电学实验专题训练 周末培优

1 电学实验专题复习 一 电学实验专题复习 一 一 测电阻理论依据 一 测电阻理论依据 伏安法及变式 替代法 半偏法 闭合电路欧姆定律 计算法 伏安法及变式 替代法 半偏法 闭合电路欧姆定律 计算法 1 电流表 电压表各一只 可以测量它们的内阻 2 两只同种电表 若知道一只的内阻 就可以测另一只的内阻 3 两只同种电表内阻都未知 则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻 4 替代法 5 半偏法 6 闭合电路欧姆定律 计算法 A2 A1 V1V2 R A1A2 V2 V1 R G R2 S2 R1 S1 R1 S V R2 G2 G2 R 2 1 V1 V2 R 2 1 SS V S 2 R Er 电阻不计 1 V A R 2 实战演练实战演练 1 安安法 实验室中现有器材如实物图 1 所示 有 电池 E 电动势约 10V 内阻约 1 电流表 A1 量程 10A 内阻 r1约为 0 2 电流表 A2 量程 300mA 内阻 r2约为 5 电流表 A3 量程 250mA 内阻 r3约为 5 电阻箱 R1 最 大阻值 999 9 阻值最小改变量为 0 1 滑线变阻器 R2 最大阻值 100 开关 S 导线若干 要求用图 2 所示的电路测定图中电流表 A 的内阻 在所给的三个电流表中 哪几个可用此电路精确测出其内阻 答 在可测的电流表中任选一个作为测量对象 在实物图上连成测量电路 你要读出的物理量是 用这些物理量表示待测内阻的计算公式是 2 闭合电路欧姆定律 待测电阻 Rx的阻值约为 80 100 现要准确测定其电阻值 给出的器材有 电源 E 电动势 18V 内电阻未知 定值电阻 R2 200 滑动变阻器 R3 总阻值 20 滑动变阻器 R4 总阻值 200 电流表 A 量程 0 0 1A 内电阻未知 单刀双掷电键一个 导线若干根 1 试设计一个能准确测量 Rx阻值的电路 在右面方框中画出电路图 并在图上标明 所选器材的符号 3 2 简要说明测量步骤 3 写出用测量的物理量表示 Rx的表达式 3 半偏法测定电压表的内阻 为测出量程为 3V 内阻约为 2k 电压表内阻的精确 值 实验室中可提供的器材有 电阻箱 R 最大电阻为 9999 9 定值电阻 r1 5k 定值电阻 r2 10k 电源 E 电动势约为 12V 内阻不计 开关 导线若干 实验的电路图如图所示 先正确连好电路 再调节电阻箱 R 的电阻值 使得电压表 的指针半偏 记下此时电阻箱 R 有电阻值 R1 然后调节电阻箱 R 的值 使电压表的指针 满偏 记下此时电阻箱 R 的电阻值 R2 实验中选用的定值电阻是 此实验计算电压表内阻 RV的表达式为 RV 若电源的内阻不能忽略 则电压表内阻 RV的测量值将 A 偏大 B 不变 C 偏小 D 不能确定 要视电压表内阻的大小而定 4 伏伏法 如图所示 用以下器材测量一待测电阻 Rx的阻值 900 1000 A 电源 E 具有一定内阻 电动势约为 9 0V B 电压表 V1 量程为 1 5V 内阻 r1 750 C 电压表 V2 量程为 5V 内阻 r2 2500 D 滑动变阻器 R 最大阻值约为 100 E 单刀单掷开关 K 导线若干 测量中要求电压表的读数不小于其量程的 1 3 试画出测量电阻 Rx的一种实验电 路原理图 原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注 根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线 V Rr 4 若电压表 V1的读数用 U1表示 电压表 V2的读数用 U2表示 则由已知量和测得 量表示 Rx的公式为 Rx 5 伏伏法 用以下器材可测量待测电阻 Rx的阻值 待测电阻 Rx 阻值在 3000 4000 之间 电源 E 电动势约为 6 0V 内阻可忽略不计 毫伏表 V1 量程为 0 500mV 内电阻 r1 1000 电压表 V2 量程为 0 10V 内电阻 r2在 10 12k 之间 电阻箱 R0 阻值范围 0 9999 9 滑动变阻器 R 最大阻值为 150 单刀单掷开关 S 导线若干 测量中要求两块电表的读数都不小于其量程的 并能测量多组数据 请在方框中画 1 3 出测量电阻 Rx的实验电路原理图 原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注 若某次测量中将电阻箱调到恰当值 R0时 毫伏表 V1的示数为 U1 电压表 V2的示数 为 U2 则由已知量和测量量计算 Rx的表达式为 Rx 6 伏安法但无伏特表 需改装表 测定一个待测电阻 Rx 阻值约为 200 的阻值 除了待测电阻外 实验室提供了如下器材 电池组 E 电动势为 3V 内阻不计 电流表 A1 量程为 0 10mA 内阻 r1约为 50 电流表 A2 量程为 0 500A 内阻 r2 1000 滑动变阻器 R1 阻值范围为 0 20 额定电流为 2A 电阻箱 R2 阻值范围为 0 9999 额定电流为 1A 开关 S 导线若干 请在答题纸上的方框中画出测量 Rx阻值的电路图 并在图中标明各器材的代号 其中电 5 阻箱的取值在 左右最为合适 7 电流半偏法 用半偏法测电流表内阻 提供的器材如下 干电池 电动势 E 约为 1 5V 内阻 r 约为 10 待测电流表 A 0 50 A 内阻约 4 k 电阻箱 R1 R2 均为 0 99999 9 电键 导线若干 实验电路如图 有关实验操作及测量如下 I 只闭合 S 当调节 R1到 26090 0 时 电流表 A 满偏 再闭合 S1 R2调为 3770 0 时 电流表 A 半偏 由此可得电流表的内阻 Rg的测量值为 半偏法测量电流表内阻时 要求 R1 Rg 比值 1 g RR 越大 测量误差越小 本实验中 R1虽比 Rg大 但两者之比不是很大 因此导致 Rg的测量误差较大 具体分析 如下 电流表 A 半偏时的回路总电阻比全偏时的回路总电阻 填 偏大 或 偏 小 导致这时的总电流 选填 变大 或 变小 半偏时 R2 Rg 填 大于 或 小于 为减小 Rg的测量误差 可以通过补偿回路总电阻的方法 即把半偏时回路的总电 阻的变化补回来 具体的数值可以通过估算得出 实际操作如下 在 中粗测出 Rg后 再把 R1先增加到 用第 问中的有关条件求得具体数值 再调节 R2使电流表 用这时 R2的值表示 Rg的测量值 如此多次补偿即可使误差尽量得以减小 8 伏安法测电压表的内阻 为了测定某一电压表的内阻 给出了以下器材 A 待测电压表 0 l 5V 内阻在 3 5k 4 5k之间 B 电流表 0 500A 内阻约为 l00 C 滑动变阻器 0 50 D 电键 E 电源 1 5V 的干电池一节 F 导线若干 要求设计实验电路 测量多组数据 然后作图线求电压表的内阻 I UUI 1 某同学设计了如图甲所示的电路图 经审查该图不能满足测量要求 请指出该 电路存在的问题 2 请你另外设计一个能满足测量要求的电路图 画在图乙所示的方框内 6 3 某同学用重新设计的电路进行实验 读得的各组数据用实心圆点标于坐标图丙 上 如图所示 根据各点表示的数据描出图线 由此求得电压表内阻 UI V R k 保留两位有效数字 9 电压半偏法测电压表的内阻 一个量程为 1V 的电压表内阻大约为 lk 某同学使用如 图所示的电路原理图来测量该电压表的内阻 RV 根据电路原理图 请在右图中画出连线 将器材连接成实验电路 已知电源 E 电阻箱 R1和滑动变阻器 R2都能满足实验所需要的条件 请将接线后 的主要实验步骤填写完整 先调电阻箱 R1的阻值为零 再调节滑动变阻器 R2 使电压表的读数为 1V 调节电阻箱 R1的阻值 使电压表的读数为 0 5V 记下此时电阻箱 R1的读数 Rx 用实验步骤中的测得量表示 Rv 表达式为 Rv 可供选择的滑动变阻器 R2有 A 阻值 0 10 额定电流 2A B 阻值 0 100 额定电流 1A 7 为了比较准确地测量出电压表的内阻Rv 应选用的滑动变阻器是 填仪 器前的字母代号 本实验中电压表的内阻 Rv的测量值 R测与真实值 R真相比 有 A R测 R真 B R测 R真 C R测 R真 D 无法 确定 10 安阻法 某同学为了测电流表 A1的内阻精确值 有如下器材 电流表 A1 量程 300 mA 内阻约为 5 电流表 A2 量程 600 mA 内阻约为 1 电压表 V 量程 15 V 内阻约为 3 k 定值电阻 R0 5 滑动变阻器 R1 0 10 额定电流为 1 A 滑动变阻器 R2 0 250 额定电流为 0 3 A 电源 E 电动势 3 V 内阻较小 导线 开关若干 1 要求待测电流表 A1的示数从零开始变化 且多测几组数据 尽可能的减少误差 从以上给定的器材中选择恰当的器材 在如下图所示线框内画出测量用的电路图 并在 图中标出所用仪器的代号 2 根据设计的方案 在右图中的器材连成符合要求的电路 有个别仪器可能不用 3 若选测量数据中的一组来计算电流表 A1的内阻 r1 则所用电流表 A1的内阻 r1表达 式为 r1 式中各符号的意义是 11 等效代替法 某同学准备用 500 A 的电流表改装成一块量程为 2 0 V 的电压表 他 为了能够更精确地测量电流表的内电阻 设计了如图所示的实验电路 图中各元件及仪 表的参数如下 A 电流表 G1 量程 1 02 mA 内电阻约 100 B 电流表 G2 量程 500 A 内电阻约 200 C 电池组 E 电动势为 3 0 V 内电阻未知 D 滑动变阻器 R 0 25 E 四旋钮电阻箱 R1 总阻值 9 999 8 F 保护电阻 R2 阻值约 100 G 开关 S1 单刀双掷开关 S2 1 实验中该同学先合上开关 S1 再将开关 S2与 a 相连 调节滑动变阻器 R 当电流表 G2有某一合理的示数时 记下电流表 G1的示数 I 然后将开关 S2与 b 相连 保持 不变 调节 使电流表 G1的示数仍为 I 时 读取电阻箱的读数 r 2 由上述测量过程可知 电流表 G2内电阻的测量值 rg 3 若该同学通过测量得到电流表 G2的内电阻值为 190 他必须将一个 k 的电阻与电流表 G2串联 才能改装为一 块量程为 2 0 V 的电压表 4 该同学把改装的电压表与标准电压表 V0进行了核对 发 现当改装的电压表的指针刚好指向满刻度时 标准电压表 V0的指针恰好如右图所示 由此可知 该改装电压表的百分误差为 其中 表示百分误 差竖线表示绝对值 a 表示真实值 b 表示a的测量值 12 学以致用 举一反三 类似 1 现要测量某一待测电阻 Rx的阻值 给定的器材有 A 待测电阻 Rx 阻值约为 100 B 电源 E 电动势约为 1 5 V 内阻可忽略不计 C 电流表 A1 量程为 0 10 mA 内电阻 r1 20 D 电流表 A2 量程为 0 20 mA 内电阻约为 8 E 定值电阻 R0 阻值 R0 80 F 滑动变阻器 R1 最大阻值为 20 G 滑动变阻器 R2 最大阻值为 1 k H 单刀单掷开关 S 导线若干 1 在实验过程中电表的示数从零开始变化 滑动变阻器选择 填 F 或 G 供电电路选择 填 限流 或 分压 接法 9 2 为了测量电阻 Rx 结果尽量准确 请设计实验电路原理图 画在虚线框内 3 若某次测量中电流表 A1的示数为 I1 电 流表 A2的示数为 I2 则 Rx的表达式为 Rx 用 I1 I2 R0 r1表 示 电学实验专题复习 二 电学实验专题复习 二 二 测电源的电动势和内阻二 测电源的电动势和内阻 1 在 测定电源电动势和内阻 的实 验中 某同学所用的电路图如图所示 测得的数据如下表 123456 U V1 421 361 081 211 141 07 I A0 040 080 120 160 200 24 实验误差分系统误差和偶然误差两种 该实验的系统误差主要是由 引起的 由于系统误差本实验电动势的 测量值 E测 真实值 E真 内电阻的测量值 r测 r真 填 大于 小于 或 等于 用画 U I 图线求电动势和内阻的优点在于可以尽量减小实验的 误差 填系 统或偶然 10 在如图给出的 U I 坐标系中用已知的数据画出 U I 图线 横 纵坐标的起点已经规定好 从图象中可以发现该同学记录的第 组数据有错误 根据所画图线求得电动势 E V 内阻 r 均保留 2 位有效数 字 1 故答案为 电压表的分流 小于 小于 偶然 图象如上图 3 1 5 1 8 2 某同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻 提供的器材有 电 压表 0 3V 电流表 0 0 6A 滑动变阻器有 R1 10 2A 和 R2 100 0 1 A 各一 只 实验中滑动变阻器应选用 填 R1 或 R2 在实验中测得多组电压和电流值 得 到如图丙所示的 U I 图线 由图可求出该电源电动势 E V 内阻 r 保留三位有效数字 在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路 由于该实验存在系统误差使得电动势测量值 真实值 内电阻测量值 真实 值 填 2 R1 1 45 1 47 1 78 1 83 连线如图 11 3 需要测一个内阻较大的电源的电动势和内阻 现只有两只电压表 V1 V2 以及电键和 一些导线 已知电压表 V1的内阻为 R0 两电压表的量程均略大于估计出的电源电动势 1 画出测量电路 2 列出求解方程 对使用的符号要有必要的文字说明 3 1 测量电路图如图所示 2 闭合 K V1的示数为 U1 K 断开时 V1的示数为 U2 V2的 示数为 U3 设 V2的内阻为 R 电源电动势和内阻分别为 E r 可列方程 0 0 1 R rR E U 0 0 2 R rRR E U R R U U 0 3 2 4 现有一阻值为 10 0 的定值电阻 一个开关 若干根导线和一个电压表 该电压表表 面上有刻度但无刻度值 要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案 已知电压表内阻 极大 电压表量程大于电源电动势 电源内阻约为几欧 要求 1 在右边方框中画出实验电路图 2 简要写出完成接线后的实验步骤 3 写出用测得的量计算电源内阻的表达式 r 4 按电路图连接好电路 V2V1 K E r 12 在开关S断开状态下读出电压表指针所在处的分度格数n1 闭合开关S 读出电压表指针所在处的分度格数n2 3 设电压表每一小分度表示的电压为U0 S断开时 有 E n1U0 S 闭合时 有r R Un UnE 00 02 解以上两式 得R n nn r 2 21 5 现有器材 量程为 10 mA 内阻约为 30 40 的电流表一个 定值电阻R1 150 定值电阻R2 100 单刀双掷开关 S 导线若干 要利用这些器材测量一节干电池 电动势约 1 5V 的电动势 在下面方框内画出实验电路 用已知量和直接测得的量表示待测电动势 表达式为E 各直接测量 的量的意义是 5 1 电路如图 2 I1为闭合 S2时电流表的读数 I2为断开 S2时电流表的读数 6 实验室中准备了下列器材 A 待测干电池 电动势约 1 5V 内阻约 1 0 B 电流表 G 满偏电流 1 5mA 内阻为 10 C 电流表 A 量程 0 0 60A 内阻约 0 10 13 D 滑动变阻器 R1 0 20 2A E 滑动变阻器 R2 0 100 1A F 定值电阻 R3 990 G 开关 S 一个和导线若干 1 小明同学选用上述器材 滑动变阻器只选用了一个 测定一节干电池的电动势和内 阻 为了能较为准确地进行测量和操作方便 实验中选用的滑动变阻器 应是 2 请在方框中画出他的实验电路图 3 右图为小明根据实验数据 作出的 I1 I2图线 I1为电流表 G 的示数 I2为电流表 A 的示 数 由该图线可得 被测干电 池的电动势 E V 内阻 r 6 6 1 R1 2 如右图 3 1 47V 左右 0 76 左右 7 一种电池标称电动势约为 9V 内电阻约 50 允许的最大输出电流为 50mA 为了较 准确的测量这个电池的电动势和内电阻 可以设计出如图 1 所示的实验电路 已知实验 中所使用的电压表内电阻足够大 可以忽略其对电路的影响 图中 R 为电阻箱 阻值范 围为 0 999 9 R0为保护电阻 实验室里备用的定值电阻有以下几种规格 A 10 B 50 C 150 D 500 实验时 R0应选用 较好 填字母代号 按照图 1 所示的电路图 将图 2 所示的实物连接成实验电路 在实验中 当变阻箱调到图 3 所示位置 图 1 E r S R0 R V 14 后 闭合开关 S 电压表的示数为 8 70V 此时通过电阻箱的电流为 mA 断开开关 S 调整电阻箱的阻值 再闭合开关 S 读取并记录电压表的示数 多次重 复上述操作 可得到多组电压值 U 和通过电阻箱的电流值 I 利用多次读取和计算出的数 据 作出如图 4 所示的图线 根据图线可知 该电池的电动势 E V 内电阻 r 7 2 C 如图 1 所示 17 6 17 18 均可得分 9 45 9 55 或 9 5 50 0 或 50 R0 电源 图 2 图 3 100 10 1 0 1 R0 电源 图 1 I mA U V 图 4 7 0 0102030405060 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 15 8 在 测定一节干电池电动势和内阻 的实验中 1 第一组同学利用如图 a 的实验装置测量 电压表应选择量程 填 3V 或 15V 实验后得到了如图 b 的 U I 图象 则电池内阻为 电压表 电 流表均为理想电表 2 第二组同学也利用图 a 的连接测量另一节干电池 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 后电流表有读 数 于是该组同学分别作出了电压表读数 U 与 x 电流表读数 I 与 x 的关系图 如图 c 所示 则根据图象可知 电池的电动势为 V 内阻为 8 1 3V 1 5 各 2 分 2 1 5 1 各 3 分 9 我们知道 小灯泡的电阻随通电电流的增加而非线性地增大 现要测定当一个小灯泡 的电阻等于已知电阻 R0时 通过它的电流强度 选用的实验器材有 A 待测小灯泡 RL 标称值 2 5V 0 3A B 直流电源 E 电动势约 6V C 滑动变阻器 R 标称值 50 1 5A D 微安表 量程 0 200 A 内阻为 500 E 已知定值电阻 R0 6 U V I A0 0 30 1 45 1 00 x P 1 50 1 40 1 30 1 20 U V 0 5 10 x cm 1 35 0 5 10 x cm 0 30 0 20 0 10 0 15 I A 图 a 图 b图 c 图甲 16 F 供选用的电阻 R1 160 R2 3K R3 100K 各一个 G 一个单刀单掷开关 S1 一个单刀双掷开关 S2 导线若干 利用一个或几个 供选用的电阻 将微安表改装成一个量程略大于 2 5V 的伏特表 将 改装的电路图画在图甲的方框内 改装后此伏特表的量程是 V 现利用改装好的伏特表和选用的器材设计如图乙所示的电路 来测量通过小灯泡的 电流强度 请在图丙的实物图上连线 如图乙 将滑动变阻器 R 的触头置于最右端 闭合 S1 S2先接 a 测得定值电阻 R0两 端的电压 U0 再改接 b 测得小灯泡 R L两端的电压 UL 若 UL U0 则需反复调节 R 直到 S2接 a 和接 b 时 定值电阻 R0两端电压和灯泡两端电压相等 即 0 U L R L U 0 U 若测得此时伏特表的示数为 1 5V 则通过小灯泡的电流强度为 A L U 9 2 2 6 3 分 如图答甲所示 3 分 如图答乙所示 3 分 0 25 3 分 17 10 电路故障分析 如图所示的电路 a b c d 为接线柱 当合上开关 K 后发现灯 L1和 L2都不亮 经分析 其原因只可能是灯 L1或 L2的灯丝断了 某同学将万用表的选 择开关打到直流电压挡测 a b 间的电压时有读数 故可判定发生断路的是灯 填 L1或 L2 测量时万用表的红表笔应接 填 a 或 b 如果他将万用 表的选择开关打到欧姆挡并短接调零后 直接测 L1的电阻 则测量前他首先应做的工作 是 2 L1 a 断开开关 K 3 2 6 11 用伏安法测电阻时 如待测电阻 RX约为 150 电压表内阻约为 5k 电流表内 阻约为 20 应该用下图中的 电路 填 或 来测量可以尽量减小误 差 当用电路图 1 进行测量时 测量值将比真实值偏 当用图 2 进行测 量时测量值比真实值偏 填大或小 以上的测量误差属于 误差 a bc d L1L2 k 18 用图 14 所示的电路测电阻时可消除上述误差 1 提供选择的实验步骤如下 A 将 R1的滑片靠近 b 端 将 R2的滑片靠近 c 端 闭合 S1 B 将 R1的滑片靠近 a 端 将 R2的滑片靠近 d 端 闭合 S1 C 将 S2与 1 接通 调 R1和 R2使电压表和电流表示数适当 并记下示数 U1 I1 D 再将 S2与 2 接通 调 R1和 R2使电压表和电流表示数适当 并记下示数 U2 I2 E 再将 S2与 2 接通 调 R2使电压表和电流表示数适当 并记下示数 U2 I2 选出正确步骤并排出合理顺序为 2 测量值表达式为 RX 用 U1 I1 U2 I2表示 3 为使实验尽量准确 并便于调节 变阻 器 R2应选用 A 滑动变阻器 0 50 B 滑动变阻器 0 1000 4 按图 14 电路将器材 图 15 连成实验电路 其中有几条线已经连好 小 大 系统 1 ACE 2 U1 I1 U2 I2 3 A 每空 3 分 共 9 分 19 4 电路图的连接与实验原理全部相符即给 3 分 12 如图甲所示是一种测量电容的实验电路图 实验是通过对高阻值电阻放电的方法测 出电容器充电至电压为 U 时所带的电荷量 Q 从而再求出待测电容器的电容 C 某同学 在一次实验时的情况如下 A 按图甲所示的电路图接好电路 B 接通开关 S 调节电阻箱 R 的阻值 使小量程电流表的指针偏转接近满刻度 记下此 时电流表的示数 I0 490 A 电压表的示数 U0 8 0 V I0 U0分别是电容器放电时的初始 电流和电压 C 断开开关 S 同时开始计时 每隔 5 s 或 10 s 测读一次电流 i 的值 将测得数据填入 表格 并标示在图乙的坐标纸上 时间 t 为横坐标 电流 i 为纵坐标 结果如图中小黑 点所示 20 1 在图乙中画出 i t 图线 2 图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是 3 该电容器的电容为 F 结果保留两位有效数字 22 1 用平滑的曲线连接 图略 3 分 2 电容器充电到电压为