电学实验
1．利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等．图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U – I关系图线．
⑴ 实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A（阻值范围0~10Ω）、滑动变阻器B（阻值范围0~100Ω）、电动势为6V的电源（不计内阻）、小灯泡、电键、导线若干．该同学做实验时，滑动变阻器选用的是 选填“A”或“B”）；请在图乙的方框中画出该实验的电路．
⑵ 如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3A，电源电动势为3V．则此时小灯泡的电功率为 W，电源的内阻为 Ω．
2．在“测定电池的电动势和内阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻大小，测量并记录多组电压和相应电流值，某同学的实验数据如表所示，与预想的实验结果不一致．
U/V
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
I/A
0.18
0.21
0.25
0.27
0.30
0.33
⑴ 由实验数据来分析，他所连接的电路可能是下列电路图中的__________
⑵ 如图为某同学根据正确的电路图做出的U – I 图线，由该图线可得被测干电池的电动势E = ____V，内阻r = Ω．
3．某同学准备探究一未知元件Q的伏安特性曲线，他设计了如图甲所示的电路图．请回答下列问题：
⑴ 清将图乙中的实物连线按电路图补充完整．
⑵ 该同学正确连接实验电路后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头P，发现电流表和电压表的指针始终不发生偏转．在不断开电路的情况下，他使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“+”、“-”接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是 ．
⑶ 排除故障后，该同学测得实验数据如表所示，请在坐标纸上作出该元件的U – I图线．
⑷ 通过实验可以得出，该元件的阻值随所加电压的增大而 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
4．现有如下所示的实验器材（示意图），要完成伏安法“测定干电池的电动势和内阻”实验．
⑴ 请选用器材并在实物连线图上完成必需的导线连接．
⑵ 若测得的实验数据如下表，请用作图法求出干电池的电动势和内阻．
电压U / V
1.48
1.44
1.38
1.30
1.20
1.08
电流I /A
0.05
0.10
0.15
0.25
0.35
0.50
⑶ 若上图中所给的电流表已被损坏，用剩余器材能否测定干电池的电动势和内阻？如能的话，请选定器材并给出电路图．
5．某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值，给定器材及规格为：
电流表A（量程为0～5mA．内阻约为10Ω）；电压表V（量程为0～3V．内阻约为3kΩ）；
最大阻值约为50Ω的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干．
⑴ 由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图电路试测，读得电压表示数大约为2.0V．电流表示数大约为4.0mA，则未知电阻阻值Rx大约为 Ω；
⑵ 经分析，该电路测量误差较大，需要作改进．请在方框内画出改进后的测量原理图；
⑶ 用改进后的电路进行测量，其测量值 （填“等于”、“小于”、“大于”）真实值．
6．一个额定功率为0.1W的电阻，其阻值不详．用欧姆表粗测其阻值，其结果如图所示．现有下列器材，试选择合适的器材及适当的电路，较精确地测定该电阻的阻值．
A．电流表，量程0～500μA，内阻约150Ω B．电流表，量程0～10mA，内阻约10Ω
C．电压表，量程0～3V，内阻约5KΩ D．电压表，量程0～15V，内阻约10KΩ
E．干电池两节，每节电动势为1.5V F．直流稳压电源，输出电压12V，额定电流1A
G．滑动变阻器，0～50Ω，0.5A H．电键一只，导线若干
① 欧姆表测得的电阻值约为 Ω；
② 电流表应该选择 ，电压表应该选 择 ，电源应该选择 （填字母代号）；
③ 请在下列实验电路图中选择合适的电路图
某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值为≥200Ω·m）．如图所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱．容器内表面长a = 40cm，宽b = 20cm，高c = 10cm．将水样注满容器后，进行以下操作：
⑴ 分别用多用电表欧姆挡的“×1k”、“× 100”两档 粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图所示，则所测水样的电阻约为 Ω．
⑵ 为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实 验室中找到如下实验器材：
A．电流表（量程3mA，电阻RA为5Ω）
B．电压表（量程6V，电阻RV约为10 kΩ）
C．滑动变阻器（0 ~ 20Ω，额定电流1 A）
D．电源（6V，内阻约1Ω）
E．开关一只、导线若干
请用笔线作导线完成电路连接
⑶ 正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出一系列数据如表所示，请在在坐标纸中作出U – I关系图线．
U/V
1.1
1.8
3.0
3.8
4.7
I/mA
0.50
0.82
1.36
1.73
2.13
⑷ 由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为 Ω·m．据此可知，所测水样在电阻率这一指标上 （选填“达标”或 “不达标”）．
8．小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω．他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：
电池组E（电动势为3.0V，内阻约1Ω）； 电流表A1（量程0～100mA，内阻约5(）；
电流表A2（量程0～0.6A，内阻约0.2Ω）； 电阻箱R（0～999.9(）； 开关、导线若干．
小明的实验操作步骤如下：
A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；
B．根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L．
F．断开开关．
① 小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次测量中该电阻丝直径的测量值d = ____________ mm；
② 实验中电流表应选择_____________（选填“A1”或“A2”）；
③ 小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R-L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ =________（用给定的物理量符号和已知常数表示）．
④ 若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，对电阻率的测量结果是否会产生影响？若有影响，请说明测量结果将偏大还是偏小．（不要求写出分析的过程，只回答出分析结果即可）答：____________________________________________________________．
9．某电阻R的额定电压3V，阻值约为100Ω，为准确测量其阻值，提供实验器材如下：
A．电源：电动势4V，内阻约1Ω
B．电压表V1：0~3V，电阻约10kΩ
C．电压表V2：0~15V，电阻约50kΩ
D．电流表A1：0~30mA，电阻约10Ω
E．电流表A2：0~0.6A，电阻约0.5Ω
F．滑动变阻器R1：0~10Ω，额定电流1A
G．滑动变阻器R2：0~100Ω，额定电流30mA
H．电键、导线若干
请按要求回答下列问题
⑴ 为较准确测量电阻R的阻值，要求各电表指针能有较大的变化范围，电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 ．（填器材前面的序号）．
⑵ 在方框中画出实验电路图．
10．现需测量一个电池的电动势E和内电阻r．器材有：电流表（量程60mA，内阻约为10Ω）；电压表（量程10V，内阻约为20kΩ）；热敏电阻（80Ω~200Ω）；一杯水；一个开关；酒精灯；温度计；导线若干．
⑴ 一位同学根据现有器材设计实验电路并连接了部分实物．如图所示，请你用笔画线代替导线把电压表接入电路；
⑵ 用酒精灯对水加热，表为该同学在不同水温小测得的电流和电压数据，并在U – I图中标出，由该图可得电池的电动势E = V，内电阻r = Ω（保留二位有效数字）；
⑶ 利用以上数据还可以粗略算出热敏电阻的阻值，发现随着温度的升高，热敏电阻的阻值将会变_________（选填“小”或“大”）．
11．在实验室，某同学用多用电表粗测一段样品的电阻．经正确操作后，用“×100Ω”档时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用______档（填“×10Ω”档或“×1kΩ”）重新测量．换档后，在测量前应____________．
12．欲用伏安法测定一个阻值约为5Ω左右的未知电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组：3V，内阻1Ω B．电流表：0～3 A，内阻0.0125Ω
C．电流表：0～0.6 A，内阻0.125Ω D．电压表：0～3 V，内阻3 kΩ
E．电压表：0～15 V，内阻15 kΩ F．待测电阻
G．开关、导线 H.滑动变阻器：0～20Ω，额定电流1 A
I．滑动变阻器：0～2 000Ω，额定电流0.3 A
⑴上述器材中应选用的是____（填写各器材的字母代号）．
⑵为使通过待测电阻的电流能在0～0.5 A范围内改变，请在答题卡的虚线框中画出测量待测电阻R的原理电路图，然后根据你设计的电路将给定的器材连成实验电路．
13．某同学从废旧物品上拆卸到一发光二级管 – LED，标示额定电流为272mA，其他不详，从网上查到发光二级管的电压不会超过4V，该同学利用学过的知识测试LED在4V以下的伏安特性曲线，粗测时，发现当LED两端电压约为3.3V时，通过的电流约100mA；当两端电压约为3.9V时，通过的电流约400mA；实验室提供以下仪器：
A．电压表V1：量程5V，内阻约为5kΩ B．电压表V2：量程15V，内阻约为15kΩ
C．电流表A1：量程500mA，内阻约为50Ω D．电流表A2，量程3A，内阻约为0.5Ω
E．滑动变阻器R1：0～100Ω，最大允许电流0.5A F：滑动变阻器R2；0～20Ω，最大允许电流1A
G．电源：电动势E = 6V，内阻可忽略不计 H．开关一只、导线若干
⑴ 进行测量应选的电流表为 ，伏特表为 ，滑动变阻器应选 （填仪器代号）；
⑵ 请你为该同学设计出测量所用的电路图并画在方框内（LED电路符号如图所示）；
⑶ 请你根据设计的电路图将答题纸中对应的实物图补充完善；
⑷ 以下为该学生测量的数据及说明，请你帮助他在给出的坐标纸上画出LED的伏安特性曲线
电压/V
2.5
3.18
3.33
3.44
3.58
3.64
3.77
3.91
电流/mA
0
50
100
150
200
250
350K]
461
说明：2.5V以下电流均为零．
参考答案：
1．⑴ A 电路如图．⑵ 0.66~0.72 2~2.67 解析：由于小灯泡电阻较小，电路应该设计成电流传感器外接．描绘小灯泡伏安特性曲线，设计成滑动变阻器分压接法．将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3A，电源电动势为3V，在小灯泡伏安特性曲线上找出对应电流为0.3A的点，该点纵横坐标的乘积0.3A×2.3V=0.69W.，为此时小灯泡的电功率．过该点和纵轴上3V的点作一直线，该直线的斜率绝对值等于电源的内阻为2.5Ω．
2．⑴ B ⑵ 1.49V 1.75 解析：从表中实验数据可知所测电流随电压的增大而增大，且电压与电流的比值近似相等，因此，电压表电流表测量的是定值电阻R1的电压和电流，电路图正确的是B．由作出的U – I图线在纵轴的截距可知被测干电池的电动势E = 1.49V，由图线的斜率可得电池内阻r = 1.75Ω．
3．⑴ 如图 ⑵ 电流表断路 ⑶ 如图 ⑷ 减小 解析：使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“+”、“-”接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明多用电表与电源构成通路，电路故障是电流表断路．根据画出的图象，由欧姆定律可知，该元件的阻值随所加电压的增大而减小．
4．⑴ 如图 ⑵ 如图 E =1.52V，r = 0.86Ω⑶ ⑶ 能，选择图中①电池、②电键、④电压表和⑤ 电阻箱等实验器材
解析：根据测得的实验数据，用描点法画出电源的伏安特性曲线，曲线与纵轴的交点纵坐标值等于电源电动势；曲线斜率的绝对值等于电源内阻．若所给的电流表已被损坏，可采用电阻箱和电压表测量电源电动势和内阻．
5．⑴ 500 ⑵ 如图所示 ⑶ 大于 解析：由欧姆定律，未知电阻阻值Rx大约为R = U/I = 500Ω；该电路为电流表外接，测量误差较大，应该改为电流表内接．用改进后的电路进行测量，其测量值大于真实值．
6． ① 1k（或1000） ② BDF ③ B 解析：① 欧姆表测得的电阻值约为100Ω×10=1000Ω；② 根据额定功率为0.1W，由P=I2R可得最大电流为0.01A， 电流表应该选择量程0～10mA的电流表B；电压表应该选择量程0～15V的电压表D；电源应该选择输出电压12V的直流稳压电源F．③ 由于待测电阻较大，选择电流表内接；由于滑动变阻器阻值范围0～50Ω，需要设计成分压电路，合适的电路图时B．
7．⑴ 1750Ω ⑵ 电路连接如图a所示． ⑶ 如图b所示． ⑷ 不达标．
解析：⑴ 根据多用电表测量电阻时要尽可能使指针指在中间附近，所以按照左图读数，读数为17.5×100Ω=1750Ω．
⑵ 因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻，所以连线时滑动变阻器要用分压接法；又因为电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图a所示．
图a 图b
⑶ 让绝大多数的点在直线上，其余各点均匀地分布在直线两侧，如图b所示．
⑷ 由图线斜率可知，总电阻为22005Ω，（理论上R =R总 – R A=2195Ω，但由于实验的偶然误差可能比5Ω还要大，因此，电流表电阻可以忽略），根据电阻定律R = ρL/S，代入数据得ρ =110.00.3Ω·m，由于ρ < 200Ω·m，因此，不达标．
8．① 0.730 ② A1 ③ πd2R0/4L0 ④ 不产生影响 解析：① 根据螺旋测微器读数规则，该电阻丝直径的测量值d = 0.5mm + 0.230mm = 0.730 mm；② 由于电阻丝的电阻约为20Ω，电池组E的电动势为3.0V ，电路中电流小于0.15A，所以实验中电流表应选择A1．③ 由电阻丝接入电路部分电阻R′ = ρL/S，S = πd2/4，根据闭合电路欧姆定律，E = I(R + R′ + r)，联立解得：R = E/I – r - 4ρL/πd2，对照R – L关系图线，可得4ρL/πd2 = R0/L0，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ =πd2R0/4L0．④ 由于电流表内阻的存在不影响图线斜率，所以对电阻率的测量结果不会产生影响．
9．⑴ B、D、F ⑵ 如图． 解析：根据待测电阻的规格，电压表应选量程0~3V电压表V1，电流表应选量程0~30mA电流表A1，由于题目要求各电表指针能有较大的变化范围，电路应该设计成滑动变阻器分压接法，电流表外接法，滑动变阻器应选阻值范围0~10Ω的滑动变阻器R1．
10．⑴ 所画电路如图．⑵ 6.0V 20 ⑶ 小 解析：由于是测量电池电动势和内电阻，采用电流表内接．在U - I图中标出数据点，过尽可能多的点画出倾斜直线，直线与纵轴的交点坐标值等于电池的电动势，斜率的绝对值等于电池内电阻．
11．×1k 重新调零 解析：用“×100Ω”档时发现指针偏转较小，说明待测电阻阻值较大，他应该换用“×1kΩ”档重新测量．换档后，在测量前应重新调零．
12．⑴ A、C、D、F、G、H ⑵ 如图所示．
解析：由于待测电阻阻值小，所以采用电流表外接电路；由于题中要求“为使通过待测电阻的电流能在0～0.5 A范围内改变”，所以需要设计成分压电路．
13．⑴ C（A1） A（V1） F（R2）
⑵ 电路如图所示
⑶ 实物连接如图所示
⑷ LED伏安曲线如图所示
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