第2讲 电学实验
1．某同学用如图1(a)所示的电路来测量某金属丝的电阻率，其中电源为两节干电池(总电动势约为3 V)，Rx为金属丝，阻值约为5 Ω，R0为定值电阻，阻值已知，电流表内阻不计。已知金属丝长为L，直径为d，完成下列问题：
图1
(1)用螺旋测微器测量直径结果如图(b)所示，则d＝________。
(2)电流表A1有两个量程(0～0.6 A和0～3 A)，该实验应选择的量程为________。 (3)有两个滑动变阻器R可供选择(0～30 Ω和0～200 Ω)，该实验应该选择阻值范围为________的滑动变阻器。
(4)改变滑动变阻器的阻值，记录多组两电流表读数I1、I2，并作出I2－I1的图象，如图(c)所示，已知该图象是一条过原点的直线，斜率为k，则该金属丝的电阻为________。 (5)该金属丝的电阻率为________(用R0、k、L、d表示)。 解析 (1)读数为2 mm＋13.0×0.01 mm＝2.130 mm。
(2)当滑动变阻器的阻值为零时，流过A1的电流最大，约为I＝＝0.6 A，故选0～0.6 A量程。
(3)滑动变阻器应该选择比被测电阻大的，但从操作方便性考虑，又不能太大，故选择阻值范围为0～30 Ω的滑动变阻器。 (4)金属丝的电阻为Rx＝
URxI2R0＝R0k。 I1ρLkπd2R0，得ρ＝。 d24Lπ4 (5)由电阻定律有Rx＝R0k＝
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答案 (1)2.130 mm (2)0～0.6 (3)0～30 Ω (4)R0k (5)2．某实验小组用如下器材设计一个欧姆表： A．电流表G(满偏电流为Ig，内阻为Rg) B．电源：电动势为E，内阻为r C．滑动变阻器R D．红表笔a、黑表笔b
(1)将如图2所示器材连成一个欧姆表。
kπd2R0 4L
图2
(2)组装好电路后将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表满偏，此时滑动变阻器连入电路的阻值为________。
(3)将待测电阻R1连入电路，发现电流表示数Ig，则R1的阻值为________。 解析 (1)将各用电器串联接入电路。 (2)由闭合电路欧姆定律得R＝－Rg－r。 (3)由闭合电路欧姆定律得R1＝
23EIgE2Ig3－＝
EE。
Ig2Ig 答案 (1)如图所示
(2)－Rg－r (3)EIgE 2Ig3．(2016·河北邯郸模拟)某实验小组要精确测定一个额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。 实验室提供的器材有：
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A．电流表A1(量程为15 mA，内阻RA1约为10 Ω) B．电流表A2(量程为2 mA，内阻RA2＝20 Ω) C．定值电阻R1＝10 Ω D．定值电阻R2＝1 980 Ω E．滑动变阻器R(0～20 Ω)一个
F．电压表V(量程为15 V，内阻RV约为3 kΩ) G．蓄电池E(电动势为4 V，内阻很小) H．开关S一个
(1)要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有________(填写器材前的字母编号)。 (2)画出实验电路图。
(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝________，说明式中题目未给出的各物理量的意义：___________________________________________
__________________________________________________________________
解析 (1)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表V的量程偏大，测量误差较大，不能用电压表V测量LED灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻R2串联改装为电压表测量电压；LED灯正常工作时的电流在10 mA左右，可以用电流表A1和改装后的电压表测量通过LED灯的电流。
(2)因为滑动变阻器阻值远小于LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法。电路图如图所示。
(3)根据闭合电路欧姆定律知，LED灯两端的电压U＝I2(R2＋RA2)，通过LED灯的电流I＝
UI2（R2＋RA2）I1－I2，所以LED灯正常工作时的电阻Rx＝＝，I1、I2分别为电流表A1、
II1－I2A2的读数。
答案 (1)ABD (2)如图所示 (3)I2（R2＋RA2），I1、I2分别为电流表A1、A2的读数
I1－I24．(2016·浙江理综，22)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表。采用分压电路接线，图3甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 Ω。
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图3
(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(填a或b)、导线②连接________(填c或d)。
(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为________Ω。
U/V I/A 0.40 0.09 0.80 0.19 1.20 0.27 1.60 0.35 2.00 0.44 2.40 0.53 (3)已知图2中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1
的
1，若测R2的阻值，则最优的连线应选________(填选项)。 10B．①连接a，②连接d D．①连接b，②连接d
A．①连接a，②连接c C．①连接b，②连接c
解析 (1)因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值，则电流表采用外接法，而滑动变阻器应采用分压式接法，故测R1阻值的最优连接方式为导线①连接a，导线②连接d。 (2)建立坐标系描点连线如答案图所示，则R1＝ (3)根据电阻定律可得，R＝ρ＝
ΔU2.2＝ Ω＝4.4 Ω。 ΔI0.5Lρ，故R2＝R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优
dLd的连线应①连接a，②连接d，选项B正确。 答案 (1)a d (2)如图所示 4.4～4.7 (3)B
5.利用如图4甲所示电路可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：
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