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简答题

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%。

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(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=

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(每空2分,共4分)在《测定金属丝电阻率》的实验中,需要测出其长度L.直径d和电阻R.

用螺旋测微器测金属丝直径时读数如下图A,则金属丝的直径为____________ m.

若用下图中B测金属丝的电阻,则测量结果将比真实值________.(“偏大”,“偏小”)

正确答案

(1) 0.698   (2)偏小

试题分析:(1)金属直径为螺旋测微器读数,其读数为:固定部分读数0.5mm+可动部分读数19.8×0.01=0.198mm,总的读数为:0.698mm。(2)据伏安法测电阻:中,电压表读数U为电阻的真实电压,但由于电流表测量的是电阻和电压表的电流之和,则电流表读数比通过电阻的真实电流偏大,所以电阻测量值偏小。

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(10分) 如图甲为欧姆表电路的原理图,某兴趣小组认为欧姆表内部(图中虚线框内)可等效为一电源,设计如图乙的电路来测量欧姆表某挡位的电动势与内阻。具体操作如下:

 

(1)将欧姆表的选择开关旋至某挡位,A、B 两表笔短接,调节调零旋钮使指针指在电阻零刻度;

(2)将毫安表与滑动变阻器R 按图乙连接好;

(3)调节滑动变阻器R 滑片的位置,读出毫安表和对应的欧姆表读数,把测量的多组数据填人下表。

试完成下列内容:

①图甲中A是    (选填“红”、“黑” )表笔;

②根据表中的数据,画出1/I--R关系图像;

③由所绘图像得出该挡位的电动势为    V,内阻为    Ω;

④本实验所测电动势的值   (选填“> ”、“=" ”" 、或“< " )理论值。

正确答案

①红(2分);②见下图(2分);

③2.90~3.10都算对(2分),1450~1550都算对(2分);④=(2分)。

试题分析:①对于欧姆表内部的电流表G来说,其左端接电源的正极,故电流表G的左端应该是正接线柱,而A端对应的正是其左端,故它应该是红表笔,代表正接线柱;

②根据图表中的数据,画点、连线即可;

③设该挡位的电动势为E,内阻为r,则根据欧姆定律得:E=I(R+r),故,故1/I--R关系图像的斜率就是电动势的倒数,所以,解之得E=3.08V,注意在计算斜率时,由于所选的点不同,斜率的大小可能有所差,其值在2.90~3.10都算对;再将E代入任意一组数据中,可得其内阻的大小为1450Ω~1550Ω;

测量时的等效电路图如下图所示,由于实验中的电流测量是准确的,外电路的电阻值也能够读出来,故所测电动势的值等于理论值。

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(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

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(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

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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

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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.

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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;

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,

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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某同学在“测金属电阻率”实验中测得电阻线横截面直径为0.200mm,接入电路中的电阻线长度为50.00cm,并测得当电阻线两端电压为2V时,通过电阻线的电流为0.5A,则此金属电阻率为               

正确答案

:2.51×10-7 Ω·m

试题分析:电阻定律的表达式为,由欧姆定律得可以求得此金属电阻率ρ=2.51×10-7 Ω·m

点评:电阻的大小由长度、截面积、材料(电阻率)决定,与电压和电流无关,但可以由求出电阻大小。

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简答题

在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:

(A)待测的干电池                  (B)电流传感器1

(C)电流传感器2                   (D)滑动变阻器R(0—20Ω,2 A)

(E)定值电阻R0(2000Ω)         (F)开关和导线若干

某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器,但给出了两个电流传感器,于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。

小题1:在实验操作过程中,该同学将滑动变阻器的滑片P向右滑动,则电流传感器1的示数将________(选填“变大”或“变小”)。

小题2:图乙为该同学利用测出的实验数据绘出的I1-I2图线(I1为电流传感器1的示数,I2为电流传感器2的示数,且I2的数值远远大于I1的数值),则由图线可得被测电池的电动势E________V,内阻r________Ω。

正确答案

小题1:变小

小题2:3   2

小题1:将滑动变阻器的滑片P向右滑动,电阻减小,则路端电压减小,则电流传感器1的示数,电压减小,电流将变小。

小题2:测电池的电动势,内阻

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简答题

用伏安法测量一个定值电阻的电阻值,现有的器材规格如下:

A.待测电阻Rx(大约100Ω)

B.直流毫安表A1(量程0~10mA,内阻约为100Ω)

C.直流毫安表A2(量程0~40mA,内阻约为40Ω)

D.直流电压表V1(量程0~3V,内阻约为5kΩ)

E.直流电压表V2(量程0~15V,内阻约为15kΩ)

F.直流电源(输出电压4V,内阻计)

G.滑动变阻器R(阻值范围0~50Ω,允许最大电流1A)

H.开关一个、导线若干

小题1:根据器材的规格和实验要求,为使实验结果更加准确,

直流毫安表应选    ,直流电压表应选        。(填序号A、B、C、D)

小题2:在方框内画出实验电路图,要求电压和电流的变化范围尽可能大。

正确答案

小题1:直流毫安表应选   C ,(2分)直流电压表应选   D     。(2分)

小题2:在方框内画出实验电路图:(分压、外接)(2分)

本题主要考查电流表,电压表量程的选择,伏安法中电流表的内接法和外接法的选择,滑动变阻器的分压式和限流式的选择。属于基础性题目!

1 由器材中我们看到电源的电压为4v,而待测电阻阻值大约为100欧,且不考虑电阻器阻值,那么电路中的最大电流为40毫安!故电流表应该选C。电源的输出电压为4v,若选择15v量程则指针最大偏转幅度不超过三分之一,误差较大!故电压表选择D

2题目中有这样的一句话“要求电压和电流的变化范围尽可能大”这暗示我们滑动变阻器要使用分压式!电路使用分压式的几种情况有:A当要求电流或电压变化的范围尽可能大或从0开始可持续调节时;B当被测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值时;C当采用线流式,电路中的实际电压或电流的最小值仍比被测电阻两端的电压或经过的电流大时!

电流表的阻值40欧与被测电阻相差不大,若采用内接法那么电压所测电压误差相当大,因为电流表分压较明显!故应采用外接法。

内接法外接法的选择:当被测电阻远大于电流表阻值时用内接法,否则用外接法

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简答题

为了测量两节串联干电池的电动势,某同学设计了如图甲所示的实验电路。

其中:E是待测电池组,内阻不能忽略;Vl、v2是两只量程都合适的电压表,内阻不是很大,且未知;Sl、S2是单刀单掷开关;导线若干。

(1)电路图甲,在图乙的实物中连线,将器材连成实验电路。

(2)写出实验步骤和实验中需要测量的物理量                                

                                                                         。

(3)测的物理量作为已知量,写出计算串联电池组电动势的表达式                。

正确答案

(1)如下图示  (2分)

(2)闭合Sl,分别读出Vl和v2的读数U1和U2;(2分)

再闭合S2,读出Vl的读数Vl,  (2分)

(3) (2分)

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有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样,现要描绘这个灯泡的伏安特性图线.,有下列器材供选用

A. 电压表(0?5V,内阻约为10KΩ)

B. 电压表(0?10V,内阻约为20kΩ)

C. 电流表(0?0.3 A,内阻约为1Ω)

D. 电流表(0?0.6A,内阻约为0.4Ω)

E. 滑动变阻器(10Ω,2A)

F. 学生电源(直流6V),还有开关、导线若干

①实验中所用电压表应选用         ,电流表应选用          .(用对应的选项字母表示)

②实验时要求尽量减小实验误差,测量电压时应从零开始多取几组数据,请将图甲中实物连接成满足实验要求的測量电路.

③某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特佺曲线(如图乙所示〉,若用电动势为3 V、内阻为2. 5Ω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)AD(2)略(3)0.80(0.78~0.82)

(1)小灯泡的额定电压为4V,所以应选择0-5V的电压表,根据公式P=UI可得小灯泡的额定电流为0.5A,所以应选用0-0.6A的电流表,

(2)采用滑动变阻器的分压接法

(3)设小灯泡的电压为U,电流为I,所以在乙图中作出此图线,与曲线相交于一点,该点为小灯泡的工作点,故I=0.4A,U=2.0V,所以小灯泡的实际功率为P=UI=0.80W

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在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中,现备有以下器材:A.干电池1个  B.滑动变阻器(0~50Ω)C.滑动变阻器(0~1750Ω) D.电压表(0~3V) E.电压表(0~15V)   F.电流表(0~0.6A)

G.电流表(0~3A)

其中滑动变阻器应选__ ____,电流表应选___ ___,电压表应选__ ___

填写字母序号即可)

上图是根据实验数据画出的U-I图像。由此可知这个干电池的电动势E="_______" V,内电阻r="_______" Ω。

正确答案

B  F  D  1.5V  1Ω

本题考查了测定电学实验测定电源的电动势和内阻。涉及仪器选择和数据(图像)处理。在选择仪器时,本着安全准确的原则。干电池的电动势大约1.5V,所以选择量程为3V的电压表;干电池中的电流不允许过大,一般不能大于0.6A,所以选择量程为0.6A的电流表。则滑动变阻器阻值无需过大,所以选择050Ω的滑动变阻器。由闭合电路欧姆定律得,,即,与纵轴的截距表示电动势。斜率的绝对值表示内阻。需要注意,坐标原点不是(0,0)点。此题考查了电学实验中的常规知识,难度不大。

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