安安法 伏伏法.docx
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安安法伏伏法
三、实验题(AA法/VV法)
1.有以下可供选用的器材及导线若干条,要求使用个数最少的仪器尽可能精确地测量一个电流表的满偏电流.
A.被测电流表A1:
满偏电流约700~800
,内阻约100Ω,刻度均匀、总格数为N;
B.电流表A2:
量程0.6A,内阻0.1Ω;
C.电压表V:
量程3V,内阻3kΩ;
D.滑动变阻器R1:
最大阻值200Ω;
E.滑动变阻器R2:
最大阻值1kΩ;
F.电源E:
电动势3V、内阻1.5Ω;
G.开关一个.
(1)选用的器材应为_____________.(填A→G字母代号)
(2)在虚线框内画出实验电路图,并在每个选用的仪器旁标上题目所给的字母序号.
(3)测量过程中测出多组数据,其中一组数据中待测电流表A1的指针偏转了n格,可算出满偏电流Ig=________,式中除N、n外,其他字母符号代表的物理量是_____________.
【答案】
(1)ACDFG
(2)如图所示(3)
,U为电压表读数,RV为电压表内阻
【解析】
(1)电压表量程为3V,内阻3kΩ,满偏电流为Ig=
A=1mA=1000μA,与待测电流表类似,可以当作电流表使用,与待测电流表串联即可;由于滑动变阻器用分压电路,故选D,故应选用的器材为:
ACDFG.
(2)题目中的电流表量程0.6A,偏大,不需要;采用滑动变阻器分压式接法,电压可以连续调节.电路图如图所示:
(3)待测电流表总格数为N,电流等于电压表电流,为
;电流表与电压表串联,通过他们的电流
相等,指针偏转格数之比:
,故
,U为电压表读数,
为电压表内阻.
2.现有一只量程3mA、内阻约为100Ω的灵敏电流表(表头).为了较准确地测量它的内阻,采用了如图甲所示的实验电路,实验室提供的器材除电源(电动势为2V,内阻不计)、电阻箱(最大阻值为999.9Ω)、开关和若干导线外,还有多个滑动变阻器和定值电阻可供选择(如表).
A.滑动变阻器R1(0~5Ω,1A)
D.定值电阻R01(阻值为200Ω)
B.滑动变阻器R2(0~200Ω,0.5A)
E.定值电阻R02(阻值为25Ω)
C.滑动变阻器R3(0~1750Ω,0.1A)
F.定值电阻R03(阻值为5Ω)
(1)按照实验电路,用笔画线代替导线,在如图乙所示的方框中完成实物图连接(部分导线已画出).
(2)连接好电路之后,实验小组进行了以下操作:
第一,先将滑动变阻器的滑片移到最右端,调节电阻箱的阻值为零;
第二,闭合开关S,将滑片缓慢左移,使灵敏电流表满偏;
第三,保持滑片不动(可认为a、b间电压不变),调节电阻箱R′的阻值使灵敏电流表的示数恰好为满刻度的
.
若此时电阻箱的示数如图丙所示,则灵敏电流表内阻的测量值Rg为 Ω.
(3)为较好地完成实验,尽量减小实验误差,实验中应选择的滑动变阻器和定值电阻分别为 和 (填表格中器材前的字母).
(4)要临时把该灵敏电流表改装成3.0V量程的电压表使用,则应将其与电阻箱 (填“串联”或“并联”),并把电阻箱的电阻值调为 Ω.
【答案】
(1)如图所示
(2)102.5(3)FA(4)串联897.5
【解析】
(1)根据原理图可得出对应的实物图;如图所示;
(2)由电阻箱的读数方法可得:
R=1×100+2×1+5×0.1Ω=102.5Ω
(3)定值电阻起保护作用,防止电源短路,则由欧姆定律可知定值电阻选F即可;滑动变阻器采用分压接法,故滑动变阻器选择A;
(4)要使电流表改装成3.0V的电压表,应串联一个电阻;由欧姆定律可知:
Ig(Rg+R)=3.0V;
解得:
R=897.5Ω;
3.某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻.他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图1所示.已知G1的量程略大于G2的量程,图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱.该同学顺利完成了这个实验.
(1)实验步骤如下;
A.分别将R1和R2的阻值调至最大
B.合上开关S1
C.调节R1使G2的指针偏转到满刻度,此时G1的示数I1如图2甲所示,则I1= μA
D.合上开关S2
E.反复调节R1和R2的阻值,使G2的指针偏转到满刻度的一半,G1的示数仍为I1,此时电阻箱R2的示数r如图2乙所示,则r= Ω
(2)仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”);
(3)若要将G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出需在G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS= .(用I、I1、r表示)
【答案】
(1)25.0508
(2)相等(3)
【解析】
(1)C.微安表最小分度为1μA,故指针示数为:
25.0μA;
E.由电阻箱示数可知,电阻箱的读数为:
(5×100+0+8×1)Ω=508Ω;本实验采用半偏法,故电阻箱的读数为表头内阻,故内阻为508Ω
(2)由原理可知,表头与电阻并联,则当电流达到半偏时,两并联电阻相等.
(3)扩大量程要并联电阻分流,并联的电阻为:
=
.
4.现用伏安法研究某电子器件R1的(6V,2.5W)伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整(直接测量的变化范围尽可能大一些),备有下列器材:
A、直流电源(6V,内阻不计);
B、电流表G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω);
C、电流表A(0~0.6A,内阻未知);
D、滑动变阻器(0~20Ω,10A);
E、滑动变阻器(0~200Ω,1A);
F、定值电阻R0(阻值1990Ω);
G、开关与导线若干;
(1)根据题目提供的实验器材,请你设计出测量电子器件R1伏安特性曲线的电路原理图(R1可用“
”表示).
(2)在实验中,为了操作方便且能够准确地进行测量,滑动变阻器应选用 .(填写器材序号)
(3)将上述电子器件R1和另一电子器件R2接入如图(甲)所示的电路中,它们的伏安特性曲线分别如图(乙)中Ob、Oa所示.电源的电动势E=6.0V,内阻忽略不计.调节滑动变阻器R3,使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等,则此时电阻R1和R2阻值的和为 Ω,R3接入电路的阻值为 Ω.
【答案】
(1)见解析图
(2)D(3)204
【解析】
(1)本实验中为了多测数据,滑动变阻器采用分压接法,因该电子元件内阻较小,故应选用电流表外接法,题目中没有给出电压表,因此需要用已知内阻电流表进行改装,具体实验原理图如下所示:
(2)由于滑动变阻器采用分压接法,因此,在保证安全的前提下,选择总阻值小的,因此滑动变阻器应选用D.
(3)R1和R2串联使用,因此它们的电流相等,由乙图可知R1和R2的相等电流为:
I=0.25A,此时R1和R2的电压均为:
U=2.5V,因此它们的电阻之和为:
;
此时R3两端的电压为:
U1=6.0V﹣2.5V﹣2.5V=1.0V,此时接入电路中的电阻为:
.
5.某研究性学习小组欲较准确地测量一电池组的电动势及其内阻.给定的器材如下:
A.电流表G(满偏电流10mA,内阻10Ω)
B.电流表A(0~0.6A~3A,内阻未知)
C.滑动变阻器R0(0~100Ω,1A)
D.定值电阻R(阻值990Ω)
E.多用电表F.开关与导线若干
(1)该同学再用提供的其他实验器材,设计了如图甲所示的电路,请你按照电路图在图乙上完成实物连线.
(2)图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1﹣I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电池组的电动势E= V,内阻r= Ω(保留2位有效数字).
【答案】
(1)实物图如图
(2)7.65.0
【解析】解:
(1)在实物图的连接中,应注意导线在接在接线柱上,电表要保证红进黑出;实物连接如答图所示;
(2)由电路图可知,电流表G与定值电阻串联充当电压表,则由闭合电路欧姆定律可得:
1000I1=E﹣I2r;
I1=
-r;
由数学知识可知,将图线延长,图象与纵坐标的交点为:
7.6mA,故电源的电动势为:
E=1000×7.6×10﹣3V=7.6V;
图象的斜率为:
k=
=5×10﹣3;
故内电阻为:
r=1000×5×10﹣3Ω=5.0Ω;
6.在实验室中测量电源的电动势和内电阻,可以提供的器材有:
(a)待测电池:
电动势E、内电阻r
(b)电流表A1:
量程0.6A,内阻r1=0.5Ω
(c)电流表A2:
量程1mA,内阻r2=200Ω
(d)滑动变阻器R1:
阻值0~20Ω,额定电流2.5A
(e)电阻箱R2:
9999Ω
以及开关、导线、坐标纸等.
为了测量待测电池的电动势和内电阻,请解答以下问题:
(1)由于没有电压表,需将电流表A2和电阻箱R2改装成量程为2V的电压表,R2的电阻值应为Ω.
(2)根据下图中设计的测量该电池电动势和内电阻的电路图,利用笔画线代替导线,将实物图连接好.
(3)根据实验所测数据画出I2—I1图象如图所示,由此图象可求得该电源电动势E=,内阻r=.
【答案】
(1)
(2)
(3)
【解析】
(1)根据串联电路规律可知,串联电阻阻值
.
(2)根据电路图可得出对应的实物图,如图所示:
(3)由图乙所示图象可知,图象纵轴截距是
,电源电动势:
;
路端电压
,当纵轴表示路端电压时,图象斜率的绝对值等于电源内阻,则电源内阻
7.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω)
B.电流表A1(量程0﹣3mA,内阻Rg1=10Ω)
C.电流表A2(量程0﹣0.6A,内阻Rg2=0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0﹣20Ω,10A)
E.滑动变阻器R2(0﹣200Ω,lA)
F.定值电阻R0
G.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是 图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选 (填写器材前的字母代号).
(2)图乙为该同学根据
(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出的I1﹣I2图线(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,且I2的数值远大于I1的数值),但坐标纸不够大,他只画了一部分图线,则由图线可得被测电池的电动势E= V,内阻r= Ω.
(3)若图线与纵坐标轴的交点等于电动势的大小,则图线的纵坐标应该为
A.I1(R0+Rg1) B.I1•R0 C.I2(R0+Rg2) D.I1•Rg1.
【答案】
(1)bD
(2)1.480.84(3)A
【解析】
(1)上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,电路中电流最大为:
Im=
A=1.5A;故电流表至少应选择0~0.6A量程;
故应将3mA故应将电流表G串联一个电阻,改装成较大量程的电压表使用.电表流A由于内阻较小;故应采用相对电源来说的外接法;故a、b两个参考实验电路,其中合理的是b;因为电源的内阻较小,所以应该采用较小最大值的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.滑动变阻器应选D(R1),
(2)由图乙所示图象可知,图象纵轴截距是I1=1.49mA,电源电动势:
E=I1(RA1+R0)=1.49×10﹣3A×(10Ω+990Ω)=1.49V;
路端电压U=I1(RA1+R0),当纵轴表示路端电压时,
图象斜率的绝对值等于电源内阻,
则电源内阻r=
×10﹣3Ω≈0.85Ω;
(3)根据闭合电路欧姆定律可知U=E﹣Ir,若图线与纵坐标轴的交点等于电动势的大小,则图线的纵坐标应该为路段电压,
而U=I1(R0+Rg1),即图线的纵坐标应该为I1(R0+Rg1),故选:
A
8.某实验小组用如图1所示实验电路测三节干电池组成的电池组的电动势和内阻,定值电阻3Ω.
(1)滑动变阻器的滑片应移动到最左端,闭合电键后,在连续调节滑动变阻器滑片的过程中,电压表V2的示数 (填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)根据实验测得的两个电压表的多组示数,作出U1一U2图象,如图2所示,由此得到电池组的电动势E= ,内阻r= ;
(3)本实验引起系统误差的主要原因有 .
【答案】
(1)增大
(2)4.5V3Ω(3)电压表的分流作用
【解析】
(1)移动滑片过程,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,
电路电流增大,定值电阻两端电压增大,电压表V2的示数增大.
(2)由图示电路图可知,电源电动势:
E=U1+Ir=U1+r,整理得:
U1=E-U2,
则:
U1﹣U2图象图象的截距:
b=E=4.5V,图象斜率:
k=
=1,解得:
r=kR0=3.0Ω.
(3)由于电压表的分流作用,流过电源的电流大于
,这是造成实验误差的原因.
9.两位同学在实验室利用如图(a)所示的电路测定定值电阻R0,电源的电动势E和内电阻r,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表和A和电压表V1的测量数据,另一同学记录的是电流表和A和电压表V2的测量数据.并根据数据描绘了如图(b)所示的两条U﹣I直线,回答下列问题:
(1)根据甲、乙两同学描绘的直线,可知
A.甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据
B.甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据
C.乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据
D.乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据
(2)根据图(b),可求出可以求出定值电阻R0= Ω,电源电动势E= V,内电阻
r= Ω.(保留2位有效数字)
【答案】
(1)AD
(2)2.0 1.50 1.0
【解析】
(1)从电路连接可以看出,电流表A的读数增大时,电压表V1的读数减小,电压表V2的读数增大.甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据绘制图象的,故B错误,A正确;乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据绘制图象的,故C错误,D正确.
(2)从图象可以得出定值电阻R0的阻值为:
R0=
=2.0Ω;
从甲同学的图象可以得出图象在U轴上的截距为1.50V,即电源的电动势为1.50V,
图象斜率的绝对值为:
k=
=1.0,即电源的内阻为r=1.0Ω.
10.某同学到实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时,发现实验桌上还有一个定值电阻R0.他设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和R0的阻值.实验时用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数,并将滑动变阻器的滑片P移动到不同位置时,刻录了U1、U2、I的一系列值.
(1)他在同一坐标纸上分别作出U1-I、U2-I图线,如图乙所示,则U1-I图线是图中________(填A或B).
(2)定值电阻R0的计算表达式是:
R0=_______(用测得的U1、U2、I表示),若实验中的所有操作和数据处理无错误,实验中测得R0值_______(填“大于”“等于”或“小于”)实际值.
(3)若实验中没有电压表V1,你能测出的量是_______(填“电动势E”“内阻r”或“R0”,下同).
(4)若实验中没有电压表V2,你能测出的量是________.
【答案】
(1)B
(2)
大于 (3)E、r (4)E
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,可知斜率的绝对值表示内阻;
U1-I是把R0等效成了内阻,所以画出的U1-I图象斜率会比较大,所以应选B;
(2)根据部分电路欧姆定律:
R0=
=
,因为电压表的分流作用,使得电流表所测电流偏小,所以测得电阻偏大;
(3)没有电压表V1,V2的读数直接就是路端电压,同样根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,改变滑动变阻器阻值,根据U2-I,斜率的绝对值表示r;纵截距表示电动势E;
(4)没有电压表V2,可以把R0等效成内阻,根据V1的读数及闭合电路欧姆定律U=E-I(R0+r)
斜率的绝对值表示R0+r;纵截距表示电动势E.
11.为了测定一节旧干电池的电动势和内阻(内阻偏大),配备的器材有:
A.电流表A(量程为0.6A)
B.电压表V(量程为1V,内阻为1.2kΩ)
C.滑动变阻器R1(0~10Ω,1A)
D.电阻箱R2(0~9999.9Ω)
某实验小组设计了如图所示的电路.
①实验中将量程为1V电压表量程扩大为2V,电阻箱R2的取值应为______kΩ.
②利用上述实验电路进行实验,测出多组改装后的电压表读数UV与对应的电流表读数IA,作出UV-IA的图象如图所示.由图象可知,电源的电动势E=____V,内阻r=____Ω.
【答案】①1.2 ②1.6 2.75
【解析】
12.如图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图.图中S为开关,R为滑动变阻器,固定电阻R1和A1内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻大得多),A2为理想电流表.
(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线.
(2)在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑动端c移动至________(选填“a端”、“中央”或“b端”).
(3)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置,读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置,得到的数据为
在如图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1-I2曲线.
(4)利用所得曲线求得电源的电动势E=______V,内阻r=______Ω.(保留两位小数)
(5)该电路中电源输出的短路电流Im=________A.
【答案】
(1)
(2)b端 (3)
(4)1.5 0.60 (5)2.5
【解析】
(1)由电路图连线如图
(2)闭合开关S前,为保护电路,应使连入电路的滑动变阻器阻值最大,故滑动端c置于b端.
(3)连线如图
(4)电路中A1与R1串联等效于电压表,纵轴截距为0.149mA,对应电压值U=0.149×10-3×104V≈1.5V,
故电动势E=1.49V,内阻r=|
|≈0.60Ω.
(5)短路电流Im=
=
A≈2.5A.
13.某同学利用如图(a)所示电路,测量一个量程为0-3V,内阻约3kΩ的电压表V1的内阻Rx,所用的实验器材有:
待测电压表V1;电压表V2(量程0-10V,内阻约10kΩ);滑动变阻器R1(0-500Ω);定值电阻R=5.0kΩ;电源E(电动势8V,内阻较小);开关一个、导线若干.
回答下列问题:
(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)中用笔画线代替导线将实物图的电路连接完整;
(2)闭合开关S前应先将滑动变阻器的滑片调到最____端(填“左”或“右”),多次调节滑动变阻器,记下电压表V1的示数U1和电压表V2的示数U2;
(3)该同学以U2为纵坐标,U1为横坐标建立坐标系,根据测得数据描点作图如图(c)所示.由电路图可知U2与U1的关系式为U2=_________________(用题中所给物理量符号表示),结合图线(c)和已知数据可求得待测电压表内阻Rx=_______kΩ;(结果保留两位有效数字)
(4)该同学还想利用图(a)电路,测量一量程为0-1V、内阻约2kΩ的电压表内阻,为保证实验中的测量数据变化范围尽量大,只需更换一个定值电阻即可,若有四个阻值分别为2.0kΩ,8.0kΩ,14.0kΩ,20.0kΩ的定值电阻可供选择,他应选用阻值为______kΩ的定值电阻.
【答案】
(1)
(2)左 (3)(1+
)U1 3.2 (4)14.0
【解析】
(1)根据电路图连接实物图,如图所示
(2)闭合开关S前应先将滑动变阻器的滑片调到最左端,使通过待测电压表和R的电流和两端的电压为零,保护电路.
(3)电压表V2测量电压表V1和R的总电压,根据欧姆定律得:
=
解得:
U2=(1+
)U1
则U2-U1图象的斜率表示1+
,根据图象可知,1+
=
解得:
Rx≈3.2kΩ
(4)测量量程为0-1V、内阻约2kΩ的电压表内阻,则此电压表的最大电压为1V,最大电流为I1=
,
定值电阻与电压表串联,电源电压为8V,所以定值电阻两端最大电压为7V,最大电流为I1,则电阻R=
=14.0kΩ.
14.某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻,他设计了一个用标准电流表来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图所示,已知G1的量程略大于G2的量程,图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱.该同学顺利完成了这个实验.
(1)实验过程包含了以下步骤,其合理的顺序依次为____________(填步骤的字母代号)
A.合上开关S2
B.分别将R1和R2的阻值调至最大
C.记下R2的最终读数
D.反复调节R1和R2的阻值,使G1的示数仍为I1,使G2的指针偏转到满偏刻度的一半,此时R2的最终读数为r
E.合上开关S1
F.调节R1使G1的指针偏转到满刻度,此时G1的示数为I1,记下此时G1的示数
(2)仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”“相等”)
(3)若要将G2的量程扩大为I,并结合上述实验过程中测量的结果,写出在G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS=__________
【答案】
(1)BEFADC
(2)相等 (3)
【解析】
(1)先把各电阻调到最大值,再把标准电流表单独较准与电表串联得到最大电流值,再用半偏法测其内阻,由此得顺序为BEFADC.
(2)电流达到半偏时,两并联电阻相等.
(3)扩大量程要并联电阻分流,并联的电阻为:
RS=
=
15.实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联.测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图所示.供选择的仪器如下:
①待测电流表G1(0~5mA,内阻约300Ω)
②电流表G2(0~10mA,内阻约100Ω)
③定值电阻R1(300Ω),
④定值电阻R2(10Ω),
⑤滑动变阻器R3(0~1000Ω),
⑥滑动变阻器R4(0~20Ω),
⑦干电池(1.5V),
⑧开关S及导线若干.
(1)定值电阻应选_____________,滑动变阻器应选_____________.(在空格内填写序号)
(2)补全实验步骤:
①按电路图连接实物图,并将滑动触头移至最左端;
②闭合开关S,移动滑动触头至某一位置,记录G1、G2的读数I1、I2;
③__________________;
④以I2为纵坐标,I1为横坐标,作出相应图线,如图所示.
(3)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻R1,写出待测电流表内阻的表达式r1=__________.
【答案】
(1)③ ⑥
(2)①
③多次移动滑动触头,记录相应的G1,G2的读数I1,I2 (3)(k-1)R1
【解析】
(1)由于定值电阻R1的电阻与待测电流表G1内阻接近相等,可将二者并联,再与电流表G2串联;由于变阻器采用分压式接法时,阻值越小调节越方便,所以变阻器应选最大阻值较小的R4;
(2)①实物图如图所示:
③多次移动滑动触头,记录相应的G1,G2的读数I1,I2;
(3)由电路图根据