在纵轴上的截距等于电源内阻的负值，由图可知E＝1.5V，r＝0.3Ω.

答案：

　（4）1.5（1.46～1.54）　0.3（0.25～0.35）

4．为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近1.5V且几乎不变，直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是__________________________．改进方法是____________________________．改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如图实－9－13乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为E＝________V，内阻r＝________Ω.

答案：

滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短　选择阻值更小的滑动变阻器　1.48　2.4

5．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，实验原理图如图实（a）．

（1）在图（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（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；

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________（计算结果保留两位有效数字）．

（4）由于所用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”）．

解析：

（1）如图所示

（2）由题图（c）读得电阻箱阻值为R＝20Ω；将S1闭合S2断开，电压表示数为电源电动势E＝1.49V，将S2再闭合，电压表示数为R两端电压．将电压表视为理想电表，则干路电流I＝

＝

A＝0.058A.

（3）因为I＝

，

所以r＝

－R0－R＝（

－5－20）Ω＝0.69Ω.

（4）若考虑电压表的内阻，则S1闭合S2断开时，电压表示数为该表两端电压小于电源电动势．

答案：

（1）见解析　

（2）A.20Ω　C．闭合　（3）0.69Ω　（4）小

6．现要按图甲所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20Ω），可供选择的器材如下：

电流表A1、A2（量程0～500μA，内阻约500Ω），

滑动变阻器R（0～100Ω，额定电流1.0A），

定值电阻R1（阻值约为100Ω），

电阻箱R2、R3（阻值0～999.9Ω），

开关、导线若干．

由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图甲所示电路进行测量．

（1）测量电流表A2的内阻

按图乙电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作．

A．断开S1B．闭合S1、S2

C．按图乙连接电路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R2调至最大

D．调节R2，使A1的示数为I1，记录R2的值E．断开S2，闭合S3

F．调节滑动变阻器R，使A1、A2的指针偏转适中，记录A1的示数I1请按合理顺序排列实验步骤（填序号）：

________.

（2）将电流表A2（较小量程）改装成电流表A（较大量程）

如果

（1）中测出A2的内阻为468.0Ω.现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A，应把R2调为________Ω与A2并联，改装后电流表A的内阻RA为________Ω.

（3）利用电流表A、电阻箱R3测电池的电动势和内阻

用电流表A、电阻箱R3及开关S按图甲所示电路测电池的电动势和内阻．实验时，改变R3的值，记录下电流表A的示数I，得到若干组R3、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电池电动势E和内阻r.

①请写出与你所作线性图象对应的函数关系式________．

②请在图的坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示）．

③图中____________表示E，图中____________表示r.

答案：

（1）CBFEDA　

（2）12　11.7

（3）答案一　①R3＋RA＝E（

）－r

②如图所示

③直线的斜率　纵轴截距的绝对值

答案二　①

＝

（R3＋RA）＋

②如图所示

③直线斜率的倒数　纵轴截距除以斜率

第案三　①R3＝E（

）－（r＋RA）

②如图所示

③直线的斜率　纵轴截距的绝对值与RA的差

7．在测量电源的电动势E以及内阻r（电动势约2V,内阻约0．5Ω实验中，给出如下器材：

量程为1V的电压表，量程为0．5A的电流表（内阻较小），定值电阻Ro=1．6Ω,滑动变阻器R,开关S,导线若干。

（1）四位同学设计了如上四个电路，实验电路应选为（）

（2）实验时当电流表的示数为I1时，电压表示数为U1;当电流表的示数为I2时，电压表示数为U2,则可求出电动势E的字母表达式为_____,内电阻r的字母表达式为_______

8．为了测定某电池的电动势（约10V~11V）和电阻（小于2Ω），需要把一个量程为5V的直流电压表接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为15V的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内电阻，以下是该实验的操作过程

（1）把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空。

第一步：

把滑动变阻器滑动片移至最右端；第二步：

把电阻箱阻值调到零；第三步：

闭合电建；第四步：

把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为4.5V；第五步：

把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为      V；第六步：

不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其它线路，即得量程为15V的电压表；

（2）上述实验可供选择的器材有

A．某电池（电动势约10V~11V，内电阻小于2Ω）B．电压表（量程为5V，内阻约5KΩ）

C．电阻箱（阻值范围0~9999Ω）D．电阻箱（阻值范围0~99999Ω）

E．滑动变阻器（阻值为0~20Ω，额定电流2A）

F．滑动变阻器（阻值为0~20KΩ，额定电流0.2A）

电阻箱应选        ，滑动变阻器应选        （用大写字母表示）

（3）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电源电动势E和内电阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U—I图线如图丙所示，可知电池的电动势为          V，内电阻为      Ω。

（保留3位有效数字）

答案：

（1）1.5

（2）D，E（3）10.5，1.71

9．某班举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图，并能较准确的测量若干个由几节电池组成的电池组（均密封，只引出正负电极）的电动势及其内阻。

给定的器材如下：

A．电流表G（滿偏电流10mA，内阻10Ω）

B．电流表A（0～0.6A～3A，内阻未知

C．滑动变阻器R0（0～100Ω，1A）D．定值电阻R（阻值990Ω）

E．开关与导线若干

⑴小刘同学用提供的实验器材，设计了如图甲所示的电路，请你按照电路图在乙图上完成实物连线。

⑵丙图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线（I1为电流

表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池的电动势E=V，内阻r=Ω。

（保留两位有效数字）

⑶另一位小张同学对另一电池组也用上面的实验连接进行测量，初始时滑片P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上电键后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表A才有读数，于是该同学根据测出的数据作出了两个电流表读数I与x的关系图，如图丁所示，则根据图象可知，此电池组的电动势为V，内阻为Ω。

答案：

⑵7.5、5.0⑶9.0、11.0（10.7~11.7均给分）

10.现有以下器材：

电流表A（量程0.6A、内阻rA=0.5Ω），电阻箱R（量程99.99Ω），待测电阻Rx，直流电源（电动势E和内阻r待测），单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，带铁夹的导线若干。

某探究实验小组设计如图甲所示的实验电路，用来测定待测电阻的阻值Rx、直流电源的电动势E和内阻r。

（1）按图甲所示的电路，将图乙所示的实物连线补画完整

（2）测量电阻Rx的阻值

①将开关S1闭合、开关S2接a，接出电流表的示数I1；

②保持开关S1闭合，将开关S2接b，调节电阻箱R的阻值，使得电流表的示数也为I1，此时电阻箱的阻值R=4.00Ω，则Rx=Ω

（3）测电源的电动势E和内阻r

将开关S1闭合，开关S2接b，调节电阻箱R的阻值，记下电流表的示数I，得到若干组R、I的数据（见下表），

次数

1

2

3

4

5

R/Ω

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

I/A

0.59

0.37

0.27

0.21

0.18

A-1

1.70

2.70

3.70

4.75

5.60

请在图丙所示的坐标纸上作出

的图象，并根据图象求得电动势E=V，内阻r=Ω（保留两位有效数字）。

答案：

（1）如图 

（2）②4.00或4  （3）如图3.1（在3.0---3.2之间均算对）, 2.0（在1.9---2.1之间均算对）

11．某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈。

现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R0（约为2kΩ），二是手机中常用的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）。

在操作台上还准备了如下实验器材：

A．电压表V（量程4V，电阻RV约为4.0kΩ）

B．电流表A1（量程100mA，电阻RA1约为5Ω）

C．电流表A2（量程2mA，电阻RA2约为50Ω）

D．滑动变阻器R1（0～20Ω，额定电流1A）

E．电阻箱R2（0～999.9Ω，最小分度值0.1Ω）

F．开关S一只、导线若干

（1）为了测定电阻R0的阻值，小组的一位成员，设计了如图所示的电路原理图并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），其设计或器材选取中有不妥之处，你认为应该怎样调整？

。

（2）在实际操作过程中，发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r。

①请你在方框中画出实验电路图（标注所用器材符号）

②为了便于分析，一般采用线性图象处理数据，请写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式。

答案：

⑴用A2替换A1（3分）

⑵①实验电路图如右；（3分）

②

（3分）

12.某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻．使用的实验器材为：

待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1Ω）、电阻箱（0～99.99Ω）、滑动变阻器（0～10Ω）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干．考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略．

（1）测定电流表的内阻RA

该同学按图连接好电路图后，先闭合开关K，断开开关S，调节滑动变阻器的滑动触头，使电流表的读数为满偏电流I0，此时滑动变阻器接入电路中的电阻为R1；然后再开关K闭合的状态下，把开关S打到C，保持滑动变阻器的触头不动，调节电阻箱的阻值为R2时，电流表的读数为满偏电流的一半。

则电流表的内阻RA=（填R1或R2），该测量值与电流表的真实值（RG）相比，则有RARG（填大于、小于或等于）

（2）测定电源电动势和内阻

为使测量更加准确，该同学按图连接好电路后，断开开关K，把开关S与D连接，多次改变电阻箱的阻值R，读出电流表的相应示数I，做出如图所示的图像，若图像直线在纵轴的截距为b，直线的斜率为k，电流表的内阻为RA，由此可以求出待测电源的电动势E=，内阻r=

答案：

（1）R2，小于

（2）

，

二、测电阻和电阻率

1．“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是（　　）

A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中

B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值

C．用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值

D．实验中应保持金属丝的温度不变

解析：

实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法．故A、C操作错误．答案：

AC

2．在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图实－7－12所示，读数为________mm.

解析：

螺旋测微器的精确度为0.01mm，固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为11.7mm，结果为d＝0.5mm＋11.7×0.01mm＝0.617mm.答案：

0.617（0.616～0.619）

3．某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图中的示数，该金属圆片的直径的测量值为______cm，厚度的测量值为______mm.

答案：

1.240　1.682或1.683

4．某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻的实验中，根据同一组数据进行正确描点后，甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线，如图实－7－1甲、乙所示，根据你对实验的理解，你认为________同学的图线正确，根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为________Ω.（保留两位有效数字）

解析：

当金属丝两端电压为零时，通过的电流也为零，因此图线必过原点，故甲同学的图线正确；在甲同学画的图线上距原点较远的地方取一个点，其坐标值为（0.4A，1.52V），故金属丝电阻为：

R＝

＝

Ω＝3.8Ω.答案：

甲　3.8（3.7～3.9均可）

5．某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为2Ω，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线（用Rx表示）的电阻．

A．电源E（电动势为3.0V，内阻不计）

B．电压表V1（量程为0～3.0V，内阻约为2kΩ）

C．电压表V2（量程为0～15.0V，内阻约为6kΩ）

D．电流表A1（量程为0～0.6A，内阻约为1Ω）

E．电流表A2（量程为0～3.0A，内阻约为0.1Ω）

F．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流2.0A）

G．滑动变阻器R2（最大阻值1kΩ，额定电流1.0A）

H．定值电阻R0（阻值为3Ω）

I．开关S一个，导线若干

（1）如图所示是该实验小组用螺旋测微器对铜芯线直径的某次测量，其读数是________mm.

（2）为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方框中．

（3）实验时电压表选________，电流表选________，滑动变阻器选________（只填代号）．

（4）某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯线材料的电阻率的表达式为ρ＝________.

解析：

（1）读数为：

0.5mm＋20.0×0.01mm＝0.700mm.

（2）比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系，可得测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可（如图）．

（3）电源的电动势为3.0V，考虑到电压表的量程和精确度两个因素，电压表应选V1；干路中电流的最大值Imax＝

＝

A＝0.6A，电流表应选A1；考虑到实验的准确性，滑动变阻器应选R1.

（4）由R＝

＝ρ

＝ρ·

得：

ρ＝

.答案：

（1）0.700　

（2）见解析　（3）B　D　F　（4）

6．甲、乙两同学使用完全相同的器材用伏安法测量同一未知电阻Rx的阻值．给定器材为：

待测电阻Rx；电流表（量程0～5mA，内阻约10Ω）；电压表（量程为0～3V，内阻约3000Ω）；最大阻值为1700Ω的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干．两人的测量结果分别由图实－7－16中甲和乙给出．

（1）由图甲得Rx＝________，由图乙得Rx＝________.

（2）在下面方框中分别画出甲、乙两位同学所用的测量电路，并由测量结果判定________同学的测量结果较为准确．

甲的电路　　　　　　　　乙的电路

解析：

（1）两图线的斜率表示电阻的测量值，由图得R甲＝1060Ω（在1060±40内均对）；R乙＝780Ω（在780±40内均对）．

（2）因图甲所示直线的斜率大，即测量值大，故甲同学采用的是电流表内接法，乙采用的是外接法．因电阻值远大于电流表内阻，故用内接法较为准确．

答案：

（1）（1060±40）Ω　（780±40）Ω

（2）甲　电路如图所示

7．探究一个未知导体元件Rx（阻值约为100Ω）的阻值实验室提供如下器材：

电流表A1（量程30mA，内阻为20Ω）

电流表A2（量程500μA，内阻为lKΩ）

电压表V（量程15V，内阻3kΩ）

滑动变阻器R1（最大阻值为50Ω）

滑动变阻器R2（最大阻值为5KΩ）

电阻箱R0（阻值范围0-9999Ω）

稳压直流电源E（电动势4V）

电键S、导线若干

①为了尽可能提高测量准确度，除了未知导体元件Rx、电源E、电键S、导线外，还需选择的器材有：

________（填器材后面的代号）：

②在虚线方框中画出实验电路图，并在图中标明器材代号。

③写出计算未知导体元件阻值的表达式Rx=（用字母表示），公式中字母的意义是：

____。

答案：

（1）A1A2R1R0（3分）

（2）略（3分）（3）

或

（2分）I2电流表A2的电流，RA2电流表A2的电阻，R0滑动变阻箱的电阻，I1电流A1的电流（1分）

8.某同学查阅资料发现自动铅笔笔芯的电阻随温度升高而变小．在实验室里，他取一段长为16cm的自动铅笔笔芯，用多用电表测量其电阻大约为4Ω.该同学要较精确测量铅笔芯的电阻，现有下述器材可供选择：

A．直流电源3V，内阻不计；B．直流电流表0～3A（内阻0.1Ω）

C．直流电流表0～600mA（内阻0.5Ω）

D．直流电压表0～3V（内阻3kΩ）

E．直流电压表0～15V（内阻200kΩ）F．滑动变阻器（10Ω，1A）

G．滑动变阻器（1kΩ，300mA）

（1）除开关、导线外，实验中能够在电压表上从零开始读取若干组数据,需要选用的器材有:

______（填写字母代号）;

（2）用线条代替导线，连接实验电路图；

答案

（1）ACDF　

（2）实物连接如图所示

9．在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所示．闭合电键后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：

①若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是________（填“待测金属丝”、“滑动变阻器”或“电键”）．

②若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障．先将选择开关旋至________挡（填“欧姆×100”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”），再将________（填“红”或“黑”）表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱．若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是________、________、________.

解析：

①电流表示数为零，说明该电路某处有断路；电压表示数为E，说明电压表与电源接通完好，故可判断待测金属丝发生断路．

②检查含有电源的工作电路，多用电表不能选择欧姆挡；直流电流挡量程太小（2.5mA），且操作不方便（需串联在电路中），故选择直流电压10V．若滑动变阻器在两表笔之外，则多用电表的示数为零，若在两表笔之间，则多用电表与电源接通完好，则示数为电源电动势E.

答案：

①待测金属丝　②直流电压10V　红　0　E　E

10．用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ。

给定电压表（内阻约为50kΩ）、电流表（内阻约为40Ω）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为250Ω）及导线若干。

⑴画出测量R的电路图。

⑵图1中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：

_____________求出的电阻值R=__________________。

（保留3位有效数字）

⑶待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图2、图3所示。

由图可知其长度为____