恒定电流
1.[多选]如图所示,图甲中为一电动机,当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示.已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动.不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是()
A.图乙中曲线QM为电压表V2的读数随电流表读数变化的图线
B.由图乙可知电源E的内阻为2 Ω
C.此电路中,电动机的最大输出功率为0.9 W
D.变阻器的最大阻值为30 Ω
2.如图所示电路中,电源内阻不能忽略.闭合开关S后,调节R的阻值,使电压表示数增大ΔU,在此过程中有() A.R2两端电压减小ΔU
B.通过R1的电流增大
C.通过R2的电流减小量大于
D.路端电压增大量为ΔU
3.用下列器材组装一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线.
A.电压表V1(量程6 V、内阻很大)
B.电压表V2(量程4 V、内阻很大)
C.电流表A(量程3 A、内阻很小)
D.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω、额定电流4 A)
E.小灯泡(2 A、7 W)
F.电池组(电动势E、内阻r)
G.开关一只,导线若干
实验时,调节滑动变阻器的阻值,多次测量后发现:若电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小.
(1)请将设计的实验电路图在图甲中补充完整.
(2)每一次操作后,同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,组成两个坐标点(I,U1)、(I,U2),标到U-I图象中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图乙所示,则电池组的电动势E=V、内阻r=Ω.(结果保留两位有效数字)
(3)在U-I图象中两条图线在P点相交,此时滑动变阻器连入电路的阻值应为Ω,电池组的效率为(结果保留两位有效数字).
4.某实验小组研究未知电阻X的阻值,使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表、滑动变阻器、电源、导线、开关等.
(1)使用多用电表粗测电阻X的阻值,选择“×10”欧姆挡进行测量,示数如图甲所示,多用电表的读数为Ω
图甲
(2)图乙中所用电流表是由量程为I g=600 μA、内阻为R g=1 000 Ω的微安表改装而成的,改装电路如图丙所示,要求改装后的电流表量程为I=0.6 A,则图丙中R1的阻值为Ω(结果保留两位有效数字).
图乙图丙图丁
(3)根据以上数据,为使测量结果更加精确,该实验原理图应该选择图乙中的(选填“a”或“b”),电阻X阻值的测量结果(选填“大于”“小于”或“等于”)它的真实值.
(4)某同学在(2)的基础上,对电流表进行了进一步的改装,通过串联电阻R2=4 Ω将其改装为电压表,如图丁所示,该电压表的量程为V(结果保留两位有效数字).
5.目前汽车上都有车载电瓶作为备用电源,用久以后性能会下降,表现之一为电瓶的电动势变小,内阻变大.某兴趣小组同学将一块废旧的车载电瓶充满电,准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内阻.
A.待测电瓶,电动势约为3 V,内阻约几欧姆
B.直流电压表V1、V2,量程均为3 V,内阻约为3 kΩ
C.定值电阻R0未知
D.滑动变阻器R,最大阻值为R m
E.导线若干和开关S
(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙虚线框中画出相应的电路图,并标明器材符号.
(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻R0,方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值R m,再闭合开关,电压表V1和V2的读数分别为U10、U20,则R0=(用U10、U20、R m 表示).
(3)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图象如图丙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电瓶的电动势E=,内阻r=.(用k、a、R0表示)
图丙
6.用以下器材测量待测电阻R x的阻值.
待测电阻R x,阻值约为100 Ω;
电源E,电动势约为6.0 V,内阻可忽略不计;
电流表A1,量程为0~50 mA,内阻R1=20 Ω;
电流表A2,量程为0~300 mA,内阻R2约为4 Ω;
定值电阻R0,阻值为20 Ω;
滑动变阻器R,最大阻值为10 Ω;
单刀单掷开关S,导线若干.
(1)测量中要求两个电流表的读数都不小于其量程的,试画出测量电阻R x的实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的字母标注).
(2)若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2,则由已知量和测量量计算R x的表达式为R x=.
7.在图甲所示电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2的阻值未知,R3是一滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压U随总电流I的变化图线如图乙所示,其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点时分别得到的.求:
(1)电源的电动势和内电阻.
(2)定值电阻R2的阻值.
(3)滑动变阻器R3的最大值.
(4)上述过程中R1上得到的最大功率以及电源的最大输出功率.
8.现要测量一个未知电阻R x阻值,除R x外可用的器材有:
多用电表(仅可使用欧姆挡);
一个电池组E(电动势6 V);
一个滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流1 A);
两个相同的电流表G(内阻R g=1 000 Ω,满偏电流I g=100 μA);
两个标准电阻(R1=29 000 Ω,R2=0.1 Ω);
一个开关S、导线若干.
(1)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是(填字母代号).
A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1 k”挡,调零后测量
(2)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.
9.温度传感器是一种将温度变化转换为电学物理量变化的
图甲
装置,它通过测量传感器元件随温度变化的电学物理量来实现对温度的测量,其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻.在某次实验中,为了测量热敏电阻R t在0 ℃到100 ℃之间多个温度下的阻值,一实验小组设计了如图甲所示的电路.其中是量程为1 mA、内阻忽略不计的电流表,E为电源,R为滑动变阻器,R0为电阻箱,S为单刀双掷开关.其实验步骤如下:
A.调节温度,使得R t的温度达到t1;
B.将S拨向接点1,调节滑动变阻器R,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数I1;
C.将S拨向接点2,只调节电阻箱R0,使电流表的读数仍为I1,记下此时电阻箱的读数R1;
D.改变R t的温度,重复以上步骤,即可测得该热敏电阻R t的阻值随温度的变化关系.
(1)由以上操作过程可知,当R t的温度为t1时,R t=.
(2)实验测得的一组数据如下表所示,请根据表中数据在图乙中作出R t随温度t变化的图象;
t/℃020*********
R t/Ω100120139161180201
图乙
由图乙可知,热敏电阻R t的阻值随温度t变化的关系式为.
(3)若把该热敏电阻与电源(电动势E=1.5 V、内阻不计)、电流表(量程为5 mA、内阻R g=100 Ω)、电阻箱R0串联起来,连成如图丙所示的电路,用该电阻作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到一个简单的“热敏电阻测温计”.
图丙
①电流表刻度较大处对应的温度刻度应该(选填“较大”或“较小”);
②若电阻箱的阻值取R0=220 Ω,则电流表3 mA处所对应的温度刻度为℃.
10.二极管的说明书上提供了它的伏安特性曲线(正向最大电流40 mA左右),物理兴趣小组想要验证该二极管的伏安特性曲线.
(1)选择好实验器材准备连接电路时,发现二极管外壳正、负极的标识不清楚,于是就用多用电表欧姆挡判断二极管的正、负极.用欧姆表“×1 k”挡两次实验情况如图甲、乙所示,由此可知(选填“A”或“B”)端为二极管的正极.
图甲图乙
(2)该物理兴趣小组要对二极管加正向电压时的伏安特性曲线进行验证,实验室提供的器材有:
A.直流电源E:电动势3 V,内阻忽略不计
B.待测二极管D
C.滑动变阻器R:0~20 Ω
D.电压表V:量程3 V,内阻约20 kΩ
E.电流表A:量程50 mA,内阻约5 Ω
F.单刀单掷开关S,导线若干
请在虚线框内的实验电路图中加上直流电源E及滑动变阻器R,并将电路图连接完整.
11.电源的输出功率与外电路的电阻有关.图甲是研究它们关系的实验电路.为了便于进行实
验和保护蓄电池,给蓄电池串联了一个定值电阻R0,把它们一起看作电源E(图中虚线框内部分).
(1)在图乙中,按图甲画出连线,把所示的器件连接成实验电路.(电压表内阻约为3 kΩ,电流表内阻约为0.1 Ω)
(2)实验中,多次调节电阻R,读出电压表和电流表的示数U(单位:V)和I(单位:A).根据测量数据,通过电脑描绘出U-I图象,拟合图线,得到的函数解析式为U=4-5I,则电源E输出功率的最大值是,对应的外电路的电阻阻值是.
12.某同学设计了一个“测定电源电动势和内阻”的实验,可供选择的器材如下:
A.待测干电池一节
B.电流表A(量程0~60 mA,内阻R A=18 Ω)
C.电压表V(量程0~3 V,内阻R V约3 kΩ)
D.滑动变阻器R1(0~5 Ω)
E.滑动变阻器R2(0~30 Ω)
F.定值电阻R3(阻值为2 Ω)
G.定值电阻R4(阻值为10 Ω)
(1)为完成实验,滑动变阻器应该选,定值电阻应该选(填写器材后面的代号).
(2)请完善图甲中的电路图.
图甲图乙
(3)根据图乙中已描的点画出U-I图象,由图象得该电源的电动势E=V,内阻r=
Ω(结果保留三位有效数字).
13.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,需测量一个标有“3 V1.5 W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流.现有如下器材:
直流电源(电动势3.0 V,内阻不计)
电流表A1(量程3 A,内阻约0.1 Ω)
电流表A2(量程600 mA,内阻约5 Ω)
电压表V1(量程3 V,内阻约3 kΩ)
电压表V2(量程15 V,内阻约200 kΩ)
滑动变阻器R1(阻值0~10 Ω,额定电流1 A)
滑动变阻器R2(阻值0~1 kΩ,额定电流300 mA)
(1)在该实验中,电流表应选择(选填“A1”或“A2”),电压表应选择(选填“V1”或“V2”),滑动变阻器应选择(选填“R1”或“R2”).
(2)某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路,若用该电路测出灯泡
的工作电压U和电流I,根据R=计算此时灯泡的电阻,则灯泡电阻的测量值(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.
图甲图乙
(3)该同学连接电路后检查所有元件都完好,电流表和电压表已调零,经检查各部分接触良好.但闭合开关后,反复调节滑动变阻器,小灯泡的亮度发生变化,但电压表和电流表示数不能调为零,则断路的导线为(选填导线代号).
(4)图乙是在实验中根据测出的数据,在方格纸上作出的该小灯泡的伏安特性曲线.若将两个该灯泡和R=6.0 Ω的定值电阻一起串联与题中的电源组成闭合回路,请估算每个小灯泡的实际功率P=W(保留两位有效数字).
14.现要测量电压表的内阻和电源的电动势,提供的器材有:电源(电动势约为6 V,内阻不计),电压表V1(量程2.5 V,内阻约为2.5 kΩ),电压表V2(量程3 V,内阻约为10 kΩ),电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为3 kΩ),滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω),单刀单
掷开关一个,导线若干.
(1)在图甲中完成测量原理电路图的连线.
(2)电路中应选用滑动变阻器(选填“R1”或“R2”).
(3)按照下列实验步骤进行实验:
①闭合开关前,将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大;
②闭合开关,将电阻箱调到6 kΩ,调节滑动变阻器至适当的位置,此时电压表V1的示数为1. 60 V,电压表V2的示数为2.40 V;
③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变,再将电阻箱调到2 kΩ,此时电压表V1的示数如图乙所示,其示数为V,电压表V2的示数为1.40 V.
(4)根据实验数据,计算得到电源的电动势为V,电压表V1的内阻为kΩ,电压表V2的内阻为kΩ.
答案
1.BD
2.B
3.(1)如图所示(2)5.51.0 (3)064%
4.(1)100(2)1.0(3)b等于(4)3.0
5.(1)如图所示(电路图中需要标明器材符号)(2)R m(3)
6.(1)如图丙所示(若R作限流电阻,同样正确)(2)R0-R1
图甲图乙图丙
7.(1)20 V20 Ω(2)5 Ω(3)300 Ω(4)2.25 W 5 W
8.(1)AC(2)如图所示
9.(1)R1(2)如图所示R t=(100+t) Ω(3)较小80
10.(1)B(2)实验电路图如图所示
11.(1)如图所示(2)0.8 W 5 Ω
12.(1)R2R3(2)如图甲所示(3)如图乙所示 1.47(1.46~1.49均对) 1.06(1.00~1.20均对)
图甲图乙
13.(1)A2V1R1(2)小于(3)h(4)0.19
14.(1)如图所示(2)R1(3)2.10(4)5.602.510