(12分)小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5V,最大电流不超过0.55A)的伏安特性曲线,在实验室找到了下列实验器材:A.电压表(量程是3V,内阻是
题型:不详难度:来源:
(12分)小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5V,最大电流不超过0.55A)的伏安特性曲线,在实验室找到了下列实验器材: A.电压表(量程是3V,内阻是6kΩ的伏特表) B.电压表(量程是15V,内阻是30kΩ的伏特表) C.电流表(量程是0.6A,内阻是0.5Ω的安培表) D.电流表(量程是3A,内阻是0.1Ω的安培表) F.滑动变阻器(阻值范围0~5Ω),额定电流为0.6A G.滑动变阻器(阻值范围0~100Ω),额定电流为0.6A 直流电源(电动势E=3V,内阻不计) 开关、导线若干。 该同学设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据(I和U分别表示电学元件上的电流和电压)。
I/A
| 0
| 0.12
| 0.21
| 0.29
| 0.34
| 0.38
| 0.42
| 0.45
| 0.47
| 0.49
| 0.50
| U/V
| 0
| 0.20
| 0.40
| 0.60
| 0.80
| 1.00
| 1.20
| 1.40
| 1.60
| 1.80
| 2.00
| ①为提高实验结果的准确程度,电流表选 ;电压表选 ;滑动变阻器选 。(以上均填写器材代号)
②请在上面的方框中画出实验电路图; ③在图(a)中描出该电学元件的伏安特性曲线;
④据图(a)中描出的伏安特性曲线可知,该电学元件的电阻随温度而变化的情况为: ;
⑤把本题中的电学元件接到图(b)所示电路中,若电源电动势E=2.0V,内阻不计,定值电阻R=5Ω,则此时该电学元件的功率是_______W。 |
答案
①C;A;F;(3分);②如答图1所示(2分);③如答图2所示(2分);④元件电阻随温度升高而增大(2分);⑤0.14~0.18W均可(3分)。 |
解析
试题分析:①由于某电学元件的最大电压不超过2.5V,最大电流不超过0.55A,故为了测量准确,电压表选择量程为3V的A,电流表选择量程为0.6A的C,又由于测量的是伏安特性曲线,故电压需要从0开始变化,故电路应该采用分压式,滑变阻器选用较小的阻值,以方便操作,故变阻器选择F; ②由于待测元件的电阻约为≈4.5Ω,故对于小电阻宜采用电流表外接法,实验的误差较小,电路采用分压式连接,故电路图为答图1所示; ③根据表中的数据,描点,连线即可得图像为答图2所示; ④由曲线可知,曲线向电压轴靠近,则说明元件的电阻随温度的升高而增大;该项也可以计算出电压较小时,较大时的电阻值进行比较,也会得出元件的电阻随温度的升高而增大的结论。 ⑤由于待测元件的电阻是变化的,故我们可以在元件的伏安特性曲线坐标系上再画出等效电源的特性直线,等效电源的电动势为2.0V,定值电阻相当于其内阻,故它与元件的曲线相交于一点,则该点对应的电压与电流值就是元件两端的电压和其中通过的电流,故电压约为0.58V,电流约为0.27A,故电学元件的电功率为P=UI=0.58V×0.27A=0.17W(注意:只要结果在0.14~0.18W均可)。 |
举一反三
(10分)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻.他根据老师提供的以下器材画出了如图所示的原理图.
A.电压表V(15V,10kΩ) B.电流表G(量程3.0mA,内阻Rg为10Ω) C.电流表A(量程0.6A,内阻约为0.5Ω) D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A) E.滑动变阻器R2(0~100Ω,1A) F.定值电阻R3=990Ω G.开关S和导线若干 (1)该同学没有选用电压表是因为________; (2)该同学将电流表G与定值电阻R3串联,实际上是进行了电表的改装,则他改装的电压表对应的量程是________V; (3)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是________(填写器材前的字母编号); (4)该同学利用上述实验原理图测得以下数据,并根据这些数据绘出了如上图所示的图线,根据图线可求出干电池的电动势E=________V(保留3位有效数字),干电池的内阻r=________Ω(保留2位有效数字).
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(8分)某学习小组为探究导电溶液的电阻在体积相同时,电阻值与长度的关系。选取了一根乳胶管,里面灌满了盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱。进行了如下实验: ⑴该小组将盐水柱作为纯电阻,粗测其电阻约为几千欧。现采用伏安法测盐水柱的电阻,有如下实验器材供选择:A.直流电源:电动势12V,内阻很小,额定电流为1A; | B.电流表A1:量程0~10mA,内阻约10Ω; | C.电流表A2:量程0~600mA,内阻约0.5Ω; | D.电压表V:量程0~15V,内阻约15kΩ; | E.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω; F.滑动变阻器R2:最大阻值5kΩ; G.开关、导线等。 在可供选择的器材中,应选用的电流表是 (填“A1”或“A2”),应该选用的滑动变阻器是 (填“R1”或“R2”)。 ⑵该小组已经完成部分导线的连接,请你在实物接线图中完成余下导线的连接。
⑶握住乳胶管的两端把它均匀拉长,多次实验测得盐水柱长度L、电阻R的数据如下表:
实验次数
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 长度L(cm)
| 20.0
| 25.0
| 30.0
| 35.0
| 40.0
| 45.0
| 电阻R(kΩ)
| 1.3
| 2.1
| 3.0
| 4.1
| 5.3
| 6.7
| 为了研究电阻R与长度L的关系,该小组用纵坐标表示电阻R,作出了如图所示的图线,你认为横坐标表示的物理量是 。
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(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,“2.5V 0.5A"和小灯泡,内阻未知,请按要求完成以下操作: (1)在图中完成实物连线;
(2)电路连好后,在闭合电键前,滑动变阻器的滑片应滑到 端(填“左”或“右”); (3)闭合电键,将滑动变阻器的滑片滑动到某一位置,发现两表的指针指到如图所示位置,则小灯泡两端电压为 V,流过小灯泡的电流为 A;
(4)不断改变滑动变阻器滑片的位置,记录6组电压电流数据; (5)在坐标纸上描点连线,得到如图所示伏安特性曲线。由曲线可知随着电压增大,小灯泡的阻值不断 。
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(9分)(1)为了测量电源的电动势和内阻,我们通常采用如图甲所示电路,请根据甲电路图连接实物图。
(2)由于电压表和电流表内阻的影响,采用甲电路测量存在系统误差,为了消除这一影响,某同学选择两块量程合适的电压表V1、V2,一个满足实验要求的电阻箱R和三个开关,并设计了如图乙所示的测量电路,进行了如下的主要测量步骤:
①闭合S2,断开S1、S3,记下V1和V2的示数U1和U2; ②断开S2、闭合S3,S1仍断开,调节电阻箱R,使电压表V2的示数仍为U2,读出电阻箱的阻值为R0; ③闭合S1、S2,断开S3,记下V1的示数; 请利用以上的测量物理量的字母写出电压表V1内阻表达式=______,该电源的电动势和内阻的测量值表达式E=______,r=______。 |
(12分)为了测量一精密金属丝的电阻率:
(1)先用多用电表×1Ω挡初测其电阻为 Ω,然后用螺旋测微器测其直径为 mm,游标卡尺测其长度是 mm。
(2)除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下: A.电压表V1(量程3V,内阻约为15kΩ) B.电压表V2(量程l5V,内阻约为75 kΩ) C.电流表A1(量程3A,内阻约为0.2 Ω) D.电流表A2(量程600mA,内阻约为1Ω) E.滑动变阻器R1(0~5Ω,0.6 A) F.滑动变阻器R2(0~2000Ω,0.1 A) G.输出电压为3V的直流稳压电源E H.电阻箱 I.开关S,导线若干 为了减小实验误差,需进一步测其电阻而采用伏安法,则上述器材中应选用的实验器材有(填代号) 。请在方框内设计最合理的的电路图并实物连线。但用该电路电阻的测量值 真实值(选填大于、等于或小于)。如果金属丝直径为D,长度为L,所测电压为U,电流为I,写出计算电阻率 .
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