中学生物理实验技能竞赛试题（初中组）案例

中学生物理实验技能竞赛试题（初中组）案例 目 录

[实验题目]：伏安法测电阻... 1 [实验题目]：测定小灯泡的功率... 7

[实验题目]：研究黑盒子中电阻的连接方式... 12 [实验题目]：磁电式直流电表的改装... 17

[实验题目]：测量直流稳压电源的电动势和内阻... 22 [实验题目]：分压电路的研究... 28

[实验题目]：测量铜块和石蜡的密度... 34

[实验题目]：测量匀变速直线运动的加速度... 39

中学物理实验技能竞赛试题（初中组）

[实验题目]：伏安法测电阻 [实验器材]：

1．电池组（由1.5伏的两节干电池组成）1个 2．电流表（量程：1A）1只 3．电压表（量程：3V）1只

4．滑动变阻器（1000Ω，0.5A）1只 5．单刀开关1个 6．待测电阻1个 7．导线若干

[实验要求]：用伏安法测量待测电阻的阻值，要求进行多次测量 [注意事项]：

1、每测量一组数据完毕，应将单刀开关断开。 2．按答题纸的要求答题。

中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：伏安法测电阻 （答题纸）

一、简述实验原理，画出设计的实验电路图。（20分）

二、简要写出实验步骤（10分）

三、列表记录测量数据（15分）

四、绘出 图，求出待测电阻的阻值（15分）

五、回答思考题（10分）

1．你所设计的实验电路中，滑动变阻器所起的作用是什么？（

5分）

2．在用伏安法测待测电阻Rx的实验中，若电源电压为3伏，Rx的值约为3欧姆。滑动变阻器有两只（规格分别是“0.2A，50Ω”和“1A，20Ω”），测量时，滑动变阻器应该选择哪一只？（5分）

参考答案

一、简述实验原理，画出设计的实验电路图。（20分）

1．根据欧姆定律 ，可变形得 ，因而只要用电压表、电流表测出被测电阻两端的电压 和通过它的电流 ，就可以计算出电阻值R。这种测定电阻的方法叫伏安法。（10分） 2．（10分）

二、简要写出实验步骤（10分） 1．根据设计的电路图连接电路；

2．将滑动变阻器滑片移到使阻值最大点，检查无误后闭合开关；

3．移动滑动变阻器的滑片，以改变待测电阻两端的电压，测量对应的电流值，测量三次，记录两电表三次对应的读数； 4．断开开关，整理仪器；

5．根据实验数据分别求出三次实验对应的电阻值，并计算出它们的平均值。

三、列表记录测量数据（15分） 测量次数 1 2 3

四、绘出 图，求出待测电阻的阻值（15分） 1．绘 图（7分）

2．求待测电阻的阻值可采用两种方法（8分） （1）由 图的斜率求出

在曲线上选取两点A（101mA，1.00V），B（153mA，1.50V），则斜率为

所以，待测电阻的阻值约为 。

（2）由表格中的测量数据求出，由 ，得

电压表的读数（V） 0.40 1.20 2.42 电流表的读数（mA） 40 122 250

所以，

五、回答思考题（10分）

1．你所设计的实验电路中，滑动变阻器所起的作用是什么？（5分） 一是对电路起保护作用（限制电流过大）；二是改变被测电阻两端的电压和通过的电阻的电流（可以获得多组数据，求平均值）。

2．在用伏安法测待测电阻Rx的实验中，若电源电压为3伏，Rx的值约为3欧姆。滑动变阻器有两只（规格分别是“0.2A，50Ω”和“1A，20Ω”），测量时，滑动变阻器应该选择哪一只，为什么？（5分）

应该选择规格是“1A，20Ω”的滑动变阻器；因为当滑动变阻器的阻值无限小的时候，电路中的电流约为3伏/3欧=1安，如果选择规格是“0.2A，50Ω”的滑动变阻器，它将被烧毁。

中学物理实验技能竞赛试题（初中组）

[实验题目]：测定小灯泡的功率 [实验器材]：

1．直流稳压电源（量程：10V）1个 2．电压表（量程：3V、15V两档）1只 3．电流表（量程：0.6A、3A两档）1只 4．滑动变阻器（10Ω，1.5A）1只 5．滑动变阻器（20Ω，1A）1只 6．单刀开关1个

7．待测小灯泡（2.5V，0.3A）1个 8．导线若干

[实验要求]：设计测量电路图，测定小灯泡的额定功率 [注意事项]：

1．按答题纸的要求答题；

2．电源电压最大不得超过6V； 3．注意保护小灯泡，谨防烧毁。

中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：测定小灯泡的功率 （答题纸）

一、画出设计的测量电路图，写出实验原理。（20分）

二、说明电压表和电流表量程以及滑动变阻器规格选择的理由。（10分）

三、调节电源电压为6V，若电流表的示数达到小灯泡的额定电流值时小灯泡正常发光，计算小灯泡的额定功率和此时的实际功率。（20分）

四、思考题（20分）

1．在本实验中，某同学连接电路完毕后发现开关没有闭合时小灯泡已发光，而电压表和电流表的示数情况正常，开关闭合后小灯泡反而熄灭，电压表的示数减小为零，电流表的示数变大，但没有超过量程，造成这种现象的原因是什么？画出相应的电路图。（10分）

2．在本实验中，某同学连接电路完毕并闭合开关，当调节滑动变阻器的滑片时，发现小灯泡变亮时电压表的示数减小，小灯泡变暗时电压表的示数增大（器材是完好的），造成这种现象的原因是什么？画出相应的电路图。（10分）

参考答案

一、画出设计的测量电路图，写出实验原理。（20分） 1．测量电路图（15分）

2．测定小灯泡功率的实验原理：伏安法测定小灯泡功率的原理是利用电压表测电压，利用电流表测电流，利用公式P=UI计算功率，在额定电压下测出的功率就是额定功率。（5分） 二、说明电压表和电流表量程以及滑动变阻器规格选择的理由。（10分）

1．因为待测小灯泡的额定电压和额定电流分别为2.5V、0.3A，所以电压表量程选择3V这一档，电流表量程选择0.6A这一档。

2．答：若电源电压为6V，当滑动变阻器的滑片调节到阻值最大的一端时，两种滑动变阻器的最大电阻值为10Ω和20Ω，电路对应的最小电流值为别为：

（1） （2） ，由于小灯泡的额定电流值为0.3A，为保护小灯泡不受烧毁，应选择“20Ω，1A”这种规格的滑动变阻器。

三、调节电源电压为6V，若电流表的示数达到小灯泡的额定电流值时小灯泡正常发光，计算小灯泡的额定功率和此时的实际功率。（20分） 1．额定功率：

2.实际功率：小灯泡的额定电流值为0.30A，调节滑动变阻器使电流表的示数达到0.3A时，电压表的示数为2.00V，所以实际功率为

四、思考题（30分）

1．在本实验中，某同学连接电路完毕后发现开关没有闭合时小灯泡已发光，而电压表和电流表的示数情况正常，开关闭合后小灯泡反而熄灭，电压表的示数减小为零，电流表的示数变大，但没有超过量程，造成这种现象的原因是什么？画出相应的电路图。（10分） （1）原因：该同学将开关错接在小灯泡两端。 （2）电路图

2．在本实验中，某同学连接电路完毕并闭合开关，当调节滑动变阻器的滑片时，发现小灯泡变亮时电压表的示数减小，小灯泡变暗时电压表的示数增大（器材是完好的），造成这种现象的原因是什么？画出相应的电路图。（10分）

（1）原因：该同学将电压表错接在滑动变阻器的两端。 （2）电路图

中学物理实验技能竞赛试题（初中组）

[实验题目]：研究黑盒子中电阻的连接方式 [实验器材]：

1．直流稳压电源（量程：10V）1个

2．电流表（量程：0.6A、3A两档）1只 3．单刀开关1个 4．导线若干

[实验要求]：画出黑盒子中电阻的连接方式 [注意事项]：

1．按答题纸的要求答题； 2．电源电压连续可调。

中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：研究黑盒子中电阻的连接方式 （答题纸）

一、如果黑盒子内有两个相同的电阻组成的简单电路。A、B、C表示从盒内电路引出的三个接线柱，已查明任意两个接线柱之间都有一定的电阻，画出盒内可能存在的三种电路。（20分）

二、为进一步探究盒内电路结构和电阻值，请使用提供的实验器材检测电路，写出检测过程与现象，并画出黑盒子内电阻正确的连接方式。（20分）

三、若给你一根导线，要求进一步验证你的推断，你还可以利用试探电路进行哪些测量？写出可能的测量结果。（20分）

四、思考题（10分）

下图是一只直流电压表，量程有3V和15V两档，假如把它当成黑盒子，请画出直流电压表内部电路图，并标出元件的主要参数。

参考答案

一、如果黑盒子内有两个相同的电阻组成的简单电路。A、B、C表示从盒内电路引出的三个接线柱，已查明任意两个接线柱之间都有一定的电阻，画出盒内可能存在的三种电路。（20分）

二、为进一步探究盒内电路结构和电阻值，请使用提供的实验器材检测电路，写出检测过程与现象，并画出黑盒子内电阻正确的连接方式。（20分）

图一 图二

假如黑盒子中电阻连接方式如上图一，那么，将直流稳压电源调节到6V，与电流表、单刀开关串联接成图二的测量电路。

（1）将A、B分别接到图二的1、2端，记录电流表的示数； （2）将A、C分别接到图二的1、2端，记录电流表的示数； （3）将B、C分别接到图二的1、2端，记录电流表的示数。

由 可判断出黑盒子中的电阻连接方式及阻值。

三、若给你一根导线，要求进一步验证你的推断，你还可以利用试探电路进行哪些测量？写出可能的测量结果。（20分）

可将导线将A、B、C三个接线柱任意两端短接，再用图二的测量电路测量第三端与短接端的电流，即可判断电阻的连接方式及阻值。

四、思考题（10分）

1．下图是一只直流电压表，量程有3V和15V两档，假如把它当成黑盒子，请画出直流电压表内部电路图，并标出元件的主要参数。

（1）量程为 时，由 ，可求得 （2）量程为 时，由 ，可求得

中学物理实验技能竞赛试题（初中组）

[实验题目]：磁电式直流电表的改装 [实验器材]：

1．待改装的磁电式电表的表头（量程：50μA）1只、 2．电阻箱（0~99999.9Ω）1只 3．电阻箱（0~9999.9）1只

4．滑动变阻器（1000Ω，0.5A）1个 5．标准直流电压表（量程：3V）1只 6．直流稳压电源（量程：10V）1台 7．单刀开关2个

[实验要求]：将量程为50μA的表头改装为量程为2V的直流电压表 [注意事项]：

1、直流稳压电源电动势可调范围约为1.5V?10V。 2．按答题纸的要求答题。

中学物理实验技能竞赛试题（初中组） 实验题目：磁电式直流电表的改装 （答题纸）

一、用半偏法测量表头的内阻。（20分） 1、画出实验电路图（10分）

2、写出实验步骤，记录表头内阻的测量值（10分）

二、将量程为50μA的表头改装为量程为2V的直流电压表（45分） 1、实验原理（15分）

2、画出校准直流电压表的实验电路（10分）

3、数据记录及处理（10分）

三、数据记录及处理：

表一：测量铜块的密度数据记录 次数 (g) (g)

表二： 测量石蜡的密度数据记录 次数 (g) (g)

铜块的密度： =8.93g/cm3 石蜡的密度： =0.77 g/cm3

中学物理实验技能竞赛试题（初中组）

[实验题目]：测量匀变速直线运动的加速度 [实验器材]：

1．打点计时器（频率50HZ）1个 2．物理小车1辆

3．学生交直流电源1台 4．纸带

1 2 3 平均值 1 2 3 平均值

5．米尺1把 6．坐标纸 7．木板1块 8．复写纸

[实验要求]：要求用做图法处理数据（至少测量5组数据进行描点作图），求出小车运动的加速度。 [说 明]：

1、自己连接和安装相关的仪器设备。

2、50分钟内完成实验操作及相关的实验数据记录、数据处理。

中学物理实验技能竞赛试题（初中组） （答题纸）

一、简述实验原理（15分）：

二、简述实验步骤（20分）：

三、数据记录及处理（30分）：

四、结论（5分）

参考答案

一、简述实验原理：

电磁打点计时器可以记录运动物体的的时间和位移。本实验所用打点计时器的工作电压6-9V，频率50 Hz。接通电源后，振片和振针就会以点1/50s(即0.02s)的周期振动起来。当纸带在运动物体的带动下运动时，振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点之间对应的时间间隔为0.02S，相邻两点之间的距离可以用尺子测量。这样，打点计时器既记录了时间，又记录了相应的位移。我们便可利用这些时间和位移信息，通过公式 来求小车体运动的加速度。 二、简述实验步骤：

1．把木板放上实验桌，让木板形成斜面，把打点计时器固定在木板上。 2．连接好打点计时器电源，选择交流、工作电压为6~9伏。

3．打点器的位置放正，纸带在移动过程中不要与纸带限位框位孔的耳壁相碰。调整小车夹持纸带的位置，应与打点垫板处于同一高度，使纸带能够贴着打点垫板移动。 4．待打点计时器工作时，释放小车让小车拖着纸带一起运动，这样打出一条带点迹的纸带。 5．用尺量出若干点的位移s，记录各点位移所用的时间t，每相邻两点对应的时间间隔为0.02s. 6．在坐标纸上，用 表示纵坐标，用 表示横坐标，进行描点，如果这些点在一条直线上，就说明运动是匀加速度，加速度的大小为直线斜率的两倍。 三、数据记录及处理：

1、方法一：测各点迹的位移 和时间 由

令 ， ，则上述方程变为

画 图，直线的斜率 ∴ ∴ 例如：下图为打出来的纸袋，在纸带上，以6个点为一段划分纸带，用尺子量出每段的长度，每段的时间间隔就是6个点对应的时间间隔，即5×O.02s=0.1s。将时间和位移数据填人下表。 点迹序数 测量量 s (m) t(s) y=s/t(m/s) x=t(s)

画图： 或：

2、方法二：

也可以计算各计数点的瞬时速度，通过做v-t图求加速度。 四、结论

从图象中可以看出，这些点在一条直线上，说明了运动是匀加速度，加速度的大小为直线斜率的两倍。

0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.6 0.6 6 12 18 24 30 36

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