学生实验教学设计案例

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课时作业

电学实验

时间：45分钟

1．某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如图(甲)、(乙)所示．由图可读出l＝________cm，d＝________mm.

解析：l＝22 mm＋5×0.1 mm＝22.5 mm＝2.25 cm；d＝6.5mm＋36.0×0.01 mm＝6.860 mm. 答案：2.25

6.860 2．(2015·浙江卷)图(1)是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．

(1)根据图(1)画出实验电路图；

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(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图(2)中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V．所示读数为：①______、②_______、③_______、④________.两组数据得到的电阻分别为_______和_______．

解析：(1)根据实物图，滑动变阻器起分压作用，电压表测量小灯泡两端的电压，电流表外接，故画出的电路图见答案．(2)电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V，因此①的读数为0.10 A，②的读数为0.24 A，③的读数为2.00 V，④的读数为0.27 V．两组数据得到的电阻R1＝U12.00U20.27＝

Ω＝8.3 Ω，R2＝＝

Ω＝2.7 Ω.

I10.24I20.10答案：(1)如图所示

(2)①

0.10 A

②0.24 A

③2.00 V ④0.27 V

8.3 Ω(8.2～8.4 Ω均可) 2．7 Ω(2.6～2.8 Ω均可) 3．(1)多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100.用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是________，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是________Ω.

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(2)某研究性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势E1和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R－I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得出E＝________V，r＝________Ω.

解析：(1)用×10挡测量电阻时，表头指针偏转角度很小说明被测电阻阻值较大，应改用较大挡位来测量．欧姆表换挡后要重新欧姆调零．表盘读数为R＝22×100 Ω＝2.2×103

Ω.

1E(2)由E＝I(R＋r)得R＝I－r，则R－I图象的斜率即为电源的电动势大小，即E＝2.9 V，图象截距为电源的内阻r＝0.9 Ω.

答案：(1)×100

调零(或重新调零)

2.2×103(或2.2

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(2)2.9

0.9 4．(2014·安徽卷)某同学为了测量一个量程为3 V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(1)所示，得出电压表的内阻为3.00×103

Ω，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1.5 V，则电压表的示数应为________V(结果保留两位有效数字)．

(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图(2)所示的电路图，实验步骤如下：

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A．断开开关S，按图(2)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3 V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1.5 V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2 000 Ω

c．滑动变阻器：最大阻值10 Ω

d．电阻箱：最大阻值9 999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω

e．电阻箱：最大阻值999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω

f．电池组：电动势约6 V，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：

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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若RV越大，则真(填“>”或“<”)；|R测－R真|越________(填“大”或“小)．

R真解析：(1)由图(1)知所选用的倍率挡为“×100”，故在该倍率下多用表欧姆挡的内阻R＝15×100 Ω＝1 500 Ω.由欧姆定律可知电压1.5E3表的示数为U＝RV＝33×3.00×10

V＝1.0 R＋RV1.5×10＋3.00×10V. (2)①本实验测电压表内阻的实验原理为“恒压半偏”，即实验中要求电路中bP间电压恒定不变，则在不移动P的情况下调节R0时就要求bP间总阻值恒定．而并联电路中总阻值取决于小电阻，即滑动变阻器bP间的阻值比RV小得越多，相对误差越小，故滑动变阻器选用总阻值较小的c.因在实验中需调节R0使电压表由满偏至半偏，则R0的最大值应不小于电压表的内阻，故只能选用d. ②在实际调节R0的过程中，由于bP间的阻值增大，故电压表半偏时bP间实际电压已大于电压表的满偏电压，即此时R0两端电压大于RV两端电压，故R测>R真．当RV越大时R0越大，调节R0时bP间总阻值变化越小，bP间电压越趋近于恒定，相对误差越小．

答案：(1)1.0

(2)①c

d

②>

小

5．(2015·山东卷)如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率．改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的U－I关系图线．

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回答下列问题：

(1)滑动触头向下移动时，电压表示数________(填“增大”或“减小”)．

(2)I0＝________A. (3)RL消耗的最大功率为________W(保留一位有效数字)．

解析：(1)RL与R并联，电路中电流恒定，当滑动触头向下移动时，并联电阻变小，并联电压减小．

(2)当滑动变阻器的电阻为0时，外电路短路，此时电路中的电流即是I0＝1.00 A. (3)由图象知，U＝20－20I.滑动变阻器的功率P＝UI＝(20－20I)I＝－20(I－0.5)2＋5，当I＝0.50 A时，滑动变阻器的最大功率P＝5 W. 答案：(1)减小

(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确)

(3)5 6．(2015·江苏卷)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．

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(1)上图中电流表的示数为________A. (2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：

U(V)

I(A)

1.45

1.36

1.27

1.16

1.06 0.12

0.20

0.28

0.36

0.44 请根据表中的数据，在下图的方格纸上作出U—I图线．

由图线求得：电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.

(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为______________．

解析：(1)由图可知，电流表的量程为0.6 A，精度为0.02 A，因此电流表的示数为0.02 A×22＝0.44 A．(2)由图象与纵轴的截距得电高考资源网版权所有，侵权必究！

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1.60－1.0动势为1.60 V，斜率即内阻为r＝

Ω＝1.22 Ω.(3)如果一直0.49保持电路闭合，干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．

答案：(1)0.44

(2)U－I图线如图

1.60(1.58～1.62都算对)

1.2(1.18～1.26都算对)

(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大

7．(2015·四川卷)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：

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电流表A1(量程0～30 mA)；

电流表A2(量程0～100 mA)；

电压表V(量程0～6 V)；

滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)；

滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)；

开关S一个，导线若干条．

某同学的实验过程如下：

Ⅰ.设计如图(1)所示的电路图，正确连接电路．

Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图(2)所示的图线．

Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)．

回答下列问题：

①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；

②由图(2)的图线，得电源内阻r＝________Ω；

③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx；

④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________．(选填“相同”或“不同”) 解析：①由闭合电路欧姆定律，要想调节时电流表和电压表的读数有明显变化，起限流作用的滑动变阻器应选用R2；由题图(2)可知，高考资源网版权所有，侵权必究！

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电流表应选A2.②根据U－I图线的斜率求得电源内阻为25 Ω.③RxU0改接在B、C之间后，U－I图线的斜率的绝对值＝Rx＋r，故RxI0U0＝－r0.④Rx所接位置的改变并不影响干路电流的测量，故电流表I0示数变化范围相同；但是改接前后电压表测量的分别是路端电压与滑动变阻器两端的电压，故电压表示数变化范围不同．

U0答案：①A2

R2

②25

③－r

④相同

不同

I0

8．(2015·重庆卷)同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表．

①若使用图(1)所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的________点(选填“b”或“c”)．

②测得电阻丝的U－I图如图(2)所示，则Rx为________Ω(保留两位有效数字)．

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③实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化，他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10 V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图(3)所示．由图可知当风速增加时，Rx会________(选填“增大”或“减小”)．在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10 V，需要将滑动变阻器Rw的滑片向________端调节(选填“M”或“N”)．

④为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图(4)所示的电路．其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的理想电压表．如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“＋”端和“－”端应分别连接到电路中的________点和________点(在“a”“b”“c”“d”中选填)．

解析：①由于电阻丝的电阻和电流表的内阻相当，且电压表可视为理想电表，所以电流表外接时测量电阻更接近真实值．②分析UΔU－I图象，图线的斜率即为电阻值，即R＝＝4.1 Ω.③由题图(3)可ΔI得风速增加时，电阻丝电阻减小．在风速增加过程中，由于电阻丝电阻减小，要保持电阻丝两端电压不变，需要增大并联部分电阻阻值，所以滑动变阻器的滑片向M端调节．④风速为零时，由于a、d间与d、c间的电阻之比等于a、b间与b、c间的电阻之比，所以d、b两点电势相等，但风速增大时，d点电势降低，所以电压表“＋”“－”端分别接b、d两点，满足电压表的示数从零开始增加．

答案：①c

②4.1(4.0～4.2均可) ③减小

M

④b

d

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