题目内容

一个电灯，电阻为4R，试设计一个电路，使电灯两端的电压调节范围尽可能大，可利用的器材有：一个电动势为


 
,内阻为的电源；一个最大阻值为R的滑动变阻器；开关、导线若干。

  （1）设计实验电路，并画出实验电路图。
（2）灯泡两端电压可调节的范围是多少?

（1）参见解析
（2）0—


此题考查设计实验的原理和方法。
（1）若采用滑动变阻器限流式接法，灯泡两端电压的最小值大于零，因而电压调节范围较小。若采用分压式接法，灯泡上的电压变化范围约为0—，显然，滑动变阻器被当作分压器使用时，灯泡上电压的调节范围比限流时调节范围大，设计电路如图4所示。
（2）当滑片P滑到滑动变阻器的左端a时，灯泡两端电压U1＝0；当滑片P滑到右
端b时，有： I2＝,    U2=I
所以灯泡两端电压可调节的范围是0—
练习册系列答案
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（2）有一额定电压是3V，额定电流0.5A的小灯泡，为测其正常工作时的电阻，可提供的器材有：
A．电流表（量程3A，内阻0.01）
B．电流表（量程0.6A，内阻0.2）
C．电压表（量程3V，内阻10 k）
D．电压表（量程15V，内阻50 k）
E．电键及导线若干
F．滑动变阻器（阻值0～10）
G．电源（电动势9V，内阻1 ）
①假设用限流接法，计算通过灯泡的最小电流约__________A
②请根据上面的计算，在方框中画出用伏安法测小灯泡正常工作时电阻的电路图。
③选用的电流表是__________，选用的电压表是__________.
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为某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线，其中RB、RO分别表示有、无磁敏电阻的阻值。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0.6～1.0T，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
B.滑动变阻器R，全电阻约
C.电流表，量程2.5mA,内阻约
D.电压表，量程3V，内阻约3k
E.直流电源E，电动势3V，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：
 
1
2
3
4
5
6
U（V）
0.00
0.45
0.91
1.50
1.79
2.71
I（mA）
0.00
0.30
0.60
1.00
1.20
1.80
根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=         ，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B在0～0.2T和0.4～1.0T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？
如图所示，电源的电动势E="6" V，r="1" Ω，M为一直流玩具电动机，线圈电阻R1="2" Ω，限流电阻R2="3" Ω.电动机正常工作时，电压表示数为0.3 V，求：

（1）玩具电动机消耗的电功率；
（2）玩具电动机转化为机械能的功率.
（1）下图是用螺旋测微器测量一金属丝直径时的示数，该金属丝直径的测量值为         __________mm。

(2) 如图所示是某同学用来测定电源电动势和内电阻的电路图，其中和为阻值已知的定值电阻。
①若电流表内电阻忽略不计，开关接位置和时电流表的读数分别为和，则所测电源电动势和内电阻的测量值可分别表示为：___________________；_______________________。
②若电流表内电阻不能忽略，但大小未知，则测量值、和真实值、的关系为：_____；______（均填写、或符号）。
③若已知定值电阻，，当开关接时，电流表的读数为，则当开关接时，电流表读数的取值范围为_____________。
④若定值电阻的关系为，电源内阻为，电流表内阻为，则开关分别接和时，、消耗的电功率哪个大？为什么？
                                                                                                                                    
图（a）中E为电源，其电动势为ε，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，A为电流表，用上述器材，按图（b）所示电路经以下步骤可近似测得A的内阻RA：①闭合k1，断开k2，调节R1，使电流表的读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合k2，调节R2，使电流表的读数等于I0/2，然后读出R2的值，取RA≈R2。
（1）按图（b）所示电路在图（a）所给出的实物图中画出连接导线。
（2）真实值和测量值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即（RA－R2）/RA，试导出它与电源电动势ε、电流表量程I0及电流表内 阻RA的关系式。
（3）若I0=10mA，真实值RA约为30Ω，要想使测量结果的相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？
“伏安法”测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在误差，而按如图所示电路进行测量，则由电压表、电流表内阻所造成的误差可消除。

（1）在答题纸相应的横线上简要写出还未完成的主要操作步骤，并用字母表达出相应的测量值。
①闭合电键s1，电键s2接2，调节RP和RP′，使电压表和电流表的读数尽可能大，读出电流表和电压表读数I2、U2；
②保持RP不变                                      。
（2）推导出待测电阻Rx的表达式。
在伏安法测电阻的实验中，由于电压表和电流表内阻的影响，不管用外接法还是用内接法，都会存在系统误差，有同学提出了一个测电阻的方案，就会消除这种误差，如图所示，用两个电流表就可以测出被测电阻R，请你帮他想一想，除了读出两个电流表A和A1的读数I和I1外至少还需要知道______；用这些字母表示出被测电阻R=______．
某待测电阻Rx的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：
A．电流表A1（量程150mA，内阻约为10Ω）
B．电流表A2（量程20mA，内阻r2=30Ω）
C．定值电阻R0=100Ω
D．滑动变阻器R，最大阻值约为10Ω
E．电源E，电动势E=4V（内阻不计）
F．电键S及导线若干
（1）根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的1/3，请你在虚线框内画出测量Rx的一种实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。
（2）实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，用已知的和测得的物理量表示Rx=__________。（用字母表示）

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