10、如图8所示为伏安法测电阻的一种常用电路.以下分析正确的是()
A.此接法的测量值大于真实值
B.此接法的测量值小于真实值
C.此接法要求待测电阻值小于电流表内阻
D.开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端
第Ⅱ卷(非选择题,共80分)
二、实验题(本题共3小题,共18分.把答案填写在题中的横线上或按题目要求作答.)
11、某人用多用电表按正确步骤测量一电阻阻值,指针指示位置如图9所示,则其阻值是_________,如果要用这只多用电表测量一个约200Ω的电阻,为了测量比较精确,选择开关应选的欧姆挡是_________.(填“×1”、“×10”、“×100”、“×1k”)
12、为了测量一电压表的内阻,实验室提供了以下可供选择的器材:
A.待测电压表V,量程1V,内阻Rv约900Ω
B.滑动变阻器R:
最大阻值1000Ω,额定电流0.2A
C.滑动变阻器R:
最大阻值10Ωl,额定电流1A
D.电阻箱R0:
最大阻值99.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
E.电阻箱R0:
最大阻值99.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
F.电池组:
电动势约3V,内阻约1Ω
G.开关及导线若干:
(1)某同学采用半偏法设计的电路如图10所示,他做此实验的主要实验步骤为:
a.闭合开关S,调节电阻箱R0使其阻值为0,调节滑动变阻器R的滑动触头P,使电压表_________(填“满偏”或“半偏”).b.保持滑动触头P的位置不动,调节电阻箱R0的阻值,使电压表_________(填“满偏”或“半偏”),并读取此时电阻箱的阻值.
(2)在器材的选择上叠滑动变阻器应选_________,电阻箱应选_________(用器材前的序号字母表示).
如果该同学在上述步骤b中从电阻箱上读取的阻值为r,则此电压表的内阻Rv=_________.用上述方法测出的电压表内阻的测量值Rv_________(填“大于”、“等于”或“小于”)电压表内阻的真实值.
13、图11a为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U,关系曲线图.
(1)为了通过测量得到图11a所示的,I-U关系的完整曲线,在图11b和图11c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,滑线变阻器的阻值为0~100Ω).
(2)在图11d电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω,由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为_________V;电阻R2的阻值为_________Ω.
三、计算题(本题共5小题,共62分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,解答中必须明确写出数值和单位.)
14、(10分)材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数.金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温数系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:
在0℃时,铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m,在0℃时,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化).
15、(12分)电动势为E=12V的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路.如果将一电阻与电压表并联,则电压表的读数减小为原来的
,电流表的读数增大为原来的3倍.求电压表原来的读数.
16、(12分)如图12所示的电路中,电源电动势E=6.00V,其内阻可忽略不计.电阻的阻值分别为R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ,电容器的电容C=4.7μF.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)由于电压表的接入,电容器的带电荷量变化了多少?
17、(14分)如图13所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40cm.电源电动势E=24V,内阻r=1Ω,电阻R=15Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间.若小球带电荷最为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?
此时,电源的输出功率是多大?
(取g=10m/s2)
18、(14分)在如图14所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω,电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω,电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电,求接通开关S后流过R4的总电荷量.
答案与解析:
1、B2、BC3、A4、BCD5、B6、B7、ACD8、B9、A10、A
提示:
2、增大电容器两极板距离时,电容器电容变小,电容器放电,A极板上的正电
荷通过电阻向电池充电,电阻R中有从a流向b的电流.故选B、C正确.
3、节约的电功率也就是导线上的热功率,电流为I=P/U=50A,导线上消耗的热功率为
5、滑片P向b移动,R3接入电路的阻值变小,根据串反并同定则,电流表读数变大,伏特表读数变小.
6、变阻器上分担的电压为U1=E-U=9.0V-6.0V=3.0V,而电路电流I=P/U=0.3A,
故变阻器连入电路的阻值为R1=U1/I=10Ω,那么CB之间的阻值为30-10=20Ω
7、
8、滑片P向b移动,R2接入电路的阻值变小,根据串反并同定则,
9、E-I图像的斜率表示内阻,故
,C与A的交点横坐标为I0/2,说明
,电源的输出功率
当内阻与外电阻相等时,输出功率最大,故
10、安培表内接时测量的是待测电阻与安培表的内阻之和,故测量值大于实际值,要减少误差,必须要求待测电阻远大于安培表的内阻.这里采用的是滑动变阻器分压接法,开始滑片P应在最右端,避免应电流过大而损坏电流表.
11、12kΩ×10
12、
(1)满偏半偏
(2)CDr大于
13、
(1)图b可以获得更多的实验数据
(2)5.2111.8(111.6~112.0均可)
14、解:
设碳棒的长度为x,则铜棒的电阻为
,碳棒的电阻
,要使得在0℃附近总电阻不随温度变化,则有R1+R2=定值,则有式中t的系数必须为零,即有x≈0.0038m.
15、解:
设电压表和电流表的原来读数分别为U和I,电源和电流表的内阻分别为r1和r2.由欧姆定律得
=U+I(r1+r2)①
②
解①②两式并代入
的数值得
U=9V
16、解:
(1)设电压表的内阻为Rv,测得R1两端的电压为U1,R1与Rr并联后的总电阻为R,则有
①
由串联电路的规律
②
联立①②,得
代入数据,得Rv=4.8kΩ
(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UR1,则
又E=UC+UR1
接入电压表后,电容器上的电压为U′C=E-U1
由于电压表的接入,电容器带电量增加了
△Q=C(U′C-UC)
由以上各式解得
带入数据,可得
△Q=2.35×10-6C
17、解:
(1)小球进入板间后,受重力和电场力作用,且到A板时速度为零.
设两板间电压为UAB
由动能定理得
-mgd-qUAB=0-
①
∴滑动变阻器两端电压
U滑=UAB=8V②
设通过滑动变阻器电流为I,由欧姆定律得
③
滑动变阻器接入电路的电阻
④
(2)电源的输出功率
P出=I2(R+R滑)=23W⑤
18、解:
由于电容器的直流电阻无穷大,开关S断开与闭合时,电路连接方式不改变,均为R2与R3串联,然后与R1并联,S断开时,电容器带电荷量为零;S闭合时,电容器电压为R3两端电压,电容器带电荷量为Q=CUC=CU3,即为流过R4的总电荷量.
由电阻的串并联公式,得外电路总电阻
由欧姆定律,通过电源的电流
电源的端电压
电阻R3两端电压
开关接通后电容器带电荷量
Q=CUC=CU3=100×10-6×2C=2.0×10-4C
所以流过R4的电荷量为
Q=2.0×10-4C