- 交变电流
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某研究小组研究《小灯泡电阻随温度变化的规律》,实验中需要描绘小灯泡(额定电压为3.8V,额定电流为0.32A)的伏安特性曲线,给定的实验器材如下:(本实验要求小灯泡的电压从零开始调至额定电压)
直流电源的电动势为4V,内阻不计
电压表V(量程4V,内阻约为5kΩ)、
电流表A1(量程0.6A,内阻约为4Ω)、
电流表A2(量程3A,内阻约为1Ω)、滑动变阻器R1(0到1000Ω,0.5A)
滑动变阻器R2(0到10Ω,2A) 热敏温度计、开关、导线若干。
①若该同学误将电流表和电压表接成如图甲所示的电路,其他部分连接正确,接通电源后,以下说法正确的是( )
A.小灯泡将发光 B.小灯泡将不亮
C.电压表会烧坏 D.电流表将会烧坏
②下列关于该实验的说法,正确的是( )
A.实验电路应选择图乙中的电路图(a)
B.电流表应选用A2
C.滑动变阻器应该选用R2
D.若采用如图乙(a)所示电路图,实验前,滑动变阻器的滑片应置于最右端
③该同学按照正确的电路图和正确的实验步骤,描出的伏安特性曲线如图丙所示,并观察到随电压增大,小灯泡温度升高;从图中可知小灯泡的阻值在电压2.0~3.8V的范围内随小灯泡两端的电压的增大而 ___________(填“增大”、“减小”、或“不变”),其原因是_ 。
④若该小灯泡与阻值为R0=10Ω的定值电阻串联后,直接与实验中所用电源相连接,那么小灯泡两端电压为 V,此时小灯泡的实际功率为 W(计算结果取2位有效数字)。
正确答案
① B (2分) ② AC (2分) ③增大,温度升高导致电阻丝电阻率增大,使电阻值增大(各2分) ④ 1.7V,0.39W (各2分)
① 电流表电阻很小,根据并联分流可知电流表的电流很大,灯泡几乎无电流通过② 灯泡电阻较小,电流表必须用外接,滑动变阻器用分压,开关闭合前,是通过电流表的电流为零③ I-U图线的斜率表示电阻的倒数,可知值在电压2.0~3.8V的范围内随小灯泡两端的电压的增大而增大④ 把电阻归到电源内阻,灯泡两端的电压也就是路端电压,画出电源路端电压的图像,交点即为实际电压和实际功率
有一个称为“千人震”的趣味物理小实验,实验是用一节电动势为1.5V的新干电池,几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器(镇流器构造为一个自感系数很大的电感)来完成。几位做实验的同学手拉手成一串,和电池、镇流器、开关、导线连成图示实验电路,闭合开关,经过一段时间再断开开关,此过程中同学们会有触电的感觉。人有触电感觉发生在开关 (填“接通瞬间”、“断开瞬间”或“一直接通”)时,其原因是 。
正确答案
断开瞬间,感应电流较大
略
(7分)有一个小灯泡上标有“4V,2W”的字样,现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线。器材如下图。
电压表V (0—5V,内阻约10kΩ)
电流表A(0—0.6A,内阻约0.4Ω)
滑动变阻器R (0—10Ω,2A)
学生电源(直流6V)、开关及导线
(1)为使实验误差尽量减小,要求从零开始多取几组数据;请在下面的方框中画出实验电路图
(2)某同学通过实验得到的数据画出了该灯泡的伏安特性曲线,如上图所示,若用电动势为4.0V、内阻为8Ω的电源直接给该小灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是____W。(保留2位有效数字)
(3)P为上图中图线上的一点,PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,下列说法中正确的是
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小
C.对应P点,小灯泡的电阻约为5.33Ω
D.对应P点,小灯泡的电阻约为24.0Ω
正确答案
略
如下图所示是定性研究平行板电容器的电容与结构之间的关系的装置,平行板电容器的A板与静电计相连,B板和静电计金属壳都接地。给平行班电容器充电后,电量不变时;(以下空内选填“变大”、“变小”或“不变”)
小题1:指出下列三个图所示的情况下,静电计指针的偏转变化情况:
①正对面积减小时,静电计指针的偏转 ;
②板间距离增大时,静电计指针的偏转 ; ③插入电介质时,静电计指针的偏转 。
小题2:实验说明平行板电容器的电容与正对面积、板间距离,电介质的介电常数之间的关系为:电容随极板正对面积的 、极板间距的 、介质介电常数的 而变大。
正确答案
小题1:变大、变大、变小
小题2:变大、变小、变大
略
用伏安法测一节干电池的电动势ε和内电阻r,所给的器材有:
(A)电压表V:0—3—15V;
(B)电流表A:0—0.6—3A;
(C)滑动变阻器R1(总电阻20Ω);
(D)滑动变阻器R2(总电阻100Ω);
以及电键S和导线若干.
小题1:画出实验电路图(标明变阻器规格).
小题2:如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点,已知4点和7点刚好落在坐标纸交线上。请你完成图线,并由图线求出ε=_ _______V,r=_____ ___Ω.
实验电路图
正确答案
小题1:电路如图所示 (图和R1 全对得4分)( 滑动变阻器选R1)
小题2:1.5,0.5 (各2分)
(1)根据电池的电动势和图中的电流值可选取电流表及电压表;滑动变阻器在本实验中作为限流使用,故应选取若大于内阻的滑动变阻器;
(2)用直线将各点相连,注意让各点尽量分布在直线两侧;由图象与纵坐标的交点可求得电动势;图象的斜率表示电池的内电阻.
解:(1)由图可知,电流小于0.6A,故电流表应选用的量程为0-0.6A;而电池的电动势约为1.5V,故电压表应选用的量程为 0-3V;
为了调节方便并能减小误差,故变阻器应选用R1;
(2)根据数据点位置完成U-I图线,由图可知,电动势为1.5V;图象的斜率为:r==0.50Ω;
点评:本题考查测电动势和内阻实验的数据处理,注意要结合公式理解图象的斜率及截距的含义.
在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,有位同学按右图所示的电路进行连接,他共用6根导线,即aa′、bb′、cc′、dd′、b′e及df,由于混进了一根内部断开的导线,所以当他合上开关S后,发现两个电表的指针都不偏转.他用多用电表电压挡测量ab′间的电压时,读数约为1.5 V,为了确定哪一根导线的内部是断开的,可以再用多用电表的电压挡测量aa′两点间的电压,如果也约为1.5 V,则一定是____________导线断开;如果第二次测量电压是0 V,则一定是____________导线断开.
正确答案
aa′ bb′
若Uaa′="1.5" V,Uab′="1.5" V,说明b′d′是通路,bb′是通路,aa′是断开的.若Uab′="1.5" V,Uaa′=0,说明b′d′是通路,bb′是断开的.
(10分)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中:
(1)某实验小组用如图甲所示电路对镍铬合金和康铜丝进行探究,a、b、c、d是四种金属丝。
①实验小组讨论时,某同学对此电路提出异议,他认为,电路中应该串联一个电流表,只有测出各段金属丝的电阻,才能分析电阻与其影响因素的定量关系。你认为要不要串联电流表?并简单说明理由。 .
②几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示:电路图中四种金属丝a、b、c分别为下表中编号为A、B、C的金属丝,则d应选下表中的 (用表中编号D、E、F表示)。
(2)该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后,想测定某金属丝的电阻率。
①用毫米刻度尺测量金属丝长度为L=80.00cm,用螺旋测微器测金属丝的直径如图乙所示,则金属丝的直径d为 。
②按如图丙所示连接好电路,测量金属丝的电阻R。改变滑动变阻器的阻值,获得六组I、U 数据描在图中所示的坐标系上。由图可求得金属丝电阻R= Ω ,该金属丝的电阻率 ρ= Ω•m (保留两位有效数字)。
正确答案
(1)①不需要串联电流表,因为串联电流相等,电压比等于电阻比;② E;(2)①1.600mm;②0.5;1.3×10-6;
试题分析:(1)①不需要串联电流表,因为串联电流相等,电压比等于电阻比;②由固定变量法可知,d应该与镍铬合金材料不同,长度和截面积相同的导体,即为E;(2)①金属丝的直径为:d=1.5mm+0.01mm×10.0=1.600mm;②连接U-I图线上的各点,得到此电阻的U-I线如图:
由图线求得直线的斜率,即为电阻的阻值:;该金属丝的电阻率
(12分)重庆某军工企业于2013年1月研制成功一种新材料做成的电阻丝,其电阻稳定性非常优良,几乎不随温度发生改变。工程技术员为了准确测定它的电阻率,进行了如下的测量.
(1)用螺旋测微器测量其直径如图所示,则d= mm;
(2)用20分度的游标卡尺测量其长度如图所示,则 cm;
(3)用多用电表粗侧其电阻如图所示,则
(4)用伏安法测量导线的电阻,并要多次测量求其平均值,供选用的器材有:
电源E(电动势为4V); 电压表V(量程为3V,内阻约为2)
电流表 (量程为0.5mA,内阻约为1
) 电流表
(量程为0.6A,内阻约为10
)
滑动变阻器R(最大阻值为20) 开关、导线若干.
①根据工程技术人员所设计的电路,电流表应选 ;
②在图中将选用的器材连成符合要求的实验电路(不得改动图中已画出的部分连线).
正确答案
(1)0.850(0.849~0.850)(2分) (2)3.075 (2分)(3) 8000 (或
) (2分)
(4) ①(2分);② 如图 (4分)
试题分析:(1)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上半刻度读数再加可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读;固定刻度读数为0.5mm;可动刻度读数为:35.0×0.01mm=0.350mm,故读数为:0.850mm。
(2)20分度游标卡尺游标每一分度表示长度为0.05mm,由主尺读出整毫米数,根据游标尺上第几条刻度线与主尺对齐,读出毫米的小数部分;主尺读数为30mm,游标上第15条刻度线与主尺对齐,读数为15×0.05mm=0.75mm,则长度为30.75mm=3.075cm.
(3)万用表读电阻,读指针指示的最上排刻度值乘上倍率:。
(4)①根据电源,待测电阻
,求得
,故选择电流表
合适。
②由于,待测电阻为大电阻,用电流表内接法减小误差;而滑动变阻器最大阻值
远小于待测导线电阻,同时要得到多组数据求电阻平均值,所以滑动变阻器用分压式接法,连接实物图如6-6答图。
用图示的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的内阻非常小,为防止调节滑动变阻器时造成短路,电路中用了一个保护电阻R0,除蓄电池、开关、导线外,可供使用的实验器材还有:
A.电流表(量程0.6 A、3A)
B.电压表(量程3V、15 V)
C.定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)
D.定值电阻(阻值10Ω、额定功率10 W)
E.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A)
F.滑动变阻器(阻值范围0~200Ω、额定电流1A)
(1)则为使实验测量精确,便于操作。定值电阻应该选 ;滑动变阻器应该选 。
(2)图实验中,调整滑动变阻器共测得了5组电流、电压的数据,如下表。
请作出蓄电池路端电压U随电流I变化的U--I图象,根据图象得出蓄电池的电动势为 V内阻的测量值为
正确答案
(1)1Ω 0~10Ω (2)作图见解析 2.03V 0.08Ω (误差在0.02内均得分)
试题分析:(1)如果选用10Ω的电阻,最大电流,小于电流表量程的
,读数误差较大,所以定值电阻应该选1Ω的;滑动变阻器0~10Ω就可以满足实验要求,选用0~200Ω的操作不方便。
(2)用描点法作图,见下图
图线和纵轴的交点为电源电动势,可读作2.03V,图线的斜率为电源内阻,,(误差在0.02内均得分)。
点评:描点法作图要注意点要描的准,看这些点的走势判断图线形状,画图线时尽可能的让点在图线上,如果落不到图线上的点让它们均匀的分布在这条线的两侧。
(14分)为了描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验室可供选择的器材如下:
A.待测小灯泡(6V 500mA) B.电流表A(0-0.6A 内阻约0.5Ω)
C.电压表V(0-3V 内阻5kΩ) D.滑动变阻器R1(0-lkΩ 100mA)
E.滑动变阻器R2(0-5Ω 1.5A) F.电阻箱R3(0-9999.9Ω)
G.直流电源E(约6V,内阻不计)H.开关S,导线若干
(1)将电压表量程扩大为6V,与它串联的电阻箱的阻值应调为 kΩ.
(2)图甲中画出了实验的部分电路,请你补全电路图;滑动变阻器应选用 (选填"Rl"或"R2").
(3)实验中,变阻器滑动触头P在ab间移动时,发现小灯泡两端的电压只能在3.5V-6.0V间变化,则电路中出现的故障可能是
(4)排除故障后,测量出多组数据以灯泡两端的电压U为横轴,电流表的示数I为纵轴,描点作出小灯泡的伏安特性曲线如图所示.若电压表V的实际阻值大于5kΩ,则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的 (选填"上方"或"下方").
⑸如果改装后的电压表有两个量程3V和6V,请根据图甲的电路图用笔画线代替导线,将图中的实验电路连接完整。并根据图说明在闭合电键之前滑片P应应置于 端(选填“a”、“b”或“ab中间”)
正确答案
(1)5 (2)电路图如图;;(3)ac间断路;(4)上方;(5)连线如图,a
试题分析:(1)将电压表量程扩大为6V,与它串联的电阻箱的阻值应调为;(2)小灯泡的电阻为
,改装成的电压表的内阻远大于小灯泡的内阻,故采用安培表外接电路;因为采用分压电路,故滑动变阻器选用阻值较小的R2,电路如图;(3)实验中,变阻器滑动触头P在ab间移动时,发现小灯泡两端的电压只能在3.5V-6.0V间变化,即电压表的读数不能调节到0,说明滑动变阻器和电源及灯泡组成了串联限流电路,则电路中出现的故障可能是ac间断路;(4)若电压表V的实际阻值大于5kΩ,所以导致测量的灯泡的电压值偏大,即相同电流情况下,灯泡实际电压比测量值偏小,则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的上方.(5)电路如图所示;在闭合电键之前滑片P应应置于a端.
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