- 恒定电流
- 共18115题
(9分)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,若用欧姆表粗测得知电阻丝Rx的阻值约为5Ω,为较精确的测量金属丝的电阻,并要求金属丝发热功率P<1.28W,需要另行设计电路进行测量,实验室备有的部分仪器有:
A.电动势6V的电池组E
B.两档电流表A(量程:0~0.60A,内阻约0.13Ω;量程:0~3.0A,内阻约0.025Ω)
C.两档电压表V(量程:0~3.0V,内阻约3kΩ;量程:0~15V,内阻约15kΩ)
D.滑动变阻器R1(0~100Ω,最大允许电流lA)
E.滑动变阻器R2(0~20Ω,最大允许电流lA)
①上述器材中应选用的是:滑动变阻器应选用 。
②在虚线框内画出实验电路图。
③实验时,电流表、电压表指针位置如图甲所示;螺旋测微器测金属丝的直径、米尺测金属丝的长度如图乙所示,由图可知各物理量的测量值为:伏特表的读数为____V,安培表读数为____A, 金属丝直径的测量值d= mm;金属丝长度的测量值L= cm。根据上述数据,可以计算出所测金属丝的电阻率ρ=____ Ω˙m(计算结果保留两位有效数字)。
正确答案
①R2(1分) ②图答-1(2分) ③2.50 (1分) 0.500 (1分) 0.380~0.382,(1分) 31.00,(1分) 1.8×10-6(2分)
试题分析:(1)金属丝电阻约为5Ω,金属丝允许的最大电流约为,电源电动势为6V,为减小测量误差,电压表应选0~3V量程,则电路最大小电阻约为
,则两滑动变阻器都能保证安全,为方便实验操作,滑动变阻器应选
.
(2)由(1)可知,滑动变阻器阻值非常接近待测金属丝电阻倍,滑动变阻器采用限流接法可以测出多组实验数据,滑动变阻器可以采用限流接法,则电流表应采用外接法,电路图如图所示.
(3)电压表选择0-3V,其分度值为0.1V,示数为2.5V;电流表量程选择0-0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,
由图示螺旋测微器可知,固定刻度示数为0,可动刻度示数为38.0×0.01mm=0.380mm;
由图示刻度尺可知,其分度值为1mm,金属丝长度;
根据公式,所以金属丝电阻率
标有“6V,1.5W”的小灯泡,测量其0—6V各不同电压下的实际功率,提供的器材除导线和开关外,还有:
E.滑动变阻器10Ω , 2A
F.滑动变阻器1kΩ , 0.5A
①实验中电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(用仪器前序号表示)
②在虚线方框图中画出电路图
正确答案
①C E ②如图所示
试题分析:(1)小灯泡的额定电流为0.25A,所以选择C电流表足够精度;一般为了测量0V的电路只有分压式电路可以,所以选择小电阻分压,即E。
(2)根据设计要求,分压式电路,同时为了保证测量精度,根据判别式,小灯泡内阻远小于此,所以属于小电阻,即用外接法。电路如图。
点评:本题考查了常规分压式电路的设计和仪器的选择,要注意仪器安全、数据精度等。
有一根细而均匀的导电材料样品(如图a所示),截面为同心圆环(如图b所示),此样品长L约为6cm,电阻约为100Ω,已知这种材料的电阻率为,因该样品的内径太小,无法直接测量。现提供以下实验器材:
A.20分度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程50mA,内阻r1=100Ω)
D.电流表A2(量程100mA,内阻r2约为40Ω)
E.电流表A3(量程3A,内阻r3约为0.1Ω)
F.滑动变阻器R(0-10Ω,额定电流2A)
G.直流电源E(12V,内阻不计)
H.导电材料样品Rx(长L约为6cm,电阻约为100Ω)
I.开关一只,导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:
(1)(4分)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L= mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示,其示数D= mm。
(2)(3分)请选择合适的仪器,画出最佳实验电路图,并标明所选器材前的字母代号。
(3)(3分)用已知物理量的符号和测量量的符号来表示样品的内径d。
d=
正确答案
(1)61.70 6.125±0.002
(2)见解析(3)
试题分析:
(1)游标卡尺读数方法:首先读出游标尺0刻线对应的主尺的整数部分读作n毫米,然后读出游标尺第几个刻度线和主尺刻度线对齐,读作m,最后读数为:(m+n×0.05)mm,所以本题读作61.70mm.
螺旋测微器的读数包括两部分:大于0.5mm的刻度值由主尺读出,用m表示;小于0.5mm的刻度值由旋轮(即可动刻度)读出,用n表示,可动刻度要估读一位,则螺旋测微器所测量的值为m+0.01n,单位为毫米。所以本题读作6.125±0.002 mm
点评:容易题。游标卡尺和螺旋测微器是日常生活和工厂中经常使用的精度较高的测量长度的仪器,能正确地使用和读数是一种起码的技能,它是高考的热点.
(2)本题要求尽可能精确地测量,所以采用分压电路,电流表当电压表使用,电流表
外接,由于电流较小所以不选用
,实验电路图如下
(3)样品截面积,电阻阻值
,根据电阻定律的
,三式联立解得
点评:本实验的优点在于测电阻的阻值时不存在系统误差,流过电阻的电流和它两端的电压都是准确的。
在《电场中等势线的描述》实验中,图中a、b、c、d、e为间距相等的五个基准点,A、B为电极,当电流从正接线柱流人G表时,其指针向正接线柱一侧偏转,当G表的指针指 时,说明探针所接触的两点正是等势点;当探针I接d点,探针Ⅱ接在某点时,G表指针偏向负接线柱一侧,为了找到等势点,探针Ⅱ向 (填“左”或“右”)移,才能找到等电势点学
正确答案
零;左
略
在“研究电磁感应现象”的实验中,可利用右图所示器材,研究在不存在相对运动的情况下能否产生感应电流。
(1)请用笔画线代替导线,将实验所用电路连接好(部分导线已经连好);
(2)若连好电路后,在闭合开关瞬时,发现电流表指针向右偏,则在断开开关的瞬时,电流表指针将向 (填“左”或“右”)偏;当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表指针将向 (填“左”或“右”)偏。
正确答案
(1)见下图
(2) 左 左
略
右图是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图.图中S为开关,R为滑动变阻器,定值电阻R1和电流表A1内阻之和为10 000 Ω.
(1)按电路原理图连接实物图.
(2)在闭合开关S前应将滑动变阻器的滑动端P移动至____________(填“a端”、“中央”或“b端”).
(3)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端P至某一位置,读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端P的位置,得到的数据如下表所示.请在如图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1-I2图线.
(4)由(3)中所得图线可求出电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω.
正确答案
(1)连线如图甲所示
(2)b端
(3)如图乙所示
(4)1.49(1.48~1.50) 0.60(0.55~0.65)
试题分析:①由原理图可知,电路为基本的限流接法,故按原理图串联即可;连线如图甲所示;
(2)为保证安全,开始时滑动变阻器应接到最大值,故应接b端;
(3)将各点依次描出,连线如图乙所示.
(4)图象与纵坐标的交点为电源的电动势,故电动势为1.49V(在1.48~1.50范围内同样给分)
图象的斜率为电源的内阻,故内阻约为0.60(在0.55~0.65范围内同样给分)
点评:测定电动势和内阻的实验中要注意数据的处理时主要应用了图象法,在学习中要掌握读数及画图的能力,要结合公式理解图象中点、线、交点及截距的意义.
某同学利用实验室提供的器材探究金属丝的电阻与长度的关系,他截取了一段镍铬合金丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在合金丝上夹上一个小金属夹,金属夹可在合金丝上移动.所用的器材还有:电池组(电动势3V,内阻很小),电流表(内阻约为0.5Ω),多用电表,螺旋测微器,米尺,开关,导线若干.
①用螺旋测微器测量合金丝的直径,示数如图(a)所示,合金丝的直径是_______mm;
②选择多用电表的“´1”挡测量金属丝的电阻,示数如图(b)所示,可知该段合金丝的电阻约为_______Ω.
③实验中使用多用电表测量电压,请将图(c)中的多用电表(内阻约为几千欧姆)正确接入电路中;开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移至_____端(填“左”或“右”);若某次用直流2.5V挡测量时,示数如图(b)所示,则读数为______V.
④实验时通过改变金属夹的位置,分别测出7组与长度L对应的电压U和电流表的示数I,利用计算出不同L对应的电阻值R,并据此绘出了图(d)的关系图线,其斜率为_________Ω∙ m-1(保留两位有效数字),它与合金丝横截面积的乘积代表的物理量是__________________.
图c
图d
正确答案
① 0.397~0-399 ② 8③左、1.62~1.64 ④7.5~8.5 、电阻率
试题分析:
①螺旋测微器的读数为:
② 电阻为
③为了保护电路,滑动变阻器应连在最大电阻处,即左端 、 该电表的分度盘为2分度,所以读数为 1.62~1.64
④ 其斜率为7.5~8.5 ,根据可得乘积表示电阻率
点评:做本题的关键是理解实验原理,特别是读数问题,螺旋测微器的游标上的读数需要估读,在读电流表电压表时,首先需要弄清楚分度值
某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中,正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示,则它们的读数值依次是_________、________、__________。
已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约20kΩ。电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电动势E = 4.5V,内阻很小。则以下电路图中__________(填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路。
但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏_________。若已知实验所用的电流表内阻的准确值,那么选择一个最佳电路准确测量金属丝电阻,此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻
___________( 用题中字母代号表示)。
正确答案
0.881mm 0.42A 2.25V A 小
试题分析:螺旋测微器的读数为
电流表接0.6A的量程,所以分度值为1,故读数为0.42A,
电压表接3V的量程,所以分度值为1,故读数为2.25V,
因为电源不宜在长时间、大功率状况下使用,所以采用滑动变阻器的限流接法,又因为电流表的阻值和被测阻值很接近,所以使用电流表的外接法,故选A电路图,电压表测量的是电阻两端的准确值,但是由于电压表的分流,所以导致测得的电流比实际的值大,所以根据欧姆定律可得,测量值比实际值要小,故
,所以
点评:在电学实验的考查中,经常考查到仪表的选择、电流表内外接法的选择及实验数据的处理,故应注意此类问题的解法;在实验中要注意把握准确性及安全性原则.
(8分)欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:
A. 电池组(3V,内阻1Ω);
B.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω);
C.电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω);
D.电压表(0~3V,内阻3kΩ);
E.电压表(0~15V,内阻15kΩ);
F.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A);
G.滑动变阻器(0~1750Ω,额定电流0.3A);
H.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是__________(填写各器材的字母代号)
(2)实验电路应采用电流表__________接法(填“内”或“外”)
(3)电流表采用上述的接法,电阻的测量值__________(填“偏大”或“偏小”)
(4)为使通过待测金属导线的电流能在0~0.5A范围内改变,请按要求在方框内补充画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图。
正确答案
(1)A、C、D、F、H(填写各器材的字母代号)(2)外 (填“内”或“外”)
(3)偏小 (填“偏大”或“偏小”)(4)见解析
本题考查了测量电阻电路时各种仪器的选择,电路图的画法,以及实验中各种问题的解决方式,(1)电路需要电源,所以选A,因为电源电压才3V,所以选择的电压表为D,对与滑动变阻器的选择要求是操作方便,所以一般我们选择和被测电阻阻值相差不大的滑动变阻器,所以选F,实验中当滑动变阻器连入电路的阻值为零时,电路中的电流最大,为0.6A,所以选择的电流表为C,连接各仪器需要导线和开关,所以选H,
(2)因为,所以电流表的分压较大,故采用电流表的外接法
(3)根据上述测量,测得的电阻,电压表测量的是准确电压值,但是由于电压表的分压,所以导致
,所以测量值偏小,
(4)因为要求待测金属导线的电流能在0~0.5A范围内改变,,所以采用滑动变阻器的分压接法
思路拓展:熟练掌握实验原理,准确选取实验器材,并能正确连接实验电路时完成实验的关键,其中对电流表的内、外接法,滑动变阻器是分压接法还是限流接法是实验中的难点,也是重点
(9分)一同学用如图所示装置研究感应电流的方向与引起感应电流的磁场方向的关系,已知电流从a接线柱流入电流表时,电流表指针右偏,实验时,磁场方向、磁铁运动情况及电流表指针偏转情况记录在下表中.
①由实验1、3得出的结论是:穿过闭合回路的磁通量________时,感应电流的磁场与原磁场方向________.
②由实验2、4得出的结论是:穿过闭合回路的磁通量________时,感应电流的磁场与原磁场方向________.
③由实验1、2、3、4得出的结论是:感应电流的磁场总是________引起感应电流的磁场的变化.
正确答案
①增加 相反②减小 相同③阻碍
①由实验1、3得出的结论是:穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反②由实验2、4得出的结论是:穿过闭合回路的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场方向相同
当小灯泡发光时其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而发生变化。某同学为研究这一现象,按照自己设计的实验电路测量小灯泡的电流I和电压U,得到如下表所示的数据。
I(A)
0.12
0.22
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U(V)
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
小题1:请你根据上表数据的特点,在虚线框中画出实验电路图。可用的器材有:电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0~10Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干。
小题2:在图示坐标纸上画出小灯泡的U-I曲线,并定性分析灯丝的电阻与灯泡发光亮度的变化关系 。
小题3:如果将上面实验中使用的小灯泡接在电动势是1.5V,内阻是2.0Ω的电源两端,利用上面的U-I曲线可求出小灯泡的实际功率是 W,电源效率为 。
正确答案
小题1:如下图a所示(3分)
小题2:如下图b所示 灯丝电阻随发光亮度增加而变大(2分)
小题3:0.28 53%(每空2分)
(1)由表格数据可知,灯泡电阻约为2Ω~4Ω,远小于电压表内阻,应采用电流表外接法;由表格中的第一组数据可知,要取到0.12A的电流,滑动变阻器需用分压式接法。
(2)做小灯泡的U-I曲线时要先描点,用平滑的曲线将尽量多的点连在曲线上,连不上的尽量分布在曲线两侧;由描绘出的图象观察可得,U-I图象的斜率越来越大,故灯丝电阻随发光亮度增加而变大。
(3)小灯泡和电源串联的电路如上图所示,作出U=E-Ir的图线如图中倾斜直线,根据两图线交点的物理意义可知,此时电源和灯泡的电流为0.35A,灯泡工作电压为0.80V,因此小灯泡的实际功率为P=UI=0.28W。电源效率为×100%=
×100%=53%。
(6分)用以下器材测量待测电阻Rx的阻值:
待测电阻Rx:阻值约为100Ω;
电源E:电动势约为6.0V、内阻忽略不计;
电流表A1:量程50mA、内阻r1=20Ω;;
电流表A2:量程300 mA、内阻r2约为4Ω
定值电阻R0:阻值为20Ω;
滑动变阻器R:最大阻值为10Ω;
单刀单掷开关S、导线若干.
测量电阻Rx的电路图如图所示
⑴开关S闭合前,滑动变阻器R滑片应该移到 端(填“A”、“ B”或“无要求”)
⑵若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2,则由已知量和测得量表示Rx的表达式为Rx= .(请用题中字母表达)
正确答案
① A(3分)②(3分)
⑴开关S闭合前,滑动变阻器R滑片应该移到A端,使分压部分电压为零,保护用电器
⑵待测电阻阻值等于,电压与电流的比值,即Rx=
电动自行车具有方便、快捷、环保等优点。某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电,取下三块电池,分别标为A、B、C,测量它们的电动势和内阻。
(1)粗测电池A 时,多用电表的指针如图甲所示,由此可知他们选择的挡位是
A.直流10V 挡 B.直流50V 挡 C.直流250V 挡 D.交流10V 挡
(2)为较准确地测量A 电池的电动势E 和内阻r,采用了图乙所示的实验器材,
① 用笔划线代替导线,在答题纸上将实验电路图乙连接完整;
② 改变电阻箱的阻值R,测出对应的电流I(电表可视理想表),小敏同学随意地将实验数据记录在草稿纸上,如右图所示。请你帮他整理一下,将R 和I 对应数据填入答题纸的表格中。
③ 利用上述数据可求得A 电池的电动势E= V;内阻r = Ω
正确答案
(1)B
(2)要点:1A表正负极,电阻箱的接线柱
(1)只有量程是50V时,才比较切合实际(2)通过改变电阻箱的阻值从而改变电流和路端电压,由E=U+IR,得到两组数据可算出电源电动势和内阻,也可画图像得出
有一种供实验使用的电池,其标称电压为9V,允许电池输出的最大电流为0.5A,为了测定这个电池的电动势和内电阻,实验时利用了如图所示的电路图,其中R0为保护电阻。
小题1:电路图的虚线框1中应该接______传感器,开关S闭合前,要把滑动变阻器的阻值调到______(选填“最大”或“最小”)。
小题2:实验室里备用的定值电阻有以下几种规格:
实验时R0应选用上述定值电阻中的____(填字母代号)较好。
小题3:改变滑动变阻器的触点位置,记录几组不同的电压、电流值,利用本实验的DIS软件,点击“直线拟合”,得到如图所示的U~I图线,则电池的电动势为____V,内电阻r=____Ω。
正确答案
小题1:电压(1分),最大(1分)
小题2:C
小题3:9.5(1分),5
分析:(1)测电源电动势与内在实验中,电压传感器应并联接入电路,测路端电压,电流传感器应串联接入电路,测电路电流.
(2)只有保护电阻接入电路时,电路电流不能超过电源允许的最大电流,同时保证保护电阻消耗的功率不能超过自身的额定功率.
(3)电源的U-I图象与纵轴的交点是电源电动势,图象斜率的绝对值是电源的内阻.
解:(1)由电路图可知,虚线框1并联在电源两端,1是电压传感器;开关S闭合前,要把滑动变阻器的阻值调到最大;
(2)为保证电流不超过电源的最大输出电流,保护电阻约为R0==
=18Ω;
A、电阻为5Ω,电阻阻值太小,故A错误;
B、接入电路时的功率为P=I2R=0.52×18=4.5W>2W,功率超过电阻的额定功率,故B错误;
C、接入电路时的功率为P=I2R=0.52×20=5W,符合要求,故C正确;
D、保护电阻起到保护电路的作用即可,阻值不能太大,100Ω电阻阻值太大,电路电流太小,不利于多次测量,故D错误;故选C.
(3)由U-I图象可知,电源电动势是9.5V,电源内阻r==
=5Ω.
故答案为:(1)电压,最大;(2)C;(3)9.5,5.
硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用题22图2所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知定值电阻,电压表视为理想电压表。
①请根据题22图2,用笔画线代替导线将题22图3中的实验器材连接成实验电路。
②若电压表的读数为
,则I= mA;
③
实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线a。见题22图4,由此可知电池内阻 (填“是”或“不是”)常数,短路电流为 mA ,电动势为
V。
④实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,测得U-I曲线b,见题22图4.当滑动变阻器的电阻为某值时,若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为
mW(计算结果保留两位有效数字)。
正确答案
①见22题答案图,
②,
③不是,0.295(0.293-0.297),2.67(2.64-2.70),
④0.065(0.060-0.070)
①见右图;
②根据欧姆定律可知I=;
③路端电压U=E-Ir,若r为常数、则U-I图为一条不过原点的直线,由曲线a可知电池内阻不是常数;当U=0时的电流为短路电流、约为295μA=0.295mA;当电流I=0时路端电压等于电源电动势E、约为2.67V;
④实验一中的路端电压为U1=1.5V时电路中电流为I1=0.21mA,连接a中点(0.21mA、1.5V)和坐标原点,此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻(定值电阻)的U-I图,和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流,如右图,电流和电压分别为I=97μA、U=0.7V,则外电路消耗功率为P=UI=0.068 mW。
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