电学实验的基本原理和基本方法

电学实验的基本原理和基本方法

1. 如图所示，某同学用伏安法测量电阻R x 的阻值时，他先将电压R x a b 表的可动头S 接在a 点，读得电压表示数为U 1=3.0V，电流表示数

I 1=3.0mA；然后将电压表的可动头S 改接b 点，读得电压表示数为U 2=2.9V，电流表示数I 1=4.0mA。由此可知，电压表的可动头S 接在_________点时测量误差较小，测得R x 的阻值为__________Ω．

2. 用伏安法测电阻时，采用如图a 和b 两种线路，当用图a 测量

时，电压表和电流表的示数分别为U 1=5.0V，I 1=0.5A；当用图b 测

量时，电压表和电流表的示数分别为U 2=4.6V，I 2=0.8A，电源内阻

不计，求被测电阻R 的真值。

3. 在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R x ．

（1）请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ＝_________________（用上述测量量的字母表示）．

（2）若实验中测量：金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值为l ＝_________cm，金属丝直径的测量值为d =_________mm．

（3）用电流表和电压表测金属丝的电阻时，由于电压表、电流表

内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法都会产生系统误差．按如图所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差．利用该电路进行实验的主要操作过程是：

第一步：先将R 2的滑动头调到最左端，单刀双掷开关S 2向1闭合，闭合电键S 1，调节变阻器R 1和R 2，使电压表和电流表的示数尽量大些（不超过量程），读出此时电压表和电流表的示数U 1、I 1．

第二步：保持两滑动变阻器的滑动头位置不变，将单刀双掷开关S 2向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数U 2、I 2请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式R x =__________________．

4. 图为用伏安法测量电阻的原理图．图中，为电压表，内阻为4000Ω；为电流表，内阻为50Ω；E 为电源，R 为电阻箱，R x 为待测电阻，S 为开关．

（1）当开关闭合后电压表读数U ＝1.6V ，电流表读数

I =2.0mA．若将R x =U 作为测量值，所得结果的百分误差是I

_______________．

（2）若将电流表改为内接。开关闭合后，重新测得电压表

读数和电流表读数．仍将电压表读数与电流表读数之比作为测

量值．这时结果的百分误差是__________________． （百分误差＝

实际值-测量值实际值×100％）

5. 某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材：

A ．待测小灯泡（额定功率6W ，额定电流0.5A ）

B ．电流表（量程0～0.6A ，内阻0.1Ω）

C ．电压表（量程0～5V ，内阻约5kΩ）

D ．电压表（量程0～15V ，内阻约15kΩ）

E ．滑线变阻器（最大阻值50Ω）

F ．滑线变阻器（最大阻值1kΩ）

G ．直流电源（电动势15V ，内阻可忽略）

H ．开关一个，导线若干

实验中调节滑线变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流．

（1）请在虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理

的电路图．并在每个选用的器材旁标上题目所给的字母序

号．

（2）如图所示是该研究小组测得小灯泡的I —U 关系图

线．由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而________

（填“增大”、“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为

6V 时，其灯丝电阻值约为____________Ω．（保留两位有效

数字）

6. 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I

（1）在左下框中画出实验电路

图．可用的器材有：电压表、电流表、

滑线变阻器（变化范围0～

10Ω）、电源、

小灯泡、电键、导线若干．

（2）在下图中画出小灯泡的U —I

曲线．

（3）若将该小灯泡接在电动势是

1.5V ，内阻是2.0Ω的电池两端，小灯泡

的实际功率是多少? （简要写出求解过程，若需作图，可直接画在图中）

7. 有一电流表，量程为1mA ，内阻r 1约为100Ω。要求测量其内阻。可选用器材有，电阻器R 0，最大阻值为99999.9Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10k

Ω；滑动变阻器乙，最大阻值为2k Ω；电源E 1，电动势约为2V ，内阻不计；电源E 2，电动势约为6V ，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： a ．断开S 1和S 2，将R 调到最大；

b ．合上S 1调节R 使○A 满偏；

c ．合上S 2，调节R 1使○A 半偏，此时可以认为○A 的内阻r g ＝R 1。

试问：

（1）在上述可供选择的器材中，可变电阻R 1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__________。

（2）认为内阻r g ＝R 1，此结果与r g 的真实值相比________。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）

8. 将满偏电流I g =300μA、内阻未知的电流表○G 改装成电压表并进行核对．

（1）利用如图所示的电路测量电流表○G 的内阻（图中电源的电动势E=4V ）；先闭合S 1，调节R ，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S 2，保持R 不变，调节R′，使电流表指2针偏转到满刻度的，读出此时R′的阻值为200Ω，则电流表内阻的3

测量值R 1=________Ω．

（2）将该表改装成量程为3V 的电压表，需_________（填“串

联”或“并联”）阻值为R 0=___________Ω的电阻．

（3）把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试画出实验电

路图和实物连接图．

9. 有两个相同的表头，改装成量程不同的电流表A 1和A 2，A 1的量程是A 2的两倍，则

A ．若将两电流表串联起来，则两表指针偏角θ1

B ．若将两电流表串联起来，则两表指针偏角θ1=θ2，A 1的示数大于A 2的示数

C ．若将两电流表并联起来，则两表指针偏角θ1=θ2，A 1的示数大于A 2的示数

D ．若将两电流表并联起来，则两表指针偏角θ1>θ2，两表的示数相等

10. 一电压表由电流表G 与电阻R 串联而成，如图所示．若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进?

A ．在R 上串联一比R 小得多的电阻 B ．在R 上串联一比R 大得多的电阻

C ．在R 上并联一比R 小得多的电阻

D ．在R 上并联一比R 大得多的电阻 11. 某研究性学习小组利用如图1所示电路测量电池组的电动势E 和内阻r ．根据实验数

1据绘出如图2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 I

＝________V，r ＝________Ω．

12. 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：

A ．干电池E （电动势约为1.5V ，内阻约为1.0Ω）

B ．电流表A 1（满偏电流3mA ，内阻r 1=10Ω）

C ．电流表A 2（0～0.6A ，内阻约0.1Ω）

D ．滑线变阻器R 1（0～20Ω，10A ）

E ．滑线变阻器R 2（0～100Ω，10A ）

F ．定值电阻R 3（990Ω）

G ．开关和导线若干

（1）为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是______________（填字母代号）

（2）请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图．

（3）如图为某一同学根据他所设计的实验给出的I 1、I 2图线（I 1为A 1的示数，I 2为A 2的示数），由图线可求得被测电池的电动势E ＝______________V，内阻r =_____________Ω．

13. 用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的

多用电表测某电阻阻值，根据如图所示的表盘，被测

电阻阻值为_______Ω．若将该表选择旋钮置于1mA

挡测电流，表盘仍如图所示，则被测电流为

________mA．

14. 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

连接点。

（1）为了检测小灯泡及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）小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。

___________________________________________________________________________

15. “黑盒子”表面有a 、b 、c 三个接线柱，盒内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件．为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：

第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针不发生偏转；

第二步：用电阻×100Ω挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图1所示．

（1）第一步测量结果表明盒内__________________________________．

（2）图2示出了图1[1]和图1[2]中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是______Ω；图3示出了图1[3]中欧姆表指针所指的位置，其对应的阻值是_______________Ω．

（3）请在图4的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况．

图

4 图5 （4）一个小灯泡与3V 电池组的连接情况如图5所示．如果把图中e 、f 两端用导线直接相连，小灯泡可正常发光．欲将e 、f 两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连，使小灯泡仍可发光．那么，e 端应连接到_______接线柱，f 端应连接到______接线柱．