(本题10分)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用左所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知定值电阻,电压表视为理想电压表。
⑴ 请根据题电路图,用笔画线代替导线将图中的实验器材连接成实验电路。
⑵ 若电压表V2的读数为U0,则I = 。
⑶ 实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U – I 曲线a,如图。由此可知电池内阻 (填“是”或“不是”)常数,短路电流为 mA ,电动势为 V。
⑷ 实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,测得U – I曲线b,如图。当滑动变阻器的电阻为某值时,若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为 mW(计算结果保留两位有效数字)。
(9分)某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的
实验中,串联了一只2.5Ω的保护电阻R0,实验电路如甲图所示。
(1)按图甲电路原理图将图乙实物连接起来;
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(2)该同学按上述电路正确连接好实验电路,合上开关S后,当滑动变阻器的滑动触头P由A端向B端逐渐滑动时,发现电流表的示数逐渐增大,而电压表的示数几乎不变,直到当滑动触头P滑至临近B端时,电压表的示数急剧变化,出现上述情况的原因是 ▲ 。
(3)该同学顺利完成实验,测出的数据如下表所示。请你根据这些数据帮他在下面坐标图中画出U—I图象,并由图得出电池的电动势E = ▲ V,内阻r = ▲ Ω;
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(4)考虑电表本身电阻对测量结果的影响,造成本实验的系统误差的原因是 ▲ (选填“电流表的分压”或“电压表的分流”) 。
(8分)某学习小组为探究导电溶液的电阻在体积相同时,电阻值与长度的关系。选取了一根乳胶管,里面灌满了盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱。进行了如下实验:
⑴该小组将盐水柱作为纯电阻,粗测其电阻约为几千欧。现采用伏安法测盐水柱的电阻, 有如下实验器材供选择:
A.直流电源:电动势12V,内阻很小,额定电流为1A;
B.电流表A1:量程0~10mA,内阻约10Ω;
C.电流表A2:量程0~600mA,内阻约0.5Ω;
D.电压表V:量程0~15V,内阻约15kΩ;
E.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:最大阻值5kΩ;
G.开关、导线等
在可供选择的器材中,应选用的电流表是 (填“A1”或“A2”),应该选用的滑
动变阻器是 (填“R1”或“R2”)。
⑵该小组已经完成部分导线的连接,请你在实物接线图中完成余下导线的连接。
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(3)握住乳胶管的两端把它均匀拉长,多次实验测得盐水柱长度L、电阻R的数据如下表:
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| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 长度L(cm) | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 | 40.0 | 45.0 |
| 电阻R(kΩ) | 1.3 | 2.1 | 3.0 | 4.1 | 5.3 | 6.7 |
为了研究电阻R与长度L的关系,该小组用纵坐标表示电阻R,作出了如图所示的图线,你认为横坐标表示的物理量是 。
(10分)某实验小组要描绘一个标有“3.8V,1W”的小灯珠RL的R~U曲线,所供选择的器材除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择:
A.电压表V(量程5V,内阻约为5kΩ)
B.直流电源E(电动势4.5V,内阻不计)
C.电流表A1(量程150mA,内阻约为2Ω)
D.电流表A2(量程300mA,内阻约为1Ω)
E.滑动变阻器R1(阻值0 ~ 10Ω)
F.滑动变阻器R2(阻值0 ~ 200Ω)
⑴实验中为较准确测量、方便调节,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 (填写仪器符号);
⑵要求实验中小灯珠电压从零逐渐增大到额定电压,测量误差尽可能小。请你为该实验小组设计电路图,画在答题纸方框中;
⑶据实验数据,计算并描绘出了R-U的图象,如乙图所示。由图象可知,当所加电压为3.00V时,灯珠实际消耗的电功率为 W 。假设灯丝电阻R与其温度t的关系是R=k(t+273)(k为比例系数),室温为27℃ ,可知该灯珠正常发光时,灯丝的温度约为 ℃;
⑷小灯珠的电功率P随电压U变化的图象及其伏安特性曲线可能分别是图丙中的
。
A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④
(10分)某同学用电压表、电流表和滑动变阻器等常规器材研究标有额定电压为3.8 V字样(额定功率字迹不清)的小灯泡的伏安特性,测得的实验数据如下表所示.
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| U/V | 0 | 0.10 | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 1.00 |
| I/A | 0 | 0.080 | 0.100 | 0.118 | 0.128 | 0.160 |
| 次数 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| U/V | 1.60 | 2.20 | 2.60 | 3.00 | 3.40 | 3.80 |
| I/A | 0.200 | 0.238 | 0.258 | 0.278 | 0.291 | 0.310 |
请你根据上表数据:
在如图所示虚线框中画出实验电路图.
在如图所示的坐标系中,选取适当的标度,画出小灯泡的伏安特性曲线.
(3)实验中小灯泡两端的电压从零变化到额定电压的过程中,小灯泡的最大电阻约为
Ω (保留三位有效数字) ;
电阻大小发生变化的原因是 .
(4)将本实验用的小灯泡接入右图所示的电路,电源电压恒为6.0V,定值电阻R1=30Ω,电流表(内阻不计)读数为0.45A.根据你描绘出的小灯泡的伏安特性曲线,此时小灯泡消耗的实际功率约为 W(保留两位有效数字).
(10分)在研究电路元件的伏安特性时,某同学分别对元件1(某合金丝)、元件2(白炽灯“220V,40W”)、元件3(小灯泡“6V,3W”)进行了实验。下表是用同一电路测量它们在低电压(6V以内)时的伏安特性所记录的数据(测量中选取了不同量程的电流表):
|
| 0.0 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 |
| 元件1 | 0.0 | 0.100 | 0.200 | 0.300 | 0.400 | 0.500 | 0.600 |
| 元件2 | 0.0 | 0.008 | 0.0158 | 0.0235 | 0.031 | 0.038 | 0.045 |
| 元件3 | 0.0 | 0.500 | 0.500 | 0.545 | 0.588 | 0.625 | 0.667 |
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(1)请在方框中画出该实验的电路图,并将没有连接好的实物电路补充完整。
(2)比较表中元件2和元件3的有关数据,可以得出元件的电阻随着两端电压的增大而
(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)用此电路测量二极管的伏安特性时,发现正向连接与反向连接时在相同电压下电流有较大出入,原因是 。