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简答题

(本小题共10分)要用电流表和电压表测定三节干电池(每节干电池的电动势约为1.5 V,内阻约为0.3 Ω) 串联电池组的电动势和内电阻,现有下列器材供选用:

E.滑动变阻器:0~1000 Ω,额定电流0.1A

F.滑动变阻器:0~20 Ω,额定电流2A

G.导线,电键

(1)为了使测量结果较准确,应选用的器材有  ________ .(填仪器的字母代号)

(2)在虚线框内画出实验电路图

(3)因系统误差的存在,本实验所得的测量值与真实值相比E(      )E, r (     )r(括号内填“大于”、“小于”或“等于” )

正确答案

(1)ADFG (2)如图(3)小于,小于

试题分析:(1)电动势约为4.5 V,则电压表应选择D。电流,因此电流表应选A,选B量程太大。滑动变阻器若选择E,则不便于调节,应选择F。G必须选择。

(2)电路图如下所示:

(3)由于与真实值的情况相比,具有相同的短路电流,在同一个电压下,测量值对应的电流值偏小,只要描绘出伏安特性曲线来,就会发现电动势和内阻的测量值均比真实值小。

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简答题

⑵有一被测电压表V1量程3V,内阻RV约为3 k,现要较为准确的测量其阻值,除了该电压表外,实验室还配有下列器材

E.电源:电动势约5V,内阻不计

F.单刀单掷开关1个,导线若干

①请在虚线框中画出测Rv的原理图

②写出Rv的表达式(用某些电表的测量值、已知量表示),并指明测量值是哪些仪器的示数。  

(i)RV=____________;

(ii)                                               

正确答案

①如图(3分)

②(i)

   (2分)(ii)u1、u2是开关闭合后电阻箱阻值分别为R1、R2时电压表的读数(2分)

试题分析:由于电源的电动势约5V,待测电压表的量程约为3 k,所以电流表A1(量程3A)的量程太大,测量误差大,同理可知电压表V也不宜选用。可以考虑将电阻箱跟待测电压表串联,假设u1、u2是开关闭合后电阻箱阻值分别为R1、R2时电压表的读数,由闭合电路欧姆定律可得,,两式联立可得

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如图所示电路中,E为不计内阻的电源,R1为滑动变阻器,R2为定值电阻,灯L的电阻不随温度改变,所有电表均为理想电表。某同学选择与电路图相应的实验器材,按图示电路进行实验,通过改变滑动变阻器滑动片P的位置从而调节灯泡的亮度,并将各电表的示数变化情况分别记录在下表中。

则由表格中数据可知变阻器电阻R1的全阻值为        W;表格中X值为       

正确答案

20;0.72

试题分析:电阻和滑动变阻器的部分串联,然后再和并联,并联部分和点灯L串联,电压表V1测量并联电路电压,电压表V2测量部分的电压,故当V2表示数为零时,P在b端,此时并联,所以通过滑动变阻器的电流I与A2表示数之和等于A1表示数,所以,

从第二次实验中,的电流为0.24A,所以电阻为,所以,故通过的电流为,故电流表A1表示数为X=0.48+0.24=0.72A,

点评:本题难度较大,首先必须找出图中的特殊点,比如示数为零的点,作为突破口,

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某同学测绘标有“12 V、5 W”的小灯泡的电功率随电压变化的图象,为了使测量尽可能准确,要使小灯泡的两端电压从0~12V连续变化。除了导线和电键外,可供选择的仪器还有:

E.滑线变阻器:阻值范围0~20Ω,额定电流2A

F.滑线变阻器:阻值范围0~2 kΩ。额定电流0.5A

G.电池组:电动势12V,内阻不计;

(1)选用器材代号为_______________;

(2)在方框中画出实验电路图;

(3)某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图所示,某次测量时,电流表读数为0.40 A,此时小灯泡的实际功率为________W.

正确答案

(1)A D E G(2)见解析(3) 2.4W

试题分析:(1)因为要使小灯泡的两端电压从0~12V连续变化,所以电压表选取D,小灯泡的额定电流为0.4A,所以选用的电流表为A,滑动变阻器为了便于操作,应选用和小灯泡的电阻相差不大的,故选E,实验还需要电池组,所以选ADEG

(2)实验中要使小灯泡的两端电压从0~12V连续变化,所以采用滑动变阻器的分压接法,电流表的内阻和小灯泡的内阻相差不大,所以采用电流表的外接法,实验电路图如图所示,

(3)电流表读数为0.40 A时,从图中可得电压为6V,所以此时的实际功率为

点评:电流表、电压表选择量程的基本原则为:在能够测量出物理量的前提下,选择小量程,以提高测量的准确性,减小误差.

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从下列器材中选出适当的器材,设计一测量金属丝的电阻率的电路.要求操作简便,又尽可能有较高的测量精度,并能得到多组数据.

金属丝L(已知其长度为L0,直径为D,电阻小于50Ω);

电流表A1(量程为10mA,内阻r1=40Ω);

电流表A2(量程为500μA,内阻r2=750Ω);

电压表V(量程为10V,内阻为10kΩ);

保护电阻R1(阻值为100Ω);

滑动变阻器R2(总阻值约为20Ω);

电池E(电动势为1.5V,内阻很小);

开关S及导线若干.

(1)在虚线框中画出电路图,并标明所用器材的代号.

(2)若选出测量数据中的一组数据计算电阻率ρ,则表达式ρ=________.

 

正确答案

(1)如图所示(2)(式中I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数).

试题分析:(1)要求得到多组数据,所以滑动变阻器采用分压接法,电路图如图所示

(2)L两端的电压为,所以,由根据, ,联立解得

点评:本题考查了串联电路的电流特点和欧姆定律的灵活应用,关键是根据条件“要求方法简便,有尽可能高的测量精度,并能测得多组变化较大数据”设计出电路图.

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用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1Ω和1KΩ,如图为所需的器材。

(1)请你把它们连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。

(2)一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据在图中画出U-I图线,根据图线求出电池的电动势E=_____V,内阻r=_____Ω。

(3)在以上实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,下列说法正确的是(      )

A.用图a所示电路时,E<E               B.用图a所示电路时,r<r

C.用图b所示电路时,E<E               D.用图b所示电路时,r<r

正确答案

(2)

1.46    0.72(3)A       B

试题分析:(1)一节干电池的电动势为1.5V,所以电压表量程选择3V,电路电流较小,所以电流表量程选择小量程(2)描点连线时要让点分居直线的两侧,偏离太远的舍去不要(3)倾斜直线与纵轴的交点为电源电动势,图线的斜率表示电源内阻,图a中,由于电源内阻有分压,所以电压表测量的小于电源电动势,图b中测量的电源内阻实际是电流表的内阻与电源内阻之和

点评:本题电学试验基础为闭合电路欧姆定律,考察了线路的连接、描点连线的数据处理能力、误差的分析能力,本题难度较大,特别是第3问

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有一待测电阻Rx ,甲、乙两同学分别采用了不同的方法进行测量

①甲同学直接用多用电表测其电阻.用已经调零且选择旋钮指向欧姆挡“×100”位置的多用电表测量,则读数为         Ω。

②乙同学则利用实验室里的下列器材:

电流表G(量程0~300µA,内电阻r=100Ω)

滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω,允许的最大电流为1A)

变阻箱R2(阻值范围0-9999Ω,允许的最大电流为0.1A)

直流电源E(电动势约为1.5V,内阻不计)

单刀单掷开关、单刀双掷开关及若干导线

设计了如图甲所示电路进行测量。请根据电路图,在图乙中画出连线,将器材连接成实验电路并将接线后的主要实验步骤填写完整。

A、先闭合开关s1,将开关s2掷向a,再调节滑动变阻器R1,使电流表的示数为300µA;

B、                           ,调节电阻箱R2的阻值,使电流表的示数为150µA ,记录电阻箱R2的读数。若电阻箱R2的读数为2180Ω,则电阻Rx=       Ω

正确答案

(每空2分实物连接4分 )——①   2200   ②B、再将开关s2掷向b,保持滑动变阻器R1不变;2180

①欧姆表不估读,②却缺少的步骤是:再将开关s2掷向b,保持滑动变阻器R1不变。之所以第二步将电流表示数调节为原来的一半是电阻箱与被测电阻串联,电流表示数一半说明串联了一个阻值相等的电阻,即变阻箱的电阻等于被测电阻阻值,

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(本小题共10分) 用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω),实验室提供如下器材:

电池组E  电动势3V,内阻不计

电流表A1 量程0—10 mA,内阻约为40 Ω-60 Ω

电流表A2 量程0—500 μA,内阻为1 kΩ

滑动变阻器R1,阻值范围0—20 Ω,额定电流2 A

电阻箱R2,阻值范围0—9999 Ω,额定电流1 A

电键S、导线若干

要求实验中应尽可能准确的测量Rx的阻值,请回答下面问题:      

(1)上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表进行测量, 请在方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中表明器材代号;

(2)实验中将电阻箱R2的阻值调到4000 Ω,再调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是________mA,电流表A2的示数是_______μA,测得待测电阻Rx的阻值是__________。

正确答案

(1)

(2)6.4 mA ;240 μA;195 Ω

试题分析:(1)电路如图所示,电流表改装成电压表,串联电阻(电阻箱)可以完成。由于电流的表A1的内阻相对待测电阻Rx很小,且大小不确定,采用电流表外接法。滑动变阻器R1的最大阻值很小,电压的调节能力有限,采用分压式接法。

(2)由图可知,电流表A1的示数是6.4 mA ,电流表A2的示数是240 μA。测得待测电阻=195Ω。

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某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件.图为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:

①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用      ;电压表应选用       ;为方便实验操作,滑动变阻器应选用     .(以上均填器材代号)

②为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号.

③实验发现测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合,请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?

相同点:                           不同点:                                

正确答案

①A2  V1 R1 ②电路图见解析③相同点:电阻都随所加电压改变而改变,不同点:该原件电阻随电压升高而减小,而电珠的电阻随电压升高而增大.

试题分析:①由原件的伏安特性曲线可知,加到它两端的电压为3V左右,电流为100mA左右,则电流表选择A2,电压表选择V1;为了便于调解滑动变组选择R1;②实验电路如图所示;③相同点:电阻都随所加电压改变而改变,不同点:该原件电阻随电压升高而减小,而电珠的电阻随电压升高而增大.

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某课题研究小组,选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r.(电动势约为4V,内阻在几欧到几十欧之间)

(1)某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻,你认为可行吗?请说明理由:                               

(2)今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻,请画出实验电路图.

(3)根据(2)中实验电路测得的8组UR数据,已在上图中坐标系中描出了各点,并做出图像.根据图像求得E=____V,r=____

正确答案

(1)不可行,理由见解析         (2)见解析        (3)3.6(3.4~3.8均可)       9.6(9.1~10.1均可) 

试题分析:(1)若由电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻,根据所给数据,为保障电流表的安全电路中的最小电阻为,可知电路中电阻箱取最大值时,电路中电流已经超出电流表量程2mA,所以不可行。

(2)实验电路如图:                                           

(3)由闭合电路欧姆定律有:,可得:,由图线可得,(其中k为图线的斜率)。                                                   

点评:中等难度。注意对这种由图像分析实验数据的问题关键是:由实验原理得出各物理量间的关系,列出表达式,由数学方法分析图线得出相关物理量。

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在“测定金属丝的电阻率”的实验中,待测合金电阻丝阻值Rx约为4Ω。

①用游标卡尺测量电阻丝的长度L。测量结果如图所示,图中读数为L =        mm。

用螺旋测微器测量电阻丝的直径d。测量结果如图所示,图中读数为d =         mm。                             

②为了测量电阻丝的电阻R,除了导线和开关S外,

还有以下一些器材可供选择:

电压表V,量程3V,内阻约3kΩ

电流表A1,量程0.6A,内阻约0.2Ω

电流表A2,量程100μA,内阻约2000Ω

滑动变阻器R1,0~1750Ω,额定电流0.3A

滑动变阻器R2,0~50Ω,额定电流1A

电源E(电动势为3V,内阻约为1.2Ω)

为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表________,滑动变阻器_________,(填器材的符号)

③在所给的实物图中画出连线,接成测量电路图。

④若电压表测量值为U,电流表测量值为I,用测量的物理量表示计算材料电阻率的公

式是ρ =                          

正确答案

① 54.5mm   0.855mm   

②A1    R2 

③如图(电流表要外接,滑线变阻器要分压连接)

①游标卡尺:

螺旋测微器:

②应选用阻值太大,操作起来不方便,当选用时,电路中最小电流大概为,所以选用

③如图(电流表要外接,滑线变阻器要分压连接)

④根据公式,得,所以

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简答题

在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中,实验室备有下列器材供选择:

A.待测小灯泡“3.0V 0.6W”

B.电流表(量程200mA,内阻约为20Ω)

C.电流表(量程0.6A,内阻约为5Ω)

D.电压表(量程3.0V,内阻约为10kΩ)

E.电压表(量程6.0V,内阻约为20kΩ)

F.滑动变阻器(最大阻值为100Ω,额定电流50mA)

G.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流1.0A)

H.电源(电动势为4.0V,内阻不计)

I.电键及导线等

小题1:为了使实验完成的更好,电流表应选用         ;电压表应选用         ;滑动变阻器应选用         。(只需填器材前面的字母即可)

小题2:请在线框内画出实验电路图。

正确答案

小题1:小灯泡正常工作时,流过的电流为0.2A,故电流表应选B,电压表D的量程与小灯泡的额定电压相等,电压表应选D、滑动变阻器F阻值太大,不易调节电路,所以滑动变阻器应选G

小题2:小灯泡电阻小,电流表内阻大,所以应选用电流表外接法,由于小灯泡的电压要从零开始调节,所以滑动变阻器应选用分压电路,如图所示。(分压式2分 外接法2分)

小题1】小灯泡正常工作时,流过的电流为0.2A,故电流表应选B,电压表D的量程与小灯泡的额定电压相等,电压表应选D、滑动变阻器F阻值太大,不易调节电路,所以滑动变阻器应选G

小题2】小灯泡电阻小,电流表内阻大,所以应选用电流表外接法,由于小灯泡的电压要从零开始调节,所以滑动变阻器应选用分压电路,如下图所示

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(4分)一次试验中某同学用螺旋测微器测量一圆柱形元件的直径,如图甲所示其直径为     mm;用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此元件的电阻值,表盘的示数如图乙所示,测得该元件的电阻值约为    

正确答案

4.700(±0.001);220

试题分析:螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读,由甲图中螺旋测微器可知,固定刻度示数为4.5mm,可动刻度示数为20.0×0.01mm=0.200mm,螺旋测微器示数为4.5mm+0.200 mm="4.700" mm.欧姆表读数为表盘示数乘以倍率,由于刻度不均匀,因此可以不进行估读,由乙图中欧姆表可知,表盘示数为22Ω,乘以欧姆档的倍数为“×l0”,所以欧姆表的读数为22×l0=220Ω.

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如下图甲为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻,测量步骤如下:

小题1:调节         ,使电表指针停在指针对准      的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。

小题2:将选择开关旋转到“Ω”档的       位置。(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”)

小题3:将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,并将两表笔短接,调节          ,使电表指针对准     的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。

小题4:将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如下图乙所示,该电阻的阻值为        Ω。

小题5:测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。

正确答案

小题1:调零螺丝  电流

小题2:×1

小题3:调零旋钮 (1分) 电阻 (1分)

小题4:19.0

小题5:

使用多用电表欧姆档,先机械调零。中值电阻为15Ω,测量20Ω的电阻时,要使用×1的倍率,然后进行欧姆调零;由刻度盘和倍率可知,测量电阻的阻值为19.0Ω

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简答题

关于做“测电源电动势和内电阻”的实验

(1)有同学按图(a)电路进行连接,他用到的6根导线是aa′、bb′、cc′、dd′、d′e和bf ,由于其中混进了一根内部断开的导线,所以当他按下开关后,发现两个电表的指针均不偏转,他用多用表的电压档测量bc′ 间的电压,读数约为1.5V(已知电池电动势约为1.5V),根据上述现象可推得,这6根导线中可能哪几根内部是断开的?答:_____________(写导线编号)。为了确定哪一根导线的内部是断开的,他至少还要用多用表的电压档再测量几次?答:______次

(2)排除故障后,该同学通过改变滑动变阻的电阻,测得了6组U、I的数据,根据第1、2、3、4、5和6组的数据,他在U-I图上标出了这些数据点,并且按照这些数据点的分布绘制了相应的U-I图线[如图(b)所示],由这一图线,可求得电源的电动势E为________V,内电阻r为________Ω。如果他不利用这一图线,而是利用任意两组U、I数据,那么当他选择哪二组数据时求出的E、r值误差最大?答:________________(写数据组编号) 。

正确答案

(1)bb′、cc′(2分,错选、漏选均不得分);1(2分)

(2)1.45(或1.46、1.44)(2分);0.5(或0.51、0.49)(2分);2、3(2分)

分析:电路故障问题涉及到欧姆定律、闭合电路欧姆定律及电路的串并联知识,一般是先用电压表从电源两端开始,再逐级往下测量,最后找出故障.

解答:解:(1)、根据欧姆定律及电压就是电势之差原理可知,电压表在b、c间示数等于电动势,说明b、c间不含源电路间断路,及bb′、cc′间可能断路,因此,至少再测量一次才能确准到底是哪段断路.

故答案为及bb′、cc′,1

(2)、根据闭合电路欧姆定律知,U-I图象的纵轴截距是电动势,斜率的绝对值是电源内电阻,可得:E=1.45V(或1.46、1.44);r==0.5Ω(或0.51、0.49);,如果不通过图象而只取两点显然2、3两组误差最大.

故答案为:1.45(或1.46、1.44),0.5(或0.51、0.49),2、3.

点评:电路故障常见的有短路和断路两种情况,实际是断路情况多,判定时一般先用电压表测电压,先判断电源是否完好,再判断其它电路;根据U-I图象求内电阻时特别注意“斜率”的含义,既不要用纵轴截距除以横轴截距算做内电阻.

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