高中物理 恒定电流实验复习题(44道电学实验题)

恒定电流实验复习题（44道电学实验题）一、电阻的测量㈠“安安”法“安安”法是利用两块电流表测电阻的一种方法，这一方法的创新思维是运用电流表测电压（或算电压），此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。设计电路时除考虑电流表的量程外，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。2.1利用“安安”法测电流表的内阻1、从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并测量多组数据。（1）画出实验电路图：标明所用器材的代号。（2）若选取测量中的一组数据来计算r1，则所用的表达式r1=，式中各符号的意义是：。器材（代号）与规格如下：电流表A1，量程10mA，内阻待测（约40Ω）；电流表A2，量程500μA，内阻r2=750Ω；电压表V，量程10V，内阻r2=10kΩ电阻R1，阻值约为100Ω；滑动变阻器R2，总阻值约50Ω；电池E，电动势1.5V，内阻很小；电键K，导线若干。分析与解：大多数考生看到此题，第一感觉考虑的就是伏安法，由于没有考虑电表的量程，当然做不正确。少数考生想到要满足“有尽可能高的精确度”的条件，认为电压U的测定，不能选量程是10V的电压表。因为电流表两端允许施加的最大电压约为0.4V，因而电压表不能准确测出电流表的两端的电压，但由于缺乏创新精神，想不出其他方法，也做不正确。只有极少数有“安安”法新思路的考生才能做正确。答案：将电流表A2并联在电流表A1的两端，利用电流表测量电压；要满足“多测几组数据”，滑动变阻器R2采用分压接法；实验电路如图3所示，其表达式2211IrrI，式中I1、I2、r1、r2分别表示通过电流表A1、A2的电流和它们的内阻。2.2利用“安安”法测定值电阻的阻值2、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A1（量程250mA，内阻r1为5Ω）；标准电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω）；待测电阻R1（阻值约为100Ω），滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Ω），单刀单掷开关S，导线若干。（1）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。（2）实验中，需要直接测量的物理量是，用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是R1=。分析与解：绝大多数考生解答此题，首选的就是伏安法，由于本题没有电压表，思维受阻，当然做不正确。只有极少数有“安安”法新观念的考生才能做正确。因为本题需要运用“电流表算电压”这一创新思维。答案：（1）实验电路如图4所示。（2）A1、A2两电流表的读数I1、I2，待测电阻R1的阻1R1A2AxRgr0RESR值计算公式是11121IRrII。3、用以下器材测量待测电阻Rx的阻值待测电阻Rx，阻值约为100Ω电源E（电动势约为6V，内阻不计）电流表A1（量程0-50mA，内阻r1=20Ω）电流表A2（量程0-300mA，内阻r2约为4Ω）定值电阻R0（20Ω）滑动变阻器R（总阻值10Ω）单刀单掷开关S，导线若干（1）测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的的1/3，请画出实验电路图，（2）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。则由已知量和测得的量计算Rx表达式为Rx=。【答案】（1）如图所示，R作限流电阻亦可；（2）21011IIRrI㈡“伏伏”法“伏伏”法是利用两块电压表测电阻的一种方法，这一方法的创新思维是运用电压表测电流（或算电流），此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形。设计电路时不仅要考虑电压表的量程，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。1.1利用“伏伏”法测电压表的内阻4、为了测量量程为3V的电压表V的内阻（内阻约2000Ω），实验室可以提供的器材有：电流表A1，量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表V2，量程为5V，内阻约3500Ω；变阻箱R1阻值范围为0-9999Ω；变阻箱R2阻值范围为0-99.9Ω；滑动变阻器R3，最大阻值约为100Ω，额定电流1.5A；电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω；单刀单掷开关K，导线若干。（1）请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V的内阻的实验电路，画出电路原理图（图中的元件要用题中相应的英文字母标注），要求测量尽量准确。（2）写出计算电压表V的内阻RV的计算公式为RV=。分析与解：多数考生解答此题，毫不犹豫地套用伏安法，由于没有考虑电表的量程，当然做不正确。少数考生想到待测电压表的量程为3V，内阻约2000Ω，电压表中的最大电流为31.50.00152000IAmAA，认为电流表不能准确测量，但由于创新能力差，也做不正确。只有极少数有“伏伏”法新理念的考生才能做正确。答案：（1）测量电压表V的内阻的实验电路如图1所示。（2）电压表V的示数U，电压表V2的示数U2，电阻箱R1的读数r1。根据欧姆定律，利用通过电压表的电流与通过电阻R1的电流相等，算出电压表的电阻为12VUrRUU。1.2利用“伏伏”法测定值电阻的阻值5、用以下器材测量电阻Rx的阻值(900-1000Ω)：电源E，有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；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13，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注）。（2）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=。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“伏伏”法新观念的考生才能做正确。因为本题要运用“电压表算电流”这一创新思维。答案：（1）测量电阻Rx的实验电路如图2所示。（2）电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2，电压表V1的内阻r1，根据串联、并联电路的规律，算出Rx的电阻为Rx=2111UUrU。㈢“加R”法“加R”法又叫“加保护电阻”法。在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的原则，加保护电阻的方法就应运而生，设计电路时不仅要考虑电压表和电流表的量程，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。3.1利用“加R”法测电流表的内阻6、某电流表的内阻在0.1Ω-0.2Ω之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A.待测的电流表A1（量程0.6A）；B.电压表V1（量程3V，内阻约2kΩ）；C.滑动变阻器R1（最大电阻10Ω）；D.定值电阻R2（阻值5Ω）；E.电源E（电动势4V）F.电键S及导线若干。（1）画出实验电路图；（2）如测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，则电流表A1内阻的表达式为：RA=。分析与解：许多考生读完此题，就知道实验原理是伏安法，由于设计电路时没有考虑电压表和电流表的量程，当然做不正确。少数考生想到电流表的内阻在0.1Ω-0.2Ω之间，量程为0.6A，电流表上的最大电压为0.12V，因而电压表不能并联在电流表的两端，由于缺乏创新意识，也做不正确。只有极少数有“加R”法新理念的考生才能做正确，因为本题必须将一个阻值为5Ω的定值电阻R2与电流表串联，再与电压表并联，才满足要求；再者量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势（4V），但可在电路中接入滑动变阻器进行保护；滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式节能些，因而滑动变阻器采用限流的连接方式。故本题设计电路图如图5所示；电流表A1内阻的表达式为：2AURRI。3.2利用“加R”法测电源的内阻7、测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。可选用的器材如下：量程为3V的理想电压表V；量程为0.5A的电流表A（有一定内阻）；固定电阻R=4Ω；滑动变阻器R；电键K，导线若干。（1）画出实验电路原理图，图中各元件需用题目给出的符号或字母标出。（2）实验中，当电流表的读数为I1时，电压表的读数为U1；当电流表的读数为I2时，电压表的读数为U2，则可求出E=，r=。（用I1、I2、U1、U2及R表示）。分析与解：不少考生解析此题，第一理念就是沿用课本上的测电源电动势及内阻原理图，当然做不正确。少数考生想到电压表的量程为3V小于电源电动势4.5V，因而电压表不能并联在电源的两端，误将电压表并联在滑动变阻器R两端，也做不正确。只有极少数有“加R”法新思路的考生才能做正确。答案：（1）实验电路原理图如图6所示；（2）根据闭合电路的欧姆定律，111EIURrI，222EIURrI算出122112IUIUEII2112UUrRII“伏伏”法、“安安”法、“加R”法等测量电阻的新方法是伏安法的原理同具体的测量实际相结合的产物，是伏安法的原理在电阻测量中的实际应用：是对伏安法测电阻的原理的丰富和发展。如果学生掌握了这一电阻测量的新理论，具体问题具体分析，就能在高考中创造性地完成电阻的测量这一类设计性实验，在高考中立于不败之地二、测金属的电阻率8、有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方（正方形）内圆，如图所示。此金属材料质量约为0.1—0.2kg，长约为30cm，电阻约为10Ω。已知这种金属的电阻率为，密度为0。因管线内径太小，无法直接测量，请根据下列提供的实验器材，设计一个实验方案测量其内径d。A．毫米刻度尺B．螺旋测微器C．电流表（600mA约1Ω）D．电流表（3A约0.1Ω）E．电压表（3V约6kΩ）F．滑动变阻器（2kΩ0.5A）G．滑动变阻器（10Ω2A）H．直流稳压电源（6V0.05Ω）I．开关一个，带夹子的导线若干（1）除待测金属材料外，应选用的实验器材有（只填代号字母）。（2）画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路。（3）用已知的物理常量和所测得的物理量，推导出计算金属管线内径d的表达式。答案：（1）A、B、C、E、G、H、I（3分）（有选错或漏选的扣1分，扣完为止）（2）原理图4分（电流表外接和变阻器分压各2分）。实物连线图6分（电流表外接和变阻器分压各2分，开关接通后输出电压最小1分，电流方向与电表极性一致1分）。（3）设长度为l，截面外边长为a，电压为U，电流强度为I.电阻UIlsIUslR截面积,故有UlIda422解得UlIUaUlIUad222)(4（5分）9、有一捆粗细均匀的导电材料样品，长为L，电阻约为10Ω，为测定这种材料的电阻率ρ，现提供以下实验器材：A．电键一只，导线若干B．螺旋测微器C．电压表V1（量程为3V，内阻的准确值r1为3000Ω）D．电压表V2（量程为9V，内阻r2大约为6000Ω）E．滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流3A）F．直流电源E（电源电动势为12V，内阻约为2Ω）为了尽可能精确地测量该样品的电阻率ρ，回答下列问题：（1）用螺旋测微器测得该样品的直径如图所示，其直径D=mm。（2）在方框中画出测量电阻的实验电路图，并标明所选仪器的符号。（3）测量电阻的实验中需要直接测量的物理量是（填物理量的符号），用已知物理量和所测得物理量的符号表示样品的电阻Rx=。答案：⑴3.850⑵如右图所示⑶U1、U22111UURU10、用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：待测电阻Rx（阻值约为25kΩ）电流表A1：（量程100A，内阻2kΩ）电流表A2：（量程500A，内阻300Ω）电压表V1：（量程10V，内阻100kΩ）1520510035404530V1V2SRxRE，r电流表V2：（量程50V，内阻500kΩ）电源E：（电动势15V，允许最大电流1A）滑动变阻器R：（最大阻值1kΩ）电键S，导线若干为了尽量减小实验误差，要求测多组数据．（1）电流表应选________________，电压表应选__________________．（2）画出实验电路图．解析