高中物理选修31电路实验及答案.docx

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高中物理选修31电路实验及答案

高中物理选修3-1电路实验及答案

实验：

描绘小灯泡的伏安特性曲线

1．如图甲所示为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I－U关系曲线图．

乙丙丁

甲

（1）为了通过测量得到如图甲所示I－U关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路中应选择的是图________，简要说明理由：

____________________________________________.

（电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω）

（2）在如图丁所示的电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为________Ω.

2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：

小灯泡L，“3.8V,0.3A”

电压表V，量程0～5V，内阻5kΩ

电流表A1，量程0～100mA，内阻4Ω

电流表A2，量程0～500mA，内阻0.4Ω

滑动变阻器R1，最大阻值10Ω，额定电流1.0A

滑动变阻器R2，最大阻值5Ω，额定电流0.5A

直流电源E，电动势约为6V

开关S及导线若干

（1）在上述器材中，滑动变阻器应选________；电流表应选________．

（2）在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号．

（3）某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在I－U坐标系中，描绘出如图所示的小灯泡的伏安特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断下图中正确的是（图中P为小灯泡的功率）（　　）

3．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：

（1）若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．

（2）某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图中的（a）、（b）、（c），下列说法正确的是（　　）

A．a可以作为标准电阻使用

B．b能作为标准电阻使用

C．b的阻值随电压升高而增大

D．c的阻值随电压升高而增大

4．某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值．

（1）现有电源（4V，内阻可不计）、滑动变阻器（0～50Ω，额定电流2A）、开关和导线若干，以及下列电表：

A．电流表（0～3A，内阻约0.025Ω）

B．电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω）

C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）

D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ）

为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的________（选填“甲”或“乙”）．

（2）图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在

（1）问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线．

（3）接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx＝

＝________Ω（保留两位有效数字）．

（4）若在

（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是________；若在

（1）问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．（选填选项前的字母）

A．电流表测量值小于流经Rx的电流值B．电流表测量值大于流经Rx的电流值

C．电压表测量值小于Rx两端的电压值D．电压表测量值大于Rx两端的电压值

实验：

测定金属的电阻率

5．在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室备有下列实验器材：

A．电压表

（量程0～3V，内阻约为15kΩ）

B．电压表

（量程0～15V，内阻约为75kΩ）

C．电流表

（量程0～3A，内阻约为0.2Ω）

D．电流表

（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）

E．变阻器R1（0～100Ω，0.6A）

F．变阻器R2（0～2000Ω，0.1A）

G．电池组E（电动势为3V）

H．开关S，导线若干

（1）为减小实验误差，应选用的实验器材有________（填代号）．

（2）为减小实验误差，应选用图中________（选填“甲”或“乙”）为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图中的实物图用线连接起来．

（3）若用毫米刻度尺测得金属丝接入电路部分的长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.

6．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________mm（该值接近多次测量的平均值）．

（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：

电池组（电动势3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干．

某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的________图（选填“甲”或“乙”）．

（3）下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据

（2）所选的电路图，补充完成图13中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．

（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图14所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω（保留两位有效数字）．

（5）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________（填选项前的符号）．

A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·m

C．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m

实验：

测量电源的电动势和内电阻

7.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图（a）所示，一位同学测得的六组数据如下表所示.

组别

1

2

3

4

5

6

电流I/A

0.12

0.20

0.31

0.32

0.50

0.57

电压U/V

1.37

1.32

1.24

1.18

1.10

1.05

（1）试根据这些数据在图（b）中作出U－I图线．

（2）根据图线求出电池的电动势E＝________V，电池的内阻r＝________Ω.

8.某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R－

图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝________，r＝________.

9．某同学在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5Ω的保护电阻R0，实验电路如图甲所示．

（1）按图甲电路原理图将图乙实物连接起来；

甲　　　　　　　　　乙

（2）该同学顺利完成实验，测出的数据如下表所示．请你根据这些数据帮他在图4中画出U－I图象，并由图得出电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.

I/A

0.10

0.17

0.23

0.30

U/V

1.20

1.00

0.80

0.60

10．某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内电阻，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（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：

①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________；

②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V；

③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）．

实验：

描绘小灯泡的伏安特性曲线答案

1．答案　

（1）乙　图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压　

（2）5.2　111.8

解析　

（1）图乙的滑动变阻器用的是分压式接法，加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压，从而能够得到完整I－U图线，故选图乙．

（2）通过R1的电流为I1＝

＝

A＝36mA，通过热敏电阻的电流I2＝I－I1＝（70－36）mA＝34mA，由图甲可知热敏电阻两端的电压为5.2V，电阻R2＝

Ω≈111.8Ω.

2．答案　

（1）R1　A2　

（2）电路图如解析图所示　（3）BD

解析　

（1）本题滑动变阻器采用分压接法，通常应当选用最大阻值较小的滑动变阻器，但本题中如果选用R2，则电路中的电流会超过R2允许通过的最大电流，故滑动变阻器应当选择R1.电流表A1的量程太小，故电流表应当选择A2.

（2）电路如右图所示，由于电压要从0开始测量，滑动变阻器用分压接法；因为灯泡的内阻比较小，电流表用外接法．

（3）随着通过小灯泡电压电流的增大，小灯泡消耗的功率增大，小灯泡的电阻也增大，由P＝

知B图正确，由P＝I2R知D图正确．

3．答案　

（1）g　

（2）AC

解析　

（1）若调节滑动变阻器，小电珠的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路．

（2）因a元件的IU线是直线，说明电阻随电压的变化不变，故可作为标准电阻，故A对，B错．因I－U线的斜率的倒数的变化表示电阻值的变化，故C对，D错，选A、C.

4．答案　

（1）B　C　甲　

（2）见解析　（3）5.2　（4）B　D

解析　

（1）为了减小误差，应使电表读数为量程的

～

，电源电动势为4V，故电压表选C.估算通过Rx的最大电流约为Im＝

A＝0.6A，所以电流表应选B.因为

＞

，所以电流表应外接，即应采用甲电路，测量误差较小．

（2）见右图

（3）电流表、电压表的读数分别为I＝0.50A　U＝2.60V

所以Rx＝

＝5.2Ω.

（4）甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，选项B正确．乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，故选项D正确．

实验：

测定金属的电阻率答案

5．答案　

（1）ADEGH　

（2）乙　实物图见解析　（3）0.635（0.635～0.639均正确）　2.4

解析　

（1）由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝

＝

A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.

（2）由于

＞

，应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示．

（3）从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测电阻的阻值为Rx＝

＝

Ω＝2.4Ω.

6．答案　

（1）0.398（0.395～0.399均正确）　

（2）甲　（3）见解析图甲　（4）见解析图乙　4.4（4.3～4.7均正确）　（5）C

解析　

（1）螺旋测微器的读数为0mm＋39.8×0.01mm＝0.398mm.

（2）由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5Ω.由题知Rx≪RV，故电流表

外接．若滑动变阻器接为限流的形式，则Rx两端的电压最小值Umin＝

E≈0.6V，而从实验数据可知Rx两端电压可为0.10V，因此滑动变阻器应采用分压的形式．

（3）如甲图所示．

（4）选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示．

甲乙

图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx＝4.4Ω.

（5）根据R＝ρ

得金属丝的电阻率ρ＝

＝

＝

Ω·m

≈1.09×10－6Ω·m，故选项C正确．

实验：

测量电源的电动势和内电阻答案

7.答案　

（1）见解析图　

（2）1.45　0.69

解析　本题考查用作图法处理实验数据的能力．作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太远的点应舍去，图线如图所示．由图线与纵轴的交点可得电动势E＝1.45V，再读出图线与横轴交点的坐标（1.00,0.65），由E＝U＋Ir得r＝

≈0.69Ω.

8.答案　2.9V　0.9Ω

解析　由欧姆定律有，E＝I（R＋r），R＝

－r.

由此知图线的斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r.

E＝

V＝2.9V，r＝0.9Ω.

9．答案　

（1）如图所示

（2）1.48　3.0

10．答案　

（1）如图所示　

（2）①20Ω　③闭合　（3）0.69Ω

解析　

（2）由题干图（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

＝

Ω≈0.69Ω