高中物理伏安法测电阻实验题

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.

某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈、薄的金属圆片．现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R₀(约为2 kΩ)，二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA)．在操作台上还准备了如下实验器材：
A．电压表V (量程4 V，电阻R_V约为4.0 kΩ)，
B．电流表A₁(量程100 mA，电阻R_A1约为5 Ω)，
C．电流表A₂(量程4 mA，电阻R_A2约为50 Ω)，
D．滑动变阻器R₁(0～20 Ω，额定电流1 A)，
E．开关S一只、导线若干，
F．游标卡尺，
G．螺旋测微器。
（1）为了测定电阻的阻值，某小组的四位成员各自设计了如图所示的电路原理图，并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），则电路设计正确且器材选取也妥当的是（   ）

（2）为了测锂电池的电动势和内阻，请在下面的方框甲中画出实验原理图，并在图中标明所选用器材.

（3）某小组根据测得的数据，画出了U－I图线，如图乙所示，根据图线，可求得：该锂电池的电动势U＝    V，内阻r＝    Ω.
（4）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄金属圆片的直径和厚度。读出图中的示数。该游标卡尺示数为     cm。螺旋测微器示数为     mm.

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”)．

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流．现有如下器材：
直流电源（电动势3.0V，内阻不计）
电流表A₁（量程3A，内阻约0.1Ω）
电流表A₂（量程600mA，内阻约5Ω）
电压表V₁（量程3V，内阻约3kΩ）
电压表V₂（量程15V，内阻约200kΩ）
滑动变阻器R₁（阻值0～10Ω，额定电流1A）
滑动变阻器R₂（阻值0～1kΩ，额定电流300mA）
（1）在该实验中，电流表应选择　   　（选填“A₁”或“A₂”），电压表应选择　   　（选填“V₁”或“V₂”），滑动变阻器应选择　   　（选填“R₁”或“R₂”）．
（2）某同学用导线a、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路，请在图乙方框中完成实验的电路图．

（3）该同学连接电路后检查所有元器件都完好，经检查各部分接触良好．但闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，则断路的导线为　   　．
（4）由于电表内电阻的影响，本实验中电压表的示数　   　（填写“大于”、“等于”、“小于”）小灯泡两端的电压，电流表的示数　   　（填写“大于”、“等于”、“小于”）流过小灯泡的电流；电压表的内电阻对测量结果　   　（填写“有”、“无”）影响，电流表的内电阻对测量结果　   　（填写“有”、“无”）影响．

（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=________。

现要测量某小量程电流表的内阻，其内阻在15 Ω～18 Ω之间，可选用的器材如下：
A．待测电流表A（量程10 mA）；        B．电压表V₁（量程0.3 V，内阻约500 Ω）；
C．电压表V₂（量程3 V，内阻约3 kΩ）；  D．滑动变阻器R₁（最大电阻10 Ω）；
E．滑动变阻器R₂（最大电阻500 Ω）；    F．定值电阻R₃（阻值10 Ω）；
G．电源E（电动势3 V）;               H．开关S及导线若干．
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）在虚线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R_A＝_______，式中各符号的物理意义为_________．

在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径d时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，用伏安法测出金属丝的电阻R，然后由算出该金属材料的电阻率。

（1）从图中读出金属丝的直径d为___mm.  
（2） i为测金属丝的电阻, 取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：
①电压表0～3 V，内阻10 kΩ  
②电压表0～15 V，内阻50 kΩ
③电流表0～0.6 A，内阻0.05 Ω  
④电流表0～3 A，内阻0.01 Ω
⑤滑动变阻器0～10 Ω  
⑥滑动变阻器0～100 Ω
下列说法正确的是（    ）

A．电压表应选用器材①	B．电流表应选用器材④
C．实验时通电时间不宜过长	D．d值只需在金属丝中央测量一次即可

ii实验中某同学的实物接线如下图所示，
请指出该同学实物接线中的两处明显错误．
错误1：                      错误2：________________________________

有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重约1～2 N，长约为30 cm，电阻约为10Ω．已知这种金属的电阻率为，密度为．因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S₀，现有如下器材可选：

A．毫米刻度尺
B．螺旋测微器
C．电流表（600 mA，1. 0Ω）
D．电流表（3 A，0. 1Ω）
E．电压表（3 V，6 kΩ）
F．滑动变阻器（20 Ω，0. 5 A）
G．滑动变阻器（10 kΩ，2 A）
H．蓄电池（6 V，0.05Ω）
I．开关一个，带夹子的导线若千．
（1）除待测金属管线外，还应选用的器材有                     （只填代号字母）．
（2）在图中画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．

（3）实验中要测量的物理量有：      ，计算金属管线内部空间截面积S₀的表达式为S₀=
             。

(10分)实验室有以下器材：

A．一满偏电流为300mA的电流计，它有两档内阻的正接线柱，G0档对应内阻为100W、G1档对应内阻为2.5 kW.

B．电压表量程3V，内阻约10kW；

C．电源电动势3V

D．滑动变阻器 “50W，1A”；

E. 导线、开关若干

(1) 现使用伏安法测阻值约2 kW的电阻，则测量电路部分应选下图中的          (填“甲”或“乙”)电路图，考虑电压表读数误差要求，电流计应选       档(填“G₀”或“G₁”)。         

(2) 由滑动变阻器规格可知，控制电路应设计成          接法较为合适(填 “限流” 或 “分压” )。
(3) 如图电流计读数为           ，若电压表读数为1.12V，则该被测电阻阻值为          W。(保留3位有效数字)

热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC）。正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值越大，负责温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值越小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻R_x（常温下阻值约为10.0Ω）的电流随其两端电压变化的特点。
A．电流表A（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
B．电压表V（量程15.0V，内阻约10kΩ）
C．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）
D．滑动变阻器R′（最大阻值为500Ω）
E．电源E（电动势15V，内阻忽略）
F．电键、导线若干
①实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，应选择的滑动变阻器           。（只需填写器材前面的字母即可）
②请在所提供的器材中选择必需的器材，在虚线框内画出该小组设计的电路图。

③该小组测出热敏电阻R₁的U—I图线如曲线I所示。请分析说明该热敏电阻是         热敏电阻（填PTC或NTC）。
④该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R₂的U—I图线如曲线II所示。然后又将热敏电阻R₁、R₂分别与某电池组连成如图所示电路。测得通过R₁和R₂的电流分别为0.30A和0.60A，则该电池组的电动势为         V，内阻为         Ω。（结果均保留三位有效数字）