题目内容
5.用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有:电流表A1(量程0~30mA);
电流表A2(量程0~100mA);
电压表V(量程0~6V);
滑动变阻器R1(阻值0~5Ω);
滑动变阻器R2(阻值0~300Ω);
开关S一个,导线若干条.
某同学的实验过程如下:
Ⅰ.设计如图1所示的电路图,正确连接电路.
Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录.以U为纵轴,I为横轴,得到如图2所示的图线.
Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤,得到另一条UI图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0).
回答下列问题:
①电流表应选用A2,滑动变阻器应选用R2.
②由图2的图线,得电源内阻r=25Ω.
③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$-r,代入数值可得Rx.
④若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围相同,电压表示数变化范围不同.(选填“相同”或“不同”)
分析 ①根据题目中给出的电源及待测电阻的大约阻值,略算对应的电流,则可明确电流表及滑动变阻器应选择的仪器;
②由图象的性质及闭合电路欧姆定律可得出电源内阻;
③根据电路结构,利用闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式;
④根据闭合电路欧姆定律及电表的使用方法可明确两表的示数变化范围是否相同.
解答 解:①由题意可知,电动势为6V,而电阻约为数十欧姆,为了保证实验的安全,电流表应选择A2;由电路图可知,滑动变阻器起调节电流的作用,5Ω的电阻小于待测电阻较多,故只能选择R2;
②图象的斜率表示电源的内阻,则可知,内阻为:r=$\frac{5.5-4.0}{0.06}$=25Ω;
③接Rx改接在B、C之间,由题意可知,等效内阻为:R0+r=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$;
解得:RX=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$-r;
④由于在调节滑动变阻器时,闭合电路中电阻不变,故电流表的变化范围相同;而由于电压表测量的是路端电压,由于等效内电阻不同,故电压表的变化范围不同;
故答案为:①A2;R2;②25;③$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$-r;④相同;不同.
点评 本题考查测量电源内阻及电阻的实验,关键在于明确电路结构,认清实验方法及步骤;再由欧姆定律或闭合电路欧姆定律进行分析求解.
练习册系列答案
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5.在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为0.398 mm(该值接近多次测量的平均值)
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势为3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流为2A)额定电流2A)、开
关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
由以上数据可知,他们测量Rx是采用图2中的甲图(填写甲乙丙丁)
(3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据图(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点,并描绘出U─I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx=4.5Ω(保留两位有效数字).
(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为C(填选项前的符号).
A.1×10-2Ωm B.1×10-3Ωm C.1×10-6Ωm D.1×10-8Ωm
(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是CD(有多个正确选项).
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用U─I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为0.398 mm(该值接近多次测量的平均值)
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势为3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流为2A)额定电流2A)、开
关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
U/V | 0.10 | 0.30 | 0.70 | 1.00 | 1.50 | 1.70 | 2.30 |
I/A | 0.020 | 0.060 | 0.160 | 0.220 | 0.340 | 0.460 | 0.520 |
(3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据图(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏.
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点,并描绘出U─I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx=4.5Ω(保留两位有效数字).
(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为C(填选项前的符号).
A.1×10-2Ωm B.1×10-3Ωm C.1×10-6Ωm D.1×10-8Ωm
(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是CD(有多个正确选项).
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用U─I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差.
13.如图所示,在xOy平面内存在磁感应强度B=2T的匀强磁场,OA与OCA为固定于垂直平面内的光滑金属导轨,其中OCA满足曲线方程x=0.5sin$\frac{π}{5}$y(m),C点的横坐标最大,导轨OA与OCA相交处的O点与A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1=6Ω和R2=12Ω(图中未画出).现有一长L=0.5m、质量m=0.1kg的金属棒在竖直向上的外力作用下,以v=2m/s的速度沿导轨向上匀速运动.棒与两导轨接触良好,除电阻R1、R2外其余电阻不计,取g=10m/s2.下列判断正确的是( )
A. | 当金属棒运动到C点时,感应电动势最大且为1V | |
B. | 金属棒在导轨上运动时,R2上消耗的最大功率为$\frac{1}{3}$W | |
C. | 外力F的最大值为1.5N | |
D. | 在金属棒滑过导轨OCA的过程中,整个回路产生的热量为1.25J |
17.如图所示,在O点固定一点电荷Q,一带电粒子P从很远处以初速度v0射入电场,MN为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹.虚线是以O为中心,R1、R2、R3为半径画出的三个圆,且R2-R1=R3-R2,a、b、c为轨迹MN与三个圆的3个交点,以下说法正确的是( )
A. | P、Q两电荷可能同号,也可能异号 | |
B. | a点电势大于b点电势 | |
C. | P在a的电势能大于在c点的电势能 | |
D. | P由c点到b点的动能变化大于由c点到a点的动能变化 |
14.在“探究滑块速度随时间变化的规律”实验中,某研究性学习小组在一端装有定滑轮的长木板的中段粘上均匀的薄砂纸,砂面朝上,还选用了质量为100g的长方体木块、一段较长的棉绳、一盒钩码(单个质量为50g)、电磁打点计时器、纸带、复写纸、学生电源和导线若干,实验装置如图甲所示,实验时在小车上加载四个钩码,在棉绳的右端悬挂三个钩码,接通电源,释放小车,成功打出了一条纸带,纸带的局部如图乙,大部分点的时刻和速度的对应关系已经描绘在图丙里.
(1)根据图乙,请计算0.20s时刻点的瞬时速度,填入下表中.
(2)根据上述表格中的五组数据,请在图丙中描绘出对应的五个点,再根据图中所有的点,描绘出最能反映出木块运动性质的v-t图象.
(3)根据上述图象,请说明滑块的运动性质:滑块先做匀加速运动,接着做匀速运动,最后再做匀加速运动
(4)在实验结束后,同学们对实验进行了反思:A同学认为本实验有必要在左端垫上小垫块以平衡摩擦力,B同学认为没有必要,你认为B的观点正确; C同学认为本实验中三个钩码质量太大,有必要换质量更小的配重,以满足“重物质量m远小于滑块质量M”这一条件,D同学认为没有必要,你认为D的观点正确;同学们都认为可以由实验数据粗略计算出木块与砂纸之间的动摩擦因数,其值为0.50(保留两位有效数字).
(1)根据图乙,请计算0.20s时刻点的瞬时速度,填入下表中.
时刻(s) | 0.20 | 0.24 | 0.28 | 0.32 | 0.36 |
速度(m/s) | 0.68 | 0.75 | 0.87 | 0.93 | 1.01 |
(3)根据上述图象,请说明滑块的运动性质:滑块先做匀加速运动,接着做匀速运动,最后再做匀加速运动
(4)在实验结束后,同学们对实验进行了反思:A同学认为本实验有必要在左端垫上小垫块以平衡摩擦力,B同学认为没有必要,你认为B的观点正确; C同学认为本实验中三个钩码质量太大,有必要换质量更小的配重,以满足“重物质量m远小于滑块质量M”这一条件,D同学认为没有必要,你认为D的观点正确;同学们都认为可以由实验数据粗略计算出木块与砂纸之间的动摩擦因数,其值为0.50(保留两位有效数字).
15.小明到国外旅游,从国外带回一台用电器,额定电压为110V,额定功率为25W,因不能适应我国的220V电网电压,而不能使用.有人建议将该用电器与一只“220V 100W”的白炽灯串联后再接入220V的电路中,关于串联后的电路,下列说法正确的是( )
A. | 这台用电器能够正常工作 | |
B. | 这台用电器承受的实际电压会高于110 V | |
C. | 这台用电器承受的实际电压会低于110 V | |
D. | 白炽灯的实际功率等于25 W |