题目内容

1.某学习小组通过实验来研究用电器Z的导电规律.他们在实验中测得用电器Z两端的电压与通过Z的电流的数据如下表:
U/V0.00.20.51.01.52.02.53.0
I/A0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215
(1)有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻约为10kΩ)
B.电压表(0~10V,内阻约为20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,rl=1Ω)
D.电流表(0~0.6A,r2=0.4Ω)
E.滑动变阻器(5Ω,1A)
F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)
实验中电压表应选用A,电流表应选用C,滑动变阻器应选用E(用序号字母表示);
(2)请根据题中信息,在方框内画出电路图;

(3)利用这些数据绘出的用电器Z的伏安特性曲线如图a所示.把该用电器Z接入图b所示的电路中,已知A、B间所接电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.1Ω,定值电阻R0=9.9Ω.则此时用电器Z的实际电阻为5.0Ω.(结果保留两位有效数字)

分析 (1)根据实验数据表格找出电压和电流的最大值,由此判断电压表和电流表的选择,由题意判断需要的滑动变阻器;
(2)根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法,然后画出实验电路;
(3)把定值电阻R0也看成电源内阻,画出电源的U-I曲线,与Z电阻的伏安曲线的交点对应的电压和电流即为此时Z的实际电压与电流,根据欧姆定律求解电阻.

解答 解:(1)根据实验数据表格可知,电压最大为3V,所以电压表选择A,电流最大为0.215A,所以电流表选择C,电压和电流均从0开始增大,所以滑动变阻器采用分压法,则选择最大阻值较小的,故选:E,
(2)滑动变阻器采用分压法,Z的最大电阻:R=$\frac{3}{0.215}=14Ω$,电流表内阻为1Ω,电压表内阻约为10kΩ,电压表内阻虽远大于Z的电阻,但电流表阻值是确定的,因此电流表应采用内接法,从而能精确测量,如图所示:

(3)把定值电阻R0也看成电源内阻,则电源的路端电压与电流的关系为U=1.5-10I,在Z电阻I-U图象坐标系内作出电源的I-U图象如图所示:

根据图象可知,Z两端的电压为0.5V,电流为0.10A,则Z的电阻为:R=$\frac{0.5}{0.10}=5.0Ω$.
故答案为:(1)A;C;E;(2)如上图所示;(3)5.0

点评 本题考查了实验器材选择、实验电路选择,确定滑动变阻器与电流表的接法是正确选择实验电路的前提与关键,电压与电流从零开始变化时,滑动变阻器应采用分压接法.

练习册系列答案
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6.某学习小组设计实验描绘小灯泡L(额定电压2.5V,额定功率1.2W)的U-I特性曲线,可供选择的实验器材有:
A.电源(电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω)
B.电流表A1(量程0-0.6A,内阻r1=1.0Ω)
C.电流表A2(量程0-3A,内阻r2=0.3Ω)
D.电压表V1(量程0-15V,内阻约3kΩ)
E.电压表V2(量程0-3V,内阻未知)
F.滑动变阻器R1(0-10Ω,允许通过的最大电流2A)
G.滑动变阻器R2(0~500Ω,允许通过的最大电流0.5A)
H.开关一个和导线若干

实验要求待测小灯泡两端的电压从零开始变化.测量中电表的最大读数不小于其量程的$\frac{1}{3}$,则:
(1)电压表应该选E,滑动变阻器应选F(均选填器材前的序号).
(2)根据实验要求,连接实物图甲,使它成为完整的实验电路(其中,部分电路已连好不得更改).
(3)连接电路后,该小组测得的实验数据如下表所示:
I/A0.150.200.250.300.350.400.45
U/V0.250.400.600.901.251.852.50
其中,I是电流表的示数,U是电压表的示数,用Ux表示待测小灯泡L两端的实际电压,通过计算算出每组数据对应的Ux,在如图乙所示的坐标图中画出其Ux-I曲线.
(4)该小组将本实验中的待测小灯泡L以及所选的滑动变阻器并联起来,接在实验中提供的电源两端,要使电源的输出功率最大,则滑动变阻器接入电路的阻值为1.3Ω(结果保留两位有效数字).

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