高中物理电学实验练习题含详解答案

图10-5 电学实验练习题

例1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻（约100 Ω）;直流电流表（量程0~10 、内阻50 Ω）;直流电压表（量程0~3 V 、内阻5 kΩ）;直流电源（输出电压4 V 、内阻不计）；滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A ）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.

【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于＜v A R R ，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用

变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负

载的电流最小，x

A R R R E ++24 ＞10 ,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.

例2、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值，现有如下器材：读数不准的电流表A 、定值电阻R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。

⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。

⑵写出主要的实验操作步骤。

【解析】⑴实验电路如右图所示（此法俗称”替代法”）。

⑵①将S 2与相接，记下电流表指针所指位置。②将S 2与R 1相接，保持R 2不变，调节R 1的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R 1的值，则＝R 1。

例3、用以下器材测量一待测电阻的阻值（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；滑动变阻器R ，最大阻值约为100Ω； ）单刀单掷开关K ，导线若干。测量中要

求电压表的读数不小于其量程的1/3，试

画出测量电阻的一种实验电路原理图。

【解析】如图所示

(用已知内阻的电压表代替电流表)

例4用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：

电流表A 1（量程250,内阻r 1为5Ω)；标准电流表A 2（量程300,内阻r 2约为5Ω）； 待测电阻R 1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R 2（最大阻值10Ω）；

电源E （电动势约为10V ，内阻r 约为1Ω）；单刀单掷开关S ，导线若干。

⑴要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图并标明每个器材的代号. ⑵需要直接测量的物理量是,用测的量表示待测电阻R 1的计算公式是R 1＝。

【解析】⑴实验电路图如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。

⑵两电流表A 1、 A 2的读数为I 1、I 2和电流表A 1的内阻为r 1，待测

电阻R 1的阻值的计算公式是：11211r I I I R -= 例5有一电阻，其阻值在100～200Ω之间，额定功率为0.25W 。要

用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：

安培表A 1，量程为50，1=100Ω,安培表A 2，量程为1A ，2=20Ω

电压表V 1，量程为5V ，1=10kΩ,电压表V 2，量程为15V ， 2=30kΩ

变阻器R 1，变阻范围0～20Ω ，2A,

变阻器R 2，变阻范围0～1000Ω，1A ,9V 电源，电键，导

线。

⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别

是： 。 ⑵画出所用实验电路图。

【解析】⑴允许通过电阻中电流可能的最大值由：R I P 2=得，mA I mA I 503521==。因为电阻可能为200Ω，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35，应用电流表的示数来

控制通过电阻的电流，因此，电流表应选A 1。又因为R

U P 2

=,所以V U V U 1.7521== 。因为电阻可能为100Ω，所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V ，应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压，因此电压表应选V 1。因为R 1＜ R 2,且2A ＞35, 所以应选变阻器R 1。因为R 1＜ 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为x R

例6（2000年全国）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。 ⑴在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。

器材（代号） 规 格

电流表（A 1） 量程10，内阻r 1待测（约40Ω）

电流表（A 2） 量程500μA ，内阻r 2=750Ω 电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10Ω

电阻（R 1） 阻值约100Ω，作保护电阻用

滑动变阻器（R ）

总阻值约50Ω

电池（E ） 电动势1.5V ，内阻很小

导线若干，电键K

11，式中各符号的

意义是。

【解析】⑴如图所示(用已知内阻的电流表代替电压表)。⑵21

21r I I r =，I 1表示通过电流表A 1的电流，I 2表示通过电流表A 2的电流，r 2表示电流表

A 2的内阻。

例7（2006年全国Ⅰ、Ⅲ）现要测量某一电压表 的内阻。给定的器材

有：待测电压表 （量程2V ，内阻约4k Ω）；电流表 （量程1.2，内阻约500Ω）；直流电源E （电动势约2.4V ，内阻不计）；固定电阻3个：R 1=4000Ω，R 2=10000Ω，R 3=15000Ω；电键S 及导线若干。要求测量时两电表指针

偏转均超过其量程的一半。

⑴试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在

虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符

号标出。）

⑵电路接通后，若电压表读数为U ，电流表读数为I ，则电压表内阻 。

【解析】⑴若直接将电压表与毫安表串联，因毫安表的量程过大

（即两电表量程不匹配）,故应将电压表与一定值电阻并联。实验

电路如图所示，若选用电阻R 1，则并联电阻并R ＝2000Ω，电压表

读数U ＝mA R E r 并+·R 并＝50020004.2+×2000＝1.92＞1V ，电流表读数I ＝mA ＋r R E

并＝500

20004.2+＝0.00096A ＝0.96＞0.6，R 1符合要求，同理可得R 2、R 3不符合要求，故选R 1。

⑵电路接通后，通过R 1的电流I 1＝1R U ，则通过电压表的电流为I 2＝I －I 1＝I －1R U ，所以电压表的内阻＝2I U ＝11RU R I U

－ V V R 1 S E

V

例8（2006年全国Ⅱ）现要测定一个额定电压4V 、额定功率1.6W 的小灯泡（图中用表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V ～4V 。

现有器材：直流电源E （电动势4.5V ，内阻不计），电压表 （量程4.5V ，内

阻约为4×104Ω），电流表 （量程250，内阻约为2

Ω），电流表 （量程500，内阻约为1Ω），滑动变

阻器R （最大阻值约为30Ω），电键S ，导线若干。如

果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用

的电流表是 ，下面两个电路应该选用的

是 。

【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求

电压范围为0.1V ～4V ，因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡

的额定电流为0.4A ，因此电流表应该选用 。在伏安法测量过程中，由于 临界电阻Ω==200V A R R R 大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。

例9、用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R 0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：

（a ） 电流表（量程0.6A 、3A ）；

（b ） 电压表（量程3V 、15V ）

（c ） 定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W ）

（d ） 定值电阻（阻值10Ω，额定功率10W ）

（e ） 滑动变阻器（阴值范围010Ω、额定电流2A ）

（f ） 滑动变阻器（阻值范围0-100Ω、额定电流1A ）,那么

（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V ，电流表的量程应选择 A ； R 0应选择 Ω的定值电阻，R 应选择阻值范围是 Ω的滑动变阻器。

（2）引起该实验系统误差的主要原因是 。

（1）3，0.6，1，0～10。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。

解析：由于电源是一节干电池（1.5V ），所选量程为3V 的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A 左右，所以选量程为0.6A 的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。

系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E 测

V A 2 A 1 A 2

例10、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：A．待测干电池B．电流表G（0~3，内电阻r1=20Ω）

C．电流表A（0~0.6A，内电阻r2=0.20）

D．滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）

E．滑动变阻器乙（最大阻值100Ω）F．定值电阻R1=100Ω

G．定值电阻R2=500ΩH．定值电阻R3=1.5kΩ

开关、导线。

由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。

①为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选

，

定值电阻应选用。（填写定值电阻前的序号）

②若某次测量中电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2；改变滑动变阻器的位置后，电流表G的示数为I1′，电流表A的示数为I2′。则可知此电源的内电阻测量值为，电动势测量值为。

【解析】干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表G改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达

到1.5V，则总电阻为

1.5

500

3

V

mA

=Ω，故定值电阻应选用的序号为G的电阻，而滑

动变阻器应选用阻值较小的D；

②在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则根据全电路欧

姆定律有

12112

()()

E I R r I I r

=+++，

1212

()()

E I R r I I r

'''

=+++

解之，得()

11

21

1212

I I

r R r

I I I I

'-

=+

''

+--

，()

2112

21

1212

I I I I

E R r

I I I I

''

-

=+

''

+--

【例11】某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

器材（代号）规格

电流表（A

1

）

电流表（A

2

）

电压表（V

1

）

电压表（V

2

）

滑动变阻器（R

1

）

量程0~50，内阻约为50Ω

量程0~200，内阻约为10Ω

量程0~3V，内阻约为10kΩ

量程0~15V，内阻约为25kΩ

阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A

滑动变阻器（R 2） 直流电源（E ） 开关（S ） 导线若干

阻值范围0~1k Ω，允许最大电流

100

输出电压6V ，内阻不计

①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ；电压表应选

用 ；滑动变阻器应选用 。（以上均填器材代号） ②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。

③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？

相同点： ，

不同点： 。

解析：①图像中电流0～0.14A ，电流表选A 2；电源电压6V ，但图像只要求电压

在0～3V 之间调整，为了测量准确电压表选V 1；由于绘制图像的需

要，要求电压从0～3V 之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式

接法，为了能很好调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R 1。

②该元件约几十Ω，A

V R R R R >，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻

器采用分压式接法。

③从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。

【例12】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r ，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999Ω，当标准电阻用） 一只电流表（量程R I =0.6A,内阻0.1g r =Ω）和若干导线。

①请根据测定电动势E 内电阻r 的要

求，设计图4中器件的连接方式，画

线把它们连接起来。

②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值

R ,

读处与R 对应的电流表的示数I,并作

记录

当电阻箱的阻值 2.6R =Ω时，

其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时。首先计算

出每个电流值I 的倒数1I ;再制作1I

坐标图，如图6所示，图中已标注出了（1,R I

）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。

③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。

④根据图6描绘出的图线可得出这个

电池的电动势 V,内电阻r = Ω

解析：根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有：E （），解得：

)(1g r r I

E R +-?=，根据1图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。

答案：① 见答图4 ②见答图6 ③见答图6 ④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35）

【例13】某同学为了较精确的测量一阻值约为20Ω的电阻的阻值.

①在以下备选器材中电流表应选,电压表应选,变阻器应选.（只填写器材对应的字母代号）

电源E （电动势3 V 、内阻可忽略不计）

电流表A 1（量程50 ，内阻约12Ω）;电流表 A 2（量程3 A ， 内阻约

0.12 Ω）;电压表V 1（量程3 V ，内阻约3 kΩ）,电压表V 2（量程15 V ，内阻约15 kΩ）;滑动变阻器R 1（0～10 Ω，允许最大电流2.0 A ）;滑动

变阻器R 2（0～1000 Ω，允许最大电流0.5 A ）;定值电阻R （30Ω，允许

最大电流1.0A ）;开关及导线若干

②请在方框中画出实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，所选器材用对应符号标出）。

③若某次测量中，电压表读数为U ，电流表读数为I ，则计算待测电

阻的阻值表达式为＝。

【解析】测量电阻的阻值一般利用伏安法，电压表显然应选量程为

3 V 的V 1；根据欧姆定律容易求得电路中的最大电流

150x E I mA R ==，显然超过了电流表A 1 50 的量程，但电流表 A 2的量程又太大，故我们可以将定值电阻R （30Ω）与待测电阻相串联，此时电路中的最大电流60x E I mA R R

==+，利用电流表A 1 测量电流即可。由于要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，故只能采用分压电路，且滑动变阻器使用电阻较小的R 1。最后我们确定电流表的解法：由于此时电路的临界电阻0123190A x V R R R k R R ==?=Ω>+，则应该利用电流表的外接法。由此得到实验电路图如图所示，当电压表读数为U ，电流表读数为I ，则计算待测电阻的

阻值表达式

x U

R R

I

=-.

【例14】从下表中选取出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A

1

的内阻

r

1

，画在下面的方框中，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测出多组数器材(代号) 规格

电流表（A

1）量程10，内阻r

1

待测（约40Ω）

电流表（A

2）量程500μA，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

电键（S）

导线若干

【解析】要测量电流表A1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但根据本题所提供的仪器，我们可以首先肯定，在本实验中不可能用到电压表，因为电源的电动势只有1.5V，而电压表的量程为10V，最多不到满偏的1/6，用它来读数误差太大，因此该实验能用到的电表只可能用两块电流表。

两块电流表有可能串联，也有可能并联，但题目中电流表A

2的内阻r

2

已知，因

此将两电流表并联，根据并联规律I

1r

12

r

2

可求出电流表A

1

的内阻r1=

1

2

2

I

r

I

。

加在电流表两端的电压最大值

2

=0.375V，而滑动变阻的最大阻值只有50Ω，如

果将滑动变阻器接成限流，会超过电流表的量程，将它们烧坏。如果仅仅将滑动变阻器接成分压，滑动变阻器可调节的范围很小，只有全长的1/4，这样测量的

次数比较少。故应将定值电阻R

1

接在干路上用作限流，电路图如图所示。

【例15】现有器材：量程为10.0、内阻约30Ω-40Ω的电流表一个，定值电阻

R

1

=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。

（1）按要求在实物图上连线。

（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表

达式为，式中各直接测得量的意义

是： .

【解析】根据提供的器材，可任取一个定值电阻与

电流表、干电池、开关接成一个串联电路，用欧姆定

律建立方程组进行测量。但在本题中，电流表量程为10.0，干电池的电动势约

为1.5V，如果把定值电阻R

1

与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为180Ω，回路中电流约为1.5V /180Ω=8.3，而如果把定值电阻

R

2

与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，，则回路中总电阻约为130Ω，回路中电流约为

1.5V /130Ω=11.5，

显然，该电流已超过电流表的量程。考虑到实验的可行性，此时用定值电阻R

2

与R 1串联即可，故有如下解答：

（1）连图：左图只用R 1接入电路；右图用R 1和R 2串联接入电路。(连线如图

)

（2）设I 1是外电阻为R 1时的电流，I 2是外电阻为R 1和R 2串联时的电流，则有

11A E I R R r =++，212A E I R R R r

=+++解之，可解得干电池电动势为：12212

I I E R I I =-. 【例17】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：

A ．待测干电池

B ．电流表G （0~3，内电阻r 1=20Ω）

C ．电流表A （0~0.6A ，内电阻r 2=0.20）

D ．滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）

E ．滑动变阻器乙（最大阻值100Ω）

F ．定值电阻R 1=100Ω

G ．定值电阻R 2=500Ω H ．定值电阻R 3=1.5k Ω

开关、导线。

由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。

①为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选 ，定值电阻应选用 。（填写定值电阻前的序号）

②若某次测量中电流表G 的示数为I 1，电流表A 的示数为I 2；改变滑动变阻器的位置后，电流表G 的示数为I 1′，电流表A 的示数为I 2′。则可知此电源的内电阻测量值为 ，电动势测量值为 。

【解析】 干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表G 改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达

到1.5V ，则总电阻为1.55003V mA

=Ω，故定值电阻应选用的序号为G 的电阻，而滑动变阻器应选用阻值较小的D ；

②在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则根据全电路欧姆定律有 12112()()E I R r I I r =+++，1212()()E I R r I I r '''=+++ A R 滑 G

解之，得

()

11

21

1212

I I

r R r

I I I I

'-

=+

''

+--

，()

2112

21

1212

I I I I

E R r

I I I I

''

-

=+

''

+--

.

【例18】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

（1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0-10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干.

（2）在右图中画出小灯泡的曲线.

（3）某电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω.将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？

【解析】（1）为了作出小灯泡的曲线，必须采用分压的方法；而因为小灯泡的电阻比较小，故采用电流表的外接法，实验电路图见下图.

（2）小灯泡的曲线首先用描点法作出各个点，利用圆滑的曲线连接即可得到下图。

（3）作出Ir

E

U-

=图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为=

=UI

P0.28瓦.

【例19】在"测定金属的电阻率"的实验中，用螺旋测微器测量金属丝

直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度0. 810 m．金

属丝的电阻大约为4Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻

定律计算出该金属材料的电阻率．

(1)从图中读出金属丝的直径为 .

(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：

A．直流电源：电动势约4.5 V，内阻很小；

B.电流表A

1

：量程0～0.6 A，内阻0.125Ω;

C．电流表A

2

：量程0～3. 0 A，内阻0. 025Ω;

D．电压表V：量程0～3 V，内阻3 kΩ;

E.滑动变阻器R

1

：最大阻值10Ω；

F.滑动变阻器R

2

：最大阻值50Ω．开关、导线等．

在可供选择的器材中，应该选用的电流表是，应该选用的滑动

变阻器是。

(3)根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图．

(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为4. 1Ω，则这种金属材料的电阻

率为Ω·m.（保留二位有效数字）

【解析】(1)金属丝的直径为0.522mm.