第12讲 电学实验中常考的4个问题1．为了测量电流表A1的内阻，某同学采用如实物图5－12－22所示的实验电路．其中：图5－12－22A1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)①实验中滑动变阻器采用________接法(填“分压”或“限流”)②根据如图5－12－22所示电路的实物图，请在虚线中框画出实验电路图．(2)请将该同学的操作补充完整：①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”)；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.②将开关S2扳到接点b处，________，使电流表A2的读数仍是150μA.10\n图5－12－23③若此时电阻箱各旋钮的位置如图5－12－23所示，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的滑片位置，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________．(填写阻值前相应的字母)A．200kΩB．20kΩC．15kΩD．150kΩ解析 (1)①该电路滑动变阻器为限流接法．②电路图如图所示．(2)①闭合开关之前，应使滑动变阻器的阻值最大，滑片在最左端；②本实验使用替代法测量电流表的内阻，因此开关S2接a和接b时电流表A2的读数应该相同，开关接b时，需调节电阻箱R1.③电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻，读数为86.3Ω.(3)当滑动变阻器R2的阻值为零时，电路中的电流不能超过两个电流表的量程，即I＝≤200×10－6A，解得R3≥20kΩ.答案 (1)①限流 ②见解析图(2)①左 ②调节电阻箱R1 ③86.3(3)ABD2．(2022·贵州六校联盟第一次联考)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，某同学选中一个标有“2.5V,0.6W”的小灯泡，除了导线和开关外，还有下列器材可供选择：电压表V1(量程6V，内阻约为6kΩ)；电压表V2(量程3V，内阻约为3kΩ)；电流表A1(量程300mA，内阻约为1Ω)；电流表A2(量程150mA，内阻约为2Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值200Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)；直流电源E1(电动势4.5V，r1＝0.8Ω)．10\n(1)实验中电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填写器材代号)(2)以下的四个电路中应选用________电路图进行实验．(3)做完上述实验后，该同学接着用上述所选电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线，如图5－12－24甲所示，则三个元件中属于线性元件的是________(填写曲线代号)．然后他用图乙所示的电路给三个元件分别供电，并测出给元件1和元件2供电时的电流和电压值，分别标在图甲上，它们是A点和B点．已知R0＝8.8Ω，则该电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.这个电源给元件3供电时，元件3的电功率P＝________W.图5－12－24解析 (1)灯泡的额定电流I＝＝0.24A，可知选择量程为300mA的电流表，误差较小，即选择A1.从测量的精确度考虑，滑动变阻器选择总电阻为10Ω的误差较小，即选择R2.因灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用量程为3V的V2.(2)因为电压、电流需从零开始测起，所以滑动变阻器采用分压式接法，灯泡的电阻大约为R＝＝10.4Ω，远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法误差较小．故选A.(3)在图象中，只有图线1为直线，故线性元件为1.将电阻R0等效到电源的内部，连接A、B两点并与横轴和纵轴相交，该图线为电源外电压与电流的关系图线．如图所示，当电流为0时，外电压为3.0V，知电源的电动势为3.0V，内阻r＝Ω－8.8Ω＝1.2Ω.此时元件3的电流和电压分别为：10\n0.2A,1.0V，则元件3的电功率为0.2W.答案 (1)V2 A1 R2 (2)A (3)1 3.0 1.2 0.23．(2022·德州二模)如图5－12－25甲所示，是某同学设计的一个测电源电动势和内阻的原理图，待测电源电动势E、内阻r，电压表V的量程为3V，内阻非常大(可视为理想电压表)，电阻箱R，一段电阻未知的电阻丝R0，单刀单掷开关K1，单刀双掷开关K2，实验步骤如下图5－12－25①调节电阻箱的阻值为20Ω，K2接到a，闭合K1，记下电压表的读数为2.00V，断开K1；②保持电阻箱的阻值不变，K2切换到b，闭合K1，记下图乙所示电压表的读数为________V，断开K1.由此可以算出电阻丝的电阻R0为________Ω；③将K2再切换到a，闭合K1，多次调节电阻箱，读出多组电组箱的示数和对应的电压表的示数，断开K1.由测得的数据，绘出如图丙所示的－图象．根据图象可以求得电源电动势E＝________V，电源内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)④根据原理图连接实物图丁10\n图5－12－25答案 ②2.40 4.00(或4) ③2.5 0.69 ④如图所示4．小明同学为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻，设计了图5－12－26甲所示的电路，在一定光照条件下进行实验：(1)请根据图甲完成图乙中实物的连线．(2)将测量出来的数据记录在下表中，其中第4组数据的电压如图丙所示，则电压为________V.12345678U/V1.771.751.701.541.271.000.50I/μA1230486068768086(3)将这些数据在图丁中描点，第4组数据还未描出．10\n图5－12－26①请在图丁中描出第4组数据的点，作出该硅光电池组的U－I图线；②由此U－I图线可知，该硅光电池组的电动势E＝________V，电池组的内阻随其输出电流的变化而改变，在电流为86μA时，该电池组的内阻r＝________Ω(保留三位有效数字)．解析 (1)所连的实物图如图a所示．(2)电压表的读数为U＝1.65V.(3)①该硅光电池组的U－I图线如图b所示．②由U－I图象可知电源的电动势E＝1.80V.由U－I图线可以看出在电流为86μA时，外电压为U＝0.50V，此时的内电压为U′＝E－U＝1.30V，所以该电池组的内阻为r＝＝Ω＝1.51×104Ω.答案 (1)如图a所示(2)1.65(3)①如图b所示 ②1.80 1.51×1045．(2022·山东潍坊模拟)可记忆电阻有许多新奇特性，例如负差分电阻效应，多重与可控导电率，迟滞效应等等，从资料上获知某可记忆电阻Rx的I－U特性曲线如图5－12－27所示．现要利用实验亲自描绘此元件加正向电压时的I－U特性曲线，除此外，另有器材如下：10\n图5－12－27A．直流电源6V内阻不计B．电压表V量程6V，内阻约6kΩC．电流表A1量程60mA，内阻约10ΩD．电流表A2量程10mA，内阻约20ΩE．滑动变阻器R(总阻值为20Ω)开关1个、导线若干(1)由已知的I－U图象可得出，电压在0～2.5V范围时，可记忆电阻的电阻值约为________Ω；(2)为较准确地描绘可记忆电阻的I－U图线，需要在0～3.5V和3.5～6V两个电压段上采用不同的电路和电流表．在描绘0～3.5V电压下的I－U图线时，应选图5－12－28甲、乙、丙、丁四个电路中的________电路，电流表应选________(填C或D)；描绘3.5～6V电压下的I－U图线时，应选甲、乙、丙、丁四个电路中的________电路，电流表应选________(填C或D)．10\n图5－12－28解析 (1)电压在0～2.5V范围内，R＝＝Ω＝50Ω.(2)根据题意可知在描绘0～3.5V电压下的I－U图线时，电路应采用分压式外接法，故应选甲电路，电流表应选C；在描绘3.5～6V电压下的I－U图线时，电路应分压式内接法，故应选乙电路，电流表应选D.答案 (1)50 (2)甲 C 乙 D6．(2022·安徽卷，21Ⅱ)某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验．(1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图5－12－29甲所示，得到电压表的内阻为3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5V，则电压表的示数应为________V(结果保留两位有效数字)．10\n(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图乙所示的电路图，实验步骤如下：图5－12－29A．断开开关S，按图乙连接好电路；B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；C．将电阻箱R0的阻值调到零；D．闭合开关S；E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V位置；F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；G．断开开关S.实验中可供选择的实验器材有：a．待测电压表b．滑动变阻器：最大阻值2000Ωc．滑动变阻器：最大阻值10Ωd．电阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ωe．电阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω10\nf．电池组：电动势约6V，内阻可忽略g．开关、导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________(填“b”或“c”)，电阻箱中选用________(填“d”或“e”)．②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真(填“＞”或“＜”)；若RV越大，则越________(填“大”或“小”)．解析 (1)电压表的示数即为等效电路的路端电压，由表盘读数可知，现在的欧姆表用的是“×100”挡，故现在的多用表内阻为1500Ω，由闭合电路欧姆定律可得U＝RV＝1.0V(2)①滑动变阻器选择分压式接法，故选择阻值较小的，c可用；电压表半偏时，所串联变阻箱电阻约为3000Ω，故变阻箱选择d.②由闭合电路欧姆定律可知，随着电阻箱的阻值变大，电源两端的路端电压随之变大，当电阻箱调至使电压表半偏时，此时电压表与变阻箱两端的总电压比变阻箱阻值为0时要大，故此时变阻箱的实际分压是大于电压表的，故有R阻>RV，因此电压表电阻的测量值大于真实值，即R测＞R真，当RV越大，R测越接近真实值，故越小．答案 (1)1.0 (2)①c d ②> 小10
