- 交变电流
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(6分)某同学用如图a所示的电路测量电源的电动势和内阻,其中R是电阻箱,R0是定值电阻,且R0=3000Ω,G是理想电流计。改变R的阻值分别读出电流计的读数,做出1/R—1/I图像如图b所示,则:电源的电动势是 ,内阻是
正确答案
3v 1Ω
试题分析:由电路图可得: 整理得:
,将图象中取两组数据代入,解得:E=3V r=1Ω
已知一小量程电流表的内阻Rg为200欧姆,满偏电流Ig为2mA。现在用如图电路将其改装为量程为0.1A和1A的双量程电流表。
(1)当用哪两个接线柱时为0.1A的量程?
答:
(2)当用哪两个接线柱时为1A的量程?
答:
(3)定值电阻R1= ,R2= (保留两位有效数字)。
正确答案
(1)接a、c端点(2)接a、b端点(3)0.41欧姆、3.7欧姆
试题分析:根据电流表改装原理可得:,所以电流量程越大,需要并联的电阻越小,故当接ac断点时,电流表的量程为0.1A,当接ab端点时,电流表量程为1A,联立方程
,
,可得
,
点评:电流表改装电压表需串联一个电阻,改装原理:U=Ig(Rg+R),U为改装后电压表量程,R为串联电阻.
改装为电流表需并联一个电阻,改装电流表原理:IgRg=(I-Ig)R′,其中I为量程
(1)多用电表是实验室和生产实际中常用的仪器.使用多用电表进行了两次测量,指针所指的位置分别如图1中a、b所示.若选择开关处在“×10 Ω”的欧姆挡时指针位于a,则被测电阻的阻值是 Ω.若选择开关处在“直流电压2.5 V”挡时指针位于b,则被测电压是 V。
(2)如下图甲所示为一黑箱装置,盒内有电源、电阻等元件,a、b为黑箱的两个输出端.
①为了探测黑箱,某同学进行了以下几步测量:
A.用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻;
B.用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压;
C.用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流.
你认为以上测量中不妥的有: (填序号).
②含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”,a、b是等效电源的两极.为了测定这个等效电源的电动势和内阻,该同学设计了如图乙所示的电路,调节变阻器的阻值,记录下电压表和电流表的示数,并在方格纸上建立了U-I坐标,根据实验数据画出了坐标点,如图丙所示.请你做进一步处理,并由图求出等效电源的电动势
E= V,内阻r= Ω.
③由于电压表和电流表的内阻会产生系统误差,则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比 ,测得的内阻与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相同”).
正确答案
(1)500 2.00 (2)①AC少选计1分,有错选不计 ②1.45 0.75 ③偏小 偏小
试题分析:(1)欧姆挡的读数方法是指针读数即最上面刻度盘示数乘以倍率即。“直流电压2.5 V”挡读数时以中间刻度盘为准,中间刻度盘共计50格,每一格代表
,指针指在第10格,所以最终读数为
,估读一位。
(2)①欧姆档测电阻时,多用表内部有电源,需要把外电路电源断开,在不清楚a、b间是否与外电源断开情况下冒然测电阻不妥,测电流时多用表要串联在电路中,黑箱内部电路情况不明,不能保证是与a、b串联,故AC不妥。
②观察电路图可知,电压表和电流表测量的是路端电压和干路电流,那么丙图的数据描点作图即路端电压随电流变化的关系图像,该图像与纵轴交点即等效电源电动势1.45V,斜率代表内电阻,
③分析电路发现,电压表测量的确实是路端电压,但电流表测量的电流偏小,没有计算电压表分流,所以有误差。当电压表不分流时即电压表示数等于0时数据是准确的,其他的数据均是电流偏小,对图像校正后如下,可见与纵轴截距即电动势小于真实值,斜率即内阻也小于真实值。
测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I图像如下,回答下列问题:
①如图所示在闭合开关之前为防止电表过载而滑动变阻器的滑动头P应放在 处
②现备有以下器材:
A.干电池1个 B.滑动变阻器(0~50Ω)
C.滑动变阻器(0~1750Ω) D.电压表(0~3V)
E.电压表(0~15V) F.电流表(0~0.6A)
G.电流表(0~3A)
其中滑动变阻器应选用 ,电流表应选 ,电压表应选______。(填字母代号)
③如图是根据实验数据画出的U-I图像。由此可知这个干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。(保留两位有效数字)
正确答案
①a ②B F D ③ 1.5 1.0
试题分析:①闭合开关之前为防止电表过载,滑动变阻器接入电路电阻应为最大值,即滑动头P应放在a处
②因电源内阻较小则滑动变阻器应选B;一节干电池电动势大约为1.5V,则电压表选D;通过电源的电流不能太大,电流表应选F
③图线和纵轴的交点为电源电动势,E=1.5V;图线的斜率的绝对值等于电源内阻,
点评:对于电流量程的选择往往要估算电路中电流的最大值,电路中的最大电压,估算时电表的影响可近似不考虑。
在“测定金属的电阻率”的实验中,所用金属丝的电阻约为5Ω.用米尺测出金属丝的长度L,用螺旋测微器测量金属丝直径d,用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
(1)金属丝粗细均匀(横截面为圆形),用螺旋测微器测量其直径d,结果如图1所示,则d= mm.
(2)实验室备有两节干电池、电建、导线若干及下列器材:
A.电压表V(0~3V,内阻约为10KΩ)
B.电流表A1(0~0.6A,内阻约为0.5Ω)
C.电流表A2(0~3A,内阻约为0.1Ω)
D.滑动变阻器R1 (0~20Ω,1A)
E.滑动变阻器R2 (0~1000Ω,0.2A)
a.某同学进行电阻测量时,为提高测量的精度,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(填器材前对应的序号)
b.该同学实验时实物接线如图2所示,请指出接线中的两处错误:
错误1: 错误2: (用接线序号表示)
正确答案
(1)4.689 (2)a. B D b. ③ ⑥
试题分析:(1)主尺读数为4.5mm,可动刻度为18.9×0.01mm,所以读数为4.5mm+18.9×0.01mm=4.689mm(2)由于电流较小,要选择量程较小的电流表,滑动变阻器的连接方式选择限流连接,选择与R电阻相当的D,滑动变阻器连线有错,电流表应该与电压表串联,正负极接反了
点评:本题难度较小,考查了多个实验仪器的使用,测量电阻采用伏安法,只需要测量三次,所以滑动变阻器选用限流式
在“测定金属丝的电阻率”的实验中:
(1)如图所示,用螺旋测微器测量的金属丝直径为__________mm.
(2)在用伏安法测量金属丝的电阻(约为10Ω)时,备有下列器材:
E.阻值为0~1kΩ,额定电流为0.5A的滑动变阻器;
F.阻值为0~10Ω,额定电流为2A的滑动变阻器;
G.蓄电池6V;
H.开关一个,导线若干.
为了尽可能提高测量精度,且要求电压从0开始测量多组实验数据,电流表应选用________;电压表应选用________;滑动变阻器应选用__________.(只填字母代号)
(3)在答题卡的方框内画出符合要求的实验电路图.
正确答案
(1)0.700
(2)A、C、F
(3)
试题分析:(1)螺旋测微器主尺读数为0.5mm,可动刻度示数为20.00.01mm,所以螺旋测微器测量值为0.5mm+20.0
0.01mm=0.700mm(2)电源电动势为6V,带测电阻阻值大约为10Ω,电路中最大电流为0.6A,所以电流表量程选择0.6A,电压表量程选择3V测量比较准确,画伏安特性曲线要求多测量几组数据,滑动变阻器采用分压连接,阻值选择较小的(3)根据电流表外接、电阻器分压连接
点评:要能判断电表量程的选取、电流表内接外接、滑动变阻器的限流分压
某同学用图所示电路,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。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15Ω );
电源:E1(电动势为1.5 V,内阻为0.2Ω); E2(电动势为4V,内阻约为0.04Ω)。
滑动变阻器:R1(最大阻值约为100Ω); R2(最大阻值约为10Ω),
电键S,导线若干。
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___________,当所加电压为3.00 V时,灯丝电阻为____________
,灯泡实际消耗的电功率为___________W。
正确答案
①为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表A2,电压表V1,滑动变阻器R2,电源E2 (填器材的符号)(每空1分)
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0.78W. (每空2分)
①为了调节方便,测量准确,电表的示数要超过量程的1/3且不能超过满偏,3.8 V,0.3 A的小灯泡,所以选A2 V1,要用分压式测小灯泡的电阻,所以要选小阻值的滑动变阻器R2为了使小灯泡正常发光,所以电压要能达到其额定电压,所以电源选E2
②灯泡在不工作时,即是电压为零时,阻值为纵截距1.5,当所加电压为3.00 V时;根据图像坐标可知电阻为11.5Ω;由
得P=0.78W
如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材,器材及其规格列表如下:
为了能正常进行测量并可能减小误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。
小题1:请在方框内画出电路原理图并标明所用器材的符号;
小题2:待测电阻的表达式RX= (用表中规定的字母表示)。
正确答案
小题1:
小题2:
小题1:测电阻首先想用伏安法,观察所给的器材电流表的量程太大,测量误差会很大,所以只能采用伏伏法, V2的量程大于V1,所以V2测总电压,V1测分电压,又因为滑动变阻器阻值太小,所以只能采用分压式接法,电路图如下:
小题2:根据串并联关系:
移项得:
下右图中的P是一根表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜的长陶瓷管(碳膜布满圆柱体的外侧面)。陶瓷管的长度约为50cm,外径约为6cm,所用电阻膜材料的电阻率已知为ρ,管的两端有导电箍M、N。该电阻的长度就是陶瓷管的长度,其截面积可看作等于膜的厚度与圆周长的乘积。现有器材为:A.米尺、B.游标卡尺、C.螺旋测微器、D.电压表、E.电流表、F.电池组、G.滑动变阻器、H.电阻箱、I.电键和导线。请你设计一个测量该电阻膜厚度d的实验方案。
小题1:所须选用的器材有:__________________(填器材前的字母即可)。
小题2:所须测量的物理量有:_____ 、_____、 _____、 _____。
小题3:根据实验测得的以上数据计算电阻膜厚度d的数学表达式为:d=________________。
小题4:在左下图的方框中画出实验电路图(MN间的电阻膜的电阻约几个kΩ,滑动变阻器的总阻值为50Ω)。并将右下图中的实物按电路图连接起来(有3根导线已经连好,不得改动)。
正确答案
小题1:
小题2:
小题3:
小题4:
略
某同学用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为1Ω;电压表(量程0~3V,内阻3kΩ),电流表(量程0~0.6A,内阻1.0Ω),滑动变阻器有R1(最大阻值10Ω,额定电流2A)和R2(最大阻值100Ω,额定电流0.1A)各一只。
小题1:实验中滑动变阻器应选用 。(选填“R1”或“R2”)
小题2:在实验中测得多组电压和电流值,得到如图乙所示的电压与电流关系图线,根据图线求出的电源电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留两位小数)
正确答案
小题1:R1
小题2:1.47 0.93
小题1:由于只有一节干电池,电动势为1.5V,电压不大,所以滑动变阻器选用R1就可以了,
小题2:由图可知,图象与纵坐标的交点为电源电动势,故电动势为1.47V;
而图象与横轴的交点为0.72A,说明当电源的路端电压为0.8V时,电流为0.72A,则有E=U+Ir可得,内阻r=Ω=0.93Ω.
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