电学实验问题
1．(1)如图甲所示为螺旋测微器测量一金属零件直径时的示数，则该金属零件的直径为________ cm。
(2)有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，如图乙所示。图示的读数是________cm。
解析：(1)螺旋测微器的固定刻度为5.5 mm，可动刻度为20.0×0.01 mm＝0.200 mm，所以最终读数为5.5 mm＋0.200 mm＝5.700 mm＝0.570 0 cm。
(2)游标卡尺的主尺读数为50 mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为3×0.05 mm＝0.15 mm，所以最终读数为：50 mm＋0.15 mm＝50.15 mm＝5.015 cm。
答案：(1)0.570 0 (2)5.015
2．要用伏安法测量一个定值电阻的电阻值，备选的器材规格如下：
A．待测电阻Rx(大约100 Ω)
B．直流毫安表A1(量程0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)
C．直流毫安表A2(量程0～40 mA，内阻约为40 Ω)
D．直流电压表V1(量程0～3 V，内阻约为5 kΩ)
E．直流电压表V2(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ)
F．直流电源(输出电压4 V，内阻不计)
G．滑动变阻器R(阻值范围0～50 Ω，允许最大电流1 A)
H．开关一个、导线若干
(1)要使测量精度尽量高，在备选的器材中，直流毫安表应选________，直流电压表应选________。(填器材前面的序号)
(2)在虚线框内画出实验电路图(要求电压和电流的变化范围尽可能大一些)。
解析：(1)因电源为4 V，若用V2则读数误差大，用电压表D即可。因电阻值约为100 Ω。故电流的最大值约为：I＝＝ A＝0.03 A＝30 mA，故电流表应选C。
(2)因 ＝ Ω＞100
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Ω，故为小电阻用电流表外接法；因滑动变阻器为小电阻确定为分压式接法。故电路图如图所示。
答案：(1)C D (2)见解析
3．(1)一量程为3 V的改装电压表由灵敏电流计G与电阻R串联而成，如图所示。若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍大一些，采用下列哪种措施可加以改进________。
A．在R上串联一比R小得多的电阻
B．在R上串联一比R大得多的电阻
C．在R上并联一比R小得多的电阻
D．在R上并联一比R大得多的电阻
(2)将此电压表调好校准接入电路测某电路两端的电压，指针示数电压为______ V。
(3)关于多用电表的使用，下列做法正确的是______ 。
A．把多用电表的选择开关旋至适当的直流电压挡，用图a所示的电路，合上开关S，则可测小灯泡两端的电压
B．把多用电表的选择开关旋至适当的直流电流挡，用图b所示的电路，合上开关S，则可测通过小灯泡的电流
C．把多用电表的选择开关旋至适当的欧姆挡，进行调零后，用图c所示的电路，开关S保持断开，则可测小灯泡的电阻
D．把多用电表的选择开关旋至适当的欧姆挡，进行调零后，用图d所示的电路，会观察到此时欧姆表示数很小
解析：(1)在R上串联一个比R小得多的电阻，可实现电流表的分压稍小些，故A正确；在R上串联一个比R大得多的电阻，会使电流表的分压过小，示数又偏小，故B错误；在R上并联一个比R小得多的电阻会使其分压更小，电流表分压变大，示数更大，故C错误；在R上并联一个比R
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大得多的电阻会使其分压更小，电流表分压变大，示数更大，故D错误，故选A。
(2)电压表读数为2.50 V。
(3)测电压时，其红表笔接高电势处，因为电流要从红表笔流入，故A错误；测电流时，其红表笔接高电势处，因为电流要从红表笔流入，故B错误；测电路中某个电阻的阻值时，一定要将该电阻与其他元件断开，避免测量出现较大误差，C正确；图d是测量二极管的正向电阻，二极管正向电阻较小，指针应该偏转较大，示数较小，D正确；故选C、D。
答案：(1)A (2)2.50(2.49～2.51 ) (3)CD
4．为测量一电源的电动势及内阻：
(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表。
A．量程为1 V、内阻大约为1 kΩ的电压表V1
B．量程为2 V、内阻大约为2 kΩ的电压表V2
C．量程为3 V、内阻大约为3 kΩ的电压表V3
选择电压表________串联________ kΩ的电阻可以改装成量程为9 V的电压表。
(2)利用一个电阻箱、一个开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号、 或与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图。
(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50 V时，电阻箱的阻值为15.0 Ω；电压表示数为2.00 V 时，电阻箱的阻值为40.0 Ω，则电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________Ω。
解析：根据电压表改装原理，为使读数方便，需要选择电压表C串联一个6 kΩ的电阻改装成量程为9 V的电压表，读数只需乘以3即可。电压表示数为1.50 V时，路端电压为U1＝4.50 V，电阻箱阻值为R2＝15.0 Ω；电压表示数为2.00 V时，路端电压为U2＝6.00 V，电阻箱的阻值为R2＝40.0 Ω，由闭合电路欧姆定律E＝U＋联立方程解得E＝7.5 V，r＝10 Ω。
答案：(1)V3或C 6 (2)见解析 (3)7.5 10
5．实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的实验中，可供选择的仪器如下：
①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)
②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)
③定值电阻R1(300 Ω)
④定值电阻R2(10 Ω)
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⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)
⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)
⑦干电池(1.5 V)
⑧电键S及导线若干。
(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。(在空格内填写序号)
(2)在方框中用铅笔画出实验电路图，再连接线路图乙。
(3)补全实验步骤：
①按电路图连接电路，___________________________________________；
②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1，G2的读数I1，I2；
③_______________________________________________；
④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。
(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式__________________________。
解析：(1)根据电路连接特点，G2为定值电阻和电流表G1的总电流，若定值电阻选10 Ω，则易使流过G2的总电流超过其满偏值，故选③ 300 Ω。
(2)由题意可知，本实验滑动变阻器应采用分压接法，电流表G2应采用外接法；原理图如图甲所示；实物图如图乙所示。
(3)根据实验原理可知，补充实验步骤如下：
①将滑动触头移至最左端
③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2的读数I1、I2。
(4)根据欧姆定律：I1r1＝(I2－I1)R1
解得：I2＝I1
即k＝，所以r1＝(k－1)R1。
答案：(1)③ ⑥ (2)实验电路图、实验连接图见解析
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(3)①将滑动触头移至最左端 ③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2的读数I1、I2 (4)r1＝(k－1)R
6．某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度，可选用的器材如下：
A．待测螺线管L(符号)：绕制螺线管的金属丝电阻率为ρ，直径为D，阻值约为几十欧
B．电流表A1：量程10 mA，内阻r1＝40 Ω
C．电流表A2：量程500 μA，内阻r2＝750 Ω
D．电压表 V：量程为10 V，内阻为10 kΩ
E．保护电阻R1：阻值为100 Ω
F．滑动变阻器R2：总阻值约为10 Ω
G．电源E，电动势约为1.5 V，内阻忽略不计
H．开关一个及导线若干
(1)用多用电表粗测螺线管的电阻，分别选择倍率“×1”和“×10”，经正确操作后，两次测量中多用电表表盘示数如图甲所示，则金属丝的电阻约为________Ω。
(2)为了尽可能准确的测量RL，要求电表的指针偏转至少达到满刻度的，同学们设计了一种适合的电路，如图乙所示，请在图中标明所选电表的符号。
(3)已知金属丝的直径为D，利用上述电路图通过实验测得a表的读数为m，b表的读数为n，用已知量和测得量的符号表示金属丝的长度l，则l＝____________。
解析：(1)欧姆表示数等于指针示数与倍率的乘积，倍率越大指针示数越小，指针越偏右，由于欧姆表指针指在欧姆表中值电阻附近时读数较准，由图示表盘可知，欧姆表应选择×1挡位，由表盘可知，40刻线到60刻线间有4条刻度线共5分度，则每一刻度线数值为4 Ω，欧姆表示数为：1×48 Ω＝48 Ω。
(2)由于电源电动势为1.5 V，小于电压表量程，所以不能使用电压表V来测量电压，由于两电流表的满偏电压分别为U1＝I1r1＝0.4 V，U2＝I2r2＝0.375 V，可以用电流表A2与待测电阻并联测电压，用电流表A1测电流，电路图如图所示：
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(3)螺线管两端电压：U＝I2r2＝mr2，螺线管的电阻：
R＝＝＝，
由电阻定律可知：R＝ρ＝ρ，
解得，螺线管长度：l＝。
答案：(1)48 (2)图见解析 (3)
7．某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻，他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示，已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，该同学顺利完成了这个实验。
(1)实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为________(填步骤的字母代号)。
A．合上开关S2；
B．分别将R1和R2的阻值调至最大；
C．记下R2的最终读数；
D．反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终读数为r；
E．合上开关S1；
F．调节R1使G2的指针偏转到满刻度，记下此时G1的示数I1。
(2)仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(3)若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出需在G2上并联的分流电阻Rs的表达式，Rs＝________。
解析：(1)根据半偏法测电表内阻的步骤可得正确顺序为B、E、F、A、D、C。
(2)由于G1测量干路电流，G2测量支路电流，通过R2的电流是两表示数之差，然后根据并联电路中电流与电阻成反比准确计算。答案“相等”。
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(3)扩大电流表的量程需要并联一个电阻，由上述实验步骤可知其满偏电流为I1，则有rI1＝(I－I1)Rs，则Rs＝r。
答案：(1)BEFADC (2)相等 (3)r
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