- 交变电流
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(8分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,要测量一个标有“3V、1.5W”的灯泡两端的电压和通过灯泡的电流.现有如下器材:
E.直流电压表0~15V(内阻约200kΩ)
F.滑动变阻器10Ω、1A
G.滑动变阻器lkΩ、300mA
(1)除开关、导线外,为了完成实验需要从上述器材中选用 (用序号字母表示)
(2)在虚线框中画出所设计的实验电路图。
(3)下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的,根据表格中的数据在方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线.
正确答案
(1)ACDF (2)见下图 (3)见下图
试题分析:(1)灯泡的额定电压为3V,直流电压表选择3V量程的误差较小,灯泡的额定电流,则电流表量程选600mA的误差较小.若滑动变阻器选择1kΩ的,电路中的电流太小,测量误差大,所以选择总阻值为10Ω的滑动变阻器.所以所要选择的器材为:A、C、D、F.
(2) 实验电路图
(3)
(8分)某金属材料制成的电阻Rr阻值随温度变化而变化,为了测量Rr在0到100℃之间的多个温度下的电阻阻值。某同学设计了如图所示的电路。其中A为量程为1mA、内阻忽略不计的电流表,E为电源,R1为滑动变阻器,RB为电阻箱,S为单刀双掷开关。
①完成下面实验步骤中的填空:
a.调节温度,使得Rr的温度达到T1,
b.将S拨向接点l,调节_______,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数I;
c.将S拨向接点2,调节_______,使_______,记下此时电阻箱的读数R0;
d.则当温度为T1时,电阻Rr=________:
e.改变Rr的温度,在每一温度下重复步骤②③④,即可测得电阻温度随温度变化的规律。
②由上述实验测得该金属材料制成的电阻Rr随温度t变化的图象如图甲所示。若把该电阻与电池(电动势E=1.5V,内阻不计)、电流表(量程为5mA、内阻Rg=100)、电阻箱R串联起来,连成如图乙所示的电路,用该电阻作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
a.电流刻度较大处对应的温度刻度_______;(填“较大”或“较小”)
b.若电阻箱取值阻值,则电流表5mA处对应的温度数值为_______℃。
正确答案
①滑动变阻器R1;电阻箱RB;电流表的读数仍为I;R0 ②较小;50
试题分析:① 测量不同温度下Rr的阻值,使用的是替代法。将S拨向接点l,应调节滑动变阻器,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数I;将S拨向接点2,应保持R1阻值不变,调节电阻箱RB,使电流表的读数仍为I,则说明两次连接回路的总电阻相等,所以Rr= R0。
② 根据闭合电路的欧姆定律,电流较大,则R总较小,Rr较小,再由甲图知,温度较小;由得:
,代入数据
,可得:温度为50℃。
实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联.测量实际电流表G1内阻r1的电路如图甲所示.供选择的仪器如下:
①待测电流表G1(0~5mA,内阻约300Ω),②电流表G2(0~10mA,内阻约100Ω),③定值电阻R1(300Ω),④定值电阻R2(10Ω),⑤滑动变阻器R3(0~1000Ω),⑥滑动变阻器R4(0~20Ω),⑦干电池(1.5V),⑧电键S及导线若干.
(1)定值电阻应选 ,滑动变阻器应选 (在空格内填写序号)
(2)用连线连接实物图乙.
(3)补全实验步骤:
①按电路图连接电路, ;
②闭合电键S,移动滑动触头至某一位置,记录G1,G2的读数I1,I2;
③; ;
④以I2为纵坐标,I1为横坐标,作出相应图线,如图丙所示.
正确答案
(1)③,⑥;(2)见上图;(3)①将滑动触头移至最左端.③多次移动滑动触头,记录相应的G1,G2读数I1,I2
试题分析:(1)器材选择:定值电阻要和待测电流表内阻接近,因为电流表G2的量程是0~10mA,是待测电流表G1的2倍;滑动变阻器的电阻不要太大.故定值电阻选③,滑动变阻器选⑥.
(2)连接实物图如图所示.
(3)补充实验步骤:①将滑动触头移至最左端; ③多次移动滑动触头,记录相应的G1,G2读数I1,I2;
张明同学在一次测电源运动势与内阻的实验中,用实验室仅有的实验器材,电流表一个、电阻箱一个、开关一个和导线若干,设计了如图所示的电路进行实验,测得的数据如下表所示。
利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图像;
由图像可知,该电池的电动势E= V,该电池的内阻r = Ω;(结果保留两位有效数字)。
利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,理论上E测 E真,
r测 r真(选填“>”、“<”或“=”)。
正确答案
(1)画出R-1/I图像, (4分)
未标出坐标轴物理量, (扣1分)
图像分布不合理 (扣1分)
(2)6.0+0.2; (1分) 2.0+0.2 (1分);
(3) = (1分); > (1分)
试题分析:(1)据表格数据,图像如图所示。(2)由闭合电路欧姆定律得
,则图像斜率为:
,电动势为:
,内阻为:
;(3)由于电流表的分压作用,电压表会分担一部分电压,即:
,则电动势大小不变,而测量值内阻实际上是电源内阻与电流表内阻之和,故测量值大于实际值。
某研究性学习小组欲测定一节新干电池的电动势和内阻。已选用的器材有:
干电池 (电动势为1.5V,内阻很小);
电流表 (量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω);
电压表(量程0~3 V,内阻约6kΩ);
电键一个、导线若干。
①新电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。实验中所用的定值电阻应选下列的 ,滑动变阻器应选下列的_______(填字母代号)。
A.定值电阻 (阻值1Ω);
B.定值电阻 (阻值10Ω);
C.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A);
D.滑动变阻器(阻值范围0~1k Ω、额定电流1A)。
②先用多用电表的直流电压2.5V档测电动势,将插在标有“+”插孔中的红表笔接电池的 (填“正极”或“负极”),黑表笔接在另一极上。
③根据选好的实验器材,按正确的器材连接好实验电路如图所示甲,之后接通开关,改变滑动变阻器的阻值R,读出对应的电流表的示数I和电压表的示数U,根据这些数据画出U-I图线如图乙。根据图线得到电池的电动势E=________V,内电阻r=________Ω。
正确答案
(A C 每空2分 (正极 2分 (1.5 0.4 每空2分
试题分析:(由于电池内阻很小,为使电流表、电压表取值范围较大,所以保护电阻不宜太大,故选A;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~1kΩ会出现开始几乎不变最后突然变化的现象,所以选择C;(多用电表的电流应从红色的表笔流入,从黑色的表笔流出,故标有“+”插孔中的红表笔接电池的正极;(根据闭合电路欧姆定律,整理得:
,所以图像与纵轴的截距表示电动势E=1.5V,斜率等于R0+r=1.4Ω,故电源内阻r=0.4Ω.
实验室内有一毫伏电压表(符号,量程为150mV,内阻约145Ω)。现要测量其内阻,实验室提供如下器材:
电动势为1.5V的干电池;
电阻箱R(0~99.9Ω);
滑动变阻器R1(0~50Ω);
标准电流表(符号,量程15mA,内阻约500Ω);
开关s以及导线若干.
(1)请设计一个尽可能精确地测出毫伏表内阻RmV的测量电路,并画在虚线框中.
(2)直接读出的物理量是_______________.(用文字和字母表示)
(3)用这些物理量表示的毫伏表内阻表达式RmV=____________(用英文字母表示)。
正确答案
(1)如图所示;(2)电流表读数I、毫伏表读数U、电阻箱读数R(3)
试题分析: (1)实验要求尽可能精确地测出毫伏表内阻,所以滑动变阻器采用分压式接法,由于毫伏电压表量程较小,所以采用毫伏电压表与电阻箱并联到电路中.如图所示。
(2)直接读出的物理量是电流表的读数Ⅰ、毫伏表的读数U和电阻箱电阻R。
(3)通过毫伏表的电流是I-,毫伏表内阻的表达式Rmv=
。
一种供实验使用的小型电池,电动势约为9V,内阻约为40Ω,电池允许最大输出电流为50 mA,为了准确测定这个电池的电动势和内阻,用图甲a所示的实验电路进行测量(图中电压表内阻很大,可不考虑它对测量的影响),R为电阻箱,阻值范围为0~9999Ω,R0是保护电阻。
①按实验要求,把图甲b中的实验器材按实验电路图进行正确连线
②实验室里备用的定值电阻有以下几种规格:
A. 10Ω,5W B.150Ω,0.5W
C.800Ω,2.5W D.1.2 kΩ,1W
实验时,R0应选用______较好。
③在实验中当电阻箱调到图乙所示位置后,闭合开关S,电压表示数9.0V,变阻箱此时电阻为____Ω,电路中流过电阻箱的电流为 mA。
④断开开关,调整电阻箱阻值,再闭合开关,读取电压表示数,多次测量后,做出如丙图所示线,则该电池电动势E=_____V,内阻r= Ω。
正确答案
①
②B;③750Ω,10mA;④9.5V,50Ω;
试题分析:①按照电路图进行连接,注意电阻箱的接线柱和电压表的正负接线柱,电流要从电压表的正接线柱流入;如下图所示:
②电源的最大输出电流为50mA=0.05A,所以为保护电路,电路中的最小电阻为,故保护电阻阻值至少为
,所以定值电阻应选择B;③由图乙所示电阻箱可知,电阻箱阻值为
;
能过电阻箱的电流为;
④由闭合电路欧姆定律可知,则
,所以可知图线的截距即电源电动势
,图线的斜率为电源内阻
在“测定金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度.测量3次,求出其平均值L.其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为________ cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的位置测量3次,求出其平均值d.其中一次测量结果如图乙所示,如图乙中读数为__________mm。
(2)采用如图丙所示的电路测量金属丝的电阻.电阻的测量值比真实值_____(填“偏大”或“偏小”).最后由公式ρ=_____计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示).
正确答案
(1)24.12~24.14,0.518~0.519;(2)偏小,
试题分析:毫米刻度尺读数要估读到0.1mm,螺旋测微器读数=固定刻度读数+半刻度读数+可动刻度读数;从原理图中看出是安培表外接法中,误差原因是电压表的分流作用会使电流测量值I偏大,根据欧姆定律,故电阻测量值偏小;根据欧姆定律和电阻定律列式求解电阻率.(1)毫米刻度尺读数要估读到0.1mm,故读数为241.3mm=24.13cm;读出在24.12~24.14均合理,螺旋测微器固定刻度读数为0,半刻度读数0.5mm,可动刻度读数1.8×0.01=0.018mm,故毫米刻度尺读数为0.518mm;由于估读,故在0.518~0.519范围内均合理。(2)
(2)由于采用了安培表外接法,电压表的分流作用会使电流测量值I偏大,而电压测量值U准确,故根据欧姆定律,电阻测量值偏小;根据欧姆定律:
根据电阻定律:
,其中:
;故
。
电动自行车的一块电瓶标称电动势为12 V,但用久以后性能会下降。表现之一为电瓶的电动势变小,内阻变大。某兴趣小组将某电动自行车的一块旧电瓶充满电后测量它的电动势和内阻。现有下列器材可用:
电流表A:量程0〜600 mA,内阻约2Ω 电流表G:量程0〜500 µA,内阻Rg="200" Ω
电压表V:量程0〜3 V,内阻约5 kΩ 定值电阻R1="19800" Ω
定值电阻R2="9800" Ω 滑动变阻器R3:0〜100Ω,1 A
滑动变阻器R4:0〜1000Ω,1 A 电键一只,导线若干
待测电瓶E
(1)请选择合适的器材在下边虚线框中画出实验电路图(器材必须标明符号)。
(2)兴趣小组记录了实验数据,并通过计算得到了6组电压U和对应电流I的值,作出了U—I图象。由图象可得这块旧电瓶的电动势为 V,内阻为 Ω
正确答案
(1)
(2)11.0~11.3 ,9.4~9.7
试题分析:(1)电路如图;(2)由图看出:电动势为11.1V,内阻为。
(11分)某同学想描绘一只标称为“2.5V,1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线,实验室提供下列器材:A.电流表A1(量程3.0A,内阻约0.2Ω)
B.电流表A2(量程0.6A,内阻约1Ω)
C.电压表V1(量程3.0V,内阻约3kΩ)
D.电压表V2(量程15.0V,内阻约10kΩ)
E.滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω,最大允许电流为2A)
F.滑动变阻器R2(最大阻值为500Ω,最大允许电流为0.5A)
G.电源E(电动势3V,内阻为0.25Ω)
H.电键、导线若干
⑴为了更好地完成实验,应选择的器材为:电流表 ,电压表 ,滑动变阻器 ;(选填器材前面的字母)
⑵请你在下面的方框中作出实验原理图;
⑶正确连接电路后,该同学测出如下表所示的实验数据,请你在坐标纸上描出该灯泡的伏安特性曲线;
⑷该同学完成实验后,又将本实验所用器材按图所示连接,闭合开关后将滑动变阻器滑片从左向右滑动,发现小灯泡先变暗后变亮,则小灯泡最暗时的功率约为 W。(结果保留两位有效数字)
正确答案
⑴ B C E ⑵、⑶ ⑷ 1.1~1.2
试题分析:由小灯泡的规格“2.5V,1.5W”知,电压表选C;小灯泡正常工作时电流I=0.6A,所以电流表选B;因要描绘小灯泡的伏安特性曲线,故控制电路需用分压式接法,为调节方便滑动变阻器选E;
⑵因要描绘小灯泡的伏安特性曲线,故控制电路需用分压式接法,又小灯泡内阻较小故测量电路用电流表外接法;如图所示
⑷当划片处于滑动变阻器中间时,电路总电阻最大,此时灯泡最暗,滑动变阻器等效电阻为2.5欧,把这个电阻归结到电源内阻,画出此时路端电压和电流的关系图像,与灯泡伏安特性曲线的交点即为灯泡此时的电压和电流实际值,其乘积为此时功率约为1.1~1.2W
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