高中物理伏安法测电阻实验题

两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R₀、电源的电动势E和内电阻r。调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V₁的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V₂的测量数据．并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U—I直线．回答下列问题：

（1）根据甲乙两同学描绘的直线，可知正确的是      

A．甲同学是根据电压表 V1和电流表A的数据

B．甲同学是根据电压表 V2和电流表A的数据

C．乙同学是根据电压表 V1和电流表A的数据

D．乙同学是根据电压表 V2和电流表A的数据

根据图（b），求出定值电阻R₀﹦      Ω， 电源内电阻的阻值r﹦      Ω

为了研究“3.8V，0.3A”小灯泡的电阻随电流变化的规律，某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系．实验室可以提供的器材如下：
①直流电源E（电动势约4V，内阻可不计）；②电流表A（量程为0-0.6A，内阻约0.5Ω）；
③电压表V（量程为0-5V，内阻约20kΩ）；④滑动变阻器R₁（阻值0-10Ω，额定电流2A）；
5滑动变阻器R₂（阻值0-100Ω，额定电流1A）
6电键S及导线若干．实验测得的数据记录在下表中：

U/V	0	0.30	1.00	1.70	2.40	3.10	3.80
I/A	0	0.074	0.164	0.210	0.250	0.284	0.300

（1）应选择的滑动变阻器为（填写仪器符号）     ；
（2）根据以上条件在答题卡的方框中画出符合要求的实验电路图（并在图中标出器材的符号）；
（3）试求：电压为1.5V和2.80V时小灯泡的电阻值并说明它们大小不同的原因。（结果保留两位有效数字）

某研究性学习小组为了制作一个传感器，需要选用某种电学元件．实验中首先要描绘该元件的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

A．待测元件（额定电压2V、额定电流200mA）
B．电流表A₁（量程0～0.3A，内阻约为1Ω）
C．电流表A₂（量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω）
D．电压表V（量程0～3V，内阻约为10kΩ）
E．滑动变阻器R₁（阻值范围0～5Ω，允许最大电流1A）
F．滑动变阻器R₂（阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA）
G．直流电源E（输出电压3V，内阻不计）
H．开关S，导线若干
（1）为提高实验的准确程度，电流表应选用      ；为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用        （以上均填器材代号）
（2）请在答题卷的方框内画出满足实验要求的电路图，并把答题卷图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V，2.5 W”的小灯泡，导线和开关外，还有：
A．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)
B．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω)
C．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω)
D．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ)
E．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为10 kΩ)
F．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
G．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
(1)实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母填写)．
（2）请按要求将图中所示的器材连成实验电路

（1）用DIS测电源电动势和内电阻电路如图（a）所示，R₀为定值电阻。调节电阻箱R，记录电阻箱的阻值R和相应的电流值I，通过变换坐标，经计算机拟合得到如图（b）所示图线，则该图线选取了_______为纵坐标，由图线可得该电源电动势为  ________V。

（2）现有三个标有“2.5V，0.6A”相同规格的小灯泡，其I-U特性曲线如图（c）所示，将它们与图（a）中电源按图（d）所示电路相连，A灯恰好正常发光，则电源内阻r=____Ω，图（a）中定值电阻R₀=____Ω。

研究小组欲测一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率．步骤如下：
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为             mm；
   
（2）用螺旋测微器测量其直径如右上图，由图可知其直径为        mm；
（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为             Ω。

（4）用伏安法测定该圆柱体在不同长度时的电阻，除被测圆柱体外，还有如下供选择的实验器材：
电流表A₁(量程0～4 mA，内阻约50 Ω)
电流表A₂(量程0～10 mA，内阻约30 Ω)
电压表V₁(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)
电压表V₂(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)
直流电源E(电动势4 V，内阻不计)
滑动变阻器R₁(阻值范围0～15 Ω，允许通过的最大电流2.0 A)
滑动变阻器R₂(阻值范围0～2 kΩ，允许通过的最大电流0.5 A)
开关S、导线若干
为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在如图所示的虚线框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．

有一灯泡上标有“6V，0.1A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：
A．电压表（0～3V，内阻1.5kΩ）            B．电压表（0～6V，内阻3.0kΩ）
C．电流表（0～0.3A，内阻2.0Ω）           D．电流表（0～6A，内阻1.5Ω）
E．滑动变阻器（30Ω，2A）                 F．滑动变阻器（100Ω，0.5A）
G．学生电源（直流9V）及开关、导线等
（1）试验中所用的电压表应选        ，电流表应选         ，滑动变阻器应选           ．
（2）要求电压从0开始测量并减小实验误差，应选甲、乙、丙、丁中的哪一个电路图          ．测出的电阻值比真实值偏   （选填“大”或“小”），原因是                   ．

某实验小组按照图甲所示的电路图，规范操作，准确测量，得到一系列数据，如图乙中的散点。

同学们为了弄清电阻变化的原因，对实验进行了下述改进。如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然安放在灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在。规范操作，准确测量，得到一组数据，如图丁中的一组散点 。已知水的电阻远大于小灯泡灯丝的电阻。
     
丙                                       丁
（1）请在答卷的对应图上描绘小灯泡的伏安特性曲线；曲线表明，随着电压升高，小灯泡的电阻          _______（越来越小、基本不变或越来越大）。
（2）请在答卷的对应图上描绘小灯泡的伏安特性曲线；曲线表明，随着电压升高，小灯泡的电阻          _______（越来越小、基本不变或越来越大）。
（3）在同样的电压（如2.00V）下，曲线的电阻值明显     （大于、等于或小于）曲线的电阻值，其原因是       。

某同学设计了如图甲所示的电路来测量一个量程为3V的电压表的内电阻（几千欧），实验室提供直流电源的电动势为6V，内阻忽略不计；
（1）请完成图乙的实物连接；

（2）在该实验中，认为当变阻器的滑片P不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，两点间的电压保持不
变；请从下列滑动变阻器中选择最恰当的是：____  ___；
A．变阻器A（0-2000Ω，0.1A） B．变阻器B（0-20Ω，1A） C．变阻器C（0-5Ω，1A）
（3）连接好线路后，先将变阻器滑片P调到最__  _端，并将电阻箱阻值调到__  __（填“0”或“最大”），
然后闭合电键S，调节P，使电压表满偏，此后滑片P保持不动；
（4）调节变阻箱的阻值，记录电压表的读数；最后将电压表读数的倒数与电阻箱读数R描点，并画
出图丙所示的图线，由图象得，待测电压表的内阻值为__  ___Ω。（保留两位有效数字）    

将小电珠L、滑动变阻器、多用电表、电流表、直流稳压电源、开关和导线若干连成如图1所示的电路，进行“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验。
⑴闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于        端（填“左”或“右”）。
⑵用多用电表电压档测量L电压时，红表笔应接图1中的       点。（填“a”或“b”）
⑶正确连线后，闭合开关，发现不论怎么调节滑动变阻器的滑片，多用电表指针均不偏转，将两表笔改接到图1电路的a、c．两点，电表指针仍不偏转；改接c、d两点时，电表指针偏转如图2所示，其示数
为           V；可判定故障为                            。

在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8 V，0.3 A”．合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．

(1)用多用电表的直流电压挡检查故障
①量程应该选（   ）
A．2.5 V  B．10 V    C．50 V  D．250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是（ ）
A．B灯丝断开           B．A灯丝断开
C．d、e间连线断开      D．B灯被短路     
(2)接着训练用多用表测小灯泡电阻。
①测量前，一定要将电路中的开关S_   _（选填闭合或断开）
②将多用表的选择开关置于测电阻档的（   ）
A．“×1”挡     B．“×10”挡     C．“×100”挡      D．“×1k”挡
③将选择开关置于选择好档位上，应该进行最重要的一步是：将两表笔    ，调整    ，使指针指在       0刻度线上.
④某次测试结果如图乙所示 ，灯泡电阻读数为    _ Ω。

⑤换掉损坏的元件，电路正常后，闭合开关，发现灯很亮。断开开关，将选择开关置于“500mA”挡，将红表笔与开关右边的a接线柱接触，黑表笔与开关左边的b接线柱接触，稳定时其指针也指在上一题所指位置，则通过电灯的电流是     mA.

在《描绘小灯泡的伏安特征曲线的实验》中，采用上述电路，实验中误差引起的原因是：_____________，实验描给出来的图线是一条___线，表明小灯泡的电阻随灯泡两端电压的增加而______。

一个未知电阻R_x，阻值大约为10kΩ﹣20kΩ，为了较为准确地测定其电阻值，实验室中有如下器材：
电压表V₁（量程3V、内阻约为3kΩ）
电压表V₂（量程15V、内阻约为15kΩ）
电流表A₁（量程200μA、内阻约为100Ω）
电流表A₂（量程0.6A、内阻约为1Ω）
电源E（电动势为3V）
滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）
开关S
（1）在实验中电压表选     ，电流表选     ．（填V₁、V₂，A₁、A₂）
（2）为了尽可能减小误差，请你在虚线框中画出本实验的电路图．

有一电流表A，量程为1 mA，内阻r₁约为100 Ω，要求测量其内阻．可选用器材有：电阻箱R₁，最大阻值为99 999.9 Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10 kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2 kΩ；电源E，电动势约为6 V，内阻不计；开关2个，导线若干．采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：

①断开S₁和S₂，将R调到最大；
②合上S₁，调节R使A表满偏；
③保持R不变，合上S₂，调节R₁使A表半偏，此时可以认为A表的内阻r₁＝R₁.
在上述可供选择的器材中，可变电阻R应该选择__   _(选填“甲”或“乙”)；认为内阻r₁＝R₁，此结果与r₁的真实值相比__   _(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)．

（1）要用伏安法测量R_x的电阻，已知电压表内阻 约几kΩ，电流表内阻约1Ω，若采用甲图的电路，R_x的测量值比真实值    （选择“偏大”或“偏小”），若R_x约为10Ω，则采用    __（选“甲图”或“乙图”）的电路误差较小

（2）无论是用甲图或乙图测量，都不可避免地会产生由电表内阻引起的测量误差，有个研究性学习小组设计了以下的实验方案：
I．按如图丙所示的电路进行测量，则由电压表、电流表内阻造成的误差可以基本消除，具体的实验步骤如下：
①闭合开关S₁，开关S₂接2，调节可变电阻R_P和R_W，使电压表和电流表的示数都较大，并读出此时电压表和电流表的示数U₁和I₁；
②保持R_P的阻值不变，____________
（A）请你在②的横线上用简要的语言（含物理量）写出未完成的主要操作步骤。
（B）写出待测电阻R_x的表达式：R_x=________。