- 交变电流
- 共2642题
某同学在“研究平抛物体的运动”的实验中,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹,并求出小球平抛运动的初速度和抛物线方程。他先调整斜槽轨道使槽口末端水平,然后在方格纸上建立好直角坐标系xOy,将方格纸上的坐标原点O与小球在轨道槽口末端的球心重合,Oy轴与重锤线重合,Ox轴水平(如图甲)。实验中使小球每次都从斜槽同一高度由静止滚下,经过一段水平轨道后抛出。依次均匀下移水平挡板的位置,分别得到小球在挡板上的落点,并在方格纸上标出相应的点迹,再用平滑曲线将方格纸上的点迹连成小球的运动轨迹(如图乙所示)。已知方格边长为L=5cm,重力加速度为g=10m/s2,计算结果取两位有效数字。
(1)小球平抛的初速度v0= ;
(2)小球运动的轨迹方程的表达式为y= x2。
(3)下列哪些说法是正确的
正确答案
(1)1.5 ( 2)20/9 ( 3)AD
试题分析:由于知道抛出点的坐标,所以可以从图像上取某一点对应的x、y值,比如(20cm,30cm),然后利用,
计算出平抛的初速度为1.5m/s;利用
,
,消去t,得到
。为使小球离开斜槽后做平抛运动,调整器材时,使斜槽末端的切线保持水平, A正确.
为使小球多次做平抛运动相当于一次平抛,每次使小球从相同的高度滚下B错误. 钢球与斜槽间的摩擦只影响到平抛的初速度,只要每次保持相同,不会影响到实验的误差,C错误; 计算V0时,所选择的点应离坐标原点稍远些,相对误差小,D正确.
课外活动小组的同学设计了一个实验方案,用来测算缠绕螺线管的金属丝长度。已知缠绕螺线管的金属丝电阻较小,经查阅资料得知该金属丝的电阻率为ρ。
(1)、实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径,如图甲所示,可知金属丝的直径为
d= mm。
(2)、然后利用多用表测得缠绕螺线管的金属丝的电阻,将选择开关旋转到“Ω”档的“×1”位置时,多用表指针指示位置如图乙所示,可知金属丝的电阻为R= Ω。
(3)、若测得的金属丝直径用d表示,电阻用R表示,则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度L= 。
正确答案
(1)1.125±0.001 (2)19.0 (3)
试题分析:(1)金属丝的直径为1mm+12.5×0.01mm=1.125mm;(2)金属丝的电阻为19.0Ω;(3)解得:
。
为确定某电子元件的电气特性,做如下测量。
(1)用多用表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻档测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择____倍率的电阻档(填:“×10”或“×1k”),并____再进行测量,多用表的示数如图(a)所示,测量结果为____Ω。
(2)将待测元件(额定电压9V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、电键及若干导线连接成电路如图(b)所示。添加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性。
本实验中使用多用表测电压,多用表的选择开关应调到____档(填:“直流电压10V”或“直流电压50V”)。
正确答案
(1)×10 欧姆调零 70 (2)如图 直流电压10V
多用表欧姆档在没有测电阻时为短路,电阻无穷大,指针指在最左端,指针偏转过大说明电阻小,换小倍率。欧姆档换倍率后要重新调零。
读数就是指针对应的刻度乘以倍率
要检测伏安特性,电压要从0调节,滑动变阻器用分压式。多用表测电压,电源为直流9v故选择直流电压10V
【考点定位】多用表的使用;滑动变阻器的使用
超导体现象是20世纪人类重大发现之一,目前我国已研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行。
(1)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零,这种性质可以通过实验研究。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中,磁感线垂直于圆环平面向上,逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场,若此后环中的电流不随时间变化,则表明其电阻为零。请指出自上往下看环中电流方向,并说明理由。
(2)为探究该圆环在超导状态的电阻率上限ρ,研究人员测得撤去磁场后环中电流为I,并经一年以上的时间t未检测出电流变化。实际上仪器只能检测出大于ΔI的电流变化,其中ΔI<<I ,当电流的变化小于ΔI时,仪器检测不出电流的变化,研究人员便认为电流没有变化。设环的横截面积为S,环中定向移动电子的平均速率为v,电子质量为m、电荷量为e。试用上述给出的各物理量,推导出ρ的表达式。
(3)若仍试用上述测量仪器,实验持续时间依旧为t,为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上限ρ的准确程度更高,请提出你的建议,并简要说明实现方法。
正确答案
(1)见解析 (2) (3)见解析
(1)逆时针方向。原磁场磁感线垂直于圆环平面向上,当撤去磁场瞬间,环所围面积的原磁通量突变为零,由楞次定律可知,环中感应电流的磁场方向应与原磁场方向相同,即向上。由右手螺旋定则可知,环中电流的方向是沿逆时针方向。
(2)设圆环周长为、电阻为R,由电阻定律得
由于有电阻,所以圆环在传导电流过程中,电流做功,把电能全部转化为内能。设t时间内环中电流释放焦耳热而损失的能量为,由焦耳定律得
因电流是圆环中电荷的定向移动形成的,故可设环中单位体积内定向移动电子数为n,由电流强度的定义得:
因式中n、e、S不变,所以只有定向移动电子的平均速率的变化才会引起环中电流的变化。电流变化大小取时,相应定向移动电子的平均速率变化的大小为
,则
在t时间内单个电子在环中定向移动时减小的动能为:
圆环中总电子为
设环中定向移动电子减少的动能总和为,则
由于,可得
根据能量守恒定律,得
联立上述各式,得
(3)由看出,在题设条件限制下,适当增大超导电流,可以使实验获得
的准确程度更高,通过增大穿过该环的磁通量变化率可实现增大超导电流。
此题易错点:分析能量的转换关系以及微观量与宏观量关系时出错。
【考点定位】本题考查楞次定律、电阻定律、电流强度和能量转换等知识,是一道电磁学联系实际的综合问题,意在考查考生灵活应用物理知识解决实际问题的能力。
用图甲所示的实验器材测定小灯泡的伏安特性曲线,要求加在小灯泡上的电压从零开始逐渐增大到额定电压。
(1)在方框中画出实验所用的电路图,并按电路图用导线把实物图连接起来。
(2)某同学根据所测几组数据画出图乙所示的图线,图线是一条曲线而不是直线,原因是___________________,小灯泡的工作电压为2.0V时的功率约是___ _W。
正确答案
(1)分压电路、安培表外接法;实物图略。 (2)灯丝电阻随电流增大而增大,0.62W
试题分析:根据题目要求电压要求能从零开始调节,且为了减少误差应采用安培表外接法,即如图所示。画出来的不是直线原因是因为小灯泡电阻率会随着发热而变大,根据图像U=2.0V,电流I=0.31A,所以功率为0.62W
点评:本题考查了本实验常见的电路选择以及测量误差的分析,题型普通,考查知识点常见。
(13分)在“测量电源的电动势和内阻”的实验中,待测电源是两节干电池,图甲给出了实验电路图,图乙已按电路图将器材部分连线。
(1)请将乙图中的器材连线补充完整(在答题卡的图中完成)。
(2)设电源电动势为,内阻为
,则路端电压
和闭合电路的电流
的关系可以表达为 。
(3)实验测出了六组、
值,并在
-
坐标上描绘出如图丙所示的图线,根据图线可以算出电源的电动势为 V,内阻为 Ω。
正确答案
(1)如图所示
(2)(3)2.9、1.61(1.60-1.64都对)
试题分析:设电源电动势为,内阻为
,则路端电压
和闭合电路的电流
的关系可以表达为
;由纵轴上截距可读出电动势大小2.9v,由图象的斜率可求得内电阻r=1.61Ω。
点评:理解实验原理是解决实验题目的关键。
(10分)某同学为了研究一个小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而变化的规律,用实验得到下表所示的数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压),则:
(1)当V时对应的电流表如图甲所示,其读数为 A
(2)实验中所用的器材有:
电压表(量程3V,内阻约为2 kΩ)
电流表量程(0.6A,内阻约为0.2Ω)
滑动变阻器(0~5Ω,1 A)
电源、待测小灯泡、电键、导线若干。请在图乙方框中画出该实验的电路图
(3)根据实验数据,在图丙中画出小灯泡的U-I曲线
(4)如果把这个小灯泡接直接接在一个电动势为1.5V、内阻为2.0Ω的电池两端,则小灯泡的实际功率是 W(结果保留2位有效数字)
正确答案
(1)0.42A(0.38A~0.42A都正确)
(2)如图乙所示
(3) 如图丙所示
(4)(
~
都正确)
试题分析:(1)通过数据表格可知,电流表为0.6A量程因此读数为0.42A
(2)为了测量小灯泡的伏安特性曲线,为了采集数据尽可能多,因此多用分压式电路。根据表格大概了解到灯泡电阻为2欧姆,而根据,所以灯泡为小电阻,采用安培表外接,设计电路图如答案
(3)建立合适坐标,将题目已知数据描出,并用光滑曲线处理这些数据,如答案
(4)根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,纵坐标截距为电源电动势E,斜率绝对值为内阻r,所以划出一条直线,相交的交点代表由该电源给灯泡供电的实际电压和电流,根据P=UI可知,实际功率约为0.28W
点评:此类题型考察了电学中常见的实验,也考察了一般实验都需要注意的数据处理,此外本题还将多个相关实验综合在一起
有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线,有下列器材供选用:
A电压表(0~5 V,内阻10 kΩ) B电压表(0~10 V,内阻20 kΩ)
C电流表(0~0.3 A,内阻1 Ω) D电流表(0~0.6 A,内阻0.4 Ω)
E滑动变阻器(5 Ω,1 A) F滑动变阻器(500 Ω,0.2 A)
①实验中电压表应选用______,电流表应选用______.为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用__________(用序号字母表示)。
②请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。
③根据U-I图象,当灯泡两端所加电压为3.2V时,电功率为 W
正确答案
①A D E ②电路图见解析。③1.44W
试题分析:①因为小灯泡的额定电压为4V,所以电压表选择A;小灯泡的额定电流为0.5A,所以电压表选择D;为了便于调解滑动变阻器选择阻值较小的E。②电路如图所示。③根据U-I图象,当灯泡两端所加电压为3.2V时,灯泡两端的电压为0.45V,所以电功率为 。
在“测量金属导体电阻率”的实验中
(1)用螺旋测微器测金属丝的直径如图(1)所示,该金属丝的直径为 mm。
(2)已知金属丝的电阻大约为10Ω,现选取如下器材测量金属丝的电阻:
A、电流表:量程是0~0.6A,内阻是0.5Ω;
B、电压表:量程是0~3V,内阻是6 kΩ;
C、滑动变阻器:阻值为0~20Ω;
D、蓄电池6V;
E、开关一个,导线若干。
现提供如图(2)A、B两种电路图,为了尽量准确确地测量金属丝的电阻,应选择 电路图(填写序号“A”或“B”)
(3)在某次测量中,电压表和电流表的示数如图(3)所示,则金属丝电阻R= Ω。
正确答案
(1)0.850 (2)A(3)10
试题分析:(1)螺旋测微器的读数为:
(2)金属丝电阻较小,故采用电流表的外接法,故选A
(3)10Ω
点评:用伏安法测电阻时安培表内、外接法的选择原则是“大内小外”,即对于大电阻采用安培表内接法,对于小电阻采用安培表外接法;
用滑动变阻器限流式接法测量一个阻值约2k的电阻Rx。提供的器材如下。
A、电源(E =9V,r=2)
B、电压表(0-15 V,50k)
C、电压表(0-3 V,0.5k)
D、电流表(0-5mA,50)
E、电流表(0-1mA,250)
F、滑动变阻器(0-500,0.5A)
G、滑动变阻器(0-100,0.2A)
应选用____。(填选中器材的字母代号)
(2)将实验中未完成的电路连接完整。
正确答案
(1)B;D;F。 (2)见解析
试题分析:(1)实验需要电源,电压表,电流表,滑动变阻器,因为给出的电源电动势为9V,所以需要电压表B,实验中的最大电流大约为 ,所以选用电流表D,滑动变阻器应选择和被测电阻相差不大的,故选F,
(2)完成电路
点评:在分析电路仪器的时候,需要根据电源电动势选择电压表,根据电路中最大电流选择电流表,根据操作方便,选择滑动变阻器
电流表的内阻为Rg、满刻度电流为Ig。那么以下结论中正确的是 ( )
正确答案
BC
试题分析:由并联一个阻值为nRg的定值电阻,根据电流与电阻成反比所以其分担的电流为,可以改装为量程是
Ig的电流表,A错;并联一个阻值为Rg /(n-1)的定值电阻,根据电流与电阻成反比所以其分担的电流为
,可以改装为一个量程是nIg的电流表,C对;串联一个阻值为nRg的定值电阻,根据电压与电阻成正比所以其分担的电压为nIgRg,可以改装为一个量程是(n +1)IgRg的电压表,B对;串联一个阻值为Rg /n的定值电阻,根据电压与电阻成正比所以其分担的电压为
IgRg,可以改装为一个量程是
IgRg的电压表,D错。
点评:本题学生要明确并联电阻具有分流作用,串联电阻具有分压作用。
(13分)在测定金属电阻率的实验中,
(1)待测金属丝是均匀材料制成、横截面为圆形的金属丝,用螺旋测微器测量其直径,结果右图所示。由图可知其直径d=_____________mm。
(2)该金属丝Rx的阻值约为5Ω左右,现备有以下器材:
A电池组E(3V) B滑动变阻器R(0~10Ω,额定电流2A)
C电流表A1(0~3A,内阻0.1Ω) D电流表A2(0~0.6A,内阻0.5Ω)
E电压表V1(0~3V,内阻6kΩ) F电压表V2(0~15V,内阻30kΩ)
G电键、导线
①为使测量结果尽量准确,电流表和电压表应选用的是____________。(填写各器材的字母代号)
②请在方框中画出实验电路图,并以笔划线代替导线将实物图补充完整。
③在闭合开关S前,滑动变阻器触头应放在_________端。(选填“a”或“b”)
正确答案
(1)0.435(2分) (2)①DE(或A2、V1)(2分) ②如下图 ③b
试题分析:(1)螺旋测微器的读数为
(2)当滑动变阻器短路时的电路中的电流为,所以选用的电流表应为A2、电路中电源电动势为3V,所以选用的电压表应为V1
电压表测量的是定值电阻两端的电压,电流表在电路中干路串联,滑动变阻器采用限流接法,电路图如图所示
(3)为了保证电路的安全,滑动变阻器在闭合开关前都是出于最大电阻的位置,即触头应放在b端
点评:在使用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I的值一般不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属导线的温度过高,造成其电阻率在实验过程中增大,
有一根圆台状匀质合金棒如图实-5-27甲所示,某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关.他进行了如下实验:
图实-5-27
(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图乙中游标卡尺(游标尺上有20
个等分刻度)的读数L=________cm.
(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出).该合金棒
的电阻约为几个欧姆.图中有一处连接不当的导线是________.(用标注在导线旁的数字
表示)
(3)改正电路后,通过实验测得合金棒的电阻R=6.72 Ω,根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3 Ω、RD=3.38 Ω.他发现:在误差允许范围内,电阻R满足R2=Rd·RD,由此推断该圆台状合金棒的电阻R=________.(用ρ、L、d、D表示)
正确答案
(1)9.940 (2)⑥ (3)
(1)首先确定游标卡尺的精度为20分度,即为0.05 mm,然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00 mm,注意小数点后的有效数字要与精度一样,再从游标尺上找出对的最齐一根刻线,精度×格数=0.05×8 mm=0.40 mm,最后两者相加,根据题目单位要求换算为需要的数据,99.00 mm+0.40 mm=99.40 mm=9.940 cm.
(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻,在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时,因为安培表的内阻较小,为了减小误差,应用安培表外接法,⑥线的连接使用的是安培表内接法.
(3)根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3 Ω、RD=3.38 Ω.即Rd=ρ,RD=ρ
,而电阻R满足R2=Rd·RD,将Rd、RD代入得R=
.
(9分)某物理实验小组的同学利用实验室提供的器材测量一待测电阻的阻值。可选用的器材(代号)与规格如下:
电流表A1(量程250mA,内阻r1为5Ω);
标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω);
待测电阻R1(阻值约为100Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值10Ω);
电源E(电动势约为10V,内阻r约为1Ω);
单刀单掷开关S,导线若干。
⑴要求方法简捷,并能测多组数据,请在方框中画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号。
⑵需要直接测量的物理量是 ,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1=________。
正确答案
⑴实验电路图如图所示。(4分)
⑵两电流表A1、 A2的读数为I1、I2,(2分)
待测电阻R1的阻值的计算公式是: (3分)
略
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡为“6V,3W”,其他供选择的器材有
电压表V(量程0~6V,内阻)
电流表(量程0~3A,内阻
)
电流表(量程0~0.6A,内阻
)
滑动变阻器R(阻值0~20,2A)
学生电源E(电动势8V,内阻不计)
开关S及导线若干
实验中要求电压表的示数能在0~6V范围内变化。读出多组电压和电流值,在坐标纸上通过描点法画出小灯泡的伏安特性曲线。
小题1:实验中电流表应选用____________。
小题2:在下面的虚线框中画出实验电路图。
小题3:某同学利用测量的数据,画出如下图的图线,但该同学忘记在坐标上标明横坐标和纵坐标所表示物理量。请你根据图线作出判断:横坐标表示____________,纵坐标表示_________。
正确答案
小题1:A2
小题2:略
小题3:
小题1:小灯泡的额定电流为,所以电流表选A2;
小题2:因为测小灯泡的伏安特性曲线,所以要采用滑动变阻器的分压式和电流表的外接电路图如下:
小题3:实验测量的是电压和电流,所以图像是表答出小灯泡的电功率的变化,又因为灯泡的电阻随电功率的增加而变大,所以,而图线斜率变大,所以纵坐标表示的是电压,横坐标表示的是电流。
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