- 交变电流
- 共2642题
(10分)某同学在进行“测定金属的电阻率”实验。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,测量结果如图所示,则该金属丝的直径为d=___________mm;
(2)测得接入电路的金属丝的长度为L,已知其电阻大约为20Ω。在用伏安法测其电阻时,除必选电源E(电动势,内阻很小)、导线、开关S外,还有下列器材供选择:
电流表A1(量程100mA,内阻约0.5Ω)
电流表A2(量程0.6A,内阻约0.6Ω)
电压表V1(量程3V,内阻约30kΩ)
电压表V2(量程1.5V,内阻约20kΩ)
滑动变阻器R1(范围0-20Ω)
滑动变阻器R2(范围0-2kΩ)
为了使测量值较准确,电流表应选_____,电压表应选______,滑动变阻器应选_____(填字母代号)。并将设计好的测量电路原理图画在虚框内。
(3)若电压表、电流表读数用U、I表示,用上述测得的物理量计算金属丝的电阻率的表达式为ρ=_________________________(用U、d、I、L表示)。
正确答案
(1)0.900~0.902;(2)A1,V2,R1,电路连接见解析(3)
试题分析:(1)由图读出金属丝的直径为0.900mm,
(2)电阻中的最大电流为:,所以电流表应选A1,电源电动势为1.5V,电压表应选V2,对比两个滑动变阻器,应选R1,
对比待测电阻与电流表和电压表的内阻,应采用外接法,滑动变阻器的最大值与待测电阻差不多大,滑动变阻器可以用限流式较方便,电路图设计如下
(3)根据电阻定律可得:
兴趣小组的同学从实验室中找到一只小灯泡,规格为“2.5 V 0.75w”,为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,利用下面可供选择的实验器材设计一个电路,测量包括零在内通过灯泡的电流和它两端的电压的多组数据,用P=UI分别得到它的电功率,并作出P-U2
图像进行探究。可供选择的实验器材有:
E.滑动变阻器R1(0~10)
F.滑动变阻器置R2(0~100)
G.电源E(电动势4.0 V,内阻不计)
H.开关S和导线若干
(1)在给定的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图,指出上述器材中,电流表选择_________ (选填“A1”或“A2”);滑动变阻器选择_________ (选填“R1”或“R2”)。
(2)某同学根据电路图连接实验器材,进行实验,测量了多组数据,测量结束后,应先断开开关,拆除_________两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。
(3)处理数据后,在坐标纸上作出P-U2图像,如图所示。可知图中图线并不是一条直线,你认为原因_________。
正确答案
(1)(2)电源 (3)灯泡的电阻随温度的升高而变大
试题分析:(1)规格为“2.5 V 0.75w”的小灯泡,额定电流,所以电流表的量程不能小于300mA,所以电流表选择A2 。由于测量范围包括从0开始调节,所以滑动变阻器选择分压式解法,因此滑动变阻器选择阻值小的R1。小灯泡的电阻
,根据
,电流表选择外接法。电路图见答案。
(2)根据安全性原则,断开开关后拆除导线时,应先拆除电源两端的导线。
(3)根据电功率,在坐标纸上作出P-U2图像的斜率即
,根据图像判断电阻在变化,而电阻变化的原因是灯泡温度的变化。所以原因是灯泡的电阻随温度的升高而变大。
某同学用电压表和电流表测量Rx的电阻,已知电压表内阻约3kΩ,电流表内阻约1Ω。
(1)某同学用如图甲所示电路测量电阻Rx,Rx的测量值比真实值_______(选填“偏大”或“偏小”);若被测电阻Rx的阻值约为10Ω,应采用图______(选填“甲”或“乙”)所示由路误差会比较小。
(2)无论是用图甲还是图乙所示电路测量,都不可避免地会产生由电表内阻引起的系统误差。某学习小组设计了以下方案,以避免电表内阻引起的系统误差。该方案利用图丙所示的电路进行测量,主要实验步骤如下:
第一步:将单刀双掷开关S2接2,闭合开关S1,调节滑动变阻器Rp1和Rp2,使电表读数接近满量程,但不超过量程,记录此时电压表和电流表的示数U1、I1
①请你写出第二步操作步骤,并说明需要记录的数据;______________
________________________________________________________
②用测得数据计算被测电阻阻值的计算式是Rx=____________________。
③简要说明此实验方案为什么能避免由电表内阻引起的实验误差。_______
_____________________________________________________________
正确答案
((1)偏小; 甲
(2)①将开关S2接1,闭合开关S1,保持滑动变阻器Rp1和Rp2滑片位置不变,记录此时电压表和电流表的示数U2、I2;②Rx=;③当单刀双掷开关S2接2,闭合开关S1时有,
= Rx +RA+Rp2;当单刀双掷开关S2接1,闭合开关S1时有,
= RA+Rp2,所以有,Rx=
,该实验中电流表的内阻所产生的影响两次实验数据相减后被消除,电压表内阻对实验结果没有影响。
试题分析:甲图,电流表外接法,由于电压表要分流,所以测量值比真实值偏小;被测电阻Rx的阻值约为10Ω,已知电压表内阻约3kΩ,电流表内阻约1Ω,很显然,电压表的内阻比被测电阻大得多,所以选用电流表外接方法,误差更小,也就是选用甲图误差更小的。
(2)①将开关S2接1,闭合开关S1,保持滑动变阻器Rp1和Rp2滑片位置不变,记录此时电压表和电流表的示数U2、I2;②Rx=;③当单刀双掷开关S2接2,闭合开关S1时有,
= Rx +RA+Rp2;当单刀双掷开关S2接1,闭合开关S1时有,
= RA+Rp2,所以有,Rx=
,该实验中电流表的内阻所产生的影响两次实验数据相减后被消除,电压表内阻对实验结果没有影响。
在“测定金属的电阻率”的实验中,待测金属导线的电阻Rx约为3 Ω.实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程3 V,内阻约为15 kΩ) B.电压表V2 (量程15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程3 A,内阻约为0.2 Ω) D.电流表A2 (量程600 mA,内阻约为1 Ω)
E.变阻器R1(0~100 Ω,0.6 A) F.变阻器R2(0~2000 Ω,0.1 A)
G.电池E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω) H.开关S,导线若干
①为提高实验精确度,减小实验误差,应选用的实验器材除G、H外,还有_。(填选项代码)
②为减小实验误差,应选用下图中___ (填“A”或“B”)为该实验的电路图。此接法的测量值 真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。
正确答案
①ADE ②A 小于
试题分析:①因为电源的电动势为3V,所以电压表选择A;通过电阻的最大电流为,所以电流表选择D;为了便于调解,滑动变阻器选择阻值小的E即可。②由于
,故应采用安培表外接电路,即A电路;由于电压表的分流作用,所以此接法的测量值小于真实值。
(6分)在“测定金属的电阻率”的实验中,需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l。用螺旋测微器测出金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx。
(1)请写出测金属丝电阻率的表达式:ρ=______ (用上述测量量的字母表示)。
(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时,刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示,则金属丝长度的测量值为l= cm,金属丝直径的测量值为d= mm。
正确答案
(1)
(2)36.48~36.52;0.796-0.799
(1)由可得
=
。
某同学使用如下图A所示器材测定小灯泡在不同电压下的阻值,已知小灯泡标有"9V,4.5W"字样,备选滑动变阻器有二种规格,R1标有”5Ω,2A”R2标有”100Ω,2A”现要求小灯泡两端电压从零开始,并能测量多组数据.
(1)为使操作更为方便,滑动变阻器应选
用 (选填R1,R2)
(2)将图中的实物图补充完整,使其能尽量准确地测量小灯泡的阻值.
本实验操作时应闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使小灯泡电流 (选填”从小到大”或”从大到小”)变化 ,读取数据. 若某同学选用15V量程电压表进行测量示数如下图B所示,此时示数为
下图C为某同学根据实验数据做出的一根I-U图线,从图中可以求出小灯泡正常工作时的阻值大小为 ,(保留三位有效数字)此阻值比小灯泡的实际阻值偏 。(选填“大”或“小”)
正确答案
(1) R1 (2)见下图,两种情况均给分 (3)从小到大 8.5V
(4)16.4Ω ; 小 ;
试题分析:(1)据题意,可以计算出灯泡的电阻为:,要使灯泡电压从0调起,滑动变阻器需要接触分压式,则滑动变阻器应选择R1;(2)滑动变阻器需要接成分压式,由于18
的电阻是个小电阻,电流表接触外接法。(3)为了不让灯泡烧坏,电流应从小调起;这是1/5估读法,读数为8.5v。(4)灯泡要正常工作,电压需要达到额定电压9v,则灯泡此时电阻为:
,由于电流表外接,测量电流大于灯泡真实电流,据
可知电阻测量值偏小。
(1)某同学在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,开关S闭合之前,图甲中滑动变阻器的滑片应该置于 端(选填“A”、“B”或“AB中间”),并用笔画线代替导线,将图甲中的实验电路连接完整。
(2)实验中测得有关数据如下表:得到如下一组U和I的数据:
根据上表,在图乙上画出I-U图线。
(3)从图线上可以看出,当功率逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是 。
(4)当灯泡电压为1.4V时的功率为 W(保留两位有效数字)。
正确答案
(1)A 实物图连线如下图所示 (2)如下图所示
(3)变大 (4)0.20
试题分析:(1)此实验采用分压接法,开始实验时为了安全和保护仪器,要使输出电压为零,故开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片置于A端,使测量电路处于短路状态。
根据实验原理连接即可,注意电压表、电流表的量程不要选错,正负极不能连反,滑动变阻器采用分压接法,电流表采用外接法.
(2)描点,连线即可,注意用平滑的曲线将各数据点连接起来,不在线上的点均匀分布在线的两侧,误差较大的予以舍去。
(3)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。
(4)当电压为1.4V时,从I-U图线上知,电流为0.14A,则P=UI=0.20W.
某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:
多用电表;
电压表:量程5V,内阻十几千欧;
滑动变阻器:最大阻值5kΩ
导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔 ,调零点。
(2)将图((a)中多用电表的红表笔和 (填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为 kΩ和 V。
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00 V。从测量数据可知,电压表的内阻为____ kΩ。
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为___ V,电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为___ kΩ。
正确答案
(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0
(1)万用表使用的第一步就是要短接调零,所以该空中应该填“短接”。
(2)万用表的电流方向是”红进黑出”所以红表笔接“1”。
(3)万用表在10到15之间需要估读一位所以读成15.0,电压表读数应精确读到小数点后一位,估读到小数点后两位,所以读数为3.60V。
(4)由于滑线变阻器的电阻调为零,所以万用表的读数即为电压表的内阻RV=12.0。
(5)万用表的中值电阻为15.0,即万用表的内阻为
内=15.0
,所以由闭合电路欧姆定律可知
内=9.00V。,
【考点定位】万用表的原理和读数、电压表的读数、中值电阻、闭合电路欧姆定律。
某兴趣小组为了测量一待测电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用伏安法精确地测量,实验室里准备了以下器材:
A.多用电表
B.电压表V1,量程6V,内阻约10kΩ
C.电压表V2,量程15V,内阻约20kΩ
D.电流表A1,量程0.6A,内阻约0.2Ω
E.电流表A2,量程3A,内阻约0.02Ω
F.电源:电动势E="6" V
G.滑动变阻器R1,最大阻值10Ω,最大电流为2A
H.滑动变阻器R2,最大阻值50Ω,最大电流为0.2A
I.导线、电键若干
小题1:在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡,指针立刻偏转到表盘的右边接近0刻度处,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用_____ ___欧姆挡;
小题2:按正确的操作程序调换欧姆挡之后再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图中指针所示,则Rx的阻值是_____ ___Ω;
小题3:在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,则在上述器材中应选择的器材有____ ___.(填器材前面的字母代号)
小题4:请在答题卡虚线框内画出第(3)问中所应用的实验电路图.
正确答案
小题1:
小题2:
小题3:
小题4:
分析:(1)①欧姆表读数时,由于中间附近的刻度最均匀,故要使指针指在中间附近;
②欧姆表读数等于刻度盘读数乘以倍率;
(2)①电源、滑动变阻器、导线和电键是必须选择的,要减小误差,电压表和电流表量程都选择较小的量程,只要不超过量程即可;
②为获得较大的电压条件范围,滑动变阻器选择分压式接法;由于待测电阻的电阻值与电流表的电阻值较接进,故采用电流表外接法.
解答:解:(1)①甲图指针偏向右侧,读数误差大,故选择较低的挡位;
故答案为:“×1”.
②欧姆表读数=刻度盘读数×倍率
故答案为:14;
(2)①电源、滑动变阻器、导线和电键是构成闭合电路必须选择的;
要减小误差,在不超出量程的情况下,电压表和电流表量程尽量选择较小的量程;
故选:BDFGH;
②如图所示
点评:本题关键要明确电阻的测量方法、原理和实验误差的处理,其中用伏安法测量电阻时电流表内、外接法和滑动变阻器的接法选择是重点所在.
(4分)一多用电表的欧姆档有四个档,分别为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1000Ω,现用它来测一未知电阻,当用×10Ω档测量时,发现指针的偏转角很大,为了测量结果准确些,测量前应进行如下两项操作:先把选择开关旋到________档上,接着进行_______调零,然后再测量并读数.
正确答案
13 ×1__ 欧姆
用×10Ω档测量时,发现指针的偏转角很大,说明读数偏小,而欧姆表在中央刻度处读数更精确,所以应该用用×1档测量,每换一次档位得重新调零。
(1)下图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用×10Ω挡测量电阻,则读数为________Ω。
②如果是用直流10mA挡测量电流,则读数为______mA。
(2)如图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后,发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1.2已接好的情况下,应当选用多用电表的 档。在连接点1.2同时断开的情况下,应当选用多用电表的 挡。
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明 可能有故障。
(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。
正确答案
(1) ①220Ω ②3.9 mA (2)(1)电压(或V)(1分),电阻(或Ω)(1分);(2)开关或节点5、6(1分);(3)选择“电阻档”;红黑表笔对接,检查电阻档是否正常;测量小灯泡电阻,若电阻“无穷大”,则小灯泡开路(3分)。
试题分析:(1) ①用×10Ω档测量电阻,指示值22Ω,倍率为×10,读数为220Ω ②直流电流10mA档读第二行“0~10”一排,最小度值为0.2mA估读到0.1mA就可以了,故读数为3.9 mA
(2)(1)在1、2两点接好的情况下,应当选用多用电表的电压档,若选电流挡易造成表头烧坏、电源短路;若选欧姆挡则有可能造成短路、指针倒转.在1、2同时断开的情况下,应选用欧姆档,直接测量某段电路的电阻即可.(2)电压表示数接近电动势,只有一种可能,即电压表与灯泡串联接入电路,电压表内阻极大,分得大部分电压,说明开关或连接点5、6两点断路.(3)①调到欧姆档②将红黑表笔相接,检查欧姆档能否正常工作(由于无需精确测量电路阻值,所以不必调零)③测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障.(灯丝断或灯座接触不良)
某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验。
(1)他采用如左图所示的实验电路进行测量。右图中给出了做实验所需要的各种仪器。请你按电路图把它们连成实验电路。
(2)根据实验数据做出U-I图象,如图所示,蓄电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。
(3)这位同学对以上实验进行了误差分析。其中正确的是 。
正确答案
(1)实物图连线如下
(2)2.0 3.75 (3)AC
试题分析:(1)实物图连线注意滑动变阻器接线方式为一上一下,电流表为内接。电表接线时注意正负接线柱。
(2)根据串并联电路路端电压,可得
图像与纵轴的交点即电源电动势根据图像可得
,斜率大小代表内阻,所以
(3) 电压表读数为路端电压,但电流表读数并不是干路电流,没有考虑到电压表分流,所以系统误差就是电压表分流,选项A对C错。当电压为0时,电压表不再分流, 此时电流是准确的,即图像与横轴的交点(电压为0)是准确的,,其他位置,电压对应的电流偏小,实际图像如下图,我们可以发现所测量电动势偏小,内阻偏 小,选项C对D错。
在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”实验中,某同学测得了七组数据(如下表).
(1)根据表中实验数据在图中作出I—U图线;从图线中得出,电源电动势E=____V,内电阻r= Ω.
(2)若一位同学未画出图线,只选用其中两组U和I的数据,根据公式E= U1+I1r和E=U2+I2r算出E和r,这样做可能得出误差很大的结果,则他选用其中第 组和第 _______组数据时算得的结果误差大.
正确答案
(1) 如图所示 1.46。 0. 73 (2) 3 5
试题分析:(1)作出I-U图线,如图所示.与X轴的截距为电动势的数值E=1.46V,求得内阻.
(2)如图所示,第3组和第5组数据偏离直线较远,用这两组数据计算误差较大.
(4分)用伏安法测量电阻,有如图中甲、乙所示的两种电路。现有一待测电阻Rx,不知道大约多大,电压表的内阻也不知道,但知道电流表的内阻为RA,那么测量时应采用图______电路(填“甲”或“乙”)。在所选电路中,若电压表和电流表的示数分别为U和I,(不考虑读表读数误差、接线松紧等技术误差)则待测电阻的真实值Rx=_________。
正确答案
甲
试题分析:甲图Rx与电流表串联,电压表测量的是串联电路的总电压,所以,乙图,由于电压表的分流不知道,所以测量误差较大,所以选择甲图;待测电阻真实值
。
(9分)利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势.图中Ex为待测电源,Es为标准电源:电动势已准确测出),E为工作电源,为电路提供电流.G为零刻度在中央的灵敏电流计.AB为一根粗细均匀的电阻丝,C、D为AB上的两个活动接触点,可以在电阻丝上移动,与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺,可以测出CD之间的长度.
实验步骤如下:
(1)按图连接好电路,将K1处于断开状态,K2处于两个触点都不接的状态
(2)先闭合K1,调Rp整至合适位置
(3)将置K2位1置,调整C、D触头使电流计指向零刻度,记下______.
(4)将K2置2位置,重新调整C、D位置,使 ________,并记下________.
(5)断开K1.计算待测电源的电动势的表达式为:Ex=_______.
正确答案
(3)CD的长度(4)电流计指向零刻度 CD的长度
(5)
试题分析:电路接通后,把电源与电路中长度为
的金属丝并联,当电流为0时,说明长度为
的金属丝在工作电路中所分的电压等于
,标准电源切换为待测电源后,重新调整金属丝与电源并联的长度,电流表再次为0时,说明长度
的金属丝在工作电路中的电压等于待测电源电动势,而工作电路电流没有变化,所以
,即
。
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