=
A=2A,短路后通过R1的电流为IR1=
I=
A.故BC正确.
答案:
BC
8.如图6所示的电路中,电源有不可忽略的电阻,R1、R2、R3为三个可变电阻,电容器C1、C2所带电荷量分别为Q1和Q2,下面判断正确的是
( )
A.仅将R1增大,Q1和Q2都将增大
B.仅将R2增大,Q1和Q2都将增大
C.仅将R3增大,Q1和Q2都将不变
D.突然断开开关S,Q1和Q2都将不变
解析:
C1两端电压是R1、R2电压之和,C2两端电压是R2两端电压.
R1增大,UC1增大,Q1增大,Q2减少;
R2增大,UC1增大,UC2增大,Q、Q2都增大;
断开S,C1、C2均放电,Q1、Q2逐渐减少.故BC正确.
答案:
BC
9.静电计和电压表都是测量电势差的仪器,为了弄清它们的主要区别,某实验小组设计了图7所示电路.已知电容器的电容C1=C2=C,电源的电动势为E,内阻为r,电压表的内阻为10kΩ,当电路达到稳定状态后,则
( )
A.电压表和静电计两端的电势差相等,都是E/2
B.电压表两端电势差比静电计两端的电势差大些
C.静电计两端电势差为E
D.电压表两端电势差为零
解析:
电压表本身是电阻,只有自身有电流通过时才有示数,静电计的两个箔片是相互绝缘的,由题图电路可知,电压表中无电流通过,故示数为零,而静电计相当于直接接在电源上,故电势差为E,故C、D对.
答案:
CD
10.在如图8所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r,C为电容器,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.开关闭合后,灯泡L能正常发光.当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是
( )
A.灯泡L将变暗
B.灯泡L将变亮
C.电容器C的电荷量将减小
D.电容器C的电荷量将增大
解析:
当滑动变阻器的滑片向右滑动时,变阻器R接入电路部分电阻增大,灯泡L中电流减小,灯泡L将变暗,选项B错A正确;电阻R接入电路部分电阻增大,电源路端电压增大,电容器两端电压增大,电容器C的电荷量增大,选项C错D正确.
答案:
AD
二、实验题(共4小题,共计30分)
11.某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻.完成下列测量步骤:
(1)检查多用电表的机械零点.
(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处.
(3)将红、黑表笔________,进行欧姆调零.
(4)测反向电阻时,将________表笔接二极管正极,将________表笔接二极管负极,读出电表示数.
(5)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”、“右侧”或“中央”);否则,在可能的条件下,应重新选择量程,并重复步骤(3)、(4).
(6)测量完成后,将选择开关拨向____________位置.
解析:
(3)将黑、红表笔短接,使指针指在欧姆表盘的零刻度线处,表示外测电阻为零,称为欧姆调零.
(4)将选择开关拨向欧姆挡,即接通表内电源,此时,红表笔接内电源的负极,黑表笔接内电源的正极,因此,测二极管反向电阻时,应将红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极.
(5)使用欧姆表测电阻时,指针指在“中央”附近较精确.
(6)测量完毕,应将选择开关拨离欧姆挡,以切断内电源.为了保护多用电表,应将选择开关拨向“OFF”或“交流电压最高挡”.
答案:
(3)短接 (4)红 黑 (5)中央 (6)OFF
12.用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路,请将实物图连线成为实验电路.
微安表μA(量程200μA,内阻约200Ω);
电压表V(量程3V,内阻约10kΩ);
电阻R0(阻值约20kΩ);
滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1A);
电池组E(电动势3V,内阻不计);
开关S及导线若干.
图9
解析:
连实物图时要注意滑动变阻器要分压使用,由于R0阻值未知,故电压表和电流表内接、外接均可.实验电路如图10.
答案:
如图10所示.
图10
13.用伏安法测量电阻R的阻值,并求出其电阻率ρ.实验器材:
电压表V(内阻约为40kΩ)、电流表A(内阻约为30Ω)、滑动变阻器R0、电源E、开关S、待测电阻R(约为50Ω)及导线若干.
(1)在下面的虚线框内画出测量R的电路图.
图11
(2)如图11所示的坐标中的7个点表示实验中测得的7组电流I、电压U的值,试作出U—I图线并通过图线求出电阻值R=________Ω.(保留三位有效数字)
(3)待测电阻是一均匀材料制成的电阻丝,用游标为50分度的游标卡尺测量其长度,用螺旋测微器测量其直径,结果分别如图12中甲、乙所示,由图可知其长度为____cm,直径为____mm.
图12
(4)由以上数据可求出ρ=________Ω·m(保留三位有效数字).
解析:
(1)根据题目所给的电压表、电流表的内阻、待测电阻的大约阻值,可知选用电流表外接法测量误差小.因滑动变阻器没有给出规格,题目也没有明显信息和要求,可用分压式连接也可用限流式连接.
图13
(2)用图象法处理实验数据,正确作出图象是关键.本题作U—I图象的原则和方法:
对于定值电阻,其电压和电流成正比,故作出的图象应是过坐标原点的直线;让尽可能多的点在直线上,不在直线上的点应尽可能分布在直线的两侧.偏离太大的点舍去.
在图象上取距离较远的两点,求出直线的斜率即为待测电阻.R=
=51.0Ω.
(3)严格按以下读数规则,防止有效数字位数错误.
游标卡尺读数:
48mm+0×0.02mm=48.00mm=4.800cm
螺旋测微器读数:
2mm+0.0×0.01mm=2.000mm
(4)根据R=ρ
,S=
,代入数值得
ρ≈3.34×10-3Ω·m.
答案:
(1)如下图14所示.(滑动变阻器接成限流式也可)
图14
(2)图象见图13 51.0(49.0~52.0)
(3)4.800 2.000
(4)3.34×10-3(3.20~3.40)
14.Ⅰ.用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a和b的位置,如图15所示.若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位,a和b的相应读数是多少?
请填在表格中.
图15
指针位置
选择开关所处挡位
读数
a
直流电流100mA
mA
直流电压2.5V
V
b
电阻×100
Ω
Ⅱ.用图16所示电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
图16
(a)电流表(量程0.6A、3A);
(b)电压表(量程3V、15V);
(c)定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W);
(d)定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W);
(e)滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A);
(f)滑动变阻器(阻值范围0~100Ω、额定电流1A).
那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择________V,电流表的量程应选择________A;R0应选择________Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器.
(2)引起该实验系统误差的主要原因是________.
解析:
Ⅰ.直流电流a位置时读数
I=
×11.5mA=23.0mA
直流电压a位置读数,U=
×11.5V=0.57V
测电阻在b位置,R=3.2×100Ω=320Ω
Ⅱ.
(1)一节干电池的电动势为1.5V,所以电压表量程选择3V即可.一节干电池的允许电流在0.6A以下,因此电流表量程选择0.6A即可.
R0起保护作用使电路中的电流在0.6A以下,若选用定值电阻10Ω,估算最大电流为
Imax=
<
=
A=0.3A
则电流表指针指在半刻度以下,测量误差太大,因此定值电阻应选用1Ω的.
若选用滑动变阻器0~100Ω的,则使用范围太小,不方便操作,因此选用滑动变阻器0~10Ω即可.
(2)电流表应测量通过电源的电流,但由于电压表的分流作用,电流表实验测量的电流值比通过电源的电流小,所以引起该实验误差的主要原因是电压表的分流.
答案:
Ⅰ.23.0 0.57 320
Ⅱ.
(1)3 0.6 1 0~10
(2)电压表的分流
三、计算题(本题包括3小题,共30分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
15.受动画片《四驱兄弟》的影响,越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车,某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I变化的图象如图17所示.
图17
(1)求该电池的电动势E和内阻r;
(2)求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R(纯电阻);
(3)由图象可以看出,同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻(纯电阻)R1、R2,试确定r、R1、R2三者间的关系.
解析:
(1)I1=2A时,Pm=
I2=4A时,输出功率为零,此时电源被短路,即:
I2=
.解得:
E=2V,r=0.5Ω.
(2)R=r=0.5Ω
(3)由题知:
(
)2R1=(
)2R2,整理得r2=R1R2.
答案:
(1)2V 0.5Ω
(2)0.5Ω (3)r2=R1R2
16.一只电流表头,其内电阻Rg=399.6Ω.当给表头并联上一个阻值为0.4Ω的电阻后,此电流表量程为1A.
(1)求电流表头的满偏电流;
(2)若用这只电流表头和一节干电池(E=1.5V r=0.4Ω)组装成欧姆表,现有变阻器R1=1kΩ,R2=1.5kΩ,应选用哪一个作调零电阻?
为什么?
(3)当用这只组装好的欧姆表测某电阻时,表指针正好指在刻度中央,求被测电阻的阻值是多少?
解析:
(1)R并=
=
Ω=
Ω=0.3996Ω
设表头满偏电流为Ig,则并联电阻电流为(I-Ig).
由Ig×399.6=(I-Ig)×0.4,得Ig=1mA.
(2)由Ig=
,得R=1100Ω.
故应选R2作为调零电阻.
(3)中值电阻等于欧姆表头内阻.
由Ig=
,得中值电阻
R中=r+Rg+R=
=1.5kΩ,
所以被测电阻的阻值是1.5kΩ.
答案:
(1)1mA
(2)R2 (3)1.5kΩ
17.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是与温度无关的常量.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,具有负温度系数.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℃附近,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).
解析:
设所需碳棒的长度为L1,电阻率为ρ1,电阻温度系数为α1;铜棒的长度为L2,电阻率为ρ2,电阻温度系数为α2.根据题意有
ρ1=ρ10(1+α1t)①
ρ2=ρ20(1+α2t)②
式中ρ10、ρ20分别为碳和铜在0℃时的电阻率.
设碳棒的电阻为R1,铜棒的电阻为R2,有
R1=ρ1
③
R2=ρ2
④
式中S为碳棒与铜棒的横截面积.
碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为
R=R1+R2⑤
L0=L1+L2⑥
式中L0=1.0m
联立以上各式得
R=ρ10
+ρ20
+
t⑦
要使R不随t变化,⑦式中t的系数必须为零.即
ρ10α1L1+ρ20α2L2=0⑧
联立⑥⑧式得
L1=
L0⑨
代入数据解得
L1=3.8×10-3m⑩
答案:
3.8×10-3m