1、电学实验练习题例 1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻（约100 ）;直流电流表（量程 010 、内阻 50 ）;直流电压表（量程 03 V、内阻 5 k）;直流电源（输出电压 4 V、内阻不计）；滑动变阻器（015 、允许最大电流 1 A）；开关 1 个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于R RA v，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负E载的电流最小，R + R + RAx24 10 ,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用
2、分压接法.如图 10-5 所示.图 10-512012例 2、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值，现有如下器材：读数不准的电流表 A、定值电阻 R 、电阻箱 R 、滑动变阻器 R 、单刀单掷开关 S 、单刀双掷开关 S 、电源和导线。画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。写出主要的实验操作步骤。【解析】实验电路如右图所示（此法俗称”替代法”）。1112212将 S 与相接，记下电流表指针所指位置。将S 与 R 相接，保持 R 不变， 调节 R 的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下 R 的值，则R 。例 3、用以下器材测量一待测电阻的阻值（9001000）：电源
3、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 r1750；电压表 V2，量程为 5V，内阻 r22500；滑动变阻器 R，最大阻值约为 100；）单刀单掷开关 K，导线若干。测量中要求电压表的读数不小于其量程的 1/3，试画出测量电阻的一种实验电路原理图。【解析】如图所示(用已知内阻的电压表代替电流表)例 4 用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：电流表 A（1 量程 250,内阻 r1 为 5)；标准电流表 A（2 量程 300,内阻 r2 约为 5）；待测电阻 R1（阻值约为 100）；滑动变阻器 R2（最大阻值 10）；电源 E（电动势约
4、为 10V，内阻 r 约为 1）；单刀单掷开关 S，导线若干。1 / 12要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图并标明每个器材的代号.需要直接测量的物理量是,用测的量表示待测电阻 R1 的计算公式是R1。【解析】实验电路图如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。两电流表 A1、 A2 的读数为 I1、I2 和电流表 A1 的内阻为 r1，待测I电阻 R1 的阻值的计算公式是： R =1r1I - I121例 5 有一电阻，其阻值在 100200 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：12安培表 A ，量程为 50， =100,安培表 A ，量程为
5、 1A， =201212电压表 V ，量程为 5V， =10k,电压表 V ，量程为 15V，=30k12变阻器 R1，变阻范围 020 ，2A,变阻器 R2，变阻范围 01000，1A,9V 电源，电键，导线。 实验中应选用的电流表、 电压表、 变阻器分别是：。画出所用实验电路图。【解析】允许通过电阻中电流可能的最大值由： P = I 2R 得， I1= 35mA I2= 50mA 。因为电阻可能为 200，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35，应用电流表的示数来控制通过电阻的电流，因此，电流表应选 A 。又因为 P = U 2 ,所以U= 5VU= 7.1V 。1R12112因为电阻可
6、能为 100，所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V，应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压，因此电压表应选V 。因为R R ,且 2A35, 所以应选变阻器 R 。因为 R 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为RR R,所以11xA V应选用外接电路。实验所用电路如图所示例 6（2000 年全国）从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1 的内阻 r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。器材（代号）规格2 / 12电流表（A1）量程 10，内阻 r1 待测（约 40） 电流表（A2）量程 500A，内阻
7、 r2=750电压表（V）量程 10V，内阻 r3=10电阻（R1）阻值约 100，作保护电阻用滑 动 变 阻 器总阻值约 50（R）电池（E）电动势 1.5V，内阻很小导线若干，电键 K若选测量数据中的一组来计算 r1，则所用的表达式为 r1，式中各符号的意义是。，I【解析】如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。 r = 2 rI1I2112表示通过电流表 A1 的电流，I表示通过电流表 A2的电流，r2表示电流表A2 的内阻。例 7（2006 年全国、）现要测量某一电压表V 的内阻。给定的器材有：待测电压表 V （量程 2V，内阻约 4k）；电流表（量程 1.2，内阻约 500）；直流
8、电源 E（电动势约 2.4V，内阻不计）；固定电阻 3 个：R1=4000， R2=10000，R3=15000；电键 S 及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。试从 3 个固定电阻中选用 1 个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）电路接通后，若电压表读数为 U，电流表读数为 I，则电压表内阻 。【解析】若直接将电压表与毫安表串联，因毫安表的量程过大V（即两电表量程不匹配）,故应将电压表与一定值电阻并联。实验R11电路如图所示，若选用电阻 R ，则并联电阻 R2000，电压表并SE读数 UERR+ r并并m
9、A2.42000 + 50020001.921V，电流表E读数 I2.40.00096A0.960.6，R符合要求，同理可得R r并mA2000 + 5001231R 、R 不符合要求，故选 R 。UU电路接通后，通过R 的电流I ，则通过电压表的电流为I II I，1U所以电压表的内阻 I21R1RU1R IU12 1R13 / 12例 8（2006 年全国）现要测定一个额定电压 4V、额定功率 1.6W 的小灯泡（图中用表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为 0.1V4V。现有器材：直流电源E（电动势 4.5V，内阻不计），电压表A阻约为 4104），电流表（量程 250，内阻约为21A
10、），电流表（量程 500，内阻约为 1），滑动变2阻器 R（最大阻值约为 30），电键 S，导线若干。如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是，下面两个电路应该选用的是。【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求V （量程 4.5V，内电压范围为 0.1V4V，因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为 0.4A，因此电流表应该选用。在伏安法测量过程中，由于A2临界电阻 R =R RA V= 200W 大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。例 9、用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小， 为了防止在调节滑动
11、变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻 R0 起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a） 电流表（量程 0.6A、3A）；（b） 电压表（量程 3V、15V）（c） 定值电阻（阻值 1 W 、额定功率 5W）（d） 定值电阻（阻值 10 W ，额定功率 10W）（e） 滑动变阻器（阴值范围 010 W 、额定电流 2A）（f） 滑动变阻器（阻值范围 0-100 W 、额定电流 1A）,那么（1） 要正确完成实验，电压表的量程应选择V，电流表的量程应选择A； R0 应选择W 的定值电阻，R 应选择阻值范围是W 的滑动变阻器。（2） 引起该实验系统误差的主要原因是。（1）3，
12、0.6，1，010。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。解析：由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为 3V 的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几左右，加上保护电阻，最大电流在 0.5A 左右，所以选量程为 0.6A 的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取 010能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表
13、的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成 E E测，r R ，电压表的分流作用可以忽略，所以RRA采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法。从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。【例 12】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势 E 和内电阻r ，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为 9.999 W ，当标准电阻用） 一只电流表（量程 I和若干导线。请根据测定电动势 E 内电阻r 的要求，设计图 4 中器件的连接方式，画线把它们连接起来。
14、接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R ,读处与 R 对应的电流表的示数 I,并作记录当电阻箱的阻值 R = 2.6W 时，=0.6A,内阻rRg= 0.1W ）其对应的电流表的示数如图 5 所示。处理实验数据时。首先计算11出每个电流值 I 的倒数;再制作坐标图，如图 6 所示，图中已II标注出了（ R, 1 ）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图 5 实I验数据对应的坐标点也标注在图 6 中上。在图 6 上把描绘出的坐标点练成图线。根据图 6 描绘出的图线可得出这个6 / 12电池的电动势V,内电阻r =W解析：根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电
15、流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图 4 所示。由闭合电路欧姆定律有：E （），解得：R = E 1 - (r + r )，根据 1 图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵Ig轴负方向的截距减去电流表的内阻。答案： 见答图 4 见答图 6 见答图 6 1.5（1.461.54）；0.3（0.250.35）【例 13】某同学为了较精确的测量一阻值约为 20 的电阻的阻值.在以下备选器材中电流表应选,电压表应选,变阻器应选.（只填写器材对应
16、的字 母代号）电源 E（电动势 3 V、内阻可忽略不计）电流表 A1（量程 50 ，内阻约 12）;电流表 A2（量程 3 A， 内阻约0.12 ）;电压表 V1（量程 3 V，内阻约 3 k）,电压表 V2（量程 15 V， 内阻约 15 k）;滑动变阻器 R1（010 ，允许最大电流 2.0 A）;滑动变阻器 R2（01000 ，允许最大电流 0.5 A）;定值电阻 R（30，允许最大电流 1.0A）;开关及导线若干请在方框中画出实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，所选器材用对应符号标出）。若某次测量中，电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式为。【解析】测
17、量电阻的阻值一般利用伏安法，电压表显然应选量程为3 V 的 V1 ； 根据欧 姆定律容易 求得电路中 的最大电流I = E = 150mA ，显然超过了电流表 A50 的量程，但电流表 AR12x的量程又太大，故我们可以将定值电阻 R（30）与待测电阻相串联，此时电路中的最大电流 I =E= 60mA ，利用电流表A测量电流即可。由于要求直接R + R1x测量量的变化范围尽可能大一些，故只能采用分压电路，且滑动变阻器使用电阻较小的 R1 。 最后我们确定电流表的解法： 由于此时电路的临界电阻R =R R0A V= 12 3k = 190W Rx+ R ，则应该利用电流表的外接法。由此得到实验电
18、路图如图所示，当电压表读数为 U，电流表读数为 I，则计算待测电阻的7 / 12U阻值表达式 R =xI- R .【例 14】从下表中选取出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表 A 的内阻1r ，画在下面的方框中，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测出多组数1据。器材(代号)规格电流表（A ）量程 10，内阻 r 待测（约 40）11电流表（A ）量程 500A，内阻 r =75022电压表（V）量程 10V，内阻 r =10k3电阻（R ）阻值约 100，作保护电阻用1滑动变阻器（R ）总阻值约 502电池（E）电动势 1.5V，内阻很小电键（S） 导线若干1【解析】要测量电流表 A
19、的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但根据本题所提供的仪器，我们可以首先肯定，在本实验中不可能用到电压表，因为电源的电动势只有 1.5V，而电压表的量程为 10V，最多不到满偏的 1/6，用它来读数误差太大，因此该实验能用到的电表只可能用两块电流表。两块电流表有可能串联，也有可能并联，但题目中电流表 A 的内阻 r 已知，因22I r此将两电流表并联，根据并联规律 I r r 可求出电流表 A 的内阻 r1= 2 2 。1 12 21I1加在电流表两端的电压最大值 =0.375V，而滑动变阻的最大阻值只有 50，如2果将滑动变阻器接成限流，会超过电流表的量程，将它们烧坏
20、。如果仅仅将滑动1变阻器接成分压，滑动变阻器可调节的范围很小，只有全长的1/4，这样测量的次数比较少。故应将定值电阻 R 接在干路上用作限流，电路图如图所示。【例 15】现有器材：量程为 10.0、内阻约 30 W -40 W 的电流表一个，定值电阻R =150 W ，定值电阻R =100 W ，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材12测量一干电池（电动势约 1.5V）的电动势。（1） 按要求在实物图上连线。（2） 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达 式 为 ， 式 中 各 直 接 测 得 量 的 意 义是：.【解析】根据提供的器材，可任取一个定值电阻与电流表、干电池、开关接成一
21、个串联电路，用欧姆定1律建立方程组进行测量。但在本题中，电流表量程为 10.0，干电池的电动势约为 1.5V，如果把定值电阻 R 与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为 180 W ，回路中电流约为 1.5V /180W =8.3，而如果把定值电阻R 与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为 130 W ，2回路中电流约为1.5V /130 W =11.5，显然，该电流已超过电流表的量程。考虑到实验的可行性，此时用定值电阻R28 / 12与 R 串联即可，故有如下解答：1（1） 连图：左图只用 R 接入电路；右图用 R 和 R 串联接入电路。(连线如图)1
22、12（2） 设 I 是外电阻为 R 时的电流，I 是外电阻为R 和 R 串联时的电流，则有11212I =E1R + R + r1A， I =2ER + R + R + r12A解之， 可解得干电池电动势为：E = II I1 2 R .-I212【例 17】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：AR滑1A待测干电池B电流表G（03，内电阻r =20）2C电流表A（00.6A，内电阻r =0.20）GD滑动变阻器甲（最大阻值10）1E滑动变阻器乙（最大阻值100）F定值电阻R =100 G定值电阻R =500H定值电阻R =1.5k23开关、导线。由于没有电压表，为此
23、他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选，定值电阻应选用。（填写定值电阻前的序号）若某次测量中电流表 G 的示数为 I ，电流表 A 的示数为 I ；改变滑动变阻器12的位置后，电流表 G 的示数为 I ，电流表 A 的示数为 I 。则可知此电源的12内电阻测量值为，电动势测量值为。【解析】 干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表 G 改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达到 1.5V，则总电阻为1.5V3mA= 500W ，故定值电阻应选用的序号为G 的电阻，而滑动变阻器应选用阻值较小的D；在两次测量
24、过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则根据全电路欧姆定律有E = I (R + r ) + (I + I )r ， E = I (R+ r ) + (I + I ) r12112I - I()1212I I - I I ()解之，得r =11 R + r， E =2 11 2R + r .I + I - I - I21I + I - I - I 2112121212【例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）：9 / 12（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
25、围0-10）、电源、小灯泡、电键、导线若干.（2） 在右图中画出小灯泡的曲线.（3） 某电池的电动势是1.5V，内阻是2.0.将本题中的灯泡接在该电池两端， 小灯泡的实际功率是多少？【解析】（1）为了作出小灯泡的曲线，必须采用分压的方法；而因为小灯泡的电阻比较小，故采用电流表的外接法，实验电路图见下图.（2） 小灯泡的曲线首先用描点法作出各个点，利用圆滑的曲线连接即可得到下图。（3） 作出U = E - Ir 图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏， 因此小灯泡实际功率为 P = UI = 0.28瓦.【例19】在测定金属的电阻率的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度
26、位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度0. 810 m金属丝的电阻大约为4，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率(1) 从图中读出金属丝的直径为 .(2) 在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：A直流电源：电动势约4.5 V，内阻很小；B.电流表A ：量程00.6 A，内阻0.125;1C电流表A ：量程03. 0 A，内阻0. 025;2D. 电压表V：量程03 V，内阻3 k;E. 滑动变阻器R ：最大阻值10；1F. 滑动变阻器R ：最大阻值50开关、导线等2在可供选择的器材中，应该选用的电流表是，应该选用的滑动变阻器是。(
27、3) 根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图(4) 若根据伏安法测出电阻丝的电阻为4. 1，则这种金属材料的电阻率为m.（保留二位有效数字）【解析】(1)金属丝的直径为0.522mm.( 2)电路中的最大电流 I = E = 0.75A ，显然超过了电流表 A0.6 AR1x2的量程，但电流表 A 的量程又太大，故电流表应该选用 A ，由于滑1动变阻器 R 最大阻值为 10，比被测电阻丝的电阻大，且容易调整，1所以采用限流电路即可。10 / 12由于此时电路的临界电阻 R0(3）实验电路如图所示=R RA V 20W 4W ，故电流表采用外解法.lRS(4)利用电阻定律 R = r，
28、则r = 1.110-6m.Sl【例 20】在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： A待测的干电池（电动势约为 1.5V，内电阻小于 1.0)B电流表 G（满偏电流 3，内阻 10)C电流表 A(00.6A，内阻 0.1)D滑动变阻器 R (020,10 A)E.滑动变阻器 R (0200 A)12F定值电阻 R (990)G开关和导线若干0(1) 某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图所示中甲的（a)、(b)两个参考实验电路，其中合理的是 图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选 （填写器材前的字母代号）(2
29、) 图乙为该同学根据（1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的 I 1I 图线（I 为电流表 G 的示数，I 为电流表 A 的示数），则由图线可以得被测电212池的电动势V，内阻。【解析】本题中测定干电池的电动势和内电阻需要用电压表和电流表，由于题中只给了两个电流表，故可以通过改装来实现.因为定值电阻 R =990，则电流表0G 与之串联较好，所以合理的是 b 图所示的电路，滑动变阻应选 D；根 据 全 电 路 欧 姆 定 律 容 易 得 到E = I (R + R ) + I r ， 即I = -rI +E10g21R + R20gR + R0g由 I I 图线可以看出，图线与纵轴的交
30、点为 1.48 mA ，即E= 1.48mA ，12R + R0g1故电动势 1.48V ； 又因为 k = DI= 1.48 -1.25 = 0.77 ， 即1000r= 0.77 ， 故r = 0.77W .DI0.32R + R0g【例 21】某电压表的内阻在 2050K 之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材:待测电压表V(量程3V)，电流表A1(量程200A)，电流表A2(量程 5)，电流表 A3(量程 0.6A)，滑动变阻器 R(最大阻值 1k)，电源 E(电源电压为 4V)，开关 S.11 / 12(1) 所提供的电流表中应选用(填字母代号).(2) 为了尽量减小误差，
31、要求多测几组数据，试在图 10-9 方框中画出符合要求的实验电路(其中电源和开关及连线已画出).【解析】电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积， 估算电路中的最大电流为U3I=A = 150m AmR20 103V图 10-91所以应选电流表 A ，与电压表串联在电路中.滑动变阻器的电阻远小于电压表内阻.如果用滑动变阻器连成限流电路，一则它对电路的调控作用很不明显，二则是待测电压表分得的最小电压约为U =RVR + RVU =20 103 103 + 20 103 4V = 3.8VE图 10-10大于电压表的量程，变阻器明显不能组成限流电路，这样变阻器应作为分压器接在电路中，就不会
32、出现上述问题，电路如图 10-10 所示.【总结】对于电表的选择，必须先根据已知条件估算电路中的最大电压或电流值， 以此确定选用略大于且量程最小的电表。【例 22】用以下器材测量电阻的阻值(900-1000)： 电源 E，有一定内阻，电动势约为 9.0V；电压表 V ，量程为 1.5V，内阻 r =750；11电压表 V ，量程为 5V，内阻 r =2500；22滑线变阻器 R，最大阻值约为 100； 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 ，试画出测量电阻的一种实验3电路原理图（原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注）。1122（2） 若电压表 V 的读数用 U 表示，电压表 V 的读数用 U 表示，则由已知量和测得量表示的公式为。2.分析与解：很多考生解析此题，第一思维考虑的就是伏安法， 由于本题没有电流表，思维受阻，当然做不正确。只有极少数有“用已知内阻的电压表代替电流表”新观念的考生才能做正确。1答案：（1）测量电阻的实验电路如图 2 所示。（2）电压表 V 的示数 U ，电压表V 的示数U ，电压表V的内阻 r ，根据串联、并12211U -U联电路的规律，算出的电阻为2U11 r 。112 / 12
