- 欧姆定律
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下图(甲)为某同学测绘额定电压为2.5 V小灯泡的I-U图线实验电路图。
(1)根据电路图,用笔画线代替导线,将图(乙)中的实验电路连接成完整实验电路;
(2)开关S闭合之前,图(乙)中滑动变阻器的滑片应该置于__________(选填“A端”“B端”或“AB正中间”)。
正确答案
(1)
(2)A端
一个标有“12V”字样,功率未知的灯泡,测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系图线如图所示,利用这条图线计算:
(1)在正常发光情况下,灯泡的电功率P=______W.
(2)若一定值电阻与灯泡串联,接在20V的电压上,灯泡能正常发光,则串联电阻的阻值为______Ω.
正确答案
(1)在正常发光情况下,灯丝的电压U=12V,由图读出此时的电阻为R=6Ω,则灯泡的电功率P==24W
(2)灯泡能正常发光时,电流I==2A,串联电阻的电压U′=20V-12V=8V,阻值为R′=
=4Ω
故答案为:(1)24;(2)4
在探究小灯泡的伏安特性实验中,所用器材有灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源、滑动变阻器R、开关S等,要求灯泡两端电压从0开始变化。
(1)实验中滑动变阻器应采用__________接法(填“分压”或“限流”)。
(2)某同学已连接如图所示的电路,在连接最后一根导线的c端到直流电源负极之前,请指出其中仅有的2个不当之处,并说明如何改正。
A.__________________________________;
B.__________________________________。
正确答案
(1)分压
(2)A.开关不应闭合,应处于断开状态
B.滑动变阻器的滑动触头P位置不当,应将其置于a端
要测绘一个标有“3V、0.6W”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3V,并便于操作.已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5V,内阻约1Ω):
电流表(量程为0~250mA.内阻约5Ω);
电压表(量程为0~3V.内限约3kΩ):
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20Ω,额定电流1A)
B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)
(2)实验的电路图应选用下列的图______(填字母代号).
(3)实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示.如果将这个小灯泡接到电动势为6V,内阻为30Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是______W.(结果保留两位有效数字)
正确答案
(1):由于实验要求电压从零调,变阻器应采用分压式接法,应选择阻值小的变阻器以方便调节,所以应选择A;
(2):由于待测小灯泡阻值较小,满足>
,所以电流表应用外接法,又变阻器应采用分压式接法,所以应选择B;
(3):在表示小灯泡的I-U图象中画出表示电源的I-U图象如图所示,读出两图线交点坐标为:U=1.51V,I=0.15A,
所以小灯泡消耗的功率为:P=UI=1.51×0.15W=0.23W;
故答案为:(1)A
(2)B
(3)0.23
发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如图(甲)所示,正常使用时,带“+”号的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用滑动变阻器改变阻值的方法用伏特表和毫安电流表测得二极管两端的电压UD和通过它的电流I的数据,并记录在下表中:
要求:
①在图(乙)中的虚线内画出该同学的实验电路图;
②在图(丙)中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线,并判断该二极管的电阻随所加电压的变化怎样变化;
③已知该发光二极管的最佳工作电压为2.5V,现用5V稳压电源供电,需要串联一个电阻R才能使二极管工作在最佳状态,试运用伏安特性曲线计算R的阻值(取整数).
正确答案
①由题意可知,滑动变阻器应接成分压器电路,而电流表内阻未知,故电流表用内、外接都可以,如图;
②用表格提供的数据在方格纸上描点,画出U-I图线如图丙中的曲线所示,由图可知,图象的斜率越来越大,而I-U图象中斜率表示电阻的倒数,故在实验测量范围内二极管的电阻随电压的增大而减小
③根据U-I图线,当二极管的工作电压为2.5V时,工作电流约为21.5mA,串联电阻上分到电压应为2.2V,故应串联的电阻为:R==
Ω=116Ω.
(112Ω~120Ω都算正确)
答:(1)如图;
(2)实验测量范围内二极管的电阻随电压的增大而减小;
(3)R的阻值为116Ω.
(1)某同学用20分度游标卡尺测某金属工件的内径时,某次测量示数如图1所示,则金属工件的内径为______mm.
(2)要求使用如图2所示器材测定小灯泡在不同电压下的电功率,并且作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方(U2)的关系曲线,已知小灯泡标有“6V,3W”的字样,电源是8V的直流电源,滑动变阻器R1标有“10Ω,2A”,测量时要求小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大,并测多组数据.
①甲同学把实物连成如图2所示的实验电路,闭合电键后小灯泡不亮,经合作者乙同学检查,发现有一根导线接错了,请你圈出这根导线,并用铅笔线加以纠正;
②当电路连接无误后闭合电键,移动滑动变阻器的滑片,读出如图3所示电压表的示数为______V.
③改变滑动变阻器滑片的位置,测出多组电压、电流值,可得小灯泡在不同电压下的电功率,并作出相应的P-U2图象.则在图4中,有可能正确的图象是______,其理由是______.
(3)某同学用如图5所示的装置测定重力加速度:使用的电火花计时器的工作电压为220V,频率50Hz.打出的纸带如图6所示.
①实验时纸带的______端应和重物相连接.(选填“甲”或“乙”)
②纸带上1至9各点为火花所打的点,由纸带所示数据加速度为______m/s2.③若实验时的电压为210V,则重力加速度______(填“变大”、“变小”或“不变”).
正确答案
(1)游标卡尺的主尺读数为23mm,游标尺上第0个刻度与主尺上某一刻度对齐,故其读数0mm,所以最终读数为:23.00mm;
(2)①由电路图可知,电压表连接错误,灯泡左端接线柱应用滑动变阻器左下接线柱相连,电路图如图所示.
②由电路图可知,电压表量程为15V,由图示电压表可知,其分度值为0.5V,示数为4.5V.
③灯泡电阻R不是定值,随温度升高而变大,由P=可知,P与U2不成正比,灯泡功率P随U2增大而变大,
当图象斜率(电阻倒数)应变小,由图象可知,图象D正确.
(3))①从图上看出,从乙端往甲端,相邻的计数点距离越来越大,也就说明纸带速度越来越大.
由于重物下落速度逐渐变大,所以打点计时器先打出9点,而与重物相连的纸带一端在实验时是处于下端,也就是计时器先打点的位置,所以纸带的乙端与重物相连.
②根据运动学公式得:△x=at2,
a==9.4m/s2.
③若实验时的电压为210V,不影响打点的周期和频率,则重力加速度不变.
故答案为:
(1)23.00cm
(2)①如图;
②4.5v ③D 理由:根据电阻的伏安特性,电压增大至一定值,电阻阻值会明显变大
(3):①乙;②9.4m/s2;③不变:
如图甲为某同学描绘额定电压为3.8V的小灯泡伏安特性曲线的实验电路图.
(1)根据电路图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实验电路连接完整;
(2)开关闭合之前,图乙中滑动变阻器的滑片应该置于______端(选填“A”、“B”或“AB中间”);
(3)实验中测出8组对应的数据(见下表):
则测得小灯泡的额定功率为______W.请在给出的坐标中,描点作出I-U图线.由图象可知,随着电流的增大,小灯泡的电阻______(选填“增大”、“减小”或“不变”).
正确答案
(1)根据实验原理图连接实物图,如图所示:
(2)采用分压接法时,开始实验时为了安全和保护仪器,要使输出电压为零,故打到A端;
(3)根据描点法作出U-I图象如图所示,当电压为3.8V时,电流为0.33A,所以P=UI=3.8×0.33=1.254W
图象斜率的倒数表示电阻,由图象可知,斜率随着电流的增大而减小,所以电阻随着电流的增大而增大.
故答案为:(1)如图所示;(2)A;(3)如图所示;1.254W;增大
电源的输出功率只跟外电路的电阻R有关,如图(l)所示是研究它们关系的实验电路为了便于进行实验和保护蓄电池,给蓄电池串联了一个定值电阻R0,把它们一起看作一个等效电源(图中虚线框内部分),于是等效电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻R0之和,用r表示,等效电源的电动势用E表示.
(1)写出等效电源的输出功率P跟 E、r、R的关系式:______.(安培表、伏特表看作理想电表)
(2)在实物图(2)中画出连线,组成实验电路
(3)根据实际实验所测得的数据,计算出阻值R及不同的阻值R下的电源输出功率P的值,并描点如图(3),请在图(3)中画出P--R关系图线
(4)根据图线求出等效电源输出功率的最大值是______W,等效电源的内电阻r=______Ω.电动势E=______V.
正确答案
(1)由闭合电路欧姆定律得:I=,电源的输出功率:P=I2R=
;
(2)根据电路图连接实物电路图,如图甲所示;
(3)把坐标系中各点用平滑的曲线连接起来,得到P-R图象如图乙所示.
(4))P-R图线如图,在大约6.0Ω左右输出的功率得到最大值,约0.80W,此时外电路电阻R=5.0Ω;
电源的输出功率P=I2R═=
,当r=R=5Ω时,电源输出功率最大,此时
=0.80,则E=4.0V.
故答案为:(1)P=;(2)电路图如图甲所示;(3)图象如图乙所示;(4)0.80;5.0;4.0.
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡额定电压2.5V,额定电流250mA.现有器材规格如下:
直流电流表A1(量程0~300mA,内阻约0.5Ω)
直流电流表A2(量程0~500mA,内阻约0.2Ω)
直流电压表V1(量程0~3V,内阻约5kΩ)
直流电压表V2(量程0~15V,内阻约10kΩ)
直流电源E(电动势6V,内阻不计)
滑动变阻器R(阻值范围0~15Ω,允许最大电流1.0A)
电键1个,导线若干条.
(1)实验时电流表应选择______,电压表应选择______.(填仪器字母代号)
(2)在实物图(甲)中完成其余连线使之成为完整的实验电路.
(3)某同学在正确完成实验后得到如图(乙)所示的伏安特性曲线,请你分析图线写出两条规律:
①______;
②______.
正确答案
(1)小灯泡额定电压是2.5V,电压表应选V1(量程0~3V,内阻约5kΩ);灯泡额定电流250mA,电流表应选电流表A1(量程0~300mA,内阻约0.5Ω).
(2)描绘小灯泡伏安特性曲线,滑动变阻器应采用分压接法;
灯泡正常发光时的电阻R==
=10Ω,
=
=20,
=
=500,
>
,电流表应采用外接法,电路图如图所示.
(3)由图(乙)所示灯泡伏安特性曲线可知:
①小灯泡的电流与电压的变化关系是非线性关系;
②小灯泡的电流随电压的增大而增大.
故答案为:(1)A1;V1;(2)电路图如图所示;
(3)①小灯泡的电流与电压的变化关系是非线性关系;
②小灯泡的电流随电压的增大而增大.
热敏电阻是传感电路中常用的电子元件.现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值约40~50Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其它备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0~10Ω)、开关、导线若干.
(1)图(1)中a、b、c三条图线能反映出热敏电阻伏安特性曲线的是______.
(2)在图(2)的方框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小.
(3)根据电路图,在图(3)的实物图上连线.
正确答案
(1)半导体的电阻随温度的升高而降低,故在I-U图象中图象的斜率应变大,故选c;
(2)根据题意可知,本实验应采用滑动变阻器分压接法,同时因电阻较小,为了减小误差,电流应采用外接法;故答案如下图;
(3)根据原理图即可将实物图作出,注意实物图中不能交叉,并且导线要接在接线柱上,答案如下图所示;
故答案为:(1)c
(2)如图
(3)如图.
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