题目内容

某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率．

①所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上画出U－I的图象．
U/V
1.96
1.86
1.80
1.84
1.64
1.56
I/A
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
 

②根据所画U－I的图象，除了知道电源在不同负载下的输出功率，还能否测出电源的电动势和内阻_____(填“能”或“不能”)
③实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计．在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是________．(Rx阻值未知)
④若电流表和电压表均为理想电表，利用图乙中b电路能否测出Rx的电阻________(填“能”或“不能”)
①略②能　③bc ④能

试题分析：①根据表中实验数据在坐标系中描点，然后作出图象，U-I图象如图所示；

②电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻，由电源U-I图象可以求出电源电动势与内阻．
③当滑动变阻器滑动片滑动到最右端，电源短路，存在安全隐患，故A错误；滑动变阻器采用分压接法，既能保护电路，又能测测出电源的输出功率，故B正确；滑动变阻器采用限流接法，既能保护电路，又能测测出电源的输出功率，故C正确；电压表测滑动变阻器两端电压，并不能测出电路的路端电压，该电路能保证电路安全，但不能测出电源的输出功率，故D错误
④由图b所示电路可知，滑片在最左端时，读出电压表与电流表的读数，由欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，当滑片在最右端时，滑动变阻器与电阻并联，读出电压表与电流表读数，应用并联电路特点与欧姆定律可以求出电阻阻值．
练习册系列答案
相关题目
（12分）某科技活动小组，为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告，设计了一个测量电阻率（被测电阻丝Rx的阻值约为10Ω）的实验方案，可提供的器材有：
A．电流计G，内阻Rg=120Ω，满偏电流Ig=3mA
B．电流计A1，内阻0.4Ω，量程0～0.6A
C．电流计A2，内阻约为0.1Ω，量程为0～3A
D．螺旋测微器
E．电阻箱R0（0～9999Ω，0.5A）
F．滑动变阻器R1（0～5Ω，2A）
G．滑动变阻器R2（0～500Ω，1A）
H．电池组（4.5V，0.05Ω）
I．一个开关和导线若干

（1）为了很好的完成实验，电流表应选择　_________　，滑动变阻器应选择　_________　．（A﹣G选项）
（2）图示是用螺旋测微器得的材料电阻丝的直径，其读数为d=　_________　mm．
（3）现将电流表G与电阻箱R0串联，将其改装成一个量程为4.5V的电压表，需将电阻箱R0的阻值调为　_________　Ω．请用改装完成的电压表设计一个测量电阻率的实验电路，根据提供的器材和实验需要，请将方框内的电路图补画完整．
（4）如果电阻丝的长度用L表示，电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适的位置，电流计的示数为I1，电流表的示数为I2，请用已知量和测量量（字母符号）写出计算电阻率的精确表达式ρ=　_________　．
（10分）某实验小组用学过的方法研究玩具电动机的伏安特性曲线，如图是他准备的器材和设计的实验电路，其中待测电动机M的额定电流为1．0A，额定电压为4．5 V。电路中已经接好了部分导线。
（1）为了完成本实验，请用笔画线当导线，将图中的实物连成完整的电路。（要求通过电动机的电流能从零开始变化）
（2）下表为实验小组的实验记录，同时已经根据表格中数据在坐标纸上描点作出通过电动机的电流I随电压U变化图线如图。

     
根据这幅I－U图线作出的有关判断正确的是：      
A．电动机在转动前、后都可看作纯电阻
B．电动机在转动前可看作纯电阻；转动后不能看作纯电阻
C．电动机在转动前不能看作纯电阻；转动后可看作纯电阻
D．电动机在转动前、后都不能看作纯电阻
（3）根据这幅I-U图线可求出电动机转动且通过的电流为0．90A时，电动机的输出功率为 
         W．（保留3位有效数字）
某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：

A．电源E（3 V，内阻约为1 Ω）
B．电流表Al（0．6 A，内阻r1＝5Ω）
C．电流表A2（0．6 A，内阻r2约为1 Ω）
D．开关S，定值电阻R0
（1）为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请完成虚线框内电路图的设计。
（2）在电阻Rx上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx＝______________（用字母表示）。
（3）改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值，最后绘成的图像如图所示。当F竖直向下（设竖直向下为正方向）时，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx＝______________。（各物理量单位均为国际单位）

（4）定值电阻R0的阻值应该选用________________。
A．1 Ω             B．5 Ω            C．10 Ω            D．20 Ω
在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则 ① （填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1 ② （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2  ③ （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx 约为5。实验室备有下列实验器材
A．电压表V1(量程3V，内阻约为15K)
B．电压表V2 (量程15V，内阻约为75K)
C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2)
D．电流表A2(量程600mA．，内阻约为1)
E．变阻器R1 (0～20，0.6A)
F．变阻器R2 (0~2000，0.1 A)
G．电池E(电动势为3V，内阻约为0.3)
H．开关S，导线若干

(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有______________________。（填写器材前面序号）
(2)图3为该实验的电原理图，请将图4用实线补画完整（部分已画出）。
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。
一节干电池，电动势大约为1.5V．内电阻约为0.5Ω．某实验小组的同学们为了比较准确地测出该电池的电动势和内电阻，他们在老师的支持下得到了以下器材：
A．电压表V（15V，内阻RV约为5kΩ）
B．电流表G（量程3.0mA，内阻Rg=10Ω）
C．电流表A（量程0.6A，内阻RA=0.50Ω）
D．滑动变阻器R1（0～20Ω，10A）
E．滑动变阻器R2（0～100Ω，1A）
F．定值电阻器R3=990Ω
G．开关S和导线若干
(1)为了尽可能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验小组设计了如图1所示的电路图，请填出图中a、b、c处应选用的器材分别是　_________　、　_________　、　_________　．（填写器材序号）
（2）同学们根据该方案测出相关数据，并在坐标系内作出相应的图线如图所示．根据该图线可以求出电源的电动势E=　_________　V（保留三位有效数字），电源的内阻r=　_________　Ω（保留两位有效数字）．
现在要测量一段电阻丝的电阻率r，其阻值Rx≈0.5Ω，允许通过的最大电流为0.5A。提供如下器材供你选择：
电流表A1（量程0.6 A，内阻约0.6 Ω）
电压表V2（量程3 V，内阻约3 kΩ）
待测的电阻丝Rx（阻值约为0.5Ω）
标准电阻R0 （阻值5Ω）
滑动变阻器R1（5 Ω，2A）
滑动变阻器R2（200Ω，1.5A）
直流电源E（E=6V，内阻不计）
电键S、导线若干
① 图（甲）四位同学分别设计的“测量部分”的电路，你认为合理的是（             ）；

② 实验中滑动变阻器应该选择        （选择“R1”或“R2”），并采用                接法；
③ 根据你在①、②中的选择，在图（乙）上完成实验电路的连接：

④ 实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D，则待测电阻丝的电阻率r的计算式为：r =                   ；
⑤ 用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图（丙）所示，则该电阻丝的直径D=          。

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