高中物理电学实验试题

某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和 $a_1{b}_1$ 固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。

（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A.适当增加两导轨间的距离

B.换一根更长的金属棒

C.适当增大金属棒中的电流，其中正确的是（填入正确选项前的标号）

某同学要研究一小灯泡 $L(3.6V,0.30A)$ 的伏安特性。所用器材有：电流表 $A_1$ （量程 $200\mathit{mA}$ ，内阻 $R_{g1}=10.0\Omega )$ 、电流表 $A_2$ （量程 $500\mathit{mA}$ ，内阻 $R_{g2}=1.0\Omega )$ 、定值电阻 $R_0$ （阻值 $R_0=10.0\Omega )$ 、滑动变阻器 $R_1$ （最大阻值 $10\Omega )$ 、电源 $E$ （电动势 $4.5V$ ，内阻很小）、开关 $S$ 和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。

（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线。

（2）若 $I_1$ 、 $I_2$ 分别为流过电流表 $A_1$ 和 $A_2$ 的电流，利用 $I_1$ 、 $I_2$ 、 $R_{g1}$ 和 $R_0$ 写出：小灯泡两端的电压 $U=$ 　　，流过小灯泡的电流 $I=$ 　　。为保证小灯泡的安全， $I_1$ 不能超过 　　 $\mathit{mA}$ 。

（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片的位置并读取相应的 $I_1$ 、 $I_2$ ．所得实验数据在表中给出。

$I_1/\mathit{mA}$	32	55	85	125	144	173
$I_2/\mathit{mA}$	171	229	299	379	424	470

根据实验数据可算得，当 $I_1=173\mathit{mA}$ 时，灯丝电阻 $R=$ 　　 $\Omega$ （保留1位小数）。

（4）如果用另一个电阻替代定值电阻 $R_0$ ，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 　　 $\Omega$ （保留1位小数）。

某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头（量程 $100\mathrm{}\mathrm{\mu }\mathrm{A}$ ,内阻 $900\Omega$ ）；电阻箱 $R_1$ （阻值范围 $0-999.9\Omega$ ）；电阻箱 $R_2$ （阻值范围 $0-99999.9\Omega$ ）；导线若干。

要求利用所给器材先组装一个量程为 $1\mathit{mA}$ 的直流电流表。在此基础上再将它改装成量程为 $3V$ 的直流电压表。组装好的多用电表有电流 $1\mathit{mA}$ 和电压 $3V$ 两档。

回答下列问题：

（1）在虚线框内画出电路图并标出 $R_1$ 和 $R_2$ 。其中*为公共接线柱。 $a$ 和 $b$ 分别是电流档和电压档的接线柱。

（2）电阻箱的阻值应取 $R_1=$ ________ $\Omega$ , $R_2=$ ________ $\Omega$ .（保留到个位）

某同学利用图（a）所示电路测量量程为2.5V的电压表 的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱R（最大阻值99999.9Ω），滑动变阻器R ₁（最大阻值50Ω），滑动变阻器R ₂（最大阻值5kΩ），直流电源E（电动势3V）．开关1个，导线若干．

实验步骤如下：

①按电路原理图（a）连接线路；

②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图（a）中最左端所对应的位置，闭合开关S；

③调节滑动变阻器使电压表满偏；

④保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V，记下电阻箱的阻值．

回答下列问题：

（1）实验中应选择滑动变阻器________（填"R ₁"或"R ₂"）．

（2）根据图（a）所示电路将图（b）中实物图连线．

（3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω（结果保留到个位）．

（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为（填正确答案标号）．

A．	$100\mathit{\mu A}$	B．	$250\mathit{\mu A}$
C．	$500\mathit{\mu A}$	D．	$1\mathit{mA}$

一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约 $1.5V$ ）和内阻 $r$ （小于 $2\Omega$ ）。图中电压表量程为 $1V$ ，内阻 $R_V＝380.0\Omega$ ；定值电阻 $R_0＝20.0\Omega$ ；电阻箱 $R$ ，最大阻值为 $999.9\Omega$ ； $S$ 为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：

（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选 　　 $\Omega$ （填" $5.0$ "或" $15.0$ "）；

（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值 $R$ 和电压表的相应读数 $U$ ；

（3）根据图（a）所示电路，用 $R$ 、 $R_0$ 、 $R_V$ 、 $E$ 和 $r$ 表示 $\frac{1}{U}$ ，得 $\frac{1}{U}=$ 　　；

（4）利用测量数据，做 $\frac{1}{U}-R$ 图线，如图（b）所示；

（5）通过图（b）可得 $E＝$ 　　 $V$ （保留2位小数）， $r＝$ 　　 $\Omega$ （保留1位小数）；

（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E'，由此产生的误差为 $\left|\frac{E^{\text{'}}-E}{E}\right|\times 100\%＝$ 　　%。

一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R _x的阻值，图中R ₀为标准定值电阻（R ₀=20.0 Ω）； 可视为理想电压表。S ₁为单刀开关，S ₂位单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：

⑴按照实验原理线路图（a），将图（b）中实物连线________；

⑵将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合S ₁；

⑶将开关S ₂掷于1端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表 的示数 U ₁；然后将S ₂掷于2端，记下此时电压表 的示数 U ₂；

⑷待测电阻阻值的表达式R _x=________（用 R ₀、 U ₁、 U ₂表示）；

⑸重复步骤（3），得到如下数据：

	1	2	3	4	5
U 1/V	0.25	0.30	0.36	0.40	0.44
U 2/V	0.86	1.03	1.22	1.36	1.49
$\frac{U_2}{U_1}$	3.44	3.43	3.39	3.40	3.39

⑹利用上述5次测量所得 $\frac{U_2}{U_1}$ 的平均值，求得 R _x=________Ω。（保留1位小数）

某同学要将一量程为 $250\mathrm{\mu }\mathrm{A}$ 的微安表改装为量程为 $20\mathrm{mA}$ 的电流表。该同学测得微安表内阻为 $1\mathrm{}200\mathrm{}\mathrm{\Omega }$ ，经计算后将一阻值为 $\mathrm{R}$ 的电阻与微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。

（1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。

（2）当标准毫安表的示数为 $16.0\mathrm{mA}$ 时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是。（填正确答案标号）

A． $18\mathrm{mA}$    B． $21\mathrm{mA}$     C． $25\mathrm{mA}$    D． $28\mathrm{mA}$

（3）产生上述问题的原因可能是。（填正确答案标号）

A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于 $1\mathrm{}200\mathrm{}\mathrm{\Omega }$

B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于 $1\mathrm{}200\mathrm{}\mathrm{\Omega }$

C．R值计算错误，接入的电阻偏小

D．R值计算错误，接入的电阻偏大

（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是都正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k=。

图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E是电池； $R_1$ 、 $R_2$ 、 $R_3$ 、 $R_4$ 和 $R_5$ 是固定电阻， $R_6$ 是可变电阻；表头 $\mathit{GG}$ 的满偏电流为250 $\mathit{\mu A}$ ，内阻为 $480\Omega$ 。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆 $\times 100\Omega$ 挡。

（1）图（a）中的A端与__________（填"红"或"黑"）色表笔相连接。

（2）关于 $R_6$ 的使用，下列说法正确的是__________（填正确答案标号）。

A．在使用多用电表之前，调整 $R_6$ 使电表指针指在表盘左端电流"0"位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 $R_6$ 使电表指针指在表盘右端电阻"0"位置

C．使用电流挡时，调整 $R_6$ 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

（3）根据题给条件可得 $R_1+R_2=$ __________ $\Omega$ ， $R_4=$ __________ $\Omega$ 。

（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端是与"1"相连的，则多用电表读数为__________；若此时B端是与"3"相连的，则读数为__________；若此时B端是与"5"相连的，则读数为__________。（结果均保留3位有效数字）。

现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,当要求热敏电阻的温度达到或超过 ${60}^{\circ }$ C时,系统报警。提供的器材有：热敏电阻,报警器（内阻很小,流过的电流超过 $I_{\mathrm{c}}$ 时就会报警，电阻箱(最大阻值为 $999.9\mathrm{\Omega }$ ),直流电源(输出电压为 $U$ ,内阻不计）,滑动变阻器 $R_1$ (最大阻值为 $1000\mathrm{\Omega }$ ), 滑动变阻器 $R_2$ （最大阻值为 $2000\mathrm{\Omega }$ ),单刀双掷开关一个,导线若干。

在室温下对系统进行调节,已知 $U$ 约为 $18\mathrm{V},I_{\mathrm{c}}$ 约为 $10\mathrm{mA}$ ;流过报警器的电流超过 $20\mathrm{mA}$ 时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在 ${60}^{\circ }\mathrm{C}$ 时阻值为 $650.0\mathrm{\Omega }$ 。

(1) 在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

（2）在电路中应选用滑动变阻器_           (填 $"R_1\mathrm{"}$ 或" $R_2$ ") 。

（3）按照下列步骤调节此报警系统:

①电路接通前, 需将电阻箱调到一定的阻值, 根据实验要求, 这一阻值为         $\mathrm{\Omega }$ ; 滑动变阻器的滑片应置于 _        （填"a"或"b") 端附近，不能置于另一端的原因是                      。

②将开关向             （填 "c"或 "d") 端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片, 直至         。

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变, 将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃-80℃范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R_T,其标称值(25℃时的阻值)为 $900.0\mathrm{\Omega }$:电源E(6V,内阻可忽略):电压表 (量程 $150\mathrm{mV}$):定值电阻R₀(阻值 $20.0\mathrm{\Omega }$),滑动变阻器R₁(最大阻值为 $1000\mathrm{\Omega }$):电阻箱R₂(阻值范围0- $999.9\mathrm{\Omega }$):单刀开关S₁,单刀双掷开关S₂。

实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃,将S₂与1端接通,闭合S₁,调节R₁的滑片位置,使电压表读数为某一值U_s:保持R₁的滑片位置不变,将R₂置于最大值,将S₂与2端接通,调节R₂,使电压表读数仍为U_s:断开S₁,记下此时R₂的读数,逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R₂的阻值,直至温度降到25.0°C,实验得到的R₂-t数据见下表。

t/℃	25.0	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0	80.0
R2/Ω	900.0	680.0	500.0	390.0	320.0	270.0	240.0

回答下列问题:

（1）在闭合S₁前,图(a)中R₁的滑片应移动到________ （填“a”或“b”）端；

（2）在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R₂-t曲线：

（3）由图(b)可得到R₁,在25℃-80°C范围内的温度特性,当t=44.0℃时,可得R₁=________Ω；   

（4）将R_t握于手心,手心温度下R₂的相应读数如图(c)所示,该读数为________Ω，则手心温度为________℃。   

某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为 $100\mu A$ ，内阻大约为 $2500\Omega$ ）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器 $R_1$ 、 $R_2$ （其中一个阻值为 $20\Omega$ ，另一个阻值为 $2000\Omega$ ）；电阻箱 $R_z$ （最大阻值为 $99999.9\Omega$ ）；电源 $E$ （电动势约为 $1.5V$ ）；单刀开关 $S_1$ 和 $S_2$ 。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。

（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。

（2）完成下列填空：

① $R_1$ 的阻值为         $\Omega$ （填"20"或"2000"）

②为了保护微安表，开始时将 $R_1$ 的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的      端（填"左"或"右"）对应的位置；将 $R_2$ 的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱 $R_z$ 的阻值置于 $2500.0\Omega$ ，接通 $S_1$ 。将 $R_1$ 的滑片置于适当位置，再反复调节 $R_2$ 的滑片D的位置。最终使得接通 $S_2$ 前后，微安表的示数保持不变，这说明 $S_2$ 接通前B与D所在位置的电势       （填"相等"或"不相等"）。

④将电阻箱 $R_z$ 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 $R_z$ 的阻值置于 $2601.0\Omega$ 时，在接通 $S_2$ 前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为       $\Omega$ （结果保留到个位）。

（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：                  。

某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性。所用器材有:小灯泡（额定电压2.5 V，额定电流0.3 A）、电压表（量程300 mV，内阻300 Ω）、电流表（量程300 mA，内阻0.27 Ω）定值电阻 R ₀、滑动变阻器 R ₁（阻值0~20 Ω）、电阻箱 R ₂（最大阻值9 999.9 Ω）、电源 E（电动势6V，内阻不计）、开关S、导线若干。完成下列填空:

（1）有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300 mA的 U- I曲线， R ₀应选取阻值为______Ω的定值电阻；

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的________（填" a"或" b"）端；

图（b）

（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱 R ₂的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数 U、 I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡的电阻为__________Ω（保留1位有效数字）；

（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V，该同学经计算知，应将 R ₂的阻值调整为_________Ω。然后调节滑动变阻器 R ₁，测得数据如下表所示：

U/mV	24.0	46.0	76.0	110.0	128.0	152.0	184.0	216.0	250.0
I/mA	140.0	160.0	180.0	200.0	220.0	240.0	260.0	280.0	300.0

（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻____（填"增大""减小"或"不变"）；

（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA，可得此时小灯泡电功率 P ₁＝________W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300 mA时，小灯泡的电功率为 P ₂，则 $\frac{P_2}{P_1}$ =____________（保留至整数）。

某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V ₁和V ₂为理想电压表；R为滑动变阻器，R ₀为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U-I关系曲线。回答下列问题：

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器 R ， 使电压表V ₁的示数为 U ₁=________mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度 t升高时，硅二极管正向电阻________（填"变大"或"变小"），电压表V ₁示数________（填"增大"或"减小"），此时应将 R的滑片向________（填"A"或"B"）端移动，以使V ₁示数仍为 U ₁。    

（2）由图（b）可以看出 U与 t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为 $\text{|}\frac{\text{Δ}U}{\text{Δ}t}\text{|}$ =________×10 ^-3V/℃（保留2位有效数字）。

某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表V（量程3V，内阻3kΩ）；电流表A（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻R₀（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0～9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干．

（1）实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．

（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率________（填“增大”“不变”或“减小”）．

（3）用另一电源E₀（电动势4V，内阻1.00Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路图，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．（结果均保留2位小数）

实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对"测量电源的电动势和内阻"的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：

干电池一节（电动势约 $1.5V$ ，内阻小于 $1\Omega )$ ；

电压表 $V$ （量程 $3V$ ，内阻约 $3\mathit{k\Omega })$ ；

电流表 $A$ （量程 $0.6A$ ，内阻约 $1\Omega )$ ；

滑动变阻器 $R$ （最大阻值为 $20\Omega )$ ；

定值电阻 $R_1$ （阻值 $2\Omega )$ ；

定值电阻 $R_2$ （阻值 $5\Omega )$ ；

开关一个，导线若干。

（1）该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在 $U-I$ 坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是 　 　。（单选，填正确答案标号）

$A$ ．电压表分流         $B$ ．干电池内阻较小         $C$ ．滑动变阻器最大阻值较小         $D$ ．电流表内阻较小

（2）针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如表所示。

序号	1	2	3	4	5	6	7
$I/A$	0.08	0.14	0.20	0.26	0.32	0.36	0.40
$U/V$	1.35	1.20	1.05	0.88	0.73	0.71	0.52

请根据实验数据，回答以下问题：

①图丁的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出 $U-I$ 图象。

②根据实验数据可知，所选的定值电阻为 　　（填" $R_1$ "或" $R_2$ " $)$ 。

③用笔画线代替导线，请在图丙上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路。