- 恒定电流
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实验室有一块量程为500μA,内电阻Rg约为200Ω的电流表(也称微安表),需要准确测量它的内电阻,有人根据实验室现有的器材设计了如图甲所示的实验电路。电路中部分器件的规格如下:
未校准的电流表(也称毫安表):(mA:量程1mA,内电阻约100Ω)
滑动变阻器:(R1:20Ω,1A)
电阻箱: (R2:999.9Ω)
直流电源:(E:电动势3V,内阻很小)
小题1: 为了保证实验操作过程的安全(即不论滑动变阻器R1的滑动端如何调节,都不会烧坏电流表),定值电阻R3的阻值至少应为 Ω。
小题2:将图7乙所示的实物图按图7甲所示的电路连接成实验电路。
小题3: 简述测量的主要操作步骤,并说明测量的结果。
正确答案
小题1:380
小题2:如图所示
小题3:a. 将S2向位置1闭合,调节R1的滑动端使微安表示数接近或等于500μA,记下此时毫安表的示数I0。
b. R1的滑动端的位置不变,将S2向位置2闭合,调节电阻箱R2的阻值,使毫安表的示数仍为I0。此时电阻箱的阻值R0就是微安表的内电阻的阻值,即Rg= R0。…………(5分)
略
(多选题)下述关于用多用表欧姆档测电阻的说法中正确的是( )
正确答案
A、C
测量电阻时如果指针偏转过大,说明电阻较小,所以应将选择开关S拨至倍率较小的档位,每次换挡都需要重新调零后测量,故A正确
测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,不会影响测量结果,B错误
测量电路中的某个电阻,内置电源接通,所以应该把该电阻与电路断开,C正确
每次换挡都需要重新调零,但是不换挡不需要调零,所以测量阻值不同的电阻时并不是必须重新调零,D错误
故选AC
为测定一节干电池(电动势约1.5V,内阻约1.0Ω)的电动势和内阻,实验室备有电流表G(满偏电流3mA,内阻25Ω)、定值电阻R =0.126Ω、开关和若干导线及以下器材:
(1)因电流表量程太小,需将R0与电流表____连接以扩大量程。
(2)电压表应选择 ;滑动变阻器应该选择 。(填代号)
(3)请在方框内完成实验电路图;(用2B铅笔加重画)
正确答案
(1)并联(2分)(2)A;C(3分)
(3)如图所示(4分)
(1)根据电表的改装原理可知:将电流表扩大量程应并联一个小电阻分流;
(2)已知干电池的电动势,则根据安全性和准确性可知电压表;滑动变阻器的最大阻值应约为内阻的十倍左右即可起到调节左右;
(3)根据电表的改装及本实验的实验电路可以得出实验电路图;
解:(1)电流表要扩大量程,应并联一小电阻分流,从而以流过表头及固定电阻的总电阻为测量值,故应并联电阻;
(2)干电池的电动势约为1.5V,故为了准确,电压表量程不能过大,故只能选择3V量程的电压表;滑动变阻器应起到应有的调节作用,且要易于调节,故滑动变阻器约为内电阻的10倍左右即可,故滑动变阻器应选C;
(3)电压表并联在电源两端,电流表改装后与滑动变阻器串联在电源两端即可;故原理图如下;
点评:本题考查测定电动势和内电阻的实验及电表的改装;在平常练习时一定要善于总结找出规律.
(11分)为检测一个标值为5 Ω的滑动变阻器,现可供使用的器材如下:
E.电压表V2,量程3 V,内阻约3 kΩ
F.滑动变阻器R,总电阻约20 Ω
G.直流电源E,电动势3 V,内阻不计
H.电键S、导线若干
①为了尽可能精确测定Rx的总电阻值,所选电流表为___________(填“A1”或“A2”),所选电压表为_________(填“V1”或“V2”)。
②请根据实验原理图甲,完成图乙未完成的实物连接,使其成为测量电路。
③如图丙所示是用螺旋测微器测量待测滑动变阻器所采用的电阻丝的直径,则该电阻
丝的直径为 mm。
正确答案
①(每空2分)A1; V2
②(4分)如图
(说明:电流表外接法、滑动变阻器分压式接法的其它正确连接方案均可得满分;若待测滑动变阻器Rx不是连接两个固定接线柱的扣1分;电压表和电流表未正确连接“+”、“-”接线柱的,一个表接错扣1分;两处以上(不含两处)连接错误的得零分)
③(3分) 1.205(说明:在1.203~1.207范围内均正确)
①直流电源E,电动势3 V,所以电压表选小量程的V2表,电路中电流最大值为,所以电流表选择A1表
②实物图如下
③该电阻丝的直径为,1mm+20.5×0.01mm=1.205mm
如图所示,取一对绝缘柱支持导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔是闭合的。把带正电荷的物体C移近导体A,金属箔将张开;这时把A和B分开,然后移去C,金属箔将 ;再让A和B接触,金属箔将 。(均填“闭合”或 “张开”)
正确答案
张开,闭合
略
(9分)有一节干电池,电动势大约为1.5V,内电阻约为1.0Ω。为了比较准确地测出该电池的电动势和内电阻,根据提供的以下器材完成相关实验:
A.电压表V(5V,5kΩ)
B.电流表G(量程2.0mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(量程0.6A,内阻约为0.5Ω)
D.滑动变阻器R1(0~100Ω,0.5A)
E.滑动变阻器R2(0~10Ω,1A)
F.电阻箱R3(0~999.9Ω)
G.开关S和导线若干
(1)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,电阻箱的阻值应调为 Ω。请在虚线框内画出实验原理图 (标注所选择的器材符号)。
(2)下表是根据实验设计的原理图测得的数据,为了采用图象法分析和处理数据,请你在下图所示的坐标纸上选择合理的标度,作出相应的图线。
(3)根据图线求出电源的电动势E= V(保留三位有效数字),电源的内阻r= Ω(保留两位有效数字)。
正确答案
(1) 990.0 (2)作图 (3) (1.45~1.49) (0.84~0.90)
试题分析:(1)由于给出的电压表量程较大,测量误差大,所以将电流计改装成2V的电压表,串联的电阻为,即电阻箱调至990Ω;根据测量电源电动势和内阻的原理画出原理图如图所示
(2)根据题目中给出的数据在坐标系中标出标度,将数据描点,然后让尽量多的点落在直线上,从而做出图像,如图所示
(3)由原理图可知电流表G的示数对应着路端电压,电流表A对应着通过电源的电流,所以可知电动势,根据图像的斜率表示内阻的大小可知
.
(10分)有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm,电阻大约为6,横截面如图甲所示。
(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为 mm;
(2)现有如下器材
A.电流表(量程0.6A,内阻约为0.1)
B.电流表(量程3A,内阻约为0.03)
C.电压表(量程3V,内阻约为3)
D.滑动变阻器(1000,0.3A)
E.滑动变阻器(15,3A)
F.蓄电池(6V,内阻很小)
G.开关,带夹子的导线若干
实验采用限流式接法,请将图丙所示的实际测量电路补充完整。电路中的电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(只填代号字母)
(3)已知金属管线样品材料的电阻率为,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S,在前面实验的基础上,还需要精确测量的物理量是 (所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分截面积的表达式为S= 。
正确答案
(1)0.900mm(2)A;E;连线如图所示
(3)管线长度L;(2分)
试题分析:(1)、螺旋测微器的读数等于0.5mm+0.01×40.0mm=0.900mm.
(2)、电路中的电流大约为I=0.5A,所以电流表选择A.待测电阻较小,若选用大电阻滑动变阻器,测量误差角度,所以滑动变阻器选择E.
(3)、待测电阻远小于电压表内阻,属于小电阻,所以电流表采取外接法.滑动变阻器采用限流式接法.还需要测量的物理量是管线长度L,根据R=ρ,则S=
,则中空部分的截面积S′=
见答图
图(a)是测量电源电动势E和内阻r的原理图.R0=2.5Ω为定值保护电阻,电流表内阻不计,单位长度电阻r0=0.10Ω/cm的电阻丝ac上标有长度刻度.
①请根据原理图连接图(b)的实物图;
②闭合开关S,记录ab的长度L和电流表A的示数I;滑动b点改变ab的长度L,测得6组L和I值,并算出对应的值.写出
与L、E、r、R0、r0的关系式
=_________;
③图(c)中的“×”是已标出的实验数据,请作出随L变化的图线;
④根据-L图线算出电源电动势E=_____V,内阻r =_____Ω.(计算结果保留到小数点后两位)
正确答案
①如答图(b)(2分,按连图规范,表量程接错或线夹接错均得0分)
② (2分) ③如答图(c)(2分,尺规作图,连成曲线或折线得0分)
④1.48(2分,1.46~1.52均可),0.61(2分,0.55~0.90均可)
试题分析:① 电路中的电大电流约为I=E/R0=1.5/2.5=0.6A,所以电流表量程选0.6A,连接如上图;②由闭合电路欧姆定律有E=I(R0+r+r0L),解得 ;③作图如上;④结合数学知识可知,直线的斜率K=
,解得E=1.48V,图线截距b=
,解得r=0.61Ω.
某同学为描绘某元件的伏安特性曲线,在实验室中做了以下实验:
①用多用电表欧姆档粗略测量该元件的电阻,选用×10档,测量结果如图所示,则测得的电阻为 Ω;
②实验室中有如下器材:
A.电流表A1(量程0.6 A,内阻约0.6Ω)
B.电流表A2(量程30mA,内阻约2Ω)
C.电压表V (量程3 V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器R1 (10Ω,0.3A)
E.滑动变阻器R2 (1000Ω,0.1A)
F.电源E (电动势3V,内阻约0.1Ω)
G.开关S及导线若干
请同学们选择合适的仪器,在虚线框内画出实验电路图,要求闭合开关前滑动变阻器放置在合适位置;
③如图中Ⅰ、Ⅱ图线,一条为元件真实的U—I图线,另一条是本次实验中测得的U—I图线,其中 是本次实验中测得的图线.
正确答案
) ①(3分) 130 ②(4分) 如图
③(3分) Ⅰ
试题分析:①电阻值;②由于电源电动势为3V,因此整个回路的总电流不超过
,因此电流表选A2,为了测出完整的伏安特性曲线,滑动变阻器采用分压式接法,一般分压式接法滑动变阻器选阻值小的,这样测量较方便,因此选R1,接线时由于待测电阻较大,适合采用电流表内接法,且滑动变阻器置于使电压表和电流表示数最小的一端,如答案所示;③由于电流内接测值比真实值偏大,即电流相同时,测量的电压值比真实值偏大,因此测量图象为图I。
(4分)实验室新进了一批低电阻的螺线管,课外活动小组的同学想用多用电表粗测螺线管的电阻。多用电表电阻档有4个倍率:分别为×1k、×100、×10、×1。
(1)若该同学选择×10倍率,用正确的操作步骤测量时,发现指针位置如图中虚线所示,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. 。
(2)重新测量后,刻度盘上的指针位置如图中实线所示, 则测量结果是 W。
正确答案
(1) A. 将选择开关转至×1挡 ;B. 将红、黑表笔短接,旋转调零旋钮,使读数为0Ω ;(2) 13 。
试题分析:(1)选择×10倍率,指针读数接近0,说明电阻比较小,所选择的倍率偏大,因此首先要换成×1倍率,重新换倍率后要重新进行欧姆调零,也就是红黑表笔短接,旋转欧姆调零旋钮,使读数为0Ω
(2)欧姆表的读数为指针对应的读数乘以倍率即
(5分)要测绘一个标有“3 V.6 w”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势4.5 V,内阻约1 );
电流表(量程为0一250 mA,内阻约5 );
电压表(量程为0---- 3 V,内阻约3 k );
电键一个、导线若干。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号)。
A.滑动变阻器(最大阻值20 ,额定电流1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值1750,额定电流0.3 A)
(2)实验的电路图应选用下列的图 (填字母代号)。
(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2的定值电阻R串联,接在电动势为1.5 V、内阻为1
的电源两端,如图所示。每个小灯泡消耗的功率是 W。
正确答案
.①(1分)A ②(1分)B ③(3分)0.09 W
试题分析:.①描绘伏安特性曲线,滑动变阻器选择分压式接法,保证电压可以从0开始调节,可以有更大的调节范围,而分压式要求滑动变阻器选择阻值小的,即A
②描绘伏安特性曲线,滑动变阻器选择分压式接法,选项A错。选项C是个并联电路,并不能改变电压,所以错误。小灯泡正常发光的电阻,则有
,根据大内偏大小外偏小,电流表选择外接法,因此选项B的电路正确。
③假设流过灯泡的电流为I,根据福安特性曲线对应的电压为U,则对整个闭合回路应该有,即
,对照伏安特性曲线可以发现符合此关系的电压
,电流
,那么灯泡的电功率
有一电阻RX,其阻值大约在40 Ω--50 Ω之间,需要进一步测定其阻值,手边现有下列器材:
实验电路如图所示,实验要求有利于测多组电流、电压值.此实验电路应选用的电流表为 ,滑动变阻器为___________.(填代号)
正确答案
A2 R1
试题分析:电路中电流最大值不超过为,本着读数精确性的原则,电流表选择
;滑动变阻器为限流接法,两个滑动变阻器均能满足限流要求,本着便于操作的原则,选用
(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,“2.5V 0.5A"和小灯泡,内阻未知,请按要求完成以下操作:
(1)在图中完成实物连线;
(2)电路连好后,在闭合电键前,滑动变阻器的滑片应滑到 端(填“左”或“右”);
(3)闭合电键,将滑动变阻器的滑片滑动到某一位置,发现两表的指针指到如图所示位置,则小灯泡两端电压为 V,流过小灯泡的电流为 A;
(4)不断改变滑动变阻器滑片的位置,记录6组电压电流数据;
(5)在坐标纸上描点连线,得到如图所示伏安特性曲线。由曲线可知随着电压增大,小灯泡的阻值不断 。
正确答案
(1)如图所示
(2)左端 (3)1.90v 0.42A (5)R在变大
试题分析:(1)如图所示:测量小灯泡的伏安特性曲线,为了使测量更精确,需要使灯泡电压从零调起,则滑动变阻器接成分压式;由于电流表是小电阻,电流表接成外接法。
(2)如图所示,灯泡的电压需要从0调起,滑片在电键闭合之前要滑到最左端。
(3)如图所示,电压用1/10估读法,读数为19×0.10=1.90v;电流表用1/2估读法,读数为21×0.02=0.42A。
(5)图像的斜率表示为k=ΔI/ΔU=1/R,由图像可知斜率在减小,则电阻R在变大。
一多用电表的表盘如下。
(1)用×10挡测量某电阻时,操作步骤正确,表盘的示数如图,则该电阻的阻值是 Ω.
(2)若将该表的选择开关置于10 mA挡测电流,表盘示数仍如图,则被测电流为 mA;
(3)若用直流25 V挡测量电压,表盘示数还如图,则读数为 V.
正确答案
(1)220 (2)4.0mA (3)10.0V
试题分析:多用电表测量电阻,电阻值为表盘示数×倍率,被测电阻为220 。选择开关置于10mA档,则选择表盘中央直流电流刻度10量程读数,最小分度为0.2mA,半格估读,电流示数为4.0mA。若选直流25V档位测电压,选择表盘中央直流电流刻度250量程读数,量程修改为25V,最小分度为0.5V,按五分之几估读,电压示数为10.0V。
如图是多用表的刻度盘,当选用量程为50mA的直流电流档测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为_____mA;若选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时,表针也指示在图示同一位置,则所测电阻的阻值为______Ω.如果要用此多用表测量一个约2.0×104Ω的电阻,为了使测量比较精确,应选的欧姆档是_________(选填“×10”、“×100”或“×1K”).换档结束后,实验操作上首先要进行的步骤是____________.
正确答案
30.8;1500;×1K; 用欧姆表调零旋钮调零。
试题分析:选用量程为50mA的直流电流档测量电流时,刻度盘精确度是“1”,估读到下一位应该是30.7~30.9均可;选用倍率为“×100”的电阻档测电阻时不必估读,直接读作15×100Ω=1500Ω;欧姆表测电阻时让指针尽量接近中间可以提高准备度,测量一个约2.0×104Ω的电阻,应选择“×1K”档位;欧姆表每次换档结束都要用欧姆表调零旋钮调零。
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