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电学实验电流表和电压表、伏安法测电阻要点一电流表与电压表的改装和使用即学即用
1.如图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘当用“+”和“-
0.6”两接线柱时能测量的最大电流是A对应刻度盘上每一小格代表A图中表针示数为A;当使用电流表的“+”和“-3”两接线柱时对应刻度盘上每一小格代表A图中表针示数为A.图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘当使用较小量程时测量电压最大值不得超过V每小格表示V图中指针示数V;若使用的是较大量程时则表盘刻度每小格表示V图中指针示数V.答案对图甲:
0.
60.
020.
340.
11.70对图乙:
3.
00.
12.
200.
511.0要点二伏安法测电阻即学即用
2.用伏安法测金属电阻Rx(约为5Ω)的值已知电流表内阻为1Ω量程为
0.6A电压表内阻为几千欧量程为3V电源电动势为9V滑动变阻器的阻值为0~6Ω额定电流为5A试画出测量Rx的原理图.答案见右图题型1测量电路的选择问题【例1】用伏安法测电阻可采用图所示的甲、乙两种接法.如所用电压表内阻为5000Ω电流表内阻为
0.5Ω.
(1)当测量100Ω左右的电阻时宜采用电路.
(2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时两电表的读数分别为10V、
0.5A则此电阻的测量值为Ω真实值为Ω.答案
(1)甲
(2)
2020.08题型2滑动变阻器接法的选择【例2】用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验备有器材规格如下:
①待测电阻Rx(约100Ω)
②直流毫安表(量程0~10mA内阻50Ω)
③直流电压表(量程0~3V内阻5kΩ)
④直流电源(输出电压4V允许最大电流1A)
⑤滑动变阻器(阻值范围0~15Ω允许最大电流1A)
⑥电键1个导线若干根据器材的规格和实验要求画出正确的电路图.答案见下图题型3电表改装问题【例3】如果两个电流表的满偏电流均为Ig=3mA内阻Rg=100Ω欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表则:
(1)分别串联的电阻R1和R2为多大
(2)将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时指针的偏角θ1和θ2有何关系示数U1和U2有何关系答案
(1)900Ω4900Ω
(2)θ1=θ2U1∶U2=1∶
51.(2009·扬州模拟)用两个相同的小量程电流表分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A
1、A2若把A
1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路如图所示则闭合开关后下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是()A.图(a)中的A
1、A2的示数相同B.图(a)中的A
1、A2的指针偏角相同C.图(b)中的A
1、A2的示数和偏角都不同D.图(b)中的A
1、A2的指针偏角相同答案B
2.某同学用伏安法测一个未知电阻他先将电压表接a点读得两表示数分别为U1=
3.0VI1=
3.0mA然后将电压表改接在b点读得两表示数分别为U2=
2.9VI2=
4.0mA如图所示.由此可知电压表应接到点误差较小测得Rx的值应为Ω.答案a
10003.测一个阻值约为25kΩ的电阻备有下列器材:A.电流表(量程100μA内阻2kΩ)B.电流表(量程500μA内阻300Ω)C.电压表(量程10V内阻100kΩ)D.电压表(量程50V内阻500kΩ)E.直流稳压电源(电动势15V允许最大电流1A)F.滑动变阻器(最大电阻1kΩ额定功率1W)G.电键、导线若干
(1)电流表应选电压表应选.
(2)画出测量Rx的原理图.答案
(1)BC
(2)电流表内接分压式如右图所示
4.欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的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(0~3A内阻
0.0125Ω)C.电流表(0~
0.6A内阻
0.125Ω)D.电压表(0~3V内阻3kΩ)E.电压表(0~15V内阻15kΩ)F.滑动变阻器(0~20Ω额定电流1A)G.滑动变阻器(0~2000Ω额定电流
0.3A)H.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是.(填写各器材的字母代号)
(2)实验电路应采用电流表接法.(填“内”或“外”)
(3)设实验中电流表、电压表的某组示数如下图所示图示中I=AU=V.
(4)为使通过待测金属导线的电流能在0~
0.5A范围内改变请按要求画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图然后根据你设计的原理电路将下图中给定的器材连成实验电路.答案
(1)A、C、D、F、H
(2)外
(3)
0.
482.20
(4)见右图第6课时电学设计性实验要点一测量电阻的特殊方法即学即用
1.测电流表和电压表的内阻如果有可以作为标准的已知电阻的电表都可以使用比例法.请分别画出你设计的用比例法测它们内阻的电路图并说明需要测量的物理量写出用测量量表示电表内阻的公式.答案电压表可显示电阻两端的电压值电流表可显示电阻中通过的电流所以测电流表内阻应把两电流表并联测电压表内阻应把两电压表串联电路图分别如下图甲、乙所示.测电流表内阻时应调节滑动变阻器R1使两电流表的指针都有较大偏转记录下两电流表的示数I1和I2根据并联电路分流原理若已知电流表A1的内阻为r1则电流表A2的内阻r2=.测电压表内阻时应调节滑动变阻器R2使两电压表的指针都有较大偏转记录下两电压表的示数U1和U2根据串联电路分压原理若已知电压表V1的内阻r1则电压表V2的内阻r2=r
1.要点二设计性电学实验即学即用
2.现有一阻值R=
10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表该电压表表盘上有刻度但无刻度值要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案(已知电压表内阻很大电压表量程大于电源电动势电源内阻约为几欧).要求:
(1)画出实验电路图.
(2)简要写出完成接线后的实验步骤.
(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=.答案
(1)电路图如右图所示
(2)实验步骤为:
①断开开关记下电压表偏转格数N1
②合上开关记下电压表偏转格数N2
③利用公式r计算电源内阻式中R=
10.0Ω.
(3)题型1仪表的选择【例1】实验室中现有器材如右图所示有:电池E电动势约10V内阻约1Ω;电流表A1量程约10A内阻r1约为
0.2Ω;电流表A2量程300mA内阻r2约5Ω;电流表A3量程250mA内阻r3约5Ω;电阻箱R1;最大阻值
999.9Ω最小阻值改变量为
0.1Ω;滑动变阻器R2最大值100Ω;开关S;导线若干.要求用下图所示的电路测量图中电流表A的内阻.
(1)在所给的三个电流表中哪几个可以用此电路精确测出其内阻
(2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象在实物图上连成测量电路.
(3)你要读出的物理量是.用这些物理量表示待测内阻的计算公式是.答案该题要求根据电路图设想出实验原理.属于有一定提示的设计型实验.与我们学过的伏安法测电阻相比较这里被测电阻是电流表的内阻它能显示出通过自身的电流因此只要知道其上的电压就行但没有电压表却有另一只电流表.根据电路图可以看出图中表A是被测表则其上电压就是电阻箱上电压利用两只电流表的读数差和电阻箱上显示的阻值可以求出该电压这样就可以求出电流表的内阻.
(1)电流表A1不能精确测出其内阻因这时图中的电流表A′应为A
2、A3中的一只这使得电流表A1中的电流不能超过300mA其指针的偏转极其微小误差很大.而A
2、A3可用此电路精确测出其内阻.
(2)若测r3实物连线如下图所示.
(3)根据前面的分析要读出的物理量是A、A′两电流表的示数I、I′和电阻箱的阻值R1待测内阻的计算公式是r待=.题型2实物连线题【例2】为了测定电流表A1的内阻采用如图所示的电路.其中:A1是待测电流表量程为300μA内阻约为100Ω;A2是标准电流表量程是200μA;R1是电阻箱阻值范围是0~
999.9Ω;R2是滑动变阻器;R3是保护电阻;E是电池组电动势为4V内阻不计;S1是单刀单掷开关S2是单刀双掷开关.
(1)根据电路上图所示请在下图中画出连线将器材连接成实验电路.
(2)连接好电路将开关S2扳到接点a处接通开关S1;调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150μA;然后将开关S2扳到接点b处保持R2不变调整变阻箱R1使电流表A2的读数仍是150μA.若此时电阻箱各旋钮的位置如下图所示电阻箱R1的阻值是Ω则待测电流表A1的内阻Rg=Ω.
(3)上述实验中无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动位置都要保证两只电流表的安全.在下面提供的四个电阻中保护电阻R3应选用()A.200kΩB.20kΩC.15kΩD.150kΩ
(4)下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用.既要满足上述实验要求又要调整方便滑动变阻器(填写阻值相应的字母)是最佳选择.A.1kΩB.5kΩC.10kΩD.25kΩ答案
(1)见下图
(2)
86.
386.3
(3)B
(4)C题型3数据处理问题【例3】要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA最大电压不超过7V)的伏安特性曲线设计电路如图所示.图中定值电阻R为1kΩ用于限流;电流表量程为10mA内阻约为5Ω;电压表(未画出)量程为10V内阻约为10kΩ;电源电动势E为12V内阻不计.
(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择:a.阻值0~200Ω额定电流
0.3Ab.阻值0~20Ω额定电流
0.5A本实验应选用的滑动变阻器是(填“a”或“b”).
(2)正确接线后测得数据如下表:
①根据以上数据电压表是并联在M与之间的(填“O”或“P”).
②根据以上数据在下图中画出该元件的伏安特性曲线.
(3)在下图上画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图为(无需数值).答案
(1)a
(2)
①P
②见下图
(3)见右图
1.某同学使用了如下器材:电源E(电动势12V);电压表V(量程为15V内阻约15kΩ);电流表A(量程100mA内阻约10Ω);滑动变阻器(最大电阻为50Ω);单刀单掷开关;导线若干.测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图所示已知小灯泡的额定电压为12V.
(1)请在下面的虚线方框中画出此实验电路.
(2)根据设计的电路图在下图中连接实物图.
(3)由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的额定功率为P额=W小灯泡电阻的变化特性为.答案
(1)、
(2)如下图所示
(3)
1.15(
1.14~
1.16)灯泡电阻随电压升高而增大(或随温度升高而增大;或电压越高时电阻增大越快).
2.(2009·大同质检)现有一特殊电池它的电动势E约为9V内阻r约为40Ω已知该电池允许输出的最大电流为50mA.为了测定这个电池的电动势和内阻某同学利用如右图所示的电路进行实验图中电流表的内阻RA已经测出阻值为5ΩR为电阻箱阻值范围0~
999.9ΩR0为定值电阻对电路起保护作用.
(1)实验室备用的定值电阻R0有以下几种规格.A.10ΩB.50ΩC.150ΩD.500Ω本实验选用哪一种规格的定值电阻最好.
(2)该同学接入符合要求的R0后闭合开关K调整电阻箱的阻值读取电流表的示数记录多组数据作出了如下图所示的图线则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E=V内阻r=Ω.答案
(1)C
(2)
10453.某实验小组在实验室中测定一节干电池的电动势和内阻他们观察实验桌上备用的器材编号如下:A.干电池(电动势E约为
1.5V内电阻r约为
1.0Ω)B.电流表G(满偏电流
3.0mA内阻Rg=10Ω)C.电流表A(量程0~
0.6A内阻约为
0.5Ω)D.滑动变阻器R(0~20Ω10A)E.滑动变阻器R′(0~100Ω1A)F.定值电阻R2=990ΩG.开关S和导线若干
(1)为了能准确地进行测量同时为了操作方便实验中应选用的滑动变阻器是.(填写器材编号)
(2)请在虚线框内画出他们采用的实验原理图.(标注所选择的器材的符号)
(3)该小组根据实验设计的原理图测得的数据如下表为了采用图象法分析处理数据请你在下图所示的坐标纸上选择合理的标度做出相应的图线.
(4)根据图线求出电源的电动势E=(保留三位有效数字)电源的内阻r=(保留两位有效数字).答案
(1)D
(2)如右图所示
(3)如右图所示
(4)
1.47(
1.46~
1.48)
0.82(
0.80~
0.90)
1.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中使用的小灯泡标有“6V3W”其他可供选择的器材有:电压表V1(量程6V内阻20kΩ);电压表V2(量程20V内阻60kΩ);电流表A1(量程3A内阻
0.2Ω);电流表A2(量程
0.6A内阻1Ω);滑动变阻器R1(0~1000Ω
0.5A);滑动变阻器R2(0~20Ω2A);学生电源E(6~8V);开关S及导线若干.实验中要求电压表在0~6V范围内读取并记录下11组不同的电压值U和对应的电流值I见下表.
(1)在下面方框中画出实验所用的电路图并注明所选器材的符号.
(2)在图中画出伏安特性曲线.如果将本题中的小灯泡接在电动势E=
1.5V内阻r=
2.0Ω的电池的两端则小灯泡的实际功率是多少
(3)该实验画出的伏安特性曲线在电压较高段和电压较低段相比哪段的系统误差较大为什么答案
(1)电路图如下图所示.
(2)伏安特性曲线如下图所示
0.28W
(3)电压较高时灯泡消耗的功率较大灯丝温度高其电阻大由于是外接法故这时电压表的分流较大所以电流的测量值偏大故系统误差较大.
2.学习了“欧姆定律”以及电路的知识后李阳同学要帮妈妈制作一个自动控温孵化器他到电子商城买了一只标称值为220Ω的半导体热敏电阻由于不知道该电阻的温度特性为此他做了如下实验.
(1)在室温下(约25℃)他正确使用多用表的欧姆挡测该热敏电阻的阻值表的示数如右图所示可判定李阳同学测量时选用的是挡表的读数是Ω.
(2)李阳同学要通过改变热敏电阻的温度并用伏安法测热敏电阻的阻值来研究热敏电阻的温度特性他准备了如下器材:蓄电池(电动势为6V内阻不计)及电键伏特表(量程为0~6V内阻很大)安培表(量程为0~20mA内阻Rg=10Ω)定值电阻R0(R0=5Ω)下列图中给出四个电路其中李阳应该选择的是.
(3)李阳同学得到的实验数据如下表请你根据这些数据在下图所示的坐标纸上画出这个热敏电阻的电阻值随温度变化的关系图象(R—t图象).
(4)下图是李阳同学利用这个热敏电阻制成的孵化器温度控制电路其中控制电路的输入端A、B内接电路可等效为一个电动势为
2.0V内阻为100Ω的电源当通过热敏电阻R的电流大于等于
2.0mA时控制电路动作输出端的开关断开加热器停止加热.孵化小鸡时要求孵化箱恒温在
39.5℃为此李阳将孵化箱的最高温度设定为40℃;为使恒温箱能在40℃时控制电路动作定值电阻R0的阻值应为Ω.答案
(1)×10260
(2)D
(3)R—t图象如右图所示.
(4)
7553.如果某研究性学习小组在研究某种用半导体材料做的用电器件Z的导电规律时用电压表、电流表测得其两端电压与通过其中的电流的关系如下表所示:所用的器材规格:电压表(0~3~15V内阻30kΩ)电流表(0~
0.6~3A内阻4Ω)滑动变阻器(变化范围0~10Ω)电源(6V内阻1Ω)用电器件Z电键;导线若干
(1)在下图乙方框中画出测量电路原理图并将下图甲中的实物连成测量电路.
(2)若把用电器件Z接入图丙所示的电路中电流表的读数为
1.8A电源输出电压恒为3V电阻R的电功率为W.
(3)请分析表中的数据探究该用电器件Z的电流随电压变化的规律是什么答案
(1)见下图
(2)
3.24
(3)观察实验数据猜想电流随电压变化的规律是I=kUn任选两组数据可列出
0.8=k·
0.8n
1.25=k·1n解得n=2k=
1.25A/V2也可代入其他组数据在误差范围内则I=
1.25U
2.
4.影响材料电阻率的因素很多一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大.如图甲是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象图中R0表示0℃时的电阻.若用该电阻与电池(E、r)、电流表Rg、滑动变阻器R′串联起来连接成如图乙所示的电路用该电阻做测温探头把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度就得到了一个简单的“金属电阻温度计”使用“金属电阻温度计”前先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值若温度t1t2则t1的刻度应在t2的侧(填“左”、“右”);在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时需要弄清所测温度和电流的对应关系.请用E、R
0、k(R—t图线斜率)及题中所涉及的物理量表示所测温度t与电流I的关系式t=.答案右
5.
(1)由绝缘介质隔开的两个同轴的金属圆筒构成圆柱形电容器.如图所示试根据你学到的有关平行板电容器电容的知识推测影响圆柱形电容器电容的因素有.
(2)利用伏安法测量干电池的电动势和内阻现有的器材为:干电池:电动势约
1.5V符号电压表:量程1V内阻
998.3Ω符号电流表:量程为1A符号滑动变阻器:最大阻值10Ω符号电阻箱:最大阻值
99999.9Ω符号单刀单掷开关1个符号导线若干
①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内.要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负.
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度电压表量程应扩大为原量程的倍电阻箱的阻值应为Ω.答案
(1)H、R
1、R
2、ε(正对面积、板间距离、极板间的介质)
(2)
①见右图
②
2998.
36.某同学对黑箱(图所示)中的一个电学元件的伏安特性进行研究通过正确测量他发现该元件两端的电压Uab(Uab=Ua-Ub)与流过它的电流I之间的变化关系有如下规律:
①当-15VUab0V时I近似为零.
②当Uab≥0时.Uab和I的实验数据见下表:
(1)在图下中画出Uab≥0时该元件的伏安特性曲线.(可用铅笔作图)
(2)根据上述实验事实该元件具有的特性是.
(3)若将此黑箱接入如右图电路中并在该电路的cd两端输入如下图(甲)所示的方波电压信号Ucd请在图下(乙)中定性画出负载电阻RL上的电压信号Uef的波形.答案
(1)如下图所示
(2)单向导电性
(3)如下图所示
7.甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有:待测电源E(不计内阻)待测电阻R1待测电阻R2电压表(量程为
1.5V内阻很大)电阻箱R(0~
99.99Ω)单刀单掷开关S1单刀双掷开关S2导线若干.
(1)先测电阻R1的阻值.请将甲同学的操作补充完整:闭合S1将S2切换到a调节电阻箱读出其示数r和对应的电压表示数U1保持电阻箱示数不变读出电压表的示数U
2.则电阻R1的表达式为R1=.
(2)甲同学已经测得电阻R1=
4.8Ω继续测电源电动势E和电阻R2的阻值.该同学的做法是:闭合S1将S2切换到a多次调节电阻箱读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U由测得的数据绘出了如下图所示的图线则电源电动势E=V电阻R2=Ω.
(3)利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1乙同学测电源电动势E和电阻R2的阻值的做法是:闭合S1将S2切换到b多次调节电阻箱读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U由测得的数据绘出了相应的图线根据图线得到电源电动势E和电阻R
2.这种做法与甲同学的做法比较由于电压表测得的数据范围(选填“较大”、“较小”或“相同”)所以同学的做法更恰当些.答案
(1)将S2切换到b
(2)
1.43(或)
1.2
(3)较小甲
8.现要按图1所示的电路测量一节旧干电池的电动势E(约
1.5V)和内阻r(约20Ω),可供选择的器材如下电流表A
1、A2(量程0~500μA,内阻约为500Ω),滑动变阻器R(阻值0~100Ω,额定电流
1.0A),定值电阻R1(阻值约为100Ω),电阻箱R
2、R3(阻值0~
999.9Ω),开关、导线若干.由于现有电流表量程偏小,不能满足实验要求,为此,先将电流表改装(扩大量程),然后再按图1电路进行测量.
(1)测量电流表A2的内阻.按图2电路测量A2的内阻,以下给出了实验中必要的操作.A.断开S1B.闭合S
1、S2C.按图2连接线路,将滑动变阻器R的滑片调至最左端,R2调至最大D.调节R2,使A1的示数为I1,记录R2的值E.断开S2,闭合S3F.调节滑动变阻器R,使A
1、A2的指针偏转适中,记录A1的示数I1请按合理顺序排列实验步骤(填序号).
(2)将电流表A2(较小量程)改装成电流表A(较大量程),如果
(1)中测出A2的内阻为
468.0Ω,现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A,应把R2调为Ω与A2并联,改装后电流表A的内阻RA为Ω.
(3)利用电流表A、电阻箱R3测电池的电动势和内阻.用电流表A、电阻箱R3及开关S按图1所示电路测电池的电动势和内阻,实验时,改变R3的值,记录下电流表A的示数I.得到若干组R
3、I的数据,然后通过作出有关物理量的线性图象,求得电池电动势E和内阻r.a.请写出与你所作线性图象对应的函数关系式.b.请在图3虚线框内坐标中作出定性图象.(要求标明两个坐标轴所代表的物理量,用符号表示)c.图中表示E.图中表示r.答案
(1)CBFEDA
(2)
1211.7
(3)a.R3+RA=Eb.如右图所示c.直线的斜率纵轴截距的绝对值与RA的差
9.为了测量两节串联干电池的电动势某同学设计了如图所示的实验电路其中E是待测电池组内阻不能忽略;V
1、V2是两只量程都合适的电压表内阻不是很大且未知;S
1、S2是单刀单掷开关;导线若干.
(1)请根据电路图甲在图乙中连线将器材连成实验电路.
(2)实验需要测量的物理量是.
(3)用测出的物理量导出串联电池组电动势的表达式是.答案
(1)如下图所示
(2)闭合S1V1的读数U1V2的读数U
2.再闭合S2V1的读数U1′.
(3)E=
10.(2008·九江质检)图1所示是“用伏安法测量电阻”的实验电路图只是电压表未接入电路中.图2是相应的实验器材其中待测量的未知电阻Rx的阻值约为1kΩ电流表量程20mA、内阻小于1Ω电压表量程15V、内阻约
1.5kΩ电源输出电压约12V.滑动变阻器(甲)的最大阻值为200Ω乙的最大阻值为20Ω.
(1)在图1的电路图中把电压表接到正确位置.
(2)根据图1的电路图将图2的实物连成实验电路.
(3)说明本实验电路中两个滑动变阻器所起的作用有何不同答案
(1)如右图所示
(2)如下图所示
(3)滑动变阻器甲为粗调滑动变阻器乙为细调.图1图2图3图1图2。