恒定电流实验.doc

恒定电流实验题1图1为某一热敏电阻(电阻值随温度的变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图。(1)为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，图1和图2两个电路中应选择的是图 ；简要说明理由： .（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻值为0100）.（2）在图3电路中，电源电压恒来9V，电流表读数为70mA，定值阻R=250， 由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻的两端的电压为 V；电阻R2的阻值为 . (3)举出一个可以应用热敏电阻的例子： . 2图所示，为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需要的器材实物图，器材规格如下：(1)待测电阻RX(约100)(2)直流毫安表(量程010mA，内阻50)(3)直流电压表(量程03V，内阻5k)(4)直流电源(输出电压4V，允许最大电流1A)(5)滑动变阻器(阻值范围015，允许最大电流1A)(6)电键一个，导线若干条。根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线。3某待测电阻Rx（阻值约20）。现在要较准确地测量其阻值，且测量时要求两电表的读数均大于其量程的1/3，实验室还有如下器材： A电流表A1（量程150mA，内阻r1约为10）B电流表A2（量程20mA，内阻r2=30）C定值电阻R0（100）D滑动变阻器R（010）E直流电源E（电动势约4V，内阻较小）F开关S与导线若干 （1）在图中虚线框内画出测量电阻Rx的电路图，并将图中元件标上相应符号；（2）用已知量和一组直接测得的量写出测量电阻Rx的表达式为 。4（2009年北京卷）某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，可科当标准电阻用） 一只电流表（量程=0.6A,内阻）和若干导线。请根据测定电动势E内电阻的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。接通开关，逐次改变电阻箱的阻值,读取与对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时首先计算出每个电流值I 的倒数;再制作R-坐标图，如图6所示，图中已标注出了（）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。在图6上把描绘出的坐标点练成图线。根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内电阻 5（安培表+已知电阻法）某同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电流表A(量程为0.6A，内阻不计)，电阻箱R(0-99.99)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。先测电阻R1的阻值。请将小明同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r1和对应的电流表示数I， ，读出此时电阻箱的示数r2。则电阻R1的表达式为R1 .该同学已经测得电阻R12.0，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值。该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图所示的1/IR图线，则电源电动势E V，电阻R2 .6如图所示，AB、CD为两根平行的相同的均匀电阻丝，EF为另一根电阻丝，其电阻为R，它可以在AB、CD上滑动并保持与AB垂直，EF与AB、CD接触良好，图中电压表为理想电压表电池的电动势和内阻都不变，B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略当EF处于图中位置时，电压表的读数为U1=40V，已知将EF由图中位置向左移动一段距离L后，电压表的读数变为U2=30V若将EF由图中位置向右移动一段距AL，电压表的读数U3是多少?7在如图所示电路中，R1=390,R2=230，电源内电阻r=50，当K合在1时，电压表的读数为80V；当K合在2时，电压表的读数为U1=72V，电流表的读数为I1=0.18A，求：（1）电源的电动势（2）当K合在3时，两电表的读数。8如图所示，1=3V，r1=0.5，R1=R2=5.5，平行板电容器的两板距离d=1cm，当电键K接通时极板中的一个质量m=410-3g，电量为q=1.010-7C的带电微粒恰好处于静止状态。求：（1）K断开后，微粒向什么方向运动，加速度多大？（2）若电容为1000pF，K断开后，有多少电量的电荷流过R2？9如图所示的电路中，电源电动势E=600V，其内阻可忽略不计电阻的阻值分别为R1=24k、R2=48 kn，电容器的电容C=47F闭合开关S，待电流稳定后，用电压表测R1两端的电压，其稳定值为1.50V(1)该电压表的内阻为多大?(2)由于电压表的接人，电容器的带电量变化了多少?10如图所示，已知电源电动势=20V，内阻r=1，当接入固定电阻R=4时，电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻r=0.5的小型直流电动机恰能正常工作，求(1)电路中的电流强度？(2)电动机的额定工作电压？(3)电源的总功率？11如下图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U12 V，电解槽内阻rA2 ，当K1闭合，K2、K3断开时，A示数6 A；当K2闭合，K1、K3断开时，A示数5 A，且电动机输出功率为35 W；当K3闭合，K1、K2断开时，A示数为4 A求：(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)电动机的内阻是多少？(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？12在如图所示的电路中，电源电压保持不变，L1、L2分别标有“6V 3W”和“6V 6W”的字样，L3额定电压看不清，而额定功率为4W清晰可见。（1）当开关S1断开、S2闭合时，恰有一只灯泡正常发光，此时，电流表和电压表的示数分别为多大？（2）当开关S2断开，S1闭合时，若发光灯泡的实际功率为1W，则此时电流表的示数是多大？灯L3的额定电压是多大？试卷第3页，总4页本卷由【在线组卷网】自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1（1）图2（2）2V （3）热敏温度计【解析】【错解分析】对分压式电路和限流式电路的作用特点理解不清.【正解】(1)由IU图线可知电压从0开始到所需电压，图9-8为限流式电路，电压不能调到采图97为分压式电路，可将电压从零调到所需电压值，故应选择图9-7(2)流过R1的电流流过热敏电阻的电流I2=I-I1=0.70-0.036=0.034 A由图线可知热敏电阻两端电压U=52V (3)热敏温度计2【解析】【错解分析】错解一：如图所示，此种连法错在变阻器的右下接线柱和电源的负极之间少连了一条线，即使变阻器取最大值，通过电路的电流也超过了10mA，大于毫安表的量程。错解二：如图所示有两处不妥：电压调节范围小；电流过大。这种连法实际上与图9-19的错误是一样的。错解三：如图所示，此种连法是用伏安法测量，电路与变阻器由滑动触头并联，无论变阻器的阻值怎样变化，流过毫安表的电流始终超过毫安表的量程，而且当滑动触头滑到最左端时，电源还有被短路的可能，故连接错误。错解四：如图所示，可见这种连法实际上与图9-21(变阻器取最大值时)的错误是一样的。错解五：如图所示，显然可见，当电键闭合时电源被短路，这是不允许的，连接错误。错解六：如图所示，电键闭合后电源被短路，滑到最右端时，电流超过毫安表的最大量程，故连接错误。错解七：如图，无论电键是否闭合，电源、变阻器回路始终是接通的，电键的位置连接错了。连接上的原因是：在高中学习伏安法测电阻时，接触的多是将变阻器连接一个上接线柱和一个下接线柱，串连在电路中分压限流，因而在做此题时，采用了习惯连法，没有对器材的规格要求进行计算、分析。(2)将毫安表内接错误，错误的症结是不了解系统误差产生的原因，也是没有对器材的规格进行具体分析。(3)出现同时连接变阻器的两个上接线柱；电表的“+”、“-”接反；不在接线柱上连线，而是在连线上连线等，说明学生缺乏实验操作的规范化训练，或缺乏亲自动手做实验。【正解】用伏安法测电阻，首先要判明电流表应该内接还是外接，由题目所给器材规格来看，显然不满足RARx条件，而是满足RvRx条件，所以应采用外接法。若图电路，当滑动触头P处于最左端，滑动变阻器为最大值时，由题设条件流过电流表的电流 超过安培表的量程。因此变阻器既应分压又应分流。正确的连接图为图所示。画图的关键是：毫安表需外接，变阻器接成分压电路。实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压为零的位置。【点评】在设计实验过程时，要根据具体实验条件，灵活应用实验原理，改变实验方法。善于从习题中或所学的物理定律的推论中得出实验原理和方法。基本原则是不能是电表超过量程，测量误差尽可能小；不能使用电器超过其额定功率，结构上不能出现短路断路现象。3、【答案】（1）如图所示（2）【解析】从题给出的器材中知，这里对电阻Rx的测量可用伏安法来设计电路。由于题给出的器材中没有电压表，而电流表A2的内阻r2已知，因此电压表可由电流表A2和固定电阻R0（100）串联。通过计算我们不难发现，这种设计完全符合题中的测量要求。考虑到题给出的其它器材规格与要求，控制电路宜采用分压式控制电路。完整的实验电路设计成如右图所示。进行实验时在某次合适的测量中，记下A1表与A2表的示数分别为I1 与I2，则有（I1-I2）Rx=I2（r2+R0），故。【考点定位】电学实验4 见答图4 见答图6 见答图6 1.5（1.461.54）；0.3（0.250.35）【解析】（2）根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有： E =I（R+r+rg），解得：，根据R-1/I图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。5见解析【解析】结合电路原理有：将S2换到b,调节电阻箱，使电流表示数不变， R1r1-r2 通过对图象截距和斜率的分析知：E=1.5V，r=1.0 6U3=6V【解析】【错解分析】不能求解不明白电压表的读数就是EF两端的电压【正解】令表示AB、CD上单位长度电阻丝的电阻，当EF处于图中位置时，设EB、FD两段电阻丝的长度皆为L由于电压表是理想电压表，故电压表的读数就是EF两端的电压由分压关系得， 当EF由图示位置向左移动一段距AL，EB、FD两段电阻丝的总电阻为2F(J+L)由分压关系得 当EF由图示位置向右移动一段距离L，EB、FD两段电阻丝的总电阻为2(l-L)由分压关系得， 由以上三式，代入数值解得U3=6V 7（1）R1=400 =90V（2）0.28（A）【解析】【错解分析】错解：（1）因为外电路开路时，电源的路端电压等于电源的电动势，所以=U断=80V；（2）上述解答有一个错误的“替代假设”：电路中的电流表、电压表都是理想的电表。事实上，问题并非如此简单。如果进一步分析K合在2时的情况就会发现矛盾：I1R1=0.18390=70.2（V）80V，这就表明，电路中的电流表和电压表并非理想的电表。【正解】（1）由题意无法判断电压表、电流表是理想电表。设RA、Rv分别为电压表、电流表的内阻，R为电流表与电阻器R1串联后的电阻，R为电流表与电阻器R2串联的电阻。则K合在2时：当K合在1时，当K合在2时，由上述两式解得：R1=400=90V（2）当K合在3时，因故90V=67.5（V）=0.28（A）【点评】本题告诉我们，有些题目的已知条件隐藏得很深。仅从文字的表面是看不出来的。只好通过试算的方法判断。判断无误再继续进行解题。8（1）带电粒子将以6.875ms2的加速度向下做匀加速运动（2）有总量为2.7510-9(C)的电子从R2由下至上流过【解析】【错解分析】错解：当电键K接通电路稳定时、电源1和2都给电容器极板充电，所以充电电压U=1+2。带电粒子处于平衡状态，则所受合力为零，F-mg=02=U-1=1(v)当电键K断开后，电容器上只有电源 给它充电，U=2。即带电粒子将以7.5m/s2的加速度向下做匀加速运动。又 Q1=CU=10310-124=4109CQ=CU10310-121110-9CQ=Q-Q=310-9C极板上电量减少310-9C，也即K断开后，有电量为310-9C的电荷从R2由下至上流过。在直流电路中，如果串联或并联了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流，所以电阻不起降低电压作用(如R2)，但电池、电容两端可能出现电势差，如果电容器与电路并联，电路中有电流通过。电容器两端的充电电压不是电源电动势，而是路端电压U。【正解】(1)当K接通电路稳定时，等效电路图如图所示。1、r1和R1形成闭合回路，A，B两点间的电压为：电容器中带电粒子处于平衡状态，则所受合力为零，F-mg0在B，R2，2，C，A支路中没有电流，R2两端等势将其简化，U2=UAB，2=U-UAB=1.25V当K断开电路再次达到稳定后，回路中无电流电路结构为图所示。电容器两端电压U=2=1.25V即带电粒子将以6.875ms2的加速度向下做匀加速运动。(2)K接通时，电容器带电量为Q=CU=41O-9CK断开时，电容器带电量为Q=CU=1.210-9(C)QQQ=2.7510-9C有总量为2.7510-9(C)的电子从R2由下至上流过。【点评】本题考查学生对电容器充放电物理过程定性了解程度，以及对充电完毕后电容所在支路的电流电压状态是否清楚。学生应该知道电容器充电时，随着电容器内部电场的建立，充电电流会越来越小，电容器两极板间电压(电势差)越来越大。当电容器两端电压与电容器所并联支路电压相等时充电过程结束，此时电容器所在的支路电流为零。根据这个特点学生应该会用等势的方法将两端等势的电阻简化，画出等效电路图，进而用电路知识解决问题。9（1）4.8k （2）Q=23510-6C【解析】【错解分析】Q=18810-5C 将电容器的带电量当成了电量的变化【正解】(1)设电压表的内阻为Rv，测得R1，两端的电压为U1，R1与RV并联后的总电阻R，则有由串联电路的规律：得代入数据，得RV=48k (2)电压表接入前，电容器上的电压UC等于电阻R2上的电压，R1，两端的电压为，则又 E=UC+UR1接入电压表后，电容器上的电压为 UC=E-U1由于电压表的接入，电容器带电量增加了 带入数据，可得 Q=23510-6C10（1）1.5A（2）9.5V（3）30(W)【解析】【错解分析】错解：由灯泡的额定电压和额定功率可求得灯泡的电阻串联电路中电路中的电流强度电动机额定工作电压U=Ir=2.70.5=l.35(V)电源总功率P=I=2.720=54(W)此电路是非纯电阻电路，闭合电路欧姆定律=IR总不适用，所以电路中的电流强度不能用求出。电动机额定工作电压Ur。【正解】(1)串联电路中灯L正常发光，电动机正常工作，所以电路中电流强度为灯L的额定电流。灯L的电阻灯L的额定电流为电路中电流强度I1.5A。(2)电路中的电动机是非纯电阻电路。根据能量守恒，电路中=UR+UL+Ur+UmUm=-UR-UL-Ur-I(R+RL+r)=2