电学实验复习.docx
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电学实验复习
一、用描迹法画出电场中平面上的等势线
1.在用电流场模拟静电场描绘电场中等势线的实验中,所用的器材除了木板、白纸、复写纸、圆柱形电极、导线、电池、电键外,还必须有_______、_______和_______.
答案:
导电纸探针电流表
2.在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验时,在下列所给出的器材中,应该选用的是_______(用器材前的字母表示).
A.6V的交流电源
B.6V的直流电源
C.100V的直流电源
D.量程0~0.5V,零刻度在刻度盘中央的电压表
E.量程0~300μA,零刻度在刻度盘中央的电流表
在实验过程中,要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上,它们的顺序(自上而下)是
①_______,②_______,③_______.
在实验中,按下电键,接通电路,若一个探针与基准点O接触,另一探针已分别在基准点O的两侧找到实验所需要的两点a、b(如图16-9-1),则当此探针与a点接触时,电表的指针应_______(“左偏”“指零”或“右偏”);当此探针与b点接触时,电表的指针应_______(“左偏”“指零”或“右偏”).
图16-9-1
答案:
BE导电纸复写纸白纸指零指零
3.在“电场中等势线的描绘”实验中,提供了下列操作步骤,将正确的步骤按合理的顺序将操作步骤的顺序号填在下面的横线上:
__________或__________.
①在导电纸上画出两个电极的连线②将白纸、复写纸、导电纸依次铺放在木板上,并用图钉把三层纸固定在木板上③把电键闭合④把两个圆柱形电极平放在导电纸上并通过电键分别与电源的正负极相连⑤在两个电极的连线上选取间距大致相等的五个基准点,并用探针把它们的位置复印在白纸上⑥将灵敏电流计的两个接线柱与两个探针相接⑦将一个探针接触某个基准点不动,另一探针缓慢地反复移动,当灵敏电流计示数为零时,用探针把这个等势点的位置复印在白纸上.用上述方法,在该基准点两侧各探测出五个等势点⑧探测出另外四个基准点的等势点⑨断开电源,取下白纸,描出电场中的等势线.
答案:
②④⑥①⑤③⑦⑧⑨或②④①⑤⑥③⑦⑧⑨
4.在电场中等势线描绘的实验中,先在导电纸上画出电极a、b(模拟点电荷)的连线,在连线上取间距大致相等的c、d、e、f、g五个点,如图16-9-2所示,G为灵敏电流计,甲、乙为两探针,则实验中,应是
图16-9-2
A.探针甲不动,移动乙B.探针乙不动,移动甲
C.电流计示数为零时说明电流计断路D.图中虚线表示电场线
解析:
本实验是利用当灵敏电流计指针不偏转时,与灵敏电流计相连的探针相接触的两点电势相等的原理来找等势点的.具体操作时,应使一探针接触某个基准点不动,另一探针在基准点上、下两侧缓慢地移动.电流计不偏转时,复印下这一点,用这种方法就可找出许多等电势点,故A正确而B错误.C选项电流计示数为零,说明两探针接触的两点间电势差为零而非断路,故C错.D选项中虚线所示为等势线而非电场线,故D错.
答案:
A
5.(2004年全国理综Ⅳ,22)
(1)图16-9-3中给出的是螺旋测微器测量一金属板厚度时的示数,读数应为_______mm.
图16-9-3
(2)图中给出的器材为:
电源E(电动势为12V,内阻不计),木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张),两个金属条A、B(平行放置在导电纸上,与导电纸接触良好,用作电极),滑动变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻),直流电压表
(量程为6V,内阻很大,其负接线柱与B极相连,正接线柱与探针P相连),开关K.
现要用图16-9-4中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线.AB间的电压要求取为6V.
图16-9-4
(Ⅰ)在图中连线,画成实验电路原理图;
(Ⅱ)下面是主要的实验操作步骤,将所缺的内容填写在横线上方.
a.接好实验电路.
b._____________________.
c.合上K,并将探针P与A相接触.
d._____________________.
e.用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上.画一线段连接AB两极,在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点,用探针把它们的位置压印在白纸上.
f.将探针与某一基准点相接触,______________,这一点是此基准点的等势点.用探针把这一点的位置也压印在白纸上.用相同的方法找出此基准点的其他等势点.
g.重复步骤f,找出其他4个基准点的等势点.取出白纸画出各条等势线.
答案:
(1)7.324(7.323~7.325均给分)
(2)(Ⅰ)连接线路如图.
(Ⅱ)把变阻器的滑动触头移到靠近D端处,调节R,使电压表读数为6V
记下电压表读数,在导电纸上移动探针,找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点.
二、描绘小电珠的伏安特性曲线
1.灯丝的电阻率随温度的升高而_______,所以,在电珠不发光时与正常发光时相比较,_______时电阻大.一个电珠接入电路后,从不发光逐渐增加亮度,直到正常发光的过程中,灯丝的电阻将怎样变化?
_______.
答案:
增大发光逐渐变大
2.在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,所需的器材如图16-10-2所示,根据图16-10-1所示的电路图,以笔画线代替导线,将实物连接好.
图16-10-1
图16-10-2
答案:
3.小电珠的伏安特性曲线如图16-10-3所示(只画出了AB段),由图可知,当电珠两端电压由3V变为6V时,其灯丝电阻改变了_______Ω.
图16-10-3
解析:
R虽随着温度的变化而变化,但各个状态仍遵守欧姆定律.
A:
RA=
Ω=30Ω
B:
RB=
Ω=40Ω
故ΔR=RB-RA=10Ω.
答案:
10
4.为了测量和描绘“220V40W”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线,可以利用调压变压器供电.调压变压器是一种自耦变压器,它只有一组线圈L绕在闭合的环形铁芯上,输入端接在220V交流电源的火线与零线间,输出端有一个滑动触头P,移动它的位置,就可以使输出电压在0~250V之间连续变化,图16-10-4甲中画出的是调压变压器的电路图符号.实验室内备有交流电压表,交流电流表,滑动变阻器,开关,导线等实验器材.
(1)在图16-10-4甲中完成实验电路图;
(2)说明按你的实验电路图进行测量,如果电表内阻的影响不能忽略,在电压较高段与电压较低段相比较,哪段的误差更大?
为什么?
(3)如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如图16-10-4乙所示,试根据图线确定:
把两个完全相同的“220V40W”白炽电灯串联在220V交流电源的火线与零线间,这两只电灯消耗的总电功率是多大?
图16-10-4
解析:
(1)如下图所示.开关应连接在火线上,电流表外接与内接都可以.
(2)如果采用电流表外接法,电压较高段误差更大,因为电压越高,灯丝电阻越大,由于电压表分流而造成的误差越大;如果采用电流表内接法,电压较低段误差更大,因为电压越小,灯丝电阻越小,由于电流表分压造成的误差越大.
(3)47W±1W
答案:
(1)
(2)略(3)47W±1W
5.(2004年上海,18)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和U分别表示小灯泡上的电流和电压):
I/A
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U/V
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
(1)在下框中画出实验电路图.可用的器材有:
电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0~10Ω)、电源、小灯泡、开关、导线若干.
图16-10-5
(2)在图16-10-5中画出小灯泡的U-I曲线;
(3)如果一电池的电动势是1.5V,内阻是2.0Ω,将本题中的小灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少?
(简要写出求解过程;若需作图,可直接画在第
(2)小题的方格图中)
答案:
(1)见左下图
(2)见右下图
(3)作出U=E-Ir图线,可得小灯泡工作电流为0.35A,工作电压为0.80V,因此小灯泡实际功率为0.28W
三、测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
1.用螺旋测微器测量一矩形小零件的长和宽时,螺旋测微器上的示数如图16-11-1(a)和图16-11-1(b)所示.图(a)的读数是_______mm,图(b)的读数是_______mm.
图16-11-1
答案:
8.4758.586
2.在“测定金属丝的电阻率”的实验中,用电压表测得金属丝两端的电压U,用电流表测得通过金属丝中的电流I,用螺旋测微器测得金属丝的直径d,测得数据如图16-11-2所示,请从图中读出U=_______V,I=_______A,d=_______m.
图16-11-2
答案:
2.200.441.840×10-3
3.在“测定金属的电阻率”实验中,下列操作中错误的是
A.用米尺量出金属丝的全长三次,算出其平均值
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.用伏安法测电阻时应采用电流表内接线路,多次测量后算出其平均值
D.实验中应保持金属丝的温度不变
解析:
因在“测定金属电阻率”的实验中,所用电阻阻值一般为几个欧姆;电压表一般用0~3V挡,内阻几千欧;电流表0~0.6A挡,内阻零点几欧姆;所以测电阻时应采用电流表外接线路,所以C是错误的.
答案:
C
4.如图16-11-3所示是测量待测电阻Rx的电路图,由于电压表、电流表有内阻对实验产生影响,使测量值出现误差,为使测量值更准确,分别测有两组数据:
S接a时,电压表、电流表示数分别为U1、I1;S接b时,电压表、电流表示数分别为U2、I2.
图16-11-3
(1)在如图16-11-4所示实物图上用导线连接好电路;
(2)如果电压表示数几乎不变,电流表示数变化较大,待测电阻Rx=_______;
(3)如果电流表示数几乎不变,电压表示数变化较大,待测电阻Rx=_______.
图16-11-4
答案:
(1)如下图
(2)U2/I2(3)U1/I1
5.在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20kΩ,电流表的内阻约为10Ω,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如图16-11-5所示.
图16-11-5
(1)根据各点表示的数据描出I-U图线,由此求得该电阻的阻值Rx=_______Ω.(保留两位有效数字)
(2)画出此实验的电路原理图.
解析:
由数据点画出图线,由图线斜率可求得电阻值.因Rx=2.4×103Ω,RV=20kΩ,RA=10Ω,
>
,所以电流表应内接.因测得电压的数据变化范围较大,但题目没有给出滑动变阻器的阻值范围,所以滑动变阻器最好接成分压式电路.
答案:
(1)2.4×103
(2)电路原理图如下图所示
6.(2004年全国理综三,22)用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω):
电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;
电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω;
电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω;
滑动变阻器R,最大阻值约为100Ω;
单刀单掷开关K,导线若干.
(1)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);
(2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图16-11-6上画出连线.
图16-11-6
(3)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=_______.
答案:
(1)
(2)
或
(3)Rx=
或Rx=
r1
7.(2005年北京春季,22)在测量电阻的实验中,提供的器材有:
3V稳压电源E、滑线变阻器R、电压表V、电流表A、待测电阻Rx,以及开关S、导线等.要求:
①电流表内接;②调节滑线变阻器可使电压表的示数在0~3V间变化.
在实验中,有的同学连成图16-11-7、图16-11-8所示的电路,其中a,b,c,…,k是表示接线柱的字母.请将图12、图13中接线错误(用导线两端接线柱的字母表示)、引起的后果、改正的方法(改接、撤销或增添),分别填在图下面相应的表格中.
图16-11-7
接线错误
引起的后果
改正的方法
图16-11-8
接线错误
引起的后果
改正的方法
答案:
图16-11-7对应的表格
接线错误
引起的后果
改正的方法
ce
电源可能短路,损坏电源
撤销ce连线
fi,hj
电流表指针反偏,损坏电流表
fi→fh,hi→ij
图16-11-8对应的表格
接线错误
引起的后果
改正的方法
缺db(或dg或dk)连线
压表的示数无法调到0V
添db(或dg或dk)连线
hj
流表短路,指针无示数
销hj连线
四、把电流表改装为电压表
1.图16-12-1是测定电流表内阻的电路图,接通开关S,调节电阻箱R的电阻值为R1,使电流表指针偏转到满刻度;再把电阻箱R的电阻值调至R2,使指针偏转到满刻度的一半.在电池内阻略去不计的情况下,电流表的内阻Rg等于
图16-12-1
A.R2-2R1B.
R2-R1
C.R2-R1D.2(R2-R1)
解析:
R与Rg串联.设当电流表指针偏转满刻度时的电流为I,则
I(R1+Rg)=E①
当电流表指针偏转一半时
I(R2+Rg)=E②
由①②得Rg=R2-2R1.
答案:
A
2.图16-12-2所示电路测量电流表内阻,R1、R2为电阻箱,测量时首先接通开关S1调节R1,使表头指针满偏,然后接通开关S2并调节R2,使表头指针指在满刻度的一半处.当电源的内阻忽略不计时,Rg近似等于R2的条件是什么?
图16-12-2
答案:
接通S2后,R2与Rg并联,回路中总电阻减小,总电流将大于Ig,通过R2的电流实际上大于
,要想使R2中的电流接近
,即使Rg近似等于R2,R1必须远远大于R2,即R1
R2,这样在闭合S2后回路中的总电流才可认为不变.
3.(2002年上海)两个电压表甲、乙是由完全相同的电流表改装成的,它们的量程分别为5V、15V,为了测量15V~20V的电压,把甲、乙串联使用,则两表的
A.读数相同B.指针偏转角度相同
C.读数正比于表的内阻D.指针偏转角度正比于表的内阻
解析:
电流表改装成电压表以后,表头的内阻rg并没有变化,其量程也没有发生变化,两电压表中因电流相同,故两表指针偏转角度相同;而读数是整个电表内阻分压所决定,表盘是改装后的刻度值,故读数正比于表的内阻(表头内阻Rg与分压电阻之和).
答案:
BC
4.在测定电流表内阻的实验中,备用的器材有:
A.电流表(量程0~100μA)
B.标准电压表(量程0~5V)
C.电阻箱(阻值范围0~9999Ω)
D.电阻箱(阻值范围0~99999Ω)
E.电源(电动势2V,有内阻)
F.电源(电动势6V,有内阻)
G.滑动变阻器(阻值范围0~50Ω,额定电流1.5A)
还有若干电键和导线.
(1)如果采用图16-12-3所示的电路测定电流表G的内阻,并且要想得到较高的精确度,那么从以上备用的器材中,可变电阻R1应选用_______,可变电阻R2应选用_______,电源E应选用_______.(用字母代号填写).
图16-12-3
(2)如果实验时要进行的步骤有:
A.合上K1;
B.合上K2;
C.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调至最大;
D.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;
E.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;
F.记下R2的阻值.
把以上步骤的字母代号,按实验的合理顺序填写在下面横线上的空白处:
____________________________________________________________.
(3)如果在上述步骤F中,所得R2的阻值为600Ω,则电流表内阻Rg的测量值为____Ω.
(4)如果要将电流表改装为量程0~5V的电压表,则改装的方法是跟电流表_______联一个阻值为_______Ω的电阻.
(5)在图16-12-4所示的器材中,一部分是将电流表改装为电压表所需的,其余是为了把改装的电压表跟标准表进行核对所需的.首先画出改装和核对都包括在内的电路图(要求对0~5V的所有刻度都能在实验中进行核对);然后,将器材按以上要求连接成实验电路.
图16-12-4
解析:
(1)在用并联半偏法“测定电流表内阻”的实验中,电表内阻Rg=R2的条件是R1
R2,而保证R1
R2的条件是E
IgRg.由此试用电源F,此种情况回路中的电阻值至少应为R′=
=6×104Ω,所以可变电阻R1选用D可行;R2选用C,电源则选用F.
(2)实验应按下列合理步骤进行,即C、A、D、B、E、F.
(3)由于满足R1
R2的条件,所以测量值Rg=R2=600Ω.
(4)将电流表改装为电压表,应串联一个高值的分压电阻,以扩大量程,增加内阻,分压电阻的阻值为
R=
-Rg=
Ω-600Ω=49400Ω.
(5)为了对改装的电压表从0~5V的刻度都进行核对,滑动变阻器应接成分压电路,且改装表与标准表并联.电路如下图所示.
答案:
(1)DCF
(2)CADBEF(3)600Ω(4)串49400(5)电路图如下图所示实验电路连接略
5.(2004年全国理综一,22)
(1)图16-12-5中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数,此读数应为_______mm;
图16-12-5
(2)实验室内有一电压表
,量程为150mV,内阻约为150Ω.现要将其改装成量程为10mA的电流表,并进行校准.为此,实验室提供如下器材:
干电池E(电动势为1.5V),电阻箱R,滑线变阻器R′,电流表
(有1.5mA、15mA与150mA三个量程)及开关K.
图16-12-6
(a)对电表改装时必须知道电压表的内阻.可用图16-12-6所示的电路测量电压表
的内阻.在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下,电路中的电流表
应选用的量程是_______.若合上K,调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV,电流表的读数为1.05mA,则电压表的内阻RmV为_______(取三位有效数字).
(b)在对改装成的电流表进行校准时,把
作为标准电流表,在右面的方框中画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图(滑线变阻器作限流使用),图中各元件要用题中给出的符号或字母标注.图中电阻箱的取值是_____(取三位有效数字),电流表应选用的量程是_____.
解析:
(1)由图读出:
6mm+12.4×0.01mm=6.124mm.
(2)电压表满偏电流为:
150mV/150Ω=1.0mA,所以选择1.5mA的量程.电压表内电阻为:
150mV/1.05mA=143Ω.当改装成10mA的电流表后,最大电流为10mA,则选用量程为15mA的电流表,所并联的电阻箱阻值为150mV/(10mA-1.05mA)=16.8Ω.
答案:
(1)6.124(6.123~6.125均给分)
(2)(a)1.5mA143Ω
(b)如下图所示16.8Ω15mA
五、测电池的电动势和内阻
1.某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω,连接电路的实物图如图16-13-1.
图16-13-1
(1)该学生接线中错误的和不规范的做法是
A.滑动变阻器不起变阻作用B.电流表接线有错
C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥
(2)在方框里画出这个实验的正确电路图.
解析:
变阻器要起变阻的作用,必须使接入电路的两根导线一条接在下面的线柱上,另一条接在上面的金属杆的一端上,故图中变阻器起不到变阻的作用,故选A.
电流表和电压表接入电路时,选择好恰当的量程后,要特别注意“+”“-”接线柱是否正确,不然的话,极易损坏电表,图中电流表的“+”“-”接线柱出现错误,故选B.
干电池的电动势为1.5V,电压表量程适当,但电压表不能直接并联到电源两端,因为电键断开后,电压表仍有示数,故选D.
答案:
(1)ABD
(2)见图
2.如图16-13-2所示在用伏安法测电池电动势和内电阻的实验中,若线路器材接触良好,某同学按图16-13-2连接好电路合上开关以后,发现电流表示数很大,电压表示数为零,移动滑动变阻器的触头,两电表的示数均无变化,产生这样的故障的原因是___________________;又若在实验中出现两电表的示数正常,但移动变阻器触头时,两电表的示数不变化,产生这样的故障原因是___________________.
图16-13-2
答案:
滑动变阻器短路(如接了滑动变阻器的两个滑动接头)滑动变阻器的滑动头未接入电路
3.在做“测定电池电动势和内电阻”的实验时,有位同学按图16-13-3(a)电路进行连接,他共用6根导线,即aa′、bb′、cc′、dd′、b′e及df,由于混进了一根内部断开的导线,所以当他按下开关K后,发现两个电表的指针都不偏转.他用多用电表电压挡测量ab′(间的电压,读数约为1.5V(已知电池电动势约为1.5V).为了确定哪一根导线的内部是断开的,可以再用多用电表的电压挡测量_______两点间的电压,如果约为1.5V,则一定是_______导线断开;如果是_______V,则一定是_______导线断开.
图16-13-3
另一同学按图(a)把线路连接正确后,通过改变滑动变阻器接触点的位置测了几组U、I的数据,图16-13-3(b)是根据1、2、3、4、5、6组的数据在U-I图上画出的点子和相应的U-I图线.根据这一图线,可求出电池的电动势E=______V,内电阻r=______Ω.如果他不利用这一图线,而是只利用任意两组U、I数据,那么当他选择_______、_______两组数据时,求出的E、r值误差最大.
答案:
aa′aa′0bb′1.460.9045
4.给你一只电压表、一个电阻箱、电键及导线等,如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内电阻.
(1)画出电路图;
(2)实验过程中,将电阻箱拨到45Ω时,电压表读数为0.90V;若将电阻箱拨到图16-13-4(a)所示的_______Ω时,电压表的读数如图16-13-4(b)所示是_______V.
图16-13-4
(3)根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E=_____V,内电阻r=____Ω.
解析:
E=0.90+
r,E=1.10+
r.
答案:
(1)如图
(2)1101.10(3)1.3020
5.实验台上备有下列实验器材:
①电流表(
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