江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12电学实验练习.pdf

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1、江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 1 / 12 电学实验练习 1.在“探究决定导线电阻的因素”实验中，所用测量仪器均已校准待测金属丝接入电路部 分的长度约为50 cm. (1)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势 3 V，内阻约1 ) 、电 流表 (内阻约 0.1 )、电压表 (内阻约 3 k ) 、滑动变阻器R(020 ，额定电流2 A) 、开 关、导线若干某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如 下： 次数1234567 U/V0.100.300.701.001.501.702.30 I/A0.0200.0600.1

2、600.2200.3400.4600.520 由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用下图中的_图(选填“甲”或“乙”) (2)下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P 置 于变阻器的一端请根据(1)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关 的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏 (3)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I 坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据 对应的4 个坐标点请在图中标出第2、4、6 次测量数据的坐标点，并描绘出UI 图 线由图线得到金属丝的阻值Rx_( 保留两位有效数字) (4)任何实验测量都存在误差本实验所用测量仪器均已校准，下

3、列关于误差的说法中正 确的选项是 _(有多个正确选项) A测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D用 UI 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 2.物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W，额定电压值 已模糊不清他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 ， 然后根据公式计算出该灯泡的额定电压UPR20.75 V 1.22 V 他们怀疑所得电压 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习

4、 2 / 12 值不准确， 于是， 再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它 两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的UI 图线，进而分析灯泡的额定电压 A电压表 V( 量程 3 V，内阻约3 k) B电流表 A1(量程 150 mA ，内阻约2 ) C电流表 A2(量程 500 mA ，内阻约0.6 ) D滑动变阻器R1(020 ) E滑动变阻器R2(0 100 ) F电源 E(电动势 4.0 V，内阻不计 ) G开关 S和导线若干 H待测灯泡L( 额定功率 0.75 W，额定电压未知) (1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表 选择

5、_(填“ A1”或“ A2”)；滑动变阻器选择_(填“ R1”或“ R2”) (2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V 时， 发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V 时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测 数据记录在下边表格中. 次数1234567 U/V0.200.601.001.401.802.202.70 I/mA80155195227255279310 请你根据实验数据在下图中作出灯泡的UI 图线 (3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V ；这一结果大于1.23 V，其原因是 _ 3.某同学在探究规格为“6 V， 3 W”的小电珠伏安特性曲线

6、实验中：(1)在小电珠接入电路前， 使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量(填选项 前的字母 ) A直流电压10 V B直流电流5 mA C欧姆 100 D欧姆 1 (2)该同学采用上图所示的电路进行测量图中R 为滑动变阻器 (阻值范围0 20 ，额定电 流 1.0 A) ，L 为待测小电珠，为电压表 (量程 6 V，电阻 20 k ) ，为电流表 (量程 0.6 A， 内阻 1 ) ，E 为电源 (电动势 8 V，内阻不计 )，S为开关 .在实验过程中，开关S 闭合前，滑动变阻器的滑片P 应置于最 _端； (填“左”或 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.1

7、2 电学实验练习 3 / 12 “右” ) .在实验过程中，已知各元件均无故障，但闭合开关S 后，无论如何调节 滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_点至 _点的导线没有连接好；(图中的黑色小圆点表示接线点，并用数字 标记，空格中请填写上图中的数字) .该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图所示，则小电珠的 电阻值随工作电压的增大而_(填“不变”、“增大”或“减 小” ) 4. 某同学利用如图所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率 所得实验数据如下表，请在下图上画出U I 图象 . U/V1.961.861.801.841.641.56 I/A0.050.150.250.

8、350.450.55 根据所画的UI 图象， 可求得电流I0.20 A 时电源的输出功率为_ W (保 留两位有效数字) 实验完成后， 该同学对实验方案进行了反思，认为按上图电路进行实验操作的过程中 存在安全隐患， 并对电路重新设计在下图所示的电路中，你认为既能测出电源在不同 负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是_(Rx阻值未知 ) 5.小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5 V，最大电流不超过0.55 A)的伏安特性曲 线，在实验室找到了下列实验器材： A电压表 (量程是 3 V，内阻是6 k ) B电压表 (量程是 15 V，内阻是30 k ) C电流表 (量程是 0.6 A，内

9、阻是 0.5 ) D电流表 (量程是 3 A，内阻是0.1 ) 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 4 / 12 F滑动变阻器(阻值范围 05 )，额定电流为0.6 A G滑动变阻器 (阻值范围0100 )，额定电流为0.6 A H直流电源 (电动势 E3 V，内阻不计 ) I开关、导线若干 该同学设计电路并进行实验，通过实验得到如下数据(I 和 U 分别表示电学元件上的电 流和电压 ). I/A00.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50 U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00

10、 (1)为了提高实验结果的准确程度，电流表选_；电压表选 _；滑动变阻器 选_(以上均填写器材代号) (2)请在下面的虚线框中画出实验电路图； (3)在下图中描出该电学元件的伏安特性曲线； 图 12 (4)据图中描出的伏安特性曲线可知，该电学元件的电阻随温度而变化的情况为： _. 6.在“测定电池的电动势和内阻”的实验中 (1)第一组同学利用如下左图所示的实验装置测量，电压表应选择量程_(填“ 3 V”或“ 15 V ”)， 实验后得到了如下右图所示的UI 图象， 则电池内阻为_ .( 电 压表、电流表均为理想电表) (2)第二组同学也利用上图的实验装置测量另一节干电池，初始时滑片P 在最右端

11、， 但由 于滑动变阻器某处发生断路，合上电键后发现P 向左滑过一段距离后电流表才有示数设 滑片 P 向左滑动的距离为x，该组同学分别作出了电压表读数U 与 x、电流表读数I 与 x 的关系图，如下图所示，则根据图象可知，电池的内阻为_. 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 5 / 12 7.某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电动势 E 和内阻 r，R 为电阻箱， V 为理想电压表，其量程略大于电池的电 动势实验中通过多次改变电阻箱的阻值R，从电压表上读出相应的 示数 U，该小组同学发现U 与 R 不成线性关系，于是求出了相应的 电阻与电压的倒数如下表所

12、示. 序号1234567 1 R ( 1 )0.10.40.51.02.02.55.0 1 U(V 1 )0.360.440.430.600.871.001.58 回答下列问题： (1)根据表中的数据和实验原理，你认为第_(填序号 )组数据是错误的，原因是 _ _. (2)根据实验数据，请在下图所给的坐标系中绘出 1 U 1 R关系图线 (3)由图线可知，该干电池的电动势E_ V ，内阻 r_ .(结果保留两位 有效数字 ) 8.如图所示为多用电表的刻度盘若选用倍率为“100”的电阻挡测电阻时，表针指示如 图所示，则： (1)所测电阻的阻值为_ ；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.010

13、4 的 电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是_(选填“ 10”、“ 100” 或“ 1 k”) (2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA 的电流挡测量电流时，表针指于图示位 置，则所测电流为_mA ；当选用量程为250 mA 的电流挡测量电流时，表针指于图 示位置，则所测电流为_mA. 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 6 / 12 (3)当选用量程为10 V 的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为 _ V. 9.如图所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测 (1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”

14、刻度线处，应先调整下图中多用电表的 _(选填“ A”、“ B”或“ C”) (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b 接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一 表笔应 _(选填“短暂”或“持续”)接 b，同时观察指针偏转情况 (3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“1”挡，调节好多用电表，测量各接点 间的阻值测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表两表笔分别 接 a、b 时，多用电表的示数如图所示 请将记录表补充完整，并画出一种可能的电路. 两表笔接的接点多用电表的示数 a、b _ a、 c 10.0 b、 c 15.0 10.(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的

15、电阻Rx，以下给出的最可能的实现操作 步骤， 其中 S 为选择开关， P 为欧姆挡调零旋钮把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序 填写在下面的横线上_ a将两表笔短接，调节P 使指针对准刻度盘上欧姆挡的0 刻度，断开两表笔 b将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔 c旋转 S 使其尖端对准欧姆挡1 k d旋转 S 使其尖端对准欧姆挡100 e旋转 S 使其尖端对准交流500 V 挡，并拔出两表笔 根据如图所示指针位置，此时被测电阻的阻值约为_ . 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 7 / 12 (2)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的

16、是() A测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S 拨至倍率较小的挡位，重新调零 后测量 B测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果 C测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开 D测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 8 / 12 电学实验练习参考答案 1.解析(1)由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 . 由题知Rx? RV，故电流表外 接若滑动变阻器接为限流的形式，则 Rx两端电压的最小值Umin 5 205 10.1 E 0.6 V， 而从实验数据可知Rx两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻

17、器应采用分压的形式 (2)如图所示 (3)选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示 图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx4.4 . (4)由读数引起的误差属于偶然误差，选项 A 错误； 由电流表、 电压表内阻引起的误差为 系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B 错误， 选项 C 正确；利用U I 图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差， 选项 D 正确 2.解析(1)根据 PI 2R，估算灯泡的电流大约是 600 mA ，因此电流表应选A2；本实验 要描绘出灯泡的UI 图线，需要测量多组数据，因此滑动

18、变阻器应接成分压式，所以 应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接； (2)如图所示 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 9 / 12 (3)由 PUI 0.75 W，再结合图象可知U额 2.5 V；大于 1.23 V 的原因是由于灯泡冷 态 电阻小于正常工作时的电阻 答案(1)电路原理图如图所示A2R1 (2)见解析图 (3)2.5(2.42.6)灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大) 3.答案(1)D(2).左.15(或 51).增大 解析(1)因小电珠正常发光时的电阻R U 2 P 36 3 12 ，小电珠未接入电路的电阻 要比

19、正常发光时小得多(因温度的影响)，故用多用电表测未接入电路的小电珠的电阻， 应选 D. (2).在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片P 置于 最左端 .若 1 点到 5 点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路 .在 IU 图象中的每一点与O 点连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻 增大 4.答案如图所示 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 10 / 12 0.37bc 解析选择合适标度后描点，连接成图象时，应舍弃第四组数据点 在所画的U I 图象上读出与I0.2 A 对应的电压U 值，根据 P IU 求解 题中 “存在安全隐

20、患”，意为缺乏保护措施a 电路中Rx起不到保护作用， d 中 Rx 起保护作用，但不能测出电源的输出功率，b、c 能满足题目要求，选b、c. 5.答案(1)CAF(2)见解析图(3)见解析图(4)元件电阻随温度升高而增大 解析(1)从表格中的实验数据可知，电流测量值I 的范围为00.50 A ，电压测量值U 的范围为 02.00 V，因此电流表应选C，电压表应选A.因为本实验要测量多组(U，I) 值，需使电压U 连续变化，因此，变阻器应接成分压式，且选阻值较小的滑动变阻器 F. (2)由表格中的数据，根据R U I ，估算电学元件的电阻值大约为几欧，因此电流表外 接电路图如图所示： (3)如图

21、所示 (4)由图象知，图线的斜率逐渐变小，因此随着温度的变化，电学元件的电阻逐渐增大 6.答案(1)3 V1.50(2)1.0 解析(1)考虑到实验的精确度，电压表量程应选3 V，由图象： r | U I |1.50 . 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 11 / 12 (2)由 Ux 图知，当 x5 cm 时， U1.50 V 不变，说明断点就在x5 cm 处，且电动势 E1.50 V；当 x5 cm 时， I 0.15 A由 EUIr 知： 1.50 1.350.15r，所以算得r 1.0 . 7.解析(1)根据 EU U Rr，得 1 U r E 1 R 1

22、 E，知 1 R 变大， 1 U就变大，故第 3组数据错误 (2)根据给定的各组 1 R、 1 U值在坐标系中描出位置，然后依据这些位置作出 1 U 1 R图线，如 图所示 (3)根据 1 U r E 1 R 1 E知，纵轴截距是电动势的倒数， 斜率是 r E，有 1 E0.35， r E 1.580.35 5.00 ， 得 E2.9 V，r 0.71 . 答案(1)3随着电阻的减小路端电压应逐渐减小 (2)见解析图(3)2.90.71 8.解析(1)欧姆表读数： 对应最上一行刻度值为15，倍率为 “ 100”，读数为 1.510 3 ；测 2.010 4 电阻时应选 “ 1 k” 的欧姆挡

23、(2)选 50 mA 直流电流挡，则每一大格表示10 mA ，每一小格表示1 mA ，测量的精确度 为 1 mA ，应估读到0.1 mA( 此时为 1/10 估读 )，指针对应的读数为30.8 mA ；选择量程 为 250 mA 的电流挡，则每一大格表示50 mA ，每一小格表示5 mA ，测量的精确度为5 mA ，应估读到1 mA( 此时为 1/ 5 估读 )，指针对应的读数为154 mA. (3)选择 10 V 电压挡， 则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V， 应估读到0.1 V(此时应为1/2 估读 )，指针对应的读数为6.2 V. 答案(1)1.510

24、 3 1 k(2)30.8(30.7 30.9 都正确 ) 154(3)6.2 9.解析(1)多用电表使用前应进行机械调零，机械调零装置为A. 江苏省南通中学人教版高中物理选修3-1：2.12 电学实验练习 12 / 12 (2)使用多用电表进行测量时，为保证电表不被损坏往往要进行试触，即让两表笔进行短 暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表 (3)黑箱中无电源且每对接点间正反阻值相等，由多用电表读数可知所缺数据为5.0 ， 由 a、b 间电阻为5.0 ，a、c 间为 10.0 ，b、c 间为 15.0 知，电路为a、 b 间 5.0 的电阻与a、 c 间 10.0 的电阻串联而

25、成，电路图如图所示 答案(1)A(2)短暂(3)5.0电路图见解析图 10.答案(1)c、a、 b、e30 k(2)AC 解析(1)题目中要求测量几十千欧的电阻，所以应该选择1 k 的欧姆挡，再进行欧姆 调零，然后进行测量，最后将S 旋至指向交流500 V 挡，拔出表笔，所以顺序为c、a、 b、e.根据欧姆表的读数原理，可以得出欧姆表的读数为30 k . (2)指针偏角过大，说明电阻较小，所以应选择倍率较小的挡位，A 项正确；电阻的阻值 与电流的流向无关，所以红、黑表笔接反，不影响测量结果，B 项错误；不将被测电阻 与外电路断开， 流经欧姆表的电流会影响读数甚至烧毁器材，C 项正确； 只要不换挡位， 就不用重新调零，D 项错误