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2020版高考物理一輪復習 全程訓練計劃 課練24 實驗:測定金屬的電阻率 描繪小燈泡的伏安特性曲線(含解析)

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1、實驗:測定金屬的電阻率 描繪小燈泡的伏安特性曲線 小題狂練 小題是基礎 練小題 提分快 1.[2019·廣東省汕頭市潮南實驗學校摸底]測定一卷阻值約為30 Ω的金屬漆包線的長度,實驗室提供下列器材: A.電流表A:量程0.6 A,內(nèi)阻RA約為20 Ω B.電壓表V:量程15 V,內(nèi)阻RV約為4 kΩ C.學生電源E:可提供20 V直流電壓 D.滑動變阻器R1:阻值范圍0~10 Ω E.滑動變阻器R2:阻值范圍0~500 Ω F.電鍵S及導線若干 (1)為了較準確地測量該漆包線的電阻,滑動變阻器應選擇________(選填“R1”或“R2”),并將圖1方框中的電路圖補

2、畫完整. (2)根據(jù)正確的電路圖進行測量,某次實驗中電壓表與電流表的示數(shù)如圖2和圖3所示,則電壓表的讀數(shù)U為________V,電流表的讀數(shù)I為________A. (3)已知這種漆包線金屬絲的直徑為d,材料的電阻率為ρ,則這一卷漆包線的長度L=________(用U、I、d、ρ表示). 答案:(1)R1 電路圖見解析 (2)13.5 0.46 (3) 解析: (1)題目中給出的電源電壓為20 V,而給出的電壓表量程為15 V,為了便于控制,采用滑動變阻器分壓接法,故滑動變阻器選最大阻值較小的D;由于電流表的內(nèi)阻與漆包線的阻值相差不多,測量電路應用電流表外接法,電路圖如圖所示

3、;(2)電壓表量程為15 V,故最小分度為0.5 V,讀數(shù)為13.5 V,電流表量程為0.6 A,最小分度為0.02 A,則讀數(shù)為0.46 A;(3)由電阻公式可知:RL==ρ=ρ,得漆包線的長度L=. 2.[2019·河北省名校聯(lián)盟一測]冬春季節(jié)降水量少,廣東沿海附近江河水位降低,漲潮時海水倒灌,出現(xiàn)所謂的“咸湖”現(xiàn)象,因此沿海地區(qū)城市自來水的離子濃度增高,水質(zhì)受到影響,為了研究“咸湖”出現(xiàn)的規(guī)律,某同學設計了一個檢測河水電阻率的實驗,他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極,如圖1所示,兩電極相距L=0.314 m,其間充滿待測的河水,安裝前他用如圖2所示的游標卡尺測量玻璃管的內(nèi)

4、徑,結果如圖3所示,他還選用了以下儀器:量程15 V、內(nèi)阻約300 kΩ的電壓表;量程300 μA、內(nèi)阻約50 Ω的電流表;最大阻值為1 kΩ的滑動變阻器;電動勢E=12 V、內(nèi)阻r=6 Ω的電池,開關一只以及導線若干.圖4坐標中包括坐標為(0,0)的點在內(nèi)的8個點表示他測得的8組電流I、電壓U的值,根據(jù)以上材料完成以下問題. (1)測量玻璃管的內(nèi)徑時,應將圖2中游標卡尺的A、B、C三部分中的________與玻璃管內(nèi)壁接觸(填代號). (2)玻璃管的內(nèi)徑d=________mm. (3)圖5中的實物儀器有一部分已連線,將其他部分連接成能測出圖4數(shù)據(jù)的實物連接圖. (4)河水的

5、電阻率ρ=________(結果保留兩位有效數(shù)字). 答案:(1)A (2)5.50 (3)見解析 (4)7.6 Ω·m 解析:(1)根據(jù)游標卡尺的使用方法可知,測量玻璃管內(nèi)徑時,應用題圖2游標卡尺的A部分與玻璃管的內(nèi)徑接觸.(2)游標卡尺讀數(shù)為d=5 mm+10×0.05 mm=5.50 mm.(3)在測量水柱的電阻時,滑動變阻器應用分壓式接法,由題給數(shù)據(jù)知水柱的電阻遠大于電流表內(nèi)阻,所以電流表應用內(nèi)接法,實物連線圖如圖1所示.(4)在坐標圖中畫出U—I圖線如圖2所示,由U—I圖象可求出水柱電阻R== Ω=1×105 Ω,再根據(jù)S=及R=ρ,可解得ρ== Ω·m=7.6 Ω·m.

6、3.[2019·江蘇省蘇州調(diào)研]某實驗小組在“測定金屬絲的電阻率”的實驗過程中: (1)小組同學正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖甲、乙、丙所示,則它們的讀數(shù)依次是________mm、________A、______ V. (2)已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0~10 Ω,電流表內(nèi)阻約幾歐,電壓表內(nèi)阻約幾十千歐,電源為干電池組(不宜在長時間、大功率狀況下使用),電源電動勢E=4.5 V,內(nèi)阻較小,則A、B兩電路圖中,________(選填字母符號)電路為本次實驗應當采用的電路,但用此電路測量的金屬絲電阻會偏________(選填“大”或“小”). (

7、3)若已知實驗所用的電流表內(nèi)阻的準確值RA=2.0 Ω,那么能準確測量出金屬絲電阻Rx的電路應是兩電路圖中的________(選填字母代號),使用該電路實驗時,電流表示數(shù)為I、電壓表示數(shù)為U,則金屬絲電阻Rx=________(用題中字母代號表示). 答案:(1)0.999(0.998~1.000) 0.42 2.27(2.25~2.29) (2)A 小 (3)B?。璕A 解析:(1)螺旋測微器固定部分為0.5 mm,可動部分可估讀為49.9×0.01 mm,故讀數(shù)為:0.5 mm+49.9×0.01 mm=0.999 mm;電流表量程為0.6 A,則最小刻度為0.02 A,故讀數(shù)為0.4

8、2 A;電壓表量程為3 V,最小刻度為0.1 V,故讀數(shù)為2.27 V.(2)因電源不能在大功率下長時間使用,則本實驗中滑動變阻器應采用限流接法;同時電壓表內(nèi)阻較大,由以上讀數(shù)可知,待測電阻的阻值約為5 Ω,故采用電流表外接法誤差較??;在實驗中電壓表示數(shù)準確,但電流測量的是干路電流,故電流表示數(shù)偏大,則由歐姆定律得出的結果偏小.所以選A電路,此電路測量的金屬絲電阻會偏?。?3)因已知電流表內(nèi)阻的準確值,則可以利用電流表內(nèi)接法準確求出待測電阻,故應選B電路;待測電阻及電流表的總電阻R總=,則待測電阻Rx=R總-RA=-RA. 4.[2019·四川省龍泉一中模擬]要測量某種合金絲的電阻率. (

9、1)若合金絲長度為L,直徑為D,阻值為R,則其電阻率ρ=________.用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示,讀數(shù)為________mm. (2)圖乙是測量合金絲阻值的原理圖,S2是單刀雙擲開關.根據(jù)原理圖在圖丙中將實物圖補充完整. (3)閉合S1,當S2處于位置a時,電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1=1.35 V,I1=0.30 A;當S2處于位置b時,電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2=0.92 V,I2=0.32 A.根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷,當S2處于位置__________(選填“a”或“b”)時,測量相對準確,測量值Rx=__________Ω(結果保留兩位有效數(shù)字). 答案

10、:(1) 0.650 (2)實物圖見解析 (3)b 2.9 解析:(1)合金絲電阻:R=ρ=ρ,則電阻率:ρ=;由題圖甲可知,其讀數(shù)為:0.5 mm+15.0×0.01 mm=0.650 mm;(2)實物圖如圖所示;(3)根據(jù)||==0.32,而==0.07,可知,電壓表變化較大,電流表內(nèi)阻影響較大,因此電流表必須外接,即S2處于位置b,根據(jù)歐姆定律,則有:Rx= Ω=2.9 Ω. 5.[2019·山西省忻州一中模擬]要測繪一個標有“3V 1.5 W”的小燈泡的伏安特性曲線,備有下列器材: A.電壓表(量程3 V,內(nèi)阻約6 kΩ); B.電壓表(量程15 V,內(nèi)阻約30 kΩ);

11、 C.電流表(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.5 Ω); D.電流表(量程3 A,內(nèi)阻約0.1 Ω); E.滑動變阻器(阻值范圍0~5 Ω); F.滑動變阻器(阻值范圍0~100 Ω); G.直流電源(3 V,內(nèi)阻不計); H.開關、導線若干. (1)要求多次測量并使電壓表讀數(shù)從零開始連續(xù)可調(diào),上述器材中電壓表應選用____________;電流表應選用__________;滑動變阻器應選用____________.(以上均填寫器材前字母) (2)請將圖甲中的實物電路圖用筆畫線代替導線補充完整. (3)圖乙為某同學根據(jù)正確的實驗電路所測的幾組數(shù)據(jù)畫出的U—I圖象,圖象是一條曲

12、線而不是直線的原因是______________________;從圖象中可求得小燈泡電壓為1.8 V時小燈泡的實際功率為________ W. 答案:(1)A C E (2)實物圖連接見解析 (3)小燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大 0.72 解析:(1)燈泡額定電壓為3 V,故電壓表應選擇3 V量程的A;由P=可知,I== A=0.5 A,故電流表應選擇C;本實驗要求電流從零開始調(diào)節(jié),滑動變阻器應采用分壓接法,故滑動變阻器應選用最大阻值較小的E.(2)本實驗采用滑動變阻器分壓接法,同時因燈泡內(nèi)阻較小,故應選用電流表外接法;如圖所示.(3)燈泡電阻隨溫度的升高而增大,因此圖象為曲線;

13、當電壓為1.8 V時,電流為0.4 A,則功率P=UI=1.8×0.4 W=0.72 W. 6.[2019·河北省承德二中模擬]某同學描繪小燈泡的伏安特性曲線,實驗器材有: 電壓表:量程為3 V,內(nèi)阻為3 kΩ 電流表:量程為0.6 A,內(nèi)阻約為2 Ω 定值電阻R0:阻值為1 kΩ 小燈泡L:額定電壓為3.8 V 滑動變阻器R:阻值范圍為0~10 Ω 電池E:電動勢為6 V 開關S,導線若干. 該同學按如圖甲所示的電路進行實驗,通過正確實驗操作和讀數(shù),得到了幾組電壓表的示數(shù)和電流表的示數(shù),部分數(shù)據(jù)如下表: 電流(A) 0.085 0.155 0.212 0.

14、235 0.278 0.315 電壓(V) 0.17 0.60 1.20 1.50 2.10 2.70 (1)當電壓表示數(shù)為1.20 V時,小燈泡兩端的電壓為________V.(保留三位有效數(shù)字) (2)在圖乙中畫出小燈泡的伏安特性曲線. (3)若把這個小燈泡與電動勢為3 V、內(nèi)阻為10 Ω的干電池連接成閉合電路,此時小燈泡的電阻為________Ω,實際功率為________W.(結果保留兩位有效數(shù)字) 答案:(1)1.60 (2)見解析 (3)6.6 0.21 解析:(1)由題圖甲可知,電壓表與定值電阻串聯(lián)后并聯(lián)接在燈泡兩端,則燈泡的實際電壓為電壓表兩端電壓與

15、定值電阻兩端電壓之和,則可知U1=(RV+R0)=×(3+1) V=1.60 V;(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點法可得出對應的I—U圖象,如圖所示;(3)若把這個小燈泡與電動勢為3 V、內(nèi)阻為10 Ω的干電池連接成閉合電路,電池的路端電壓與燈泡兩端的電壓相等,作出電源的伏安特性曲線,則兩圖線的交點表示燈泡的工作點,由圖可知,燈泡的電壓為1.18 V,電流為0.18 A;由歐姆定律可知,燈泡內(nèi)阻RL== Ω=6.6 Ω,燈泡的功率P=UI=1.18×0.18 W=0.21 W. 課時測評 綜合提能力 課時練 贏高分 1.[2018·全國卷Ⅲ]一課外實驗小組用如圖所示的電路測

16、量某待測電阻Rx的阻值,圖中R0為標準定值電阻(R0=20.0 Ω);可視為理想電壓表;S1為單刀開關,S2為單刀雙擲開關;E為電源;R為滑動變阻器.采用如下步驟完成實驗: (1)按照實驗原理線路圖(a),將圖(b)中實物連線;   (2)將滑動變阻器滑動端置于適當?shù)奈恢?,閉合S1; (3)將開關S2擲于1端,改變滑動變阻器滑動端的位置,記下此時電壓表的示數(shù)U1;然后將S2擲于2端,記下此時電壓表的示數(shù)U2. (4)待測電阻阻值的表達式Rx=________(用R0、U1、U2表示). (5)重復步驟(3),得到如下數(shù)據(jù): 1 2 3 4 5 U1/V 0.25

17、 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述5次測量所得的平均值,求得Rx=____ Ω.(保留1位小數(shù)) 答案:(1)實物連線如圖 (4)R0 (6)48.2 解析:(1)根據(jù)原理圖,沿電流的流向依次連接. ①先將E、R、S1連接起來,組成閉合回路. ②將R0、Rx與R連接起來. ③將、S2與Rx連接起來. (4)由于為理想電壓表,故S2接1、或接2時流過R0、Rx的電流相等. 根據(jù)部分電路歐姆定律和串聯(lián)電路的特點得

18、 = 解得Rx=R0 (6)將各次的代入Rx=R0得 Rx1=48.8 Ω Rx2=48.6 Ω Rx3=47.8 Ω Rx4=48.0 Ω Rx5=47.8 Ω 然后求平均值,即Rx==48.2 Ω. 2.[2018·全國卷Ⅰ]某實驗小組利用如圖(a)所示的電路探究在25 ℃~80 ℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性.所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω;電源E(6 V,內(nèi)阻可忽略);電壓表(量程150 mV);定值電阻R0(阻值20.0 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω);電阻箱R2(阻值范圍0~999.9

19、Ω);單刀開關S1,單刀雙擲開關S2. 實驗時,先按圖(a)連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃.將S2與1端接通,閉合S1,調(diào)節(jié)R1的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0;保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開S1,記下此時R2的讀數(shù).逐步降低溫控室的溫度t,得到相應溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0 ℃.實驗得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表. t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 27

20、0.0 240.0 回答下列問題: (1)在閉合S1前,圖(a)中R1的滑片應移動到________(填“a”或“b”)端; (2)在圖(b)的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點,并作出R2-t曲線; (3)由圖(b)可得到RT在25 ℃~80 ℃范圍內(nèi)的溫度特性.當t=44.0 ℃時,可得RT=______ Ω; (4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖(c)所示,該讀數(shù)為________ Ω,則手心溫度為________ ℃. 答案:(1)b (2)如圖所示 (3)450 (4)620.0 33.0 解析:(1)閉合開關S1前,應讓滑片移動到b端,使滑動變阻

21、器連入電路的阻值最大. (3)由圖象可知t=44.0 ℃時,電阻的阻值為450 Ω. (4)由圖(c)可得電阻箱阻值為620.0 Ω,由圖象可得溫度約為33.0 ℃. 3.[2019·吉林省長春一測]為了測量某待測電阻Rx的阻值(約為30 Ω),有以下器材可供選擇: 電流表A1(量程為0~50 mA,內(nèi)阻約為10 Ω); 電流表A2(量程為0~3 A,內(nèi)阻約為0.12 Ω); 電壓表V1(量程為0~3 V,內(nèi)阻很大); 電壓表V2(量程為0~15 V,內(nèi)阻很大); 電源E(電動勢約為3 V,內(nèi)阻約為0.2 Ω); 定值電阻R(20 Ω,允許最大電流為1.0 A); 滑動變阻

22、器R1(0~10 Ω,允許最大電流為2.0 A); 滑動變阻器R2(0~1 kΩ,允許最大電流為0.5 A); 單刀單擲開關S一個,導線若干. 根據(jù)以上器材設計電路,要求測量范圍盡可能大、測量精確度高. (1)電流表應選____________,電壓表應選____________,滑動變阻器應選____________(填寫器材符號). (2)請在虛線框內(nèi)畫出測量電阻Rx阻值的實驗電路圖(并在電路圖中標出所用元件的對應符號). (3)若電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,則待測電阻Rx的表達式為Rx=____________. 答案:(1)A1 V1 R1 (2)如圖所示 (3)

23、-R(-20 Ω也對) 解析:(1)因電源電壓約為3 V,故電壓表量程應選擇0~3 V,即選電壓表V1;因待測電阻約為30 Ω,則電路中的最大電流約為100 mA,0~3 A的電流表量程太大,應選用量程為0~50 mA的電流表,故選電流表A1;根據(jù)題意可知,電路應采用分壓式接法,滑動變阻器應選用最大阻值較小的R1.(2)為了使測量范圍盡可能大,同時為了提高實驗的精確度,根據(jù)電壓表和電流表量程、待測電阻阻值分析可知,需將定值電阻接入電路與待測電阻串聯(lián);電壓表的內(nèi)阻很大,分流較小,故采用電流表外接法.(3)由歐姆定律可知R+Rx=,可得Rx=-R. 4.[2019·江蘇省南京調(diào)研]

24、圖甲是用來測量某電阻絲(阻值約二十歐姆)材料的電阻率的電路圖.實驗中把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上,移動滑片改變接觸點P的位置,可改變接入電路中電阻絲的長度.實驗可供選擇的器材還有: 器材編號 器材名稱 規(guī)格與參數(shù) A 電源E 電動勢3.0 V,內(nèi)阻未知 B 電流表A1 量程0~ 100 mA,內(nèi)阻約為5 Ω C 電流表A2 量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω D 電阻箱R 0~999.9 Ω E 開關、導線 若干 實驗操作如下: a.用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑d; b.將選用的實驗器材,按照圖甲連接實驗電路;

25、c.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大; d.接觸點P在電阻絲上某位置時,閉合開關,調(diào)整電阻箱的阻值,使電流表滿偏,然后斷開開關,記錄電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長度l; e.改變接觸點P的位置,閉合開關,調(diào)整電阻箱的阻值,使電流表再次滿偏;重復多次,記錄每一次電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長度l; f.斷開開關,整理好器材,進行實驗數(shù)據(jù)分析. (1)某次測量電阻絲直徑d時,螺旋測微器示數(shù)如圖乙所示,d=________ mm; (2)實驗中電流表應選擇________(選填供選器材前的編號); (3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對應的接入電路中電阻絲長度l的數(shù)據(jù),繪出

26、了如圖丙所示的R—l關系圖線,圖線在R軸的截距為R0,在l軸的截距為l0,那么電阻絲的電阻率表達式ρ=________(用R0、l0、d表示); (4)本實驗中,電流表的內(nèi)阻對電阻率的測量結果______(選填“有”或“無”)影響,這是因為_________________. 答案:(1)0.730(0.728~0.732均可) (2)B (3) (4)無 見解析 解析:(1)螺旋測微器的讀數(shù)為:d=0.5 mm+23.0×0.01 mm=0.730 mm;(2)電阻絲的電阻在二十歐姆左右,電源電動勢為3 V,則電路中的電流約0.15 A,所以電流表應選B;(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律:E

27、=Ig(R+Rl+r+RA1),又Rl=ρ,聯(lián)立解得:R=-r--RA1,由題圖丙可知:==,解得:ρ=;(4)由(3)可知電流表的內(nèi)阻對測量電阻絲的電阻率無影響. 5.[2019·山西重點中學聯(lián)考]太陽能電池板在有光照時,可以將光能轉(zhuǎn)化為電能,在沒有光照時,可以視為一個電學器件.某實驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法,探究一個太陽能電池板在沒有光照時(沒有儲存電能)的I—U特性.所用的器材包括:太陽能電池板,電源E,電流表A,電壓表V,滑動變阻器R,開關S及導線若干. (1)為了達到上述目的,實驗電路應選用圖甲中的______(選填“a”或“b”). (2)該實驗小組根據(jù)實

28、驗得到的數(shù)據(jù),描點繪出了如圖乙所示的I—U圖象.由圖乙可知,當電壓小于2.00 V時,太陽能電池板的電阻__________(選填“很大”或“很小”);當電壓為2.80 V時,太陽能電池板的電阻為__________Ω. (3)當有光照射時,太陽能電池板可視為電源,其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示,分析該曲線可知,該太陽能電池板視為電源時的電動勢為________V;若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構成一個閉合電路,在該光照射情況下,該太陽能電池板的效率是________%.(結果保留三位有效數(shù)字) 答案:(1)a (2)很大 1 000 (3)2.80 64.3(64.1~64.

29、5之間均可) 解析:(1)用題圖甲中a電路可以在太陽能電池板上得到從零開始的電壓,從而得到太陽能電池板的伏安特性曲線,故應選a.(2)由題圖乙可知,當電壓小于2.00 V時,通過太陽能電池板的電流為零,故太陽能電池板的電阻很大;當電壓為2.80 V時,電流為2.80 mA,則太陽能電池板的電阻為R′==1 000 Ω.(3)U—I圖線縱軸截距表示電源電動勢,太陽能電池板視為電源時的電動勢為2.80 V;若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構成一個閉合電路,則畫出此電阻的U—I圖線與太陽能電池板的U—I圖線交于一點,讀出U=1.80 V,I=1.80 mA,該太陽能電池板的效率是η==×100%≈

30、64.3%. 6.[2019·河南省豫南九校聯(lián)考]為測繪一個標有“4V 2.4 W”的小電風扇(線圈電阻恒定)的U—I圖線,電風扇兩端的電壓需要從零逐漸增加到4 V,并便于操作,實驗室備有下列器材: A.電池組(電動勢為4.5 V,內(nèi)阻約為1 Ω) B.電壓表(量程為0~6 V,內(nèi)阻約為4 kΩ) C.電流表A1(量程為0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω) D.電流表A2(量程為0~3 A,內(nèi)阻約為0.05 Ω) E.滑動變阻器R1(最大阻值20 Ω,額定電流1 A) F.滑動變阻器R2(最大阻值1 750 Ω,額定電流0.3 A) G.開關和導線若干 (1)實驗中所

31、用的電流表應選________(選填“C”或“D”),滑動變阻器應選 (選填“E”或“F”). (2)請用筆畫線代替導線將實物圖(圖甲)連接成符合這個實驗要求的電路. (3)閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,當電壓表示數(shù)大于0.5 V時電風扇才開始轉(zhuǎn)動,小電風扇的U—I圖象如圖乙所示,則電風扇的電阻為________Ω,正常工作時的機械功率為________W. 答案:(1)C E (2)見解析 (3)2.5 1.5 解析:(1)電風扇的額定電流I==0.6 A,從讀數(shù)誤差的角度考慮,電流表選擇C,電風扇的電阻比較小,則滑動變阻器選擇最大阻值較小的E時誤差較小,調(diào)節(jié)也方便;(2)因

32、為電壓、電流需從零開始測量,則滑動變阻器采用分壓式接法,電風扇的電阻約6.67 Ω,遠小于電壓表內(nèi)阻,屬于小電阻,電流表采用外接法,實物圖的連接如圖所示;(3)電壓表示數(shù)小于0.5 V時電風扇沒轉(zhuǎn)動,根據(jù)歐姆定律得R== Ω=2.5 Ω,正常工作時電壓為4 V,根據(jù)圖象知電流為0.6 A,則電風扇發(fā)熱功率P′=0.36×2.5 W=0.9 W,則機械功率P″=(2.4-0.9) W=1.5 W. 7. 有一根細長而均勻的金屬管線樣品,橫截面如圖所示.此金屬材料重1~2 N,長約為30 cm,電阻約為10 Ω.已知這種金屬的電阻率為ρ,密度為ρ0.因管內(nèi)中空部分截面積形狀不規(guī)則,無法

33、直接測量,請設計一個實驗方案,測量中空部分的截面積S0,現(xiàn)有如下器材可選: A.毫米刻度尺 B.螺旋測微器 C.電流表(0~600 mA,1.0 Ω) D.電流表(0~3 A,0.1 Ω) E.電壓表(0~3 V,6 kΩ) F.滑動變阻器(0~20 Ω,0.5 A) G.滑動變阻器(0~10 kΩ,2 A) H.蓄電池(6 V,0.05 Ω) I.開關一個,帶夾子的導線若干 (1)除待測金屬管線外,還應選用的器材有__________________(只填器材前的字母). (2)在方框中畫出你所設計方案的實驗電路圖,并把所選儀器連成實際測量電路. (3)實驗中要測

34、量的物理量有:__________________;計算金屬管線內(nèi)部空間截面積S0的表達式為S0=________. 答案:(1)ABCEFHI (2)如圖所示 (3)橫截面邊長a、管線長度L、管線兩端電壓U、通過管線的電流I a2- 解析:(1)本實驗需要用伏安法測量電阻,根據(jù)歐姆定律有R=,同時要結合電阻定律公式R=ρ求解截面積,故要用電壓表測量電壓,用電流表測量電流,用刻度尺測量長度,用螺旋測微器測量邊長.當然,要組成電路,還需要電源、開關、導線以及滑動變阻器.由于電阻通電電流較大時升溫明顯,影響電阻率,故要小電流,電流表選擇較小量程.(2)由于要求盡可能測出多組有關數(shù)值,故滑

35、動變阻器要采用分壓式接法,金屬管線電阻較小,因此電流表采用外接法.(3)根據(jù)歐姆定律有R=,根據(jù)電阻定律公式有R=ρ,由此解得S=.因此要用螺旋測微器測橫截面邊長a,用毫米刻度尺測金屬管線長度L,用電壓表測金屬管線兩端電壓U,用電流表測通過金屬管線的電流I,因此金屬管線內(nèi)部空間截面積S0的表達式為S0=a2-. 8.小明在實驗室中發(fā)現(xiàn)一個外觀上像電阻的未知元件D,設計了如圖甲所示電路進行實驗探究,請按要求回答問題: (1)小明按圖甲連接好電路,閉合開關S,將滑動變阻器滑片緩慢地從a端移到b端,發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸 增大,后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V不變,若D為電阻元件,則該過

36、程中它的電阻值的變化情況可能是(  ) A.阻值一直為0 B.阻值先不變,后階段變小 C.阻值恒定且遠大于R2 D.阻值先不變,后階段變大 (2)根據(jù)元件D銘牌上的部分信息,小明從網(wǎng)絡獲知該元件為穩(wěn)壓二極管,它有正負極之分,在電路中當D的正極接高電勢時,其i-u線如圖乙中OC所示,當D的負極接高電勢時,其i-u線如圖乙中OAB所示,其中AB段為D的穩(wěn)壓工作區(qū),由此可判斷圖甲中D的黑色端是它的________極(填“正”或“負”). (3)小明接著設計了用多用電表歐姆擋按圖丙對該元件進行探究,圖丙中虛線框部分是其內(nèi)部等效電路,已知電源電動勢E=9 V,電表滿偏電流Ig=3 mA.實驗

37、時小明先進行歐姆調(diào)零,則調(diào)零后多用電表內(nèi)部總電阻為________Ω;調(diào)零后按圖丙連接元件D進行測量,若D恰好處于穩(wěn)壓工作區(qū),則此時測得元件D的阻值應為________Ω. 答案:(1)B (2)負 (3)3 000(或3×103) 6 000(或6×103) 解析:(1)因在滑片移動過程中,發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸增大,后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V不變,則知元件阻值先不變,后階段變小,故B正確.(2)結合第(1)問中所給條件,可知D元件黑色部分為負極.(3)由R總=,解得R總=3 000 Ω;D恰好處于穩(wěn)壓工作區(qū)時,其兩端電壓U=6 V,而U=,解得RD=6 000 Ω. 18

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