21.(北京卷)(18分)(1)甲同学要把一个量程为200的直流电流计G,改装成量度范围是0-4V的直流电压表。
①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg,其中电阻R0约为1。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用______________,电阻器R1应选用______________,电阻器R2应选用______________(选填器材前的字母)
A.电源(电动势1.5V) B.电源(电动势6V)
C.电阻箱(0-999.9) D.滑动变阻器(0-500)
E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0-5.1)
F.电位器(0-51)
②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是______________,______________,______________,______________,最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)
A.闭合S1
B.闭合S2
C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0,则图1中被测电流计G的内阻r的测量值为______________,该测量值__________实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)。
④给电流计G__________联(选填“串”或“并”)一个阻值为__________的电阻,就可以将该电流计G改装为量程4V的电压表。
(2)乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表,但他不仅借到一块标准电压表、一个电池组E、一个滑动变阻器和几个待用的阻值准确的定值电阻。
①该同学从上述具体条件出发,先将带改装的表G直接与电压表校准。请你画完图2方框中的校准电路图。
②实验中,当定值电阻R选用17.0时,调整滑动变阻器的阻值,电压表的示数是4.0V时,表G的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0时,调整的阻值,电压表的示数是2.0V时,表G的指针又指到满量程的五分之二。
由此可以判定,表G的内阻rg是_______,满偏电流是_______mA。若要将表G改装为量程是15V的电压表,应配备一个_______的电阻。
答案:(1)①B C F②B C A E③300 略小于④串 19.7
(2)①如图所示;②3.0 0.50 27.0
[解析]⑴①半偏法测量表头内阻时,首先选择滑动变阻器(必须大于电路所需的最小电阻,根据电路的电压为电动势,电路的最大电流为表头的满偏电流,则最小电阻为KΩ或KΩ,考虑到保护R0=1 KΩ,则可知调节滑动变阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29 KΩ或6.5KΩ,电路图中R2是滑动变阻器,不能选择D和E只能选择F。表头满偏时滑动变阻器的阻值越大,实验的误差越小,所以电源选择电动势为6V的B,而且滑动变阻器F的阻值也满足调节所需。而R1是用来测量表头内阻的电阻箱只能选C。
②实验步骤为:第一步闭合S2((B),第二步调节R2的阻值,使电流计满偏(C),第三步闭合S1((A),第四步调节R1的阻值,使电流计半偏(E),第五步读出R1的示数为待测表头的内阻。
③R1的示数为待测表头的内阻是300.0KΩ。闭合S1后,电路的总电阻减小,当表头半偏时,赶路电流就大于表头的满偏电流,流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流,所以电阻箱的阻值略小于表头内阻。
④给表头串联一个电阻可以改装成电压表,改装电压表的内阻为=20KΩ,则串联电阻大小为20KΩ-300Ω=19.7KΩ。
(2)本实验时对改装电压表进行校准的,将改装电压表和标准电压表并联后要求电压从0到满偏变化,所以滑动变阻器采用分压接法。表头的刻度均匀。当表针恰好指到满量程的五分之二时,流过改装电压表的电流是0.4Ig,根据欧姆定律分别有
4=0.4 Ig(rg +17×103)和2=0.4 Ig(rg +7×103)
解得表头内阻为3.0 KΩ,满偏电流为:0.50mA
量程是15V的改装电压表的内阻为=30KΩ,所以改装时串联的定值电阻是30KΩ-3.0 KΩ=27.0 KΩ。
23.(山东卷)(2)在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图所示。闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):
①若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是 (填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。
②若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至 档(填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”),再将 (填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是 、 、 。
答案:(2)①待测金属丝;②直流电压10V,红,0,E,E。
34.(广东卷)(2)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(=5)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图14(a).
①在图14(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接。
②请完成下列主要实验步骤;
A.检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图14(c)所示,读得电阻值是____________;
B.将开关闭合,开关断开,电压表的示数是1.49V;
C.将开关 _______,电压表的示数是1.16V;断开开关 。
③使用测得的数据,计算出干电池的内阻是_______(计算结果保留二位有效数字)。
④由于所有电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏_________(填“大”或“小”)。
答案:
(2)①略;②20Ω;闭合;③0.69Ω④小
解析:①略,②闭合后电阻箱才工作;
③S1闭合、S2断开时:RV很大,认为: Ⅰ
S1、S2都闭合时: Ⅱ
由Ⅰ、Ⅱ得
④误差分析解析一 ④忽略电压表电阻的影响,有 ⅰ
考虑电压表电阻的影响,设电压表的电阻为:RV则Ⅰ、Ⅱ两式变为:
两式相减并整理得:
ⅱ
ⅰ/ⅱ得: (U1>U2)
r测<r真 测量值偏小
误差分析解析二 用大学学的等效电源定理(戴维南定理):把E、R0、电压表RV组成新的电源,电动势为、内阻为
因而测得电动势和内阻都偏小。
19.(福建卷)
(3)(6分)如图所示是一些准备用来测量待测电阻阻值的实验器材,器材及其规格列表如下
为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代表导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材,连成满足要求的测量阻值的电路。
解析:
(3)本小题属于难题,要准确答题就需要对实验原理(伏安法、变阻器接法)、误差分析有深刻理解。由于待测电阻约1000Ω,滑动变阻器最大电阻为100Ω,要使电表读数发生变化,滑动变阻器必须使用分压式接法。当电源电动势全部加在待测电阻上时,流过的电流约为,显然不能用电流表来测电流,而应该把其中一个电压表V1当电流表来使用。根据比值法容易判断出待测电阻是大电阻,伏安法应使用内接法。
10、(江苏卷)(8分)在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学涉及了如图所示的实物电路。
(1) 试验时,应先将电阻箱的电阻调到____.(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
(2) 改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值=10的定值电阻两端的电压U,下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是____.(选填1或2)
(3)根据实验数据描点,绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E= ▲ ,内阻r= ▲ (用k、b和R0表示)
答案:(1)最大值;(2)2;(3)
解析:(1)为了安全。(2)若R=300Ω,电流约,若R=60Ω,电流约,后者电流读数大,误差小,所以填2。
(3) 电流,,得,图象的斜率,截距,所以电动势,内阻-R0
本题考查测电源的电动势和内阻及图象的物理意义,根据图象求物理量。难度:较难。
9.(天津卷)(3)要测量电压表V1的内阻RV,其量程为2V,内阻约2KΩ。实验室提供的器材有:
电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;
电压表V2,量程5V,内阻为5KΩ;
定值电阻R1,阻值30Ω;
定值电阻R2,阻值为3KΩ;
滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;
电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;
开关S一个,导线若干。
①有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合适的测量电路中,测出V1 的电压和电流,再计算出RV。该方案实际上不可行,其最主要的原因是
②请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确,实验必须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连接好),并标出所选元件的相应字母代号:
③由上问写出V1内阻RV的表达方式,说明式中各测量量的物理意义。
答案:①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流;②测量电压表V1内阻的实验电路如图所示;③,表示的电压,表示和串联的总电压。
29.(上海物理)(6分)某同学利用DIS,定值电阻、电阻箱等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图1所示,实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值R,用电压传感器测得端电压U,并在计算机上显示出如图2所示的关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图2中的图线b.
(1)由图线a可知电池a的电动势=______V,内阻=____。
(2)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b链接,则两电池的输出功率_______(填“大于”、“等于”或“小于”),两电池的效率_____(填“大于”、“等于”或“小于”)。
解析:(1)根据,得,图象a,截距b=0.5,斜率k=0.25,所以电动势,内阻r=E·k=0.5Ω。
(2)从图象可知:截距,斜率,电动势,内阻,<,<,电池的输出功率,得小于;电池的效率,得大于。
本题考查用伏阻法(电压表和电阻箱)测电源的电动势和内阻,图像法,以及电源的输出功率及效率。
难度:难。
26.(上海物理)在用DIS描绘电场等势线的实验中
(1)电源通过正负电极a、b在导电物质上产生的稳恒电流分布模拟了二个_____产生____;用____探测等势点。
(2)(单选题)在安装实验装置时,正确的做法是 ( )
(A)在一块平整木板上依次放复写纸、白纸、导电纸
(B)导电纸有导电物质的一面应该向上
(C)连接电源正负极的电极a、b必须与导电物质保持绝缘
(D)连接电极a、b的电源电压为交流4~6V
[解析]
(1)点电荷,电场,DIS
(2)B
A 应依次放白纸、复写纸、导电纸
B 应电极a、b必须与导电物质保持导电。
C应连接电极a、b的电源电压为为直流4-6V
23.(新课标卷)(11分)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的.某同学将和两个适当的固定电阻、连成图1虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻的阻值随所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围.为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下的阻值,测量电路如图1所示,图中的电压表内阻很大.的测量结果如表l所示.
回答下列问题
(1)根据图1所示的电路,在图2所示的实物图上连线.
(2)为了检验与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作-t关系图线
(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示.电流表的读数为____,电压表的读数为___.此时等效电阻的阻值为___:热敏电阻所处环境的温度约为____.
答案:(1)如图所示(2)如图所示(3)115.0mA,5.00V,43.5Ω,64.0℃
解析:(1)根据电路图连接实物。
(2)根据数据描出点,作出直线。
(3),,,对照图找出相应的温度为64.0℃。
23.(全国卷2)(13分)如图,一热敏电阻RT 放在控温容器M内:
A为毫安表,量程6mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为3V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为999.9Ω;S为开关。已知RT 在95℃时阻值为150Ω,在20℃时的阻值约为550Ω。现要求在降温过程中测量在95℃-20℃之间的多个温度下RT 的阻值。
(1) 在图中画出连线,完成实验原理电路图
(2) 完成下列实验步骤中的填空
① 依照实验原理电路图连线
② 调节控温容器M内的温度,使得RT 温度为95℃
③ 将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全
④ 闭合开关。调节电阻箱,记录电流表的示数I0 ,并记录 。
⑤ 将RT 的温度降为T1 (20℃<T1<95℃);调节电阻箱,使得电流表的读数 ,记录 。
⑥ 温度为T1 时热敏电阻的电阻值RT1 = 。
⑦ 逐步降低T1 的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥
答案:
(1)电路图如图:
(2)d、电阻箱的读数 e、仍为 电阻箱的读数为 f、
解析:(1)由于本实验只有一个可以用来测量或观察的电流表,所以应该用“替代法”的思维考虑用电流表观察保证电路的电阻不变,因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路。而且热敏电阻的95℃和20℃的阻值是已知的,所以热敏电阻的初始温度为95℃,则电流表数不变时电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持150Ω加电阻箱的初值之和不变。如果热敏电阻的初始温度为20℃,则电流表示数不变时,电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持550Ω加电阻箱的初值之和不变,则可以测量任意温度下的电阻。
(2)实验步骤为:
a、依照实验原理电路图连线
b、调节控温电容M内的温度,使得的温度为95℃
c、将电阻箱调到适当的初值,保证仪器安全
d、闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数,并记录电阻箱的初值
e、将的温度降低为,调节电阻箱,使得电流表的读数仍为,记录电阻箱的读数为
f、温度为时,热敏电阻的电阻值
g、将的温度逐渐降低直到为止,在每一温度下重复步骤e- f
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