2018-2019學年高二物理 寒假訓練05 測定金屬的電阻率描繪小燈泡的伏安特性曲線.docx

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寒假訓練05測定金屬的電阻率描繪小燈泡的伏安特性曲線 1．【2018年長沙雅禮中學高三上學期第二次月考】某同學要測量一段未知材料電阻絲的電阻率，已知電阻絲長度為L，電阻約為20 Ω，可提供的器材有： A．電流表G，內(nèi)阻Rg＝120 Ω，滿偏電流Ig＝3 mA B．電流表A，內(nèi)阻約為0.2 Ω，量程為0～0.6 A C．螺旋測微器 D．變阻箱(0～9999 Ω，0.5 A) E．滑動變阻器R(5 Ω，1 A) F．電池組(3 V，0. 05 Ω) G. 一個開關和導線若干 他進行了以下操作： (l)用螺旋測微器測量這段電阻絲的直徑，如圖所示為螺旋測微器的示數(shù)部分，則該次測量測得電阻絲的直徑d＝_______mm。 (2)把電流表G與電阻箱串聯(lián)當作電壓表用。這塊“電壓表”最大能測量3 V的電壓，則電阻箱的阻值應調(diào)為R0＝Ω。 (3)圖虛線框中只是他設計的實驗電路圖的一部分，請將電路圖補畫完整，并根據(jù)設計的電路圖進行正確的電路連線。 (4)閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某確定位置，電流表G的示數(shù)為I1，電流表A的示數(shù)為I2，請用測得的物理量和已知量寫出計算電阻率的表達式ρ＝。 1．【2018年重慶一中高二上學期期中】(1)圖1螺旋測微器讀數(shù)為__________mm，圖2游標卡尺讀數(shù)為__________mm。 (2)選擇電流表的量程為0.6 A，則圖3中電流表的讀數(shù)為____ A。 (3)某電流表表頭內(nèi)阻Rg為200 Ω，滿偏電流Ig為2 mA，按如圖4改裝成量程為3 V和15 V的電壓表，其中R1＝Ω。 ?(4)在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，要求加在小燈泡上的電壓從零開始變化，滑動變阻器的連接方式應選擇(填“(a)”或“(b)”)；圖(c)是某個小燈泡的伏安特性曲線，細實線是A點切線，圖線中A點對應的燈絲電阻等于Ω；隨著電壓的增大，燈絲的電阻(填“增大”或“減小”)。 2．【2018年紅河州高三復習統(tǒng)一檢測】把電流表改裝成電壓表的實驗中，電流表G的滿偏電流Ig為200 μA，內(nèi)阻rg在400～600 Ω之間。 (1)電路如圖所示，利用半偏法測定電流表G的內(nèi)阻rg，其供選用的器材如下： A．滑動變阻器（阻值范圍0～200 Ω） B．滑動變阻器（阻值范圍0～5000 Ω） C．電阻箱（阻值范圍0～999 Ω） D．電阻箱（阻值范圍0～99999 Ω） 依據(jù)實驗要求，R1最好選用__________、R2最好選用________。（填入選用器材前面的字母代號） (2)該實驗操作的步驟有： A．接通S1，調(diào)節(jié)電阻R1，使電流表G指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 B．接通S2，調(diào)節(jié)電阻R2，使電流表G指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 C．讀出R2的阻值，即認為rg＝___________ 用此方法測得電流表內(nèi)阻的測量值與真實值相比___________。（填“偏大”或“偏小”或“相等”） (3)由此實驗測出電流表內(nèi)阻rg＝500 Ω，現(xiàn)通過串聯(lián)一個49.5 kΩ的電阻把它改裝成為一個電壓表，則該電壓表的量程為_________V；如果用改裝后的電壓表進行測量（已校準）表頭示數(shù)如圖所示，則測得的電壓值是_________V。 3．【2018年湖北省沙市中學高二上學期第二次雙周考】一塊表頭被燒壞的雙量程電壓表，其內(nèi)部電路如圖甲所示，但測得R1＝2.8 kΩ、R2＝14.8 kΩ是完好的。現(xiàn)用滿偏電流和表盤刻度相同的一塊新表頭G0替代G，已知新表頭G0的滿偏電流為1 mA，內(nèi)阻為150 Ω，且有三個精密定值電阻r1＝50 Ω，r2＝100 Ω，r3＝150 Ω。若在保留R1、R2的情況下，對電壓表進行修復，請完成下列問題： (1)原表頭的內(nèi)阻rg＝________ Ω； (2)在圖乙虛線框中畫出修復后雙量程電壓表的電路(標出所選用的相應器材符號)_______； (3)修復后校準完，連接0～15 V量程測量時，某次表盤指針偏轉(zhuǎn)如圖丙所示，其電壓示數(shù)應為V。（讀到小數(shù)點后一位） 4．【2018年玉溪市華培教育集團期中高二聯(lián)考】熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?，F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線(伏安特性曲線是指用電器的電流I與所加電壓U的關系在U－I坐標中所作出的圖線)，要求特性曲線盡可能完整，實驗用的原理圖如圖所示。 已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4～5 Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有： 盛有熱水的熱水杯 電源(3 V、內(nèi)阻可忽略) 直流電流表(內(nèi)阻約1 Ω) 直流電壓表(內(nèi)阻約5 kΩ) 滑動變阻器(0～20 Ω) 開關、導線若干 請在空格內(nèi)填上適當?shù)膬?nèi)容： (1)往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時讀出__________的值； (2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，快速讀出__________的值； (3)重復(1)～(2)，測量不同________下的數(shù)據(jù)； (4)繪出各測量溫度下熱敏電阻的________________。 5．【2018年遵義航天高級中學高三第四次模擬】要測繪一個標有“2.5 V 0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加，并便于操作。已選用的器材有： A．電池組（電動勢為3 V，內(nèi)阻約1 Ω） B．電壓表V（量程0～3 V，內(nèi)阻RV約為l0 kΩ） C．電流表G（量程0～3 mA，內(nèi)阻Rg＝l00 Ω） D．電流表A（量程0～3 A，內(nèi)阻約為0.5 Ω） E．定值電阻R3＝0.5 Ω F．開關1個、導線若干 (1)為了比較準確測量除上述器材中的A、B、F外還應選用__________。(填字母代號) (2)實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的__________。(填字母代號) A．滑動變阻器(最大阻值20 Ω，額定電流1 A) B．滑動變阻器(最大阻值1750 Ω，額定電流0.3 A) (3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為5 Ω的電源兩端，小燈泡消耗的功率是__________W。 6．【2018年福建省師大附中高二上學期期中】為了描繪一個“12 V 6 W”的小燈泡的伏安特性曲線，提供以下器材： 直流電源E：15V，內(nèi)阻不計 電流表A：量程分別為0～0.6A和0～3A，內(nèi)阻約為2 Ω 電壓表V：量程分別為0～3 V和0～15 V，內(nèi)阻約為2 kΩ 滑動變阻器R：最大阻值為20 Ω，允許通過的最大電流為1 A 開關一個；導線若干 實驗時要求加在燈泡兩端的電壓可從0V調(diào)到12V。 (1)根據(jù)小燈泡的規(guī)格，電流表應選擇量程__________，電壓表應選擇量程__________； (2)在圖甲所示的方框里畫出符合本實驗要求的電路圖，并根據(jù)電路圖連接圖乙所示的實物圖； 甲 乙 丙 丁 (3)某次測量時，電流表指針位置如圖丙所示，電流表讀數(shù)為__________A，已知小燈泡的福安特性曲線如圖丁所示，則此時小燈泡的實際功率為__________W。 7．【2018年大慶市鐵人中學高二上學期期中】某同學在進行擴大電流表量程的實驗時，需要知道電流表的滿偏電流和內(nèi)阻。他設計了一個用標準電流表G1來校對待測電流表G2的滿偏電流和測定G2內(nèi)阻的電路，如圖所示。已知G1的量程略大于G2的量程，圖中R1為滑動變阻器，R2為電阻箱。該同學順利完成了這個實驗。 (1)實驗過程包含以下步驟，其合理的順序依次為________(填步驟的字母代號)； A．合上開關S2 B．分別將R1和R2的阻值調(diào)至最大 C．記下R2的最終示數(shù) D．反復調(diào)節(jié)R1和R2的阻值，使G1的示數(shù)仍為I1，使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，此時R2的示數(shù)為r E．合上開關S1 F．調(diào)節(jié)R1使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，此時G1的示數(shù)為I1，記下此時G1的示數(shù) (2)僅從實驗設計原理上看，用上述方法得到的G2內(nèi)阻的測量值與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相等”)； (3)若要將G2的量程擴大為I，并結(jié)合前述實驗過程中測量的結(jié)果，寫出需在G2上并聯(lián)的分流電阻Rs的表達式，Rs＝________。 8．【2018年武邑中學高二上學期第三次月考】在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑，用米尺測出金屬絲的長度，金屬絲的電阻大約為5 Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率。為此取來兩節(jié)新的干電池、開關和若干導線及下列器材： A．電壓表0～3 V，內(nèi)阻10 kΩ B．電壓表0～15 V，內(nèi)阻50 kΩ C．電流表0～0.6 A，內(nèi)阻0.05 Ω D．電流表0～3 A，內(nèi)阻0.01 Ω E．滑動變阻器，0～10 Ω F．滑動變阻器，0～100 Ω (1)要求較準確地測出其阻值，電壓表應選______，滑動變阻器應選_______。(填序號) (2)實驗中某同學的實物接線如圖所示，請指出該同學實物接線中的兩處明顯錯誤。 錯誤1：__________________；錯誤2：_______________________。 (3)實驗中某組電壓表的示數(shù)如圖A所示，則U＝V，電流表的示數(shù)如圖B所示，則I＝A。 (4)若用L表示金屬絲的長度，d表示直徑，測得電阻為R，請寫出計算金屬絲電阻率的表達式ρ＝。 9．【2018年長春雙陽區(qū)三中高二期中】某實驗小組想描繪標有“12 V 6 W”的小燈泡的伏安特性曲線，實驗室中只提供了下列器材： A．安培表A1量程(0～0.5 A，r1＝0.5 Ω) B．安培表A2量程(0～0.6 A，r2≈0.3 Ω) C．電阻箱R(0～999.9 Ω) D．滑動變阻器R1(0～10 Ω，5 A) E．電源電動勢15 V；內(nèi)阻不計；開關一個，導線若干 為了減小描繪小燈泡在0～12 V電壓下的伏安特性曲線的誤差，要求電表的讀數(shù)既要不超過表盤的最大刻度，又要求讀數(shù)最大值達到滿刻度的一半以上，請你完成以下項目： (1)設計一個滿足要求的實驗電路圖，畫在如圖虛線框內(nèi)。 (2)若安培表A1的讀數(shù)為I1，其內(nèi)阻為r1，安培表A2的讀數(shù)為I2，電阻箱的阻值為R，寫出燈泡電阻RL的表達式RL＝。測量值真實值(填“大于”“小于”或“等于”)。 (3)該同學描繪出的I－U圖象應是下圖中的。  寒假訓練05測定金屬的電阻率描繪小燈泡的伏安特性曲線 1．【答案】(1)0.264～0.267 (2)880 (3)如圖所示 (4) πd2(RE+RD)4L(I2-I1) 【解析】(1)螺旋測微器的讀數(shù)為：0+0.0126.5mm=0.265mm；(2)根據(jù)歐姆定律得，R0=UmaxImax-Rg=(3310-3-120)Ω=880Ω；(3)電流表采取外接法測量誤差較小，因為改裝后的電壓表測量的是電阻絲的準確電壓，用電流表的電流減去電流表G的電流為通過電阻絲的準確電流．若限流，電壓表變化范圍約在2.4V-3V之間，誤差較大．所以采用滑動變阻器分壓式接法誤差較小，電路圖如圖；(4)根據(jù)歐姆定律得，Rx=I1(Rg+R0)I2-I1，根據(jù)電阻定律得，Rx=ρ 1．【答案】(1)0.900 14.50 (2)0.35 (3)1300 (4)(a) 10 增大 【解析】(1)圖1螺旋測微器讀數(shù)為：0.5mm+0.01mm40.0=0.900mm，圖2游標卡尺讀數(shù)為：1.4cm+0.05mm10=14.50mm。(2)選擇電流表的量程為0.6A，最小刻度為0.02A，則圖3中電流表的讀數(shù)為0.35A。(3)表頭滿刻度電壓值為Ug=IgRg=200210-3V=0.4V，量程為3V時，要串聯(lián)的電阻R1為：R1=U1-UgIg=3-0.4210-3Ω=1300Ω；(4)要使加在小燈泡上的電壓從零開始變化，滑動變阻器應選擇分壓電路，則連接方式應選擇 (a)；圖(c)小燈泡的伏安特性曲線中A點對應的燈絲電阻等于R=UI=20.2Ω=10Ω；因I-U圖像的斜率等于電阻的倒數(shù)，則隨著電壓的增大，圖像的斜率減小，則燈絲的電阻增大。 2．【答案】(1)D C (2)R2偏小 (3)10 6.0 【解析】(1)根據(jù)“半偏法”的實驗原理可知，為使干路電流保持不變，應使電阻箱的阻值越大越好，所以R1應選擇電阻箱D；根據(jù)實驗原理可知，電阻箱R2應選擇與待測電流表內(nèi)阻接近且略大一點的電阻箱C；(2)半偏法測電阻先只閉合S1，達到電流表滿偏，再并聯(lián)電阻箱電流表半偏，則電阻箱的阻值R2等于電流表內(nèi)阻rg；(3)根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律可知，當閉合S2后，電阻箱與電流表的并聯(lián)電阻會變小，所以干路電流應增大，導致當電流表的示數(shù)半偏時通過電阻箱的電流應大于電流表的示數(shù)，再根據(jù)歐姆定律可知電阻箱的電阻應小于電流表內(nèi)阻，所以測量值偏?。?4)根據(jù)表頭串聯(lián)電阻分壓得，改裝的電壓表量程應為：UV=Ig(rg+R串)=20010-6(500+49500)=10V；因改裝后的電壓表量程為10V，所以電壓表的讀數(shù)為：U=10200120=6.0V。 3．【答案】(1)200 (3)9.3 (2)如圖所示 【解析】(1)由圖示電路圖可知，電壓表量程：Ig（rg+R1）=3V，Ig（rg+R2）=15V，由以上兩式解得：rg=200Ω。 (2)修復電壓表，表頭滿偏電流為，Ig=1mA，電阻應為：rg=200Ω，需要的實驗器材為：G0、r1．即將G0、r1串聯(lián)在電路中使用，即可得到200Ω的內(nèi)阻；電路圖如圖所示。 (3)由題意可知，電表的量程縮小到10V，由比值可知，1015=6.2U，解得：U=9.3V。 4．【答案】(1)溫度計 (2)電流表和電壓表 (3)溫度 (4)伏安特性曲線 【解析】由題意可知，本實驗是研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，故應測出溫度及電流電壓值；并多次實驗；故實驗的步驟應為：(1)往保溫杯中加入一些熱手，待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計的值；(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，快速讀出電流表和電壓表的值；(3)重復以上步驟，測出不同溫度下數(shù)據(jù)；(4)繪出不同溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。 5．【答案】(1)CE (2)A (3)0.1 【解析】(1)燈泡的額定電流為：I=PU=0.62.5A=0.24A，電流表A（量程0-3A，內(nèi)阻約為0.5Ω）的量程太大，因此需要將電流計電流表G（量程0-3mA，內(nèi)阻Rg=l00Ω）與定值電阻R3進行擴程，擴程后的量程為：I=Ig+RgIgR3=0.603A可以滿足需求，因此還應選用C、E。(2)因?qū)嶒炛胁捎梅謮航臃?，故滑動變阻器應選擇小電阻，故選A。(3)在圖中作出電源的伏安特性曲線，如圖所示。交點為燈泡的工作點，由圖可知，電流為0.1A；電壓為1.0V；則燈泡的功率P=UI=10.1=0.1W。 6．【答案】(1)0～0.6 A 0～15 V (2)如圖所示 (3)0.40 2.40 【解析】(1)小燈泡的規(guī)格是“12V、6W”，燈泡的額定電壓Ue=12V，燈泡的額定電流Ie=PeUe=612A=0.5A；所以電流表應選擇量程0～0.6 A，電壓表應選擇量程0～15 V。 (2) 實驗時要求加在燈泡兩端的電壓可從0V調(diào)到12V，則滑動變阻器采用分壓式接法；燈泡正常發(fā)光時的電阻RL=UeIe=120.5Ω=24Ω，燈泡電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，測量電路采用電流表的外接法；電路如圖，實物連接如圖。 (3)電流表的分度值是0.02A，電流表指針位置如圖所示，電流表讀數(shù)為0.40A；由燈泡的伏安特性曲線知，燈泡此時的電壓為6.0V，此時小燈泡的實際功率P=UI=6.00.40W=2.4W 7．【答案】(1)BEFADC　 (2)相等 (3)I1rI-I1 【解析】（1）先把各電阻調(diào)到最大值，再把標準電流表單獨較準與電表串聯(lián)得到最大電流值，再用半偏法測其內(nèi)阻，由此得順序為BEFADC。（2）調(diào)節(jié)R1、R2，電流達到半偏時，兩并聯(lián)支路電阻相等。（3）擴大量程要并聯(lián)電阻分流，并聯(lián)的電阻為：Rs＝UgI-Ig=I1rI-I1。 8．【答案】(1)A E (2)錯誤1：導線連接在滑動變阻器的滑片上錯誤2：采用了電流表內(nèi)接法 (3)2.10 0.40 (4)πRd24L 【解析】（1）兩節(jié)干電池電動勢共為3V，為減小讀數(shù)誤差，選小量程電壓表，故選A；滑動變阻器的特點是：電阻大的調(diào)節(jié)精度低，電阻變化快，操作不方便，故選小電阻的，即選E；（2）在連接的電路中的兩處錯誤是：導線連接在滑動變阻器的滑片上了；采用了電流表內(nèi)接法，電壓表的 “+3”接線柱應該接在電鍵的左接線柱上．（3）電壓表的示數(shù)U=2.10V ，電流表的示數(shù)I=040A。（4）由歐姆定律可知，待測金屬絲電阻R=UI，由電阻定律可知，R=ρLS=ρLπ(d2)2，則金屬絲電阻率ρ=πRd24L。 9．【答案】(1)如圖所示 (2) UI1=I2RI1-r1-R等于 (3)B 【解析】（1）由題意可知，本實驗測應采用滑動變阻器的分壓接法；題目沒有給出電壓表，故只能采用電流表，而電表的讀數(shù)既要不超過表盤的最大刻度，又要求讀數(shù)最大值達到滿刻度的一半以上；且題目中沒有給出定值電阻，故只能采用電流表串接的方式，故將燈泡與A1串聯(lián)后再由R并聯(lián)，然后與A2串聯(lián)；如圖所示。（2）燈泡兩端的電壓等于并聯(lián)部分的電壓減去電流表兩端的電壓；由歐姆定律可知：U=(I2-I1)R-I1r1；燈泡中電流為I1，則可知，電阻RL=UI1=I2RI1-r1-R；故于電流表內(nèi)阻已知，實驗中考慮到了電流表內(nèi)阻，故本實驗沒有系統(tǒng)誤差，故測量值等于真實值。（3）I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，而燈泡電阻隨溫度的增大而增大，所以正確的圖象應為B。