1、 专题专题 17 17 电学实验电学实验 1.（15 江苏卷）小明利用如题 10-1 图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻 （1）题 10-1 图中电流表的示数为_A （2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出 U-I 图线 由图线求得：电动势 E=_V;内阻 r=_ （3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实 从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_ 答案： （1）0.44 （2）U-I图线见右图 1. 60 （1. 58 1. 62 都算对） 1.2（1.18 1.26 都算对） （3）干电池长时间
2、使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大. 解析：本题做图象时，纵轴的标度要注意，一是初始点不为 0 而是 1.0，二是每 5 个小格为 0.1 而不是 10 个小格，否则，不是图象画不全就是延长线到图象外才与纵轴相交.平常做作 业，学生常常认为作图象不要做，考试时就会了，本题图象说明，平常做作业，做图象题也 要做，否则，考试时画不好. 2.（15 福建卷） （12 分）某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如 图甲所示，现已完成部分导线的连接. 实验要求滑动变阻器的 滑片从左到右移动过程中， 电流表的示数从零开始逐渐增大.请按 此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图
3、中完成余下导线的连接； 某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为 A 该小组描绘的伏安特性曲线如图丙所示， 根据图线判断， 将 只相同的小电珠并联后， 直接与电动势为 3V、内阻为 1 欧的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功 率的值约为 W（保留两位小数） 答案： ：见解析；0.44A；4 2.25 解析：实物图如图所示；由图知电流表量程为 0.6A，所以读数为 0.44A；电源内阻为 1 欧， 所以当外 电路总电阻等于电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电压等于 1.5V，由 图知当小电珠电压等于 1.5V 时电流约为 0.38A，此时电阻约为，并联后的
4、 总电阻为 1 欧， 所以需要 4 个小电珠， 小电珠消耗的总功率约为. 3.（15 四川卷） （11 分）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动 势约 6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有： 电流表 A1（量程 030mA） ； 电流表 A2（量程 0100mA） ； 电压表 V（量程 06V） ； 滑动变阻器R1（阻值 05） ； 滑动变阻器R2（阻值 0300） ； 开关S一个，导线若干条. 某同学的实验过程如下： 设计如图 3 所示的电路图，正确连接电路. 将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录. 以U为纵
5、轴，I为横轴，得到如图 4 所示的图线. 断开开关， 将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连， 其他部分保持不变.重复的步骤， 得到另一条U-I图线，图线与横轴I的交点坐标为（I0，0） ，与纵轴U的交点坐标为（0， U0）. 回答下列问题： 电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 ； 由图 4 的图线，得电源内阻r ； 用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx ，代入数值可得Rx； 若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位 置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ，电压表示数变化范 围 .（选填“相同”或“不同” ） 答案：A2 R2 25 r
6、 相同 不同 解析：根据题设条件中电池的电动势约为 6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，可 估算出电路中的电流为数十毫安， 因此电流表应选用 A2， 为了电路正常工作， 以及方便调节， 多测几组数据，滑动变阻器应选用 R2. 根据图 3 电路结构可知，电压表测量了电路的路端电压，电流表测量了电路的总电流，因 此图 4 中，图线斜率绝对值即为电源的内阻，有：r|k|25. 当改接电路后，将待测电阻与电源视为整体，即为一“等效电源” ，此时图线的斜率为等 效电源的内阻，因此有：rrRx|k|，解得：Rxr 若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，电路的总电阻可变范围不变，因 此电
7、流表的示数变化范围相同，Rx接在B、C之间时，电压表测量的是滑动变阻器两端的电 压，而Rx接在A、B之间时，电压表测量的是滑动变阻器与Rx两端电压的和，由于对应某一 滑动变阻器阻值时，电路的电流相同，因此电压表的读数不同，所以电压表示数变化范围也 不同. 4.（15 安徽卷）某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个 满偏电流为 100 A，内阻为 2500 的表头，一个开关，两个电阻箱（0999.9 ）和若 干导线. （1）由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为 50 mA 的电流表，则应将表头 与电阻箱 （填“串联”或“并联” ） ，并将该电阻箱阻值调为 .
8、 （2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图 1 所示， 通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表. 0 0 I U 3 10)2060( 5 . 45 . 5 0 0 0 0 I U 0 0 I U 1 2 3 4 5 6 R() 95.0 75.0 55.0 45.0 35.0 25.0 I(mA) 15.0 18.7 24.8 29.5 36.0 48.0 IR(V) 1.42 1.40 1.36 1.33 1.26 1.20 mA R E r I/A IR/V 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 0 10 20 30 40 5
9、0 60 70 根据表中数据，图 2 中已描绘出四个点，请将第 5、6 两组数据也描绘在图 2 中，并画IR I图线 根据图线可得电池的电动势E是 V，内阻r是 . 答案： （1）并联 5.0； （2）倾斜直线（略） ；1.53 2.0 解析： （1）100A g I ，2500 g R ，量程50 mAI ，根据并联分流原理，改装成大 量程电流表需并联的电阻5.0 gg g I R R II ； （2）根据闭合电路欧姆定律，EIRIr， 即IREIr，所以IRI图像的纵轴截距即等于电池的电动势E的大小，斜率的绝对值 即等于电池内阻r的大小，由图像可求出E=1.53 V，2.0r 5.（201
10、5 新课标 2 卷）电压表满偏时通过该表的电流是半偏是通过该表的电流的两倍.某同 学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下： 待测电压表（量程 3V，内阻约为 3000 欧） ，电阻箱 R0 (最大阻值为 99999.9 欧)，滑动变阻器 R1（最大阻值 100 欧，额定电压 2A） ，电源 E（电动 势 6V，内阻不计） ，开关两个，导线若干 图 1 图 2 （1）虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整 （2）根据设计的电路写出步骤_ _ _ （3）将这种方法测出的电压表内阻记为 R 1v 与内阻的真实值 Rv 先比 R 1v_. Rv （
11、添“” “=”或“；见解析 解析： （1）实验电路如图所示 （2）移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关 S1、S2， 调节 R1， 使电压表指针满偏， 保证滑动变阻器的滑片的位置不变， 断开 S2， 调节电阻箱 R0， 是电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，即为测得的电压表内阻 （3）断开 S2，调节电阻箱使电压表呈半偏状态，电压表所在支路的总电阻增大，分得的电 压也增大，此时 R0 两端的电压大于电压表的半偏电压，故 RV R V 6.2015广东34：某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电 压表（内阻约为 3k） 、电流表（内阻约为
12、 1） 、定值电阻等. 图 15 使用多用电表粗测元件X的电阻.选择“1”欧姆档测量，示数如图 15（a）所示，读数 为 .据此应选择图 15 中的 （填“b”或“c” ）电路进行实验. 连接所选电路， 闭合S； 滑动变阻器的滑片P从左向右滑动， 电流表的示数逐渐 （填 “增大”或“减小” ） ；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验. 图 16 图 16（a）是根据实验数据作出的U-I图线，由图可判断元件 （填“X”或“Y” ） 是非线性元件. 该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21的定值电阻，测量待测电池组的电动势 E和电阻r，如图 16（b）所示.闭合S1和S2，电压
13、表读数为 3.00V；断开S2，读数为 1.00V， 利用图 16（a）可算得E V，r （结果均保留两位有效数字，视电压表为理想 电压表）. 答案：10，b；增大；Y；3.2，0.50 解析：由图 15（a）可知，指针指在“10 刻度线”位置处，由于“10 刻度线”左右两边 的最小刻度都不是“1 份”单位，因此不需要估读下一位，又因为多用电表选择开关选择了 “1”挡，所以最终读数为 10，此值约为所用电压表内阻的 1/300，电流表内阻的 10 倍，因而相对较小，为了减小电表内阻引起的实验测量误差，应选用电流表的外接法，即图 15（b）电路. 图 15（b）电路中采用了滑动变阻器的分压式接法，在滑片P从左向右滑动的过程中，测 量电路部分分得的电压逐渐增大，因此电流表读数应逐渐增大. 由图 16（a）可知，X对应的U-I关系图线为直线，Y对应的U-I关系图线为曲线，即Y 是非线性元件. 由图 16（a）可知，当线性元件X两端电压为 3.00V 时，对应流经它的电流为 0.30A，电 压为 1.00V 时，对应流经它的电流为 0.10A，所以元件X的电阻为RX10，根据闭合电路 欧姆定律EI（ 外 Rr）可知，当闭合S1和S2时，R被短路，E0.30A（RXr） ，断开 S2后，R与元件X串联接在电源两端，E0.10A（RXRr） ，解得：E3.15V3.2V，r 0.50.
