- 交变电流
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(10分)在“测定金属丝的电阻率”实验中。
⑴金属丝的直径用螺旋测微器测得,从图中读出该金属丝的直径d= mm;
⑵为了测量其电阻Rx的阻值,实验室提供如下实验器材:
E.量程6V,内阻约为15kΩ的电压表
F.最大阻值15Ω,最大允许电流1A的滑线变阻器
G.最大阻值15kΩ,最大允许电流0.5A的滑线变阻器
H.开关一个,导线若干
①为了操作方便,且能比较精确地测量金属丝的电阻值,电流表选用 、滑线变阻器选用 (填写选用器材前的序号即可);
②请根据所选用的实验器材,尽可能减小实验误差,设计测量电阻的电路,并在方框中画出电路图;
⑶若另有一只待测电阻,无论用电流表内接还是外接,测量误差较为接近,有一位同学为了消除因电表内阻所带来的系统误差,他用两只相同的电压表,设计了如图所示的测量电路,实验操作步骤如下:
①按电路图连接好实验器材;
②闭合电键S1,电键S2处于断开状态,读出此时电压表的示数U、电流表示数I;
③再闭合S2,调节变阻器R,使电流表的电流仍为步骤②的电流I,此时读出电压表的示数U1与电压表的示数U2;
用上述测得的物理量表示,待测电阻的计算式为Rx= 。
正确答案
⑴1.360;⑵①C,F;②图略,见解析;⑶
试题分析:⑴由图示可知,螺旋测微器的读数,即该金属丝的直径为d=1.360mm
⑵①由所提供的电源电动势E=6V和待测电阻Rx(约100Ω)可知,流经待测电阻的最大电流为0.06A=60mA,显然为C表量程50mA的1.2倍,D表量程0.6A的0.1倍,因此为了读数方便和准确应选电流表C表,且可以通过滑线变阻器控制使其电流不超过量程,为了能比较精确地测定待测电阻的阻值,应尽可能多地测量数据,且数据变化范围也应较大,因此滑线变阻器应采用分压式接法,因此选用最大最大阻值较小为15Ω的滑线变阻器F;
②由于待测电阻阻值相对较小,因此应采用电流表的外接法,应从其电路原理图如下图所示。
⑶有题意可知测量另一只待测电阻时,无论用电流表内接还是外接,测量误差较为接近,说明该电阻阻值大小居中,因为电流表或电压表内阻引起的误差相当,由实验步骤可知,当闭合S2,调节变阻器R,使电流表的电流仍为I时,电压表的示数为U1,电压表的示数为U2,说明电流表的电流为I时,电流表分得的电压为UA=U1-U2,因此在步骤②中,待测电阻两端的电压为Ux=U-UA=U+U2-U1,解得:Rx==
(9分)在做测量电源电动势E和内阻r的实验时,提供的器材是:待测电源一个,内阻为RV的电压表一个(量程略大于电源的电动势),电阻箱一个,开关一个,导线若干。为了测量得更加准确,多次改变电阻箱的电阻R,读出电压表的相应示数U,以为纵坐标,R为横坐标,画出
与R的关系图象,如图所示。由图象可得到直线在纵轴上的截距为m,直线的斜率为k,试根据以上信息
(1)在虚线框内画出实验电路图。
(2)写出E、r的表达式,E=" ___________" ;r="_______________"
正确答案
①电路图如右图所示 (3分)② (3分)
(3分)
试题分析:(1)由题意知电压表不是理想电压表不是理想电压表,电路图如图所示
(2)根据闭合电路的欧姆定律,整理得
,斜率
得电动势
;截距
整理得:
某同学用图中所示电路,测绘标有“3.8 V,0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.①除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:
电流表:A1:(量程100 mA,内阻约2Ω ); A2:(量程0.6 A,内阻约0.3Ω ); 电压表:V1(量程5 V,内阻约5KΩ ); V2(量程15 V,内阻约15KΩ );滑动变阻器:R1(阻值范围0~10Ω)滑动变阻器:R2(阻值范围0~2KΩ)
电源:E1(电动势为1.5 V,内阻为0.2Ω );E2(电动势为4 V,内阻约为0.04Ω ).
①为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表___,电压表___,滑动变阻器___,电源___.(填器材的符号)
②根据实验数据,计算并描绘出R-U的图象如图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为_______Ω;当所加电压为3.00 V时,灯丝电阻为_______Ω,灯泡实际消耗的电功率为______W.
③根据原理图连接好实物图
④根据R-U图象,可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的__________.
正确答案
①A2 V1 R1 E2 ②1.5 11.5 0.78 ③见下图 ④A
试题分析:①灯泡的额定电流为0.3A,故电流表选A2;灯泡的额定电压为3.8V,故电压表选V1;电源选E2 ;滑动变阻器选R1;②由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为1.5Ω;当所加电压为3.00 V时,灯丝电阻为11.5Ω,灯泡实际消耗的电功率为.③实物连线见下图;④因为
,所以小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的A图。
为了研究一个“2.5 V 0.2 W”小灯泡的伏安特性,现有4 V蓄电池1只,电键1个,导线若干,其他可选择的器材如下:
E.额定电流为1 A,阻值为0—5 Ω的滑动变阻器1只.
(1)要正确完成这个实验,电流表应选______,电压
表应选______(选填相应器材的代号)
(2)在虚线框内画出实验的电路原理图.
正确答案
BC
试题分析:小灯泡的额定电压为2.5V,所以采用电压表C,小灯泡的额定电流为,所以采用电流表B,
点评:做此类型题目关键是仪器的选择,在知道小灯泡的额定电压时,一般电路中小灯泡的两端电压不允许大于额定电压
(6分)如图(a)所示,为某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线,测试时,磁敏电阻的轴向方向与磁场方向相同。
(1)试结合图(a)简要回答,磁感应强度B在0~0.2T和0.4~1.0T范围内磁敏电阻的阻值随磁场变化的特点:_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某同学想利用磁敏电阻图(a)所示特性曲线测试某长直导线产生的磁场,设计电路如图(b)所示,磁敏电阻与电键、电源和灵敏电流表连接,长直导线与图示电路共面并通以图示电流,请指出本实验装置的错误之处_______________________________________。
若装置调整正确后再进行测量,电路中所用干电池的电动势为1.5V,不计电池、电流表的内阻,试写出磁敏电阻所在磁场的磁感应强度B从0.4T至1.2T的变化过程中,通过磁敏电阻的电流强度IA随磁感应强度B变化的关系式:______________________。
正确答案
见解析
试题分析:(1)磁感应强度B在0~0.2T,磁敏电阻随磁场非线性增大,0.4~1.0T范围内磁敏电阻的阻值随磁场线性增大(2分)
(2)磁敏电阻的轴向方向与磁场方向不相同 (2分)
I=(2分)
点评:本题属于图像信息图,关键是能从图像中得出有用的信息
用下列器材,测定小灯泡的额定功率
A.待测小灯泡,额定电压6V,额定功率约为3W
B.电流表:量程0.6A、内阻约为0.5Ω
C.电压表:量程3V、内阻为5kΩ
D.滑动变阻器R:最大阻值20Ω、额定电流1A
E.电源:电动势10V、内阻很小
F.定值电阻:R0=10kΩ
G.开关一个,导线若干
(1)画出实验电路图
(2)实验中,电压表的示数应调为 V
正确答案
电压表的量程小于小灯炮的额定电压,可串联定值电阻R0改装成量程为9V的电压表.(3分)小灯泡的额定电流约为I灯=0.5A,电阻大约为R灯=12Ω≤15kΩ,所以应将电流表外接.(3分)实验电路如图所示.
⑵电压表示数调为2V(3分)
电压表的量程小于小灯炮的额定电压,可串联定值电阻R0改装成量程为9V的电压表.(3分)小灯泡的额定电流约为I灯=0.5A,电阻大约为R灯=12Ω≤15kΩ,所以应将电流表外接.(3分)实验电路如图所示.
⑵电压表示数调为2V(3分)
某同学在做课题研究时,打算测定自来水的电阻率。他先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极,两电极相距L=0.700m.期间充满待测的自来水。并设计如图1所示电路。选用器材如下:电压表(量程15V,内阻约30)、电流表(量程300
,内阻约50
)滑动变阻器(100
,1A)、电池组(电动势E=12V,内阻r=6
)、单刀单掷开关一个、导线若干。
下表是他测量通过管中自来水柱的电流及两端电压的实验数据.实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图2所示。
根据以上材料请回答下面的问题:
(1)玻璃管内径d的测量值为 cm;
(2)根据上表数据在图3坐标中作出U-I图象,并根据图象求出电阻R= ;
(3)用直接测量值计算自来水电阻率的公式是= ,测量值为
(保留两位有效数字);
(4)请你根据设计好的电路连接实物图。
正确答案
(1) 3.075 0.005 (2分) (2)4.3
104~4.9
104
(2分)
(3) (1分),49
3(1分) (4)
略
(8分)小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化,因而引起功率变化。一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题,实验室备有的器材是:电压表(0-3V,约3kΩ),电流表(0-0.6A,约0.1Ω),电池,开关,滑动变阻器,待测小灯泡,导线若干。实验时,要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压。
(1)在虚线框内画出实验电路图(3分)
(2)根据实验测得数据描绘出如图乙所示的U-I图象,小灯泡电压随电流变化曲线,由此可知,小灯泡电阻R随温度T的关系是 。(2分)
(3)如果一电池的电动势2V,内阻2.5Ω。请你根据上述实验的结果,确定小灯泡接在该电池的两端, 小灯泡的实际功率是______W。(结果请保留两位有效数字)(3分)
正确答案
(1)实验电路图如图所示。(3分)
(2)小灯泡的电阻R随温度T升高而增大 (2分)
(3)0.44 (3分)(0.39—0.45都得分)在题给的小灯泡电压随电流变化曲线上作出电池的伏安特性曲线,该曲线与小灯泡电压随电流变化曲线的交点对应的纵横坐标值(0.40,1.10)即为小灯泡的电压和电流,小灯泡的实际功率是P=UI=1.10×0.40W=0.44W。
(1)利用并联分流设计电路图,本实验要求多测量几组数据,滑动变阻器需要采用分压连接方式(2)图线的斜率表示电阻值,所以电阻R随温度T升高而增大(3)在题给的小灯泡电压随电流变化曲线上作出电池的伏安特性曲线,该曲线与小灯泡电压随电流变化曲线的交点对应的纵横坐标值(0.40,1.10)即为小灯泡的电压和电流,小灯泡的实际功率是P=UI=1.10×0.40W=0.44W。
某同学为了测电流表A1的内阻r1的精确值,准备了如下器材:
E.滑动变阻器R1:0~10Ω,额定电流为1A
F.滑动变阻器R2:0~1000Ω,额定电流为0.2A
G.电源E:电动势为6V,内阻较小
H.导线、电键
要求:电流表A1的示数从零开始变化,且能多测几组数据,尽可能使电压表的表针偏转范围大。
①实验中电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (填器材前面的字母序号);②在右上方虚线方框中画出测量用的电路图;③若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,其中电压表的示数用U表示,电流表的示数用I表示,则所测电流表A1的内阻r1巧的表达式为 。
正确答案
略
(10分)某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线,并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题。
(1)根据实验原理,用笔画线代替导线,将图甲中的实验电路图连接完整。
(2)连好电路后,开关闭合前,图甲中滑动变阻器R的滑片应置于 (填“A端”、“B端”或“AB正中间”)。
(3)闭合开关,向B端调节滑动变阻器R的滑片,发现“电流表的示数为零,电压表的示数逐渐增大”,则分析电路的可能故障为 。
(4)排除故障后,该同学完成了实验。根据实验数据,画出的小灯泡I—U图线如图。形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为 。
(5)已知小灯泡灯丝在27℃时电阻是1.5,并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k(273+t),k为比例常数。根据I—U图线,估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为 ℃。
正确答案
略
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