高中物理电学实验

物理电学实验专题

一、伏安法测电阻及拓展

1.下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k



的电阻的电路。要求方法简捷，R

X

两端电压能从0开始变

化，要求有尽可能高的精确度。

电流表A

1

：量程1mA内阻约50



；电流表A

2

：量程300A内阻约300



电流表A

3

：量程100A内阻约500



；电压表V

1

：量程10V内阻约15K



固定电阻：R

0

=9990



；电流表G：I

g

=300A、R

g

=10



。

滑动变阻器R

1

：阻值约50



；额定电流为1A

滑动变阻器R

2

：阻值约100K



额定电流为

电池组：E=3V；内阻小但不可忽略；开关，导线假设干

2.两块电压表测电阻

用以下器材测量一待测电阻R

x

的阻值〔900～1000Ω〕：

电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；

电压表V

1

，量程为1.5V，内阻r

1

＝750Ω；

电压表V

2

，量程为5V，内阻r

2

＝2500Ω；

滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；

单刀单掷开关K，导线假设干。

〔1〕测量中要求电压表的读数不小于其量程的

3

1

，试画出测量电阻R

x

的

一种实验电路原理图〔原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注〕。

〔2〕根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。

〔3〕假设电压表V

1

的读数用U

1

表示，电压表V

2

的读数用U

2

表示，则由

已知量和测得量表示R

x

的公式为R

x

＝_________________。

3.两块电流表测电阻

从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A

1

的内阻r

1

。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，

并能测得多组数据。

器材代号规格

电流表〔A

1

〕量程100mA，内阻r

1

待测〔约40Ω〕

电流表〔A

2

〕量程500uA，内阻r

2

＝750Ω

电压表〔V〕量程10V，内阻r

3

=10kΩ

电阻〔R

1

〕阻值约100Ω，作保护电阻用

滑动变阻器〔R

2

〕总阻值约50Ω

电池〔E〕电动势1.5V，内阻很小

开关〔K〕

导线假设干

〔1〕画出电路图，标明利用器材的代号。

〔2〕假设选测量数据中的一组来计算r

1

，则所用的表达式r

1

＝________________，式中各符号的意义是

____________________________________。

4.现有实验器材如下：

电池E，电动势约10V，内阻约1Ω

电流表A

1

，量程300mA，内阻r

1

约为5Ω

电流表A

2

，量程10A，内阻r

2

Ω

电流表A

3

，量程250mA，内阻r

3

约为5Ω

电阻箱R

0

ΩΩ

滑动变阻器R

1

，最大阻值100Ω，开关及导线假设干

要求用图1所示电路测定图中电流表A的内阻

〔1〕在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测定其电阻？

〔2〕在可测的电流表中任选一个作为测量对象，简要写出按电路图的主要连接方法．

〔3〕需要读出的物理量是，用这些物理量表示待测电流表内阻的计算公式

是．

5.电压表和滑动变阻器〔或电阻箱〕测电阻

给你以下器材：一个电源〔其电压未知〕，一个标有“20Ω，1A”的滑动变阻器，导线假设干，一个开关，一只电

A

A′

R

1

E

R

0

S

压表，一个待测电阻R

x

。请你设计一个能测出R

x

电阻值的电路。要求：

〔1〕画出你所设计的电路图〔电压表连入电路后位置不可变动〕。〔2〕简要写出实验操作步骤。

〔3〕根据你所测出的物理量写出表达式R

x

＝_________。

测电阻

给你一个电池组、一个电压表、一个已知阻值的定值电阻R

0

、两个开关及几根导线，请你设法只连接一次电路就

能测出未知电阻的阻值，画出电路图，写出实验步骤及未知电阻的表达式。

7.电流表和滑动变阻器〔或电阻箱〕测电阻

现有电池组、电流表、已知最大阻值的滑动变阻器、导线及开关，你如何测出被测电阻的阻值？

测电阻

有一个阻值看不清的电阻

x

R，我们要测它的阻值，但手边只有一只电流表，一个已知阻值

0

R的定值电阻，二个

开关和几根导线：

〔1〕画出实验电路图。〔2〕写出实验步骤。

〔3〕用测出量和已知量写出未知电阻

x

R的表达式。

二、半偏法

9.将满偏电流I

g

=300μA、内阻未知的电流表

○

G改装成电压

表并进行核对．

(1)利用如下图的电路测量电流表

○

G的内阻(图中电源的

电动势E=4V)：先闭合S

1

，调节R，使电流表指针偏转

到满刻度；再闭合S

2

，保持R不变，调节R′，，使电流

表指针偏转到满刻度的

3

2

，读出此时R′的阻值为200Ω，

则电流表内阻的测量值Rg=Ω．

(2)将该表改装成量程为3V的电压表，需(填“串联”或“并联”)

阻值为R

0

=Ω的电阻．

(3)把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试在答题卡上画出实验电路图和实物连接图．

三、替换法

10.为了测定电流表A

1

A

1

是待测电流表，量程为300μA，内阻约为100Ω；

A

2

是标准电流表，量程是200μA；R

1

是电阻箱，阻值范围0~999.9Ω；

R

2

是滑动变阻器；R

3

是保护电阻；

E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S

1

是单刀单掷开关，S

2

是单刀双掷开关.

〔1〕根据电路图14-81，请在图14-82中画出连线，将器材连接成实验电路.

〔2〕连接好电路，将开关S

2

扳到接点a处，接通开关S

1

，调整滑动变阻器R

2

使电流表A

2

的读数是150μA；然

后将开关S

2

扳到接点b处，保持R

2

不变，调节电阻箱R

1

，使A

2

的读数仍为150μA.假设此时电阻箱各旋钮的位

置如下图，电阻箱R

1

的阻值是______Ω，则待测电流表A

1

的内阻R

g

=________Ω.

〔3〕上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R

2

的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全.在下面提供的四个电阻

中，保护电阻R

3

应选用________〔填写阻值相应的字母〕.

A.200kΩB.20kΩC.15kΩD.20Ω

〔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〕是最正确选择.

A.1kΩB.5kΩC.10kΩD.25kΩ

11.现要按图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

、A

2

〔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

R

1

(阻值约为100Ω),电阻箱R

2

、R

3

〔阻值0~999.9Ω〕,开关、导线假设干.

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A

2

②电路测量A

2

的内阻,以下给出了实验中必要的操作.

11

、S

2

②连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R

2

调至最大

R

2

，使A

1

的示数为I

1

，记录R

2

的值

2

，闭合S

3

R,使A

1

、A

2

的指针偏转适中，记录A

1

的示数I

1

请按合理顺序排列实验步骤〔填序号〕：_____________.

(2)将电流表A

2

(较小量程)改装成电流表A(较大量程)

如果(1)中测出A

2

的内阻为468.0Ω,现用R

2

将A

2

改装成量程为20mA的电流表A，应把R

2

调为______Ω与A

2

并联，改装后电流表A的内阻R

A

为______Ω.

(3)利用电流表A、电阻箱R

3

测电池的电动势和内阻

用电流表A、电阻箱R

3

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R

3

的值，记录下电流表A

的示数I，得到假设干组R

3

、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电动势E和内阻r.

____________________________.

b.请在虚线框内坐标中作出定性图象(要求标明两个坐标轴代表的物理量,用符号表示)

E.图中______表示r.

12.某同学用以下器材测量电阻：①电流计、②电阻箱、③单刀双掷电键(这种电键在掷刀a倒向b时ab接通，倒向

c时ac接通)、④待测电阻、⑤电源、⑥限流电阻，如下图.实验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻

接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值.

〔1〕在图中完成电路的连接(其中有两条导线已连接好);

〔2〕本实验中电键应先接通的是含有________(填“待测电阻”或“电阻箱”

换电路，调节电阻箱时，应使两次测量的________大小相同，这时待测电阻的值可以

从_______上读出.

电阻测量补充练习参考答案

1.解：由于改装成的电压表内阻已知，故必须选择外接法。电路图如下图。

2.解：〔1〕

〔2〕

〔3〕

2112

211

rUrU

rrU



或

1

12

)(

U

UU

3.解析：r

1

=

1

22

I

rI

式中I

1

、Ｉ

2

分别是电流表A

1

、A

2

的读数，r

1

、r

2

分别是电流表A

1

、A

2

的内阻

4.解析：〔1〕宜选用A

1

、A

3

测定，且将A

1

接在A′处．

〔2〕假设测A

3

的内阻r

3

，实际连接方式方法是：A

3

与R

0

并联后，再与A

1

、R、S、E串联，注意让电流从电流表

的“+”接线柱流入，“-”接线柱流出。滑动变阻器的一个固定接线柱接A

1

的“-”接线柱，与可动片相通的金属杆

的一端接开关S．

〔3〕假设A

1

、A

3

的示数分别为I

1

、I

3

，电阻箱R

0

的阻值为R

x

，则被测电流表A

3

的内阻

x

R

I

II

r

3

31

3



．

5.解〔1〕电路如下图。

〔2〕①如下图连接电路，将滑片移到阻值为零的位置，记下电压表示数U

1

。

②将滑片移到阻值最大位置，记下电压表示数U

2

。

〔3〕求解：)(20

21

2





UU

U

R

x

说明：该方法的优点为：使用电器元件少，连接简单。缺点是：因为电压表的分流作用，测量结果偏小，且不能进

行多次测量求平均值以减小误差。

6.解：〔1〕如下图连接好电路，闭合“替代开关”S，记下电压表示数U

1

；

〔2〕断开“替代开关”，记下电压表示数U

2

；

〔3〕求解：因为

R

U

R

UU

2

0

21



，所以

0

21

2R

UU

U

R



。

说明：该方法的优点为：使用电器元件少，连接简单。缺点是：由于没有使用滑动变阻器，电路中的电压表应该接

在较大的量程上，所以测量结果误差较大。

7.解：〔1〕如下图连接电路，滑片位于阻值最小的位置，记下电流表示数I

1

；

〔2〕滑片位于阻值最大的位置，记下电流表示数I

2

；

〔3〕求解：因为)'(

21

RRIRI

所以'

21

2R

II

I

R



。

说明：这种方法优点为：使用元件少，操作简单；缺点是：不能进行多次测量以减小误差。

8.解：因题中只有电流表可测出电流，而无法测知电压，故可根据并联电路电流分配规律求解〔并联电路中电流

的分配跟电阻成反比〕。

〔1〕实验原理图如图8。

图8

〔2〕实验步骤：

①按图8连接好电路

②将电路瞬时接通，进行试触，假设电流表指针偏转，不至过大，再接通电路。

③先闭合

1

S断开

2

S，测出通过

0

R的电流

0

I；再断开

1

S，闭合

2

S，测出通过

x

R的电流

x

I。

④根据并联电路的分流规律进行计算：

即：

xx

RRII//

00



所以

00

)/(RIIR

xx



说明：该方法的优点为：使用电器元件少，实验操作简单。缺点是：由于没有使用滑动变阻器，电路中的电流表

应先进行试触选择量程或接在较大量程上，所以测量结果误差较大。

9.解：〔1〕100〔2〕串联9900〔3〕

10.答案：〔1〕如下图.

〔2〕86.386.3〔3〕B〔4〕C

11.答案：〔1〕CBFEDA

(3)a.R

3

+R

A

=E

I

1

—rc.直线的斜率直线与纵轴截距的绝对值

12.答案：(1)见图(2)待测电阻电流电阻箱

11

12

G

V

ErS

R

0

R