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描绘小灯泡的伏安特性曲线2


描绘小灯泡的伏安特性曲线 例 1 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“6 V,3 W”,其他供选择的器材有: 电流表 A1(量程 3 A,内阻 0.2Ω ) 电流表 A2(量程 0.6 A,内阻 1Ω ) 电压表 V1(量程 6 V,内阻 20 kΩ ) 变阻器 R1(0~1 000Ω ,0.5 A) 变阻器 R2(0~20Ω ,2 A) 学生电源 E(6 V

) 开关 S 及导线若干 (1)实验中要求电压表在 0~6 V 范围内读数并记录下 12 组左右不同的电压值 U 和对应的电流值 I,以便作出伏安 特性曲线,则在上述器材中,电流表应选 (2)在所给的虚线方框中画出此实验的电路图. ,变阻器应选 .

(3)以下是该实验的操作步骤 A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数(U、I),移动变阻器的滑动触头,每移动一次记下一组(U、I)值, 共测出 12 组数据 B.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路 C.调节触头位置,使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置 D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线 以上各步骤中存在的错误或不妥之处:

将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来 (4)小灯泡的 I—U 图线是一条曲线,其原因是 答案 (1)A2 R2

. .

(2) 外接法.因为电流表与小灯泡的电阻都较小,电流表的分压影响很大.而电压表的内阻很大,所以应采用外接法, 电压表的分流影响很小,可以提高实验的准确性.电路图如下图所示. (3)步骤 C 中,闭合开关前触头应处于使变阻器与小灯泡并联的电阻为零的位置 BCAD (4)随着电压增加,通过小灯泡的电流增大,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加

【例 2】 一般情况下,导体的电阻会随着温度的改变而改变,某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系,得到了 如下实验数据:

请你完成下列工作: (1)在如下图所示的方格纸上画出电流与电压的关系图线.

(2)实验过程中用到了下列器材:直流电源、滑动变阻器(最大值为 30Ω ) 、电压表(量程 15 V,内阻约为 10 Ω ) 、 电流表(量程 0.6 A,内阻约为 0.01Ω ),开关一只及导线若干,请在下图中按实验要求连接实物电路图.

4

(3)某同学根据实验数据及图线作出了下列推论:如果灯泡两端的电压增大 20 V,那么灯泡中通过的电流一定不会 大于 0.392 A,你认为他的推论是否正确? (4)如果把该灯泡接到电动势为 6 V,内阻为 10Ω (内阻恒定)的电源两端,实际消耗的功率是多少? 答案 (1) 、 (2)略 (3)正确 (4)0.738 W

【例 3】发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如右图所示,正常使用 时,带“+”号的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用实验的方法测得它两端的电压 U 和通过它的电流 I 的数据如下表所示.

(1)在下面的虚线框内画出该同学的实验电路图.(实验中所用电压表的内阻 RV 约为 10 kΩ ,电流表的内阻 RmA 约

为 100Ω ).

(2)在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的 I-U 图象.

(3)若发光二极管的最佳工作电压为 2.0 V,而电源是由内阻不计、电动势为 1.5 V 的两节干电池串联而成的.根 据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路,才能使二极管工作处 于最佳状态? 答案 (1) 由欧姆定律分析表格中的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在 100 Ω ~ 500Ω 之间,与 RmARV r=1 000Ω 比较,属于小电阻,应采用电流表外接法;又从表格中得到信息,实验时,电压必须 从 0 开始增大,因此滑动变阻器必须采用分压式接法.所以实验电路如下图(a)所示.

(2)将表格提供的数据在方格纸上描点,可画出二极管的 I-U 图线,如上图(b)中的曲线所示. (3)83.3Ω

1.(2008·上海·18)某同学利用图 1 所示的电路研究灯泡 L1(6 V,1.5 W) 、L2(6 V,10 W)的发光情况(假设灯 泡电阻恒定),图 2 为实物图.

图1

图2

(1)他分别将 L1、L2 接入图 1 中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为 6 V 时,发现灯泡均能正常 发光.在图 2 中用笔画线代替导线将电路连线补充完整. (2)接着他将 L1 和 L2 串联后接入图 1 中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为 6 V 时,发现其中

一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的原因是

.

(3)现有如下器材:电源 E(6 V,内阻不计),灯泡 L1(6 V, 1.5 W) 、L2(6 V,10 W) 、L3(6 V,10 W),单刀双掷 开关 S,在图 3 中设计一个机动车转向灯的控制电路:当单刀双掷开关 S 与 1 相接时,信号灯 L1 亮,右转向灯 L2 亮而 左转向灯 L3 不亮;当单刀双掷开关 S 与 2 相接时,信号灯 L1 亮,左转向灯 L3 亮而右转向灯 L2 不亮.

答案 (1)如下图所示

(2)L1 电阻(24Ω )比 L2 电阻(3.6Ω )大得多,所以 L2 两端分得的电压只有约 0.8 V 与 L2 的灯泡的额定电压(6 V) 差别太大,故 L2 实际功率太小,故 L2 不能发光. (3)如下图所示,当 S 与 1 接时,L1 与 L3 串联后与 L2 并联,由于 L1 电阻远大于 L3 电阻,故 L3 分得的电压很小.L3 的实 际功率太小,L3 不亮.满足题设要求.S 与 2 接时,情况与接 1 时类似.

2.有一个小灯泡标有“6 V,0.6 W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的 I—U 图线.现有下列器材供选用: A.电压表(0~5 V,内阻 10 kΩ ); C.电流表(0~0.3 A,内阻 1 Ω ); E.滑动变阻器(30 Ω ,2 A); (1)实验中选用电压表应选 (2)为使实验误差尽可能减小,画出实验电路图. 答案 (1)B C B.电压表(0~10 V,内阻 20 kΩ ); D.电流表(0~0.6 A,内阻 0.4 Ω ); F.学生电源(直流 9 V),还有开关、导线. ,电流表应选 (用序号字母表示).

(2)见右图

3.表格中所列数据是测量小灯泡 U-I 关系的实验数据:

(1)分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是下图中的

(填“甲”或“乙” ).

(2)在下图所示的方格纸内画出小灯泡的 U-I 曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随 I 变大而 “变大” 、 “变小”或“不变” ).

(填

(3)如右图所示,用一个定值电阻 R 和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电 动势为 3 V 的电源上.已知流过电阻 R 的电流是流过灯泡 b 电流的两倍,则流过灯泡 b 的电流 约为 答案 A. (1)甲 (2)见右图 变大

(3)0.125 4.(2009·绥化模拟)某同学用图所示电路,测绘标有“3.8 V,0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻 R 随电压 U 变化的图象. (1)除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择: 电流表: A1(量程 100 mA,内阻约 2Ω ); 电压表: V1(量程 5 V,内阻约 5 kΩ ); 滑动变阻器: R1(阻值范围 0~10Ω ); 电源: E1(电动势为 1.5 V,内阻约为 0.2Ω ); E2(电动势为 4 V,内阻约为 0.04Ω ). ,电压表 ,滑动变阻器 ,电 R2(阻值范围 0~2 kΩ ). V2(量程 15 V,内阻约 15 kΩ ). A2(量程 0.6 A,内阻约 0.3Ω ).

为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表 源 .(填器材的符号)

(2) 根据实验数据,计算并描绘出 R—U 的图象如下图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为

Ω;

当所加电压为 3.00 V 时,灯丝电阻为

Ω ,灯泡实际消耗的电功率为

W.

(3)根据 R—U 图象,可确定小灯泡消耗电功率 P 与外加电压 U 的关系.符合该关系的示意图是下列图中的(



答案

(1)A2 V1

R1

E2

(2)1.5

11.5

0.78

(3)A

实验 10:测定电源的电动势和内阻

【例 1】在做测量干电池的电动势和内阻实验中,备有下列器材可以选用: A.干电池一节(电动势约 1.5 V) B.直流电流表(量程为 0~0.6 A~3 A,0.6 A 挡内阻为 0.10Ω ,3 A 挡内阻为 0.02Ω ) C.直流电压表(量程为 0~3 V~15 V,3 V 挡内阻为 5 kΩ ,15 V 挡内阻为 25 kΩ ) D.滑动变阻器(阻值范围为 0~15Ω ,允许最大电流为 1 A) E.滑动变阻器(阻值范围为 0~1 000Ω ,允许最大电流为 0.5 A) F.开关 G.导线若干 H.电池夹 (1)为使系统误差较小,选择合适的实验器材,并作出实验电路. (2)根据实验记录画出的 U—I 图象(如下图所示),可求出待测电池的内阻 r 为 Ω.

答案

(1)ABCDFGH

为了减小误差,电路图应如右图所示

(2)1.0 【例 2】为测定电池电动势和内阻,除待测电池、开关、若干导线外,选用下列哪组仪器能够完成实验目的 ( A.一直流电流表,一电阻箱 C.一直流电流表,一直流电压表 答案 AB B.一直流电压表,一电阻箱 D.一直流电流表,一滑动变阻器 )

【例 3】有两只电压表 A 和 B,量程已知,内阻不知.另有一干电池,它的内阻不能忽略,但大小未知.只有这两只电压 表、开关和一些连接导线,要求通过测量计算出干电池的电动势(已知电动势不超过电压表的量程). (1)画出测量时所用的电路图. (2)以测量的量为已知量,导出计算电动势的表达式. 答案 (2)E= (1)见右图
U A ? U A? U AU B

【例 4】现有一个量程为 1 mA,内阻 Rg 为 100Ω 的电流表 A,两个定值电阻 R1=3Ω ,R2=5.9 kΩ ,开关 S 一个,导线 若干.请用上述器材测量一个电源的电动势 E(约 5 V)和内电阻 r(约 1Ω ). (1)要求在方框中画出实验电路图,并把仪器或元件的符号标在相应的仪器或元件旁.

(2)若电流表在开关 S 断开和闭合时读数分别为 I1、I2,写出待测电动势及电源内阻的表达式, E= r= 答案 . (1)实验电路如图所示.
( I1 ? I 2 ) R1 I2



(2)E=I1(R2+Rg);r=
(或r ?

I1 ? I 2 ( R2 ? Rg ) R1 ? ) I2 R1 ? R2 ? Rg

1.给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等,如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻. (1)在下图所示的虚线框内画出电路图. (2)实验过程中,将电阻箱拨到 45Ω 时,电压表读数为 0.90 V;若将电阻箱拨到如下图甲所示的 的读数如图乙所示,是 V. Ω 时,电压表

(3)根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势 E= 答案 (1)见右图 1.10

V,内阻 r=

Ω.

(2)110 (3)1.30 20

2.测量电源 B 的电动势 E 及内阻 r(E 约为 4.5 V,r 约为 1.5Ω ). 器材:量程 3 V 的理想电压表 S,导线若干. (1)画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出. ,量程 0.5 A (具有一定内阻),固定电阻 R=4Ω ,滑动变阻器 R′,开关

(2) 实验中,当电流表读数为 I1 时,电压表读数为 U1;当电流表读数为 I2 时,电压表读数为 U2.则可以求出 E= r= 答案 (2) .(用 I1、I2、U1、U2 及 R 表示) (1)见右图
I1U 2 ? I 2U1 I1 ? IL U 2 ? U1 ?R I1 ? I 2

,

3.如图所示的电路可用于测量电池 E 和内阻 r.电池的电动势未知.图中 A 是电流表,其内阻 并不是很小,V 为电压表,其内阻亦不是很大,R 是一限流电阻,阻值未知,3 个电键 S1、S2、S3 都处于断开状态. ( 1 ) 写 出 测 量 电 池 内 阻 的 实 验 步 骤 , 用 适 当 的 符 号 表 示 该 步 骤 中 应 测 量 的 物 理 量: ( r= 答案 (1)实验步骤及应测的物理量为:
U0 I0

. 2 ) 用 所 测 得 的 物 理 量 表 示 . 电 池 内 阻 的 表 达 式 为

a.闭合 S1,S3 打向 1,测得电压表的读数为 U0,电流表的读数为 I0.设 Rg 为电压表的内阻,则有 Rg=



b.闭合 S1,S3 打向 2,测得电压表的读数为 U1,以 E 表示电池的电动势,I1 表示通过电池的电流,则有 E=I1r+U1 U1=I1Rg 由①②③式得 E=
U1 I 0 r ? U1 U0

② ③

c.闭合 S1、S2,S3 打向 2,测得电压表的读数 U2,电流表的读数 I2 设通过电池的电流为 I,则有 E=Ir+U2 设通过电压表的电流为 I2′,则有 I=I2′+I2,U2=I2′Rg (2)r=
U1 ? U 2 U ?U 2 I2 ? 1 I0 U0

4.某同学设计了一个如图所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为: 待测干电池组(电动势约 3 V) 、电流表(量程 0.6 A,内阻小于 1Ω ) 、电阻箱(0~99.99Ω ) 、 滑动变阻器(0~10Ω ) 、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池 的内阻较小,电流表的内阻不能忽略. ( 1 ) 该 同 学 按 图 连 线 , 通 过 控 制 开 关 状 态 , 测 得 电 流 表 内 阻 约 为 0.20 Ω . 试 分 析 该 测 量 产 生 误 差 的 原 因 是 .

(2)简要写出利用图实所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤: ① ; ② . (3) 下图是由实验数据绘出的 —R 图象,由此求出待测干电池组的电动势 E= (计算结果保留三位有效数字)
1 I

V、 内阻 r=

Ω.

答案 (1) 测电流表内阻时用的是半偏法,所以并联电阻箱后电路总阻值减小,从而造成总电流增大,测量值偏小. (2)①断开开关 K,将电阻箱 R 调到最大,将开关 S 接 D; ②调节电阻箱阻值 R,使电流表有足够偏转,改变 R 值,记录几组 R 和电流 I 的数据. (3)2.84(2.76~2.96) 2.36 实验 11:练习使用多用电表

【例 1】某同学用以下器材连接成图 1 所示的电路,原微安表盘如图 2 所示,他又在此基础上成功地改装了一个简易 的“R×1 kΩ ”的欧姆表,使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在 10~20 kΩ 范围内的电阻时精确度令人满意. 所供 器材如下:

图1 A.Ig=100μ A 的微安表一个 C.阻值调至 14 kΩ 电阻箱 R 一个 (1)原微安表的内阻 Rg= .

图2 B.电动势 E=1.5 V,电阻可忽略不计的电池 D.红、黑测试表棒和导线若干

(2)在图 1 电路的基础上,不换微安表和电池,图 2 的刻度也不改变,仅增加 1 个元件,就能改装成“R×1 kΩ ”的 欧姆表.要增加的元件是 (填器件名称),规格为 (保留两位有效数字).

(3)画出改装成“R×1 kΩ ”的欧姆表后的电路图. 答案 (1)1 kΩ (2)可变电阻 15Ω

(3)如右图所示

【例 2】多用电表表头的示意图如下.

(1)当指针位置如图中灰三角箭头所示,则测量的是 (2)当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是 (3)当指针位置如图中黑三角箭头所示,则测量的是

,测量结果为 ,测量结果为 ,测量结果为

. . .

(4)当指针位置如图中黑三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为: (Ⅰ) (Ⅱ) ; (Ⅲ) ; (Ⅳ) ; .

测量结束后应将选择开关拨到

或者

. 表笔经 插孔流入电

(5)无论用多用电表进行何种(直流)测量,电流都应该从 表. 答案 (1)电流 3.2 mA (2)电压 16.0 V (3)电阻

3.4×10 Ω

3

(4)将选择开关置于“×1 kΩ ”挡位 重新调零 将红、黑表笔分别接被测电阻的两根引线 (5)红 正 从表盘读数乘以倍率 OFF 挡 交流电压最高挡

【例 3】数字式万用表如下图(a),是近些年来发展起来的高科技数码产品,是传统的机械指针式仪表的更新换代产 品,数字表有很多独特的优点,具体表现在:

测量精度高,以型号为“DF930”普通数字表为例,直流电压和直流电流挡的测量精度为±0.05%,欧姆挡精度为 ±0.08%,而常用指针式电压表电流表精度只有±2.5%,欧姆挡的精度更低.数字表内阻非常理想,数字表“DF930” 的电压挡所有量程内阻高达 10 MΩ ,而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧,内阻高出了 2~3 个数量 级.今有一块数字万用表“DF930” 、一只滑动变阻器(0~30Ω ) 、两只开关、导线若干. 利用这些器材,尽量采用简单的方法,测量一节干电池的电动势和内阻,要求分两步测量,首先测量电动势,待电动 势测得之后再测其内阻. (1)连接万用表.在上图(b)中电路中的各个元器件已经连接妥当,数字万用表的一个表笔也已经跟电路相连,请 将另一只表笔正确的接入电路. (2)操作步骤: ①将万用表选择开关置于 挡,选择合适的量程,断开开关 ,闭合开关 ,

记录表的示数,反复测量多次,示数的平均值记为 X. ②将万用表选择开关置于 挡,选择合适的量程,断开开关 ,闭合开关 ,

记录表的示数,设它为 Y,紧接着进行下面的操作:将万用表选择开关置于

挡,选择合适的量程,

将开关 S1 与 S2 都闭合,记录表的示数,设它为 Z,把 Y 和对应的 Z 作为一组数据记录下来,反复测量多次得到多组数 据. ③ ④内阻的表达式 r= 即为干电池内阻的值. 即为干电池的电动势.(填“X” 、 “Y”或“Z” ) (用 X、Y、Z 表示),将步骤②测得的多组数据代入公式,求出 r 的平均值,

答案

本例为一道信息实验题,实验目的即要测量电池的电动势和内阻.很容易把人引到我们熟知的教材的万用表

实验和测量电池的电动势和内阻实验上去.实际上只要仔细审题,从长长的题干中,挖掘出两个关键信息:此万用表 “测量精度高” 、 “内阻非常理想”.其意为此万用表作为电压表、电流表、欧姆表使用时,均可看作理想表.那么, 将其接到电池两端即可测量电池的电动势,将其接到电阻两端即可测量电阻.问题也就迎刃而解了. 根据闭合电路欧姆定律:I= 只表笔接到 b 或 c. (2)中①的答案依次为:电压;S1;S2;再测出外电阻 R(Y),电路电流 I ( ) ,代入公式即可求得内阻 r. 故②的答案依次为:欧姆;S2;S=;电压. ③的答案为:X. ④的答案为:
X ?Z . Z Z Y E ,把万用表接到电池两端即可测量电池的电动势 E(X),故(1)的答案为:将另一 R?r

1.关于多用电表面板上的刻度线,下列说法中正确的是 A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可以共用一刻度线 B.电阻刻度线是不均匀的 C.交流电压刻度线是均匀的 D.电阻刻度线上的零刻线与直流电流刻度线上的最大刻度相对应 答案 ABD





2.(2009·丰台质检)把一只电阻和晶体二极管串联后放在密封的盒内,三个端点分别与露在盒外的 A、B、C 三个 接线柱相连,用多用电表欧姆挡测量的结果如下表所示,由此可知盒内元件的连接方式是 ( )

A.A、C 间接电阻 C.B、C 间是二极管,C 为正极,B 为负极 答案 AC

B.A、B 间是二极管 D.B、C 间是二极管,B 为正极,C 为负极

3.用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值,根据图所示的表盘,被测电阻阻值为 Ω .若将该表选择旋钮置于 1 mA 挡测电流,表盘仍如图所示,则被测电流为 mA.

答案

220 0.40

4.“黑盒子”表面有 a、b、c 三个接线柱,盒内总共有两个电学元件,每两个接线柱之间只可能连接一个元件.为了 探明盒内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电表进行了如下探测: 第一步:用电压挡,对任意两接线柱正、反向测量,指针均不发生偏转; 第二步:用电阻“×100Ω ”挡,对任意两个接线柱正、反向测量,指针偏转情况如图 1 所示.

图1 (1)第一步测量结果表明盒内 . Ω ;图 3 示出了图 1[3]

(2)图 2 示出了图 1[1]和图 1[2]中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是 中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是 Ω.

图2 (3)请在图 4 的接线柱间,用电路图符号画出盒内的元件及连接情况.

图3

图4

图5

(4)一个小灯泡与 3 V 电池组的连接情况如图 5 所示.如果把图实 5 中 e、f 两端用导线直接相连,小灯炮可正常发 光.欲将 e、 f 两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连,使小灯泡仍可发光.那么,e 端应连接到 端应连接到 答案 (1)不存在电源 (4)c a 接线柱. (2)1 200 500 接线柱,f

(3)见右图

5.如图实所示,盒内可能有干电池、电阻、晶体二极管、电容器等元件,盒外有 A、B、C 三 个接线柱,用多用电表测量结果如下:

(1)用直流电压挡测量,A、B、C 三点间均无电压. (2)用欧姆挡测量,A、C 间正、反接电阻阻值相等. (3)用欧姆挡测量,黑表笔接 A 点,红表笔接 B 点,电阻很小;反接电阻很大. (4)用欧姆挡测量,黑表笔接 C 点,红表笔接 B 点,指针先摆向“0 Ω ”,再返回指向一确定值,所得阻值比(2)中 测得的略大,反接现象相似,但电阻很大. 试在图中画出盒内电路结构. 答案 盒内结构如图

知识整合

演练高考

题型 1 部分电路欧姆定律 【例 1】 (2008·宁夏·15)一个 T 型电路如图所示,电路中的电阻 R1=10Ω ,R2=120Ω , R3=40Ω .另有一测试电源,电动势为 100 V,内阻忽略不计.则 A.当 cd 端短路时,ab 之间的等效电阻是 40Ω B.当 ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是 40Ω C.当 ab 两端接通测试电源时,cd 两端的电压为 80 V D.当 cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压为 80 V 答案 AC ( )

题型 2 电路动态分析 【例 2】 (2008·广东·7)电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及滑动变阻 器 R 连接成如图中所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向 b 端时,下列说法正确 的是 A.电压表和电流表读数都增大 C.电压表读数增大,电流表读数减小 答案 A B.电压表和电流表读数都减小 D.电压表读数减小,电流表读数增大 ( )

题型 3 电功率问题 【例 3】 (2007·重庆·15)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗.如图所示,在打开车灯的

情况下,电动机未启动时电流表读数为 10 A,电动机启动时电流表读数为 58 A.若电源 电动势为 12.5 V,内阻为 0.05Ω ,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低 了 A.35.8 W 答案 B B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W ( )

题型 4 实验拓展题 【例 4】 (2007· 上海· 16) 某同学设计了如图 ( a) 所示电路研究电源输出功率变化情况.电源 E 电动势、 内阻恒定,R1 为滑动变阻器,R2、R3 为定值电阻,A、V 为理想电表.

(1) 若滑动片 P 由 a 滑至 b 时 A 示数一直变小,则 R1 和 R2 必须满足的关系是

.

(2)若 R1=6Ω ,R2=12Ω ,电源内阻 r=6Ω ,当滑动片 P 由 a 滑至 b 时,电源 E 的输出功率 P 随外电路总电阻 R 的变化 关系如图(b)所示,则 R3 的阻值应该选择 A.2Ω 答案 (1)R1≤R2 B.4Ω C.6Ω D.8Ω ( )

(2)B

1.(2007·宁夏·19)在如图所示的电路中,E 为电源电动势,r 为电源内阻,R1 和 R3 均 为定值电阻,R2 为滑动变阻器.当 R2 的滑动触点在 a 端时合上开关 S,此时三个电表 A1、 A2 和 V 的示数分别为 I1、I2 和 U.现将 R2 的滑动触点向 b 端移动,则三个电表示数的变 化情况是 A.I1 增大,I2 不变,U 增大 C.I1 增大,I2 减小,U 增大 答案 B B.I1 减小,I2 增大,U 减小 D.I1 减小,I2 不变,U 减小 ( )

2.(2008·重庆·15)某同学设计了一个转向灯电路(如图所示),其中 L 为指示灯,L1、L2 分别为左、右转向灯,S 为单刀双掷开关,E 为电源,当 S 置于位置 1 时,以下判断正确的是 ( )

A.L 的功率小于额定功率 C.L2 亮,其功率等于额定功率 答案 A

B.L1 亮,其功率等于额定功率 D.含 L 支路的总功率较另一支路的大

3.(2007·广东理科基础·14)用电压表检查图电路中的故障,测得 Uad=5.0 V,Ucd=0 V, Ubc=0 V,U ab=5.0 V,则此故障可能是 A.L 断路 答案 B B.R 断路 C.R′断路 ( )

D.S 断路

4.(2008·江苏·2)2007 年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现“巨磁电阻效应”, 基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术 ,被认为是纳米技术的第一次真正应用 .在下列有关其他电阻 应用的说法中,错误 的是 .. A.热敏电阻可应用于温度测控装置中 C.电阻丝可应用于电热设备中 答案 D 0.6 A,内阻约 0.1Ω ;电压表 ( ) B.光敏电阻是一种光电传感器 D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用 ( )

5.(2007·江苏· 9)某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验.

的量程为 3 V,内阻约 6 kΩ ; 为小量程电流表;电源电动势约为 3 V,内阻较小.下列电路中正确的是

答案

AB

6.(2008·广东·15)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性,现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出 的电流恒定) 、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等. (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在下图的实物图上连线.

(2)实验的主要步骤: ①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值; ②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关, ③重复第②步操作若干次,测得多组数据. (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得下图的 R-t 关系图线,请根据图线写出该热敏电阻 的 R-t 关系式:R= + t(Ω ) (保留 3 位有效数字). , ,断开开关;

答案

(1)如下图所示

(2)记录温度计的示数 (3)100 0.400

记录电压表的示数

7.(2008·全国Ⅱ·22) (1)某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径,测微器的示数如下图所示,该铜丝的直径为 mm.

(2)下图为一电学实验的实物连线图.该实验可用来测量待测电阻 Rx 的阻值(约 500Ω ).图中两个电压表量程相 同,内阻都很大.实验步骤如下:

①调节电阻箱,使它的阻值 R0 与待测电阻的阻值接近;将滑动变阻器的滑动头调到最右端. ②合上开关 S. ③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动,使两个电压表指针都有明显偏转. ④记下两个电压表 的读数 U1 和 U2. 的多组读数 U1 和 U2.

⑤多次改变滑动变阻器滑动头的位置,记下 ⑥求 Rx 的平均值. 回答下列问题:

①根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图,其中电阻箱的符号为 其余器材用通用的符号表示.

,滑动变阻器的符号为

,

②不计电压表内阻的影响,用 U1、U2 和 R0 表示 Rx 的公式为 Rx= ③考虑电压表内阻的影响,用 U1、U2、R0、 答案

. .

的内阻 r1、 的内阻 r=表示 Rx 的公式为 Rx=

(1)4.593(4.592 或 4.594 也同样给分)

(2)①见右图 ②
U2 R0 U1



U 2 R0 r1r2 U1r2 ( R0 ? r1 ) ? U 2 R0 r1

8.(2008·山东·23)2007 年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学 家.材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应 强度.若图 1 为某种磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线,其中 RB、R0 分别表 示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度 B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的 电阻值 RB.请按要求完成下列实验. (1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,在图 2 的虚线框内画出实验电路原理图 (磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为 0.6~1.0 T,不考虑磁场对电路其 它部分的影响),要求误差较小.提供的器材如下: A.磁敏电阻,无磁场时阻值 R0=150Ω B.滑动变阻器 R,全电阻约 20Ω C. D.电压表 ,量程 2.5 mA,内阻约 30Ω ,量程 3 V,内阻约 3 kΩ 图2 图1

E.直流电源 E,电动势 3 V,内阻不计

F.开关 S,导线若干 (2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表:

根据上表可求出磁敏电阻的测量值 RB=

Ω ,结合图 1 可知待测磁场的磁感应强度 B=

T.

(3)试结合图 1 简要回答,磁感应强度在 0~0.2 T 和 0.4~1.0 T 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同? (4)某同学查阅相关资料时看到了图 3 所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对 称),由图线可以得到什么结论?

图3 答案 (1)由(2)表中数据可知,该电阻阻值较大,故选用电流表内接法,由于(2)表中数据

电压、电流都是自零开始,故选用滑动变阻器的分压接法.(如右图所示) (2)采用计算多组数据求平均值的方法可求得磁敏电阻的测量值 RB=1 500 Ω . 故
RB ? 10 ,在图 1 中可找到对应的磁感应强度 B=0.9 T. R0

(3)在 0~0.2 T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在 0.4~1.0 T 范围内,磁敏 电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化). (4)磁场反向,磁敏电阻的阻值不变. 9.(2008·四川非延考区·22)Ⅰ.一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动.盘边 缘上固定一竖直的挡光片,盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过, 如图 1 所示.图 2 为光电数字计时器的示意图.光源 A 中射出的光可照到 B 中的接收器上. 若 A、B 间的光路被遮断,显示器 C 上可显示出光线被遮住的时间. 图1

图2 挡光片的宽度用螺旋测微器测得,结果如图 3 所示.圆盘直径用游标卡尺测得,结果如图 4 所示.由图可知:

图3

图4 (1)挡光片的宽度为 (2)圆盘的直径为 mm; cm; 弧度/秒(保留 3 位有效数字).

(3)若光电数字计时器所显示的时间为 50.0 ms,则圆盘转动的角速度为

Ⅱ.图 5 为用伏安法测量电阻的原理图,图中, 为电压表,内阻为 4 000Ω ; 为电流表,内阻为 50Ω ;E 为电源,R 为 电阻箱,Rx 为待测电阻,S 为开关.

图5 (1)当开关闭合后电压表读数 U=1.6 V,电流表读数 I=2.0 mA.若将 Rx= . (2) 若将电流表改为内接,开关闭合后,重新测得电压表读数和电流表读数,仍将电压表读数与电流表读数之比作为 测量值,这时结果的百分误差是
(百分误差 ? 实际值 ? 测量值 ?100%) 实际值

U 作为测量值,所得结果的百分误差是 I

.

答案

Ⅰ.(1)10.243 (2)5%

(2)24.220

(3)1.69

Ⅱ.(1)20%

章末检测 一、选择题(共 8 小题,每小题 6 分,共 48 分) 1.如图所示,AB、CD 为两根平行的相同的均匀电阻丝,电阻丝 EF 可以在 AB、CD 上滑动 并保持与 AB 垂直,图中电压表为理想电压表,电池的电动势和内阻都不变,BD 与电池两 极连接的导线的电阻可忽略.当 EF 向右滑动时,有 A.电压表的读数减小 B.电压表的读数不变 C.电阻丝 EF 上消耗的功率减小 D.电源的总功率增大 ( )

答案

D

2.如图所示的电路,三个电阻 R1、R2、R3 的阻值相同,每个电阻的额定功率为 P,则三个电阻总功 率的最大允许值是 A.P 答案 B B.1.5P C.2P ( D.3P )

3.如图所示,直线 OAC 为某一直流电源的总功率 P 总随电流 I 变化的图线,抛物线 OBC 为同 一直流电源内部热功率 Pr 随电流 I 变化的图线.若 A、B 对应的横坐标为 2 A,那么线段 AB 表示的功率及 I=2 A 对应的外电阻是 A.2 W、0.5 Ω C.2 W、1 Ω 答案 A B.4 W、2 Ω D.6 W、2 Ω ( )

4.一般地说,用电器的工作电压并不等于额定电压.家庭里通常不备电压表,但可以借助电能表测出用电器的实际工 作电压.现在电路中只接入一个电热水壶,壶的铭牌和电能表的铭牌分别如图(a)和(b)所示.测得电能表的转 盘转过 125 转的时间为 121 秒,则下列结论正确的是 ( )

A.(b)图中对应的电表读数为 32 308 度 B.在这段时间中,电热水壶消耗的电能为 181 500 J C.利用这段时间内电热水壶消耗的电能可供“220 V,60 W”的白炽灯正常工作 2 500 s D.此时加在电热水壶上的实际电压为 200 V 答案 CD

5.普通照明电路的一只白炽灯泡不发光了,电工师傅在检修时,拧下了上盖,露出了两个接线柱(如图中 a、b 所示).然后用测电笔分别去接触 a 接线柱和 b 接线柱,结果发现 a、b 两接线柱都能够使测电 笔的氖管发光.根据这一现象,电工师傅就判断出了故障的性质及发生故障的部位,以下说法中你认为正确的是( A.短路,短路处必在灯口内 B.短路,短路处必在跟灯口连接的两根电线之间 C.断路,必是跟灯口连接的两根电线中有一根断了,且断掉的那根是零线,灯泡的钨丝肯定没有断 D.断路,必是灯泡的钨丝断了,而不是连接灯口的电线断了 答案 C )

6.如图所示,电阻 R1=20Ω ,电动机线圈电阻 R2=10Ω .当开关 S 断开时,电流表的示数为 0.5 A;当开关 S 闭合后,电动机转起来,电路两端电压不变.电流表显示的电流 I 或电

路消耗的电功率 P 应是 A.I=1.5 A 答案 D B.I>1.5 A C.P=15 W D.P<15 W





7.(2009·保平质检)投影仪的光源是强光灯泡,发光时必须用风扇给予降温.现设计投影仪的简易电路,要求:带动 风扇的电动机先启动后,灯泡才可以发光;电动机未启动,灯泡绝对不可以发光.电动机的电路元件符号是 M,图中 符合设计要求的是 ( )

答案

C

8.如图所示电路中,电源电动势为 E,电源内阻为 r,串联的固定电阻为 R2,滑动变阻器的总电阻 是 R1,电阻大小关系为 R1=R2=r,则在滑动触头从 a 端移到 b 端的过程中,下列描述正确的是 A.电路的总电流先减小后增大 B.电路的路端电压先增大后减小 C.电源的输出功率先增大后减小 D.滑动变阻器 R1 上消耗的功率先减小后增大 答案 AB ( )

二、计算论述题(共 4 小题,共 52 分,其中 9、10 小题各 12 分,11、12 小题各 14 分) 9.如图甲为某同学测绘额定电压为 2.5 V 小灯泡的 I—U 图线实验电路图.

(1)根据电路图,用笔画线代替导线,将图乙中的实物连接成完整实验电路. (2)开关 S 闭合之前,图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 (选填“A 端” “B 端”或“AB 正中间” ).

(3) 已知小灯泡灯丝在 27℃时电阻值约为 1.5Ω ,并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比 (热力学温度 T 与摄氏 温度 t 的关系为 T=273+t) ,根据图丙画出的小灯泡 I—U 特性曲线,估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为 ℃(保留两位有效数字). 答案 (1)如下图所示

(2)A 端

(3)1.4×10

3

10.如图所示的电路中,电源电动势 E=6 V,内阻 r=0.5Ω ,R1=1.5Ω ,R2=2Ω ,可变电阻器 R 的 最大阻值为 2Ω .那么,在滑片 P 从 R 的最上端滑至最下端的过程中.求: (1)电路中通过 R1 的电流最大值和最小值分别是多少? (2)电源两端的电压最大值和最小值分别是多少? 答案 (1)3 A 2 A (2)5 V 4.5 V

11.如图所示的电路中,电源电动势 E=6.00 V,其内阻可忽略不计.电阻的阻值分别为 R1=2.4 kΩ 、 R2=4.8 kΩ ,电容器的电容 C=4.7μ F.闭合开关 S,待电流稳定后,用电压表测 R=两端的电压,其 稳定值为 1.50 V. (1)该电压表的内阻为多大? (2)由于电压表的接入,电容器的电荷量变化了多少? 答案 (1)4.8 kΩ (2)增加了 2.35×10
-6

C

12.如图所示,电阻 R1=10Ω ,R2=3Ω ,R3=6Ω ,R4=4Ω ,电压 U=24 V,问: (1)若在 ab 间接入一个内阻很大的电压表,它的读数是多少? (2)如果在 ab 间接一个内阻很小的电流表,它的读数是多少? 答案 (1)18 V (2)6.67 A


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