- 交变电流
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(9分)兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装;
③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定)。在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。请你分析纸带数据,回答下列问题:
(1)该电动小车运动的最大速度为 m/s;
(2)关闭小车电源后,小车的加速度大小为 m/s2;
(3)该电动小车的额定功率 W。
正确答案
(1)1.50;(2)2.00;(3)1.20;(注1.5;2、2.0;1.2也给分)
试题分析:(1)从纸带上可以看出,纸带上的前四段距离的间距均在6.00cm左右,故此时是速度最大的时候,其最大值为v==1.5m/s;(2)从第5段以后,间距逐渐变小,说明是关闭电源后小车的动动情况,故其加速度的大小为a=
=2.00m/s2;(3)由关闭电源时小车的受力情况可知,小车受到的摩擦力为f=ma=0.4kg×2.00m/s2=0.8N,又因为当小车在额定功率下的最大速度为1.5m/s,故此时的牵引力与摩擦力相等,而小车所受的阻力是不变的,故车的额定功率P=Fv=fv=0.8N×1.5m/s=1.20N。
一电阻阻值约为20Ω,试设计一个能较精确地测量该电阻的电路,要求使该电阻两端的电
压变化范围尽可能地大。可选用的器材有:
电源:电动势为8V,内电阻为1.0Ω; 电流表:量程0.6A,内阻RA为0.50Ω;
电压表:量程10V,内阻RV为10kΩ; 滑动变阻器:最大电阻值为5.0Ω;开关一个、导线若干。 ①在下边的方框内画出实验电路图并进行实物连线。
②若实验中在用电器正常工作的状态下电流表的示数为I,电压表的示数为U,用RA表示电流表内阻,RV表示电压表内阻,考虑到电表内阻引起的系统误差,则用测量量及电表内阻计算用电器电阻值的表达式为_______________。
正确答案
①
②
试题分析:①要求使该电阻两端的电压变化范围尽可能地大,滑动变阻器分压接法,电流表内阻较小,外接法,如图。
②
点评:电学实验题,注意电表的选择,滑动变阻器分压、限流接法以及电流表的内接法和外接法.
某同学在做多用电表测未知电阻的实验中:
(1)测量某电阻时,用“×100W”档时发现指针偏转角度过大,他应该换用_________档(填“×10W”或“×1kW”),换档后,先要______________。
(2)换挡后,按正确的操作步骤测某电阻R的阻值,表盘的示数如上图,则该电阻R的阻值约为__________Ω。
(3)该同学想用伏安法更精确地测量电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
实验台上已放置开关、导线若干及电阻R, 为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,则电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器选 。
(4)在答案卷上相应方框内画出最合理的实验电路图,并标明所用器材的代号。
正确答案
(1)×10W, 欧姆调零 (2)220(3)A2, V1, R1 ;
(4)见右图
试题分析:
解:(1)测量某电阻时,用“×100W”档时发现指针偏转角度过大,偏角大,说明电阻小,要换小倍率.他应该换用 “×1kW”, 先要欧姆调零。
(2)换挡后,按正确的操作步骤测某电阻R的阻值,表盘的示数如上图,则该电阻R的阻值约为220Ω。
(3)电源电动为4V,电压表选V1.电阻中最大电流约,则电流表选A2.
因为,故选择电流表外接法.
采用分压接法时,变阻器选择R2.
(4)电路图
点评:本题考查了欧姆表的使用方法,电路的选择,要根据实际情况分析不同的电路图误差的原因及误差大小,选择最佳电路图,难度稍大.测量电阻最基本的原理是伏安法,电路可分为测量电路和控制电路两部分设计.测量电路要求精确,误差小,可根据电压表、电流表与待测电阻阻值倍数关系,选择电流表内、外接法.控制电路关键是变阻器的分压式接法或限流式接法.在两种方法都能用的情况下,为了减小能耗,选择限流式接法.
某同学用下列器材测量某种电池的电动势E及内阻r
器材:量程3V、有一定内阻的电压表,量程0.5A、可视为理想的电流表,滑线变阻器R,
电键K,导线。
⑴为了减小实验误差,实验时应选择图 所示的电路。
⑵实验中测出了多组(I U)数据,并绘制出了U—I图线,如图所示。请利用所画图线求出电池的电动势为 V,内阻为 Ω。(小数点后均保留二位)
正确答案
乙; 1.60 1. 0
试题分析:根据闭合回路欧姆定律分析解题
(1)因为电流表可看做理想电表,则内阻为零,图甲中电流表测量不是干路电流,所以误差较大,图丙中电压表测量的不是路端电压,所以误差较大, 故选乙图
(2)从图中可看出当路端电压为1.25V时,对应的电流为0.35A,即
当路端电压为1.15V时,对应的电流为0.45A,即
联立解得E=1.60V,r=1.0
点评:该实验的原理就是根据闭合回路的欧姆定律,画出U-I图像,根据U-I图像求解
温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中,它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的.如图10甲所示,电源的电动势E=9.0 V,内电阻可忽略不计;G为灵敏电流表,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图10乙所示的R-t图线表示,闭合开关,当R的温度等于20℃时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻R的温度是多少?
正确答案
120℃
从图乙查得t=20℃时,R的阻值为4 kΩ,
由E=I1(R+Rg)得:
Rg=-R=
kΩ-4 kΩ=0.5 kΩ
设当I2=3.6 mA时,热敏电阻的阻值为R′,则
R′=-Rg=
kΩ-0.5 kΩ=2.0 kΩ
从图乙中查得此时对应的温度为t2=120℃.
某一电压表的刻度线清楚,但刻度上的数字模糊不清了,某同学为了测定该电压表的量程和内阻,设计了如图所示的电路图,己知电路中其他仪器的主要参数如下:
电流表:A1(量程2mA,内阻约20);
A2(量程3mA,内阻约10);
滑动变阻器:R(阻值范围0~50);
电源:E(电动势为4.0V,内阻约为0.2);
电阻:
小题1:该小组同学接通电路后,调节滑动变阻器,但他们发现,当电压表指针达到三分之二满偏刻度时,电流表A1、A2的示数分别为I1=1.0mA,I2=1.5mA,若将两个电流表视为理想电表,不计其内阻影响,则该电压表的量程为 ,该电压表的内阻为 ;
小题2:由于电流表A1有内阻,该小组测出的电压表量程的测量值比真实值 。内阻的测量值比真实值 。(以上两空填“偏大”“偏小”或“相等”;
小题3:若某同学依据图甲的电路图连接成图乙的实物图,并将滑片P置于滑动变阻器的最左端,由于实物连接电路有处错误,该同学接通电路后,最可能造成损坏的仪器是 。
请在乙图上改正电路连接的错误
正确答案
小题1:3.0V
小题2:偏小 偏小
小题3:伏特表
小题1:电压表测量的是电阻RO和电流表A1两端的电压,所以读数应为
又因为此时电压表示数为量程的三分之二,所以电压表量程为3V;
根据电路的串并联关系,
小题2:因为电流表A1有内阻,所以计算的电压值偏小,测量的量程小于真实值;电流值准确,所以内阻测量值小于真实值;
小题3:滑动变阻器滑到最左端,接入电路中的电阻为0,所以此时电压表测量的是整个路端电压,没有起到分压式的作用,电压表最易烧坏;
正确实物图应为滑动变阻器有三个接线柱接入电路中,如下:
选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r.(电动势约为4 V,内阻在几欧到几十欧之间)
A.电压表V(量程6 V,内阻约为6.0 kΩ) B.电流表A(量程2 mA,内阻约为50 Ω)
C.电阻箱R(0~999.9 Ω) D.开关S一只、导线若干
小题1:某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻,你认为可行吗?请说明理由:___________________________________________________________.
小题2:用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻,请画出实验电路图.
小题3:根据(2)中实验电路测得的5组U、R数据,已在图中-坐标系中描出了各点,请作出图象.根据图象求得E=________ V,r=________ Ω.
正确答案
小题1:不可行.理由:根据所给数据,电路中电阻箱取最大值,电路中电流大于电流表量程2 mA,故不可行
小题2:如右图所示
小题3:如下图所示 3.6~3.7 9.5~10.5
本题考查电学实验测定电源的电动势和内阻。
小题1:选择仪器要保证仪表的安全和准确。
小题2:选用电阻箱和电压表,结合闭合电路欧姆定律,得出两组数据,可利用求解。
小题3:利用图像处理实验数据,根据闭合电路欧姆定律,可得,则截距表示电动势的倒数。内阻等于电动势与斜率乘积的倒数。
此题比较灵活考查了闭合电路欧姆定律,利用图表处理实验数据难度适中。
为测量“12 V 5 W”的小电珠在不同电压下的功率,给定了以下器材:
电源:12 V,内阻不计;
电流表:量程0~0.6 A、0~3 A,内阻约为0.2 Ω
电压表:量程0~3 V、0~15 V,内阻约为15 kΩ
滑动变阻器:0~20 Ω,允许最大电流1 A;
开关一个,导线若干,实验要求加在小电珠上的电压可从0开始调节.
(1)以上四个电路图你认为最合适的是______。(3分)
(2)在本实验中,电流表的量程可选_____。(3分)
(3)某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图所示,某次测量时,电流表读数为0.40 A,此时小电珠的实际功率为_____W。(3分)
正确答案
(1)A (2)0~0.6 A (3)2.4
试题分析:(1)C与D电路图不符合电压从0开始调节,小电珠的电阻由于故电流表应采用外接法,应选A.
(2)小电珠的额定电流为,故电流表量程应选择0~0.6 A.
(3)当电流表读数为0.40 A时,由图象可读出电压为6.0 V,故
小电珠实际功率P=0.40×6.0 W="2.4" W.
点评:在选择电路图时,需要根据题目中要求,比如电压从零开始等,仪器的选择是电学实验的一个难点,需要根据仪器的工作电压,电流等等信息判断
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V1(量程4.5V,内阻约为4×104Ω); 电压表V2(量程6V,内阻约为5.2×104Ω);电流表A1(量程250mA,内阻约为2Ω);电流表A2(量程500mA,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。
(1)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 ,电压表是 。
(2)下面四个电路应该选用的是 图。
(3) 在实验中,同组同学已经完成部分导线的连接,请你在实物接线图中完成余下导线的连接。
正确答案
(1)
;(2)甲;(3)见解析
试题分析:(1)电流表和电压表读数超过量程的时误差较小,根据
可知,小灯泡的最大电流为0.4A,应该选用的电流表是
,小灯泡额定电压4V,应该选用的电压表是
;
(2)根据可知,小灯泡的电阻为
,待测电阻阻值较小,所以电流表应该外接,电路应该选用的是甲图;
(3)电路连接如图
点评:中等难度。器材的选择原则,安全、误差较小;测量电路选择原则“大内偏大,小外偏小”; 连接实物电路图时,要注意以下几点:
①先画出电路图,这是连接实物图的依据②先连接干路,再连接支路.
③注意电源的正负极,电表的正负接线柱,电表量程的选择以及滑动变阻器接线柱的合理选用.
④注意连线不能交叉,开关要能够控制整个电路.
“研究回路中感应电动势E与磁通量变化快慢的关系”实验,如图1所示。
(1)(3分)某同学改变磁铁释放时的高度,作出E-△t图象寻求规律,得到如图2所示的图线。由此他得出结论:磁通量变化的时间△t越短,感应电动势E越大,即E与△t成反比。
① 实验过程是________的(填写“正确”“不正确”);
② 实验结论__________________________________________(判断是否正确并说明理由)。
(2)(3分)对实验数据的处理可以采用不同的方法
①如果横坐标取_____________,就可获得如图3所示的图线;
②若在①基础上仅增加线圈的匝数,则实验图线的斜率将__________(填“不变”“增大”或“减小”)。
正确答案
(1) (3分)① 正确(1分);② 不正确,只有在磁通量变化相同的条件下,时间越短,感应电动势才越大。另外,从E-△t图象并不能得到E与△t成反比的结论。 (2分)
(2) (3分) ①因为图2是曲线,可猜测为反比的关系进而利用横轴为1/△t 来验证。横坐标取1/△t(1分);
②线圈匝数增加,则感应电动势变大,则实验图线的斜率将变大(2分)
(1) (3分)① 正确(1分);② 不正确,只有在磁通量变化相同的条件下,时间越短,感应电动势才越大。另外,从E-△t图象并不能得到E与△t成反比的结论。 (2分)
(2) (3分) ①因为图2是曲线,可猜测为反比的关系进而利用横轴为1/△t 来验证。横坐标取1/△t(1分);
②线圈匝数增加,则感应电动势变大,则实验图线的斜率将变大(2分)
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