人教版物理高三一轮复习：电学实验设计同步练习题

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（1）请用笔画线根据电路图在图（c）中画出缺少的两根导线。
（2）（单选）在电路研究中常用某两个物理量间的关系图像来描述某个元件或某段电路的特征，图（b）中的图线反映的是（ ）
（A）电源的特征 （B）电阻箱的特征 （C）a、b两点间这段电路的特征 （D）待测电阻的特征
（3）用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为5.0V，利用图（b）中的U－R图线可得Rx＝_________Ω。
（4）使用较长时间后，电源的电动势可认为不变，但其内阻增大，若仍使用该装置和图（b）中的U－R图像来测定某一电阻，则测定结果将___________（选填“偏大”或“偏小”）。
2、如图所示为用伏安法测量电阻的原理图．图中，为电压表，内阻为4000Ω；为电流表，内阻为50Ω；E为电源，R为电阻箱，Rx为待测电阻，S为开关．
(1)当开关闭合后电压表读数U＝1.6V，电流表读数I＝2.0mA，若将Rx＝作为测量值，所得结果的百分误差是________．
(2)若将电流表改为内接，开关闭合后，重新测得电压表读数和电流表读数，仍将电压表读数与电流表读数之比作为测量值，这时结果的百分误差是________．
3、现要测量某小量程电流表的内阻，其内阻在5Ω～8Ω之间，可选用的器材如下：
A．待测电流表A（量程10mA）
B．电压表V1（量程0.3V，内阻约500Ω）
C．电压表V2（量程3V，内阻约3kΩ）
D．滑动变阻器R1（最大电阻10Ω）
E．滑动变阻器R2（最大电阻500Ω）
F．定值电阻R3（阻值10Ω）
G．电源E（电动势3V） H．开关S及导线若干
请设计出实验所用的电路，要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节。
（1）器材应选用 （填器材序号字母）；
（2）在方框内画出实验电路图并标明符号；
（3）电流表A内阻的表达式为：RA= ，式中各符号的物理意义为 。
4、①指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：
在使用多用电表测量时，指针的位置如图3所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为______Ω；若选择开关拨至“50mA”挡，则测量结果为______mA。
②多用电表测未知电阻阻值的电路如图4所示，电池的电动势为E、内阻为r， R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图5所示，则该图像的函数关系式为_____________________；
③下列根据图5中I-Rx图线做出的解释或判断中正确的是（ ）
A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大
B．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=Ig
C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D．测量中，当Rx 的阻值为图5中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧
5、某实验小组想探究一款刚上市的手机电池的输出功率及其他参数，实验步骤如下．
步骤一：准备器材：刚开封的新电池、电压表（量程3V、内阻较大）、电流表（量程0.6A、内阻很小）、滑动变阻器、电键、导线．
步骤二：将电池放在充电器上充电，直到显示充电完毕．
步骤三：甲同学取下电池，将其与其它器材搭配，设计出了图（1）所示的电路
问题 1：细心的乙同学发现了图⑴电路中导线的连接有不妥当之处，她发现的是 ____导线（填导线上的名称）
步骤四：导线调整后，改变滑片位置，得到了如下表中的实验数据．
步骤五：丙同学在方格纸上建立了直角坐标系，准备画出“U—I”图线．他已经描出了两个数据点，如图⑵所示．
问题 2：请你帮他描出剩余的数据点，并作出“U—I”图线．
步骤六：分析研究
问题 3：根据以上研究，可求出通过电池的电流为0.36A时，电池输出功率为____W （保留两位有效数字）．
问题 4：丁同学认为，既然是研究电池的输出功率，就应该画出输出功率P随电流I的变化图线，你认为“P—I”图线是____(填“直线”或“曲线”）．
问题 5：乙同学认为调整导线后的实验电路，虽然测出了实验数据，但在操作过程中存在安全隐患．大家思考后，从实验室又找来了一个定值电阻（阻值约为2Ω)作为保护电阻接入电路，此电路既能测出不同负载下电池的输出功率，又能消除安全隐患，请在图（3）方框内画出他们修改的电路图．
6、某待测电阻Rx的阻值在80Ω－100Ω之间，现要测量其电阻的阻值，实验室提供如下器材：
A．电流表A1 （量程30mA、内阻r1＝10Ω）
B．电流表A2 （量程150mA、内阻r2约为30Ω）
C．电流表A3 （量程0.6A、内阻r3约为0.2Ω）
D．电压表（量程15V、内阻约为20kΩ）
E．定值电阻R0＝20Ω
F．滑动变阻器R，最大阻值约为10Ω
G．电源E（电动势4V）
H．开关k、导线若干
（1）根据上述提供的器材设计电路图
（2）用已知量和测量的量表示Rx的表达式Rx＝ ，说明式中各字母所表示的物理量： 。
7、待测电阻RX，阻值约为25kΩ，在测其阻值时，备有下列器材：
A.电流表（量程100μA，内阻2 kΩ）；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（15V，允许最大电流1A）； F.滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）；
G.电键和导线若干。
(1)电流表应选_______，电压表应选_______。
(2)在虚线框中画出测量电阻RX阻值的电路图。
(3)根据电路图，用实线代替导线将下列实物连接成实验电路。
8、张明和李兰所在的小组测量某电压表的内阻，他们选择了不同的测量方法。
（1）张明用多用电表的Ω挡进行测量，他把Ω挡调到×10挡，调零后测量时指针所指的位置如图所示，则所测电压表的内阻为 Ω。
（2）李兰用如图所示的电路测量该电压表的内阻Rg，测量步骤如下：
①先按电路图接好各元件，P先置于b端，断开开关S，使电阻箱阻值为零。
②闭合开关S，调节滑动头P于某一位置，使电压表达到满刻度Ug。
③调节电阻箱阻值，使电压表达到半偏，记下电阻箱读数RV。
④即得待测电压表内阻Rg=RV。
请回答以下问题：
（i）请用笔画线代替导线，将实物图连接完整。
（ii）请指出在操作过程中的失误之处 。
（iii）这一测量值对实际的内阻而言是偏 （填“大”或“小”）。
（iv）请你在不改变实验原理的基础上提出一条提高实验精确度的改进建议： 。
9、某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联一只2.8Ω的保护电阻R0，实验电路如图甲所示.
(1)请按原理图甲在图乙中画线连接成实验电路图.
(2)连好电路后，检查各接线柱均未接错，且接触良好；该同学闭合开关，发现电流表示数为 0，电压表示数不为0.他用多用电表的直流电压挡检查电路，把两表笔分别接a和b、b和 c ,d和e时，示数均为0，把两表笔接c和d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是_____________________
(3)排除故障后，该同学顺利完成实验测得下表数据.根据表中数据在坐标图中画出U-I
图线。由图线可求出电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω (结果保留两位有效数字）
10、在实验室测量两个直流电源的电动势和内电阻。电源甲的电动势大约为4.5V，内阻大约为1.5Ω；电源乙的电动势大约为1.5V，内阻大约为1Ω。由于实验室条件有限，除了导线、开关外，实验室还能提供如下器材：
A. 量程为3V的电压表V
B. 量程为0.6A的电流表A1
C. 量程为3A的电流表A2
D. 阻值为4.0Ω的定值电阻R1
E. 阻值为100Ω的定值电阻R2
F. 最大阻值为10Ω的滑动变阻器R3
G. 最大阻值为100Ω的滑动变阻器R4
（1）选择电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器等器材，采用图1所示电路测量电源甲的电动势和内电阻。
①定值电阻应该选择 （填D或者E）；电流表应该选择 （填B或者C）；滑动变阻器应该选择 （填F或者G）。
②分别以电流表的示数I和电压表的示数U为横坐标和纵坐标，计算机拟合得到如图2所示U—I图象，U和I的单位分别为V和A，拟合公式为U=﹣5.6I+4.4。则电源甲的电动势E = V；内阻r = Ω（保留两位有效数字）。
③在测量电源甲的电动势和内电阻的实验中，产生系统误差的主要原因是
A. 电压表的分流作用
B. 电压表的分压作用
C. 电流表的分压作用
D. 电流表的分流作用
E. 定值电阻的分压作用
（2）为了简便快捷地测量电源乙的电动势和内电阻，选择电压表、定值电阻等器材，采用图3所示电路。
①定值电阻应该选择 （填D或者E）。
②实验中，首先将K1闭合，K2断开，电压表示数为1.48V。然后将K1、K2均闭合，电压表示数为1.23V。则电源乙电动势E = V；内阻r = Ω（小数点后保留两位小数）。
11、研究性学习小组围绕一个量程为30mA的电流计展开探究。
（1）为测量该电流计的内阻，同学甲设计了如图（a）所示电路。图中电源电动势未知，内阻不计。闭合开关，将电阻箱阻值调到20Ω时，电流计恰好满偏；将电阻箱阻值调到95Ω时，电流计的读数为12mA。由以上数据可得电流计的内阻Rg= Ω。
（2）同学乙将甲设计的电路稍作改变，在电流计两端接上两个表笔，如图（b）所示，设计出一个简易的欧姆表，并将表盘的电流刻度转换为电阻刻度：闭合开关，将两表笔断开，调节电阻箱，使指针指在“30mA”处，此处刻度应标阻值为 Ω（填“0”或“∞”）；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电流刻度。则“10mA”处对应表笔间电阻阻值为 Ω。
若该欧姆表使用一段时间后，电池内阻变大不能忽略，电动势不变，但将两表笔断开，调节电阻箱指针仍能满偏，按正确使用方法再进行测量电阻，其测量结果与原结果相比将_________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
12、两个实验小组都来测定一个未知电源的电动势E和内阻r。
(1)第一组：首先用伏安法来测量,测出多组（U，I)值，并在U－I图中（如图）描 点，最后画U一I图线求出未知电源的电动势E和内阻r。
请根据所给点迹画U一I图线，并求出：E=______V，内阻r= ______Ω。
(2)第二组：现有的实验器材是：
定值电阻R:阻值500Ω;
滑动变阻器R1,:最大阻值20Ω;
滑动变阻器R2:最大阻值100Ω;
电压表V: 量程15V、内阻3kΩ;
电流表A,(量程300A，内阻300Ω);
电流表A2 (量程3mA，内阻100Ω)；
电流表A3.(量程0.6A,内阻未知)；
开关S一个；导线若干。
参考第一组的测量结果，为尽可能提高的测量精度，请为第二组设计实验电路，将电路 图画在虚线框中并注明所选器材的符号。
13、某同学为研究热敏电阻RT（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I-U关系，设计了如图甲所示的电路图，
（1）该同学设计实验电路并连接了部分实物，如图乙所示，请用笔画线代替导线把电路连接完整；
（2）该同学对两个不同的热敏电阻RA、RB分别进行了测量，得到了两个热敏电阻的I-U关系曲线，如图丙所示。把热敏电阻RB与定值电阻R0＝250Ω串联后接到路端电压为3V的电源上，此时RB的阻值为 ▲ Ω。
（3）该同学又将RA、RB、定值电阻R0＝250Ω与电压恒为7V的稳压电源连接，组成如图丁所示电路，则此时电路中的电流大小为 ▲ mA。
14、电动自行车的一块电瓶标称电动势为12 V，但用久以后性能会下降,表现之一为电瓶的电动势变小，内阻变大。某兴趣小组将某电动自行车的一块旧电瓶充满电后瀏 量它的电动势和内阻。现有下列器材可用：
电流表A，量程0〜600 mA，内阻约2Ω
电流表G,量程0〜500 µA,内阻Rg=200 Ω
电压表V,量程0〜3 V,内阻约5 kΩ
定值电阻R1=19800 Ω
定值电阻R2=9800 Ω
滑动变阻器R3，0〜100 Ω，1 A
滑动变阻器R4，0〜1000Ω,1 A
电键一只，导线若干
待测电瓶E
(1) 请选择合适的器材在下边虚线框中画出实验电路图(器材必须标明符号）。
(2)兴趣小组记录了实验数据，并通过计算得到了 6组电压U和对应电流I的值,如下， 表所示。请你帮助他们作出U—I图象。
(3)由图象可得这块旧电瓶的电动势为______V，内阻为______Ω。
15、要用伏安法较准确地测量一约为100Ω的定值电阻的阻值，除待测电阻Rx外，提供的实验器材如下：
电压表V (量程为10V，内阻约为lkΩ)
两块电流表A1、A2 (量程为30mA，内阻约为3Ω)
滑动变阻器(阻值0-10Ω,额定电流足够大）
定值电阻R1（阻值约丨00Ω)
电阻箱R2 (阻值0-999.9 Ω)
开关、导线若干
直流电源（电动势约9V，内阻很小）
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 再进行测量.
(1) 测量电流表A2的内阻
按如图所示的电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作：
A. 断开S1
B.闭合S1、S2
C. 按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，各开关均处于断开状态
D. 调节R2,使A1的示数为I1，记录R2的阻值
E. 断开S2，闭合S3
F. 调节滑动变阻器R使A1、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(I)步骤D中R2的阻值为3.6Ω，现用电阻箱R2将A2改装成量程为90mA的电流表A，应把R2阻值调为_______Ω与A2并联，改装后电流表A的内阻RA为______Ω。
(3)利用改装后电流表A、电压表较准确地测量尽的阻值，在所提供的实物图中，部分接线已接好，请将电路接线补充完整。
（4)实验中电流表A2的示数为24mA时，电压表的示数为6.84V，则Rx的阻值为____Ω。
16、待测电阻Rx的阻值约为20，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：
A．电流表A1（量程150mA，内阻约为10）
B．电流表A2（量程20mA，内阻r2＝30）
C．电压表V（量程15V，内阻约为3000）
D．定值电阻R0＝100
E．滑动变阻器R1，最大阻值为5，额定电流为1.0A
F．滑动变阻器R2，最大阻值为50，额定电流为0.5A
G．电源E，电动势E＝4V（内阻不计）
H．电键S及导线若干（1）为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不得小于其量程的，请从所给的器材中选择合适的实验器材 _______________________（均用器材前对应的序号字母填写）；
（2）根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号；
（3）待测电阻的表达式为Rx＝________________，式中各符号的物理意义为
_______________________________。
17、为了测定某电池的电动势(约10 V～11 V)和内阻(小于2 Ω)，需要把一个量程为5 V的直流电压表接一固定电阻(用电阻箱代替)，改装为量程为15V的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内电阻，以下是该实验的操作过程：
(1)把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空．
第一步：把滑动变阻器滑动片移至最右端；
第二步：把电阻箱阻值调到零；
第三步：闭合开关S；
第四步：把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为4.5 V；
第五步：把电阻箱阻值调到适当值，(电阻箱的电阻变化过程中,A、P间的电压可视为不变）使电压表读数为 V；
第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为15 V的电压表
(2)上述实验可供选择的器材有：
A．某电池(电动势约l0～ll V，内阻小于2 Ω)
B．电压表(量程为5 V，内阻约5 kΩ)
C．电阻箱(阻值范围0～9999 Ω)
D．电阻箱(阻值范围0～99999 Ω)
E．滑动变阻器(阻值为0～20 Ω，额定电流2 A)
F．滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ,，额定电流0.2 A)
电阻箱应选 ，滑动变阻器应选 (用大写字母表示)．
(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变)，测电源电动势E和内电阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压表读数U和电流表读数I，并作出U-I图线如图丙所示，可知电池的电动势为 V，内电阻为 Ω．(所有结果保留3位有效数字)．
参考答案
一、实验,探究题
1、（1）（见右图）
（2）C（3）25.0（4）偏小
2、 (1) ___20%_____． (2) __5%______．
3、（1）ABDFGH （2）如图所示 （3）；U为电压表的读数，I为电流表的读数
解析：（1）先选择唯一性器材：AFGH；实验要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法，选择阻值较小的，即选择选项D；待测电流表A的量程和内阻都很小，需要使用定值电阻与其串联起来以起保护作用，即使如此，允许加在它们两端的最大电压值为为18Ω×10mA=0.18V，所以电压表选择选项B。综上可知，器材应选用ABDFGH。（2）利用伏安法测电阻，滑动变阻器采用分压接法，待测电流表本身可以测量电流值，将定值电阻与待测电流表串联起来。电路原理图如答案图所示。（3）根据闭合电路欧姆定律有U=I（R3+RA），所以，其中U为电压表的读数，I为电流表的读数。
4、①18； 23.0 （4分）
② 或 （ 2分）
③BCD （6分）
5、问题1：e、f （2分）
问题2：作出的“U—I”图线如图所示。（2分）
问题3：0.61 （2分）
问题4：曲线 （2分）
问题5：他们修改的电路图如图所示。（2分）
6、（1）电压表量程太大（电压表读数不得小于其量程的1/3）
（2）A1 A2
（3）
r1为A1表的内阻，R0为定值电阻，I1为A1表示数，I2为A2表示数（每空2分）
7、【答案】①B，C。②③略，滑动变阻器采用分压器接法，使用内接法测量待测电阻
8、 （1）（2分）220
（2）（i）（2分）如图所示
（ii）（2分）滑动头P应先置于a端
（iii）（2分）大
（iv）（2分）方法一：在aP间增加一电压表，当改变RV时，调整滑动变阻器的滑片P，使aP间的电压保持不变。
方法二：在安全的条件下，选用阻值远小于RV的滑动变阻器。
方法三：选用电动势较大的电源。
评分标准：参考以上标准给分。其它解法只要正确，同样给分。
9、（1）如图．（2分）
（2）R断路．（2分）
（3）如图 1.5 0.20．（每空2分）
10、①D 【2分】；B 【2分】；F 【2分】 ② 4.4 【2分】；
1.6 【2分】 ③A 【2分】
（2）① D 【2分】；② 1.48 【2分】；0.81 【2分】
11、（1）30 （3分） （2）∞ ， 6 （每空2分）（3）不变 （2分）
12、（1）图略（1分）1.42~1.48 0.75~0.91（ 4分）
(2)如图 （3分）；标注R R2 A2 A3 （2分，有错误不得分。）
13、（1）如图所示（4分）
（2）360±3Ω（3分）；
（3）12（3分）；（在11.5～12.5范围）
14、（1）如图(其它正确方法同样给分)(3分) （2）如图（2分）
（3）11.0~11.3（2分），9.4~9.7（2分）
15、【试题答案】（1） C、B、F、E、D、A（2分）
（2）1.8 （2分） 1.2 （2分）
（3）如图 （2分）（4）93.8（2分）
【命题立意】考查电表内阻的测量方法及表的改装问题
【解 析】（1）依据替代法测电流表内阻的操作流程
（2）由电流表改装知识可得，量程扩大3倍，并接电阻应为电流表内阻的一半，即1.8Ω，改装后电流表内阻是1.2Ω
（3）电路接线如图所示，即分压、内接
（4）电流表A2示数是24mA,那么并接电阻的电流为48mA，所以
RX=6.84/0.072－1.2=93.8Ω
16、【答案】（10）（1）ABDEGH （凡是选C项的一律0分） -----------（3分）
（2） -----------（3分）
控制电路正确的得1分，测量电路正确的得2分
补充说明：控制电路采用分压式和限流式均给分，但分压式电路滑动变阻器应使用R1，限流式电路滑动变阻器应使用R2
（3） -----------（2分）
其中I1、I2分别为 A1和A2表示数，R0与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值。 -----------（2分，）；
【考点定位】伏安法测电阻
17、（1）1.50 或1.5（2分） （2）D E （各2分）
（3）10.5 （2分） 1.71 （3分）