题目内容

(10分)某同学在探究性实验中需要精确地测量某灵敏电流计(微安表)的内电阻,设计了如图甲所示的电路,实验室可供他使用的器材如下:
    
A待测电流计(量程500uA,内阻约1kΩ)       B电阻箱R(阻值1Ω~9999Ω)
C滑动变阻器R1(最大阻值10Ω)              D滑动变阻器R2(最大阻值1kΩ)
E电源(电动势3V,内阻不计)                F开关一只,导线若干
①请你用笔画代替导线,按图甲的方案将图乙中的实物图连成可供测量的实验电路;

②在某一次测量中,得到了如上图所示的数据,则R=       Ω;I=          uA;
③实验时,该同学把滑动变阻器的滑片调至适当位置处,而后保持滑动变阻器的阻值不变,通过调节电阻箱阻值R,使流过灵敏电流计的示数I发生变化,为使测量出的Rg值误差较小,需保证在调节电阻箱阻值R时,尽可能不改变R与电流计两端的电压值之和,则滑动变阻器应选择     (填“R1”或“R2”);
④若操作过程中得到如图丙所示的(1/I—R)图线,若已知斜率为k,纵截距为b,则根据图线,求得电流表内阻Rg=          (请用字母表示);
①连线图见解析;②1750 ; 240;③ R1

试题分析:①实物连线如图:

②R="1750" Ω;I="240" uA;③在调节电阻箱阻值R时,尽可能不改变R与电流计两端的电压值之和,则滑动变阻器应该选用阻值较小的R1;④由欧姆定律,设电流计和电阻箱两端的电压之和为U,则 U=I(R+Rg),整理可得:,由题意可得:
解得
练习册系列答案
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(9分)二极管是一种半导体元件,电路符号为,其特点是具有单向导电性.某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究.据了解,该二极管允许通过的最大电流为50 mA.
(1)该二极管外壳的标识模糊了,同学们首先用多用电表的欧姆档来判断它的正负极:当红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时,发现指针的偏角比较小,当交换表笔再次测量时,发现指针有很大偏转,由此可判断______ (填“左”或“右”)端为二极管的正极.
(2)实验探究中他们可选器材如下:
A.直流电源(电动势3 V,内阻不计)           B.滑动变阻器(0~20 Ω)
C.电压表(量程15 V、内阻约80 kΩ)           D.电压表(量程3 V、内阻约50 kΩ)
E.电流表(量程0.6 A、内阻约1 Ω)             F.电流表(量程50 mA、内阻约50 Ω)
G.待测二极管                              H.导线、开关
为了提高测量精度,电压表应选用________,电流表应选用________.(填序号字母)
(3)实验中测量数据如下表,请在下图坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线.
电流
I/mA
0
0
0.2
1.8
3.9
8.6
14.0
21.8
33.5
50.0
电压
U/V
0
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50

(4)同学们将该二极管与阻值为10 Ω的定值电阻串联后接到电压恒为3 V的电源两端,则二极管导通时定值电阻的功率为________ W.
霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
I(×10-3A)
3.0
6.0
9.0
12.0
15.0
18.0
UH(×10-3V)
1.1
1.9
3.4
4.5
6.2
6.8
① 若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。
② 已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示。根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出UH—I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为____________×10-3 V(保留2位有效数字)。   
③ 该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向_______(填“a”或“b”), S2掷向_______(填“c”或“d”)。为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。
(10分)利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20 Ω。带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱,把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有:
电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω);
电流表A1(量程0~100 mA,内阻约5 Ω);
电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω);
电阻箱R(0~999.9 Ω);
开关、导线若干。

实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;
B.将选用的实验器材,按照图甲连接实验电路;
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大;
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关。记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏。重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
F.断开开关,整理好器材。
①某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图乙所示,则d=________mm;
           
②实验中电流表应选择______(填“A1”或“A2”);
③用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图丙所示的R–L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式ρ=________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。
④本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果________影响(填“有”或“无”)。

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