- 交变电流
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(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,“2.5V 0.5A"和小灯泡,内阻未知,请按要求完成以下操作:
(1)在图中完成实物连线;
(2)电路连好后,在闭合电键前,滑动变阻器的滑片应滑到 端(填“左”或“右”);
(3)闭合电键,将滑动变阻器的滑片滑动到某一位置,发现两表的指针指到如图所示位置,则小灯泡两端电压为 V,流过小灯泡的电流为 A;
(4)不断改变滑动变阻器滑片的位置,记录6组电压电流数据;
(5)在坐标纸上描点连线,得到如图所示伏安特性曲线。由曲线可知随着电压增大,小灯泡的阻值不断 。
正确答案
(1)如图所示
(2)左端 (3)1.90v 0.42A (5)R在变大
试题分析:(1)如图所示:测量小灯泡的伏安特性曲线,为了使测量更精确,需要使灯泡电压从零调起,则滑动变阻器接成分压式;由于电流表是小电阻,电流表接成外接法。
(2)如图所示,灯泡的电压需要从0调起,滑片在电键闭合之前要滑到最左端。
(3)如图所示,电压用1/10估读法,读数为19×0.10=1.90v;电流表用1/2估读法,读数为21×0.02=0.42A。
(5)图像的斜率表示为k=ΔI/ΔU=1/R,由图像可知斜率在减小,则电阻R在变大。
图(甲)是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程,当转换开关S旋到位置3时,可用来测量____(选填“电阻”、“电压”或“电流”);当S旋到位置____时,可用来测量电流,其中S旋到位置 时量程较大用多用电表测量小电珠(4.8V 1.4W)的电阻,应选择多用电表电阻挡的倍率 (选填“×1”、“×10”或“×100”);调零后,将表笔分别与小电珠的两端连接,示数如图(乙),则测量结果为 Ω
正确答案
电阻 1、2 1 ×1 12(或12.0)
试题分析:(1)测量电阻时欧姆表内部应接有电源,由图甲可知测电阻只有接3或4;当转换开关S旋到1和2时,测量电流,电流表表头所并联的电阻越大,所测量电流值越小,故当转换开关S旋到1的量程比旋到2的量程大.
(2)由可求出小电珠正常工作时的电阻,当欧姆表指针指在刻度盘中央附近时,测量误差较小,应根据“×1”挡读出电阻,电阻值为R=12×1Ω=12Ω
某研究性学习小组利用如图(甲)所示电路测量某电池的电动势E和内电阻r.由于该电池的内电阻r较小,因此在电路中接入了一阻值为2.00 Ω的定值电阻R0.闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读出电压表相应的示数U,并计算出通过电阻箱的电流数值I,为了比较准确地得出实验结论,在坐标纸中画出了如图(乙)所示的U-I图象,由图象可得:E=________V,r=________Ω.
正确答案
2.0 0.5
试题分析:电源的U-I图象,与纵轴的截距为电源电动势的值,由图可得E=2.0V;由题可得,则r=0.5Ω
点评:本题利用U-I图象求解电动势和内阻时要注意:图线的斜率为等效电源的内电阻,即,图线与纵轴的截距为电源的电动势。
(10分)为了测量一节干电池的电动势和内阻,某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路,合上开关,电流表和电压表的读数正常,当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时,发现电流表的示数逐渐增大,而电压表的示数接近1.5 V且几乎不变,直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化,这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值,出现上述情况的原因是________________.改进方法是_______________.改进后,测出几组电流、电压的数值,并画出如图乙所示的图象,由图象可知,这个电池的电动势为E=________V,内阻r=________ Ω.
正确答案
滑动变阻器阻值太大,有效使用的部分太短、换一个阻值较小的滑动变阻器、1.47 ± 0.02、2.35 ± 0.1
试题分析:合上开关,电流表和电压表的读数正常,当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时,发现电流表的示数逐渐增大,而电压表的示数为:,接近1.5 V且几乎不变,所以回路电流
,变化不大,直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化,所以滑动变阻器阻值太大,有效使用的部分太短,应换一个阻值较小的滑动变阻器。
路端电压:可知,当
时,路端电压等于电源电动势:
;把
代人上式得到电源内阻:
。
点评:理解实验原理是处理实验题的关键。
两位同学在实验室利用如图(a)所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r。调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据,另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据.并根据数据描绘了如图(b)所示的两条U—I直线.回答下列问题:
(1)根据甲乙两同学描绘的直线,可知正确的是
(2)根据图(b),求出定值电阻R0﹦ Ω, 电源内电阻的阻值r﹦ Ω
正确答案
(1) AD (2) 2 1
试题分析:(1)电压表测量的是路端电压,路端电压随电流的增大而减小;则甲同学是根据电压表
和电流表A的数据 ,电压表
测量的是电阻
两端的电压,由欧姆定律可知
两端的电压随电流增大而增大,则乙同学是根据电压表
和电流表A的数据;故选AD
(2)由图可得;电源内电阻的阻值
点评:注意电源路端电压随电流的增大而减小,定值电阻两端的电压随电流增大而增大。
一多用电表的表盘如下。
(1)用×10挡测量某电阻时,操作步骤正确,表盘的示数如图,则该电阻的阻值是 Ω.
(2)若将该表的选择开关置于10 mA挡测电流,表盘示数仍如图,则被测电流为 mA;
(3)若用直流25 V挡测量电压,表盘示数还如图,则读数为 V.
正确答案
(1)220 (2)4.0mA (3)10.0V
试题分析:多用电表测量电阻,电阻值为表盘示数×倍率,被测电阻为220 。选择开关置于10mA档,则选择表盘中央直流电流刻度10量程读数,最小分度为0.2mA,半格估读,电流示数为4.0mA。若选直流25V档位测电压,选择表盘中央直流电流刻度250量程读数,量程修改为25V,最小分度为0.5V,按五分之几估读,电压示数为10.0V。
如图是多用表的刻度盘,当选用量程为50mA的直流电流档测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为_____mA;若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时,表针也指示在图示同一位置,则所测电阻的阻值为______Ω.如果要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻,为了使测量比较精确,应选的欧姆档是_________(选填“×10”、“×100”或“×1K”).换档结束后,实验操作上首先要进行的步骤是____________.
正确答案
30.8;1500;×1K; 用欧姆表调零旋钮调零。
试题分析:选用量程为50mA的直流电流档测量电流时,刻度盘精确度是“1”,估读到下一位应该是30.7~30.9均可;选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时不必估读,直接读作15×100Ω=1500Ω;欧姆表测电阻时让指针尽量接近中间可以提高准备度,测量一个约2.0×104Ω的电阻,应选择“×1K”档位;欧姆表每次换档结束都要用欧姆表调零旋钮调零。
(10分)某实验小组为研究玩具电动机的工作过程,准备用以下器材来设计实验,尽可能精确地测量电动机工作时两端电压U和流过内部线圈的电流强度I,并描绘出U-I图线,要求包括(0,0)这组数据。实验器材如下:
待测电动机M(额定电流0.6A,额定电压4.5 V),
电流表A1(量程3.0A,内阻约为40Ω),
电流表A2(量程1.0A,内阻约为50Ω),
电压表V(量程4.5 V,内阻约为5 kΩ),
滑动变阻器R(最大阻值为100Ω),
电源E(电动势为6V,内阻不计),
开关S,导线若干。
(1)请你选择适当的器材,在虚线框中画出符合题意的测量电路图,并把仪器或元件的符号标在相应的位置。
(2)下表为某同学的探测记录,试根据表格中数据在坐标纸上描点后作出电动机两端电
压U随电流I的变化图线。
(3)由图可知该电动机内部线圈的电阻约为___________Ω。
(4)比较第5、6组数据,试说明为什么电动机两端电压U变大了而通过它的电流反而减小了?____________________________________________________________________。
正确答案
(1)(2)见解析 (3)2.50(4) 第5、6组数据功率相同,但是第5组数据电动机不转为纯电阻电路,1.6w就是热功率,而第6组数据电动机已经转动,1.6w的功率有部分转化为机械功率,只有部分发热是热功率即热功率小于1.6w所以电流小
试题分析:(1)电动机额定电流0.6A,那么电流表的量程1A的读数更精确,3A量程过大,读数不准确。要求包括(0,0)这组数据,必须能够把电动机的电压调整为0,滑动变阻器选择分压式(2)描点作图注意第六组数据前后关系变化。
(3)电流低于0.8A时,电动机不转动,变为纯电阻电路,也就是上一问中电压电流图像中前面几组数据的图像斜率,有图像可知道2.50A。(4))比较第 5、6组数据可知,当电压为2.00 V和 2.50 V时电动机的输入功率相同,都是1.60 W,但是电压为 2.00 V 时电动机不转,电能全部转化为内能,而电压为 2.50 V 时电动机转动,有电能转化为机械能,转化为内能的量变少,由 P热=I2R可知电流会减小
有一根细长而均匀的金属材料样品,截面为外方(正方形)内圆,如图所示。此金属材料质量约为0.1~0.2 kg,长约30 cm,电阻约为10 Ω。已知这种金属的电阻率为。因管线内径太小,无法直接测量,请根据以下器材,设计一个实验方案测量其内径
。
A毫米刻度尺 B螺旋测微器 C电流表(600mA,10Ω)
D电流表(3A,0.1Ω) E电压表(3V,6kΩ) F滑动变阻器(2 kΩ,0.5A)
G滑动变阻器(10Ω,2A) H直流稳压电源(6V,0.05Ω) I开关一个,带夹子的导线若干
(1)除待测金属材料、A、B、E、H、I外,应选用的实验器材还有 。(只填代号字母)
(2)画出你设计方案的实验电路图。
(3)用已知的物理常量(设长度为,截面外边长为
)和所测得的物理量,推导出计算金属管线内径d的表达式 。
正确答案
(1)CG(对1个得1分共2分)(2)电路原理图:注意电流表外接和滑动变阻器分压(3分)
(3)若测得电压为U,电流强度为I,(2分)
试题分析:(1)除待测金属材料、A、B、E、H、I外,应选用的实验器材有C、G.
(2)因电压表的量程为3V,金属材料的电阻约为10Ω,所以通过金属材料的电流约为I=0.3A=300mA,所以电流表应选600mA量程,由于待测电阻值远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法;因通过电流表的最小电流为=
=200mA,根据闭合电路欧姆定律可知电路中最大电阻为
=30Ω,所以滑动变阻器不能用2KΩ的滑动变阻器,考虑电源电动势为6V,电压表量程为3V,滑动变阻器应用分压式接法,电路图如图1所示,实物连线图如图2所示.
(3)设长度为L,截面外边长为a,电压为U,电流强度为I.则电阻R=,又R=
,可解得:S=
①,设圆直径为d,由图可知S=
②,联立①②可得
.
Ⅰ.(5分)根据单摆周期公式,可以通过实验测量当地的重力加速度。如图1所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆。
(1)用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图2所示,读数为_______mm。
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有_______。
a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些
b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
c.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度
d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置大于5度,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔Δt即为单摆周期T
e.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5度,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间Δt,则单摆周期
正确答案
(1)80 (2)如图所示 (3)0.00444 1.50
在测定电池的电动势和内电阻实验中,往往需要我们整理出方程关系式,然后根据函数关系式的斜率、截距等反过来判断物理量的数值。
根据闭合电路欧姆定律:,所以
,由图可知斜率k=
,可得Ex=1.50V。
【考点定位】闭合电路欧姆定律、测定电池的电动势和内电阻实验的实验原理,图象法处理实验数据。
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