- 交变电流
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(10分)有一金属电阻丝的阻值约为20Ω,现用以下实验器材测量其电阻率:
A.电压表V1(量程0~15V,内阻约15kΩ)
B.电压表V2(量程0~3V,内阻约3kΩ)
C.电流表A1 (量程为0~0.6A,内阻约为0.5Ω)
D.电流表A2(量程为0~50 mA,内阻约为10Ω)
E.滑动变阻器R1(阻值范围0~1kΩ,允许最大电流0.2A)
F.滑动变阻器R2(阻值范围0~20Ω,允许最大电流1.0A)
G.螺旋测微器
H.电池组(电动势3V,内电阻0.5Ω)
I.开关一个和导线若干
⑴某同学决定采用分压式接法调节电路,为了准确地测量出电阻丝的电阻,电压表选 ,电流表选 ,滑动变阻器选 (填写器材前面的字母);
⑵用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图a所示,该电阻丝直径的测量值
d = mm;
⑶如图b所示,将电阻丝拉直后两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,其间有一可沿电阻丝滑动的触头P,触头的上端为接线柱c.当按下触头P时,它才与电阻丝接触,触头的位置可在刻度尺上读出.实验中改变触头与电阻丝接触的位置,并移动滑动变阻器的滑片,使电流表A示数I保持不变,记录对应的电压表读数U.
该同学的实物连接如图c所示,他的连线是否正确,如果有错,在连接的导线上打“×”并重新正确连线;如果有导线遗漏,请添加导线,完成正确的实物连接图.
(4)利用测量数据描点作出U – L图线,如图d所示,并求得图线的斜率k.用电阻丝的直径d、电流I和斜率k表示电阻丝的电阻率ρ= .
正确答案
⑴B、C、F(3分)⑵0.183(0.181~0.185)(2分)⑶ 见图(3分)⑷(2分)
说明:图中电压表连接线柱b也正确。
试题分析:(1)因电池组的电动势为3V,故电压表选择B,待测电阻阻值约20Ω,电流最大值约为,故电流表选择C,该同学选择分压式接法,为调节方便,滑动变阻器选择F;(2)螺旋测微器主轴读数为0mm,螺旋读数为18.3×0.01mm=0.183mm,总的读数为0+0.183=0.183mm;(3)分压式接法,滑动变阻器下面两个接线柱与电源构成闭合回路,漏掉右边一条连线,电阻丝ap应与电流变串联,与电压表并联,所以实物图修改如图所示:
(4)根据欧姆定律,斜率
,整理得:
(6分)某待测电阻Rx的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:
E.电源E,电动势E约为4V(内阻不计)
F.电键S及导线若干
(1)根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其量程的,请你在线框内画出测量Rx的一种实验原理图(图中元件使用题干中相应英文字母符号标注)。
(2)实验时电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,用已知的和测得的物理量表示Rx=__________。(用字母表示)
正确答案
(1) 如图所示:
(2)I2(r2+R0)/(I1-I2)
试题分析:(1)电动势E=4v,待测电阻大约为Rx=20Ω,通过电阻的最大电流约为I=E/Rx=200mA,则测量电流的电流表选择A1;由于没有电压表,用电流表A2和定值电阻R0进行改装;据RX2=400
某实验研究小组利用下列器材设计出了如图所示的实验原理图
a.电源(电动势E和内电阻r未知)
b.电流表A(内阻未知)
c.电压表V(内阻未知)
d.待测电阻Rx,电阻箱R1,R2
e.单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2
f.导线若干
该实验小组根据上面的实验原理图对电阻Rx、电源电动势E和内阻r的值进行了测量。请完成下列填空。
①将R2调到最大值,闭合S1,将S2接到1位置,调节R2,使电流表A有较大的示数I1。
②保持S1闭合,将S2接到2位置,保证电阻箱 的阻值不变,调节电阻箱 ,使电流表A的示数仍然等于I1。
③读出电阻箱R1的阻值R1,则Rx=
④当开关S1闭合,S2接到2时,调节R1,记录A、V、R2的示数分别为I2、U、R2,保持R2值不变,再次调节R1,记录 A、V的另一组示数分别为、
。
⑤电源电动势E= ,内电阻r= 。(请用题中给出的I2、U、R2、、
字母表示)
⑥测得的电源内电阻值 (填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。
正确答案
② R2 (1分) R1 (1分);③R1 (2分)
⑤ (1分)
(1分);⑥大于 (1分)
试题分析:这是用替代法测电阻的阻值,调节好电阻箱R2,使电流表有合适的电流,,保持R2不变,将电阻箱R1替代待测电阻Rx,调节R1使得回路的电流与第一次相同,这时R1的阻值就等于Rx的阻值;
测量电源电动势和内电阻时,
根据两组测量的数据,可列方程组:
两式联立可得:,
由于测量时将电流表的内阻忽略,实际将电流表内阻算到电源内阻中,因此测得的电源内阻偏大
(1)用20分度的游标卡尺测物体的长度,如图甲所示,读数为________m.
用螺旋测微器测物体的厚度,如图乙所示,读数为______m.
(2)某同学为了测定一只电阻的阻值,采用了如下方法:
①用多用电表粗测:多用电表电阻挡有4个倍率:分别为×1 k、×100、×10、×1.该同学选择×100倍率,用正确的操作步骤测量时,发现指针偏转角度太大(指针位置如下图中虚线所示).为了较准确地进行测量,请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤:
a.________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
b.两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0 Ω处.
c.重新测量并读数,若这时刻度盘上的指针位置如上图中实线所示,测量结果是菜________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
②该同学用伏安法继续测定这只电阻的阻值,除被测电阻外,还有如下实验仪器:
E.电流表A2(量程:0~250 mA,内阻约为0.1 Ω)
F.滑动变阻器一只,阻值0~20 Ω
G.电键一只,导线若干
在上述仪器中,电压表应选择________(填“V1”或“V2”),电流表应选择________(填“A1”或“A2”).请在方框内画出电路原理图.
正确答案
(1)
(2)①a.换用倍率×10的挡 c.120 Ω
②V1 A1 原理图如下图所示
试题分析:(1)游标卡尺读数为:
螺旋测微器的读数为:
(2)①指针偏转角度太大,表示被测电阻阻值小,应换低档测量,即换用倍率×10的挡
换过档后,欧姆表的读数为:
②由题意可知,由于电源电压为3V,故电压表应选择量程为3V的,故选;本题中应选用分压接法;
电阻阻值为100Ω,故电路中电流;故电流表应选D,
;
点评:在使用欧姆表时,需要注意,如果指针偏转角度大,说明被测阻值小,偏转角度小,说明被测阻值大,
某同学要测量一节干电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电压表(内阻很大)、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示.
(1)根据表中提供的数据,若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作________图象;
A.U- B.R-U C.R-
D.
-U
(2)根据(1),利用测得的数据,在坐标纸上画出适当的图线;
(3)由(2)中作出的图象可知,该电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω.
正确答案
(1)A 2分
(2)如图所示 3分
(3)1.47(1.46~1.48均可) 2分
0.94(0.90~1.00均可) 2分
试题分析:(1)由闭合电路欧姆定律可知E=U+,则应作U-
图象,可作出一条倾斜直线,故选A(2)描点连线时,应让尽可能多的点落在直线上,距离直线太远的点舍去不要(3)由闭合电路欧姆定律可知图线与纵坐标的交点为电动势,图线的斜率大小为内阻大小
点评:本题难度较小,从实验原理入手,灵活掌握电学实验是关键
某课外学习小组想描绘标有“4V、2W”的小灯泡的U—I图象,除导线和开关外还备有以下器材可供选择:
A.电流表(量程0.6A,内阻约为1Ω)
B.电流表(量程3.0A,内阻约为0.2Ω)
C.电压表(量程5.0V,内阻约为5kΩ)
D.电压表(量程15.0V,内阻约为15kΩ)
E.滑动变阻器(最大阻值为200Ω,额定电流100mA)
F.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流1.0A)
G.电源(电动势为6.0V,内阻约为1.5Ω)
(1)实验中所用的电流表应选 ;电压表应选 ;滑动变阻器应选 。(只需填器材前面的字母代号)
(2)将图甲中的实物连接成实验所需的电路(有两根导线已经接好)。实验开始时,滑动变阻器的滑片应该置于最 端。(填“左”或“右”)
(3)经过正确的操作,测得的数据如下表:
请在图乙中描点画出小灯泡的U—I曲线.
(4)若某干电池的端电压U与电流I的关系如图乙中图线a所示,那么将本题中的小灯泡接在该干电池的两端时,小灯泡的实际功率是 W.
正确答案
(1)A、C、F (2)实物图如图甲;左(3)U—I图线如图乙中b(4)0.8W
试题分析:(1)灯泡的额定电压为4V,则电压表的量程选用5.0V的,灯泡的额定电流:,则电流表量程选用0.6A的,最大阻值200Ω的滑动变阻器接入电路时,使得电路中的电流太小,测量误差较大,所以选用最大阻值为10Ω的滑动变阻器.故选A、C、F.
(2)灯泡正常工作时的电阻,远小于电压表内阻,属于小电阻,所以电流表采用外接法,电压和电流需从0开始测起,所以滑动变阻器需采用分压式接法.实物连线图如图甲所示,实验开始时,滑动变阻器的滑片应该置于最左端,保护测量电路部分.
(3)用平滑的曲线描点作图,如图乙中b线.
(4)电源的伏安特性曲线与小灯泡伏安特性曲线两线的交点为灯泡的工作点,由图可知灯泡的电流为0.4A,灯泡的电压为2.0V,则.
(12分)某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,串联了一只2.8 Ω的保护电阻R0,实验电路如图1所示.
(1)连好电路后,当该同学闭合电键,发现电流表示数为0,电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错,且接触良好;他用多用电表的电压挡检查电路,把两表笔分别接a、b;b、c;d、e时,示数均为0,把两表笔接c、d时,示数与电压表示数相同,由此可推断故障是 .
(2)按电路原理图1及用多用电表的电压挡检查电路,把两表笔分别接c、d时的实物电路图2以画线代导线将没连接的线连接起来.
(3)排除故障后,该同学顺利完成实验,测得下列数据且根据数据在下面坐标图中描出对应的点,请画出U—I图,并由图求出:电池的电动势为 V,内阻为 Ω.
(4)考虑电表本身电阻对测量结果的影响,造成本实验的系统误差的原因是
正确答案
(1)R断路(2)
(3)1.5 V,(1.45-1.55) 0.09 Ω。(4)电压表内阻分流。
试题分析:(1)闭合开关后电压表有读数,说明定值电阻,和开关良好,把两表笔分别接a、b;b、c;d、e时,示数均为0,说明b、c;c、d;d、e这三段有断路,又因为两表笔接c、d时,示数与电压表示数相同,说明c、d断路即R断路,
(2)实物图如图所示:
(3)U-I图像如图所示
根据闭合回路欧姆定律可得:,建立方程可得
(4)因为电压表存在内阻,对电流分流,电流表测得电流并不是电路的总电流,所以会对实验造成误差。
某小组用如图所示的电路实物装置,测绘额定电压为4.0 V的小灯泡的伏安特性曲线,其中,小灯泡的电阻约为几欧,电压表和电流表均为常用的普通电表.
① 根据实际情况,你认为完成该实验所对应的电路图应该是______.(填“甲”“乙”或“丙”)
② 根椐选择的电路图,在答题纸上用笔画线代替导线将实物电路图连接完整。
③ 已知小灯泡灯丝电阻值 R 与灯丝温度 t 的关系为 R ="k" ( 273+ t ),k 为比例常数.当小灯泡灯丝在27℃时的电阻是6.0 Ω.根据I—U 图象估算该灯丝的温度为227℃时灯丝的瞬时功率约为_________W。
正确答案
①甲(2分)② 如图连接(2分) ③1.6 W (3分)
试题分析:①应是甲图。因为灯泡电阻较小,宜采用外接法。要描绘伏安特性曲线,宜采用滑动变阻器的分压式接法。
②完整连接实物图如下,电压表应该并联在灯泡两端,滑动变阻器应该采用分压式接法。
③ 根据电阻温度关系R ="k" ( 273+ t ),当温度为27℃时电阻为6 Ω,当温度为227℃时电阻为10 Ω,根据伏安特性曲线,当电压是4 V时,电流为0.4 A,电阻为10 Ω,功率UI="1.6" W。
在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,用导线a、b、c、d、e、f、g和h按下图所示方式连接好电路,电路中所有元器件都完好,且电压表和电流表已调零.闭合开关后:
(1)若不管怎样调节滑动变阻器,小电珠亮度能发生变化,但电压表、电流表的示数总不能为零,则可能是________导线断路.
(2)某同学测出电源和小电珠的U-I图线如图所示,将小电珠和电阻R串联后接到电源上,要使电路中电流为1.0 A,则R=________Ω.
(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如下图所示中的(a)、(b)、(c),下列说法正确的是( )
正确答案
(1)g (2)0.8 (3)A
试题分析:(1)若调节滑动变阻器,小电珠的亮度变化,但电压表、电流表示数总不能为零,说明滑动变阻器不起分压作用,所以可能是g导线断路.
(2)由电源的U-I线知,当小电珠与电阻串联后由闭合电路欧姆定律得
又由小电珠的U-I线得
解得
(3)因a元件的I-U线是直线,说明电阻随电压的变化不变,故可作为标准电阻,故A对,B错.因I-U线的斜率倒数表示电阻值的变化,b的阻值随电压升高而增大,c的阻值随电压升高而降低,故C、D均错,
故选AC.
点评:滑动变阻器的分压接法,分压电路电压与电流可以从零开始连续变化,限流电流电压与电流不能从零开始变化.
某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系。可用的器材如下:电源(电动势3V,内阻1Ω)、电键、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。
(1)实验中移动滑动变阻器滑片,得到了小灯泡的U-I图象如图a所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而 填“增大”、“减小”或“不变”);
(2)根据图a,在图b中把缺少的导线补全,连接成实验的电路(其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压);
(3)若某次连接时,把AB间的导线误接在AC之间,合上电键,任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,则此时的电路中,小灯泡可能获得的最小功率是 W(本小题若需要作图,可画在图a中)。
正确答案
(1)最大
(2)
(3)0.315W
试题分析:(1)图像的斜率表示电阻的大小,所以可知小灯泡的电阻随电压增大而增大,
(2)
(3)做U-I图像,根据交点可得P=0.315W
点评:连接实物图时,要确定电表的量程;注意滑动变阻器的接法,滑动变阻器接一上一下两个接线柱;注意电表正负接线柱不要接反;
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