- 恒定电流
- 共18115题
某课题小组通过实验测量淮河水的电阻率.现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个圆形电极,可装入样品水,接触电阻不计)、电压表(量程12 V,内阻约100 Ω),电流表(量程100 μA,内阻约50 Ω)、滑动变阻器(10 Ω,1 A)、电池组(电动势E=12 V,内阻不计)、开关、导线若干、直尺、待测的水样品.如图7-7-19是他们用伏安法多次测量并计算出对应的水柱长度L与水柱电阻R描点画出的图象.实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图7-7-20所示.
请回答下面的问题:
小题1:玻璃管内径d的测量值为________ cm;
小题2:请在上面的虚线框内画出测量水柱电阻的电路图;
小题3:所测水的电阻率为________ Ω·m(保留两位有效数字).
正确答案
小题1:2.26 cm
小题2:
小题3:80 Ω·m
(1)由游标卡尺的读数规则可知:d=22+6×0.1 mm=2.26 cm.
(2)因为测量的电压值与电流值是从零开始,故应选用分压电路.因电压表的内阻相对于电流表的内阻更接近于被测电阻,所以应选用电流表内接法.
(3)因为ρ=,由图象可知:=2×105 Ω/m.而S=≈4×10-4 m2,
所以ρ==80 Ω·m.
某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
(1)现有电源(4V,内阻可不计),滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A),开关和导线若干以及下列电表
A. 电流表(0~0.6 A,内阻约0.125Ω) B. 电流表(0~3 A,内阻约0.025Ω)
C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ) D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 ,电压表应选用 (选填器材前的字母);实验电路应采用图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图所示,可得该电阻的测量值Rx = Ω。
(3)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是 ;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是 。(选填选项前的字母)
A.电流表测量值小于流经Rx的电流值
B.电流表测量值大于流经Rx的电流值
C.电压表测量值小于Rx两端的电压值
D.电压表测量值大于Rx两端的电压值
正确答案
(1)A C 甲 (2)5.2 (3) B D
试题分析:(1)由于电动势为4v,待测电阻约为,电流最大值约为0.8A,电流和电压最大值都不到BD的三分之一,为了减少误差,最好使用电流表A,电压表C,据
,应把电流表接成外接,故选电路图甲;(2)据电表所示,电压为
,电流为
,则待测电阻阻值为:
;(3)在甲图中的误差原因是电压表的分流作用,使测量电流大于实际电流,即选项B;乙图中误差原因是电流表的分压作用,使电压测量值大于实际电压,,即选项D。
现要测定一个额定电压4.2V,额定功率1.5W的小灯泡的伏安特性曲线。现有器材:直流电源E(电动势4.5V,内阻不计);电压表(量程4.5V,内阻约4×l04Ω);电流表A1(量程250mA,内阻约为2Ω);电流表A2(量程400mA,内阻约为1Ω);滑动交阻器(最大阻值约10Ω),电键S,导线若干。
小题1:如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是____;
小题2:在空格内设计出实验电路图,要求电路图既要满足测量要求、又要误差较小;
小题3:结合实验中所描述的图象, P点小灯泡的电功率为 。
正确答案
小题1:A2
小题2:如图所示
小题3:0.9W
额定电压4.2V,额定功率1.5W的小灯泡的额定电流为I=P/U=0.357A=357mA,所以电流表需要选择量程为400mA的电流表A2。描绘小灯泡的伏安特性曲线应该设计为分压电路,由于小灯泡电阻不大,采用电流表外接。P点小灯泡的电功率为P=UI=3.0×0.3W=0.9W。
如图是测量小灯泡U-I关系的实验电路,表格中记录的是某次实验的测量数据.
(1)下列可供选择的电源和滑动变阻器中最合理的组合是________.
A.电动势为3V,内阻为1Ω的电池组和总阻值为100Ω的滑动变阻器
B.电动势为4.5V,内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为100Ω的滑动变阻器
C.电动势为3V,内阻为1Ω的电池组和总阻值为10Ω的滑动变阻器
D.电动势为4.5V,内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为10Ω的滑动变阻器
E.电动势为4.5V,内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为150Ω的滑动变阻器
(2)在按照实验序号的先后得到以上数据的过程中,滑动变阻器的滑片移动的方向是________(选填“a→b”或“b→a”).
(3)在坐标方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.
(4)分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而________(填“变大”、“变小”或“不变”).
(5)将上述小灯泡接入到如图乙所示的电路中,定值电阻R=24Ω,电源电动势E=3V、内阻r=1Ω,则在这个电路中,小灯泡的电阻大小为________Ω.
正确答案
(1)D (2)a→b (3)曲线见解析图
(4)变大 (5)5.0
(1)因为电压和电流从零开始变化,所以滑动变阻器采用分压接法,因此总电阻选用小点的,从表格中看到最大电压为3.0V,所以电源电动势用略大点的.
(2)从表格数据看,灯泡两端的电压和流过的电流逐渐增大,所以滑动变阻器阻值增大,滑片向右滑.
(3)连点描线得到图象,可知电阻随着流过电流的增大而增大.
(4)将R=24Ω等效看成电源内阻,则总的电源内阻为25Ω,电动势为3V,在图中画出伏安特性曲线,交于(0.10A,0.5V),解得小灯泡电阻为5.0Ω.
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灯泡的I-U图线,现有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ) B.电压表(0~16V,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(10Ω,2A) F.滑动变阻器(1kΩ,0.5A)
G.学生电源(直流6V),还有开关、导线
(1)实验中所用电压表应选______,电流表应选用_____, 滑动变阻器应选用_____(用序号字母表示)
(2)为使实验误差尽量减小,要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求的电路图.
(3)某同学通过实验得到的数据画出该小灯泡的伏安特性曲线(如图所示),若直接用电动势为3V、内阻为2.5的电源给该小灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是________W.
正确答案
(1)A D E
(2)
略
用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的器材有:
E.电键S和导线若干。
(1)电压表量程选用_______;滑动变阻器选用______(填R1或R2);
(2)在虚线框中将电压表连入实验电路中;
(3)在U-I图中已画出七组实验数据所对应的坐标点,请根据这些点做出U-I图线并由图线求出:E=_________V,r=________Ω;
(4)在实验时,如果你连接的实物电路出现了如下问题:当开关闭合时发现电压表有示数而电流表没有示数。如果在实验前仪器都检查过没有问题,只可能是与仪器连接的导线断了。请你判断一下,可能发生断路故障的导
线是______(写出可能发生断路故障的导线的编号)。
正确答案
(1)0~3V,R1
(2)略
(3)E=1.43~1.47V,r=0.60~0.80Ω
(4)由实际连接图确定。
(1)一节干电池电动势为,其内阻很小,为了测量更精确,电压表需选用
量程,滑动变阻器选用
。
(2)电压表并联在电路中,图略。
(3)图线略,由图可知,电动势为直线在纵轴上的截距.注意,纵轴不是从0开始,而是从
开始,因此短路电流不是
,可根据直线斜率求电源内阻,有
。
(4)电压表有示数而电流表没有示数,说明,电流表与电源两端未接通,若电压表并联在滑动变阻器与电流表两端,则③发生断路。
某同学设计了用如图甲所示电路测量量程为1V的电压表的内阻RV(RV在800-900Ω之间).实验方法和步骤是:
①断开开关S,按图甲连接好电路;
②把滑动变阻器的触头P滑到b端;
③将电阻箱的阻值调到零;
④闭合开关S;
⑤调节滑动变阻器R的阻值,使电压表的示数为1V;
⑥调节电阻箱R0的阻值使电压表示数为0.5V,读出此时电阻箱R0的阻值,此值即为电压表的内电阻RV的测量值;
⑦最后断开开关S.
实验室可供选择的实验器材有:
A.待测电压表
B.滑动变阻器:最大阻值1000Ω
C.滑动变阻器:最大阻值10Ω
D.电阻箱:最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
E.电阻箱:最大阻值99.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
F.电池组:电动势约6V,内阻可忽略,以及导线和开关等.
按照这位同学设计的实验方法,回答下列问题:
(1)要使用本方法测量得比较精确,而且使用仪器个数最少,除了电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的B、C、D、E器材中选用______ (用器材前的序号字母表示).
(2)对于用上述方法测出的电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真及测量误差,下列说法中正确的是______.
A.R测>R真
B.R测<R真
C.若RV越大,测量值R测相对于真实值R真的误差就越大
D.若RV越大,测量值R测相对于真实值R真的误差就越小
(3)图乙是本题提供选择的所有仪器实物,按你的选择连接成图甲所示的测量电路.
正确答案
(1)分析电路图采用分压接法,要保证电路中电流几乎不变,滑动变阻器阻值要远小于电压表电阻,故选C,
电阻箱的最大阻值应大于被测电压表的阻值,故选择D,
故答案为CD;
(2)A、从实验原理分析可知,当再断开S2,调整电阻箱R0的阻值,从而使得滑动变阻器两端电压变大,即使电压表示数为一半,而电阻箱R0的电压偏大,导致所测电阻也偏大,故A正确;
B、由A知,B错误;
C、若RV越大,则由于R0的影响越小,其误差越小,故C错误;
D、由C分析知D正确;
(3)对照电路图,连线,如图所示:
某同学设计了一个如图甲所示的实验电路,用以测定电电动势和内阻,使用的实验器材为:待测干电池组(电动势约3 V)、电流表(量程0.6A,内阻小于l )、电阻箱(0~99.99
)、滑动变阻器(0~l00
)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池的内阻较小,电流表的内阻不能忽略.
(1)该同学按图甲连线,通过控制开关状态,测得电流表内阻为0.20.试分析该测量电流表内阻产生误差的原因是 。
(2)简要写出利用图甲所示电路测量电电动势和内阻的实验步骤:
①
②
图乙是由实验数据绘出的图像,由此求出待测干电池的电动势E= V;内阻r= Ω(结果保留3位有效数字)
正确答案
(1)并联电阻箱后线路总阻值减小,从而造成总电流增大;(2)①调节电阻箱R,断开开关K,将开关 S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;②断开开关D,再次调节电阻箱R,将开关S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;(3)2.77(2.76-2.96 V均给分)2.35(2.28-2.46均给分)
试题分析:(1)并联电阻箱后线路总阻值减小,从而造成总电流增大;(2)①调节电阻箱R,断开开关K,将开关 S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;②断开开关D,再次调节电阻箱R,将开关S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;(3)根据欧姆定律可知:E=I(R+r),变形可得:,则
中
,解得E=2.77V(2.76-2.96 V均给分),
,解得r=2.35Ω(2.28-2.46均给分)
某同学利用如图1所示电路来测量电阻Rx的阻值。将电阻箱接入a、b之间,闭合电键。适当调节滑动变阻器Rˊ后保持其阻值不变。依次改变电阻箱的阻值R,读出相应电压表的示数U,得到如图2所示的U—R图像。
(1)用待测电阻Rx替换电阻箱,读得电压表示数为1.50V。利用U—R图像可得Rx=________Ω。
(2)若电路中使用的电源为一组新的干电池组成的电池组,其内阻可忽略不计,根据U—R图像可得该电池组的电动势为________V;滑动变阻器Rˊ此时的阻值为Rˊ=________Ω。
(3)电池使用较长时间后,电动势可认为不变,但内阻增大。若仍用图1实验装置和图2所示的U—R图像测定某一电阻,则测定结果将________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
正确答案
(1)10 (2)3 10 (3)偏小
试题分析:(1)如图,当电压表示数为1.50V时,由图线知此时电阻为10Ω
(2)由U-R图线读出两组数据(10,1.5)(20,2.0)代入公式E=组成方程组解得E=3V,
=10Ω
(3)当内阻增大时,在ab间接入同样阻值电阻的情况下,电压表示数会变小,由U-R图线读得在该电压下电阻值会变小,故测量结果变小。
某电阻元件的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示。一个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内阻为100Ω的电流表、电阻箱R′ 以及用该电阻元件R,串联成如图乙所示的电路。如果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 ;(选填“较高”或“较低”)
②若电阻箱阻值R′=250Ω,图丙中3mA刻度处对应的温度数值为 ℃。
正确答案
①较高;②50
试题分析:由题可知,电流小说明电阻元件的阻值R比较大,所以其温度较高;电流为3mA时,电阻R为,由图甲可读出此时的电阻对应的温度为50℃。
(I)如图所示,甲是游标为10个小等分刻度的游标卡尺,用来测量一物体的尺寸,由于遮挡,只能看到游标的后半部分。乙图为螺旋测微器测量图示。两尺的读数分别是:
(II)待测电阻Rx的阻值约为20,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:
E.滑动变阻器R1,最大阻值为5,额定电流为1.0A
F.滑动变阻器R2,最大阻值为50,额定电流为0.5A
G.电源E,电动势E=4V(内阻不计)
H.电键S及导线若干
(1)为了使电表调节范围较大,测量准确,测量时电表读数不得小于其量程的,请从所给的器材中选择合适的实验器材 __________________ (均用器材前对应的序号字母填写);
(2)根据你所选实验器材,请在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号;
(3)待测电阻的表达式为Rx=_______________,式中各符号的物理意义为:__________
__________________________________________________________________________________.
正确答案
(1)30.6,0.0515~0.0519(每空2分)
(II)(1)ABDEGH (3分)
(2)如右图所示(4分,控制电路和测量电路各2分)
(3)(2分);其中I1、I2分别为 A1和A2表示数,R0与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值。
试题分析:(1)因为是游标上第六条刻度线对齐,所以游标尺的0刻度线应过了3.0cm但是没有过3.1cm,故读数为:
螺旋测微器的读数为:(每空2分)
(II)(1)给的电源是4V,所以电路电流最大为0.2A,所以选用电流表B;因为给的电压表为15V,而电路最大电压为4V,不合题意,所以需要用一个电流表代替,所以需要电流表A,题中还需要一个定值电阻对电流表改装,所以需要D;需要阻值范围小的滑变电阻方便操作所以选用E;故选用的仪器有ABDEGH
(2)如右图所示,电流表内阻和被测电阻相接近,故采用电流表的外接法,滑动变阻器采用分压解法,
(3)设A1和A2表示数分别为I1、I2,定值电阻和A2内阻的阻值分别为R0与r2。通过两端的电压为
,通过
的电流为
,所以根据欧姆定律可得
;
点评:电学实验关键是对仪器的选择以及电路图的设计,对此方面一定要在平时多注意积累,以及多注意题中的要求
某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5 V,内阻约为1 Ω; 电压表(0-3 V,3 kΩ)、 电流表(0-0.6A,1.0 Ω)、
滑动变阻器有R1(10 Ω,2 A)和R2(100 Ω,0.1 A)各一只.
①实验中滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
②在实验中测得多组电压和电流值,得到如图乙所示的U-I图线,
由乙图可较准确地求出该电源电动势E= V;内阻,r= Ω。
正确答案
R1、1.47、1.8l
试题分析:(1)估算出电路中最大电流:当变阻器的电阻为零时,由闭合电路欧姆定律可求电路中最大电流,根据额定电流与最大电流的关系,分析并选择变阻器.
(2)由闭合电路欧姆定律分析U-I图象的纵轴截距和斜率的意义,可求出电动势和内阻.解解:(1)电路中最大电流,R2的额定电流小于0.75A,同时R2阻值远大于电源内阻r,不便于调节,所以变阻器选用R1.
(2)由闭合电路欧姆定律U=E-Ir得知,当I=0时,U=E,U-I图象斜率的绝对值等于电源的内阻,则将图线延长,交于纵轴,纵截距即为电动势E=1.47V,.
点评:本实验的原理是闭合电路欧姆定律,根据原理由图象的斜率和截距分别求出内阻和电动势.
如图所示是测量磁感应强度B的一种装置。把一个体积很小的电阻为R、匝数为N、面积为S的测量线圈L放在通电螺线管内待测处,线圈平面与螺线管轴线垂直,将测量线圈跟测量电量的仪器G表串联。当闭合电键K时,G表可测得瞬间流过测量线圈的电量ΔQ,则:
(1)(多选题)测量磁感应强度B所依据的物理规律是 ( )
(2)用此方法测量通电螺线管内轴线处磁感应强度的表达式为B=______________。
正确答案
C、D (2分), B="RΔQ/NS" (2分)
试题分析:当闭合开关L的瞬间,穿过线圈L的磁通量发生变化,电表中会产生感应电流,通过闭合回路欧姆定律可解的磁感应强度大小,根据楞次定律可解得磁场方向,所以选CD,(2)根据法拉第电磁感应定律可得,根据电流定义式可得
,根据闭合回路欧姆定律可得
,三式联立可得
点评:本题属于创新实验,是一道比较好的题目,关键是知道,利用法拉第电磁感应定律求解题中的平均电流是关键
某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻。
E.导线和开关
(1)该同学连接的实物电路如图甲所示,其中还有一根导线没有连,请补上这根导线。
(2)实验中移动滑动变阻器触头,读出伏特表v1和v2的多组数据U1、U2,描绘出图像如图乙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E= ,
内阻为r= (用k、a、R0表示)。
正确答案
①如图所示;② E=ka/(k-1) r=R0/(k-1)
试题分析:(1)滑动变阻器串联在电路中,连线如图所示,
(2)根据可得,
得:
则,可得
而时
,即
,可解得
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1:量程50mA、内阻r1="20Ω;电流表2: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
(1)电路图中的电流表A1应该选择电流表 (填“1”或“2”),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”)
(2)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= 。
正确答案
① 1(2分) A (2分) ②
试题分析:(1)电路中最大电流为:,所以选用电流表1 ;为了保护电流表,滑动变阻器在开关闭合前应处于最大阻值处,即A端
(2)根据并联电路两端的电压相等可得:,解得
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.
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