- 欧姆定律
- 共4751题
中国机器人农民发明家吴玉禄(被誉为中国的特斯拉)只有小学文化,为了给他的机器人吴老二找一个可充电电池,他在废品站找到了一个象电池一样有两个电极的装置,上面标有“TNT”等字样,他高兴地拿回去充电,结果差点丢了性命。如果你是他的儿女,为了安全起见,你能给他提出一些建议或帮助吗?
(1)经上网查找这是只工业电雷管,由电能转化成热能而引发爆炸的,利用了电流的热效应。给你一个多用电表你会选择 (直流电流,直流电压,电阻)挡来判断它是否为电池,可保证既安全又方便。
(2)经核实该电雷管全电阻值为6Ω,其中电热丝阻值为5Ω,引脚线长2m,阻值为1Ω,当通以0.45A电流时约6s钟爆炸,若吴玉禄用5.4V的电压给它充电时理论上约 s钟爆炸(危险)。
(3)某兴趣小组发扬吴玉禄精神,用伏安法设计了一实际精确测量上述单只电雷管电阻的电路.准备了以下实验器材:
待测电雷管Rx ,炸药桶(保护作用,防爆破)
电流表A1:量程0.5A 、内阻约0.5Ω
电流表A2:量程30mA、内阻约30Ω
电压表V1:量程30V、内阻约10 kΩ
电压表V2:量程2V、内阻约3kΩ
滑动变阻器R:0~10Ω 电阻箱R0:0~999.9Ω,0.1A
干电池E:电动势E=1.5V,内阻r约0.1Ω
电键S及导线若干,
① 请设计一个较合理的电路原理图,画在规定方框内,要求通过电雷管的电流不超过27mA,电压能从零调节,尽可能减小误差。
② 并写出Rx的计算公式Rx= ;说明公式中各物理量的意义:
。
正确答案
(1) 直流电压
(2) 1.5
(3)
①电路原理图如图所示。
② U/I-R0; U为电压表读数,I为电流表读数,R0电阻箱读数
选择多用电表直流电压档判断它是否为电池。当通以0.45A电流时约6s钟爆炸,说明6s钟产生的热量为0.452×R×6J,用5.4V的电压给它充电时,电流为0.9A,由0.92×R×t=0.452×R×6J,解得t=1.5s。电路设计为分压电路,电流表外接。由欧姆定律,U/I=R0+Rx
(12分)实验题
(1)(2分)如图,螺旋测微器示数为 mm,游标卡尺示数为 mm.
(2)(1分)某同学在使用多用电表按正确步骤测量某一电阻阻值,选择开关指在“×100”欧姆档,指针指示位置如图所示,则该电阻的阻值是 Ω;
(3)(9分)在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内阻小于1.0Ω)
B.电流表A1(量程为0~3mA,内阻Rg1=10Ω)
C.电流表A2(量程为0~0.6A,内阻Rg2=0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)
E.滑动变阻器R2(0~200Ω,1A)
F.定值电阻R0(990Ω)
G.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的a、b两个实验电路,其中合理的是 图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确进行测量,滑动变阻器应该选 (填写器材前的字母代号)
(2)图乙是该同学根据(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出I1-I2图像(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,且I2的数值远大于I1的数值),则由图像可得被测电池的电动势E= V,内阻r= Ω;(结果保留到小数点后两位)
(3)若将图像的纵坐标改为 ,则图线与纵坐标的交点的物理含义即为被测电池的电动势。
正确答案
(1)6.123~6.125mm(1分);10.50mm(1分) (2)2200(1分) (3)①b(1分) D(2分) ②1.48(±0.04)(2分) 0.84(±0.03)(2分) ③I1(R0+Rg1)(2分)
试题分析:(1)螺旋测微器主尺读数为6mm,可动刻度读数为12.4×0.01mm,所以读数为6mm+12.4×0.01mm=6.124mm,游标卡尺主尺读数为10mm,游标尺读数为11×0.05mm,所以读数为10mm+11×0.05mm=10.50mm(2)开关指在“×100”欧姆档,示数为22×100Ω=2200Ω(3)①没有电压表,可利用电流表改装,给的定值电阻阻值为990Ω,电压表量程应能准确测的1.5V电压即可,所以可用电流表A1改装,由串联分压原理可知改装后的电压表量程为3V②由图像可知,当I1=1.45mA时,I2=0.05A,则路端电压为,由于I2远大于I1,可认为干路电流为0.05A,则
,当I1=1.1mA时,I2=0.45A,同上列方程求解,可知电源电动势和电源内阻数值③如果纵坐标改为路端电压,则图线与纵坐标的交点的物理含义即为被测电池的电动势
点评:难度较大,掌握一些基本仪器的读数规则,如果电学试验中没有电压表或合适的电流表,要立刻能够想到利用电表的改装问题,本题的难点在于图乙的利用
(1)由绝缘介质隔开的两个同轴的金属圆筒构成圆柱形电容器,如图所示。试根据你学到的有关平行板电容器电容的知识,推测影响圆柱形电容器电容的因素有__________。
(2)利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为:
干电池:电动势约1.5 V,符号
电压表:量程1 V,内阻998.3 Ω,符号
电流表:量程1 A,符号
滑动变阻器:最大阻值10 Ω,符号
电阻箱:最大阻值99 999.9 Ω,符号
单刀单掷开关1个,符号
导线若干
①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内。要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的________倍,电阻箱的阻值应为__________Ω。
正确答案
⑴H、R1、R2、ε(正对面积、板间距离、极板间的介质)
⑵①
②2; 998.3
⑴这是圆柱形电容器,但可以定性地根据平行板电容器的公式判断,由平行板电容器的公式,可推测影响圆柱形电容器电容的因素有:正对面积、板间距离、极板间的介质即H、R1、R2、ε。
⑵①考虑到电源的内阻比较小,则电流表接法是确定的,所以必须连接成答案所示。
②因为干电池的电动势约为1.5 V,电压表的量程1 V,为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的2倍;又因电压表的内阻为998.3 Ω,所以电阻箱的阻值也应为998.3Ω。
某些固体材料受到外力后除了产生形变,其电阻率也要发生变化,这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应,已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧,实验室中有下列器材:
A.电源E(3 V,内阻约为1 Ω)
B.电流表Al(0.6 A,内阻r1=5Ω)
C.电流表A2(0.6 A,内阻r2约为1 Ω)
D.开关S,定值电阻R0
(1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值,请完成虚线框内电路图的设计。
(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向),闭合开关S,记下电表读数,A1的读数为I1,A2的读数为I2,得Rx=______________(用字母表示)。
(3)改变力的大小,得到不同的Rx值,然后让力反向从下向上挤压电阻,并改变力的大小,得到不同的Rx值,最后绘成的图像如图所示。当F竖直向下(设竖直向下为正方向)时,可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx=______________。(各物理量单位均为国际单位)
(4)定值电阻R0的阻值应该选用________________。
A.1 Ω B.5 Ω C.10 Ω D.20 Ω
正确答案
(1)如图所示 (2) (3)
(4)B
试题分析:(1)测电阻阻值需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流,所给实验器材没有电压表,可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联,测出电阻两端电压,另一个电流表串联在电路中测电路电流,实验电路图如图所示:
(2)电阻两端电压,通过电阻的电流
,电阻阻值
;
(3)由于图像的对称性可知,加上相反的压力时,电阻值大小相等;图像与纵坐标的交点为16Ω,当R=7Ω时,对应的力为4.5N,因此表达式为。
(4)整个回路总电流不能大于0.6A,而电动势为3V,因此总电阻略大于5欧姆,而电源内阻为1Ω,因此定值电阻的阻值应选5欧姆,即可保证电流不超过量程,也保证电流不太小,两块电流表读数准确,
测定金属丝的电阻(阻值约为3Ω)时,要求通过金属丝的电流可以在0~0.6A之间变化。根据下列提供的实验器材,解答如下问题:
E、滑动变阻器全电阻10Ω,允许通过最大电流1A
F、6V蓄电池
G、电键一个、导线若干
(1)电流表应选用 (填前面代号);电压表应选用 (填前面代号).
(2)请在方框中画出实验电路图,并在图11中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。
(3)某同学根据实验数据画出金属丝的伏安特性曲线如图所示,可见金属电阻会随着温度的升高而 ,当通过金属丝的电流为0.5A时,其电阻为 Ω。
正确答案
⑴(2分) A C
⑵见解析(实物图、电路图各3分,共6分)
⑶(4分)增大 4
试题分析:(1)电流表和电压表读数超过量程的时误差较小,通过金属丝的电流可以在0~0.6A之间,所以电流表选A;根据U=IR可知,电压最大值在1.8V左右,所以电压表选C.
(2)电阻丝电阻较小,电流表应外接;电流从0开始变化,采用分压电路。实物图、电路图如下
(3)根据伏安特性曲线可知,温度升高是由于电流增大引起的,由图可知电阻增大,电阻增大是由于电阻率增大的原因。由图可知。
点评:中等难度。本题中测电阻是关键,一要根据要求选择合适器材;二要选择合适的电路;三要电路连接不能出错。
实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管,已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10-8Ωm。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器(千分尺)、导线和学生电源等。
(1)他们使用多用电表粗测金属丝的电阻,操作过程分以下三个步骤:(请填写第②步操作)
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔;选择电阻档“×1”;
②________________________________________________________________;
③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接,多用表的示数如图所示。
(2)根据多用电表示数,为了减少实验误差,并在实验中获得较大的电压调节范围,应从图(b)的A、B、C、D四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻;
(3)他们使用千分尺测量金属丝的直径,示数如图所示,金属丝的直径为______mm;
(4)根据多用电表测得的金属丝电阻值,可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m。(结果保留两位有效数字)
(5)他们正确连接电路,接通电源后,调节滑动变阻器,发现电流表始终无示数。请设计一种方案,利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。(只需写出简要步骤)
_________________________________________________________________________
正确答案
(1)将红、黑表笔接触,旋转“调零电阻”,使指针指在0Ω处。(2)D。(3)0.260。(4)12。(5)选用多用电表的直流电压档,取适当的电压量程,检查电源的输出电压,若读数为零,则说明电源断路或没有电了。选用多用电表的欧姆档,断开电源,将红黑表笔逐个接触其它元件的两端,检查导通情况。若电阻无穷大,则说明该元件断路。
樊守青(1)使用多用电表测量电阻,必须先调零,即将红、黑表笔接触,旋转“调零电阻”,使指针指在0Ω处。
(2)根据题目要求,电压范围较大,就选用滑动变阻器与电源并联方式。根据多用电表的读数,可知线圈总电阻较小,与安培表的内阻接近,就选用安培表外接法,综合上所述选出D图。
(3)千分尺的最小刻度为0.01mm,即每一小格为0.01mm,现在有26小格,主尺上0.5mm刻度线没有露出来,所以取0.260mm,千分尺需要估读到下一位。
(4)根据电阻定律公式,将数据代入,可求出
。
(5)选用多用电表的直流电压档,取适当的电压量程,检查电源的输出电压,若读数为零,则说明电源断路或没有电了。选用多用电表的欧姆档,断开电源,将红黑表笔逐个接触其它元件的两端,检查导通情况。若电阻无穷大,则说明该元件断路。
点评:樊守青本题属于中档实验题。较好地考察了实验仪器的使用,体现了新课标的实用的精神。特别是最后一问,相当好,更加突出了学以致用,这是实验题改革的方向。
在测定一节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(电动势E约为1.5 V,内电阻r小于1.0Ω)
B.电流表A1(0~3 mA,内阻Rg1=10Ω)
C.电流表A2(0~0.6 A,内阻Rg2="0.5Ω)"
D.滑动变阻器R1(0~2.5Ω,1 A)
E.滑动变阻器R2(0~20Ω,l A)
F.定值电阻R0 (500Ω)
G.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图所示中甲的(a)、 (b)两个参考实验电路,其中合理的是 图所示的电路(填写“a”或“b”);在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选 (填写器材前的字母代号).
(2)该同学根据(1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出I1―I2图线(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数),请在图乙坐标系中作出I1―I2的定性图线。则图线斜率的绝对值等于 。(用题中所给的各物理量的符号表示)
(3)若将图线的纵坐标改为 ,横轴仍为I2,则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小。
正确答案
(1) b (2分) D (2分)
(2)(2分) (2分)
(3)I1(R0+Rg1+r) (2分)
略
一位同学利用手边现有器材,设计了一个既能测量待测电阻Rx的阻值(约500Ω),又能测量电源E电动势的电路(如图8)
其中R1:滑动变阻器阻值1000Ω;
R2:电阻箱最大阻值999.9Ω
G:电流表量程3mA,内阻约50Ω
E:电源电动势约为3V,内阻很小但不可忽略
① 试写出测量电阻Rx的实验步骤:
②在测出电阻Rx的值后,再利用此电路测量电源E的电动势。
需要测量的物理量有:
电源E电动势的表达式 (用所测物理量表示)
正确答案
①第一步:将开关打到a位置闭合,适当调节滑动变阻器R1,使电流表指针指到某一位置 (2’)
第二步:将开关打到b位置闭合,调节变阻箱R2,使电流表指针指到原来位置,读出此时变阻箱R2接入电路的电阻值R,即为待测电阻阻值。 (2’)
②改变变阻箱R2接入电路的电阻值,读出两组对应的电阻值、电流值,
即 、
和
、
(2’)
电动势表达式 E= (3’)
略
在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中.
①备有如下器材:
A.干电池1节;
B.滑动变阻器(0~20Ω);
C.滑动变阻器(0~1kΩ);
D.电压表(0~3V,内阻约2kΩ);
E.电流表(0~0.6A,内阻约2Ω);
F.电流表(0~3A);
G.开关、导线若干
其中滑动变阻器应选 ,电流表选 。(只填器材前的序号)
②用实线代表导线把图甲所示的实物连接成测量电路(图中有部分线路已连好)。.
③某同学记录的实验数据如下表所示,试根据这些数据在图中画出U-I图线,根据图线, 得到被测电池的电动势E = V,内电阻r = Ω.
正确答案
(1) B E (2)
(3)E = 1.46±0.03 V r = 0.70±0.05 Ω.
(1)由于干电池的电动势只有1.5V,滑动变阻器应选B,从测量的数据可以看出电流最大只有0.57A,电流表应选E.
(2)电路图如图所示.
(3)
作出的U-I图象如图所示,从图象可以看出在U轴上的截距为1.46,即电源的电动势为1.46±0.03v.图象斜率的绝对值为:K=ΔU/ΔI=0.70Ω
某实验小组要描绘一个标有“3.6V,1.2W”的小灯泡的伏安特性曲线,所供选择的器材除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择: 电压表V(量程5V,内阻约为5kΩ)直流电源E(电动势4.5V,内阻不计)电流表A1(量程350mA,内阻约为1Ω)电流表A2(量程150mA,内阻约为2Ω)滑动变阻器R1(阻值0 ~ 200Ω)滑动变阻器R2(阻值0 ~ 10Ω)
⑴实验中为较准确测量,电流表应选 ,滑动变阻器应选 (填写器材代号);
(2)在虚线框内画出实验电路图。
(3)由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,将两个这样的灯泡并联后再与10Ω的定值电阻串联,接在内阻不计电动势为8V的电源上,此时通过定值电阻的电流为 A,每盏灯泡的电阻值为 Ω,每盏灯泡的功率为 W
(保留两位有效数字)
正确答案
(1) A1 ;R2
(2)
(3) 0.54 A , 9.0 , 0.66 W
试题分析:(1)由小灯泡的规格得到,所以电流表应选A1,为了调节方便滑动变阻器应选R2.
(2)小灯泡的伏安特性曲线要求电压从零开始,所以滑动变阻器要用分压接法,由小灯泡的规格得到,由题意得电压表的内阻远远大于小灯泡的电阻,所以电流表要用外接法,具体电路图见答案。
(3)
由题意画出电源的I-U图像,则图像的交点即为通过每个小灯泡的电流,由图读出IL=0.27A,则通过定值电阻的电流为,由图读出UL=2.43V,由欧姆定律
,每盏灯泡的功率为
。
点评:学生明确电流表量程的选择应由题意中计算出的电流来选择,滑动变阻器选择时主要考虑调节的方便,会分析判断滑动变阻器、电流表接入电路的接法,能运用物理图像去分析问题。
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