电学实验训练含详解Word下载.docx
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电压表V,量程有3V和15V两种;
电源电压为4.5V.该同学先按如图接好电路,闭合S1后,把开关S2拨至a时发现,两电表的指针偏转都在满偏的
处,再把S2拨至b时发现,其中电压表的指针偏角几乎不变,电流表的指针偏转到满偏的
处.则该同学在实验中:
(1)所选电压表的量程为________________;
(2)所选电流表的量程为________________;
(3)被测电阻Rx=__________.
(1)3V
(2)10mA(3)320Ω
伏安法测电阻时,电流表采用内、外接法都会带来系统误差.
(1)S2拨至a,采用外接法,则两表指针均为满偏的
处,电源ε=4.5V,易知电压表的量程一定为3V,且电压表示数U=
Um=
×
3V=2.4V,电流表示数I=
Im.
(2)S2拨至b,采用内接法时,两表示数U′=UI′=
Im,电流表示数改变较多,说明电压表的内阻对电路的影响较大,故Rx值与电压表内阻RV相差倍数较小,Rx为大电阻(RA值与Rx相比可忽略).因而电流表量程应为10mA.
(3)由电路选取方法“大(电阻)内(接法)、小(电阻)外(接法)”应选用内接法,且Rx=U/I′=2.4/(
10×
10-3)Ω=320Ω.
6.(12分)(2006山东青岛重点高中质量检测)某同学按如图所示的电路进行实验,实验时该同学将滑动变阻器R0的滑片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示:
序号
A1示数/A
A2示数/A
V1示数/V
V2示数/V
1
0.60
0.30
2.40
1.20
2
0.44
0.32
2.56
0.48
将电压表内阻看作无穷大,电流表内阻看作零.
(1)电路中E、r分别为电源的电动势和内阻,R1、R2、R3为定值电阻.在这五个物理量中,可以根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算)__________________________.
(2)由于电路发生故障,发现电压表的示数相同但不为零.若这种情况的发生是由用电器件引起的,则可能的故障原因_____________________________________________________.
(1)电阻R2、R3和电源电动势E
(2)R0短路或R2断路
(1)由于电表为理想电表,将R1等效为电源内阻,由闭合电路欧姆定律可求出电阻R2、R3和电源电动势E.
(2)R0短路或R2断路.
7.(18分)(2006山东威海荣成高三质检)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.下图为测量金属丝电阻的控制电路,若另有符合实验要求的电压表、电流表、滑动变阻器R1、单刀双掷开关S2各一个,及待测金属丝电阻Rx和导线若干.
(1)请设计出可以消除电表内阻造成的系统误差的测量电路,画在虚线框内.
(2)简要写出利用该电路进行实验的主要操作过程:
第一步:
_______________________________________________________________________.
第二步:
(3)写出被测金属丝电阻的表达式________________________________________________.
(1)测量电路如图.
(2)主要操作步骤:
先将R2的滑动头调到最左端,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,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U1、I1.
保持两滑动变阻器的滑动头位置不变,将单刀双掷开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2.
(3)Rx=
-
8.(20分)有一根细长且均匀的空心金属管线重约1—2N,长约30cm,电阻约为30—40Ω,现在要尽可能精确地测定它的内径d.已知这种金属的密度为ρ0,电阻率为ρ.现有以下实验器材:
A.厘米刻度尺;
B.毫米刻度尺;
C.螺旋测微器;
D.电流表(50mA,10Ω);
E.电流表(3A,0.1Ω);
F.电压表(3V,6kΩ);
G.滑动变阻器(200Ω,0.5A);
H.滑动变阻器(5Ω,2A);
I.蓄电池(6V,0.05Ω);
J.开关一个,带夹的导线若干.
请设计一个实验方案,回答以下问题:
(1)实验中应测物理量的名称及符号是____________.
(2)应选用的实验器材有____________.(只填代号)
(3)将图中所示仪器连成实验测量电路.
(4)用已知的物理常数和测得的物理量,推导出计算金属管线内径的表达式.
(5)除上述器材外,你可以任选其他实验仪器,请再设计一个测定金属管线内径d的实验方案,并导出d的计算表达式.
(1)金属管线的长度L,外径D,加在管线两端的电压U,通过管线的电流I.
(2)B、C、D、F、H、I、J(3)略
(4)d=
(5)见解析
(2)B、C、D、F、H、I、J.
(3)如图所示.
(4)R=
①
R=ρ
②
因为S=
(D2-d2)③
联立①②③解得d=
.
(5)方法一:
用天平称得管线的质量m,用螺旋测微器测得管线的外径D,用毫米刻度尺测得管线的长度L,
ρ0=
V=
(D2-d2)L
得d=
方法二:
用精密的弹簧测力计称得管线的重力G,再用螺旋测微器、毫米刻度尺分别测D、L.
由G=mg,ρ0=
电学实验
(二)
1.(8分)2006山东潍坊重点高中质量检测如图所示,在研究电源的内、外电压的实验装置中,玻璃容器盛有稀硫酸,稀硫酸中插入石墨M、锌棒N作为电源的两极.A、B是位于两极内侧的探针,电压表V1、V2分别接在电源的两极和探针上.下列说法正确的是()
A.M极为电源正极,电压表V2的正接线柱应与探针B相连
B.当滑动变阻器滑动触头向左移动时,电压表V1、V2示数均减小
C.当滑动变阻器滑动触头向左移动时,电源提供的总电功率不变,滑动变阻器电功率一定减小
D.无论滑动变阻器触头向右或向左移,滑动变阻器上通过相同的电荷量时,电源消耗的化学能相等
AD
电压表V2是测量内电压,故其电流从电源负极流向正极,A对.滑动变阻器触头左移时,外电阻变小,总电流增大,则外电压U1减小,内电压U2增大,B错.I增大时,电源总功率P=Iε一定增大,但滑动变阻器消耗的功率(输出功率)可能增大,可能减小(当外电阻等于电源内阻时,输出功率最大),故C错.电源消耗的化学能W=εIt=εq,故D对.正确选项为AD.
2.(8分)两个电压表V1和V2是由完全相同的两个小量程电流表改装成的,V1的量程是5V,V2的量程是15V.为了测量15—20V的电压,我们把V1和V2串联起来使用,以下叙述正确的是()
A.V1和V2的示数相等
B.V1和V2的指针偏转角度相同
C.V1和V2的示数不相等,指针偏转角度也不相同
D.V1和V2示数之比等于两电压表的内阻之比
BD
改装后的电压表实质上由电流表表头串联一分压电阻组成,串联使用则流经表头的电流相等,其示数(整个电表分得的电压)与其内阻成正比,故B、D正确.
3.(12分)(2006山东青岛重点高中高三月考)实验室有一个破损的多量程动圈式直流电流表,有1mA、10mA两挡,由一个单刀双掷开关S转换,其内部电路如图所示.若电流表的表头
已烧坏,但两个精密分流电阻完好,且测得R1=144Ω.假如烧坏前表头
的内阻rg=160Ω,则表头
的实际满偏电流Ig=___________,精密分流电阻R2=__________.
现有以下备选器材用于修复:
A.灵敏电流表
,内阻为660Ω,满偏电流为0.2mA
B.灵敏电流表
,内阻为120Ω,满偏电流为0.5mA
C.定值电阻r1,阻值为40Ω
D.定值电阻r2,阻值为100Ω
现保留两个精密电阻不动,根据表头参数,用于修复的器材有___________和___________.(只填器材序号)
在虚线框内画出修复后的直流电流表电路原理图.
0.5mA16ΩBC图略
由串并联电路的分压、分流特点易得Ig=0.5mA,R2=16Ω.修复的器材选B和C.电路原理图如下.
4.(15分)在“把电流表改装为电压表的实验”中,需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻,步骤如下:
①接通S1,调节R,使电流表指针偏转到满刻度;
②再接通S2,调节R′,使电流表指针偏转到满刻度的一半;
③读出R′的阻值,即认为rg=R′.
已知电流表满偏电流为500μA,其内阻约在100Ω左右.
实验室配有的可变电阻有:
A.电阻箱(0—10Ω)
B.电阻箱(0—9999Ω)
C.滑动变阻器(0—200Ω)
D.滑动变阻器(0—20kΩ)
(1)电路图中R应选___________,R′应选___________.
(2)若上述实验中,读得R′的阻值为100Ω,则电流表内阻的测量值和真实值相比___________(填“偏大”或“偏小”).
(3)若将此电流表改装成量程为2V的电压表,应___________联一个阻值为___________Ω的电阻.
(1)DB
(2)偏小(3)串3900
本题测量电流表内阻采用的为半偏法,应理解其原理、R和R′选取的原则以及操作步骤中应注意的事项.
5.(12分)要测量一只电压表的内阻RV,提供的器材有:
待测电压表V(量程0—3V,内阻约为3kΩ);
电阻箱R(阻值0—9999.9Ω);
滑动变阻器R′(阻值0—20Ω,额定电流1A);
滑动变阻器R″(0—1700Ω,额定电流0.5A);
电源E(电动势约6V,内阻约0.5Ω);
开关S及导线若干.
(1)要求较准确地测量待测电压表的内电阻RV,请从上述器材中选择适当的器材设计测量电路,并在方框中画出电路图,图中电阻要标明符号.
(2)写出完成接线后的简要测量步骤,并说明实验中应测量的物理量.
(3)给出RV的表达式(用测得的物理量表示),RV=_____________.
见解析
(1)如右图所示.
(2)①使滑动触头P处于最左端,R的阻值调到最大;
②闭合开关S,调节电阻箱和滑动变阻器使电压表接近满偏(或满偏),记下电阻箱阻值R1和电压表读数U1;
③保持滑动变阻器的触头位置不变,增大电阻箱阻值到R2,使电压表的读数减小为U2(或半偏),记下电阻箱阻值R2和电压表读数U2.
(3)RV=
(或R2-2R1).
6.(15分)某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内电阻时,先连接好电路如图所示,然后闭合开关,发现电压表有读数,而电流表示数为零.改变变阻器滑片的位置,电流表也没有反应.于是他用多用电表电压挡检查电路,把红表笔接到电池的正极(a点),黑表笔分别接电流表的0.6A接线柱(b点)和负接线柱(c点),多用电表电压挡的示数均为零;
用黑表笔分别接触变阻器的d点和e点,多用电表电压挡的示数均和电压表示数相等.检查各接线柱连接均正确且接触良好,则电路中发生故障的原因是_________________________.故障排除后,测出一些数据在坐标纸上画出了电池的UI图线如图所示.从UI图线中可以得出电池的电动势E=_________V,内电阻r=_________Ω.
dc间断路1.450.5
用多用电表电压挡检测电路,由题意可知,电路中发生故障的原因是dc间断路;
电源电动势E=1.45V,内电阻r=
Ω=0.5Ω(注意纵轴U的起点).
7.(15分)(2006山东淄博重点高中高三质检)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,通过实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压):
(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、滑动变阻器(变化范围0—10Ω)、电源、小灯泡、开关、导线若干.
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
0.80
1.00
1.40
1.60
1.80
2.00
(2)在右下图中画出小灯泡的UI曲线.
(3)如果实验中测得电池的电动势是1.5V,内阻是2.0Ω,问:
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,可直接画在上面的方格图中)
(1)见下图
(2)见下图
(3)作出U=E-Ir图线,可得小灯泡正常工作电流为0.35A,工作电压为0.8V,因此小灯泡的实际功率为0.28W.
8.(15分)在用图(a)所示的原理测量电池的电动势E和内阻r的实验中,由于电压表的内阻不是无穷大、电流表的内阻不为零,测量电池的电动势E和内阻r会存在系统误差.
为了消除这个原因引起的系统误差,可设计如图(b)所示的测量电路,其中R是一个限流定值电阻(阻值约为1kΩ);
电压表的量程为3V,内阻RV约为1kΩ;
毫安表的量程为3mA;
S1、S2是单刀单掷开关,S3是单刀双掷开关,它们都处于断开状态.下面是用图(b)的电路测量该电池电动势和内阻的实验步骤.
A.闭合S1,S3拨向1,读出电压表的示数为U0,电流表的示数为I0
B.S3拨向2,读出电压表的示数为U1
C.闭合S2,S3仍拨向2,读出电压表的示数为U2,电流表示数为I2
D.整理器材,计算电池的电动势E和内阻r
请你完成下列问题:
(1)按照电路图(b),在图(c)中用笔画线代替导线完成电路的连接.
(2)用所测得的物理量的符号表示电压表的内阻RV=___________.
(3)用所测得的物理量的符号表示电池的内阻r=___________.
(1)如下图所示
(2)RV=U0/I0
(3)由闭合电路欧姆定律,有
S3拨向2时:
E=U1+
·
r①
闭合S2,S3拨向2时
E=U2+(I2+
)·
r②
且RV=
③
由①②③解得
r=
电学实验(三)
1.(8分)2006四川成都重点高中高三检测如图所示,B为电源,R1、R2为电阻,S为开关.现用多用电表测量流过电阻R2的电流.将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后,正确的接法是()
A.保持S闭合,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处
B.保持S闭合,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处
C.保持S断开,红表笔接在a处,黑表笔接在b处
D.保持S断开,红表笔接在b处,黑表笔接在a处
C
用多用电表直流电流挡测电流时,必须先断开开关,然后将多用电表的红表笔接a,黑表笔接b进行测量;
如果不断开开关,因为电流表有内阻,开关把电流表短路,测不出电流或测得电流很小;
红表笔接a,是保证电流从红表笔进,这是由电表内部构造决定的.
2.(8分)某学生用示波器观察按正弦规律变化的电压图象时,将扫描范围旋钮置于第一挡(10Hz—100Hz),把衰减调节旋钮置于“
”挡,把同步极性选择开关置于“+”位置,调节扫描微调旋钮,在屏上出现了如图甲所示的正弦曲线.后来他又进行了两步调节,使图象变成如图乙所示的曲线,这两步调节可能是()
A.将衰减调节旋钮换挡并调节标有“↓↑”的竖直位移旋钮
B.将衰减调节旋钮换挡并调节Y增益旋钮
C.调节扫描范围旋钮和调节Y增益旋钮
D.将同步极性选择开关置于“-”位置并调节Y增益旋钮
D
根据两图对比,由于波形分别从上升沿和下降沿开始(或波形恰好相反),故一定调整了同步极性开关.由于图象中心未变,水平方向幅度未变,故应调整了Y增益旋钮,而没有调整竖直位移旋钮和扫描微调旋钮,选D.
3.(12分)下图为一正在测量中的多用电表表盘.
(1)如果是用直流10V挡测量电压,则读数为__________V;
(2)如果是用“×
100”Ω挡测量电阻,则读数为__________Ω;
(3)如果是用直流5mA挡测量电流,则读数为__________mA.
(1)6.50
(2)8.0×
102(3)3.25
由于多用电表的测量项目和量程比较多,而表盘的空间有限,所以并不是各个项目的每个量程都有专门的标度,有些标度就是属于共用标度.如图中的第二行刻度就是交、直流电压、电流共用的标度.
(1)用直流10V挡测量电压时,读数为6.50V(也可写成6.5V).
(2)指针所指电阻刻度的读数为8.0,乘以欧姆挡的倍率,则所测电阻值为8.0×
102Ω.
(3)用直流5mA挡测量时,读数方法与
(1)中相同,测量值为3.25mA.
4.(16分)把一只量程为Ig=6mA、内阻为rg=100Ω的电流表改装成欧姆表,所用电池的电动势E=3V,内阻忽略.
(1)请你在给定方框中画出改装的欧姆表的电路图.(要标明红、黑表笔)
(2)改装后的欧姆表的中值电阻R中=_______________;
(3)改装后要将电流刻度值改换成对应的电阻刻度值,其转换关系式为:
_____________;
(4)用欧姆表测试一常用的电路元件时,发现表针先向右偏转然后回摆至原位,则可知该元件为:
_______________.
(1)电路如下图所示
(2)500Ω
(3)R=
-R中(或
-R内)
(4)电容器
5.(20分)(2005山西太原一模)如图是某同学连接的实验电路实物图.若L1、L2灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查:
(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查,那么选择开关应置于__________量程.
A.2.5VB.10VC.50VD.250V
该同学测试结果如表1所示,在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触__________(填“a”或“b”).根据测试结果,可以判定出故障是__________.
A.灯L1短路B.灯L2短路C.c、d段断路D.d、f段断路
(2)将开关断开,再选择欧姆挡测试,测量结果如表2所示,那么进一步检查出的故障是_______.
A.灯L1断路B.灯L2断路C.L1、L2都断路D.d、e间导线断路
表1
测试点
电压示数a、b
c、d
有示数
无示数
d、f
表2
表针偏转情况
d、e
e、f
(1)BaD
(2)D
(1)四节干电池总电动势E=4×
1.5V=6V,故用直流电压挡检查时,量程应选10V.
(2)电压挡检查电路时,有示数则电压表正、负接线柱与电源构成闭合回路,无示数则处于断开状态,由此确定d、f段处于断路状态电流由红表笔进入,红表笔应接触a点.
(3)选择欧姆挡检查时,断路两点处电阻是趋于无穷大的,故d、e间断路.
6.(18分)某同学对黑箱(见图甲)中一个电学元件的伏安特性进行研究.通过正确测量,他发现该元件两端的电压Uab(Uab=Ua-Ub)与流过它的电流I之间的变化关系有如下规律:
①当-15V<Uab<0V时,I近似为零;
②当Uab≥0时,Uab和I的实验数据见下表:
甲
编号
Uab/V
I/mA
0.000
0.00
0.245
0.15
3
0.480
0.25
4
0.650
5
0.705
1.70
6
0.725
4.25
7
0.745
7.50
(1)在图乙中画出Uab≥0时该元件的伏安特性曲线.(可用铅笔作图)
(2)根据上述实验事实,该元件具有的特性是__________.
(3)若将此黑箱接入丙电路中,并在该电路的cd两端输入如图丁
(1)所示的方波电压信号ucd,请在图丁
(2)中定性画出负载电阻RL上的电压信号uef的波形.
乙
丙
丁
(1)
(2)单向导电性
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