某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示。测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电

某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示。测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电

题型:不详难度:来源:
某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示。测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0;而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体质量成正比的输出电压U。现有下列器材:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。请完成对该物体质量的测量。
(l)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在方框中画出完整的测量电路图。

(2)以下为简要的测量步骤,请将不完整处补充完整:
A.调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零;
B.将        放在转换器上,记下输出电压U0
C.将待测物放在转换器上,记下输出电压U1
(3)根据以上测量,可求出:比例系数k=      ,待测物体的质量m=      
(4)请设想实验中可能会出现的一个问题:                              
答案
(11分)
(1)设计的电路图如图所示。(3分)

(2)砝码(2分)
(3)。(4分)
(4)①因电源电压不够而输出电压调不到零;
②待测物体质量超出转换器量程。
(2分,答出一个即可得2分)
解析

试题分析:要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,滑动变阻器应采用分压式接法,力电转换器末端应该接一个电压表。应把砝码先放在力电转换器上,因为砝码的质量是已知的,用已知测量未知的质量。输出电压与砝码的重力或质量成正比,则有;当放上物体时,有。如果电源电压不够而输出电压调不到零或待测物体质量超出转换器量程等,都将会导致实验过程可能出现问题。
举一反三
为了测定电流表A1的内阻,某同学采用如图所示的实验电路.其中:

A1是待测电流表,量程为0~300μA,内阻约为100Ω;
A2是标准电流表,量程是0~200μA;
R1是电阻箱,阻值范围是0~999.9Ω;
R2是滑动变阻器;
R3是保护电阻;
E是电池组,电动势为4V,内阻不计;
S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关.
(1)①实验中滑动变阻器采用    接法(填“分压”或“限流”);
②根据上图所示电路的实物图,请在答题卷的方框中画出实验电路图.
(2)请将该同学的操作补充完整:
①连接好电路,将滑动变阻器R2的滑片移到最       (填“左端”或“右端”);将开关S2扳到接点a处,接通开关S1;调整滑动变阻器R2,使电流表A2的读数是150μA;
②将开关S2扳到接点b处,            ,使电流表A2的读数仍是150μA.
③若此时电阻箱各旋钮的位置如右图所示,则待测电流表A1的内阻Rg=     Ω.

(3)上述实验中,无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动位置,都要保证两只电流表的安全.在下面提供的四个电阻中,保护电阻R3应用     .(填写阻值前相应的字母)
A.200kΩ         B.20kΩ        C.15kΩ          D.150kΩ
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(7分)某实验小组想描绘标有“4V  2W”的小灯泡的U—I图像,除导线和开关外还备有以下器材可供选择:
A.电流表A1(量程0.6A,内阻约为1
B.电流表A2(量程3.0A,内阻约为0.2
C.电压表V1(量程5.0V,内阻约为5k
D.电压表V2(量程15.0V,内阻约为15k
E.滑动变阻器R1(最大阻值为5,额定电流500mA)
F.滑动变阻器R2(最大阻值为10,额定电流2.0A)
G.电源(电动势为6.0V,内阻约为0.5
(1)实验中所用的电流表应选_________(填A1或A2);电压表应选_________(填V1或V2);滑动变阻器应选___________(填R1或R2)。
(2)在虚线框内画出实验的电路图。

(3)经过正确的操作,测得的数据如下表,请根据下表数据在下方坐标系中描点画出小灯泡的U—I曲线。
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
U/V
0
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
3.20
3.60
4.00
I/A
0
0.12
0.22
0.30
0.36
0.40
0.43
0.46
0.48
0.49
0.50

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(12分)物理实验小组要测量额定电压为2.5V的小灯泡在额定电压下实际功率和电阻值,备有下列器材:
待测小灯泡:额定电压2.5V,额定电流约为0.3A;
电压表:0-3-15V,0-3V内电阻3kΩ,0-15V内电阻15kΩ;
电流表:0-0.6-3A,0-0.6A内电阻0.13Ω,0-3A内电阻0.025Ω;
电池组:电动势约3V,内电阻不详;
滑动变阻器:40Ω,1A;
电键,导线若干。

(1)请在虚线框中画出合理的实验电路图.

(2)根据本实验的需要,电压表应当选用________________量程,电流表应当选用____________________量程。
(3)根据电路图,用笔画线代替导线,将图中的器件连接成完整实验电路。
(4)当电压表示数为2.50V时,电流表示数如图所示,则这个小灯泡在额定电压下的实际功率为_________________W,灯丝电阻为_______________Ω。

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电动自行车的电池用久以后性能会下降,表现之一为电池的电动势变小,内阻变大。某兴趣小组从旧电动自行车上取下四块电池,分别标为A、B、C、D,测量它们的电动势和内阻。

①用多用表直流电压50 V挡测量每块电池的电动势。测量电池A时,多用电表的指针如图甲所示,其读数为        
②用图乙所示电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r,图中R0为保护电阻,其阻值为5 Ω。改变电阻箱的阻值R,测出对应的电流I,根据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的图线,如图丙。由图线C可知电池C的电动势E=       ;内阻r=         (计算结果保留两位有效数字);内阻测量值与真实值相比       (选填“偏大”、 “偏小”)
③电路图中的变阻箱R能否用滑动变动器代替       (选填“能”、“不能”)
④分析图丙可知,电池       较优(选填“A”、 “B”、“C”或“D”)。
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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

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