- 恒定电流
- 共18115题
现有电源、滑动变阻器、电流表、电压表和一个额定电压小于电源电动势的小灯泡,要测量小灯泡的功率随电压变化的情况.
(1)画出所用电路的原理图;
(2)把测得各组P、U值画在P-U2图中,各点组成的图线应大致是什么样子?
正确答案
(1)如下图(a)所示 (2)如下图(b)所示
(1)为了使测量结果更准确,一方面考虑一般电流表内阻和小灯泡电阻比较接近故应选用电流表外接法,另一方面应使电压的变化范围尽可能大,故选用变阻器的分压接法.
(2)据功率的计算公式P=UI,
再根据欧姆定律I=,故P=.
随所加电压的增加,小灯泡发热,温度升高,电阻随温度升高而增大,故所得P-U2图线的斜率k=应随R增大而减小.
(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,提供的器材有:
电源E:电动势约为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:阻值约为20Ω
定值电阻R2:阻值约为3Ω
滑动变阻器R0:最大阻值10Ω.额定电流1A
电建一个,导线若干
(1)实验中电表应选用_________, 定值电阻应选用__________
(2)请你设计一个测量电压表V1内阻的实验电路图并画在虚线框内
(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 (2)电路图见解析;(3)电压表v1的示数U1;电压表v2的示数U2
(4)
试题分析:因为允许待测电压表的最大电流为,所以电流表A1量程太大,而电压表V2的最大电流也为
,故选V2;为保护电源,定值电阻应选阻值大的R1;(2)电路如图所示:
(3)实验要测量的物理量有:电压表v1的示数U1;电压表v2的示数U2 ;
(4)根据串联电路的电流关系可得:,解得
(10分)某研究性学习小组用左下图所示的电路测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率。
(1)根据电路图完成实物图的连线;
(2)实验中保持电动机两端电压U恒为6V,重物每次匀速上升的高度h均为1.5m,所测物理量及测量结果如下表所示:
计算电动机效率的表达式为η=______________(用题中符号表示),前4次实验中电动机工作效率的平均值为________%(保留两位有效数字)。
(3)在第5次实验中,电动机的输出功率是________;可估算出电动机线圈的电阻为________Ω。
正确答案
(1)如图
(2),74
(3)0,2.4
试题分析:(1)根据原理图连接实物图的要领,可以按着电流流向逐次连接(2)电动机的有用功克服重力做功,因此有用功率为克服重力做功的功率mgv,效率为,带入前4次实验中的数据可知电动机工作效率的平均值为74%(3)在第5次实验中,电动机的总功率为UI=6×2.5W=15W,已经超过额定功率,因此可知电动机不转动,此时的电动机可看纯电阻电路,由U=Ir可知内阻为2.4Ω
点评:本题难度较小,明确非纯电阻电路欧姆定律不在适用,利用能量守恒的观点分析本题
(10分)某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线,并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题。
(1)根据实验原理,用笔画线代替导线,将图甲中的实验电路图连接完整。
(2)连好电路后,开关闭合前,图甲中滑动变阻器R的滑片应置于 (填“A端”、“B端”或“AB正中间”)。
(3)闭合开关,向B端调节滑动变阻器R的滑片,发现“电流表的示数为零,电压表的示数逐渐增大”,则分析电路的可能故障为 。
(4)排除故障后,该同学完成了实验。根据实验数据,画出的小灯泡I—U图线如图。形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为 。
(5)已知小灯泡灯丝在27℃时电阻是1.5,并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k(273+t),k为比例常数。根据I—U图线,估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为 ℃。
正确答案
略
.有一个小灯泡标有“6V、0.6W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I-U图线,下列器材可供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)
B.电压表(0~10V,内阻20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)
E.滑动变阻器(30Ω,2A)
F.学生电源(直流9V),还有开关和导线
(1)实验中电压表应选______,电流表应选______.(用序号字母表示)
(2)为使实验误差尽可能减小,画出实验电路图.
正确答案
(1)B C (2)电流表外接,分压式(图见解析)
(1)电流表、电压表的选择
由小灯泡的标识可知其额定电压为U1=6V,额定电流为I1=0.1A,在额定电压下的电阻为R=60Ω.为了安全,小灯泡两端所加电压不能超过6V,(通过小灯泡的电流不能超过0.1A),要测I-U图线,其电压变化范围应在0~6V间.因此电压表应选择B,电流表应选择C.
(2)电流表内外接法的选择
由于电流表、电压表内阻的影响,不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差.本实验中小灯泡的最大电阻约R1=60Ω,R1≪RV,为了减少误差,应当用电流表外接法.
(3)控制电路的选择
本题中若采用限流电路,其电路中的最小电流是Imin=0.1A,显然不符合实验要求;且实验数据应包括电压在零附近的数值,故只能用分压接法.实验电路图如下图所示.
在如图所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的.为了查出断导线,某同学想先将多用电表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端,并观察多用电表指针的示数,在下列选项中,符合操作规程的是 ( )
正确答案
A
本题旨在考查对多用电表结构、性能、规格及使用规程的掌握和创造性解决实际问题的能力 ,关键是明确多用电表的使用方法和规程.错误原因是在用直流电流挡时没有估算电路中的最大电流.
根据题中所给条件,首先判断不能选用欧姆挡,因为使用欧姆挡时,被测元件必须与外电路断开.
先考虑电压挡,将黑表笔接在b端,如果指针偏转,说明R1与电源连接的导线断了,此时所测的数据应是电源的电动势6V,基于这一点,C不能选,否则会烧毁多用电表;如果指针不偏转,说明R1与电源的导线是好的,而R1与R2之间的导线和R2与电源之间的导线其中之一是坏的,再把黑表笔接在c点,如果表头指针偏转,说明R1和R2之间的导线是断的,否则说明R2与电源之间的导线是断的,A项正确.
再考虑电流挡,如果黑表笔接在b端,表针有示数则说明R1与电源间的导线是断的,此时表头指示数:I==0.4A,没有超过量程;如果指针不偏转,证明R1与电源之间的导线是连通的,而R1与R2、R2与电源之间的导线其中之一是断的;黑表笔接在c点时,如果表头指针有示数,证明R1与R2间的导线是断的,此时表头指针示数:I==1.2A,超过表的量程,故B错误.
在测定金属丝电阻率的实验中,如图甲所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径d=____ _____mm。如图乙所示,用多用电表的“×1”欧姆挡,调零后测得金属丝阻值R=______ ___Ω,若实验中测出金属丝的长度为L,通过伏安法测得的电阻与多用表所测非常接近,则该金属丝电阻率的表达式ρ=_________(用符号表示)。
正确答案
0.730 8
用螺旋测微器测得金属丝的直径d=0.5mm+23.0×0.01mm=0.730mm
金属丝阻值R=8Ω
根据,若实验中测出金属丝的长度为L,则该金属丝电阻率的表达式ρ=
故答案为:0.730 8
某课题研究小组的同学收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等元件.现从这些材料中选取两个待测元件:一是定值电阻R0(约为2kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA),另外在操作台上还准备了如下所列的实验器材:
A.电压表V(量程4V,电阻RV约为4.0kΩ)
B.电流表A1(量程100mA,电阻RA1约5Ω)
C.电流表A2(量程2mA,电阻RA2约50Ω)
D.滑动变阻器R1(0~40Ω,额定电流1A)
E.电阻箱R2(0~999.9Ω)
F.开关一只、导线若干
(1)为了测量定值电阻R0的阻值,小组的一位成员设计了如图所示的电路图,所选取的相应器材(电源用待测的锂电池)均标在了图上,在其设计的电路或器材选取中仅有一处不妥,你认为是哪一处,请写在下列横线上:______.
(2)①在实际操作过程中,发现滑动变阻器R1、电流表A1、A2均已损坏,现要用余下的器材测量锂电池的电动势E和内电阻r,请在方框中画出你所设计的测量电路(电路要标明相应的器材);
②为了便于分析,一般采用线性图象处理实验数据,请在下列横线上写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式:
______.
正确答案
(1)流过R0的最大电流约为:
Imax==
A=1.85×10-3A=1.85mA<2mA,
电流表应使用:电流表A2(量程2mA,电阻RA2约50Ω),
因为使用电流表A1时,电表示数太小,读数误差较大.
(2)①实验器材只有电压表与电阻箱,因此可以用伏阻法测电池的电动势与内阻,实验电路图如图所示.
②由闭合电路欧姆定律得:
E=U+Ir=U+r,
整理得:=
+
•
=
(1+
),
即:=
(1+
),
由此可见,与
成正比,
可以作-
图象,
函数关系式是:=
(1+
),
故答案为:(1)电流表应使用A2,用A2替换A1;
(2)①电路图如图所示;②=
(1+
).
某课题研究小组,收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池,及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈.现从这些材料中选取两个待测元件,一是电阻R0(约为2 kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7 V,允许最大放电电流为100 mA).在操作台上还准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程4 V,电阻RV约为4.0 kΩ)
B.电流表A1(量程100 mA,电阻RA1约为5 Ω)
C.电流表A2(量程2 mA,电阻RA2约为50 Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20 Ω,额定电流1 A)
E.电阻箱R2(0~999.9 Ω,最小分度值0.1 Ω)
F.开关S一只、导线若干
(1) 为了测定电阻R0的阻值,小组的一位成员设计了如上图所示的电路原理图并选取了相应的器材(电源用待测的锂电池),其设计或器材选取中有不妥之处,你认为应该怎样调整?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)在实验操作过程中,发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏,请用余下的器材测量锂
电池的电动势E和内阻r.
①请在答案纸的方框中画出实验电路图(标注所用器材符号).
②为了便于分析,一般采用线性图象处理数据,请写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式________________________.
正确答案
(1)用A2替换A1(2)①电路图见解析 ②=
+
·
试题分析:(1)由欧姆定律求出通过待测电阻的最大电流,然后根据该电流确定电流表的量程,选择实验器材.(2)只有待测电池、电阻箱、电压表,可以用伏阻法测电池的电动势与内阻,根据实验原理作出实验电路图;由闭合电路的欧姆定律列方程,然后找出具有线性关系的量,并写出函数关系式.
(1)流过R0的最大电流约为:,电流表应使用:电流表A2(量程2mA,电阻RA2约50Ω),因为使用电流表A1时,电表示数太小,读数误差较大.
(2)①实验器材只有电压表与电阻箱,因此可以用伏阻法测电池的电动势与内阻,实验电路图如图所示.
②由闭合电路欧姆定律得:
,
整理得:,
即:,
由此可见,成正比,
可以作图象,
函数关系式是:,
(2)①电路图如图所示;②.
点评:本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、实验数据分析等问题;选择实验器材时,既要保证安全,又要注意测量精度,要注意实验器材量程的选择.
如下图所示是研究电磁感应现象的实验仪器,虚线框内给出了原、副线圈导线的绕法,实验前已查明电流表中电流从左接线柱流入时指针向左偏.
(1)用笔画线代替导线在答卷对应的图上连接好实验电路.
(2)若实验中原线圈插入副线圈后,开关S闭合的瞬间,观察到电流表指针向左偏,试在电路连接图中标出电源的正、负极.
(3)若将原线圈拔出,则拔出时电流表指针向________偏.
正确答案
(1)(2)如下图所示
(3)右
试题分析:(1)将电源、电键、变阻器、原线圈串联成一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,再将电流计与副线圈串联成另一个回路,电路图如图所示.
(2)开关S闭合的瞬间,观察到电流表指针向左偏,说明感应电流由左接线柱流入,由安培定则可知,副线圈中感应电流磁场向上;
开关闭合时,原线圈电流变大,原磁场变强,穿过副线圈的磁通量变大,由楞次定律可知,感应电流磁场与原磁场方向相反,故原磁场方向向下,由安培定则可知,原线圈电流从B流入,A流出,则电源右端是正极,左端是负极,电路图如图所示.
(3)由电路图可知,闭合开关,穿过副线圈的磁场向下,将原线圈拔出,穿过副线圈的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流从电流表右侧流入,则电流表指针向右偏转.
点评:对于该实验注意两个回路的不同.熟练应用安培定则与楞次定律是正确解题的关键.
今年暑假开学之后甲型H1N1在全国各地大量爆发,山东半岛也出现较多的病例。为了做好防范,需要购买大量的体温表,市场体温表出现供货不足的情况,某同学想到自己制作一个金属温度计,为此该同学从实验室找到一个热敏电阻,并通过查资料获得该热敏电阻的阻值R随温度t变化的图线, 如图甲所示.该同学进行了如下设计:将一电动势E=1.5V(内阻不计)的电源、量程5mA内阻Rg=100Ω的电流表及电阻箱R′,及用该电阻作测温探头的电阻R,串成如图乙所示的电路,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”。
①电流刻度较小处对应的温度刻度 ;(填“较高”或“较低”)
②若电阻箱阻值R′=70Ω,图丙中5mA刻度处对应的温度数值为 ℃。
正确答案
较高(4分)30℃(4分)
试题分析:(1)根据甲图热敏电阻的特性是温度升高电阻增大.
所以电流表刻度较小处对应的温度值较高,
(2)根据欧姆定律可得,解得
,从图像中可得
点评:本题的关键是理解热敏电阻温度越高,电阻越大,对应的电流就越小,
在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度为L,电阻约为10kΩ,为测定这种金属丝的电阻率ρ,现提供以下实验器材:
A.开关一只,导线若干
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程为1.5mA,内阻的准确值r1为1000Ω)
D.电压表V2(量程为9V,内阻r2大约为6000Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流3A)
F.直流电源E(电源电动势为12V,内阻约为2Ω)
为了尽可能精确地测量该金属丝的电阻率ρ,回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测得该金属丝的直径如图所示,其直径D= mm。
(2)在方框中画出测量金属丝电阻的实验电路图,并标明所选仪器的符号。
(3)若已测得该金属丝长度为L,直径为D,电阻为Rx,则该金属丝的电阻率ρ= 。
正确答案
(1)0.398mm; (2) 见右图
(3)
试题分析:(1)由图知螺旋测微器的主尺读数是0mm,可动刻度读数是,所以直径D=0.398mm.
(2)因待测电阻远大于电流表的内阻,所以电流表要用内接法,因待测电阻远大于滑动变阻器的总电阻,所以滑动变阻器要用分压接法,具体电路图见答案。
(3)
(4)由电阻定律得到联立得到
。
点评:本题学生要知道螺旋测微器的读数方法,会判断电流表的内外接法,会分析滑动变阻器接入电路的接法。
(8分) 测量小灯泡的伏安特性曲线实验中,可选用的仪器有:
E. 电流表0.6A,内阻大约1Ω;
F. 电流表1A,内阻大约1Ω;
G. 滑动变阻器,总电阻5Ω;
H. 滑动变阻器,总电阻500Ω;
I. 开关、导线若干
(1)实验中电压表应选用__________,电流表应选用__________;(填代号)
(2)测量中滑动变阻器应使用__________(填“分压”或“限流”)连接方式,以上仪器中适合的滑动变阻器为__________(填代号);(4分)
(3)画出实验应采用的电路图。(4分)
正确答案
(1) C E (2) 分压 G
(3) 如图(4分)
试题分析:(1)由小灯泡,规格为“2.4V、1.0W”,所以电压表用3V的量程,选C,小灯泡的额定电流是,所以电流表用0.6A的量程,选E。
(2)测量小灯泡的伏安特性曲线实验时,电压和电流要从零开始,测量范围尽量大,所以滑动变阻器应使用分压连接方式,在实验中为了操作方便,所以滑动变阻器应选阻值较小的即是G
(3)画电路图时明确滑动变阻器应采用分压接法,由灯泡的电阻,与题意中给的电压表和电流表的内阻进行比较,可知满足的条件是
,所以电流表要用外接法,具体电路图见答案。
点评:本题学生明确在哪些情况下滑动变阻器要用分压接法,会根据待测电阻与电压表和电流表内阻的比较,判断电流表的内外接法,要求学生画电路图时要用铅笔和尺子。
测金属电阻率实验:
(1)测长度时,金属丝的起点、终点位置如图(a),则长度为:__________cm;
(2)用螺旋测微器测金属丝直径,示数如图(b),则直径为:____________mm;
(3)用多用表“Ω×1”挡估测其电阻,示数如图(c),则阻值为:__________Ω;
(4)在图d中完成实物连线(滑动变阻器要求接限流式);
(5)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移至最________(填“左”或“右”) 端。
正确答案
(1)60.48cm——60.51cm
(2)1.979-1.981
(3)5(有估读的不扣分)
(4)连图如图所示(只要有一处错就不得分) (5)左
试题分析:(1)电阻丝长度:70.48cm-10.00cm=60.48cm
(2)螺旋测微器读数固定刻度:1.5mm,可动刻度格数:48.0,所以可动刻度读数:48.0×0.01=0.480mm,所以读数为:1.980mm.
(3)欧姆档指针靠近谁就读谁:倍率: 5,档位“Ω×1”挡,所以读数为:5×1Ω=5Ω
(4)连图如答案图
(5)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,由连接图可知应该移到最左端
点评:解决本题的关键掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法,游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读;螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.本题考查机械电表的读数,估读不估读一定要明确,原理要懂,从最近的趋势来看电表的读数现在考查的越来越少,我们身边的电表慢慢向数字式发展.
用如图甲所示的电路做“测定电池的电动势和内电阻”的实验,根据测得的数据做出了如图乙所示的U-I图象,由图可知测得的电池的电动势为_____________V,内电阻为_________Ω
正确答案
1.4V ;
试题分析:U-I图像与纵轴的截距表示电动势大小,所以电源电动势为E=1.4V,当电流为0.4A时,对应的电压为1.0V,即,所以
点评:本题易错的地方是,纵坐标不是从零开始的,所以一定要看清楚
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