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10.在物理课外活动中,某物理兴趣小组根据所学知识制作了一个简单的欧姆表,实验原理如图1所示,其中选用的电流表的满偏电流为1mA,欧姆表盘尚未刻度.

(1)为了测量该欧姆表的内阻和表内电源电动势,甲同学进行了如下实验:
①将A、B接线柱短接,调节R1的阻值使电表指针满偏;
②将A、B接线柱同一电阻箱相连,调节电阻箱使电表指针刚好指在表盘的中间刻度处,此时电阻箱的电阻值为3000Ω.
③计算该欧姆表内电池的电动势为3V.
(2)乙同学进行实验探究的设计想利用该欧姆表测一个内阻不计的未知电源电动势.于是将该欧姆表调零后,分别用A、B接线柱与未知电源的正、负极连接,若指针指在图2所示位置,则待测电源的电动势为1.2V.(保留两位有效数字).
(3)为探究该实验测验是否准确,丙同学根据所学知识设计了如下的实验:电路图如图3所示:其中E为供电电源,ES为电动势已知的标准电源(其电动势用ES表示),Ex是待测电动势的电源,K为单刀双掷开关,G为灵敏电流及,B为滑动触头,AC是一条粗细均匀的电阻线.实验步骤如下:
①将K合向触点1,调节C,使得G的示数为0;并测得C到A的距离为L1
②将K合向触点2,调节C,使得G的示数为0;并测得C到A的距离为L2
则待测电源的电动势为$\frac{{L}_{1}{E}_{3}}{{L}_{2}}$.(用ES、L1、L2表示)

分析 (1)分析电路结构,根据闭合电路欧姆定律可明确电源的电动势大小;
(2)根据欧姆定律可求得电源的总电动势,再根据两电源的连接方式进行分析,从而求出待测电源的电动势;
(3)明确补偿法的基本原理,根据供电电路分析AB间的电势差,要使G中电流为零应使接入电源与供电电路提供的电势差大小相等方向相反,从而明确待测电源的电动势.

解答 解:(1)指针指在中间位置,故示数为5mA,此时电阻箱电阻应与内电阻相同,故内外电阻之和为:R=2×3000=6000Ω,故电源电动势为:E=0.5×10-3×6000=3V;
(2)由图可知,电流表示数为0.6mA,电源的总电动势为:E=0.6×10-3×3000=1.8V;故说明两电源的电动势应相反,而待测电源的电动势为:E’=3-1.8=1.2V;
(3)要使G中电流为零,应使AB间电势差为零,则有:
$\frac{{L}_{1}}{L}E$=E
$\frac{{L}_{2}}{L}E={E}_{S}$   
联立解得:E=$\frac{{L}_{1}{E}_{3}}{{L}_{2}}$
故答案为:(1)3;   (2)1.2;  (3)$\frac{{L}_{1}{E}_{3}}{{L}_{2}}$

点评 本题考查闭合电路欧姆定律的应用,要注意正确分析电路结构,明确实验原理,从而确定实验方法;本题关键明确第三问中补偿法的正确应用,掌握电路分析的基本方法.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

2.如图,用游标卡尺观察光的干涉现象时,某条亮条纹位置读数如图所示,此位置读数是7.110cm.

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

1.某同学做测绘“2.5V,0.5A”小灯泡的伏安特性曲线的实验,实验电路图如图甲所示,图乙为实物连线图.
(1)对照甲、乙两图,导线①应连接a(填“a”或“b”),导线②应连接b(填“c”或“d”),开关闭合前,变阻器滑片应该在d端(填“b”或“c”).
(2)某次测量时,电压表、电流表读数如图丙所示,则U=1.60V,I=0.50A.

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

18.某同学设计了如图甲所示的实验电路,电路中各个元件的参数为:
电池组(电动势约6V,内阻r约2Ω)
电流表(量程2.0A,内阻RA=0.2Ω)
电阻箱R1(0~99.9Ω)
待测电阻R2、定值电阻R0=1.0Ω
开关及导线若干.
他用该电路测电阻R2的阻值及电源的电动势和内阻.
(1)该同学首先测出了R2的阻值.
他的主要操作步骤是:先闭合开关S,将单刀双掷开关Sl掷于b,读出电流表的示数I;然后将单刀双掷开关S1掷于a,调节电阻箱的电阻值为1.0Ω时,电流表的示数也为I.
电阻R2的阻值为1.0Ω.
(2)他接着利用该电路测电源电动势和内电阻.
①其主要实验步骤为:
A.将S1掷于a,调节电阻箱R1的阻值至最大值(填“最大值”或“最小值”),之后闭合开关S;
B.调节电阻箱R1,得到一系列电阻值R和电流I的数据;
C.断开开关,整理实验仪器.
②图乙是他根据实验数据绘出的$\frac{1}{I}$-R图象,图象纵轴截距与电源电动势的乘积代表r+R0+RA,电源电动势E=6.0V,内阻r=1.8Ω(计算结果保留两位有效数字).
③若电流表的内阻未知,仍按上述方案进行测量,则电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值大于真实值(填“大于”、“小于”或“等于”).

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

5.某同学设计如图甲所示的电路来测量电阻丝的电阻率以及电源的电动势和内阻,已知电阻丝接入电路的有效长度为L,直径为d,定值电阻为R0,R为滑动变阻器,待测电阻丝的电阻为Rx,A1和A2为内阻很小的电流表,实验操作如下:

(1)用米尺测出电阻丝的有效长度L;
(2)用螺旋测微器测量电阻丝的直径,测微器的示数如图乙所示,该电阻丝直径的测量值d=2.793mm;
(3)闭合开关K,将滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表A1、A2的示数分别为I10、I20,则电阻丝的电阻Rx=$\frac{I_{20}}{I_{10}-I_{20}}$R0(用题中已知量的符号表示);
(4)利用电阻定律,结合(3)中Rx的值可以求出电阻率,考虑到电流表有内阻而产生误差,使得电阻率的测量值小于真实值(填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)调节滑动变阻器的滑片,利用测出的数据绘出的I1-I2图线如图丙所示(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数),已知图线的斜率为k,与纵轴的截距为b,则电源电动势和内阻的测量值E=$\frac{b}{k}{R}_{x}$,r=$\frac{1-k}{k}$Rx(用已知量的符号表示).

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

15.某一个物理量随另一个物理量变化的图象如图所示,以下说法错误的是(  )
A.若这个图是反映物体的速度v随时间t变化规律的图象(v-t图),图象切线的斜率表示物体的加速度
B.若这个图是反映一个电阻两端的电压U随通过这个电阻的电流I变化规律的图象(U-I图),图象切线的斜率表示电阻的阻值大小
C.若这个图是反映一个电阻的电流I随时间t变化规律的图象(I-t图),图象与横轴围成的面积表示一段时间内通过这个电阻的电荷量
D.若这个图是反映一个物体所受力F随这个物体在力F方向的位移x变化规律的图象(F-x图),图象与横轴围成的面积表示物体在这段位移内这个力做的功

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

2.如图所示,一轻质弹簧固定在光滑杆的下端,弹簧的中心轴线与杆重合,杆与水平面间的夹角始终θ=60°,质量为m的小球套在杆上,从距离弹簧上端O点的距离为2x0的A点静止释放,将弹簧压至最低点B,压缩量为x0,不计空气阻力,重力加速度为g.下列说法正确的是(  )
A.小球从接触弹簧到将弹簧压至最低点B的过程中,其加速度一直减小
B.小球运动过程中最大动能可能为mgx0
C.弹簧劲度系数大于$\frac{{\sqrt{3}mg}}{{2{x_0}}}$
D.弹簧最大弹性势能为$\frac{{3\sqrt{3}}}{2}mg{x_0}$

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

12.如图所示,AD与A1D1为水平放置的无限长平行金属导轨,DC与D1C1为倾角为θ=37°的平行金属导轨,两组导轨的间距均为l=1.5m,导轨电阻忽略不计.质量为m1=0.35kg、电阻为R1=1Ω的导体棒ab置于倾斜导轨上,质量为m2=0.4kg、电阻为R2=0.5Ω的导体棒cd置于水平导轨上,轻质细绳跨过光滑滑轮一端与cd的中点相连、另一端悬挂一轻质挂钩.导体棒ab、cd与导轨间的动摩擦因数相同,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T.初始时刻,棒ab在倾斜导轨上恰好不下滑.(g取10m/s2,sin37°=0.6)
(1)求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ;
(2)在轻质挂钩上挂上物体P,细绳处于拉伸状态,将物体P与导体棒cd同时由静止释放,当P的质量不超过多大时,ab始终处于静止状态?(导体棒cd运动过程中,ab、cd一直与DD1平行,且没有与滑轮相碰.)
(3)若P的质量取第(2)问中的最大值,由静止释放开始计时,当t=1s时cd已经处于匀速直线运动状态,求在这1s内ab上产生的焦耳热为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

13.如图甲所示是某同学用水平气垫导轨探究“测量瞬时速度”的实验装置,他将光电门固定在导轨上的 B 点,吊盘(含金属片)通过细线与滑块相连,滑块上固定一遮光条.实验中每次滑块都从导轨上的同一位置A由静止释放.

(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d(沿滑块运动方向的长度)如图乙所示,则d=11.70mm;
(2)用螺旋测微器测量遮光条的厚度h如图丙所示,则h=4.225mm.
(3)若光电计时器记录遮光条通过光电门的时间为△t,则滑块经过光电门时的速度v=$\frac{d}{△t}$(用所测物理量的符号表示).

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