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简答题

(9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它的电流,现有如下器材:

A.直流电源3V(内阻可不计)       B.直流电流表0~600mA(内阻约0.5Ω)                       C.直流电压表0~3V(内阻约3kΩ)     D.滑动变阻器(10Ω,1A)

E.滑动变阻器(1kΩ,300mA)          F 开关、导线若干

(1)本实验中滑动变阻器选用                 (填 “D” 或 “E ” )

(2)某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如下图所示,电路中所有元器件都是完好的,且电压表和电流表已调零。闭合开关后发现电压表的示数为2V,电流表的示数为零,小灯泡不亮,则可确定断路的导线是    ;若电压表示数为零,电流表的示数为0.3A,小灯泡亮,则断路的导线是       ;若反复调节滑动变阻器,小灯泡亮度发生变化,但电压表、电流表示数不能调为零,则断路的导线是     

(3)下表中的各组数据是该同学在实验中测得的,根据表格中的数据在如图所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线。

(4)如图所示,将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R0串联,接在电压恒定为4V的电路上,每个灯泡的实际功率为           w(结果保留两位有效数字)。

正确答案

(1)D(1分) (2)d,h,g; (共3分,各1分)(3)如图 (2分) (4)0.30W  (3分)

试题分析:(1)因描绘小灯泡的伏安特性曲线,需测量多组数据,滑动变阻器需用分压式接法,为调节的方便,滑动变阻器用阻值较小的,故选择D;(2)电压表有示数,说明电路的通路,而小灯泡不亮,灯泡与电压表串联电流很小,所以导线d断开;若电压表示数为零,而电流表有示数,说明电路接通,电压表没有接入电路,所以h断开;若电压表、电流表示数不能调为零,是因为滑动变阻器是限流式接法,故是g断开;(3)描点画图,如图所示

(4)设灯泡的电压为U,电流为I,根据闭合电路的欧姆定律得:,所以,代入数据,在灯泡的伏安特性曲线同一坐标上画出该直线,其交点即为灯泡的实际电压、电流值,可得灯泡的消耗的实际功率P=UI=0.3W。

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简答题

(11分)有一电压表V1,其量程为3V,内阻约为3000Ω,要准确测量该电压表的内阻,提供的实验器材有:

电源E:电动势约15V,内阻不计;

电流表A1:量程100mA,内阻r1="20Ω" ;

电压表V2:量程2V,内阻r2="2000Ω" ;

定值电阻R1:阻值20Ω;

定值电阻R2:阻值3Ω;

滑动变阻器R0:最大阻值10Ω,额定电流1A;

电键一个,导线若干。

(1)实验中应选用的电表是           ;定值电阻应选用            

(2)请你设计一个测量电压表V1的实验电路图,画在虚线框内

(3)说明实验所要测量的物理量:                       

(4)写出电压表V1内阻的计算表达式RV1=          

正确答案

(1)V2;R1   (各2分)   (2)电路图如图所示。(3分)

(3)电压表V1的示数U1 ,电压表V2的示数U(各1分)  (4)r2   (2分)

试题分析:(1)因待测电压表电压为3V,满偏电流为,远小于电流表的满偏电流100mA,所以不能使用电流表测量电流,考虑使用电压表V2,因其满偏电流,所以可以将两电压表串联使用,所以应选用的电表是V2;显然滑动变阻器应用分压式接法,因电压表V1与V2的最大串联电压为,根据串联单路分压规律可知,,解得R=20Ω,所以定值电阻应选R1

(2)由上面分析可知,电路图如图所示

(3)由欧姆定律所以,只要读出电压表V1的读数U1和电压表V2的读数U2,即可求出待测电压表的内阻,可解得

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在“测定金属的电阻率”的实验中,采用了如图所示电路来测量金属丝的电阻R。

(1)考虑电压表、电流表内阻的影响,用此接法测出的R的阻值_______真实值(填“大于”、“小于”或“等于”),

(2)若测得金属丝的长度为L,直径为D,电阻为R,则金属丝电阻率ρ的表达式:ρ=______________.(用上述测量的字母表示)

(3)某次测量中螺旋测微器的读数如图,则该金属丝的直径为_________mm。

(4)某同学做实验时缺少电压表,于是他用一个满偏电流为300μA、内阻为500Ω的小量程电流表和一个阻值为5500Ω的定值电阻串联,改装成了一个量程为_________V的电压表。

正确答案

(1)小于 (2)  (3)0.990(0.988~0.990均可)    (4)1.8

试题分析:(1)考虑电压表、电流表内阻的影响,由于电压表的分流作用,所以用此接法测出的R的阻值小于真实值;2)若测得金属丝的长度为L,直径为D,电阻为R,则,金属丝电阻率ρ的表达式:ρ=;(3)螺旋测微器的读数0.5mm+0.01×49.0mm=0.990mm。(4)改装的电压表的量程为 =.

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(6分)实际电压表内阻并不是无限大,可等效为理想电流表与较大的电阻的串联.现要测量一只量程已知的电压表的内阻,器材如下:

E.变阻箱(可以读出电阻值,0---9999Ω)一个;

F.开关和导线若干.

某同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:

(1)该同学设计了如图a、图b两个实验电路.为了更准确地测出该电压表内阻的大小,你认为其中相对比较合理的是                            (填“图a”或“图b”)电路.

(2)用你选择的电路进行实验时,闭合电键S,多次改变变阻器阻值,读出多组读数R和电压表的读数,由测得的数据作出图像,如图c所示,则电源的电动势E=  V;电压表的内阻RV=   .

 

正确答案

 (1)图b,     ⑵  4;   1785.7

试题分析:由于滑动变阻器阻值较小,对电路的改变非常有限,为了更准确地测出该电压表内阻的大小,你认为其中相对比较合理的是图b,从图中可以看出R=0时,V=4V,R=2500时,电压表两端电压为,变阻箱分的电压为,然后利用电压值比等于电阻比可以求得电压表内阻为1785.7

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要测量一个量程已知的电压表的内阻,所备器材如下:

A.待测电压表V(量程3V,内阻待测)

B.电流表A(量程3A,内阻约0.01Ω)

C.定值电阻R(已知阻值6kΩ,额定电流50mA)

D.蓄电池E(电动势略小于3V,内阻不计)

E.多用电表

F.开关K1、K2,导线若干

有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作: 

(1)首先,用多用电表进行粗测,选用“×1K”挡且操作方法正确。若这时刻度盘上的指针位置如图所示,则测量的结果是_____________。

(2)为了更精确地测出此电压表内阻,该同学设计了如图所示的(a)、(b)实验电路,你认为其中较合理的电路图是_________________。

(3)用你选择的电路进行实验时,用上述所测量的符号表示电压表的内阻RV=______________。

正确答案

(1)7KΩ或7×103Ω (2)b (3)

试题分析:(1)用多用电表进行粗测时,表盘上的读数是7,选用“×1K”挡,故读数为7KΩ;

(2)a图中电压表的内阻较大,电流表的示数太小,误差太大,b图中R的阻值与电压表阻值接近,误差小;

(3)K2闭合、断开时伏特表读数U1和U2,K2闭合时,示数U1相当于电动势,断开时,二者串联,电流相等,由串并联规律得:解得:

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(14分)某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率,他们截取了一段电线,用米尺测出其长度为L,用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表测得其电阻值约为.为提高测量的精度,该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件,设计了一个电路,重新测量这段导线(用表示)的电阻.

A.电源(电动势为3.0V,内阻不计)

B.电压表(量程为0~3.0V,内阻约为2kΩ)    C.电压表(量程为0~15.0V,内阻约为6kΩ)

D.电流表(量程为0~0.6A,内阻约为1Ω)      E.电流表(量程为0~3.0A,内阻约为0.1Ω)

F.滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2.0A)  G.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定电流1.0A)

H.定值电阻(阻值为3Ω)                     I.开关S一个,导线若干

(1)如下图所示是该实验小组用螺旋测微器对铜芯线直径的某次测量,其读数是________mm.

(2)实验时电压表选________,电流表选________,滑动变阻器选________.(只填代号)

(3)为提高实验的精确度,请你为该实验小组设计电路图,并画在下面的方框中.

(4)某次测量时,电压表示数为,电流表示数为,则该铜芯线材料的电阻率的表达式为:=_______.

正确答案

(1)0.700 (2分)   (2) B (2分),D(2分) ,F (2分)

(3)电路图如下图(电流表外接法+滑动变阻器分压式或限流式均可)(3分)(4)(3分)

试题分析: (1)由图螺旋测微器可知,固定刻度所示为0.5mm,可动刻度示数为20.0×0.01mm=0.200mm,螺旋测微器示数为0.5mm+0.200mm=0.700mm.

(2)电源电动势为3.0V,电压表应选(量程为0~3.0V,内阻约为2kΩ),即选B;通过电线的最大电流约为,为准确测量,电流表应选电流表(量程为0~0.6A,内阻约为1Ω),即选D,为方便实验操作,应选最大阻值减小的滑动变阻器,则选F.

(3)由于,则选用电流表外接法;滑动变阻器选用分压式或限流式均可待测电电阻较小,为保证电路安全,待测电阻应串联一个保护电阻,电路图如图所示.

(4)铜芯材料电阻,则电阻率.

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有一待测电阻Rx(阻值约5Ω左右),实验室提供的器材有:

A.直流电流表A(0~100mA,内阻为25Ω)

B.直流电压表V(0~3V,内阻为5kΩ)

C.滑动变阻器R1(0~20Ω,1A)

D.滑动变阻器R2(0~1kΩ,0.1A)

E.电源(电动势约为3V,内阻不计)      F.开关和若干导线

(1)若要求在实验中待测电阻两端的电压从0开始变化,滑动变阻器应选用      (填仪器代号),

(2)实验时,某同学使用的是多用电表直流电流档来测电流,示数如图乙所示(丙为指针所在区

域部分的放大图),读数为           mA。

正确答案

(1)   C ;实验电路图如下 (2)    72mA  

试题分析: 由于要求电压从0变化,故滑动变阻器应用分压式,应选阻值小的变阻器C.

于电流表和电压表内阻即为确定值,可将电表内阻考虑在内,若用电流表内接法,则待测电阻与电流表串联最大电压为U=(+)=3V,与电压表量程相同,此时应有=+,故应用电流表内接法,电路图如上图所示;

电流表的读数为I=36×mA=72mA

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(12分)在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内电阻时,除备有被测电池、电键和足量导线,还备有下列仪器可供选择:

A.电流表(0~0.6A)

B.电流表(0~3A)

C.电压表(0~3V)

D.电压表(0~15V)

E.滑动变阻器(10Ω,2A)

F.滑动变阻器(50Ω,1.5A)

(1)应该选用的仪器是(写出的字母)       

(2)一学生用以上仪器测得如下表所示数据,根据数据,在坐标轴上画出U-I图象;

(3)从图中可得出电源电动势为     V,内电阻为     Ω(结果保留两位有效数字)。

正确答案

(1)ACF(3分)、(2)如下图(3分)、

(3)2.9(3分)、2.5(3分)

试题分析:(1)测量两节干电池的电动势,电动势为3v,所以应用电压表0-3v;一节干电池内阻1Ω左右,两节2Ω左右,则电流最大值约为1.5A左右,如果选择0-3A的电流表则读数误差较大,且据本题实验数据,应该选择0-0.6A的电流表;电路中最大电流约为1.5A,而从滑动变阻器的额定电流上判断应该选择额定电流1.5A的。

(2)如图所示:

(3)图线与纵坐标交点为电动势大小,即为2.9v,内阻为:

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硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件.某同学利用如图a所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系.图中R0=2Ω,电压表、电流表均可视为理想电表.

①实验一:用一定强度的光照射硅光电池,闭合电键S,调节可调电阻的阻值,通过测量得到该电池的U—I曲线a(见图c).则由图象可知,当电流小于200 mA时,该硅光电池的电动势为    V,内阻为       Ω.

②实验二:减小光照强度,重复实验,通过测量得到该电池的U—I曲线b(见图c).

 

在做实验一时,调整R的阻值使电压表的读数为1.5V;保持R的阻值不变,在实验二的光照强度下,可调电阻R的电功率为       mW(保留两位有效数字).

③用“笔画线”代替导线,将图b中的器材按图a所示电路连接起来.

正确答案

(1)2.9V  4Ω(2) 80-90mW(3)见解析.

试题分析:(1)从图中读出当电流小于200 mA时,该硅光电池的电动势为2.9V,内阻为(2).从图中读出,当电压表读数为1.5V时通过R0和R的电流为65mA,则可调电阻R的电功率为(3)连线如下图。

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(12分)某研究性学习小组的同学用芭乐做成水果电池,并设计了 一个如图所示的电路来测定该水果电池的电动势和内电阻。实验中记录下电阻箱的电阻值和对应电流计示数,将数据填在如下的表格中。已知电流计内阻为Rg=500Ω

     

①甲、乙两同学利用图象法处理实验数据。甲同学作出的图象如图A所示,乙同学作出的图象如图B所示,你认为哪个同学作的图象对本问题的研究更科学_______(填“A”或“B”),其理由是:______。

②利用你认为科学的图象,得出该水果电池的电 动势为______V,内阻为______Ω。

③完成实验后,该研究性学习小组的同学初步得出了水果作为 电池不 实用的物理原因是______。

正确答案

①B 画出的图线是一条直线,容易求出电池的电动势和内电阻

②0.05V;880Ω

③电池内阻过大

试题分析:(2)①见答案,②由闭合电路欧姆定律得U=I(R+r+500),将此式化为,结合图B图像的斜率和截距可得出电动势约为0.05V,内阻约为880Ω。

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