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【走向高考】2012年高考物理总复习 第七章 第3讲 电学实验基础


第7章

第3讲

一、选择题 1.以下说法中,正确的是( ) A.采用伏安法测电阻时,只要仪器选得正确,可保证没有系统误差 B.用伏安法测电阻,不论是用电流表外接法,还是电流表内接法,都存在系统误差 C.用欧姆表测电阻,既准确又方便 D.伏安法测电阻,存在系统误差的原因是由于电流表的分压 [答案] B [解析] 对 A、B 选项,伏安法测电阻不可能没有系统误差,只能减小,故 B 选项正确, A 选项错误.对 C 选项,欧姆表测电阻方便但由于刻度不均匀读数误差较大,电池用久了误 差更大. 因而 C 选项错误. 对 D 选项, 不同的测量电路引起误差的原因不同, 故 D 选项错误. 2. 如下图所示, 用伏安法测电阻, 若电流表内阻 1Ω , 电压表内阻 5000Ω , Rx 约为 10Ω , 则下图中哪个测量结果较为准确?测量值比真实值偏大还是偏小( )

A.甲电路,偏大 C.乙电路,偏大 [答案] B [解析]

B.甲电路,偏小 D.乙电路,偏小

RV Rx RV R x =500, =10,∴ > ,应采用电流表外接法,由于电压表分流,使 IA>Ix, Rx RA Rx RA

Rx 的测量值比真实值偏小.
3.分别用图(a)、(b)两种电路测量同一未知电阻的阻值.图 (a)中两表的示数分别为 3V、4mA,图(b)中两表的示数分别为 4V、3.9mA,则待测电阻 Rx 的真实值为( )

A.略小于 1kΩ C.略大于 1kΩ [答案] D

B.略小于 750Ω D.略大于 750Ω

[解析] 先判断采用的测量方法, 由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大, 说明 测量的是小电阻,这样电流表分压较大,应该采用(a)图进行测量比较准确.(a)图中测量值 较真实值偏小. 4.如右图所示电路,用伏安法测量电阻的大小.电阻 R=320Ω 时,电 流表的示数是 15mA,电压表的示数是 4.5V.如果用这个电路测量未知电阻

R′,电流表的示数是 13mA,电压表的示数是 5.2V,则电阻 R′的大小是
(
用心 爱心 专心

)
1

A.R>420Ω C.R′=420Ω [答案] A

B.400Ω <R′<420Ω D.无法确定

U 4.5 [解析] R=320Ω 时, 两端电压 U=4.5V, 则通过 R 的电流 IR= = A=0.014A=14mA R 320
通过电压表的电流 IV=I-IR=(15-14)mA=1mA

U 4.5 电压表内阻 RV= = Ω =4500Ω IV 1×10-3
当电阻为 R′时,电压 U′=5.2V 通过电压表的电流 IV′=

U′ 5.2 = A=1.15mA RV 4500

通过 R′的电流 IR′=I′-IV′=(13-1.15)mA=11.85mA 电阻 R′=

U′ 5.2 = Ω =439Ω . IR′ 11.85×10-3

二、非选择题 5.(2010·潍坊)某课题小组探究一阻值较小的半导体电阻 R 的导电特性.用电压表和 电流表以及滑动变阻器、电源与之组成电路研究电阻 R 的伏安特性. ①在方框内补充完成实验电路图. ②测得其电压与电流的数据如下表所示:

U/V I/A

0 0

0.20 0.03

0.40 0.06

0.60 0.10

0.80 0.17

1.00 0.26

1.20 0.38

1.40 0.70

在坐标纸中画出 R 的 U-I 图线

③若将电阻 R 接在电动势为 1.5V, 内阻为 3Ω 的电源上, 电阻 R 的功率约为________W(结 果保留两位有效数字). [答案] ①如图 a ②如图 b ③0.18(0.17~0.19 均正确)

用心

爱心

专心

2

6.(2010·莱芜)某一阻值不变的纯电阻元件(阻值 Rx 在 50Ω ~100Ω 之间),额定功率 为 0.25W.要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有: 电流表 A1:量程为 100mA,内阻约为 5Ω ; 电流表 A2:量程为 1A,内阻约为 0.5Ω ; 电压表 V1:量程为 6V,内阻约为 10kΩ ; 电压表 V2:量程为 30V,内阻约为 50kΩ ; 滑动变阻器 R:0~10Ω ,2A; 电源(E=9V),开关,导线若干. (1)实验中应选用的电流表为________,电压表为________;(填入器材符号) (2)在虚线框内画出实验电路图;

(3)测出的电阻值与真实值相比________(填“偏大”、“偏小”或“相等”). (4)若上述实验器材中未提供电压表,但多加了一个标准电阻箱,能否利用现在的实验 器材较为准确的测量该电阻?请简述你的实验方案. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. [答案] (1)A1 V1 (2)在虚线框内画出实验电路图:

(3)偏小

(4)①替换法 ②半偏法
用心 爱心 专心 3

7.(2010·福建四校联考)有一个电阻 Rx,其阻值大约在 40Ω ~50Ω 之间,现要进一步 准确地测量其电阻,需测量多组数据,手边现有器材如下: 电源 E(电动势 12V,内阻为 0.5Ω ); 电压表(0~3~15V,内阻约为 10kΩ ); 电流表(0~0.6~3A,内阻约为 1Ω ); 滑动变阻器 R1(阻值 0~10Ω ,额定电流 2A); 滑动变阻器 R2(阻值 0~1750Ω ,额定电流 0.3A); 开关 S 和导线若干. (1)电压表的量程应选________,电流表的量程应选________,滑动变阻器应选用 ________. (2)在虚线方框内画出实验电路图.

[答案] (1)0~15V 0~0.6A R1 (2)

[解析] 滑动变阻器 R2 连续性不好,应选 R1;由于 Rx 比 R1 大许多,为了多测几组数据, 滑动变阻器采用分压式接法;由 Rx< RVRA,电流表应采用外接法. 8.用伏安法测量一个阻值约为 20Ω 的未知电阻 Rx 的阻值,有下列器材: 电源 E(电动势 3V,内阻可忽略不计); 电流表 A1(量程 0~50mA,内阻约 12Ω ); 电流表 A2(量程 0~3A,内阻约 0.12Ω ); 电压表 V1(量程 0~3V,内阻约 3kΩ ); 电压表 V2(量程 0~15V,内阻约 15kΩ ); 滑动变阻器 R1(0~10Ω ,允许最大电流 2.0A); 滑动变阻器 R2(0~1000Ω ,允许最大电流 0.5A); 定值电阻 R(30Ω ,允许最大电流 1.0A); 开关、导线若干. (1)在以上备选器材中,电流表应选用________,电压表应选用________,滑动变阻器 应选用________(填写器材的字母代号); (2)请在虚线框中画出测量电阻 Rx 的实验电路图(要求所测量的值的变化范围尽可能大

用心

爱心

专心

4

一些,所用器材用对应的符号标出).

(3)某次测量中,电压表读数为 U 时,电流表读数为 I,则计算待测电阻阻值的表达式

Rx=________.
[答案] (1)A1 V1 R1 (3) -R (2)电路图如图所示

U I

[解析] (1)电源电动势为 3V,选用电压表 V2,量程太大,故应选表 V1.电流表 A2 的量 程太大, 应选 A1.若直接用 V1 测量 Rx 两端的电压 U<ImRx≈(0.05×20)V=1V, V1 的指针偏转不 到 1/3,为减少读数误差,Rx 应与定值电阻 R 串联.滑动变阻器接成分压式,选择 R1 控制电 路较方便. (2)因(R+Rx)< RARV,电流表应接成外接进行测量. (3)用伏安法测得数据 U、I,有 =R+Rx,故 Rx= -R. 9.(2010·厦门)某一电压表的刻度线清晰,但刻度上的数字模糊不 清了.某同学为了测定该电压表的量程和内阻,设计了如图甲所示的电路 图.已知电路中其他仪器的主要参数如下: 电流表:A1(量程 2mA,内阻约 20Ω );A2(量程 3mA,内阻约 10Ω ); 滑动变阻器:R(阻值范围 0~50Ω ); 电源:E(电动势为 4.0V,内阻约为 0.2Ω ); 电阻:R0(2.0×10 Ω ) (1)该同学接通电路后,调节滑动变阻器,他发现,当电压表指针指在三分之二满偏刻 度时,电流表 A1、A2 的示数分别为 I1=1.0mA、I2=1.5mA.若将两个电流表视为理想电表, 不计其内阻影响,则该电压表的量程为________,该电压表的内阻为________. (2)由于电流表 A1 有内阻,该同学测出的电压表量程的测量值比真实值________,内阻 的测量值比真实值________(选填“偏大”、“偏小”或“相等”). (3)若某同学依据图甲的电路图连接成图乙的实物图,并将滑片 P 置于滑动变阻器的最 左端.由于实物连接电路有一处错误,该同学接通电路后,最可能造成损坏的仪器是
用心 爱心 专心 5
3

U I

U I

________.请在乙图上改正电路连接的错误.

[答案] (1)3.0V (2)偏小 偏小 (3)电压表 如图

4.0×10 Ω

3

[解析] (1)若电流表为理想电表,R0 两端的电压为 U0=I1R0=2V,因为指针指在三分之 二满偏刻度,所以电压表的量程为 3.0V,电压表的内阻为 RV=

U0

I2-I1

=4.0×10 Ω .

3

(2)由于电流表有内阻,电压表两端的电压测量值比实际值要小,所以电压表量程的测 量值比真实值偏小.根据(1)中的内阻计算可知,内阻测量值也偏小. (3)电路图中滑动变阻器是分压式接法,而实物图中滑动变阻器采用的是限流式接法, 少接了一根导线.由于 R0 阻值远远大于电路中其他部分的电阻,因此电压表测量电压接近 4V,大于电压表的量程,所以电压表最可能造成损坏. 10.实验室有如下器材: 电流表 A1(满偏电流约 500μ A,有刻度无刻度值,内阻 rg 约 500Ω ); 电流表 A2(量程 0~300μ A,内阻 rA2=1000Ω ); 电流表 A3(量程 0~1mA,内阻 rA3=100Ω ); 定值电阻 R0(阻值 1kΩ ); 滑动变阻器 R(0~5Ω ,额定电流 2A); 电池(电动势 2V,内阻不计); 开关、导线若干. 要求较精确地测出 A1 表的内阻和满偏电流. (1)在方框内画出测量电路;

用心

爱心

专心

6

(2)应读取的物理量是________; (3)用这些量表示的 A1 表的满偏电流 Ig=__________,A1 表的内阻 rg=________. [答案] (1)电路如图所示

(2)A1 表满偏时 A2 表的读数 I2、A3 表的读数 I3 (3)I3-I2

I2rA2 I3-I2
-4

[解析] (1)要测量 A1 表的内阻,需测出通过 A1 表的电流和它两端的电压 U1.A1 表没有 刻度值, 所以不能直接读出满偏电流, 要通过 A2、 A3 才能间接测得. U1m=Igrg≈(5×10 ×500)V =0.25V, 因 A2、 A3 表的内阻是确定值, 故可以把它们当做电压表. A3 表的电压量程 U3=Ig3·rA3 =0.1V<U1m,A2 表的电压量程 U2=Ig2·rA2=0.3V>U1m,所以应选择 A2 与 A1 并联,这样 A2 表两 端的电压就是 U1.若 A3 直接与 A1、A2 串联接在滑动变阻器的分压端,电压小于(U1m+U3)= 0.35V,滑动变阻器调节不方便,所以可再串联一个定值电阻 R0. (2)见答案. (3)当 A1 表满偏时, 读出 A2、 A3 表的读数 I2、 I3, 有 Ig=I3-I2.A1 表的内阻 rg= = 11.(2010·海口)测量一只量程已知的电压表内阻,器材如下: A.待测电压表○V (量程 3V,内阻约 3kΩ ) B.电流表○A (量程 0.6A,内阻 0.01Ω ) C.定值电阻 R (阻值 2kΩ ,额定电流 0.5A) D.电源 E (电动势约 3V,内阻不计) E.开关两只,S1、S2,导线若干 (1)某同学设计了如图甲所示的测量电路,在实验操作时,发现不可行,你认为主要问 题是_______________________________________________________________________. (2)请从上述所给器材中选用所需器材,帮助该同学设计一个能尽量减小实验误差的测 量电路,并在虚线框内画出原理图,要求标明给定器材的符号,用需要测量的物理量和电路 中器材已给的物理量,写出电压表内阻的计算式 RV=________.并从图乙所给的器材中选出 你所需要的器材,连接成实验电路图.

U1 I2rA2 . Ig I3-I2

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7

[答案] (1) 不可行理由: 电流表量程太大, 而电路中电流太小, 电流表没有明显读数. (2)电路图 连线

U2 U1 RV= R0 或 RV= R0 U1-U2 U2-U1
[解析] 本题考查测量电表内阻的实验.(1)因为电压表内阻较大,所以电路中电流较 小,电流表的量程又比较大,所以电流表没有明显读数,因而不可行. (2)按照答案所示的电路图.闭合开关 S1、S2,电压表读数为 U1,闭合开关 S1,断开 S2, 电流表读数为 U2,根据 =

U2 U1-U2 U2R0 ,解得 RV= .本题较难. RV R0 U1-U2

12.(2010·黑龙江齐齐哈尔高三质检)有一只电流表的满偏电流为 500μ A,内阻约为 100Ω .若要用下图甲所示的电路测量它的精确内阻,有下列器材供选用

图甲

图乙 A.电动势为 1.5V 的电池

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专心

8

B.电动势为 6V 的电池 C.0~99.9Ω 的电阻箱 D.0~999Ω 的电阻箱 E.0~3kΩ 的滑动变阻器 F.0~15kΩ 的滑动变阻器 还有开关、导线等 ①实验中与表头并联的电阻 R2 应选________,干路上的电阻 R1 应选________,电源应 选________(填器材代号). ②实验测得的 Rg 值偏________(填“大”或“小”). ③按图甲所示的电路在图乙中画出连接导线. [答案] ①D ②小 ③如解析图所示 [解析] 由于电流表的内阻可能比 100Ω 略大,用半偏法测电阻,R2 选大于 100Ω 的电 阻箱,选 D;由 R1+Rg+r=E/Ig,为了减小本实验误差,应使 R1 大些,配合计算可知 R1 选 F, 电源选 B 能满足要求.由本实验的原理可知,先断 S2 调 G 满偏,再合 S2 调 G 半偏,由于合 上 S2 后干路总电流稍减小,调半偏后通过 R2 的电流比通过 G 的电流小,将 R2 作为 G 的测量 值,所以测量值小于 G 真实值.按电路图连线如图所示. F B

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9


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